软性基板及线路结构及其制造方法与流程

本发明是有关于一种软性基板及线路结构及其制造方法。

背景技术：

随着半导体技术日益进步，发光二极管(lightemittingdiode，led)的发光亮度与发光效率大幅地提升。因此，发光二极管显示器已逐渐取代传统的显示器而成为新一代的照明元件，其广泛地应用在例如家用照明装置、汽车照明装置、手持照明装置、液晶面板背光源、交通号志指示灯、指示或广告看板等照明应用上。

然而，在一般发光二极管晶片打件时，容易因线路板不平整而造成晶片位移(shift)、晶片旋转(rotate)的问题，或者是在一般发光二极管显示器的转置制程时容易发生晶片偏移问题。如何解决上述晶片位移、旋转或是偏移问题将成为未来重要的一门课题。

技术实现要素：

本发明提供一种软性基板及线路结构及其制造方法，其可制造出可挠性或具有拉伸性的线路基板结构，并解决晶片打件时因线路板不平整所造成的晶片位移、晶片旋转的问题或改善一般发光二极管显示器的转置制程时的晶片偏移问题。

本发明提供一种软性基板及线路结构的制造方法，其步骤如下。于载体上形成离形层。将至少一晶片配置在离形层上。注入高分子材料，以至少覆盖至少一晶片的部分侧壁。将高分子材料固化为高分子基板。分离高分子基板与离形层，其中至少一晶片嵌入高分子基板中。于高分子基板的第一表面上形成第一线路结构，第一线路结构与至少一晶片的第一接垫电性连接。

本发明提供一种软性基板及线路结构，包括高分子基板、多个发光元件晶片以及第一线路结构。高分子基板具有相对的第一表面与第二表面。多个发光元件晶片嵌入高分子基板中。第一线路结构配置于高分子基板的第一表面上。各发光元件晶片中的第一接垫或第二接垫与高分子基板的第一表面共平面。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1a至图1e是依照本发明的第一实施例的一种软性基板及线路结构的制造流程的立体示意图。

图2a至图2f是依照本发明的第二实施例的一种软性基板及线路结构的制造流程的剖面示意图。

图3a至图3e是依照本发明的第三实施例的一种软性基板及线路结构的制造流程的剖面示意图。

图4是依照本发明的第四实施例的一种软性基板及线路结构的剖面示意图。

其中，附图标记：

100、200、300：晶片

102：载体

104：离形层

106：高分子材料

108：高分子基板

108a：第一表面

108b：第二表面

109：开口

110：网印步骤

112、212、312a：第一线路结构

312b：第二线路结构

114、118、120、214、218、220：导电层

116、216：绝缘层

200s、300s：晶片的侧壁

202：第一半导体层

204：发光层

206：第二半导体层

208：第一接垫

208t：第一接垫的顶面

210：第二接垫

210t：第二接垫的顶面

h1：高度差

h2：高分子基板的厚度

t1：高分子材料的厚度

t2：晶片的厚度

具体实施方式

参照本实施例的图式以更全面地阐述本发明。然而，本发明亦可以各种不同的形式体现，而不应限于本文中所述的实施例。图式中的层与区域的厚度会为了清楚起见而放大。相同或相似的标号表示相同或相似的元件，以下段落将不再一一赘述。

图1a至图1e是依照本发明的第一实施例的一种软性基板及线路结构的制造流程的立体示意图。本实施例提供一种软性基板及线路结构的制造方法，其以晶片优先模封方式将晶片100嵌入高分子基板108中，详细步骤如下。

请参照图1a，首先，于载体102上形成离形层104。在一实施例中，载体102的材料可以是玻璃、石英、金属、陶瓷或其它合适的材料。在一些实施例中，离形层104的材料可以是聚合物、有机材料、无机材料或其组合。在其他实施例中，离形层104可包括固态、液态或是凝胶态。

请参照图1b，藉由转置法将多个晶片100配置在离形层104上。在一实施例中，所述转置法包括静电方式、真空吸取方式、机械手臂取放(pickandplace)方式、晶圆对晶圆接合(wafertowaferbonding)方式或黏取方式。但本发明不以此为限，只要是能将晶片100配置在离形层104上的任何转置方式皆为本发明的范畴。在一实施例中，晶片100可以是长、宽、高皆小于1毫米(mm)的微发光二极管。由于晶片100的体积小，在转置时容易位移或旋转，因此离形层104可用以将晶片100暂时固定或贴附在载体102上，而改善产生位移或旋转的现象。在一些实施例中，离形层104的材料包括具有暂时固定特性的材料。另外，晶片100的数量、功能以及配置可依实际需求来进行调整。举例来说，图1b中的单一个晶片100可以是发出单色的发光二极管。另一方面，图1b中的单一个晶片100可包括将红色发光二极管、蓝色发光二极管以及绿色发光二极管整合在一模块中。在一些实施例中，晶片100可例如是发光元件晶片、主动元件晶片、被动元件晶片或其组合。在替代实施例中，各个晶片100可以是具有相同功能的晶片或是具有不同功能的晶片。

请参照图1c与图1d，在将晶片100配置在离形层104上之后，注入高分子材料106，以覆盖晶片100。在一实施例中，高分子材料106包括聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，pdms)、聚氨酯(polyurethane，pu)、热可塑性聚氨酯(thermoplasticurethane，tpu)、聚亚酰胺(polyimide，pi)或其组合。

请参照图1d，将高分子材料106固化为高分子基板108。此时，高分子基板108的第一表面108a朝向且接触离形层104。在一实施例中，所述固化步骤例如采用加温成膜处理，举例来说藉由将高分子材料106加热至60℃至220℃之间，以使高分子材料106固化或成膜。但本发明不以此为限，在其他实施例中，依据高分子材料106的种类不同，所述固化的方式或温度也有所不同。

请参照图1d与图1e，分离高分子基板108与离形层104。具体来说，可藉由物理性脱模(mechanicaldebond)、激光脱模(laserdebond)或变温脱模(heatingorcoolingdebond)的方式将高分子基板108与离形层104(或载体102)分开或分离。在此情况下，可将高分子基板108上下翻转，使得高分子基板108的第一表面108a朝上，如图1e所示，晶片100嵌入于高分子基板108中，且晶片100的至少一接垫(如图2b所示的接垫208、210)外露于高分子基板108。某种程度来说，各个晶片100的所述至少一接垫可视为共平面，其便于进行后续网印步骤(screenprinting)110，以更进一步地提高软性基板及线路结构的良率。

接着，进行网印步骤110，以将第一线路结构112(如图2f所示)形成在高分子基板108的表面上。在一实施例中，网印步骤110使用可拉伸性的导电银胶与绝缘胶间隔设置，来印刷出所需多层不同输入信号的导电线路，但本发明不以此为限。在本实施例中，将晶片100嵌入至高分子基板108之后再形成第一线路结构112的步骤可固定晶片100的位置，并使得晶片100的所述至少一接垫共平面，以利于网印步骤110。详细地说，在本实施例中，将晶片100转置至离形层104上，再注入高分子材料106的步骤可减少高分子基板108与嵌入高分子基板108中的晶片100之间的高度差，进而解决因晶片表面或摆放不平整使得后续线路结构与晶片产生电性连接偏移的问题。也就是说，以本实施例的制造方法所制造的软性基板及线路结构的良率可获得改善。

此外，在分离高分子基板108与离形层104之后且进行网印步骤110之前，可选择性地清除残留在高分子基板108上的离形层104。在一实施例中，可藉由离子轰击的方式或是溶液(例如是酒精、丙酮或甲苯)清洗的方式来清除残留在高分子基板108上的离形层104，以使高分子基板108上的离形层104减少残留。

图2a至图2f是依照本发明的第二实施例的一种软性基板及线路结构的制造流程的剖面示意图。

请参照图2a与图2b，第二实施例的软性基板及线路结构的制造流程与第一实施例的软性基板及线路结构的制造流程基本上相似，也就是说，图2a与图1a相同且已于上述段落说明过，于此便不再赘述。第二实施例的软性基板及线路结构的制造流程是以发光元件晶片200为例来进行说明。在本实施例中，发光元件晶片200可以是水平式发光二极管。如图2b的放大图所示，发光元件晶片200包括第一半导体层202、发光层204、第二半导体层206、第一接垫208以及第二接垫210。发光层204形成于第一半导体层202上。第二半导体层206形成于发光层204上。第一接垫208形成于第一半导体层202上。第二接垫210形成于第二半导体层206上。另外，还包括绝缘材料(未绘示)环绕发光元件晶片200的外缘来保护发光元件晶片200。

详细地说，发光元件晶片200(以下简称为晶片200)的制造方法如下。首先，于磊晶基板(未绘示)上依序形成第一半导体层202、发光层204以及第二半导体层206。在一实施例中，第一半导体层202的导电型与第二半导体层206的导电型不同。举例来说，第一半导体层202可以是n型半导体材料，第二半导体层206可以是p型半导体材料；反之亦然。在一些实施例中，发光层204的材料可例如是多重量子井发光材料。然后，移除部分第二半导体层206与部分发光层204，以暴露出第一半导体层202的部分表面。接着，将第一接垫208形成在第一半导体层202的部分表面上，并将第二接垫210形成在第二半导体层206的表面上。在一实施例中，第一接垫208与第二接垫210可以是相同材料，例如是导电材料。在本实施例中，第二接垫210高于第一接垫208，且第一接垫208的顶面208t与第二接垫210的顶面210t之间具有一高度差h1。在一实施例中，高度差h1约为1微米(μm)，但不以此为限。

如图2b所示，藉由转置法将多个晶片200配置在离形层104上。详细地说，先将晶片200上下翻转，使得第一接垫208的顶面208t与第二接垫210的顶面210t朝向离形层104。在一实施例中，第二接垫210的顶面210t抵靠或接触离形层104，而第一接垫208的顶面208t与离形层104相隔一距离。上述步骤可视为是以接垫朝下(pad-down)的方式来配置晶片200于离形层104上。虽然图2b仅绘示出3个晶片200，但本发明不以此为限。在其他实施例中，晶片200数量与配置可依需求来调整。在替代实施例中，晶片200可排列成阵列。

请参照图2c，在将晶片200配置在离形层104上之后，注入高分子材料106，以包覆晶片200的表面。具体来说，由于高分子材料106为可流动性材料，因此，高分子材料106不仅覆盖晶片200的侧壁200s与上表面200t，还填入第一接垫208的顶面208t与离形层104之间的空间105中。

请参照图2c与图2d，将高分子材料106固化为高分子基板108，且分离高分子基板108与离形层104。在此情况下，如图2d所示，将高分子基板108上下翻转，使得第一接垫208的顶面208t与第二接垫210的顶面210t朝上。晶片200嵌入于高分子基板108中，且第二接垫210的顶面210t外露于高分子基板108的第一表面108a。在本实施例中，晶片200的第二接垫210的顶面210t与高分子基板108的第一表面108a共平面。在一实施例中，高分子基板108的厚度h2可以是1微米至2000微米。相较于高分子基板108的厚度h2，第一接垫208的顶面208t与第二接垫210的顶面210t之间约为1微米的高度差h1可视为共平面。在替代实施例中，第一接垫208的顶面208t与第二接垫210的顶面210t皆与高分子基板108的第一表面108a共平面。

请参照图2d与图2e，移除高分子基板108的一部分，以形成开口109。开口109自高分子基板108的第一表面108a向下延伸，并暴露出晶片200的第一接垫208的顶面208t。在一实施例中，形成开口109的方式可包括(但不限于)微影制程与蚀刻制程。

请参照图2e与图2f，接着，进行网印步骤，以于高分子基板108的第一表面108a上形成第一线路结构112。具体来说，第一线路结构112包括导电层114、118、120与绝缘层116。导电层114形成于第二接垫210的顶面210t上，以与第二接垫210电性连接。导电层118形成于导电层114上方。绝缘层116形成于导电层114、118之间，以电性绝缘导电层114、118。导电层120填入开口109中且延伸覆盖配置高分子基板108的部分第一表面108a，以与第一接垫208电性连接。在一实施例中，导电层114与导电层120可依序形成，而导电层118与导电层120可同时形成。形成第一线路结构112之后，本实施例之内嵌晶片200的软性基板及线路结构便已制造完成。在一些实施例中，内嵌晶片200的软性基板及线路结构可视为一种发光二极管显示器，例如是交通号志指示灯、透明可挠面板、指示或广告看板等。

图3a至图3e是依照本发明的第三实施例的一种软性基板及线路结构的制造流程的剖面示意图。

请参照图3a与图3b，第三实施例的软性基板及线路结构的制造流程与第一实施例的软性基板及线路结构的制造流程基本上相似，也就是说，图3a与图1a相同且已于上述段落说明过，于此便不再赘述。第三实施例的软性基板及线路结构的制造流程是以发光元件晶片200为例来进行说明。在本实施例中，发光元件晶片200可以是水平式发光二极管。

详细地说，如图3b所示，藉由转置法将晶片200配置在离形层104上的步骤包括：使得第一接垫208的顶面208t与第二接垫210的顶面210t背离离形层104。在一实施例中，晶片200的第一半导体层202的背面202b抵靠或接触离形层104。上述步骤可视为是以接垫朝上(pad-up)的方式来配置晶片200于离形层104上。

请参照图3c，在将晶片200配置在离形层104上之后，注入高分子材料106，以覆盖晶片200的部分侧壁200s。在一实施例中，高分子材料106的厚度t1小于或等于晶片200的厚度t2。在替代实施例中，高分子材料106至少覆盖晶片200的侧壁200s的高度的三分之一。也就是说，高分子材料106的厚度t1可大于或等于晶片200的厚度t2的三分之一。在此情况下，如图3c所示，第一接垫208的顶面208t与第二接垫210的顶面210t外露于高分子材料106。

请参照图3c与图3d，将高分子材料106固化为高分子基板108，且分离高分子基板108与离形层104。此情况下，如图3d所示，晶片200嵌入高分子基板108中，且第一接垫208的顶面208t与第二接垫210的顶面210t外露于高分子基板108的第一表面108a。在一实施例中，晶片200的第一半导体层202的背面202b与高分子基板108的第二表面108b共平面。在替代实施例中，晶片200的第一接垫208的顶面208t与高分子基板108的第一表面108a共平面。

请参照图3d与图3e，进行网印步骤，以于高分子基板108的第一表面108a上形成第一线路结构212。举例来说，第一线路结构212包括导电层214、218、220与绝缘层216。导电层214形成于第一接垫208的顶面208t上，以与第一接垫208电性连接。导电层218形成于导电层214上方。绝缘层216形成于导电层214、218之间，以电性绝缘导电层214、218。导电层220形成第二接垫210的顶面210t上，以与第二接垫210电性连接。在一实施例中，导电层214与导电层220可依序形成，而导电层218与导电层220可同时形成。

图4是依照本发明的第四实施例的一种软性基板及线路结构的剖面示意图。

请参照图4，第四实施例的软性基板及线路结构与第三实施例的软性基板及线路结构基本上相似。上述两者不同之处在于，第四实施例的软性基板及线路结构所内嵌的晶片300为垂直式发光二极管。具体来说，发光元件晶片300包括第一半导体层202、发光层204、第二半导体层206、第一接垫208以及第二接垫210。发光层204形成于第一半导体层202与第二半导体层206之间。第一接垫208形成于第一半导体层202上，远离发光层204的一侧。第二接垫210形成于第二半导体层206上，远离发光层204的另一侧。在本实施例中，第一接垫208的顶面208t朝上，第二接垫210的顶面210t朝下。

高分子基板108环绕发光元件晶片300的侧壁300s，第一接垫208的顶面208t外露于高分子基板108的第一表面108a，而第二接垫210的顶面210t外露于高分子基板108的第二表面108b。在一实施例中，高分子基板108的第一表面108a与第二表面108b彼此相对。虽然图4中的第一接垫208的顶面208t高于高分子基板108的第一表面108a，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一接垫208的顶面208t与高分子基板108的第一表面108a可实质上共平面。相似地，第二接垫210的顶面210t与高分子基板108的第二表面108b亦可实质上共平面。

第一线路结构312a形成于高分子基板108的第一表面108a上，且与第一接垫208电性连接。第二线路结构312b形成于高分子基板108的第二表面108b上，且与第二接垫210电性连接。

虽然上述实施例仅绘示水平式发光二极管晶片与垂直式发光二极管晶片，但本发明不以此为限。在其他实施例中，内嵌在软性基板及线路结构中的晶片亦可以是倒置(flipchip)发光二极管晶片、主动元件晶片、被动元件晶片或其组合。

综上所述，本发明藉由晶片优先模封方式(chipfirstmolding)，将至少一晶片嵌入高分子基板中。接着，藉由网印法在高分子基板的第一表面上形成第一线路结构，使得第一线路结构与至少一晶片的第一接垫电性连接。因此，本发明的制造方法可制造出可挠性或具有拉伸性的线路板结构，并解决晶片因表面或摆放不平整所造成的晶片位移或晶片旋转的问题，而导致后续驱动线路与晶片电性连接偏移的问题。此外，相较于传统的印刷线路板的制造方法，本发明的软性基板及线路结构的制造方法具有制程简单、快速生产以及制造成本较低等优势，以使产品具有商业竞争力。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。