CN112420911A - 一种Micro-LED自散热装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种Micro‑LED自散热装置及其制造方法，Micro‑LED自散热装置包括基板、至少一个热电冷微器件、绝缘层和Micro‑LED电极层以及倒装Micro LED结构，所述热电冷微器件包括p型热电材料单元、n型热电材料单元和电性连接p型热电材料单元和n型热电材料单元的线圈金属层；所述线圈金属层电性连接所述第二p型冷端和第二n型冷端。本发明利用热电效应的实现，基板需要多层金属，通过在基板上制作螺旋金属线圈(本发明为平面线圈金属层和立体线圈金属层两个实施例)，可利用电磁效应实现Micro LED对位，有效对应巨量转移问题。

Description

一种Micro-LED自散热装置及其制造方法

技术领域

本发明属于显示技术领域，尤其涉及一种Micro-LED自散热装置及其制造方法。

背景技术

Micro-LED作为新一代显示技术，比现有的OLED以及LCD技术亮度更高、功耗更低、发光效率更好、寿命更长，但目前Micro-LED 仍面临散热差的弊端，导致器件温度过高、寿命下降。现有技术中，通常采用热电制冷器件来对LED进行散热，但不同于常规的毫米级别或更大尺寸的LED，Micro-LED晶粒较小，通常为微米级别，其所需要的热电制冷器件也必然更小，这对热电制冷器件的制作提出了更高的要求。

文献CN100524864C公开了发光二极管封装结构及其制造方法，其采用普通尺寸的LED，通过两块基板上分别制作定位部或者在基板上制作凹槽，在每块基板的定位部或者凹槽之间形成N型半导体材料和P型半导体材料，然后将两块基板的定位部或凹槽对齐组合，形成热电制冷元件。然而上述热电制冷元件仅适用于普通尺寸的LED器件，不适用于Micro-LED，上述热电制冷元件一方面采用两块基板来制作，增加了成本，同时使得器件在厚度上增加，另一方面制作定位部和凹槽的过程复杂，增加成本，还会导致两块基板在组合时对位不准的情况，引发后期的各种不良问题。

文献CN100459194C公开了封装结构与封装方法，其同样采用普通的LED器件，通过在两个电极之间设置多个N极和P极，从而形成热电组件，然而直接在电极上设置N极和P极，不仅难度较大，当其是Micro-LED时，其对尺寸要求更严格，而且N极与P极之间没有绝缘物质等阻隔，很容易发生短路等不良问题，此外，在N极和P极上再制作电极，存在技术上的难度，且不可避免在制作过程中两个电极之间会有接触，引发短路等风险。

上述对比文件都有提到热电制冷器件，但其均为器件级别尺寸较大，为焊接嵌合到LED发光二极管的下方，即使是LED单颗芯片也基本为mm级别的结构，且不容易做到一一对应的散热效果，散热效率差，且其热电器件与其下方的基板为分离结构，非一体式的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用电磁效益实现Micro LED对位且有效对应巨量转移问题的Micro-LED自散热装置及其制造方法。

本发明提供一种Micro-LED自散热装置，包括基板、设置在所述基板上的至少一个热电冷微器件、覆盖所述热电冷微器的绝缘层和位于所述绝缘层上的Micro-LED电极层以及位于Micro-LED电极层上的倒装Micro LED结构，所述热电冷微器件包括p型热电材料单元、n 型热电材料单元和电性连接p型热电材料单元和n型热电材料单元的线圈金属层；所述p型热电材料单元包括热端负极、位于热端负极上的p型热电材料和位于p型热电材料上的第一p型冷端以及位于第一 p型冷端上的第二p型冷端；所述n型热电材料单元包括热端正极、位于热端正极上的第一n型冷端、位于第一n型冷端上的n型热电材料以及位于n型热电材料上的第二n型冷端；所述线圈金属层电性连接所述第二p型冷端和第二n型冷端。

进一步地，所述线圈金属层呈平面状。

进一步地，所述绝缘层包括第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层和第四绝缘层；所述n型热电材料单元位于第一绝缘层上；第二绝缘层位于n型热电材料单元的两侧，第二绝缘层隔开p型热电材料单元和n型热电材料单元；第三绝缘层覆盖在p型热电材料单元和n型热电材料单元上；线圈金属层穿过第三绝缘层分别与p型热电材料单元和n型热电材料单元电性连接；第四绝缘层覆盖在线圈金属层上。

进一步地，所述线圈金属层呈立体状。

进一步地，所述线圈金属层包括与所述第二p型冷端电性连接的第一p型线圈金属层、与所述第二n型冷端电性连接的第一n型线圈金属层、与所述第一p型线圈金属层连接的第二p型线圈金属层、与所述第一n型线圈金属层连接的第二n型线圈金属层、与所述第二p型线圈金属层连接的第三p型线圈金属层、与所述第二n型线圈金属层连接的第三n型线圈金属层以及连接所述第三p型线圈金属层和第三n型线圈金属层的线圈桥接金属层。

进一步地，所述绝缘层包括第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第四绝缘层、第五绝缘层、第六绝缘层和第七绝缘层，其中第七绝缘层覆盖Micro-LED电极层；所述n型热电材料单元位于第一绝缘层上；第二绝缘层位于n型热电材料单元的两侧，第二绝缘层隔开p型热电材料单元和n型热电材料单元；第三绝缘层覆盖在p型热电材料单元和n型热电材料单元上；第一p型线圈金属层和第一n型线圈金属层位于第三绝缘层上；第四绝缘层覆盖第一p型线圈金属层和第一n型线圈金属层；第五绝缘层覆盖第二p型线圈金属层和第二n型线圈金属层；第六绝缘层覆盖第二p型线圈金属层和第二n型线圈金属层。

进一步地，所述倒装Micro LED结构包括缓冲基底、固定在缓冲基底底部的N型氮化镓层、发光层、绝缘隔离层或独立金属层、LED 负电极、位于发光层底部的P型氮化镓层、位于P型氮化镓层底部的高反射正电极以及位于绝缘隔离层或独立金属层下的铁磁性金属层，其中发光层、绝缘隔离层或独立金属层以及LED负电极均位于N型氮化镓层的底部，绝缘隔离层或独立金属层位于发光层和LED负电极之间。

本发明还提供一种Micro-LED自散热装置的制造方法，包括如下步骤：

S1：在基板上沉积第一绝缘材料层，对第一绝缘材料层进行刻蚀并形成阵列设置的第一绝缘层和位于相邻第一绝缘层之间的第一凹槽；

S2、在第一凹槽内形成p型热电材料单元，同时在第一绝缘层上形成n型热电材料单元，p型热电材料单元和n型热电材料单元呈凹凸状；

S3、沉积第二绝缘层材料层，并刻蚀形成位于第一绝缘层上且覆盖n型热电材料单元的第二绝缘层和位于p型热电材料单元上的第二凹槽；

S4、首先沉积第三绝缘材料层，形成位于p型热电材料单元上且位于第二凹槽内的第三绝缘层和位于n型热电材料单元上的第三绝缘层；然后对第三绝缘层进行刻蚀形成位于p型热电材料单元上的第一过孔和位于n型热电材料单元上的第二过孔；

S5、沉积线圈金属层，对线圈金属层进行刻蚀形成连接在第一过孔和第二过孔之间的线圈金属层；

S6、沉积第四绝缘层材料层，并刻蚀形成覆盖线圈金属层的第四绝缘层，第四绝缘层位于第二凹槽32内的线圈金属层上和位于n型热电材料单元上的线圈金属层上；

S7、沉积Micro-LED电极金属层，并刻蚀形成位于p型热电材料单元上方的Micro-LED正极和位于n型热电材料单元上方的 Micro-LED负极；

S8、首先分别在Micro-LED正极和Micro-LED负极上点锡凸块；然后转移倒装MicroLED结构并焊接在锡凸块上；最后通过封装材料进行封装。

本发明还提供一种Micro-LED自散热装置的制造方法，包括如下步骤：

S1：在基板上沉积第一绝缘材料层，对第一绝缘材料层进行刻蚀并形成阵列设置的第一绝缘层和位于相邻第一绝缘层之间的第一凹槽；

S2、在第一凹槽内形成p型热电材料单元，同时在第一绝缘层上形成n型热电材料单元，p型热电材料单元和n型热电材料单元呈凹凸状；

S3、沉积第二绝缘层材料层，并刻蚀形成位于第一绝缘层上且覆盖n型热电材料单元的第二绝缘层和位于p型热电材料单元上的第二凹槽；

S4、首先沉积第三绝缘材料层，形成位于p型热电材料单元上且位于第二凹槽内的第三绝缘层和位于n型热电材料单元上的第三绝缘层；然后对第三绝缘层进行刻蚀形成位于p型热电材料单元上的第一过孔和位于n型热电材料单元上的第二过孔；

S5、沉积第一线圈金属层，对第一线圈金属层进行刻蚀形成连接通过第一过孔与p型热电材料单元连接的第一p型线圈金属层以及通过第二过孔与n型热电材料单元连接的第一n型线圈金属层；

S6、沉积第四绝缘层材料层，并刻蚀形成覆盖第一线圈金属层的第四绝缘层，然后对第四绝缘层进行刻蚀形成位于第一p型线圈金属层上的第三过孔和位于第一n型线圈金属层上的第四过孔；

S7、沉积第二线圈金属层，对第二线圈金属层进行刻蚀形成连接通过第三过孔与第一p型线圈金属层连接的第二p型线圈金属层以及通过第四过孔与第一n型线圈金属层连接的第二n型线圈金属层；

S8、沉积第五绝缘层材料层，并刻蚀形成覆盖第二线圈金属层的第五绝缘层，然后对第五绝缘层进行刻蚀形成位于第二p型线圈金属层上的第五过孔和位于第二n型线圈金属层上的第六过孔；

S9、沉积第三线圈金属层，对第三线圈金属层进行刻蚀形成连接通过第五过孔与第二p型线圈金属层连接的第三p型线圈金属层以及通过第六过孔与第二n型线圈金属层连接的第三n型线圈金属层；

S10、沉积第六绝缘层材料层，并刻蚀形成覆盖第三线圈金属层的第六绝缘层，然后对第六绝缘层进行刻蚀形成位于第三p型线圈金属层上的第七过孔和位于第三n型线圈金属层上的第八过孔；

S11、沉积第四线圈金属层，对第四线圈金属层进行刻蚀形成连接通过第七过孔和第八过孔的线圈桥接金属层；

S12、首先沉积覆盖第四线圈金属层的第七绝缘层；然后沉积 Micro-LED电极金属层，并刻蚀形成位于p型热电材料单元上方的 Micro-LED正极和位于n型热电材料单元上方的Micro-LED负极；

S13、首先分别在Micro-LED正极和Micro-LED负极上点锡凸块；然后转移倒装Micro LED结构并焊接在锡凸块上；最后通过封装材料进行封装。

进一步地，所述步骤S2具体可以包括如下步骤：

S21、沉积第一热金属层，对第一热金属层进行刻蚀形成位于第一凹槽内的热端负极和位于第一绝缘层上的热端正极；

S22、沉积p型材料层，对p型材料层进行刻蚀形成位于热端负极上的p型热电材料；

S23、沉积第二冷金属层，对第二冷金属层进行刻蚀形成位于p 型热电材料上的第一p型冷端和位于热端正极上的第一n型冷端；

S24、沉积n型热电材料，对n型热电材料层进行刻蚀形成位于第一n型冷端上的n型热电材料；

S25、沉积第三冷金属层，对第三冷金属层进行刻蚀形成位于第一p型冷端上的第二p型冷端和位于n型热电材料上的第二n型冷端。

本发明利用热电效应的实现，基板需要多层金属，通过在基板上制作螺旋金属线圈(本发明为平面线圈金属层和立体线圈金属层两个实施例)，可利用电磁效应实现MicroLED对位，有效对应巨量转移问题。

附图说明

图1为本发明Micro-LED自散热装置第一实施例的结构示意图；

图2为图1所示Micro-LED自散热装置的俯视图；

图3为图2所示Micro-LED自散热装置的线圈金属层电流示意图；

图4a和图4b所示为本发明倒装Micro LED结构的结构示意图

图5a至5k为本发明Micro-LED自散热装置第一实施例的制造过 程示意图；

图6为本发明Micro-LED自散热装置第二实施例的结构示意图；

图7为图6所示的立体线圈金属层电流示意图；

图8为图7所示立体线圈金属层的立体结构示意图；

图9a至9p为本发明Micro-LED自散热装置第二实施例的制造过 程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

图1至图4b为本发明Micro-LED自散热装置的第一实施例的结构示意图，本发明Micro-LED自散热装置，包括散热基板1、设置在散热基板1上的至少一个热电冷微器件100、覆盖热电冷微器件100 的绝缘层2和位于绝缘层2上的Micro-LED电极层、位于Micro-LED电极层上的倒装Micro LED结构300以及填充的封装材料400，其中封装材料400填充在相邻的倒装Micro LED结构300之间、倒装Micro LED结构300与Micro-LED电极层之间以及倒装Micro LED结构300 与热电冷微器件100之间；倒装Micro LED结构200与Micro-LED电极层电性连接，其中倒装Micro LED结构也可以为垂直M-LED结构或垂直OLED结构。

如图2和图3所示，散热基板1具有绝缘热传导性能，其内部具有热传导金属(图未示)。

热电冷微器件100设有多个，每个热电冷微器件100包括p型热电材料单元、n型热电材料单元和电性连接p型热电材料单元和n型热电材料单元的线圈金属层7。绝缘层2隔绝热电冷微器件100和 Micro-LED电极层。

p型热电材料单元优选包括热端负极3、位于热端负极3上的p 型热电材料5和位于p型热电材料5上的第一p型冷端711以及位于第一p型冷端711上的第二p型冷端713；n型热电材料单元优选包括热端正极4、位于热端正极4上的第一n型冷端712、位于第一n 型冷端712上的n型热电材料6以及位于n型热电材料6上的第二n 型冷端714。

线圈金属层7连接第二p型冷端713和第二n型冷端714，这样实现线圈金属层7连接p型热电材料单元和n型热电材料单元。

在第一实施例中，线圈金属层7呈平面状。

热端负极3和热端正极4靠近散热基板1。

p型热电材料5和n型热电材料6均为半导体材料，优选导热率以及电阻率低的半导体材料，尤其如BiTe、SbTe、BiSe等；更优选的，所述p型热电材料5可选择Bi-Sb-Te组成的p型材料等，n型热电材料6可选择Bi-Se-Te组成的n型材料等。值得注意的是，p 型热电材料和n型热电材料的选择不限于此。

优选的，如图1所示，所述一对p型热电材料单元和n型热电材料单元构成一个热电冷微器件，多个所述热电冷微器件之间通过并联的方式连接到电源11，实现对Micro-LED的一一对应散热。

所述绝缘层2优选包括依次设置在散热基板1上的第一绝缘层 21、第二绝缘层22、第三绝缘层23和第四绝缘层24。

p型热电材料单元位于散热基板1上，n型热电材料单元位于第一绝缘层21上；第二绝缘层22位于n型热电材料单元的两侧，第二绝缘层22隔开p型热电材料单元和n型热电材料单元；第三绝缘层23覆盖在p型热电材料单元和n型热电材料单元上；线圈金属层7 穿过第三绝缘层23分别与p型热电材料单元和n型热电材料单元电性连接(实际上线圈金属层7穿过第三绝缘层23分别与p型热电材料单元的第二p型冷端713和n型热电材料单元的第二n型冷端714 电性连接)；第四绝缘层24覆盖在线圈金属层7上。通过线圈金属层 7实现p型热电材料单元和n型热电材料单元电性连接。

Micro-LED电极层优选包括位于p型热电材料单元上方的 Micro-LED正极8和位于n型热电材料单元上方的Micro-LED负极9。

优选的，所述Micro-LED电极层上具有锡凸块10，锡凸块10分别位于Micro-LED正极8和Micro-LED负极9的上方，通过锡凸块 10与倒装Micro-LED结构相嵌合。

如图4a和图4b为倒装Micro LED结构300具有两种结构的实施例，图4a所示为倒装Micro LED结构300的第一实施例，倒装Micro LED结构300包括缓冲基底301、固定在缓冲基底301底部的N型氮化镓层302、发光层303、绝缘隔离层304、LED负电极305、位于发光层304底部的P型氮化镓层306、位于P型氮化镓层306底部的高反射正电极307以及位于绝缘隔离层304下的铁磁性金属层308，其中发光层303、绝缘隔离层304和LED负电极305均位于N型氮化镓层302的底部，绝缘隔离层304位于发光层303和LED负电极305之间。

图4b所示为倒装Micro LED结构300的第二实施例，与图4所示的第一实施例区别的是：绝缘隔离层为独立金属层304，独立金属层304位于发光层303和LED负电极305之间，铁磁性金属层308位于独立金属层304的下方。

图5a-5k所示为本发明Micro-LED自散热装置第一实施例的制造方法，包括如下步骤：

S1：如图5a所示，在散热基板1上沉积第一绝缘材料层，对第一绝缘材料层进行刻蚀并形成阵列设置的第一绝缘层21和位于相邻第一绝缘层21之间的第一凹槽31，第一绝缘层21和第一凹槽31均位于散热基板1上；

S2、在第一凹槽31内形成p型热电材料单元，同时在第一绝缘层21上形成n型热电材料单元，p型热电材料单元和n型热电材料单元呈凹凸状；

S3、如图5f所示，沉积第二绝缘层材料层，并刻蚀形成位于第一绝缘层21上且覆盖n型热电材料单元的第二绝缘层22和位于p型热电材料单元上的第二凹槽32；

S4、如图5g所示，首先沉积第三绝缘材料层，形成位于p型热电材料单元上且位于第二凹槽32内的第三绝缘层23和位于n型热电材料单元上的第三绝缘层23；然后对第三绝缘层23进行刻蚀形成位于p型热电材料单元上的第一过孔33(实际上第一过孔33位于第二p型冷端713上)和位于n型热电材料单元上的第二过孔34(实际上第二过孔34位于第二n型冷端714上)；

S5、如图5h所示，沉积线圈金属层，对线圈金属层进行刻蚀形成连接在第一过孔33和第二过孔34之间的线圈金属层7(实际上线圈金属层7分别通过第一过孔33和第二过孔34分别与第二p型冷端 713和第二n型冷端714连接，实现分别与p型热电材料单元和n型热电材料单元连接)，线圈金属层7位于第二凹槽32内的第三绝缘层 23上和位于n型热电材料单元上的第三绝缘层23上；

S6、如图5i所示，沉积第四绝缘层材料层，并刻蚀形成覆盖线圈金属层7的第四绝缘层24，第四绝缘层24位于第二凹槽32内的线圈金属层7上和位于n型热电材料单元上的线圈金属层7上；

S7、如图5j所示，沉积Micro-LED电极金属层，并刻蚀形成位于p型热电材料单元上方的Micro-LED正极8和位于n型热电材料单元上方的Micro-LED负极9，Micro-LED正极8和Micro-LED负极9 均位于第四绝缘层24上；

S8、如图5k所示，首先分别在Micro-LED正极8和Micro-LED 负极9上点锡凸块10；然后转移倒装Micro LED结构300并焊接在锡凸块10上；最后通过封装材料400进行封装。

以此完成Micro-LED自散热装置。

优选的，所述步骤S2中，所述p型热电材料单元和n型热电材料单元可以采用薄膜工艺来制作。

更一步优选的，所述步骤S2具体可以包括如下步骤：

S21、如图5b所示，沉积第一热金属层，对第一热金属层进行刻蚀形成位于第一凹槽31内的热端负极3和位于第一绝缘层21上的热端正极4；

S22、如图5c所示，沉积p型材料层，对p型材料层进行刻蚀形成位于热端负极3上的p型热电材料5；

S23、如图5d所示，沉积第二冷金属层，对第二冷金属层进行刻蚀形成位于p型热电材料5上的第一p型冷端711和位于热端正极4 上的第一n型冷端712；其中在热端正极4上同样保留第一n型冷端 712可以使n型热电材料单元垫高，使整体的散热装置的凹凸结构更适合待焊接的Micro-LED，同时又不会影响正常的散热性能；

S24、如图5e所示，沉积n型热电材料，对n型热电材料层进行刻蚀形成位于第一n型冷端712上的n型热电材料6；

S25、如图5f所示，沉积第三冷金属层，对第三冷金属层进行刻蚀形成位于第一p型冷端711上的第二p型冷端713和位于n型热电材料6上的第二n型冷端714。

以上形成p型热电材料单元和n型热电材料单元。

优选的，焊接时，待焊接的倒装Micro LED结构300，倒装Micro LED结构300的高反射正电极307和LED负电极305分别与自散热装置上Micro-LED正负极对应的锡凸块10焊接。

在步骤S8中，倒装Micro LED结构300的高反射正电极307通过锡凸块10与Micro-LED正极8焊接，倒装Micro LED结构300的 LED负电极305通过锡凸块10与Micro-LED负极9焊接。

对于待焊接的倒装Micro-LED结构，可以进行任意选择，只要其能够与散热装置的结构相匹配，不作具体的限定。具体可举例，如 Micro-LED结构包括与自散热装置上Micro-LED正负极对应的第一锡凸块焊接的正、负电极，其中可选反射率高的正电极等，还包括与正、负电极分别相连的p型材料和n型材料，所述p型材料和n型材料通过发光层相连，所述n型材料与缓冲层相连。值得注意的是，以上仅仅为举例说明的情况，不代表唯一的实施例。

此外，本发明的自散热装置和制备方法不仅适用于Micro-LED，同样适用于OLED等发热量大的显示器件，实现像素下对应位置的散热。

图6至图8为本发明Micro-LED自散热装置的第一实施例的结构示意图，与上述第一实施例区别的是：线圈金属层7呈立体状。

倒装Micro-LED结构300置于热电冷微器件100和立体状线圈金属层上，实现散热及对位效果。

如图7和图8所示，线圈金属层7包括通过第一过孔33与p型热电材料单元的第二p型冷端713电性连接的第一p型线圈金属层71、通过第二过孔34与n型热电材料单元的第二n型冷端714电性连接的第一n型线圈金属层72、通过第三过孔35与第一p型线圈金属层71连接的第二p型线圈金属层73、通过第四过孔36与第一n 型线圈金属层72连接的第二n型线圈金属层74、通过第五过孔37 与第二p型线圈金属层73连接的第三p型线圈金属层75、通过第六过孔38与第二n型线圈金属层74连接的第三n型线圈金属层76以及连接第三p型线圈金属层75和第三n型线圈金属层76的线圈桥接金属层77，其中线圈桥接金属层77一端通过第七过孔39与第三p 型线圈金属层75连接，线圈桥接金属层77另一端通过第八过孔40 与第三n型线圈金属层76连接。

如图9n和图9o所示，所述绝缘层2优选包括依次设置在散热基板1上的第一绝缘层21、第二绝缘层22、第三绝缘层23、第四绝缘层24、第五绝缘层25、第六绝缘层26和第七绝缘层27，其中第七绝缘层27覆盖Micro-LED电极层。

p型热电材料单元位于散热基板1上，n型热电材料单元位于第一绝缘层21上；第二绝缘层22位于n型热电材料单元的两侧，第二绝缘层22隔开p型热电材料单元和n型热电材料单元；第三绝缘层 23覆盖在p型热电材料单元和n型热电材料单元上；第一过孔33和第二过孔34分别穿过p型热电材料单元和n型热电材料单元上的第三绝缘层23，第一p型线圈金属层71和第一n型线圈金属层72位于第三绝缘层23上且分别与p型热电材料单元的第二p型冷端713 和n型热电材料单元的第二n型冷端714电性连接；第四绝缘层34 覆盖第一p型线圈金属层71和第一n型线圈金属层72，第三过孔35 和第四过孔36分别穿过第四绝缘层34，第二p型线圈金属层73和第二n型线圈金属层74分别穿过第三过孔35和第四过孔36后与第一p型线圈金属层71和第一n型线圈金属层72连接；第五绝缘层 35覆盖第二p型线圈金属层73和第二n型线圈金属层74，第五过孔 37和第六过孔38分别穿过第五绝缘层35，第三p型线圈金属层75 和第三n型线圈金属层76分别穿过第五过孔37和第六过孔38后与第二p型线圈金属层73和第二n型线圈金属层74连接；第六绝缘层 36覆盖第二p型线圈金属层73和第二n型线圈金属层74，第七过孔 39和第八过孔40分别穿过第六绝缘层36，线圈桥接金属层77的两端分别通过第七过孔39和第八过孔40与第三p型线圈金属层75和第三n型线圈金属层76连接。

图9a-9k所示为本发明Micro-LED自散热装置第二实施例的制造方法，包括如下步骤：

S1：如图9a所示，在散热基板1上沉积第一绝缘材料层，对第一绝缘材料层进行刻蚀并形成阵列设置的第一绝缘层21和位于相邻第一绝缘层21之间的第一凹槽31，第一绝缘层21和第一凹槽31均位于散热基板1上；

S2、在第一凹槽31内形成p型热电材料单元，同时在第一绝缘层21上形成n型热电材料单元，p型热电材料单元和n型热电材料单元呈凹凸状；

S3、如图9f所示，沉积第二绝缘层材料层，并刻蚀形成位于第一绝缘层21上且覆盖n型热电材料单元的第二绝缘层22和位于p型热电材料单元上的第二凹槽32；

S4、如图9g所示，首先沉积第三绝缘材料层，形成位于p型热电材料单元上且位于第二凹槽32内的第三绝缘层23和位于n型热电材料单元上的第三绝缘层23；然后对第三绝缘层23进行刻蚀形成位于p型热电材料单元上的第一过孔33(实际上第一过孔33位于第二p型冷端713上)和位于n型热电材料单元上的第二过孔34(实际上第二过孔34位于第二n型冷端714上)；

S5、如图9h所示，沉积第一线圈金属层，对第一线圈金属层进行刻蚀形成连接通过第一过孔33与p型热电材料单元连接的第一p 型线圈金属层71(实际上第一p型线圈金属层71通过第一过孔33 与第二p型冷端713连接)以及通过第二过孔34与n型热电材料单元连接的第一n型线圈金属层72(实际上第一n型线圈金属层72通过第二过孔34与第二n型冷端714连接)，第一p型线圈金属层71 位于第二凹槽32内的第三绝缘层23上和位于n型热电材料单元上的第三绝缘层23上；

S6、如图9i所示，沉积第四绝缘层材料层，并刻蚀形成覆盖第一线圈金属层的第四绝缘层24，然后对第四绝缘层24进行刻蚀形成位于第一p型线圈金属层71上的第三过孔35和位于第一n型线圈金属层72上的第四过孔36；第四绝缘层24位于第二凹槽32内的第一 p型线圈金属层71上和位于n型热电材料单元上的第一n型线圈金属层72上；

S7、如图9j所示，沉积第二线圈金属层，对第二线圈金属层进行刻蚀形成连接通过第三过孔35与第一p型线圈金属层71连接的第二p型线圈金属层73以及通过第四过孔36与第一n型线圈金属层 72连接的第二n型线圈金属层74；

S8、如图9k所示，沉积第五绝缘层材料层，并刻蚀形成覆盖第二线圈金属层的第五绝缘层25，然后对第五绝缘层25进行刻蚀形成位于第二p型线圈金属层73上的第五过孔37和位于第二n型线圈金属层74上的第六过孔38；第五绝缘层25位于第二凹槽32内的第二 p型线圈金属层73上和位于n型热电材料单元上的第二n型线圈金属层74上；

S9、如图9l所示，沉积第三线圈金属层，对第三线圈金属层进行刻蚀形成连接通过第五过孔37与第二p型线圈金属层73连接的第三p型线圈金属层75以及通过第六过孔38与第二n型线圈金属层 74连接的第三n型线圈金属层76；

S10、如图9m所示，沉积第六绝缘层材料层，并刻蚀形成覆盖第三线圈金属层的第六绝缘层26，然后对第六绝缘层26进行刻蚀形成位于第三p型线圈金属层75上的第七过孔39和位于第三n型线圈金属层76上的第八过孔40；

S11、如图9n所示，沉积第四线圈金属层，对第四线圈金属层进行刻蚀形成连接通过第七过孔39和第八过孔40的线圈桥接金属层 77；

S12、如图9o所示，首先沉积覆盖第四线圈金属层的第七绝缘层 27；然后沉积Micro-LED电极金属层，并刻蚀形成位于p型热电材料单元上方的Micro-LED正极8和位于n型热电材料单元上方的 Micro-LED负极9，Micro-LED正极8和Micro-LED负极9均位于第七绝缘层27上；

S13、如图9p所示，首先分别在Micro-LED正极8和Micro-LED 负极9上点锡凸块10；然后转移倒装Micro LED结构300并焊接在锡凸块10上；最后通过封装材料400进行封装。

以此完成Micro-LED自散热装置。

优选的，所述步骤S2中，所述p型热电材料单元和n型热电材料单元可以采用薄膜工艺来制作。

更一步优选的，所述步骤S2具体可以包括如下步骤：

S21、如图9b所示，沉积第一热金属层，对第一热金属层进行刻蚀形成位于第一凹槽31内的热端负极3和位于第一绝缘层21上的热端正极4；

S22、如图9c所示，沉积p型材料层，对p型材料层进行刻蚀形成位于热端负极3上的p型热电材料5；

S23、如图9d所示，沉积第二冷金属层，对第二冷金属层进行刻蚀形成位于p型热电材料5上的第一p型冷端711和位于热端正极4 上的第一n型冷端712；其中在热端正极4上同样保留第一n型冷端 712可以使n型热电材料单元垫高，使整体的散热装置的凹凸结构更适合待焊接的Micro-LED，同时又不会影响正常的散热性能；

S24、如图9e所示，沉积n型热电材料，对n型热电材料层进行刻蚀形成位于第一n型冷端712上的n型热电材料6；

S25、如图9f所示，沉积第三冷金属层，对第三冷金属层进行刻蚀形成位于第一p型冷端711上的第二p型冷端713和位于n型热电材料6上的第二n型冷端714。

以上形成p型热电材料单元和n型热电材料单元。

本发明实施例采用的是散热基板1，当然也可以采用普通玻璃基板。

本发明的上述Micro-LED自散热装置和制造方法，具有如下优点：

第一、本发明热电冷微器件100，对应Micro-LED大小，尺寸为 um级别，非常规LED的mm级别；

第二、微型p型热电材料单元和n型热电材料单元，很好的对应到Micro LED的像素级别的尺寸，热电p型热电材料单元和n型热电材料单元结果微型化，并达到一一对应的散热结构和效果；

第三、本发明p型热电材料单元和n型热电材料单元为薄膜工艺制作，p型热电材料单元和n型热电材料单元为非同层结构；

第四、采用薄膜工艺来制作p型热电材料单元和n型热电材料单元，可以很好的实现对应单颗Micro LED像素级别散热的尺寸结构和工艺方法，克服了传统p型热电材料单元和n型热电材料单元及其工艺无法使其微型化的技术障碍，通过薄膜工艺来实现微型化，可实现单颗Micro LED像素级的小型化的散热；

第五、热电效应可有效解决Micro LED发光单元散热差的弊端，热电效应是温度差与电压之间的直接转换，当施加电压时，电子离开 P型半导体进入金属导体时，电子被提升到高能级，从外界吸收热量；当电子离开N型半导体进入金属导体时，电子会将释放能量，排出热量。热电效应的实现，基板需要多层金属，本发明利用此特性，在基板上制作螺旋金属线圈(本发明为平面线圈金属层和立体线圈金属层两个实施例)，可利用电磁效应实现Micro LED对位，有效对应巨量转移问题。

本发明利用热电效应，在良好契合倒装Micro LED像素结构下，做成热电冷微器件，实现利用热电冷微器件进行热电转换从而散热，可大幅度延长Micro LED的使用使命；并将热电冷微器件线路制做成线圈结构，通过电磁效应实现巨量转移。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种Micro-LED自散热装置，其特征在于，包括基板、设置在所述基板上的至少一个热电冷微器件、覆盖所述热电冷微器的绝缘层和位于所述绝缘层上的Micro-LED电极层以及位于Micro-LED电极层上的倒装Micro LED结构，所述热电冷微器件包括p型热电材料单元、n型热电材料单元和电性连接p型热电材料单元和n型热电材料单元的线圈金属层；所述p型热电材料单元包括热端负极、位于热端负极上的p型热电材料和位于p型热电材料上的第一p型冷端以及位于第一p型冷端上的第二p型冷端；所述n型热电材料单元包括热端正极、位于热端正极上的第一n型冷端、位于第一n型冷端上的n型热电材料以及位于n型热电材料上的第二n型冷端；所述线圈金属层电性连接所述第二p型冷端和第二n型冷端。

2.根据权利要求1所述的Micro-LED自散热装置，其特征在于，所述线圈金属层呈平面状。

3.根据权利要求2所述的Micro-LED自散热装置，其特征在于，所述绝缘层包括第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层和第四绝缘层；所述n型热电材料单元位于第一绝缘层上；第二绝缘层位于n型热电材料单元的两侧，第二绝缘层隔开p型热电材料单元和n型热电材料单元；第三绝缘层覆盖在p型热电材料单元和n型热电材料单元上；线圈金属层穿过第三绝缘层分别与p型热电材料单元和n型热电材料单元电性连接；第四绝缘层覆盖在线圈金属层上。

4.根据权利要求1所述的Micro-LED自散热装置，其特征在于，所述线圈金属层呈立体状。

5.根据权利要求4所述的Micro-LED自散热装置，其特征在于，所述线圈金属层包括与所述第二p型冷端电性连接的第一p型线圈金属层、与所述第二n型冷端电性连接的第一n型线圈金属层、与所述第一p型线圈金属层连接的第二p型线圈金属层、与所述第一n型线圈金属层连接的第二n型线圈金属层、与所述第二p型线圈金属层连接的第三p型线圈金属层、与所述第二n型线圈金属层连接的第三n型线圈金属层以及连接所述第三p型线圈金属层和第三n型线圈金属层的线圈桥接金属层。

6.根据权利要求5所述的Micro-LED自散热装置，其特征在于，所述绝缘层包括第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第四绝缘层、第五绝缘层、第六绝缘层和第七绝缘层，其中第七绝缘层覆盖Micro-LED电极层；所述n型热电材料单元位于第一绝缘层上；第二绝缘层位于n型热电材料单元的两侧，第二绝缘层隔开p型热电材料单元和n型热电材料单元；第三绝缘层覆盖在p型热电材料单元和n型热电材料单元上；第一p型线圈金属层和第一n型线圈金属层位于第三绝缘层上；第四绝缘层覆盖第一p型线圈金属层和第一n型线圈金属层；第五绝缘层覆盖第二p型线圈金属层和第二n型线圈金属层；第六绝缘层覆盖第二p型线圈金属层和第二n型线圈金属层。

7.根据权利要求1所述的Micro-LED自散热装置，其特征在于，所述倒装Micro LED结构包括缓冲基底、固定在缓冲基底底部的N型氮化镓层、发光层、绝缘隔离层或独立金属层、LED负电极、位于发光层底部的P型氮化镓层、位于P型氮化镓层底部的高反射正电极以及位于绝缘隔离层或独立金属层下的铁磁性金属层，其中发光层、绝缘隔离层或独立金属层以及LED负电极均位于N型氮化镓层的底部，绝缘隔离层或独立金属层位于发光层和LED负电极之间。

8.一种Micro-LED自散热装置的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在基板上沉积第一绝缘材料层，对第一绝缘材料层进行刻蚀并形成阵列设置的第一绝缘层和位于相邻第一绝缘层之间的第一凹槽；

S2、在第一凹槽内形成p型热电材料单元，同时在第一绝缘层上形成n型热电材料单元，p型热电材料单元和n型热电材料单元呈凹凸状；

S3、沉积第二绝缘层材料层，并刻蚀形成位于第一绝缘层上且覆盖n型热电材料单元的第二绝缘层和位于p型热电材料单元上的第二凹槽；

S4、首先沉积第三绝缘材料层，形成位于p型热电材料单元上且位于第二凹槽内的第三绝缘层和位于n型热电材料单元上的第三绝缘层；然后对第三绝缘层进行刻蚀形成位于p型热电材料单元上的第一过孔和位于n型热电材料单元上的第二过孔；

S5、沉积线圈金属层，对线圈金属层进行刻蚀形成连接在第一过孔和第二过孔之间的线圈金属层；

S6、沉积第四绝缘层材料层，并刻蚀形成覆盖线圈金属层的第四绝缘层，第四绝缘层位于第二凹槽32内的线圈金属层上和位于n型热电材料单元上的线圈金属层上；

S7、沉积Micro-LED电极金属层，并刻蚀形成位于p型热电材料单元上方的Micro-LED正极和位于n型热电材料单元上方的Micro-LED负极；

S8、首先分别在Micro-LED正极和Micro-LED负极上点锡凸块；然后转移倒装Micro LED结构并焊接在锡凸块上；最后通过封装材料进行封装。

9.一种Micro-LED自散热装置的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在基板上沉积第一绝缘材料层，对第一绝缘材料层进行刻蚀并形成阵列设置的第一绝缘层和位于相邻第一绝缘层之间的第一凹槽；

S2、在第一凹槽内形成p型热电材料单元，同时在第一绝缘层上形成n型热电材料单元，p型热电材料单元和n型热电材料单元呈凹凸状；

S3、沉积第二绝缘层材料层，并刻蚀形成位于第一绝缘层上且覆盖n型热电材料单元的第二绝缘层和位于p型热电材料单元上的第二凹槽；

S4、首先沉积第三绝缘材料层，形成位于p型热电材料单元上且位于第二凹槽内的第三绝缘层和位于n型热电材料单元上的第三绝缘层；然后对第三绝缘层进行刻蚀形成位于p型热电材料单元上的第一过孔和位于n型热电材料单元上的第二过孔；

S5、沉积第一线圈金属层，对第一线圈金属层进行刻蚀形成连接通过第一过孔与p型热电材料单元连接的第一p型线圈金属层以及通过第二过孔与n型热电材料单元连接的第一n型线圈金属层；

S6、沉积第四绝缘层材料层，并刻蚀形成覆盖第一线圈金属层的第四绝缘层，然后对第四绝缘层进行刻蚀形成位于第一p型线圈金属层上的第三过孔和位于第一n型线圈金属层上的第四过孔；

S7、沉积第二线圈金属层，对第二线圈金属层进行刻蚀形成连接通过第三过孔与第一p型线圈金属层连接的第二p型线圈金属层以及通过第四过孔与第一n型线圈金属层连接的第二n型线圈金属层；

S8、沉积第五绝缘层材料层，并刻蚀形成覆盖第二线圈金属层的第五绝缘层，然后对第五绝缘层进行刻蚀形成位于第二p型线圈金属层上的第五过孔和位于第二n型线圈金属层上的第六过孔；

S9、沉积第三线圈金属层，对第三线圈金属层进行刻蚀形成连接通过第五过孔与第二p型线圈金属层连接的第三p型线圈金属层以及通过第六过孔与第二n型线圈金属层连接的第三n型线圈金属层；

S10、沉积第六绝缘层材料层，并刻蚀形成覆盖第三线圈金属层的第六绝缘层，然后对第六绝缘层进行刻蚀形成位于第三p型线圈金属层上的第七过孔和位于第三n型线圈金属层上的第八过孔；

S11、沉积第四线圈金属层，对第四线圈金属层进行刻蚀形成连接通过第七过孔和第八过孔的线圈桥接金属层；

S12、首先沉积覆盖第四线圈金属层的第七绝缘层；然后沉积Micro-LED电极金属层，并刻蚀形成位于p型热电材料单元上方的Micro-LED正极和位于n型热电材料单元上方的Micro-LED负极；

S13、首先分别在Micro-LED正极和Micro-LED负极上点锡凸块；然后转移倒装MicroLED结构并焊接在锡凸块上；最后通过封装材料进行封装。

10.根据权利要求8或9所述的Micro-LED自散热装置的制造方法，其特征在于，所述步骤S2具体可以包括如下步骤：

S21、沉积第一热金属层，对第一热金属层进行刻蚀形成位于第一凹槽内的热端负极和位于第一绝缘层上的热端正极；

S22、沉积p型材料层，对p型材料层进行刻蚀形成位于热端负极上的p型热电材料；

S23、沉积第二冷金属层，对第二冷金属层进行刻蚀形成位于p型热电材料上的第一p型冷端和位于热端正极上的第一n型冷端；

S24、沉积n型热电材料，对n型热电材料层进行刻蚀形成位于第一n型冷端上的n型热电材料；

S25、沉积第三冷金属层，对第三冷金属层进行刻蚀形成位于第一p型冷端上的第二p型冷端和位于n型热电材料上的第二n型冷端。

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