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應用於覆晶型微發光二極體陣列之微電鍍錫凸塊的設計與製作

為了解決microled封裝的問題，作者楊承諭 這樣論述：

Micro-LED在近年來，隨著微機電技術不斷的演進，一直朝向輕、薄、短、小的方向邁進。而覆晶封裝技術對於Micro-LED來說正好符合上述需求。但對於Micro-LED覆晶型封裝來說，會遇到因為Micro-LED本身正負極高低差導致接合時不完全或是Micro-LED發光時產生熱導致接合基板間產生形變而使封裝良率下降。因此，本研究將設計不同大小直徑之錫凸塊，加以回熔後觀察其不同直徑錫凸塊成球狀的變化，觀察錫球回熔後高度是否會因直徑不同而產生不同高度之錫球，利用此方法即可製作出具有高度不同錫球並應用於覆晶型Micro-LED，補償Micro-LED本身正負極高低差問題。其研究結果顯示，在直徑愈

小的錫凸塊回熔後錫球高度愈高。但本研究過程中在蝕刻種子層部分，因為蝕刻液會蝕刻掉錫凸塊，導致無法使底層電極分開而無法絕緣，因此後續需要另尋其他可用於蝕刻種子層金屬且不會破壞錫球之蝕刻液，或是設計新光罩先用掀離製程定義出底層電極，這樣就不用電鍍完再進行蝕刻，更進一步的優化整個實驗製程，達成能應用於覆晶型Micro-LED之微電鍍凸塊設計與製作，補償於Micro-LED正負極高低差，使Micro-LED發光更加均勻，封裝良率更好。

MicroLED覆晶焊接研究與散熱分析

為了解決microled封裝的問題，作者莊育銓 這樣論述：

本論文中主要研究分為兩大項，第一部分為確認焊接材料，首先對於Micro LED進行了散熱以及熱應力模擬，使用三維結構熱分析軟體進行熱分佈模擬，比較三種不同焊料分別是金-銦、銦-銦、銀錫合金之散熱量，計算出每一層之熱阻以及散熱量，發現金-銦有較好的散熱效果總散熱量為90.655W/m同時比較不同散熱結構，且在Micro LED熱功率為 1W時，經由本實驗室設計的圓柱型散熱鰭片，能使Micro LED器件整體溫升控制在8°C以內，防止Micro LED在工作時產生色差。透過熱衝擊模擬比較三種焊料的應力值以及分析其應力分佈，發現焊料球發生應力最大值皆在焊盤與焊料球之間的位置，且金-銦的焊料具有較少

的應力值產生，其原因為金的彈性模量較鋁還要高以及金的熱膨脹係數較鋁來的低，所以金的變形量相對較少，其等效應力就相對較低，因此能降低焊料與焊盤之間的失效機率，進而增加Micro LED器件的可靠度。後續透過精密黏晶機成功達到晶粒對準精度1um以內，且使用自製夾具透過熱壓製程確認，在70nm厚度的金及2um厚度的銦的焊料組合，能接合完成並確認焊接材料。第二部分則是實際製作，實驗地點在台灣半導體研究中心以及成功大學的微奈米中心，透過黃光以及蝕刻還有鍍膜製程成功在商用公司的Micro LED驅動基板上的陽極及共陰極精準鍍上厚度為1.5um的In凸塊。對於金-銦進行接合面之金相分析，將接合好之樣品透過冷

鑲埋在壓克力鑲埋塊內，並將其接合面磨開並且拋光後，使用掃描式電子顯微鏡、能量色散X射線譜及X光繞射分析量測儀器觀測其不同加熱參數下之介面金屬共化物(IMC)以及金相分析的結果發現，在300°C 10分鐘的接合面有明顯孔洞的生成，其孔洞率約為1.5%，其原因為溫度較高的接合面會有較多的金屬共化物，因為其密度的不同且金屬共化物相較銦來說延展性較低，對於其孔洞的生成率會提高，透過X光繞射分析分析發現，在200°C 10分鐘在接合面檢測到AuIn2，在250°C以上的製程溫度，其接合面開始檢測到Au7In3以及Au9In4。以及對於不同熱壓參數進行剪應力測試，雖然300°C的接合面會有較多的孔洞發生，

但卻有較好的接合度，其原因為金屬共化物的硬度遠高於In的硬度，所以在接合度這方面，金屬共化物占了很大一部分的影響力，但由於金屬共化物硬度較強，容易脆化，在經過熱衝擊的測試下其熱穩定性不是特別好，容易發生孔洞，進而增加其阻抗值，且一般功率LED封裝完的剪應力大約在10Kg左右，在250°C 10分鐘的剪應力測試能達到0.8MPa，大約是8Kg的剪應力，其剪應力已足夠強不易使Micro LED顯示器從驅動基板上剝落。