利用微机电制作工艺接合与组装发光二极管装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种与发光二极管芯片(LED chip)相关的封装及接合工程，尤其是涉及一种发光二极管封装及接合技术及其集成制造方法(integrated fabricat1nmethod)。此发光二极管封装及接合技术是利用微机电制作工艺技术形成数个通过可拉伸的金属丝线图案彼此相连的发光二极管芯片。此数个发光二极管芯片可以延展方式固定至一基板上而成为一体。
【背景技术】
[0002]发光二极管由于小尺寸、低耗能、较低的操作温度与较长的使用寿命，常被使用于照明用途，因而逐渐取代传统钨丝灯泡与荧光灯。为了制造发光二极管灯条(lightstring)或灯丝(filament)，多个发光二极管芯片需要被适当地放置到电路板上的预设位置。往常发光二极管芯片是以对位法(alignment method)，例如拾取-放置法(pick-and-place process)，逐一被结合(mount)并放置到电路板上。此后，再以打线接合(wire bonding)的方式于发光二极管芯片之间形成电连接(electrical connect1n)。发光二极管芯片的结合制作工艺可以利用发光二极管芯片固晶机(chip mounter)实现。传统结合与放置发光二极管芯片方法的缺点在于利用拾取-放置法逐一安置芯片过于耗时且其设备过于昂贵。此外，电连接发光二极管的打线接合步骤也十分耗时。因此，改善相关技术有其需求。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提供一种发光二极管装置，包含具有一第一电极的一第一发光二极管芯片、具有一第二电极的一第二发光二极管芯片、一连接第一电极与第二电极的可延伸金属丝线、以及一连接至第一电极与第二电极的金属晶种层，其中可延伸金属丝线可沿着一方向延伸并同时与第一电极及第二电极保持相连。
【附图说明】
[0004]图1?图7为本发明第一实施例的集成制造方法的剖面示意图；
[0005]图8?图15为本发明第二实施例的一体化制造方法的剖面示意图；
[0006]图16?图22为本发明第三实施例的一体化制造方法的剖面示意图；
[0007]图23?图31为本发明第四实施例的一体化制造方法的剖面示意图；
[0008]图32?图38B为本发明第五实施例的一体化制造方法的剖面示意图；
[0009]图39为一上视示意图，显示依据本发明第五实施例的位于透明基板上的发光二极管芯片以及连接相邻结合端的具有可拉伸金属丝线的弹簧结构；
[0010]图40为被分割成数块的基板的示意图，其中，各个基板包括一个以上的发光二极管芯片。
[0011]符号说明
[0012]5发光二极管芯片；
[0013]10、15、116 金属层；
[0014]18发光二极管晶片；
[0015]20接合垫；
[0016]25、110光致抗蚀剂层；
[0017]27、119 开口；
[0018]29金属材料；
[0019]30、120、170可延伸金属丝线；
[0020]35、125 电极；
[0021]37 镀层；
[0022]38延展盘；
[0023]45、55、130 胶膜；
[0024]46、56 环；
[0025]47 表面；
[0026]48切割线；
[0027]100、100a、100b 金属晶种层；
[0028]50、103、300 基板；
[0029]51基板块；
[0030]105暂时基板；
[0031]106 侧；
[0032]117 金属层；
[0033]135 连接垫；
[0034]140 组件；
[0035]145最终基板；
[0036]180导线接合结构；
[0037]190金属化结构；
[0038]300a、300b 载板块；
[0039]310 接合端；
【具体实施方式】
[0040]在此所呈现的各实施例中，各个发光二极管芯片的p接合垫与η接合垫可以都位于发光二极管芯片的同一侧。
[0041]以下描述依据本发明第一实施例的结合及电连接多个发光二极管芯片的集成制造方法。参考图1，发光二极管芯片5与多个金属层10、15 二者皆被设置于发光二极管晶片(LED wafer) 18的一侧上。在本实施例中，金属层10具有钛，而金属层15具有铜。钛金属层10与铜金属层15是利用电子束蒸镀法(e-gun evaporat1n)沉积。其中，钛金属层10先沉积，再沉积铜金属层15。此外，多个接合垫20形成在发光二极管芯片5之上。参考图2，形成光致抗蚀剂层25以覆盖于金属层(Ti/Cu) 10、15的上方。光致抗蚀剂层25可以是负光致抗蚀剂，显影剂可以采用有机溶剂。接着利用光掩模将光致抗蚀剂层25显影并曝光，而负光致抗蚀剂未被曝光的区域则利用溶剂溶解去除。光掩模(未绘示)被设计成具有一个(硬质的)图案，此图案具有多个可延伸的金属丝线与多个接触电极。经过显影与曝光的步骤后，光掩模上的图案(未绘示于图中)被转移到图案化光致抗蚀剂层25上，图案化光致抗蚀剂层25因而在后续的步骤中就被作为光掩模(mask)使用。而图案化光致抗蚀剂层中被移除的部分被当作开口 27。在另一实施例中，光致抗蚀剂层25可以是正光致抗蚀剂，而光掩模的图案可以包括多个可延伸金属丝线以及作为开口区域(露出的区域)的多个接触电极。利用光掩模以形成如图2所示的图案化光致抗蚀剂层25时，可以利用等离子体蚀刻法(plasma etching)。
[0042]参考图3，图案化光致抗蚀剂层25被当作光掩模使用，而金属材料29，例如铜，则通过制作工艺被填入位于被蚀刻的或是被图案化的光致抗蚀剂层25的开口 27中以形成多个可延伸的金属丝线30，并且金属丝线30可以具有是弹簧的形状(由平行于发光二极管晶片18上表面的上视图观之)。又例如利用图案化光致抗蚀剂层25作为光掩模，可以在接合垫20上方填入金属以形成多个接触电极35。镀层37也可以被形成在位于接合垫20上方的接触电极35之上，镀层37的材料可以是由铜或金等材料构成。参考图4，第一胶膜45被连接到图案化光致抗蚀剂层25靠近发光二极管的接合垫20与可延伸的金属丝线30的一侦k在本实施例中，第一胶膜45被当作载体，且是可弯曲、可拉伸并可透光的塑胶材质，其上还具有覆盖一侧的粘性层。连接到第一胶膜45的环46是载体(未绘示于图中)的一部分，其例如一个圆形的支架，用以在后续的制作工艺中支撑第一胶膜45。通过载体的支撑，柔软的第一胶膜45可以被限制成固定的几何形状，并可以在稳定的状态下被拉伸。不仅如此，环46可以用来维持整体结构稳固地设置于第一胶膜45之上，并将第一胶膜45在接下来的制造流程中固定在同样的位置上。参考图5，多个切割线48形成在发光二极管晶片18的另一表面47上，且邻近发光二极管芯片5的一侧。这些切割线48可以被用来分开与劈裂发光二极管芯片5。参考图6，发光二极管芯片5被沿着切割线48分开，而第一胶膜45在劈裂的步骤中依然与发光二极管芯片5相连。在劈裂的步骤之后，第一胶膜45可以被移除。此后，第二胶膜55被连接到发光二极管晶片18的另一表面47，第一胶膜45接着被移除。在本实施例中，环56是载体的一部分，并支撑的第二胶膜55。如上所述，环56可以用来固定整体结构使其稳固地设置于第二胶膜55之上，并将第二胶膜55在接下来的制造流程中限制在同样的位置上。图案化光致抗蚀剂层25可以利用湿式剥离法(溶剂或者酸)或等离子体气体剥离法加以去除。连接到发光二极管晶片18的金属层(Ti/Cu) 10、15则被选择性地蚀刻。因此，部分的铜金属层29保留下来作为弹簧或者可延伸的金属丝线30、以及接触电极35的部分。而未