LED面板、LED封装结构及其制造方法与流程

led面板、led封装结构及其制造方法
技术领域
1.本发明涉及led显示技术领域，特别是涉及一种led面板、led封装结构及其制造方法。


背景技术：

2.目前的led显示制程中，一般在基板的正反两面分别贴装led芯片和集成电路ic，使用的基板为印刷电路板(pcb)，且通常需要使用多层高阶的基板及其中复杂的布线布孔，才能实现高密度的led芯片、驱动ic等元器件的高度集成。然而，使用基板贴装的制造方法中，无论是哪个工序，都面临良率和可靠性问题；其次，多层高阶的基板的成本占比高约40％，导致led显示产品的制造成本难以降低；再者，led芯片与ic芯片通过基板电连接，造成显示产品的功耗较高及响应速度较慢，无法应用于对此类性能要求高的高端场所。


技术实现要素：

3.基于此，本发明提供一种led封装结构，省去了传统基板，利用介质填充层来承载芯片及提供机械强度，并且利用导电层实现芯片的电连接，所述led封装结构具有集成度高、体积小、制造成本低、功耗低、响应速度快的优点。
4.本发明采取的技术方案如下：
5.一种led封装结构，包括多个led芯片、多个裸晶ic芯片、介质填充层、导电层、第一封装层以及第二封装层；所述多个led芯片设置在同一平面上，所述介质填充层设置在所述平面上，并填充在相邻led芯片之间；所述裸晶ic芯片设置在所述介质填充层上，且在所述介质填充层的厚度方向上与所述led芯片彼此错开；所述导电层设置在所述led芯片和所述裸晶ic芯片上，将所述led芯片与所述裸晶ic芯片电连接；所述第一封装层封装在所述导电层之上，所述第二封装层封装在所述led芯片和介质填充层之下。
6.本发明的led封装结构中，所述介质填充层既填充于led芯片之间，又用于承载裸晶ic芯片，其与上、下两个封装层共同为整体封装结构提供了足够的机械强度，替代了传统基板的机械功能，且由于免除基板封装，降低了制造成本，同时大幅减小了led封装结构的体积，有利于提高集成度；所述导电层为led芯片与裸晶ic芯片提供了更为直接的电连接，以简单的线路结构替代现有多层高阶基板通过复杂布线布孔实现的间接的电连接功能，还加快了响应速度，有利于优化电性能；所述裸晶ic芯片与led芯片在垂直方向上彼此错开布置，则在制造过程中无需将裸晶ic芯片与led芯片进行精确的对准安装，有利于降低制程难度和制造成本，且便于制作导电层连接两者，制造工艺易于实现。
7.更优地，所述介质填充层的填充高度与所述led芯片的高度一致，确保介质填充层不会覆盖到led芯片的焊盘。
8.更优地，所述led封装结构还包括覆盖所述裸晶ic芯片的侧壁的绝缘侧墙，进一步阻隔裸晶ic芯片的侧壁与led芯片的焊盘。
9.更优地，所述绝缘侧墙的厚度范围为0.1μm-5μm，一方面确保绝缘侧墙足够厚以保
证裸晶ic芯片的侧壁与led芯片的焊盘之间的绝缘性，另一方面避免绝缘侧墙太厚对led芯片的焊盘或裸晶ic芯片的电极形成遮挡；和/或，所述导电层的厚度范围为0.1μm-5μm，厚度太小则覆盖力不够，影响电连接性能，厚度太大则容易导致裸晶ic芯片上的导电层之间发生桥接。
10.更优地，所述介质填充层、所述绝缘侧墙和所述第一封装层的材料分别为氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化硅或氮氧化硅中的一种。原料易取得，成本低，制作工艺成熟。
11.更优地，所述导电层的材料为铜、铝、锡和镍中的一种或多种。
12.更优地，所述第二封装层的材料为环氧树脂、聚酰亚胺或硅胶。
13.所述第一封装层和第二封装层分别采用前述两类不同的封装材料，一方面都起到了隔绝保护作用，且覆盖导电层的第一封装层满足了更高的绝缘性要求，另一方面解决了由于同类材料封装导致整体结构发生变形的问题。
14.更优地，所述led芯片为rgb三色芯片或者单蓝光芯片。
15.本发明还提供一种led面板，包括所述led封装结构；所述led面板为rgb显示面板，所述led芯片为rgb三色芯片；或者，所述led面板为mini背光面板，所述led芯片为单蓝光芯片。
16.本发明还提供所述led封装结构的制造方法，包括如下步骤：
17.s1：将多个led芯片转移到一载板上；
18.s2：对所述载板承载有所述多个led芯片的一面填充介电材料，得到填充在相邻led芯片之间的介质填充层；
19.s3：将多个裸晶ic芯片键合到所述介质填充层上，并使所述裸晶ic芯片在所述介质填充层的厚度方向上与所述led芯片彼此错开；
20.s4：制作覆盖所述裸晶ic芯片的侧壁的绝缘侧墙；
21.s5：在所述led芯片和所述裸晶ic芯片上制作导电层，实现所述led芯片与所述裸晶ic芯片的电连接；
22.s6：在所述导电层上覆盖第一封装层；
23.s7：移除所述载板，在所述led芯片和介质填充层的暴露面覆盖第二封装层。
24.更优地，步骤s1包括：
25.s11：在一玻璃载板上制备一层耐高温高粘性的胶膜；
26.s12：通过批量转移方式将多个led芯片转移到所述玻璃载板的所述胶膜上，转移后所述led芯片有焊盘的一面远离所述玻璃载板。
27.更优地，所述胶膜包括pe膜和胶剂层，所述胶剂层的材料为硅胶、对苯二酚、丙烯酸共聚物的混合胶剂。
28.更优地，步骤s4采用化学气相沉积法制作所述绝缘侧墙；和/或，步骤s5采用化学气相沉积法形成所述导电层；和/或，步骤s6采用化学气相沉积法形成所述第一封装层。
29.更优地，步骤s3中，所述裸晶ic芯片与所述介质填充层之间的键合为粘结键合或玻璃介质键合。
30.更优地，步骤s4包括：
31.s41：通过化学气相沉积法形成覆盖在所述led芯片和所裸晶ic芯片之上的绝缘层；
32.s42：通过干法刻蚀去除覆盖所述led芯片正面和所述裸晶ic芯片正面的绝缘层，剩余的绝缘层形成覆盖所述裸晶ic芯片的侧壁的绝缘侧墙。
33.相对于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：
34.(1)本发明的led封装结构由于免除基板封装，降低了制造成本，同时避免传统基板贴装带来的良率和可靠性问题。
35.(2)本发明的led封装结构中，led芯片与ic芯片通过导电层直接实现电连接，免去了传统基板中复杂的布线布孔设计，优化了电性能，响应速度加快，使用所述led封装结构的led面板等显示面板可以用于对此类性能要求高的高端场所。
36.(3)本发明的led封装结构及其相关的显示产品的集成度高，有利于大幅减小封装结构的体积。
37.(4)本发明的led封装结构中介质填充层等部件的原料易取得，成本低，且制作工艺成熟。
38.(5)本发明的led封装结构的制造方法难度更低，更易实现。
39.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
40.图1为本发明的led封装结构的截面图。
41.图2为本发明的led封装结构中led芯片与裸晶ic芯片的电连接示意图。
42.图3为本发明的led封装结构的制造方法中步骤s1-s4的流程示意图。
43.图4为本发明的led封装结构的制造方法中步骤s5-s7的流程示意图。
44.附图标记：
45.1-led芯片，11-焊盘，2-裸晶ic芯片，21-电极，3-介质填充层，4-导电层，5-第一封装层，6-第二封装层，7-绝缘侧墙，70-绝缘层，8-载板，9-胶膜。
具体实施方式
46.在本发明的描述中，需要说明的是，如有术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如有术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
47.如图1所示，本发明的led封装结构包括多个led芯片1、多个裸晶ic芯片2、介质填充层3、导电层4、第一封装层5以及第二封装层6。
48.为了清楚展示各部件及其位置关系，图1仅示出led封装结构中的3个led芯片1和3个裸晶ic芯片2，而本领域技术人员可以理解，本发明所指的led芯片和裸晶ic芯片的数量可以分别是3个或以上，且所述led芯片和裸晶ic芯片的数量可以是相等的或不相等的，所述裸晶ic芯片与所述led芯片适配，用于驱动所述led芯片。
49.所述多个led芯片1设置在同一平面上，所述介质填充层3设置在所述平面上，并填充在相邻led芯片1之间。所述裸晶ic芯片2设置在所述介质填充层3上，且在所述介质填充层3的厚度方向上与所述led芯片1彼此错开。所述导电层4设置在所述led芯片1和所述裸晶
ic芯片2上，将所述led芯片1与所述裸晶ic芯片2电连接。所述第一封装层5封装在所述导电层4之上，所述第二封装层6封装在所述led芯片1和介质填充层3之下。
50.所述裸晶ic芯片2与led芯片1在介质填充层3的厚度方向上彼此错开，即两者在介质填充层3的厚度方向(也就是垂直方向)上的投影互不重合，此设置的目的是，在制作导电层4时使导电层4能够分别覆盖到led芯片1的正面和裸晶ic芯片2的正面，从而实现两者的电连接。具体地，所述led芯片1与裸晶ic芯片2在介质填充层3的厚度方向上彼此错开一定的距离，以确保led芯片1正面的焊盘11不接触到裸晶ic芯片2的侧壁。
51.请参阅图2，图2举例性地示出了led芯片1正面与裸晶ic芯片2正面的一种电连接方式，其中，通过所述导电层4形成的线路，所述led芯片1的焊盘11与裸晶ic芯片2的电极21实现电连接，此电连接方式相比于使用pcb板通过布线布孔的电连接方式更加直接，加快了响应速度，有利于优化电性能，同时简化了线路结构，有利于缩小封装结构的体积。另外，本领域技术人员可以理解，本发明的led封装结构中led芯片与裸晶ic芯片的电连接方式可以有多种，相应地，导电层形成的线路布置可以有多种，不限于图2所示。
52.作为进一步的优化，所述led封装结构还包括覆盖所述裸晶ic芯片2的侧壁的绝缘侧墙7，从而更进一步地防止led芯片1的焊盘11直接或通过导电层4与裸晶ic芯片2的侧壁相连接。
53.具体地，如图1，所述介质填充层3的填充高度与所述led芯片1的高度一致，即所述介质填充层3的上表面与led芯片1的正面齐平，避免介质填充层3覆盖到led芯片1的焊盘11。所述介质填充层3的材料为介电材料，例如氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等介电材料，具有绝缘特性。
54.具体地，所述绝缘侧墙7的厚度范围(即图1中水平方向的宽度范围)为0.1μm-5μm。所述绝缘侧墙7的材料为绝缘材料，可以为氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等绝缘材料，可以与介质填充层3的材料相同，则方便以相同原料和方法制作，有利于简化工艺和降低制造成本。
55.具体地，所述导电层4的厚度范围控制在0.1μm-5μm较为适宜，厚度太小则覆盖力不够，容易影响电连接性能，厚度太大则容易导致裸晶ic芯片2上的导电层4之间发生桥接。所述导电层4的材料可以为金属，优选为铜、铝、锡和镍中的一种或多种。
56.具体地，所述第一封装层5的材料为介电材料，可以为氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等介电材料，可以与介质填充层3、绝缘侧墙7的材料相同，则方便以相同原料和方法制作，有利于简化工艺和降低制造成本。
57.具体地，所述第二封装层6的材料为热固型材料，例如环氧树脂、聚酰亚胺或硅胶等。
58.本发明的所述led封装结构适用于显示面板产品，针对不同的应用场景，led芯片1可选择rgb三色芯片或者单蓝光芯片。
59.具体地，本发明的包括所述led封装结构的led面板可以是rgb显示面板，也可以是mini背光面板。当所述led面板为rgb显示面板时，所述led芯片1为rgb三色芯片；当所述led面板为mini背光面板，所述led芯片1为单蓝光芯片。另外，本领域技术人员可以知晓，所述led面板还可以包括电阻、电容等相关元器件或其他需要的部件。
60.如图3和图4所示，所述的led封装结构的制造方法，包括如下步骤：
61.s1：将多个led芯片1转移到一载板8上。所述步骤s1具体包括：
62.s11：在一玻璃载板8上制备一层耐高温高粘性的胶膜9。
63.具体地，所述胶膜9包括pe膜和胶剂层，所述胶剂层的材料为硅胶、对苯二酚、丙烯酸共聚物的混合胶剂。
64.所述胶膜9的制备步骤为：在无尘条件下，将pe膜铺设于玻璃载板8上并进行电晕处理，接着将混合胶剂涂布于pe膜的电晕面上，在110℃-130℃高温下烘烤干燥，最后在50℃下熟化36h，制得的胶膜9的厚度约为500μm。
65.s12：通过批量转移方式将多个led芯片1转移到玻璃载板8的胶膜9上，转移后所述led芯片1有焊盘11的一面(正面)远离玻璃载板8。
66.s2：对载板8承载有多个led芯片1的一面填充介电材料，得到填充在相邻led芯片1之间的介质填充层3，介质填充层3的填充高度与led芯片1的高度保持一致，不可覆盖到led芯片1的焊盘11。该步骤s2可采用常规填充工艺，例如模具定量填充等。
67.s3：将多个裸晶ic芯片2的背面键合到介质填充层3上，并使所述裸晶ic芯片2在介质填充层3的厚度方向上与所述led芯片1彼此错开。
68.具体地，所述裸晶ic芯片2在介质填充层3的厚度方向上与所述led芯片1彼此错开一定的距离，确保led芯片1正面的焊盘11不接触到裸晶ic芯片2的侧壁。所述裸晶ic芯片2与所述介质填充层3之间的键合为粘结键合或玻璃介质键合。
69.s4：制作覆盖所述裸晶ic芯片2的侧壁的绝缘侧墙7。所述步骤s4具体包括：
70.s41：通过化学气相沉积法形成覆盖在所述led芯片1和所裸晶ic芯片2之上的绝缘层70。
71.具体地，形成绝缘层70的材料是氮化硅、氧化硅或氮氧化硅，其厚度控制在0.1μm-5μm范围内，不能太厚也不能太薄，太厚则容易使后续制得的绝缘侧墙7对led芯片1的焊盘11造成遮挡，甚至对裸晶ic芯片2的电极21造成遮挡，以及导致封装体积增加，太薄则容易降低后续制得的导电层4与裸晶ic芯片2的侧壁之间的绝缘性。
72.s42：通过干法刻蚀去除覆盖所述led芯片1正面和所述裸晶ic芯片2正面的绝缘层70，剩余的绝缘层70形成覆盖所述裸晶ic芯片2的侧壁的绝缘侧墙7。
73.s5：在所述led芯片1和所述裸晶ic芯片2上制作导电层4，实现所述led芯片1与所述裸晶ic芯片2的电连接。
74.具体地，所述导电层4的材料为铜、铝、锡和镍中的一种或多种，其覆盖于裸晶ic芯片2的正面、绝缘侧墙的表面和led芯片1的正面。同理，导电层4的厚度控制在0.1μm-5μm范围内，厚度太小则覆盖力不够，容易影响电连接性能，厚度太大则容易造成裸晶ic芯片2上的导电层4之间发生桥接。
75.s6：在所述导电层4上覆盖第一封装层5，所述第一封装层5的材料为环氧树脂、聚酰亚胺或硅胶等热固型材料。
76.s7：移除所述载板8，在所述led芯片1和介质填充层3的暴露面(即led芯片1的背面和介质填充层3的下表面)覆盖第二封装层6，所述第二封装层6的材料为氧化铝或氮化铝等介电材料(绝缘体)。
77.作为进一步的优选，步骤s4采用化学气相沉积法制作所述绝缘侧墙7，步骤s5采用化学气相沉积法形成所述导电层4，步骤s6采用化学气相沉积法形成所述第一封装层5，采
用相同设备和方法完成，有利于简化工艺，降低工艺难度和成本。
78.另外，所述胶膜9的耐高温范围在190℃-250℃，步骤s4-s6实施化学气相沉积法时可以通过等离子或激光辅助技术适当降低沉积温度，避免胶膜9耐受不住高温。
79.相对于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：
80.(1)本发明的led封装结构由于免除基板封装，降低了制造成本，同时避免传统基板贴装带来的良率和可靠性问题。
81.(2)本发明的led封装结构中，led芯片与ic芯片通过导电层直接实现电连接，免去了传统基板中复杂的布线布孔设计，优化了电性能，响应速度加快，使用所述led封装结构的led面板等显示面板可以用于对此类性能要求高的高端场所。
82.(3)本发明的led封装结构及其相关的显示产品的集成度高，有利于大幅减小封装结构的体积。
83.(4)本发明的led封装结构中介质填充层等部件的原料易取得，成本低，且制作工艺成熟。
84.(5)本发明的led封装结构的制造方法难度更低，更易实现。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。