一种LED芯片及其制备方法和LED显示模块制备方法与流程

一种led芯片及其制备方法和led显示模块制备方法
技术领域
1.本发明涉及led领域，尤其涉及一种led芯片及其制备方法和led显示模块制备方法。


背景技术：

2.因市场对屏幕小间距的需求不断增加，室内小间距产品成为了显示器领域主要的技术拓展空间，并且随着需求间距越来越小，传统的分离型器件即使做到现有工艺的极限也无法实现，即传统器件无法满足p0.7以下产品的需求。此时cob(chip on board，板上芯片封装)产品因其低成本、高可靠性、高防护性、易清洁等特点在小间距市场具有一席质地，但cob产品的墨色一致性、模块间亮线、彩线等问题一直不能很好的解决，导致cob整屏效果没有传统smd 产品效果好，影响cob产品市场推广。
3.目前常规的led芯片厚度为85μm左右，其中发光层32十几微米，请参照图7，其他顶部厚度为蓝宝石31。使用常规led芯片时，在固晶过程中，由于芯片底部的发光层较脆弱，时常会有顶伤的情况出现；为解决墨色一致性及提升对比度，我们会在芯片间进行喷墨或者喷涂黑胶，但由于毛细现象，其墨水或者黑胶在覆盖电极33同时会顺着芯片侧面向上爬升，爬升高度不一致导致侧面发光不一致，影响cob产品侧面观看效果；为了优化cob出光效果，一般会在发光面做光学结构或者贴光学膜片，导致cob封装面过厚而产生模块间亮线、彩线问题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种led芯片及其制备方法和led显示模块制备方法，实现cob产品显示效果的提升。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：
6.一种led芯片，包括发光层、基板和电极；
7.所述基板设置于所述发光层和所述电极之间。
8.为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：
9.一种led芯片制备方法，包括步骤：
10.在初始led芯片的第一电极上焊接基板；
11.在所述基板远离所述第一电极的一侧连接第二电极。
12.为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：
13.一种led显示模块制备方法，其特征在于，包括步骤：
14.将至少一个的led芯片的第二电极连接到pcb基板的灯面上；
15.在led芯片的间隙中涂覆遮挡材料；
16.封装设置有所述led芯片的所述pcb基板，得到led显示模块
17.本发明的有益效果在于：在初始led芯片的第一电极上焊接基板之后再在基板的另一侧连接第二电极得到led芯片，基板增强了led芯片的底部强度，避免在与pcb板的连接
过程中出现底部被顶伤的情况，同时基板能够抬升led 芯片上的发光层的高度，使发光层与pcb板的距离增大，从而使得后续使用遮挡材料遮挡露出的pcb基板部分更加容易操作，则遮挡材料在遮挡pcb板时出现爬升现象也只会遮挡基板，而不会遮住发光层，从而实现cob产品显示效果的提升。
附图说明
18.图1为本发明实施例的一种led芯片制备方法的步骤流程图；
19.图2为本发明实施例的一种led芯片的结构示意图；
20.图3为本发明实施例的一种能生成多个led芯片的晶元示意图；
21.图4为本发明实施例的一种基板示意图；
22.图5为本发明实施例的一种led芯片晶元与基板结合示意图；
23.图6为本发明实施例的一种纵向打印示意图；
24.图7为现有技术的led芯片示意图；
25.图8为等量遮挡材料下现有技术的led芯片与本发明的led芯片爬升情况对比示意图；
26.标号说明：
27.1、led芯片；11、第一电极；12、保护层；13、发光层；14、基板；141、基板上的焊盘；15、第二电极；16、印刷红色的led芯片；17、印刷绿色的led 芯片；18、印刷蓝色的led芯片；
28.2、遮挡材料。
具体实施方式
29.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
30.正如背景技术中所述，现有技术中的led芯片出光效果差的问题，经发明人研究发现，该问题在mini led芯片(尺寸介于50～200μm之间的led芯片) 领域最为突出，出现这种问题的原因在于：为解决墨色一致性及提升对比度，在芯片间进行喷墨或者喷涂黑胶是常用的技术手段，但由于毛细现象，芯片侧面墨水或黑胶爬升的高度不同，会因芯片侧向出光带来不良影响。基于此，本技术提出一种led芯片及其制备方法和封装方法，可以应用于常规led芯片领域，也可以应用于mini led芯片领域，具体的，在led芯片分切前焊接基板，基板能够抬升led芯片上的发光层的高度，使发光层与pcb板的距离增大，避免墨水或黑胶遮挡发光层，从而提高cob模块显示模组的对比度及墨色一致性，提升显示效果。
31.请参照图2及图8，本发明的一个实施例为：
32.一种led芯片，包括发光层13、基板14、电极15和保护层12；基板14 设置于发光层13和电极15之间；保护层12设置在发光层13远离基板14的一侧；电极15用于与pcb板上的焊盘连接；基板14的厚度为5-85μm；
33.在一种可选的实施方式中，电极包括第一电极11和第二电极15；第一电极 11的一端设置在发光层13远离保护层12的一侧上，另一端连接基板14的一侧；基板14的另一侧设置有第二电极15；
34.在一种可选的实施方式中，基板与第二电极为一体，即在工艺过程中只需连接第
一电极和基板未设置第二电极的一侧；
35.请参照图8，本发明的led芯片顶部发光面无蓝宝石，通过增加基板增强了led芯片的底部强度，避免固晶过程中底部顶伤的情况，同时升高了发光层，给黑墨或者黑胶提供足够的爬升空间，使其无法遮挡到发光层而影响侧面出光，减掉顶部蓝宝石，可以为cob表面处理提供更多可操作性空间，来优化其显示效果，而不会因为过厚产生模块间亮线、彩线问题。
36.基于同样的发明构思，请参照图1-图5，本技术还提供一种led芯片制备方法，包括步骤s100至步骤s500：
37.s100、在初始led芯片的第一电极上焊接基板；
38.其中，所述初始led芯片包括衬底层、发光层和所述发光层上的第一电极。衬底层作为发光层的生长基板，其类型由所需发光波长决定。例如，蓝色led 或白色led等gan类半导体材料的led芯片，使用蓝宝石、sic和si等类型的衬底；红色led等采用alingap类材料的led芯片，则使用gaas类型的衬底。在一个实施例中，衬底为蓝宝石衬底，不仅生产技术成熟、器件质量好，而且蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中，机械强度高易于处理和清洗，有利于提高led芯片的性能。第一电极是发光层与pcb基板建立电连接的桥梁。该第一电极11的数量、形状和材料均不唯一，例如可以数量是两个或三个等，形状可以是圆形、方形或椭圆形等，材料可以是ag、au、ni-au合金或ito(indium tin oxide，掺锡氧化铟)等。进一步的，该第一电极11的位置也不唯一，例如可以设置在发光层的边缘处，也可以设置在发光层的中间。在一个实施例中，第一电极11为方形电极，数量为两个，设置于发光层长度方向的边缘处，有利于增强芯片与基板的焊接强度。具体的，可以通过蒸镀或沉积工艺生成电极层，并通过光刻和刻蚀完成图形化，得到所需的第一电极11。
39.在一种可选的实施方式中，所述初始led芯片的制备工艺包括如下步骤：
40.在外延片上镀透明电极，在透明电极上通过光刻机光刻上预设图形，并腐蚀出预设图形，去光刻胶后光刻平台图形，并进行干法刻蚀，再去胶并进行退火处理；
41.沉积二氧化硅，在沉积的二氧化硅上光刻窗口图形，根据窗口图形腐蚀二氧化硅并进行去胶，再光刻n极图形，并进行预清洗，预清洗后镀膜即镀n/p 极材料并剥离膜即剥离多余的n/p极材料，再进行退火操作；
42.光刻p极图形，并进行镀膜并剥离膜，再对衬底层进行研磨减薄衬底层得到s100所需的初始led芯片；
43.在本实施例中，可省略研磨步骤。
44.s200、在所述基板14远离所述第一电极11的一侧连接第二电极15。
45.其中，在一种可选的实施方式中，基板14远离第一电极11的一侧自带第二电极15；
46.s500、按预设大小进行切割得到所需的led芯片。
47.其中，将一整块连接的基板和晶元按照单个led芯片的大小进行切割得到所需的led芯片。
48.进一步的，切割之后，还需对芯片进行测试分选以便进行后续工作。其中，芯片分选的具体方式可以包括外观检查和通电测试。以外观检查为例，可以将发光部边缘与衬底边缘之间存在一定间距的芯片定为良品，否则为不良品，以避免切割过程中导致发光部损伤。
49.在一个实施例中，所述步骤s100包括步骤：
50.s110.在初始led芯片的第一电极11上植金属球，形成所述初始led芯片的焊盘。
51.其中，请参照图3，为晶元示意图，在晶元上设置出多个初始led芯片，每个初始led芯片包括两个第一电极11；金属球为金属单质或合金；
52.s120、在初始led芯片的焊盘上焊接基板14。
53.其中，在焊盘上通过共晶焊、激光焊或高温回流焊焊接基板14，使基板表面电极与芯片导通；
54.在一种可选的实施方式中，基板14上设置有对应的焊盘141，焊接led芯片的焊盘及基板14上的焊盘141；
55.请参照图4，一块基板14上设置有多个焊盘141，即一块基板可与一块晶元上的多个初始led芯片结合；
56.在一种可选的实施方式中，基板14包括bt树脂基板或玻璃材质基板；
57.在一种可选的实施方式中，基板14的厚度为5-85μm，且所述基板14的厚度小于其长及宽的尺寸；
58.在一个实施例中，步骤s200之后，步骤s500之前,还包括步骤s300：剥离初始led芯片的衬底层，暴露发光层13；
59.具体的，通过激光剥离初始led芯片的衬底层，因芯片衬底层为氮化镓，通过激光能够将氮化镓汽化，从而实现衬底层与发光层的剥离，减小芯片厚度，提升发光效率；
60.请参照图5，为晶元和基板14结合后，剥离了衬底层的示意图；
61.在一种可选的实施方式中，s3还包括：剥离初始led芯片的衬底层，暴露衬底层下的发光层；衬底层可为蓝宝石；
62.在一个实施例中，步骤s200之后，步骤s500之前,还包括步骤s400：在发光层13上镀上预设厚度的保护层12；
63.具体的，在发光层13表面镀上预设厚度的二氧化硅作为保护层12，二氧化硅为透明质地且较为坚固，在保护发光层的同时不会对发光层13光线的透光率造成影响，保证发光层的发光效率；
64.基于同样的发明构思，本技术还提供一种led显示模块制备方法，请参照图6，该方法包括步骤s20至步骤s70。
65.s20、将led芯片的第二电极连接到pcb基板的灯面上。
66.led芯片可以为本说明书中所提到的一种led芯片，或是通过本说明书中一种led芯片制备方法所制备的led芯片；
67.pcb基板作为led芯片的驱动装置，用于为发光部提供驱动电压。pcb基板包括驱动面和灯面，驱动面用于焊接驱动电路，灯面用于焊接led芯片。
68.具体的，在一个实施例中，所述步骤s20包括步骤：
69.s21：在pcb基板的灯面上进行钎料印刷。钎料可以为锡膏或锡基合金。在pcb基板的灯面上进行钎料印刷的方法，可以是钢网印刷或点胶机点胶。
70.进一步的，进行钎料印刷之前还包括：将驱动电路中的器件焊接到pcb基板的驱动面。其中，驱动电路中的器件包括ic(integrated circuit，集成电路) 控制芯片、ic存储芯片、电阻、电容、连接器等。具体的，可以通过smt(surfacemounted technology，表面贴装
技术)工艺完成驱动面器件的焊接。
71.s22：在pcb板的灯面焊盘上连接led芯片的第二电极，形成led芯片1 阵列。
72.在pcb板上通过回流焊，实现在pcb板与led芯片的电连接。
73.s30、在led芯片1阵列的间隙涂敷遮挡材料。
74.其中，可以使用高精度喷墨打印机、掩膜遮挡喷涂工艺、丝印工艺或点胶工艺在led芯片1的周围涂敷遮挡材料。在一个实施例中，利用高精度打印设备在led芯片1远离pcb板的一侧纵向依次打印rgb(红绿蓝)三种颜色，每个led芯片1打印上一种颜色，此时遮挡材料2向两边扩散，遮盖pcb基板上的焊盘及焊锡，并爬升到led芯片1的基板上，因led芯片1的发光部被基板抬升，遮挡材料2不会爬升到发光部上特别是遮挡住发光部的侧面影响发光部的出光，从而保证led芯片的出光效果；
75.请参照图6，为纵向打印的示意图，其中印刷红色的led芯片16、印刷绿色的led芯片17及印刷蓝色的led芯片18沿纵向依次排列；
76.在一种可选的实施方式中，遮挡材料2可为黑墨或黑胶；
77.s50、通过模压成型使封装胶覆盖pcb基板，完成封装保护。
78.通过模压工艺将封装胶直接成型，完成对设置有led芯片1的pcb板的封装。
79.进一步的，根据具体的工艺要求在封装胶面增加功能光学膜片；
80.在一种可选的实施方式中，封装胶为透明或掺有黑色素的环氧树脂；或者透明或掺有黑色素的硅胶；
81.s60、将封装好的pcb基板的工艺边切除，得到成品显示模块。
82.在一个实施例中，显示模组为cob(chip on board，板上芯片)模块。
83.在一个实施例中，步骤s30之后，步骤s50之前，还包括步骤s40：点亮 led芯片1，老化预设时间。
84.其中，预设时间并不唯一，可以根据led芯片的具体类型确定，例如可以是4小时或5小时。具体的，进行焊接后，未封装前，将led芯片点亮，老化预设时间，可以筛选出发光性能不良的led芯片，进行去晶返修，有利于提高显示模组的可靠性。
85.综上所述，本发明提供了一种led芯片的制作工艺及led芯片，在初始 led芯片的第一电极上焊接基板，并在基板远离第一电极的一侧上连接第二电极，同时将初始led芯片的衬底层剥离，暴露发光层，在发光层上设置保护层，减少初始led芯片的整体厚度，得到所需的led芯片，通过在初始led芯片靠近第一电极的底部增加基板增强了led底部的强度，避免在与pcb板连接时的固晶过程中出现底部顶伤的情况，并且即使基板受到损伤，也仍然能够保护发光层，不会影响发光层的出光，同时基板抬升了发光层相对于pcb板的高度，给遮挡pcb板底部时设置的黑墨或者黑胶提供足够的爬升空间，使其无法遮挡到发光层而影响侧面出光，同时减掉顶部蓝宝石衬底层，可以为cob表面处理提供更多可操作性空间，来优化其显示效果，避免因为过厚产生模块间亮线、彩线问题。
86.应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，附图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是
可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
87.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
88.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。