具有易弯曲基板的电子装置制造方法及图纸

根据特定实施例，利用压力激活的粘合剂将半导体芯片直接粘合至易弯曲基板，尽管半导体芯片的表面具有任意非平面性或半导体芯片触点非共面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般总地涉及电子装置，以及更具体地涉及基于阵列的电子装置。
技术介绍
诸如发光二极管(LED)的离散光源由于它们的较高效率、较小的规格、较长的寿命以及增强的机械鲁棒性而成为照明装置中白炽灯泡的有吸引力的替代品。然而，特别在一般的照明应用中，LED的高成本和相关联的散热和热管理系统限制了 LED的广泛使用。基于LED的照明系统的高成本具有几个原因。LED —般被封装在封装中，并且在各照明系统中使用多个封装的LED以实现所需的光强度。为了降低成本，LED制造商开发了高功率LED，其可以通过以相对较高的电流操作来发射相对较高的光强度。在减少封装数的同时，这些LED需要相对较高成本的封装以适应较高的电流水平和管理所产生的明显较高的热水平。热负载和电流越高，就需要更昂贵的热管理和散热系统——例如，封装中的散热片、陶瓷或金属基座、大的金属或陶瓷散热片、以及金属芯的印刷电路板等——这也增大了成本和系统的尺寸。较高的操作温度也导致了较短的寿命和降低的可靠性。最终，LED效能通常随着增大的驱动电流而降低，所以与较低电流的操作相比，在相对较高的电流下的LED的操作导致了效能的相对降低。为了支持高电流操作，(封装内部的)LED芯片需要相对较大的触点区域。另外，高功率LED通常在触点下面具有电流截止层以防止这些区域发光。较大的触点区域和电流截止层缩小了芯片的发光区域，导致了降低的效率、每个晶圆所产生的较少芯片以及增大的成本。触点尺寸还由用于将LED芯片连接至封装、另一基板或其它支撑组件的方法所限制。通常，LED芯片使用引线键合相互连接。引线键合处理需要特定的最小触点区域，而与电流水平无关。，因此即使在低电流的LED中，触点尺寸也不能被降低至引线键合所需的最小尺寸以下。用于将LED芯片连接至封装的另一常用方法是使用诸如焊料或导电粘合剂等的介质来将LED接合至封装、基座或基板。这些介质也可能相对昂贵并且需要复杂的处理以控制它们的分散，以防止LED的触点一起短路而使得装置不能操作；这在装置几何形状(例如，触点之间的间隔)和尺寸继续缩小时尤其如此。便于将LED连接至各种基板的一个近来的进展是各向异性导电粘合剂(ACA)，其能够在一个方向上(例如，在装置触点和基板触点之间垂直地)进行相互电连接，但是防止在其它方向上(例如，在装置触点和基板触点之间水平地)进行相互电连接。最先进的ACA是压力激活的，由此需要在要接合LED的表面或者LED接合焊盘上设置“凸块”或者其它金属突起，以创建各向异性的电连接并促进粘合。此外，还存在非压力激活类型的ACA(例如，可以从 SunRay Scientific of Mt. Laurel, New Jersey 获得的 ZTACH,其中，在固化期间施加磁场而不是压力，以在期望导电方向上对齐磁性的和导电的“柱”)，这种ACA不常用并且需要另外的并且可能昂贵的设备(例如，磁铁)。如在现有技术中已知的，压力激活的ACA通常包括粘合基座，例如，粘合剂或环氧材料，其包含导电材料或者涂布有导电材料的绝缘材料(诸如涂布有绝缘材料的金属或导电材料)的“颗粒”(例如，球)。图I示出了将电子装置连接至基板的压力激活的ACA的传统使用。如所示出的，具有多个触点110的电子装置100经由ACA130的使用而被粘合和电连接至基板120。ACA130包括粘合基座140，粘合基座140包含至少部分导电的分散的颗粒150。如上所述并且如图I所示，传统地，ACA的使用需要目标基板包含与要接合的装置触点相对的凸块(通常具有至少30μπι-50μπι的厚度)或者从基板突出的其它导电结构，以·实现装置和基板上的电互连之间的充分接合。即，在图I的情况中，触点110与基板120上的电迹线160 (为了清楚而放大了其厚度)的粘合和电连接需要凸块170的存在。如所示出的，导电颗粒150提供各触点110及其各自的迹线160之间的电连接，但是其以足够低的密度分散在基座140内以使得在触点110和/或迹线160之间不形成电连接。凸块170不仅提供电连接的一部分，而且还提供一个坚实的用于压缩颗粒150的平台，从而极大地增大了 ACA130的导电性并实现了通过ACA130的电连接(但是不跨越触点/凸块对之间的未被压缩的ACA)。在可替换几何体中，可以将凸块连接至触点110。应当注意，涉及ACA的其它技术是可行的，并且本专利技术不被ACA的操作的特定模式所限制。然而，凸块或等价的导电结构的使用可能在许多应用中有问题并且成本高。特别是随着装置和装置触点尺寸持续减小，凸块对于至各触点的连接来说通常太大。凸块的形成也一定意味着基板上形貌的形成，这是一个复杂并且昂贵的处理，特别是在装置触点非共面的情况下(因为需要各种高度的凸块)。此外，在利用未封装的半导体芯片(例如，裸芯片LED)的应用中，装置与凸块的接合可能导致有害的局部压力(例如，如果芯片由于所施加的接合压力而在凸块之间弯曲)。最后，凸块或类似结构的使用可能导致块和基板或接合芯片之间的热膨胀失配(和伴随的应力)。然而，在没有凸块或其它突出结构的情况下，将半导体芯片接合至传统的基板将不会引起它们之间的可靠的电连接，特别是在半导体芯片上的触点非共面的情况下。图2示出了常见的装置环境，其说明了问题所在。如所示出的，LED芯片200的特征是针对η掺杂层220的触点210和针对P掺杂层240的触点230。移除了 ρ掺杂层240的一部分以在η掺杂层220上形成触点210，使得触点210和230非共面。在图2中，试图将LED芯片200接合至传统的基板120 (例如，印刷电路板)，其中，基板120是基本刚性的并且不可变形的。至少部分由于触点210和触点230之间的非共面，压力激活的ACA130的颗粒150在触点230及其相对应的迹线160-1之间的压缩区域中建立了电接触，但是在没有凸块的情况下，由于没有充分的压缩，在触点210及其相对应的迹线160-2之间不能形成类似的电连接。即使最初在触点210和迹线160-2之间形成了临时的电连接，在ACA130的固化时和/或在操作期间，ACA130也可能膨胀或收缩，导致电连接的丧失和LED芯片200的不可操作。这种膨胀和/或收缩也可能在操作期间发生，例如由于周围环境的加热或者由于操作引起的自加热，从而导致不可靠的操作。鉴于上述情况，需要如下述的系统和方法，以及基于这种系统和方法的低成本的可靠的基于LED的照明系统该系统和方法能够在不使用凸块或类似结构的情况下经由压力激活的粘合剂来实现各种半导体芯片(例如，LED芯片和太阳能电池芯片)直接至基板的电迹线的低成本、可靠的接合。
技术实现思路
根据特定实施例，在不使用介入的凸块或类似结构的情况下利用压力敏感的粘合 齐IJ (例如，ACA)将一个或多个半导体芯片接附至柔性和/或可变形基板。基板能够由于压缩力而局部弯曲并形成针对半导体芯片触点的机械上牢固并且导电的连接，尽管触点之间是非共面的。在一些实施例中，在易受力的影响和弹性的意义上，基板是“柔性的”，即，在移除力时能够弹性地恢复至原始结构。在对于力保形地弯曲的意义上，基板可以是“可变形的”，但是，变形可以是持久的或不持久的；即，基板可以是无弹性的。这里所使用的柔性材料可以是可变形的或不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·蒂施勒，P·希克，I·阿什道恩，C·W·辛，P·容维尔特，
申请(专利权)人：柯立芝照明有限公司，
类型：
国别省市：