键合结构、显示单元及键合方法与流程

本发明涉及led芯片焊接，尤其涉及一种键合结构、显示单元及键合方法。

背景技术：

1、随着技术迭代发展，micro led显示屏成为新一代主流显示产品。micro led显示屏在制作过程中，需要将微小尺寸(小于50μm)的led芯片批量焊接在显示基板上，led芯片的尺寸越小，led芯片的两个电极之间的间距就越小，在焊接时，印刷在焊盘上的锡膏容易跑锡，导致led芯片短路的问题。而且，led芯片尺寸越小，电极与焊盘的接触面越小，相应地，推拉力就越小，容易因外力影响导致焊接失效，最终影响到显示屏的显示效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种键合结构、显示单元及键合方法，其通过增设具有硬度差的两种金属层，以实现通过金属间插入的方式进行芯片与基板之间的对位固定，无需在焊盘的端面或电极的端面设置焊接材料。

2、为了实现上述目的，本发明提供的一种键合结构，包括芯片以及基板，所述芯片具有电极，所述基板对应所述电极设有焊盘，所述电极的端面设有第一金属层，所述焊盘的端面设有第二金属层，所述第一金属层的金属硬度小于所述第二金属层的金属硬度，所述第二金属层上设有针刺区域，所述针刺区域内设有至少一个针状部，所述第二金属层与第一金属层之间插接固定并使得至少部分针状部插设于所述第一金属层内，以使所述芯片与所述基板键合。

3、优选地，所述第二金属层包括所述针刺区域，所述第一金属层沿键合方向的投影落入所述针刺区域沿键合方向的投影中以使得至少部分针状部插设于所述第一金属层内。

4、优选地，所述芯片具有两个电极，两个电极中的一者为第一电极，另一者为第二电极，所述焊盘对应为两个，两个所述焊盘中的一者为对应所述第一电极的第一焊盘，另一者为对应所述第二电极的第二焊盘，所述第二金属层包括第一区域和所述针刺区域，所述第一区域为非针刺区域，所述第一金属层沿键合方向的投影落入所述针刺区域沿键合方向的投影中以使得至少部分针状部插设于所述第一金属层内。

5、优选地，所述芯片具有两个电极，两个电极中的一者为第一电极，另一者为第二电极，所述焊盘对应为两个，两个所述焊盘中的一者为对应所述第一电极的第一焊盘，另一者为对应所述第二电极的第二焊盘，所述第二金属层包括第二区域、第三区域和所述针刺区域，所述第二区域和第三区域均为非针刺区域且分布于所述针刺区域的两侧，所述第一金属层沿键合方向的投影落入所述针刺区域沿键合方向的投影中以使得至少部分针状部插设于所述第一金属层内。

6、优选地，所述电极上还设置有第三金属层，所述第三金属层位于所述电极与所述第一金属层之间且所述第三金属层的金属硬度大于或等于所述第二金属层的金属硬度。

7、优选地，所述针状部为至少两个，所述针状部的底端位于所述第二金属层与所述焊盘之间的连接面的上侧。

8、优选地，所述第一金属层的材质为ag或al或cu或sn或in中的至少一种，所述第二金属层的材质为tiw或au或w或ni或ti或cu中的至少一种。

9、相应地，本发明还提供一种显示单元，包括若干芯片，所述芯片呈多行多列的矩阵式分布键合在基板上，所述芯片为led芯片，所述芯片与基板之间形成如上所述的键合结构。

10、相应地，本发明还提供一种键合方法，应用于上述显示单元，包括如下步骤：在芯片电极的端面制作第一金属层，并在基板焊盘的端面制作第二金属层；在所述第二金属层上制作针状部并形成针刺区域；将所述第二金属层与第一金属层之间插接固定并使得至少部分针状部插设于所述第一金属层内，以使所述芯片与所述基板键合；对键合后的第一金属层和第二金属层进行热压焊接或激光焊或回流焊处理，以使第一金属层和对应的第二金属层之间焊接连接。

11、优选地，所述针状部通过刻蚀工艺形成。

12、与现有技术相比，本发明第二金属层的硬度大于第一金属层，芯片与基板键合时，第二金属层的针刺区域插入第一金属层内以固定连接第一金属层，以使电极通过第二金属层和第一金属层电连接焊盘，通过增设具有硬度差的两种金属层，以实现通过金属间插入的方式进行芯片与基板之间的对位固定，无需在焊盘的端面或电极的端面设置锡膏等焊接材料，采用物理插接对位固定的方式替代传统焊锡对位固定，有效避免在转移或对位焊接过程中导致的跑锡，从而杜绝芯片自身电极间因跑锡而发生短路，和/或芯片间因跑锡而发生串联，大大提升良品率。同时，在第二金属层上设置针状部可以使得金属间的对插更容易实现且连接效果更好。另外，本发明仅需在第二金属层上形成针刺区域，而无需对芯片电极上的第一金属层进行处理，避免了复杂的工艺流程，键合效果好，芯片的推拉力更大，利于工业大规模使用。

技术特征：

1.一种键合结构，其特征在于，包括芯片以及基板，所述芯片具有电极，所述基板对应所述电极设有焊盘，所述电极的端面设有第一金属层，所述焊盘的端面设有第二金属层，所述第一金属层的金属硬度小于所述第二金属层的金属硬度，所述第二金属层上设有针刺区域，所述针刺区域内设有至少一个针状部，所述第二金属层与第一金属层之间插接固定并使得至少部分针状部插设于所述第一金属层内，以使所述芯片与所述基板键合。

2.如权利要求1所述的键合结构，其特征在于，所述第二金属层包括所述针刺区域，所述第一金属层沿键合方向的投影落入所述针刺区域沿键合方向的投影中以使得至少部分针状部插设于所述第一金属层内。

3.如权利要求1所述的键合结构，其特征在于，所述芯片具有两个电极，两个电极中的一者为第一电极，另一者为第二电极，所述焊盘对应为两个，两个所述焊盘中的一者为对应所述第一电极的第一焊盘，另一者为对应所述第二电极的第二焊盘，所述第二金属层包括第一区域和所述针刺区域，所述第一区域为非针刺区域，所述第一金属层沿键合方向的投影落入所述针刺区域沿键合方向的投影中以使得至少部分针状部插设于所述第一金属层内。

4.如权利要求1所述的键合结构，其特征在于，所述芯片具有两个电极，两个电极中的一者为第一电极，另一者为第二电极，所述焊盘对应为两个，两个所述焊盘中的一者为对应所述第一电极的第一焊盘，另一者为对应所述第二电极的第二焊盘，所述第二金属层包括第二区域、第三区域和所述针刺区域，所述第二区域和第三区域均为非针刺区域且分布于所述针刺区域的两侧，所述第一金属层沿键合方向的投影落入所述针刺区域沿键合方向的投影中以使得至少部分针状部插设于所述第一金属层内。

5.如权利要求1所述的键合结构，其特征在于，所述电极上还设置有第三金属层，所述第三金属层位于所述电极与所述第一金属层之间且所述第三金属层的金属硬度大于或等于所述第二金属层的金属硬度。

6.如权利要求1所述的键合结构，其特征在于，所述针状部为至少两个，所述针状部的底端位于所述第二金属层与所述焊盘之间的连接面的上侧。

7.如权利要求1所述的键合结构，其特征在于，所述第一金属层的材质为ag或al或cu或sn或in中的至少一种，所述第二金属层的材质为tiw或au或w或ni或ti或cu中的至少一种。

8.一种显示单元，包括若干芯片，所述芯片呈多行多列的矩阵式分布键合在基板上，所述芯片为led芯片，其特征在于，所述芯片与基板之间形成如权利要求1-7中任一项所述的键合结构。

9.一种键合方法，其特征在于：应用于如权利要求8所述的显示单元，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述键合方法，其特征在于：所述针状部通过刻蚀工艺形成。

技术总结
本发明公开一种键合结构，包括芯片以及基板，芯片具有电极，基板对应电极设有焊盘，电极的端面设有第一金属层，焊盘的端面设有第二金属层，第一金属层的金属硬度小于第二金属层的金属硬度，第二金属层上设有针刺区域，针刺区域内设有至少一个针状部，第二金属层与第一金属层之间插接固定并使得至少部分针状部插设于第一金属层内，以使芯片与基板键合。本发明通过增设具有硬度差的两种金属层，以实现通过金属间插入的方式进行芯片与基板之间的对位固定，无需在焊盘的端面或电极的端面设置锡膏等焊接材料，有效避免在转移或对位焊接过程中导致的跑锡，从而杜绝芯片自身电极间因跑锡而发生短路，和/或芯片间因跑锡而发生串联，大大提升良品率。

技术研发人员：薛水源,庄文荣,叶国辉
受保护的技术使用者：东莞市中麒光电技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15