TWI863775B

TWI863775B - 電子元件的接合方法與巨量轉移電子元件的方法

Info

Publication number: TWI863775B
Application number: TW112150776A
Authority: TW
Inventors: 葉庭弼
Original assignee: 前源科技股份有限公司
Priority date: 2023-12-26
Filing date: 2023-12-26
Publication date: 2024-11-21
Also published as: TW202527242A; JP2025102633A; CN120239389A; JP7782877B2

Abstract

本發明乃揭示一種電子元件的接合方法，其步驟包括：提供一第一基板，具有相對的第一上表面與第一下表面，該第一基板的該第一上表面具有複數彼此互相間隔且排列成一列或一行的電子元件；提供一第二基板，並將該第二基板設置於該第一基板下方，該第二基板具有相對的第二上表面與第二下表面，且該第一上表面面向該第二上表面；及提供一雷射裝置，並在該第一基板上射出一線形雷射光，照射位在該第一基板的該第一上表面且排列成一列或一行的該等電子元件，並使該等電子元件自該第一基板的該第一上表面被剝離並接合於該第二基板的該第二上表面。

Description

電子元件的接合方法與巨量轉移電子元件的方法

本發明乃揭示一種電子元件的接合方法與巨量轉移電子元件的方法。

發光二極體具備主動發光、高亮度、節省能源等優點，因此已經廣泛地被應用於照明、顯示器、投影機等技術領域中，且微發光二極體顯示器(Micro LED display)已逐漸成為新一代的顯示技術。惟，一個高密度（FHD：Full High Density）的顯示器具有 1920 行 x 1080 列大約 200 萬個畫素，每一個畫素還要再分為紅、綠、藍三個次畫素（Sub pixel），因此一個高密度發光二極體顯示器(FHD LED Display)總共有大約 600 萬個LED晶粒（Die），要將 600 萬個晶粒切割後黏貼在顯示器面板的基板上，其關鍵技術在於如何將具量之微型發光二極體精確地轉移至顯示器面板的基板上並加以固定接合。

習知的電子元件接合方法主要是利用回流焊接方式，使電子元件藉由錫膏加熱回流後而被焊接到一目標基板上。惟，回流焊接方式的缺點在於在回流過程中，因會有受熱不均導致電子元件飄移、錫膏量過多導致電子元件短路、錫膏量過少導致空焊或回流溫度過低導致冷焊等缺點。

此外，習知的巨量轉移電子元件的方法主要以靜電轉移、磁力轉移、微轉印以及流體組裝等方法為主。惟，這幾種巨量轉移電子元件的方法，其轉移速率與良率仍有待進一步提升。

有鑑於此，一種新穎的電子元件的接合方法以及巨量轉移電子元件的方法乃業界所殷切期盼。

本發明乃揭示一種電子元件的接合方法，其步驟包括：提供一第一基板，該第一基板具有相對的第一上表面與第一下表面，其中該第一基板的該第一上表面具有複數電子元件，該等電子元件彼此互相間隔且排列成一列或一行；提供一第二基板，並將該第二基板設置於該第一基板下方，該第二基板具有相對的第二上表面與第二下表面，且該第一上表面面向該第二上表面；以及提供一雷射裝置，該雷射裝置可在該第一基板上射出一線形雷射光，並使該線形雷射光照射位在該第一基板的該第一上表面且排列成一列或一行的該等電子元件，並使該等電子元件自該第一基板的該第一上表面被剝離並接合於該第二基板的該第二上表面。

如前所述的一種電子元件的接合方法，其中該等電子元件為選自一個以上由發光二極體、雷射二極體及半導體元件所構成之群組。

如前所述的一種電子元件的接合方法，其中該半導體元件為選自一個由處理器、記憶體IC、微元件IC、邏輯IC及類比IC所構成的群組。

如前所述的一種電子元件的接合方法，其中該第二基板為一半導體基板、一陶瓷基板、一金屬基板、一玻璃基板、一印刷電路板、或一軟性印刷電路板。

如前所述的一種電子元件的接合方法，其中該雷射裝置具有一雷射發散角θ，且該線形雷射光之長度可藉由調整該雷射發散角θ之角度大小而加以控制。其中，該雷射發散角θ之角度為例如但不限於大於或等於一度。

如前所述的一種電子元件的接合方法，其中該雷射裝置包括一雷射光源以及一光學元件，且該雷射光源所發出之雷射光乃藉由該光學元件而被轉換成一線形雷射光。

如前所述的一種電子元件的接合方法，其中該光學元件為一繞射光學元件、及/或一折射光學元件、及/或一反射光學元件。

本發明更揭示一種巨量轉移電子元件的方法，其步驟包括：提供一第一基板，該第一基板具有相對的第一上表面與第一下表面，其中該第一基板的該第一上表面具有複數電子元件，且該等電子元件分別沿第一方向與第二方向排列，形成一個由M行電子元件乘以N列電子元件排列所形成的第一電子元件陣列，其中M、N均為大於1的自然數；提供一第二基板，並將該第二基板設置於該第一基板下方，該第二基板具有相對的第二上表面與第二下表面，且該第一上表面面向該第二上表面；以及提供一雷射裝置，該雷射裝置可在該第一基板上射出一線形雷射光，並使該線形雷射光依序照射該第一電子元件陣列中的第P行的該等電子元件或第Q列的該等電子元件，並使該第P行的該等電子元件或該第Q列的該等電子元件自該第一基板的該第一上表面被剝離並接合於該第二基板的該第二上表面，當該第一電子元件陣列中的該等電子元件全部自該第一基板的該第一上表面被剝離並接合於該第二基板的該第二上表面後，便可在該第二基板的該第二上表面上形成一個由M行電子元件乘以N列電子元件排列所形成的第二電子元件陣列，其中P、Q均為自然數，且1≤P≤M，1≤Q≤N。

如前所述的一種巨量轉移電子元件的方法，其中該等電子元件為選自一個以上由發光二極體、雷射二極體及半導體元件所構成之群組。

如前所述的一種巨量轉移電子元件的方法，其中該半導體元件為選自一個由處理器、記憶體IC、微元件IC、邏輯IC及類比IC所構成的群組。

如前所述的一種巨量轉移電子元件的方法，其中該第二基板為一半導體基板、一陶瓷基板、一金屬基板、一玻璃基板、一印刷電路板、或一軟性印刷電路板。

如前所述的一種巨量轉移電子元件的方法，其中該雷射裝置具有一雷射發散角θ，且該線形雷射光之長度可藉由調整該雷射發散角θ之角度大小而加以控制。其中，該雷射發散角θ之角度為例如但不限於大於或等於一度。

如前所述的一種巨量轉移電子元件的方法，其中該雷射裝置包括一雷射光源以及一光學元件，且該雷射光源所發出之雷射光乃藉由該光學元件而被轉換成一線形雷射光。

如前所述的一種巨量轉移電子元件的方法，其中該光學元件為一繞射光學元件、及/或一折射光學元件、及/或一反射光學元件。

為了使本發明揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。以下所揭露的各實施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實施例中附加其他的實施例，而無須進一步的記載或說明。

在以下描述中，將詳細敘述許多特定細節以使讀者能夠充分理解以下的實施例。然而，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明之實施例。在其他情況下，為簡化圖式，熟知的結構與裝置僅示意性地繪示於圖中。

實施例

實施例一

首先，請參閱圖1A。如圖1A所示，提供一第一基板10，該第一基板10具有相對的第一上表面10A與第一下表面10B，其中該第一基板10的該第一上表面10A具有複數電子元件12，該等電子元件12彼此互相間隔且排列成一列或一行。該等電子元件12為選自例如但不限於一個以上由發光二極體、雷射二極體及半導體元件所構成之群組，且該半導體元件為選自例如但不限於一個由處理器、記憶體IC、微元件IC、邏輯IC及類比IC所構成的群組。

其次，請參閱圖1B。如圖1B所示，提供一第二基板20，並將該第二基板20設置於該第一基板10下方，該第二基板20具有相對的第二上表面20A與第二下表面20B，且該第一上表面10A面向該第二上表面20A。該第二基板20為例如但不限於一半導體基板、一陶瓷基板、一金屬基板、一玻璃基板、一印刷電路板、或一軟性印刷電路板。

接著，請參閱圖1C與圖1D。如圖1C所示，提供一雷射裝置30，該雷射裝置30可在該第一基板10上射出一線形雷射光35，並使該線形雷射光35照射位在該第一基板10的該第一上表面10A且排列成一列或一行的該等電子元件12，並使該等電子元件12自該第一基板10的該第一上表面10A被剝離，並如圖1D所示般接合於該第二基板20的該第二上表面20A。該雷射裝置30包括一雷射光源31以及一光學元件32，且該雷射光源31所發出之雷射光乃藉由該光學元件32而被轉換成一線形雷射光35，該光學元件32為例如但不限於一繞射光學元件、及/或一折射光學元件、及/或一反射光學元件。此外，前述雷射裝置30具有一雷射發散角θ，且該線形雷射光35之長度可藉由調整該雷射發散角θ之角度大小而加以控制。其中，該雷射發散角θ之角度為例如但不限於大於或等於一度。

實施例二

首先，請參閱圖2A。如圖2A所示，提供一第一基板100，該第一基板100具有相對的第一上表面100A與第一下表面100B，其中該第一上表面100A具有複數電子元件120，且該等電子元件120分別沿第一方向與第二方向排列，形成一個由M行電子元件乘以N列電子元件排列所形成的第一電子元件陣列150，其中M、N均為大於1的自然數。該等電子元件120為選自例如但不限於一個以上由發光二極體、雷射二極體及半導體元件所構成之群組，且該半導體元件為選自例如但不限於一個由處理器、記憶體IC、微元件IC、邏輯IC及類比IC所構成的群組。

如圖2A所示，本實施例二的第一電子元件陣列150是由8行沿X軸方向排列的複數電子元件120以及5列沿Y軸方向的複數電子元件120排列所形成，即M=8，N=5，第一方向為X軸方向，第二方向為Y軸方向。惟，根據本發明的其它實施例，M、N也可分別為其它大於1的自然數，且第一、第二方向也可視需要而變更為其它設定的方向。

其次，請參閱圖2B。如圖2B所示，提供一第二基板200，並將該第二基板200設置於該第一基板100下方，該第二基板200具有相對的第二上表面200A與第二下表面200B，且該第一上表面100A面向該第二上表面200A。該第二基板200為例如但不限於一半導體基板、一陶瓷基板、一金屬基板、一玻璃基板、一印刷電路板、或一軟性印刷電路板。

接著，請參閱圖2C~2E。如圖2C~2E所示，提供一雷射裝置300，該雷射裝置300可在該第一基板100上射出一線形雷射光350，並使該線形雷射光350依序照射該第一電子元件陣列150中的第P行的該等電子元件或第Q列的該等電子元件120，並使該第P行的該等電子元件或該第Q列的該等電子元件120自該第一基板100的該第一上表面100A被剝離並接合於該第二基板200的該第二上表面200A，其中P、Q均為自然數，且1≤P≤M，1≤Q≤N。該雷射裝置300包括一雷射光源310以及一光學元件320，且該雷射光源310所發出之雷射光乃藉由該光學元件320而被轉換成一線形雷射光350，該光學元件320為例如但不限於一繞射光學元件、及/或一折射光學元件、及/或一反射光學元件。前述雷射裝置300具有一雷射發散角θ，且該線形雷射光350之長度可藉由調整該雷射發散角θ之角度大小而加以控制。其中，該雷射發散角θ之角度為例如但不限於大於或等於一度。

如圖2C~2E所示，本實施例二是使該線形雷射光350沿X軸方向依序照射該第一電子元件陣列150中的第1行、第2行、…..第8行的該等電子元件120，並使該該第1行、第2行、…..第8行的該等電子元件120依序自該第一基板100的該第一上表面100A被剝離並接合於該第二基板200的該第二上表面200A，即P=1、2、…、8。惟，根據本發明的其它實施例，該線形雷射光350也可選擇沿Y軸方向依序照射該第一電子元件陣列150中的第1列、第2列、…..第5列的該等電子元件120，並使該第1列、第2列、…..第5列的該等電子元件120依序自該第一基板100的該第一上表面100A被剝離並接合於該第二基板200的該第二上表面200A，即Q=1、2、…、5。

最後，請參閱圖2F。如圖2F所示，當該第一電子元件陣列150中的該等電子元件120全部自該第一基板100的該第一上表面100A被剝離並接合於該第二基板200的該第二上表面200A後，便可如圖2F所示般在該第二基板200的該第二上表面200A上形成一個由8行電子元件乘以5列電子元件排列所形成的第二電子元件陣列250。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、100:第一基板

10A、100A:第一上表面

10B、100B:第一下表面

12、120:電子元件

20、200:第二基板

20A、200A:第二上表面

20B、200B:第二下表面

30、300:雷射裝置

31、310:雷射光源

32、320:光學元件

150:第一電子元件矩陣

250:第二電子元件矩陣

θ:雷射發散角

圖1A～1D是根據本發明一實施例所繪示的電子元件的接合方法。

圖2A~2F是根據本發明另一實施例所繪示的巨量轉移電子元件的方法。

10:第一基板

10A:第一上表面

10B:第一下表面

12:電子元件

20:第二基板

20A:第二上表面

20B:第二下表面

30:雷射裝置

31:雷射光源

32:光學元件

θ:雷射發散角

Claims

一種電子元件的接合方法，其步驟包括：提供一第一基板，該第一基板具有相對的第一上表面與第一下表面，其中該第一基板的該第一上表面具有複數電子元件，該等電子元件彼此互相間隔且排列成一列或一行；提供一第二基板，並將該第二基板設置於該第一基板下方，該第二基板具有相對的第二上表面與第二下表面，且該第一上表面面向該第二上表面；以及提供一雷射裝置，該雷射裝置具有一雷射發散角θ，且該雷射裝置可在該第一基板上射出一線形雷射光，該線形雷射光之長度可藉由調整該雷射發散角θ之角度大小而加以控制，並使該線形雷射光照射位在該第一基板的該第一上表面且排列成一列或一行的該等電子元件，並使該等電子元件自該第一基板的該第一上表面被剝離並接合於該第二基板的該第二上表面。
如請求項1所述的電子元件的接合方法，其中該等電子元件為選自一個以上由發光二極體、雷射二極體及半導體元件所構成之群組。
如請求項2所述的電子元件的接合方法，其中該半導體元件為選自一個由處理器、記憶體IC、微元件IC、邏輯IC及類比IC所構成的群組。
如請求項1所述的電子元件的接合方法，其中該第二基板為一半導體基板、一陶瓷基板、一金屬基板、一玻璃基板、一印刷電路板、或一軟性印刷電路板。
如請求項1所述的電子元件的接合方法，其中，該雷射發散角θ之角度大於或等於一度。
如請求項1至5中任一項所述的電子元件的接合方法，其中該雷射裝置包括一雷射光源以及一光學元件，且該雷射光源所發出之雷射光乃藉由該光學元件而被轉換成一線形雷射光。
如請請求項6所述的電子元件的接合方法，其中該光學元件為一繞射光學元件、及/或一折射光學元件、及/或一反射光學元件。
一種巨量轉移電子元件的方法，其步驟包括：提供一第一基板，該第一基板具有相對的第一上表面與第一下表面，其中該第一基板的該第一上表面具有複數電子元件，且該等電子元件分別沿第一方向與第二方向排列，形成一個由M行電子元件乘以N列電子元件排列所形成的第一電子元件陣列，其中M、N均為大於1的自然數；提供一第二基板，並將該第二基板設置於該第一基板下方，該第二基板具有相對的第二上表面與第二下表面，且該第一上表面面向該第二上表面；以及提供一雷射裝置，該雷射裝置具有一雷射發散角θ，且該雷射裝置可在該第一基板上射出一線形雷射光，該線形雷射光之長度可藉由調整該雷射發散角θ之角度大小而加以控制，並使該線形雷射光依序照射該第一電子元件陣列中的第P行的該等電子元件或第Q列的該等電子元件，並使該第P行的該等電子元件或該第Q列的該等電子元件自該第一基板的該第一上表面被剝離並接合於該第二基板的該第二上表面，當該第一電子元件陣列中的該等電子元件全部自該第一基板的該第一上表面被剝離並接合於該第二基板的該第二上表面後，便可在該第二基板的該第二上表面上形成一個由M行電子元件乘以N列電子元件排列所形成的第二電子元件陣列，其中P、Q均為自然數，且1
P
M，1
Q
N。
如請求項8所述的巨量轉移電子元件的方法，其中該等電子元件為選自一個以上由發光二極體、雷射二極體及半導體元件所構成之群組。
如請求項9所述的巨量轉移電子元件的方法，其中該半導體元件為選自一個由處理器、記憶體IC、微元件IC、邏輯IC及類比IC所構成的群組。
如請求項8所述的巨量轉移電子元件的方法，其中該第二基板為一半導體基板、一陶瓷基板、一金屬基板、一玻璃基板、一印刷電路板、或一軟性印刷電路板。
如請求項8所述的巨量轉移電子元件的方法，其中，該雷射發散角θ之角度大於或等於一度。
如請求項8至12中任一項所述的巨量轉移電子元件的方法，其中該雷射裝置包括一雷射光源以及一光學元件，且該雷射光源所發出之雷射光乃藉由該光學元件而被轉換成一線形雷射光。
如請請求項13所述的巨量轉移電子元件的方法，其中該光學元件為一繞射光學元件、及/或一折射光學元件、及/或一反射光學元件。