WO2021134239A1

WO2021134239A1 - 一种发光器件及其制备方法、显示装置

Info

Publication number: WO2021134239A1
Application number: PCT/CN2019/129997
Authority: WO
Inventors: 许时渊
Original assignee: 重庆康佳光电技术研究院有限公司
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2021-07-08
Also published as: CN111373553B; CN111373553A

Abstract

一种发光器件及其制备方法、显示装置，所述发光器件包括：电极（10）、设置在所述电极（10）上的焊料层（20）、设置在所述焊料层（20）上的抗氧化层（30）、设置在所述抗氧化层（30）上的发光元件；所述焊料层（20）可受热膨胀后与位于所述焊料层（20）上方的发光元件连接；所述抗氧化层（30）用于保护所述焊料层（20）以免氧化。在焊料层（20）上设置抗氧化层（30），焊料在加热处理时不会被氧化，则焊料层（20）会膨胀并与发光元件连接。也就是说，省去了现用技术中的施加压力的过程，从而避免因压力施加导致的发光元件的损伤的问题。

Description

一种发光器件及其制备方法、显示装置

技术领域

本发明涉及发光器件技术领域，尤其涉及的是一种发光器件及其制备方法、显示装置。

背景技术

现有技术中，如图1所示，在Micro-LED制备过程中，将数以百万计微米等级的micro-LED芯片同时转移到基板，使芯片3的金属电极与背板金属线路1上的焊料2相接触，在精确的对位后，经过加热处理，并施加适当的压力使芯片3的金属电极通过焊料2与背板金属线路1连接，倘若施加压力稍微过大，会导致芯片3结构损伤，损伤的芯片3则无法点亮。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种发光器件及其制备方法、显示装置，旨在解决现有技术中压力施加导致芯片结构损伤的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种发光器件，其中，包括：电极、设置在所述电极上的焊料层、设置在所述焊料层上的抗氧化层、设置在所述抗氧化层上的发光元件；所述焊料层可受热膨胀后与位于所述焊料层上方的发光元件连接；所述抗氧化层用于保护所述焊料层以免氧化。

所述的发光器件，其中，所述电极上设置有焊料槽，所述焊料层位于所述焊料槽内，所述抗氧化层低于所述焊料槽的开口。

所述的发光器件，其中，所述电极上设置有UBM层，所述焊料层位于所述UBM层的凹槽内；所述抗氧化层低于所述凹槽的开口。

所述的发光器件，其中，所述焊料层为铟焊料层、锡焊料层中的一种或多种。

所述的发光器件，其中，所述抗氧化层为银层、钼层、铂层、金层、钯层、钌层、铑层、铱层中第一种或多种。

所述的发光器件，其中，所述抗氧化层的厚度为20-200nm。

一种显示装置，其中，包括如上述任意一项所述的发光器件。

一种发光器件的制备方法，其中，包括以下步骤：

提供一电极，在所述电极上点焊料层；

在所述焊料层上镀抗氧化层；

将发光元件置于所述焊料层上方并与所述焊料层对准；

对所述焊料层加热处理使所述焊料层膨胀并与所述发光元件连接。

所述的发光器件的制备方法，其中，所述提供一电极，在所述电极上点焊料层包括：

提供一电极；其中，所述电极上设置有焊料槽；

在所述焊料槽内点焊料层。

提供一电极，在所述电极上设置UBM层；

在所述UBM层的凹槽内点焊料层。

有益效果：在焊料层上设置抗氧化层，焊料在加热处理时不会被氧化，则焊料层会膨胀并与发光元件连接。也就是说，省去了现用技术中的施加压力的过程，从而避免因压力施加导致的发光元件的损伤的问题。

附图说明

图1是现有技术中Micro-LED的制备过程的示意图。

图2是本发明中发光器件的制备流程图。

图3是本发明中电极、焊料层、氧化层的结构示意图。

图4是本发明中电极、焊料层、氧化层、Micro-LED的结构示意图。

图5是本发明中发光元件的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请同时参阅图3-图5，本发明提供了一种发光器件的一些实施例。

如图5所示，本发明的一种发光器件，包括：电极10、设置在所述电极10上的焊料层20、设置在所述焊料层20上的抗氧化层30、设置在所述抗氧化层30上的发光元件；所述焊料层20可受热膨胀后与位于所述焊料层20上方的发光元件连接；所述抗氧化层30用于保护所述焊料层20以免氧化。

本发明中的发光器件采用如下步骤进行制备：

S100、提供一电极10，在所述电极10上点焊料层20。

S200、在所述焊料层20上镀抗氧化层30。

S300、将发光元件置于所述焊料层20上方并与所述焊料层20对准。

S400、对所述焊料层20加热处理使所述焊料层20膨胀并与所述发光元件连接。

值得说明的是，在焊料层20上设置抗氧化层30，焊料在加热处理时不会被氧化(如果不设置抗氧化层30，则焊料会被氧化，而不会出现膨胀，也就不会连接发光元件)，则焊料层20会膨胀并与发光元件连接。也就是说，省去了现用技术中的施加压力的过程，从而避免因压力施加导致的发光元件的损伤的问题，从而提高了成品率。

在本发明的一个较佳实施例中，如图3-图4所示，所述电极10上设置有焊料槽，所述焊料层20位于所述焊料槽内，所述抗氧化层30低于所述焊料槽的开口。

具体地，为了防止焊料在加热处理膨胀时出现向水平面内扩展的问题，在电极10上设置焊料槽，焊料层20设置在焊料槽内，焊料槽的高度根据需要设置，则不会出现焊料溢出的问题，从而有足够的焊料与发光元件连接。

所述电极10上设置有UBM(Under bump Metallurgy，凸块下金属结构)层11，所述焊料层20位于所述UBM层11的凹槽12内；所述抗氧化层30低于所述凹槽12的开口。由于UBM层11上自带有凹槽12，也可以防止出现焊料溢出的问题，而且UBM层11可以增加焊料与电极10的附着力，防止焊料层20从电极10上脱落。若UBM层11的凹槽12不够深，则可以通过垫高凹槽12，以防止焊料溢出。

焊料槽和凹槽12的形状可以根据需要进行设置，例如，设置成矩形、圆形等形状。可以根据发光元件的形状进行设置，使焊料呈现出发光元件的形状，从而可以充分粘连发光元件。

焊料槽和凹槽12的数量可以根据需要进行设置，例如，每个发光元件对应有若干个焊料槽或凹槽12，这样可以减少焊料层20被氧化的可能性，而且即使焊料层20出现少量的溢流，则会溢流到相邻两个焊料槽(或凹槽12)之间的位置上，从而增加了焊料层20与发光元件接触的面积。各焊料槽或凹槽12可以设置成矩阵排列，或者是根据发光元件的形状进行排列。当然也可以根据需要，为了减少焊料的用量，采用特定排布的焊料槽或凹槽12，如，呈矩形分布，各焊料槽或凹槽12分布在矩形的各边上。

在本发明的一个较佳实施例中，所述焊料层20为铟(In)焊料层、锡(Sn)焊料层中的一种或多种。具体地，还可以采用其它焊料形成焊料层20，当然该焊料层20需要在加热处理(加热处理的温度为100-300℃)时有较好的膨胀性能。在多种焊料组合使用时，可以增加热膨胀系数高的焊料的组成，例如，当采用铟锡焊料时，可以提高铟的含量，减少锡的含量，从而提高焊料的膨胀系数。综合考虑个组分的含量，确保膨胀性能和粘连性能，即确保膨胀到足够高度与发光元件粘连，又确保粘连得足够稳定，不会导致发光元件松动或脱落。

当采用多种组分的焊料时，所述焊料层20包括：在竖直方向依次设置的若干个子焊料层。各子焊料层的膨胀系数从上至下依次增加。采用分层设置各焊料形成各子焊料层，例如，依次在焊料槽或凹槽12内点上各子焊料。将膨胀系数小的焊料设置在上方，避免焊料降温收缩时，影响发光元件与焊料层20之间的粘连性能。需要说明的是，当发光元件和焊料层20粘连之后，即使温度下降，焊料层20会出现一定的氧化，而不会出现很大程度上的收缩。但是，由于焊料槽和凹槽12内(或者说下层)的焊料比膨胀出来(或者说上层)的焊料较难接触氧气，也较难以氧化，因此其降温时收缩程度更高。

焊料槽和凹槽12的深度需要根据焊料层20的膨胀系数和加热处理的温度确定，在加热处理过程中焊料层20不会因膨胀过高而溢流出焊料槽或凹槽12。焊料槽和凹槽12也不能设置过高，加大焊料层20的膨胀难度，防止焊料层20无法与发光元件粘连的问题。

在本发明的一个较佳实施例中，所述抗氧化层30为银层、钼层、铂层、金层、钯层、钌层、铑层、铱层中第一种或多种。具体地，抗氧化层30层采用蒸镀(包括物理蒸镀和化学蒸镀)或溅镀的方式镀在焊料层20上，当然还可以采用其它抗氧化材料制成抗氧化层30，比如在加热处理时，不会与空气中的氧气发生反应的材料。抗氧化层30的厚度为20-200nm。抗氧化层30的厚度可以根据实际情况进行设置，不限于20-200nm的范围，抗氧化层30的厚度不宜过厚，过厚则焊料层20中的焊料不能撑破焊料层20，无法实现与发光元件的连接；抗氧化层30的厚度也不宜过薄，过薄则无法起到抗氧化的作用，焊料被氧化后，无法膨胀，也就无法实现与发光元件的连接。

在本发明的一个较佳实施例中，如图4-图5所示，所述发光元件为Micro-LED40。所述Micro-LED 40包括：与所述抗氧化层30连接的pad点41、与所述pad点41连接的LED芯片42。

具体地，在焊料层20膨胀时，焊料层20中的焊料突破抗氧化层30，从而与pad点41焊接，实现发光元件与电极10的连接。

基于上述发光器件，本发明还提供了一种显示装置的较佳实施例：

本发明实施例所述一种显示装置，包括如上述任意一实施例所述的发光器件。

基于上述发光器件，本发明还提供了一种发光器件的制备方法的较佳实施例：

如图2所示，本发明实施例所述的发光器件的制备方法，包括以下步骤：

步骤S100、提供一电极10，在所述电极10上点焊料层20。

具体地，本发明中的焊料层20为铟焊料层、锡焊料层中的一种或多种，具体如上所述。

具体地，步骤S100有两种实施方式，第一种实施方式中，步骤S100包括：

步骤S110a、提供一电极10；其中，所述电极10上设置有焊料槽。

步骤S120a、在所述焊料槽内点焊料层20。

焊料槽可以避免加热时焊料层20中的焊料外溢的问题，具体如上所述。

第二种实施方式中，步骤S100包括：

步骤S110b、提供一电极10，在所述电极10上设置UBM层。

需要指出的是，UBM层11可以在第一种实施方式中焊料槽的基础上设置，进一步提高焊料层20与电极10之间的附着力。

步骤S120b、在所述UBM层11的凹槽12内点焊料层20。

UBM层11上有凹槽12，焊料层20点在凹槽12内，也可以起到防止加热时焊料层20中的焊料外溢的问题。

具体地，设置焊料槽和UBM层11得到既定的焊料槽和凹槽12的形状、数量以及深度。根据焊料槽或凹槽12的形状、数量以及深度，点上焊料层20。在点焊料层20时，确定焊料层20的组成和量。例如，当焊料层20采用若干个子焊料层时，依次在焊料槽或凹槽12内点上各子焊料得到子焊料层，从而形成焊料层20。在点各子焊料时，先点膨胀系数大的子焊料，后点膨胀系数小的子焊料层。

步骤S200、在所述焊料层20上镀抗氧化层30。

本发明中采用银层、钼层、铂层、金层、钯层、钌层、铑层、铱层中第一种或多种作为抗氧化层30，采用蒸镀(包括物理蒸镀和化学蒸镀)或溅镀的方式镀在焊料层20上，当然还可以采用其它抗氧化材料制成抗氧化层30。

步骤S300、将发光元件置于所述焊料层20上方并与所述焊料层20对准。

具体地，发光元件位于焊料层20上方时，发光元件与焊料层20之间可以有间隙，例如，根据焊料层20可以膨胀的程度，或者说膨胀的高度，确定发光元件与焊料层20之间的间隙；在一个发光元件对应多个焊料槽或凹槽12时，可以将发光元件直接放在焊料槽或凹槽12上，相邻两个焊料槽(或凹槽12)之间的平面可以支撑发光元件，当焊料层20膨胀后，焊料可以溢流到相邻两个焊料槽(或凹槽12)之间的平面上从而与发光元件粘连。发光元件与焊料层20之间也可以是没有间隙，就是说，发光元件与焊料层20接触。当然此时发光元件与焊料层20是对准设置的。

本发明中的发光元件采用Micro-LED，采用尺寸较小的Micro-LED时，通过巨量转移的方式将Micro-LED转移至焊料层20上方。

步骤S400、对所述焊料层20加热处理使所述焊料层20膨胀并与所述发光元件连接。

具体地，对焊料层20进行加热处理，可以从电极10背面(没有设置焊料层20的一面)进行加热，使焊料层20膨胀从而实现与发光元件的连接。

具体地，根据凹槽12或焊料槽的深度，以及焊料层20的膨胀系数确定加热处理的温度。也就是说，焊料层20可以膨胀，并接触到发光元件并粘连发光元件。当然焊料层20也不能过度膨胀，而导致焊料溢流过多而导致短路。

综上所述，本发明所提供的一种发光器件及其制备方法、显示装置，所述发光器件包括：电极、设置在所述电极上的焊料层、设置在所述焊料层上的抗氧化层、设置在所述抗氧化层上的发光元件；所述焊料层可受热膨胀后与位于所述焊料层上方的发光元件连接；所述抗氧化层用于保护所述焊料层以免氧化。在焊料层上设置抗氧化层，焊料在加热处理时不会被氧化，则焊料层会膨胀并与发光元件连接。也就是说，省去了现用技术中的施加压力的过程，从而避免因压力施加导致的发光元件的损伤的问题。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

一种发光器件，其特征在于，包括：电极、设置在所述电极上的焊料层、设置在所述焊料层上的抗氧化层、设置在所述抗氧化层上的发光元件；所述焊料层可受热膨胀后与位于所述焊料层上方的发光元件连接；所述抗氧化层用于保护所述焊料层以免氧化。
根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述电极上设置有焊料槽，所述焊料层位于所述焊料槽内，所述抗氧化层低于所述焊料槽的开口。
根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述电极上设置有UBM层，所述焊料层位于所述UBM层的凹槽内；所述抗氧化层低于所述凹槽的开口。
根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述焊料层为铟焊料层、锡焊料层中的一种或多种。
根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述抗氧化层为银层、钼层、铂层、金层、钯层、钌层、铑层、铱层中第一种或多种。
根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述抗氧化层的厚度为20-200nm。
一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的发光器件。
一种发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一电极，在所述电极上点焊料层；

在所述焊料层上镀抗氧化层；

将发光元件置于所述焊料层上方并与所述焊料层对准；

对所述焊料层加热处理使所述焊料层膨胀并与所述发光元件连接。
根据权利要求8所述的发光器件的制备方法，其特征在于，所述提供一电极，在所述电极上点焊料层包括：

提供一电极；其中，所述电极上设置有焊料槽；

在所述焊料槽内点焊料层。
根据权利要求8所述的发光器件的制备方法，其特征在于，所述提供一电极，在所述电极上点焊料层包括：

提供一电极，在所述电极上设置UBM层；

在所述UBM层的凹槽内点焊料层。