电子装置的制作方法

1.本发明涉及一种电子装置，特别涉及一种微半导体结构的电子装置。


背景技术：

2.传统上在目标电路基板上建立导电结构的方式可为锡膏印刷(solder paste printing)或球格数组(ball grid array,bga)等表面黏着技术(surface mounting technology,smt)；然而，这些表面黏着技术在精度上无法匹配于尺寸低于100微米的微电子器件。
3.或者，传统上也有在目标电路基板上涂覆异方性导电膏(anisotropic conductive paste,acp)以建立导电结构；然而，为了适配目标电路基板上的导电垫片与导电垫片之间的不同距离，或者为了适配具有不同尺度(scale)导电垫片的目标电路基板，通常采用较高粒子填充率的异方性导电膏或导电胶，导电粒子在涂覆膏(热固膏或热塑膏)内部呈三维分布，以对导电垫片最高机率地起到导电作用。因此，仅存在有少部分的导电粒子能在目标电路基板上对导电垫片起到导电作用，其余占多数的导电粒子则随涂覆膏的固化而被一并封存于目标电路基板，而使成本更高的导电粒子因此被浪费。然而，对微发光二极管而言，因为尺寸相当小(例如50微米或以下)，因此无法以传统的打线接合或共晶接合的设备进行电极的电连接。
4.由此可见，对微米或微米以下尺寸的微微半导体结构或微半导体结构进行电连接，业界亟需有对应的方式。


技术实现要素：

5.本发明提供一种电子装置，可将微米级或微米级以下的微半导体结构电连接至基板上。
6.在本文中，本发明提出一种电子装置，其包括基板、多个微半导体结构、多个导电件、与非导电部。基板具有相对的第一面与第二面；这些微半导体结构布设于基板的第一面；这些导电件电连接这些微导体结构至基板；各个导电件由微半导体结构的电极或其中电极、与基板上与之对应的导电垫片所构成；非导电部布设于基板的第一面；非导电部包括一个或多个非导电件，其中一个或多个非导电件附着对应的其中一些微半导体结构的一些多个导电件。
7.一些实施例中，各个导电件为铜、镍、锡、银、镓、金、与铟元素之一的金属材、或至少包含前述任一元素、或至少包含前述元素的任何组合所形成的合金材或共金材。
8.一些实施例中，非导电部为具有硅氧烷链(-si-o-si-)的聚合物。
9.一些实施例中，非导电部为具有环氧基(-ch-o-ch-)的聚合物。
10.一些实施例中，非导电部的环氧值小于0.25。
11.一些实施例中，非导电部为光阻。
12.一些实施例中，其中非导电件完全包覆所对应的导电件。
13.一些实施例中，其中非导电件至少包覆所对应的微半导体结构的一部分。
14.一些实施例中，这些非导电件彼此分离且独立。
15.一些实施例中，这些非导电件彼此连接。
16.一些实施例中，其中各导电件定义有电极与导电垫片的接合界面；各非导电件的高度大于所对应的该导电件的接合界面。
17.一些实施例中，各个微半导体结构对应连接其中的两个导电件。
18.一些实施例中，导电件的高度大于或等于2μm、小于或等于6μm。
19.一些实施例中，导电件的宽度小于或等于20μm。
20.一些实施例中，位于其中微半导体结构的两个导电件之间的距离小于或等于30μm。
21.一些实施例中，各个微半导体结构为具水平式、垂直式或覆晶式电极的微米级或微米级以下的光电晶粒。
22.在本文中，本发明提出一种电子装置的制造方法，包括下列步骤：
23.置备基板结构；基板结构包括基板、多个微半导体结构和多个导电件；各导电件电连接基板所对应的微半导体结构；
24.依预涂图样涂覆非导电材料于基板结构上，非导电材料为流体，非导电材料沿基板附着导电件；以及
25.非导电材料于该基板依绝缘图样形成非导电部；其中，非导电部包括一个或多个非导电件，其中非导电件附着其中多个导电件；绝缘图样与预涂图样呈部分重合。
26.一些实施例中，在置备基板结构的步骤中，包括：电连接微半导体结构与基板；其中，基板具有多个导电垫片，各微半导体结构朝基板的一面具有至少一个电极，各导电件由其中的导电垫片与各微半导体结构的电极或其中的电极所构成。
27.一些实施例中，在置备基板结构的步骤中，包括：热压合或雷射焊接其中的导电垫片与各微半导体结构对应的电极或其中的电极，形成其中的导电件。
28.一些实施例中，在置备基板结构的步骤中，各导电件为铜、镍、锡、银、镓、金、与铟元素之一的金属材、或至少包含前述任一元素、或至少包含前述元素的任何组合所形成的合金材或共金材。
29.一些实施例中，在涂覆非导电材料的步骤中，在相邻的一些微半导体结构之间涂覆一个非导电材料。
30.一些实施例中，在涂覆非导电材料的步骤中，同时或依序涂覆这些非导电材料。
31.在形成非导电部的步骤前，包括：在室温静置已涂覆非导电材料的基板结构1～24小时。
32.在形成非导电部的步骤前，包括：在40～80摄氏度静置已涂覆非导电材料的基板结构0.1～4小时。
33.一些实施例中，在涂覆非导电材料的步骤中，非导电材料的黏滞性为小于或等于3pa
·
s。
34.一些实施例中，在涂覆非导电材料的步骤中，非导电材料所形成的非导电部包括多个非导电件；各个非导电件附着对应的其中一些微半导体结构的导电件。
35.一些实施例中，在涂覆非导电材料的步骤中，非导电件彼此分离且独立。
36.一些实施例中，在形成非导电部的步骤后，移除基板结构上各个微半导体结构的残留物。
附图说明
37.图1、图1a至图1e、图2分别为本发明电子装置不同实施例的示意图；
38.图3、图3a至图3c分别为不同本发明电子装置的制造方法的不同实施例的流程图；
39.图4a至图4d分别为图3的工艺示意图；
40.图5、图6分别表示电子装置上的预涂图样与绝缘图样；以及
41.图7a至图7c分别为对应图3a的工艺示意图。
具体实施方式
42.本文用语如下面解释的：本文用语「微」半导体结构、「微」半导体器件是同义使用且泛指微米或微米以下的尺度。本文用语「半导体结构」、「半导体器件」同义使用且广泛地指半导体材料、晶粒、结构、器件、器件的组件、或半成品。本文用语「半导体结构」包含高质量单晶半导体及多晶半导体、经由高温处理而制造的半导体材料、掺杂半导体材料、有机及无机半导体，以及具有一个或多个额外半导体组件或非半导体组件的组合半导体材料及结构(诸如，介电层或材料，或导电层或材料)。半导体组件包含(但不限于)晶体管、包含太阳能电池的光伏打器件、二极管、光电二极管、发光二极管、雷射二极管、天线、集成电路及传感器的半导体器件和器件组件；此外，半导体组件可指形成功能性半导体器件或产品的部件或部分。本文用语「基板」指用于接收微半导体结构的非原生基板；其可为工艺的中间基板或最终基板。原生基板或非原生基板的材料的实施例包含高分子聚合物或非高分子聚合物，例如塑料或树脂，更例如聚萘二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸伸乙基酯(polyethylene terephthalate，pet或pete)、聚酰亚胺(pi)、聚乙烯(polyethylene,pe)、聚氯乙烯(polyvinylchloride,pvc)、聚苯乙烯(ps)、压克力(丙烯，acrylic)、氟化聚合物(fluoropolymer)、聚酯纤维(polyester)或尼龙(nylon)，或例如金属、金属箔、半导体、陶瓷、玻璃、可挠性玻璃、石英、蓝宝石、或硅基为主的材料，或例如金属-玻璃纤维复合材料、金属-陶瓷复合材料，或例如前述材料以任何形式组成的复合材料等。此外，「基板」上具有主动组件的主动电路，主动组件例如硅基的集成电路(silicon ic)或薄膜晶体管(thin film transistor,tft)，或「基板」上为不具有主动组件的被动电路，例如导电图层等。本文用语「电子装置」，可例如为应用于显示面板、广告广告牌、天线装置、感测装置、背光模块或照明装置等光电半导体装置或微波数组装置；若光电半导体装置为显示器时，其可为单色或全彩显示器。
43.以下结合附图、图号说明、附图标记，详细介绍本发明的如下所述的具体实施例；在附图中，类似附图标记大体上指示相同、功能上类似和/或结构上类似的组件；此外，附图标记仅供对组件、流程、步骤等说明使用，而对组件之间的顺序、上下层关系的限定，除非以本文定义，否则仅供例示与说明。
44.以下，请结合参照图1、图1a、图1b和图2。如图1所示，本发明公开一种电子装置100，包括基板10、多个微半导体结构20、多个导电件30和非导电部。基板10具有相对的第一面f1与第二面f2；多个微半导体结构20布设于基板10的第一面f1；多个导电件30布设于基
板10的第一面f1。非导电部包括一个或多个非导电件40；非导电件40彼此独立。各个导电件30由这些微半导体结构20的其中电极、与基板10对应的导电垫片所构成；各个导电件30具有连接基板10的一端e1、连接微半导体结构20的另一端e2以及位于两端间的接合界面es；其中，接合接口es指微半导体结构20的电极与基板10的导电垫片的界面。非导电部布设于基板10的第一面f1，其中一个或多个非导电件40附着对应的其中一些微半导体结构20的多个导电件30。一些实施例中，一个非导电件40附着对应的其中一些微半导体结构20的导电件30；一些实施例中，其中一些非导电件40附着对应的其中一些微半导体结构20的导电件30；一些实施例中，一些非导电件40附着对应的其中一些微半导体结构20的导电件30；一些实施例中，非导电件40附着所对应微半导体结构20的至少一部分；一些实施例中，非导电件40于对应导电件30上至少附着至接合接口es。
45.本实施例中，微半导体结构20以微光电二极管为例，各微半导体结构20可以为具水平式、垂直式或覆晶式电极的微米级或微米级以下的微光电晶粒；可理解的是，微米(micro meter,μm)级也包括数百μm、100μm、或100μm以下(例如50μm、80μm)；微米级以下可包含奈米级，例如50nm、10nm、5nm。各导电件30为铜、镍、锡、银、镓、金、与铟元素之一的金属材、或至少包含前述任一元素、或至少包含前述元素的任何组合所形成的合金材或共金材。本实施例中，非导电件40彼此分离且独立、且数量与导电件30的数量呈一对一配置。
46.一些实施例中，微半导体结构20与基板10之间以两个导电件30电连接。在一些实施例中，各导电件30的高度大于或等于2微米(micro meter,μm)、小于或等于6μm；例如，各导电件30的高度可以是2μm、3μm、4μm、5μm、6μm。在一些实施例中，导电件30的宽度小于或等于20μm；例如，导电件30的宽度可以是3μm、5μm、8μm、15μm、20μm。在一些实施例中，位于其中微半导体结构20的两个导电件30之间的距离大于或等于3μm、小于或等于30μm；例如，两个导电件30之间的距离可以是3μm、5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、30μm。在一些实施例中，各非导电件40具有大于或等于0.5μm的高度；例如，各非导电件40的高度可为2μm、3μm。在一些实施例中，各非导电件40的高度可高于接合界面es与基板10的第一面f1的距离，但并不局限。可以理解的是，各非导电件40的高度自基板10的第一面f1起算。
47.一些实施例中，至少其中非导电件40完全包覆所对应的其中一个或一些微半导体结构20的其中一个或一些导电件30。一些实施例中，非导电件40的其中一端(即对应于端e1或e2的一端)的径宽大于中间段(即对应于接合接口es的位置)的径宽。一些实施例中，各非导电件40为具有硅氧烷链(-si-o-si-)的聚合物。一些实施例中，各非导电件40为具有环氧基(-ch-o-ch-)的聚合物；一些实施例中，各非导电件40的环氧值小于0.25。
48.在一些实施例中，非导电件40’与导电件30呈一对多配置，例如图1a中的各微半导体结构20与基板10之间以两个导电件30电连接，一个非导电件40’同时附着两个导电件30，如图1a所示的电子装置100’；此时，非导电件40’与微半导体结构20呈一对一配置；在一些实施例中，非导电件40’未填满微半导体结构20中的两个导电件30，本发明并不限制。
49.在一些实施例中，非导电件40”与导电件30仍然呈一对多配置，且非导电件40”与微半导体结构20也呈一对多配置，如图1b所示的电子装置100”；即一个非导电件40”同时附着两个相邻的微半导体结构20中的其中一个导电件30，图1b以一个非导电件40”同时附着两个相邻的微半导体结构20中的两个导电件30为例。本实施例中，并不限制非导电件40”是否填满对应一个微半导体结构20中的两个导电件30之间，例如其中非导电件40”未填满对
应一个微半导体结构20的两个导电件30之间，另一非导电件40”填满对应一个微半导体结构20中的两个导电件30之间。
50.在一些实施例中，不论非导电件40x与导电件30、非导电件40x与微半导体结构20的配置，非导电件40x进一步附着至所对应的一个或多个微半导体结构20的顶缘或顶面，如图1c所示的电子装置100x，即非导电件40x的高度相当于或超过微半导体结构20与导电件30的整体高度；或，非导电件40y附着至所对应的微半导体结构20的侧壁，如图1d所示的电子装置100y，即非导电件40y的高度不超过微半导体结构20与导电件30的整体高度；或，非导电件40z附着至所对应的导电件30的侧壁，如图1e所示的电子装置100z，即非导电件40z的高度不超过导电件30的整体高度；一些实施例中，非导电件40于对应导电件30上至少附着至接合接口es，或不受限制。
51.另外，图2则以两个以上且各自独立的非导电件40”为例，各个非导电件40”同时附着多个相邻的微半导体结构20中的至少一个导电件30，本实施例是以两个相邻的微半导体结构20为例，且不同的非导电件40”可同时附着不同数量的微半导体结构20，本发明并不限制。
52.以下，请结合参照图3、图4a至图4d、图5与图6；图3说明上述电子装置100的制作方法；图4a至图4d对应图3中步骤的示意图；图5与图6分别表示步骤s2的预涂图样与步骤s3的绝缘图样。
53.如图3所示的步骤s1至步骤s3。
54.步骤s1：置备如图4b的基板结构300。基板结构300包括基板10、多个微半导体结构20和多个导电件30；各导电件30电连接基板10与所对应的微半导体结构20。其中，各导电件30具有电连接基板10的一端e1、与端e1相对且电连接所对应微半导体结构20的一端e2。其中，步骤s1更进一步包括步骤s11与步骤s12：
55.步骤s11：如图4a，使多个微半导体结构20’置于携载装置200，并使携载装置200具有多个微半导体结构20’的一面与基板10’彼此迫近。此时，微半导体结构20’朝基板的一面具有至少一个电极p20、基板10’朝微半导体结构20’的一面具有多个导电垫片p10。
56.步骤s12：通过热压合或雷射焊接，使微半导体结构20’的电极p20对应连接基板10’的导电垫片p10，形成如图4b的导电件30。导电件30定义有两个电极p10、p20的接合界面es。
57.步骤s2：如图4c，涂覆非导电材料400在基板结构300上，非导电材料400为流体状态，并沿基板10附着导电件30。
58.一些实施例中，非导电材料400与基板10之间的附着力大于非导电材料400的内聚力，或不受限制。一些实施例中，非导电材料400可为黏滞性(viscosity)小于或等于3pa
·
s的流体，例如，非导电材料400可为黏滞性小于或等于2pa
·
s的流体、或小于或等于1pa
·
s的流体。非导电材料400可于基板10的第一面f1扩散并迫近邻近的一个或一些微半导体结构20。一些实施例中，基板10可至少在第一面f1形成极性，可提高非导电材料400与基板10的附着力。另外，由于非导电材料400与基板结构300上的导电件30之间的附着力大于非料导电材400的内聚力，非导电材料400可因毛细现象攀附并包覆导电件30的至少一部分；一些实施例中，非导电材料400在对应的导电件30上至少附着至接合接口es，或不受限制。在一些实施例中，非导电材料400完全包覆导电件30，如图4d所示，非导电材料400在对应的导
电件30由端e1包覆至端e2。
59.一些实施例中，非导电材料400为具有环氧基(-ch-o-ch-)的聚合物；一些实施例中，非导电材料400的环氧值小于0.25。一些实施例中，非导电材料400为具有硅氧烷链(-si-o-si-)的聚合物。
60.本实施例中，非导电材料400的黏滞性小于或等于3泊(poise,pa
·
s)，或进一步非导电材料400为黏滞性小于或等于3泊(poise,pa
·
s)的聚合物。一些实施例中，非导电材料400的黏滞性小于或等于2泊或1泊。一些实施例中，各非导电材料400具有耐酸性。
61.为便于理解，涂覆非导电材料400在基板结构300上所根据的预涂图样，可参阅图5中同时示出多种涂覆非导电材料的多种预涂图样，但并不限于此。例如，如图5，基板结构300上以多个微半导体结构为画素单位p(以彩色显示为例，并以点链线(dot-and-dash line)表示)，包括红色发光二极管微米级晶粒20r、绿色发光二极管微米级晶粒20g、蓝色发光二极管微米级晶粒20b；在不同画素单位p中，一个非导电材料400a可涂覆于相邻4个画素单位p之间；在不同画素单位p中，一个非导电材料400b可涂覆于相邻2个画素单位p的其中一个角；在不同画素单位p中，一个非导电材料400c可沿x轴涂覆于相邻2个画素单位p之间；在不同画素单位p中，一个非导电材料400d可沿y轴涂覆于相邻2个画素单位p之间；在同一画素单位p中，多个非导电材料可对应且各自附着多个微半导体结构的导电材(图中未示出)。在一些实施例中，这些非导电材料可数组涂覆、随机涂覆、旋转涂覆或非规律涂覆。在一些实施例中，可同时或依序涂覆这些非导电材料。
62.步骤s3：非导电材料400在基板10上依绝缘图样形成非导电部；其中，非导电部附着这些导电件30；绝缘图样与预涂图样呈部分重合。
63.一些实施例中，基板10涂覆非导电材料400后，可在室温静置1～24小时，形成前述的非导电部；其中，室温例如为20～30摄氏度。
64.一些实施例中，基板10涂覆非导电材料400后，可加热40～80摄氏度并静置0.1～4小时，形成前述的非导电部。
65.此外，非导电材料400所形成的非导电部可包括一个或多个非导电件40；各个非导电件40附着对应的其中一些微半导体结构的一个或多个导电件30。为便于理解，仍以基板结构300上以多个画素单位p为例，在图6中同时示出在基板结构300’上多种形成非导电部(非导电件)的多种绝缘图样，但并不限于此。例如，在同一画素单位p中，多个非导电件40可对应且各自附着多个微半导体结构的至少一个导电材；在同一画素单位p中，一个非导电件40a可对应附着多个微半导体结构的多个导电材；在不同画素单位p中，一个导电件40b可沿x轴对应附着相邻2个画素单位p中多个微半导体结构的多个导电材；在不同画素单位p中，一个导电件40c可对应附着相邻4个画素单位p中多个微半导体结构的多个导电材；在不同画素单位p中，一个导电件40c、40e可对应附着相邻4个画素单位p中多个微半导体结构的多个导电材，同一导电件40c、40e呈连续不中断；在选用在不同画素单位p中，一个导电件40d、40f、40g可对应附着相邻4个画素单位p中多个微半导体结构的多个导电材，区别在于，导电件40d、40f、40g具有程度不一的空缺，在本发明中仍可作为同一导电材。
66.请结合参照图3a、与图7a至图7c，如图3a所示的步骤s1至步骤s4。由于基板结构300”上的各个微半导体结构20自剥离基材(图中未示出)后，各个微半导体结构20尚留有如图7a的残留物20r，例如镓(gallium)；因此在图3a中进一步包括步骤s4：移除残留物20r。
67.其中，移除残留物的方法包括：将基板结构300”连同微半导体结构20置于如图7b的酸液500中，酸洗基板结构300”上的各个微半导体结构20以移除其残留物22r，使微半导体结构20有更好的发光效率，形成基板结构300a。基板结构300的非导电部(非导电件)可进一步保护导电件30不受酸液腐蚀。一些实施例中，酸液500包括盐酸。
68.或者，请再结合参照图3b，移除残留物的方法包括如步骤s4a：将基板结构300”连同微半导体结构20置于摄氏温度大于或等于30度的液态物质中，移除基板结构300”上的各个微半导体结构20的残留物20r。一些实施例中，液态物质可例如为水或乙醇或异丙醇。
69.或者，更进一步在步骤s4a中，进一步包括：在基板结构300”连同微半导体结构20置于液态物质中时，同时提供超音波震动。
70.图3c的实施例中，采用另一种非导电材料。
71.步骤s1：仍是置备基板结构。基板结构包括基板、多个微半导体结构和多个导电件，在此不再赘述。
72.步骤s2a：涂覆非导电材料在基板结构上，非导电材料沿基板附着导电件，非导电材料可因毛细现象攀附并附着导电件的至少一部分。与前述实施例不同的是，本实施例的非导电材料为液态光阻材料。
73.步骤s3a：对基板结构上的非导电材料进行光刻工艺(photolithography)，以依绝缘图样形成非导电部。其中，光刻工艺可包括但不限于：对光阻材料的软烤(前烘)、曝光(例如紫外线波长的准分子雷射)、显影、去光阻等步骤。
74.以下的实施例中，采用另一种新的非导电材料(未示出)。
75.本实施例中，步骤s1、步骤s3(步骤s3a)，不再赘述。
76.步骤s2a：涂覆非导电材料在基板结构上，非导电材料沿基板附着导电件，非导电材料可因毛细现象攀附并攀附导电件的至少一部分。与前述实施例不同的是，本实施例的非导电材料为深色涂料。可理解的是，本实施例的非导电材料可为本发明中所提及的任何一种材料，再另参杂吸收可见光的光吸收物质而形成深色涂料，例如为黑色涂料。藉此，当电子装置为光电装置时，黑色涂料可降低外部环境光在电子装置的影响，以提高电子装置的对比效果。可以理解的是，在一些实施例中，本实施例的非导电材料为全面性(或几近全面性)地涂覆。
77.由于微半导体结构的尺寸相当小，其设置密度可相对提高，使得制得的电子装置100或应用于光电半导体装置的基板结构300”可具有比较高的置件密度，本发明不但能以简便制法达成电子装置100，更具有以较低成本、较高效率的方法保护导电件的优势。
78.综上所述，在本发明的电子装置、以及电子装置的制造方法，在微半导体结构与基板间先行(利用热压合或雷射焊接)完成导电件，再点涂非导电材料，使非导电材料与导电件之间因毛细现象而攀附、附着导电件的至少一部分，其功效包含如下(但不限于此)：
79.1、各个微半导体结构与基板之间可径行利用热压合或雷射焊接制成导电件，流体态的非导电材料施于各个微半导体结构与基板间因毛细现象而攀附前述导电件的至少一部分，工艺不仅简化，也降低工艺成本。
80.2、各个微半导体结构与基板之间的导电件可由非导电部附着而可至少与基板之间具有较佳的稳定性。
81.3、省略如异方性导电膏或导电胶的导电粒子，大幅降低成本。
82.4、各个微半导体结构与基板之间的导电件可由非导电部附着而能抗酸，有利于在后续进行的为酸洗工艺时，移除微半导体结构上的残留物而不破坏导电件的接合界面。
83.5、当利用温水(或中性物质流体)移除微半导体结构上的残留物时，既不破坏导电件裸露(如果有)的接合接口，工艺也相对简便、且成本大幅降低。
84.6、当电子装置为光电装置时，非导电材料为深色涂料时，可降低外部环境光对电子装置的影响；并进一步提高电子装置的对比效果。
85.7、允许此等超薄、易碎及/或微半导体结构的可挠应用而不导致对微半导体结构本身的损坏。
86.以上所述仅为举例性的，而非限制性的。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求中。