CN102087431A - 一种接合结构及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种接合结构及其方法，接合结构包含：一第一元件，其下表面具有间隔分布的多个凸起部，凸起部之间具有一绝缘层，绝缘层的厚度小于凸起部的凸起高度；以及一第二元件，其上表面具有与凸起部对应的多个连接垫。将第一元件下表面的多个凸起部与第二元件上表面的多个连接垫对位后压合，熔接凸起部与连接垫，再将第一元件固定于第二元件上。使用本发明提供的接合结构及其方法可降低相邻的凸起部之间的短路概率，使凸起部的宽度和凸起部之间的间距具有较大的设计弹性。

Description

一种接合结构及其方法

技术领域

本发明是有关于一种接合结构及其方法，且特别是有关于一种利用激光进行熔接的接合结构及其方法。

背景技术

随着电子产品朝轻、薄、短、小化快速发展，各种便携式电子产品几乎都以液晶显示器作为显示面板，特别是在摄录放影机，笔记本电脑，移动终端或个人数字处理器等产品上，液晶显示器已是重要的组成组件。液晶显示器除了液晶面板外，在其外围必须连接动驱动芯片作为显示信号的控制用途。

一般而言，液晶面板与驱动集成芯片(IC)的电性连接使用的是各向异性导电膜(Anisotropic Conductive Film，ACF)。ACF其特点在于Z轴电气导通方向与XY绝缘平面的电阻特性具有明显的差异性。当Z轴导通电阻值与XY平面绝缘电阻值的差异超过一定比值后，便可称为良好的各向异性。其原理是利用导电粒子连接IC芯片与透明基板两者之间的金属导体使之成为导通，同时避免相邻两导体间导通短路，而达成只在Z轴方向导通的目的。

具体来说，平时导电粒子在黏合剂中均匀分布，互不接触，加之有一层绝缘膜，ACF膜是不导电的，当对ACF膜加压、加热后(一般加压、加热分两次，第一次为临时贴在产品上60℃～100℃，(3～10)×104Pa，2s～10s出货，第二次为部品搭载时约150℃～200℃，(20～40)×104Pa，10s～20s)导电粒子绝缘膜破裂，并互相在凸起部(Bump)和连接垫(Pad)处挤压在一起，形成导通，被挤压后的导电粒子体积是原来的3～4倍，加热使黏合剂固化，保持导通状态。ACF具有可以连续加工(Tape-on-Reel)极低材料损失的特性，因此成为目前较普遍使用的产品形式。

然而，使用ACF进行电性连接需要准确控制IC芯片的平整度及热压的压合力、温度等参数，因此易产生导电粒子压痕不良导致IC芯片的凸起部与玻璃基板的连接垫之间导通不良等问题。此外，导电粒子还易导致相邻的凸起部与连接垫之间的短路。由于需靠导电粒子导通凸起部与连接垫，凸起部需要一定面积，以确保每个连接垫上能有一定的导电粒子数，使凸起部尺寸很难做小，而且受限于ACF的横向绝缘距离，凸起部间距(Bump Pitch)也很难减小，限制了产品的集成度和尺寸。

有鉴于此，如何降低相邻的凸起部之间的短路概率，是业内技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

因此，本发明的一个方面在于提供一种接合结构，包含：一第一元件，其下表面具有间隔分布的多个凸起部(Bump)，凸起部之间具有一绝缘层，绝缘层的厚度小于凸起部的凸起高度；以及一第二元件，其上表面具有与凸起部对应的多个连接垫(Pad)。

依据一实施例，第一元件是一集成电路芯片(IC chip)。

其中，绝缘层是黑色陶瓷膜。

其中，第二元件是一透明基板(substrate)。

本发明的一个方面在于提供一种接合方法，其步骤包含：

将一第一元件下表面的多个凸起部与一第二元件上表面的多个连接垫对位；

压合凸起部与连接垫；

熔接(Welding)凸起部与连接垫；以及

将第一元件固定于第二元件上。

其中，使用电耦合元件(CCD)将凸起部与连接垫对位。

依据一实施例，在第二元件侧使用激光(laser)熔接凸起部与连接垫。

其中，使用胶带将第一元件固定于第二元件上。

其中，使用粘合剂将第一元件固定于第二元件上。

应用本发明的优点在于，利用激光熔接凸起部与连接垫而省去了热压AC F，从而避免导电粒子使相邻的凸起部之间短路的可能，此外，由于无需依靠导电粒子导通凸起部与连接垫，凸起部的面积得以缩小，且无需受限于ACF的导电粒子的横向绝缘距离，凸起部间距(Bump Pitch)也得以减小，使产品的集成度和尺寸具有更大的设计弹性。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：

图1是现有的接合结构示意图；

图2是现有的接合结构热压后示意图；

图3是本发明的一实施例的接合结构的示意图；

图4是图3中所示的接合结构熔接后的示意图；以及

图5是本发明的接合方法的一实施例的流程图。

具体实施方式

请结合参照图1与图2，图1是现有的接合结构示意图，图2是现有的接合结构热压后示意图。如前所述，各向异性导电膜(Anisotropic Conductive Film，ACF)100中的导电粒子102在薄膜材料，例如树脂中均匀分布，互不接触，加之有一层绝缘膜，ACF100是不导电的，ACF 100设置在透明基板104和IC芯片106之间。IC芯片106上具有多个凸起部(Bump)108，透明基板104上具有与凸起部108对应的连接垫110。

进行热压(Bonding)时，导电粒子102绝缘膜破裂，并互相在凸起部(Bump)和连接垫(Pad)处挤压在一起，形成导通，被挤压后的导电粒子体积是原来的3～4倍，加热使薄膜材料固化，保持导通状态。

然而，在热压过程中易产生导电粒子102压痕不良，从而导致IC芯片106的凸起部108与透明基板104的连接垫110之间导通不良等问题。此外，位于相邻的凸起部108之间的空隙内的导电粒子102若横向排列并接触就会导致相邻的凸起部108或连接垫110之间短路200。由于需靠导电粒子102导通凸起部108与连接垫110，凸起部108需要一定面积，以确保每个连接垫110上能有一定数量的导电粒子102，使凸起部108尺寸很难做小，而且受限于导电粒子102的横向绝缘距离，凸起部108间距(Bump Pitch)也很难减小，限制了产品的集成度和尺寸。

接着请参照图3，其是本发明的一实施例的接合结构的示意图。第一元件即IC芯片106的下表面具有间隔分布的多个凸起部108，相邻的凸起部108之间具有一绝缘层300，绝缘层300的厚度小于凸起部108的凸起高度。本实施例中，绝缘层300是黑色陶瓷膜，但并不以此为限，任何激光(laser)不易透过且绝缘性佳耐高温的物质均可作为绝缘层300的材料。第二元件即透明基板104的上表面具有与凸起部108对应的多个连接垫110，用于和凸起部108电性连接。

请参照图4，其是图3中所示的接合结构熔接后的示意图。将图3中所示的接合结构使用电耦合元件(CCD)将第一元件即IC芯片106的下表面具有间隔分布的多个凸起部108与第二元件即透明基板104的上表面的多个连接垫110一一对位，并进行压合。接着利用激光机床从透明基板104一侧对每一凸起部108与连接垫110的接合处进行熔接(welding)。由于有绝缘层300的保护，激光不会对IC芯片106造成损害，此外绝缘层300的厚度小于凸起部108的凸起高度，使激光能够准确聚焦在凸起部108与连接垫110的接合处。熔接完成后，凸起部108与连接垫110便电性导通。此时，需要将IC芯片106固定在透明基板104上，可使用粘合剂或胶带对IC芯片106进行固定。

为了进一步说明本发明提供的接合方法，下面请参照图5，其是本发明的接合方法的流程图。图5中所示的接合方法适用于图3中所示的接合结构。步骤500中，使用电耦合元件(CCD)将第一元件即IC芯片106的下表面具有间隔分布的多个凸起部108与第二元件即透明基板104的上表面的多个连接垫110一一对位，在步骤502中，将凸起部108与连接垫110压合，形成如图4中所示的结构。接着，进行步骤504，利用激光机床从透明基板104一侧对每一凸起部108与连接垫110的接合处进行熔接以使凸起部108与连接垫110电性导通。最后步骤506，使用粘合剂或胶带将IC芯片106固定在透明基板104上。

由以上的实施例可知，应用本发明的优点在于，利用激光熔接凸起部与连接垫而省去了热压ACF，从而避免导电粒子使相邻的凸起部之间短路的可能，此外，由于无需依靠导电粒子导通凸起部与连接垫，凸起部的面积得以缩小，且无需受限于ACF的导电粒子的横向绝缘距离，凸起部间距(Bump Pitch)也得以减小，使产品的集成度和尺寸具有更大的设计弹性。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种接合结构，其特征在于，所述接合结构包含：

一第一元件，其下表面具有间隔分布的多个凸起部，所述凸起部之间具有一绝缘层，所述绝缘层的厚度小于所述凸起部的凸起高度；以及

一第二元件，其上表面具有与所述凸起部对应的多个连接垫，用于和所述凸起部电性连接。

2.根据权利要求1所述的接合结构，其特征在于，所述第一元件是一集成电路芯片。

3.根据权利要求1所述的接合结构，其特征在于，所述绝缘层是黑色陶瓷膜。

4.根据权利要求1所述的接合结构，其特征在于，所述第二元件是一透明基板。

5.一种接合方法，其特征在于，所述接合方法包含以下步骤：

将一第一元件下表面的多个凸起部与一第二元件上表面的多个连接垫对位；

压合所述凸起部与所述连接垫；

熔接所述凸起部与所述连接垫；以及

将所述第一元件固定于所述第二元件上。

6.根据权利要求5所述的接合方法，其特征在于，使用电耦合元件将所述凸起部与所述连接垫对位。

7.根据权利要求5所述的接合方法，其特征在于，在所述第二元件侧使用激光熔接所述凸起部与所述连接垫。

8.根据权利要求5所述的接合方法，其特征在于，使用胶带将所述第一元件固定于所述第二元件上。

9.根据权利要求5所述的接合方法，其特征在于，使用粘合剂将所述第一元件固定于所述第二元件上。

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