一种集成microIC的像素芯片结构、制作方法及驱动电路与流程

专利2025-06-17  41


本发明涉及半导体,具体涉及一种集成micro ic的像素芯片结构、制作方法及驱动电路。


背景技术:

1、统的led驱动ic芯片需要通过固晶打线的方式进行作业,pad的尺寸通常大于50um,并且驱动ic的pin脚比较多,包括数据线、电源线、驱动输出线等,通常有5-20个pin脚,因此驱动ic的尺寸都会比较大,通常在200-2000um之间;传统的led驱动ic由于大尺寸带来了高成本,与micro led芯片都是独立作业,作业方式繁琐。

2、为解决上述问题,研发设计了一种集成micro ic的像素芯片结构、制作方法及驱动电路。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种集成micro ic的像素芯片结构、制作方法及驱动电路,把micro ic和micro led集成封装成一个独立器件,其尺寸较小,可以用常规的固晶工艺作业,操作方便。

2、为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:

3、一种集成micro ic的像素芯片结构,包括透明基板、二次引线、带驱动的micro像素器件、二次绝缘保护层和固晶电极;

4、所述透明基板中部设置所述带驱动的micro像素器件;且所述透明基板通过二次引线连接所述带驱动的micro像素器件;

5、所述带驱动的micro像素器件设置在所述二次绝缘保护层内;

6、所述带驱动的micro像素器件四周外设有所述固晶电极;

7、所述固晶电极一端与二次引线连接,另一端显露在外。

8、优选地一种方案,所述透明基板其材料为蓝宝石基板、玻璃基板、透明硬质胶材中的一种,其厚度为20-200um。

9、优选地一种方案,所述二次引线由cr、ni、al、ti、pt、au、cu、ausn、in、sn中的一种或多种为材料制成的一层或多层的金属叠层,其厚度控制在0.1-10um。

10、优选地一种方案,所述二次绝缘保护层由绝缘的有机材料或无机材料或两者混合叠层而制成,其厚度控制在5-100um。

11、优选地一种方案,所述固晶电极由cr、ni、al、ti、pt、au、cu、ausn、in、sn中的一种或多种为材料制成的一层或多层的金属叠层,其厚度控制在1-100um。

12、优选地一种方案,所述带驱动的micro像素器件包括cmos基板、器件裸露焊盘、rgbmicro led芯片、绝缘保护层和键合电极;所述rgb micro led芯片设置在所述cmos基板的中间位置,其两侧设有所述器件裸露焊盘;所述绝缘保护层覆盖所述器件裸露焊盘以及rgbmicro led芯片;所述键合电极设置在所述绝缘保护层上。

13、优选地一种方案,所述带驱动的micro像素器件包括cmos基板、器件裸露焊盘、键合金属、rgb micro led芯片、平坦化层、绝缘保护层和键合电极;所述rgb micro led芯片设置在所述cmos基板的中间位置,其下方通过键合金属和器件裸露焊盘与所述cmos基板连接;所述平坦化层覆盖所述rgb micro led芯片;所述绝缘保护层覆盖所述平坦化层并通过一次引线作电连接引出;所述键合电极设置在所述绝缘保护层上。

14、优选地一种方案,所述rgb micro led芯片包括从下到上依次设置的透明导电层、p型半导体、rgb有源层、n型半导体、钝化绝缘层、欧姆接触金属层和反射键合金属层。

15、另外本技术还提出一种集成micro ic的像素芯片结构的制作方法,包括如下步骤:

16、s1,提供一种在原生衬底或者临时衬底上面制作好的倒装结构的rgb micro led芯片组,其中芯片同侧有两个正负电极,并且芯片紧密排列;

17、s2,提供一种cmos基板,cmos基板上面紧密排列有micro ic器件,且micro ic器件排列间距同rgb micro led芯片组排列间距成整数倍;

18、s3,通过巨量转移把rgb micro led芯片组依次从原生衬底或者临时衬底上面转移并且永久键合到cmos基板上面,且micro led芯片组排列间距同micro ic的排列间距;

19、s4,制作绝缘保护层;

20、s5,制作键合电极;

21、s6,提供一种临时衬底并在上面制作临时键合材料;

22、s7,把s5和s6形成的两个基板做临时键合;

23、s8,把cmos基板进行减薄处理,其厚度5-100um;

24、s9,通过icp刻蚀制作深刻蚀沟道直到临时衬底,定义出带驱动的micro像素器件的大小、尺寸和间距;

25、s10,提供一种透明基板并在上面制作二次引线;

26、s11,通过巨量转移把带驱动的micro像素器件从临时衬底上面转移并且永久键合到透明基板上面;

27、s12,制作二次绝缘保护层;

28、s13,制作固晶电极;

29、s14,切割划裂成为独立的集成micro ic的像素芯片结构。

30、另外本技术还提出另一种集成micro ic的像素芯片结构的制作方法,包括如下步骤:

31、s1,提供一种led外延片,包含原生衬底、n型半导体、rgb有源层和p型半导体

32、s2,在led外延片上面制作透明导电层,并与p型半导体形成良好的欧姆接触;

33、s3,提供一种临时衬底并在上面制作临时键合材料;

34、s4,把led外延片跟临时衬底做临时键合;

35、s5,采用湿法衬底腐蚀或llo激光剥离去除原生衬底;

36、s6,通过icp刻蚀制作深刻蚀沟道直到临时键合材料或者临时衬底,定义出microled芯片的大小、尺寸和间距;

37、s7,制作欧姆接触金属层以及钝化绝缘层;

38、s8,制作反射键合金属层;

39、s9,用以上方法一次制作红光micro led芯片、绿光micro led芯片和蓝光microled芯片;

40、s10,提供一种cmos基板,cmos基板上面紧密排列有micro ic器件,micro ic器件排列间距同micro led芯片排列间距成整数倍;

41、s11,在cmos基板上面制作键合金属;

42、s12,通过巨量转移把s9得到的rgb micro led芯片依次从原生衬底或者临时衬底上面转移并且永久键合到cmos基板上面,且micro led芯片排列间距同micro ic器件的排列间距;

43、s13,制作平坦化层;

44、s14,制作一次引线;

45、s15,制作绝缘保护层;

46、s16,制作键合电极;

47、s17,提供一种临时衬底并在上面制作临时键合材料;

48、s18,把s16和s17形成的两个基板做临时键合;

49、s19,把cmos基板进行减薄处理,其厚度5-100um;

50、s20,通过icp刻蚀制作深刻蚀沟道直到临时衬底,定义出带驱动的micro像素器件的大小、尺寸和间距;

51、s21,提供一种透明基板并在上面制作二次引线;

52、s22,通过巨量转移把带驱动的micro像素器件从临时衬底上面转移并且永久键合到透明基板上面;

53、s23,制作二次绝缘保护层;

54、s24,制作固晶电极;

55、s25,切割划裂成为独立的集成micro ic的像素芯片结构。

56、另外本技术还提出一种基于所述的集成micro ic的像素芯片结构的驱动电路,包括多个集成micro ic的像素芯片和信号发生器;多个所述集成micro ic的像素芯片进行串联或并联与所述信号发生器进行连接。

57、优选地一种方案,当所述集成micro ic的像素芯片拥有两线输入、七个pin脚,具体包括内部连接pin脚r、g、b,外部连接pin脚vdd、gnd、dclk和din时,其驱动电路的架构采用行驱动控制线路和列驱动控制线路进行控制每个集成micro ic的像素芯片的运行。

58、优选地一种方案,所述外部链接pin脚vdd包括vic、vrled和vbgled三个pin脚,其中pin脚vic连接micro ic的供电电源,pin脚vrled连接红光micro led芯片的供电电源,pin脚vbgled连接蓝绿光micro led芯片的供电电源。

59、优选地一种方案,当所述集成micro ic的像素芯片拥有内部连接pin脚r、g、b,外部连接pin脚vdd、gnd、din和dout时,其驱动电路的架构为将每个集成micro ic的像素芯片进行串联连接后与信号发生器连接。

60、优选地一种方案,所述外部连接pin脚din包括dina和dinb两个pin脚,其中pin脚dina用于接收来自上一级集成micro ic的像素芯的输出信号,pin脚dinb用于接收来自上上一级集成micro ic的像素芯的输出信号。

61、优选地一种方案,当所述集成micro ic的像素芯片拥有内部连接pin脚r、g、b,外部连接pin脚vdd、gnd和din时,其驱动电路的架构为将每个集成micro ic的像素芯片进行并联连接后与信号发生器连接运行。

62、优选地一种方案,在所述集成micro ic的像素芯片上增设用于地址写入的pin脚addr。

63、优选地一种方案,在所述集成micro ic的像素芯片上增设用于信号写入的pin脚dclk。

64、优选地一种方案,当所述集成micro ic的像素芯片拥有内部连接pin脚r、g、b,外部连接pin脚vdd、gnd、din、addr和dclk时,其驱动电路的架构为由信号发生器给出两个关联的信号并联发送到每个集成micro ic的像素芯片,集成micro ic的像素芯片根据自己的地址读取数据并控制运行。

65、由于上述技术方案的运用,本技术与现有技术相比的有益效果在于:

66、本技术提供的一种集成micro ic的像素芯片结构、制作方法及驱动电路,通过对芯片结构的重新设计和布局以及提供相应的制作方法,利用巨量转移技术和先进封装技术,把micro ic和micro led集成封装成一个独立器件,适用于传统的固晶作业方式,很好的解决了现有技术中存在的micro ic和micro led由于本身芯片尺寸较小无法用传统的固晶方式的技术问题,并且使得器件尺寸更加紧凑,提升了产品的可靠性,提高了生产效率,满足了企业生产需求,提升了企业竞争力。


技术特征:

1.一种集成micro ic的像素芯片结构,其特征在于,包括透明基板、二次引线、带驱动的micro像素器件、二次绝缘保护层和固晶电极;

2.如权利要求1所述的集成micro ic的像素芯片结构,其特征在于,所述透明基板其材料为蓝宝石基板、玻璃基板、透明硬质胶材中的一种,其厚度为20-200um。

3.如权利要求1所述的集成micro ic的像素芯片结构,其特征在于,所述二次引线由cr、ni、al、ti、pt、au、cu、ausn、in、sn中的一种或多种为材料制成的一层或多层的金属叠层,其厚度控制在0.1-10um。

4.如权利要求1所述的集成micro ic的像素芯片结构,其特征在于,所述二次绝缘保护层由绝缘的有机材料或无机材料或两者混合叠层而制成,其厚度控制在5-100um。

5.如权利要求1所述的集成micro ic的像素芯片结构,其特征在于,所述固晶电极由cr、ni、al、ti、pt、au、cu、ausn、in、sn中的一种或多种为材料制成的一层或多层的金属叠层,其厚度控制在1-100um。

6.如权利要求1所述的集成micro ic的像素芯片结构,其特征在于,所述带驱动的micro像素器件包括cmos基板、器件裸露焊盘、rgb micro led芯片、绝缘保护层和键合电极;所述rgb micro led芯片设置在所述cmos基板的中间位置,其两侧设有所述器件裸露焊盘;所述绝缘保护层覆盖所述器件裸露焊盘以及rgb micro led芯片;所述键合电极设置在所述绝缘保护层上。

7.如权利要求1所述的集成micro ic的像素芯片结构,其特征在于,所述带驱动的micro像素器件包括cmos基板、器件裸露焊盘、键合金属、rgb micro led芯片、平坦化层、绝缘保护层和键合电极;所述rgb micro led芯片设置在所述cmos基板的中间位置,其下方通过键合金属和器件裸露焊盘与所述cmos基板连接;所述平坦化层覆盖所述rgb micro led芯片;所述绝缘保护层覆盖所述平坦化层并通过一次引线作电连接引出;所述键合电极设置在所述绝缘保护层上。

8.如权利要求7所述的集成micro ic的像素芯片结构,其特征在于,所述rgb microled芯片包括从下到上依次设置的透明导电层、p型半导体、rgb有源层、n型半导体、钝化绝缘层、欧姆接触金属层和反射键合金属层。

9.一种集成microic的像素芯片结构的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:

10.一种集成micro ic的像素芯片结构的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:

11.一种基于权利要求1-10中任一项所述的集成microic的像素芯片结构的驱动电路,其特征在于:包括多个集成micro ic的像素芯片和信号发生器;多个所述集成micro ic的像素芯片进行串联或并联与所述信号发生器进行连接。

12.如权利要求11所述的一种基于集成microic的像素芯片结构的驱动电路,其特征在于:当所述集成micro ic的像素芯片拥有两线输入、七个pin脚,具体包括内部连接pin脚r、g、b,外部连接pin脚vdd、gnd、dclk和din时,其驱动电路的架构采用行驱动控制线路和列驱动控制线路进行控制每个集成micro ic的像素芯片的运行。

13.如权利要求12所述的一种基于集成microic的像素芯片结构的驱动电路,其特征在于:所述外部链接pin脚vdd包括vic、vrled和vbgled三个pin脚,其中pin脚vic连接microic的供电电源,pin脚vrled连接红光micro led芯片的供电电源,pin脚vbgled连接蓝绿光micro led芯片的供电电源。

14.如权利要求11所述的一种基于集成microic的像素芯片结构的驱动电路,其特征在于:当所述集成micro ic的像素芯片拥有内部连接pin脚r、g、b,外部连接pin脚vdd、gnd、din和dout时,其驱动电路的架构为将每个集成micro ic的像素芯片进行串联连接后与信号发生器连接。

15.如权利要求14所述的一种基于集成microic的像素芯片结构的驱动电路,其特征在于:所述外部连接pin脚din包括dina和dinb两个pin脚,其中pin脚dina用于接收来自上一级集成microic的像素芯的输出信号,pin脚dinb用于接收来自上上一级集成microic的像素芯的输出信号。

16.如权利要求11所述的一种基于集成microic的像素芯片结构的驱动电路,其特征在于:当所述集成micro ic的像素芯片拥有内部连接pin脚r、g、b,外部连接pin脚vdd、gnd和din时,其驱动电路的架构为将每个集成micro ic的像素芯片进行并联连接后与信号发生器连接运行。

17.如权利要求16所述的一种基于集成microic的像素芯片结构的驱动电路,其特征在于:在所述集成micro ic的像素芯片上增设用于地址写入的pin脚addr。

18.如权利要求17所述的一种基于集成microic的像素芯片结构的驱动电路,其特征在于:在所述集成micro ic的像素芯片上增设用于信号写入的pin脚dclk。

19.如权利要求18所述的一种基于集成microic的像素芯片结构的驱动电路,其特征在于:当所述集成micro ic的像素芯片拥有内部连接pin脚r、g、b,外部连接pin脚vdd、gnd、din、addr和dclk时,其驱动电路的架构为由信号发生器给出两个关联的信号并联发送到每个集成micro ic的像素芯片,集成microic的像素芯片根据自己的地址读取数据并控制运行。


技术总结
本申请公开了一种集成mi cro IC的像素芯片结构及制作方法,包括透明基板、二次引线、带驱动的mi cro像素器件、二次绝缘保护层和固晶电极;所述透明基板中部设置所述带驱动的mi cro像素器件;且所述透明基板通过二次引线连接所述带驱动的mi cro像素器件;所述带驱动的mi cro像素器件设置在所述二次绝缘保护层内;所述带驱动的mi cro像素器件四周外设有所述固晶电极;所述固晶电极一端与二次引线连接,另一端显露在外;本申请通过对芯片结构的重新设计和布局以及提供相应的制作方法,利用巨量转移技术和先进封装技术,把mi cro IC和mi cro LED集成封装成一个独立器件,适用于传统的固晶作业方式,很好的解决了现有技术中存在的技术问题,满足了企业生产需求,提升了企业竞争力。

技术研发人员:陈亮,陈波
受保护的技术使用者:昆山麦沄显示技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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