封装结构及其制造方法与流程

1.本揭露是有关于一种封装结构及封装结构的制造方法。


背景技术：

2.发光二极管具有发光效率高以及生命周期长等优点。发光二极管装置应用广泛，例如消费性电子装置、车用灯具以及照明或装饰等。
3.发光二极管的封装结构及制程上仍面临许多挑战，例如如何增加发光二极管接合时的平整性及可靠度，尤其是针对微发光二极管巨量转移技术来说更为重要。在传统的发光二极管封装结构中，通常利用遮光层(blackmatrix)遮蔽来自发光二极管下方的导电垫的反射。然而，目前对于遮光层的曝光显影技术仍具有较大的公差(约100微米)，使导电垫无法完全被遮蔽。因此，自遮光层露出的导电垫容易反射发光二极管发出的光线导致对比度下降。
4.有鉴于此，如何提供一种可解决上述问题的封装结构，仍是目前业界亟需研究的目标之一。


技术实现要素：

5.本揭露之一技术态样为一种封装结构。
6.在一实施例中，封装结构包含基板、多个导电垫、发光二极管、感光型介电材料以及遮光层。基板包含上表面。导电垫位于基板的上表面。发光二极管位于导电垫上。感光型介电材料位于发光二极管与基板的上表面之间以及导电垫之间。发光二极管在基板上的垂直投影与感光型介电材料在基板上的垂直投影重叠。遮光层位于基板的上表面以及导电垫上。
7.在一实施例中，感光型介电材料接触发光二极管面对基板的下表面。
8.在一实施例中，遮光层接触发光二极管的侧壁。
9.在一实施例中，封装结构还包含封装材料，位于遮光层与发光二极管上。
10.在一实施例中，遮光层隔开封装材料导电垫。
11.本揭露之另一技术态样为一种封装结构制造方法。
12.在一实施例中，制造方法包含形成多个导电垫于基板的上表面；设置半固化的感光型介电材料于基板的上表面以及导电垫之间；接合发光二极管于导电垫上，使得发光二极管在基板上的垂直投影与感光型介电材料在基板上的垂直投影重叠；形成遮光层以覆盖导电垫与发光二极管；以及形成封装材料以覆盖遮光层与发光二极管。
13.在一实施例中，设置感光型介电材料的步骤包含涂布未固化的感光型介电材料层；以及图案化感光型介电材料层以形成半固化的感光型介电材料。
14.在一实施例中，接合发光二极管的步骤还包含同时固化感光型介电材料，并使得发光二极管面对基板的下表面接触固化后的感光型介电材料。
15.在一实施例中，形成遮光层的步骤还包含涂布遮光层材料以覆盖基板与发光二极
管，使得遮光层围绕发光二极管并接触发光二极管的一侧壁；以及减少遮光层的厚度，使得发光二极管背对基板的上表面自遮光层露出。
16.在一实施例中，减少遮光层的厚度的步骤还包含使发光二极管的侧壁的一部分自遮光层露出。
17.在上述实施例中，本揭露借由设置感光型介电材料于发光二极管与基板之间，使感光型介电材料辅助粘合发光二极管至基板上。这样的设计可提升封装结构的可靠度及平整性。本揭露借由使遮光层覆盖导电垫，可使得发光二极管显示器具有高对比度色彩表现。此外，接合发光二极管的步骤与固化感光型介电材料的步骤可同时达成，因此可无需在接合步骤后再增加额外的加热程序。
附图说明
18.图1为根据本揭露一实施例的封装结构的俯视图。
19.图2为图1的封装结构省略遮光层的俯视图。
20.图3为沿着图1的线段3-3的剖面图。
21.图4至图9为根据本揭露一实施例的封装结构的制造方法的剖面图。
22.图10至图11为根据本揭露另一实施例的封装结构的制造方法的剖面图。
23.【主要元件符号说明】
24.100,100a,100b：封装结构110：基板
25.112：上表面114：重分布层
26.120：导电垫130：感光型介电材料
27.130b：半固化的感光型介电材料140,142,144：发光二极管
28.1402,1422,1442：上表面1404,1424,1444：下表面
29.1406,1426,1446：侧壁150,150a：遮光层
30.150m：遮光层材料152,152a：上表面
31.160：载板170：表面处理层
32.180：封装材料3-3：线段
具体实施方式
33.以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些现有习知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示之。且为了清楚起见，图式中的层和区域的厚度可能被夸大，并且在图式的描述中相同的元件符号表示相同的元件。
34.图1为根据本揭露一实施例的封装结构100的俯视图。图2为图1的封装结构100省略遮光层150的俯视图。图3为沿着图1的线段3-3的剖面图。为了方便说明，遮光层150在图1及图2中省略。同时参照图1至图3。封装结构100包含基板110、导电垫120、感光型介电材料130、发光二极管140、142、144以及遮光层150。发光二极管140、142、144可以是微发光二极管(microled)或次毫米发光二极管(miniled)。本实施例中的发光二极管140、142、144可
以分别为红色、绿色及蓝色的光源，但不以此为限。
35.如图3所示，基板110包含上表面112，且多个导电垫120位于基板 110的上表面112。发光二极管140、142、144位于导电垫120上。感光型介电材料130位于发光二极管140、142、144与基板110的上表面112之间以及导电垫120之间。如图2所示，发光二极管140、142、144在基板 110上的垂直投影与感光型介电材料130在基板110上的垂直投影重叠。发光二极管142与导电垫120电性连接，感光型介电材料130填满导电垫120、发光二极管140、142、144与基板110之间的空隙。
36.如图1及图3所示，遮光层150位于基板110的上表面112以及导电垫120上。遮光层150围绕发光二极管142，且遮光层150接触发光二极管 142的侧壁1426。具体来说，导电垫120被遮光层150完整地覆盖。也就是说，只有发光二极管140、142、144自遮光层150露出，且遮光层150 与发光二极管142之间无缝隙。如此一来，可避免导电垫120反射发光二极管140、142、144发出的光线而造成对比度下降。因此，本揭露的封装结构100可使得发光二极管显示器具有高对比度色彩表现。
37.在现有习知的封装结构中，在涂布遮光层材料之后仍有空隙存在于发光二极管与基板之间。即便有遮光层材料被填入此空隙中，也会因后续制程中的高温而产生气泡。这样的问题会导致产品可靠度下降或是影响微发光二极管巨量转移的效果。如图3所示，在本揭露的封装结构100中，发光二极管142与基板110之间的空隙被感光型介电材料130填满。感光型介电材料130接触发光二极管142面对基板110的下表面1424，使感光型介电材料130辅助粘合发光二极管142至基板110上。借由这样的设计，可提升封装结构100的可靠度及平整性。
38.图4至图9为根据本揭露一实施例的封装结构100a的制造方法的剖面图。如图4所示，首先提供基板110。基板110放置于载板160上。多个导电垫120形成于基板110背对载板160的上表面112。在本实施例中，基板 110包含重分布层114。在其他实施例中，基板110也可为印刷电路板pcb。
39.如图5所示，接着将半固化(b-stage)的感光型介电材料130b设置于基板110的上表面112以及导电垫120之间。具体来说，在此步骤中，未固化的感光型介电材料层首先涂布于基板110以及导电垫120上。接着执行图案化(曝光及显影)的步骤，留下位于导电垫120之间的区域感光型介电材料层。如同前述，半固化的感光型介电材料130b是放置在后续步骤中接合的发光二极管140、142、144的位置下方。此处所指的区域是指用来电性连接同一个发光二极管的两个导电垫120之间的空隙。接着，通过加热使此区域的感光型介电材料达到半固化状态。换句话说，此步骤中半固化的感光型介电材料130b仍具有粘性且可因受压而产生形变。感光型介电材料130可根据溶剂种类区分，例如以环戊酮(cyclopetanone)、四甲基氢氧化铵(tmaoh)、丁内酯(gbl)与丙二醇甲醚(pgmea)混合物、碳酸钠(na2co3 与碳酸钾(k2co3)混合物为基底的材料。
40.如图6所示，接着将发光二极管140、142、144接合至导电垫120以及感光型介电材料130上。具体来说，导电垫120上包含表面处理层170，用以避免导电垫120氧化。接合发光二极管140、142、144的步骤可通过巨量转移(mass transfer)方式执行。在执行接合步骤时，来自转移头 (transfer head)、腔体或是平台的温度可同时让半固化的感光型介电材料 130b受热而固化。举例来说，周围环境可升高到约150度至260度。如此一来，接合的步骤
与固化感光型介电材料130的步骤可同时达成，因此可无需在接合步骤后再增加额外的加热程序。此外，将发光二极管140、142、 144接合至导电垫120以及感光型介电材料130上时所施加的压力可挤压半固化的感光型介电材料130b，借此使得发光二极管140、142、144面对基板110的下表面1404、1424、1444接触固化后的感光型介电材料130。如此一来，可使感光型介电材料130辅助粘合发光二极管140、142、144至基板110上。借由这样的设计提升可封装结构100a的可靠度及平整性。
41.如图7所示，接着涂布遮光层材料150m以覆盖导电垫120以及发光二极管140、142、144。由于发光二极管140、142、144与基板110之间的空隙已经由感光型介电材料130填满，因此遮光层材料150m不会填入至此空隙中。如同前述，这样的方法可避免遮光层材料150m因后续制程中的高温而产生气泡，导致产品可靠度下降或是影响微发光二极管140、142、144 巨量转移的效果。
42.如图7及图8所示，接着减少遮光层材料150m的厚度。如图8所示，发光二极管140、142、144背对基板110的上表面1402、1422、1442自遮光层150露出。在本实施例中，减薄遮光层材料150m可借由化学机械平坦化制程(chemical-mechanical planarization,cmp)或研磨制程(grinding) 达成。减薄后的遮光层150的上表面152与发光二极管140、142、144的上表面1402、1422、1442齐平。由此可知，本揭露的制造方法，无需利用曝光显影制程使发光二极管140、142、144的上表面1402、1422、1442自遮光层150露出。
43.在现有习知的方法中，由于遮光层的曝光及显影技术的公差 (tolerance)大约100微米，导致导电垫120无法完整地被图案化后的遮光层覆盖。换句话说，遮光层与发光二极管之间具有缝隙，导电垫会反射发光二极管发出的光线而导致对比度下降。
44.同时参照图2与图8，本揭露的制造方法中省略了对遮光层材料150m 执行曝光及显影的步骤，因此遮光层150可接触发光二极管140、142、144 的侧壁1406、1426、1446。本揭露的制造方法可使得遮光层150围绕发光二极管140、142、144，且遮光层150与发光二极管140、142、144之间无缝隙。
45.如图9所示，接着形成封装材料180以覆盖遮光层150与发光二极管 140、142、144。由于遮光层150完整地覆盖导电垫120，因此封装材料180 与导电垫120之间可由遮光层150隔开。如同前述，这样的设计可避免导电垫120反射发光二极管140、142、144发出的光线而造成对比度下降，可使得发光二极管显示器具有高对比度色彩。在形成封装材料180后，接续进行载板160脱离以及裁切等制程，在此不赘述。
46.图10至图11为根据本揭露另一实施例的封装结构100b的制造方法的剖面图。封装结构100b的制造方法与前述图4至图7所述的步骤内容相同，封装结构100b的制造方法前述封装结构100a的制造方法之间的差异在于减少遮光层材料150m的厚度的步骤。
47.如图10所示，在本实施例中，在执行涂布遮光层材料150m的步骤(图 7所示)，接着减少遮光层材料150m的厚度。减薄遮光层材料150m可借由激光蚀刻或电浆蚀刻达成。减薄后的遮光层150a的上表面152a低于发光二极管140、142、144的上表面1402、1422、1442。发光二极管140、142、 144的侧壁1406、1426、1446的一部分自遮光层150a露出。举例来说，发光二极管140、142、144凸出于遮光层150a的厚度大约为1微米至2微米。由此可知，在本实施例的制造方法中也无需利用曝光显影制程使发光二极管140、142、144的上表面1402、1422、1442自遮光层150a露出。
48.如图11所示，接着形成封装材料180以覆盖遮光层150a与发光二极管140、142、144。在本实施例中，封装材料180接触发光二极管140、142、 144的侧壁1406、1426、1446。由于遮光层150a完整地覆盖导电垫120，因此封装材料180与导电垫120之间可由遮光层150a隔开。封装结构100b 具有与封装结构100a相同的技术功效，在此不再赘述。
49.综上所述，本揭露借由设置感光型介电材料于发光二极管与基板之间，使感光型介电材料辅助粘合发光二极管至基板上。借由这样的设计提升封装结构的可靠度及平整性。本揭露借由使遮光层与发光二极管之间无缝隙，可使得发光二极管显示器具有高对比度色彩表现。此外，接合发光二极管的步骤与固化感光型介电材料的步骤可同时达成，因此可无需在接合步骤后再增加额外的加热程序。
50.虽然本揭露已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭露，任何熟习此技艺者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭露的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

技术特征：
1.一种封装结构，其特征在于，包含：一基板，包含一上表面；多个导电垫，位于该基板的该上表面；一发光二极管，位于所述导电垫上；一感光型介电材料，位于该发光二极管与该基板的该上表面之间以及所述导电垫之间，其中该发光二极管在该基板上的垂直投影与感光型介电材料在该基板上的垂直投影重叠；以及一遮光层，位于该基板的该上表面以及所述导电垫上。2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，其中该感光型介电材料接触该发光二极管面对该基板的一下表面。3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，其中该遮光层接触该发光二极管的一侧壁。4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，还包含：一封装材料，位于该遮光层与该发光二极管上。5.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，其中该遮光层隔开该封装材料与所述导电垫。6.一种封装结构的制造方法，其特征在于，包含：形成多个导电垫于一基板的一上表面；设置半固化的一感光型介电材料于该基板的该上表面以及所述导电垫之间；接合一发光二极管于所述导电垫上，使得该发光二极管在该基板上的垂直投影与该感光型介电材料在该基板上的垂直投影重叠；形成一遮光层以覆盖所述导电垫与该发光二极管；以及形成一封装材料以覆盖该遮光层与该发光二极管。7.根据权利要求6所述的封装结构的制造方法，其特征在于，其中该设置该感光型介电材料的步骤包含：涂布未固化的一感光型介电材料层；以及图案化该感光型介电材料层以形成半固化的该感光型介电材料。8.根据权利要求6所述的封装结构的制造方法，其特征在于，其中该接合该发光二极管的步骤还包含：同时固化该感光型介电材料，并使得该发光二极管面对该基板的一下表面接触固化后的该感光型介电材料。9.根据权利要求6所述的封装结构的制造方法，其特征在于，其中该形成该遮光层的步骤还包含：涂布一遮光层材料以覆盖该基板与该发光二极管，使得该遮光层接触该发光二极管的一侧壁；以及减少该遮光层的厚度，使得该发光二极管背对该基板的一上表面自该遮光层露出。10.根据权利要求9所述的封装结构的制造方法，其特征在于，其中该减少该遮光层的厚度的步骤还包含：使该发光二极管的该侧壁的一部分自该遮光层露出。

技术总结
本发明是封装结构及其制造方法。该封装结构包含基板、多个导电垫、发光二极管、感光型介电材料以及遮光层。基板包含上表面。导电垫位于基板的上表面。发光二极管位于导电垫上。感光型介电材料位于发光二极管与基板的上表面之间以及导电垫之间。发光二极管在基板上的垂直投影与感光型介电材料在基板上的垂直投影重叠。遮光层位于基板的上表面以及导电垫上。借由本发明技术方案的实施，可提升封装结构的可靠度及平整性。借由使遮光层覆盖导电垫，可使发光二极管显示器具有高对比度色彩表现。此外，接合发光二极管的步骤与固化感光型介电材料的步骤可同时达成，因此可无需在接合步骤后再增加额外的加热程序。再增加额外的加热程序。再增加额外的加热程序。


技术研发人员：曾浩维 郭季海 李政廷 陈滢竹 林溥如 柯正达
受保护的技术使用者：欣兴电子股份有限公司
技术研发日：2022.01.17
技术公布日：2023/7/26