CN103871323A - 基板封装结构及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
一种基板封装结构，包含上基板、下基板、设置于上基板与下基板之间用以接合上基板与下基板的玻璃胶，以及光扩散元件。光扩散元件设置于上基板并对应于玻璃胶设置，以发散一激光光束。
Description
【技术领域】
本发明是有关于一种基板封装结构。
【背景技术】
触控显示技术为近年来蓬勃发展的技术领域。常见的触控显示模块一般是由触控面板与显示模块所组成。在封装过程中，为了提升两玻璃基板之间的气密性质，常使用玻璃胶(frit)作为接合两玻璃基板的媒介。利用激光光束加热以热烧结的方式使玻璃胶分别接合于两玻璃基板，借以密合两玻璃基板并可避免外界水气及氧气的作用影响。
为了提升封装效率，激光加热的时间往往很短，因此其加热温度便会提升以提供足够的热量，然而在烧结玻璃胶时，玻璃胶容易因为急速升温降温的温度差而产生孔洞或是破裂等热缺陷，因而导致接合介面的接合品质不良，降低了封装品质。
因此，如何在不降低封装效率的情形下减少玻璃胶热缺陷的现象，便成为一个重要的课题。
【发明内容】
本发明提供了一种具有光扩散元件的基板封装结构，用以减少玻璃胶封装时产生的热缺陷。
本发明的一态样提供了一种基板封装结构，包含上基板、下基板、设置于上基板与下基板之间用以接合上基板与下基板的玻璃胶，以及光扩散元件。光扩散元件设置于上基板相对于玻璃胶的另一面并对应于玻璃胶设置。
于本发明的一或多个实施例中，玻璃胶与光扩散元件实质上呈框形配置。
于本发明的一或多个实施例中，光扩散元件包含多个光栅单元，光栅单元的图案大致上相同。
于本发明的一或多个实施例中，光栅单元可以包含两种以上不同的光栅图案。
于本发明的一或多个实施例中，光栅单元的材料可以为光反射材料或光吸收材料。
于本发明的一或多个实施例中，光栅单元的材料包含两种以上折射率不同的材料。
于本发明的一或多个实施例中，光扩散元件可包含多个剖面为三角形的微结构，三角形结构设置于上基板的上表面，三角形结构包含多个斜面。
于本发明的一或多个实施例中，基板封装结构更选择性地包含至少一穿透膜层，设置于三角形结构与上基板之间。
于本发明的一或多个实施例中，上基板可以为一触控基板。
于本发明的一或多个实施例中，触控基板具有一走线区，光扩散元件可不与走线区重叠。
本发明的另一态样为一种如前述的基板封装结构的封装方法，包含提供上基板与下基板，其中，上基板的上表面具有光扩散元件，接着设置玻璃胶于上基板与下基板之间，并提供激光光束照射于基板封装结构，激光光束通过光扩散元件照射玻璃胶，以增加激光光束对于玻璃胶的照射面积。
于本发明的一或多个实施例中，更包含相对于基板封装结构且沿着光扩散元件或玻璃胶的设置方向移动激光光束，使激光光束的前段用以预热玻璃胶，激光光束的中段用以熔化玻璃胶，激光光束的后段用以避免玻璃胶快速冷却。
基板封装结构借由在上基板设置光扩散元件，可以使得激光光束在通过光扩散元件后扩散开而来而具有更大的照射角度，以增加激光光束与玻璃胶之间的照射面积并延长玻璃胶的受热时间。通过激光光束的前段预热玻璃胶，通过激光光束中段熔化玻璃胶，以及通过激光光束的后段避免玻璃胶快速冷却，可以有效解决过去高温且高速的封装制程中，玻璃胶因急速升温降温的温度差而导致的孔洞或是破裂等热缺陷的产生。
除此之外，因为光扩散元件为设置在上基板上，因此，不需要对激光光源进行额外的加工或是改装，可以继续使用原有的设备直接制作，减少改装成本。
【附图说明】
图1是绘示本发明的基板封装结构一实施例的剖面示意图。
图2A至图2C分别绘示本发明的基板封装结构不同实施例的上视图。
图3A至图3G绘示应用于本发明的基板封装结构的光栅单元的图案。
第4-5图绘示本发明的基板封装结构不同实施例的剖面示意图。
图6绘示本发明的基板封装方法一实施例的流程图。
图7绘示图6中激光光束通过光扩散元件后的光线示意图。
【符号说明】
100：基板封装结构 210：上基板
110：上基板 220：下基板
112：下表面 230：玻璃胶
114：上表面 240：光扩散元件
116：走线区 242：三角形微结构
120：下基板 250：穿透膜层
122：上表面 310：上基板
130：玻璃胶 320：下基板
140：光扩散元件 330：玻璃胶
142、142a、142b、142c、 340：光扩散元件
142c、142d、142e：光栅单元 400：激光光源
144：低/非光穿透区 410：激光光束
146：光穿透区 412：中段
150：激光光束 414：前段
200：基板封装结构 416：后段
S10～S30：步骤
d：距离
【具体实施方式】
以下将以图式及详细说明清楚说明本发明的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
参照图1，其是绘示本发明的基板封装结构一实施例的剖面示意图。基板封装结构100包含有上基板110、下基板120、设置于上基板110以及下基板120之间的玻璃胶130，以及设置于上基板110的光扩散元件140。
玻璃胶130位于上基板110以及下基板120之间，玻璃胶130实质上为框形地分布于上基板110以及下基板120之间。玻璃胶130为一种热塑型的胶体，其在常温下为固态，无/低粘性，将其加热到一定温度后，胶体由固态变成液态，此时胶体粘性增强，冷却后胶体变回固态。
在进行封装时，先将玻璃胶130涂布于上基板110上的预定位置，此时玻璃胶130较佳为对应于上基板110的形状而呈现矩形。而后，将上基板110对准下基板120，将两者叠放在一起。之后再用激光光束150对准玻璃胶130照射，以加热玻璃胶130使其熔化。玻璃胶130分别接触上基板110的下表面112以及下基板120的上表面122，通过玻璃胶130加热后增强的粘性以密合上基板110以及下基板120。
如前所述，为了解决玻璃胶130因激光光束150的高温或是高速升温降温产生的温度差导致的热缺陷，本发明的基板封装结构100在上基板110上设置有光扩散元件140。光扩散元件140为用以将指向性极强且能量高度集中激光光束150发散为角度较大的扇形，借以增加激光光束150与玻璃胶130之间的照射面积，进而增加玻璃胶130的受热时间。
参照图2A至图2C，其分别绘示本发明的基板封装结构100不同实施例的上视图。光扩散元件140设置于上基板110的上表面114，光扩散元件140为对应于其下方的玻璃胶130设置，光扩散元件140以及玻璃胶130大致上为呈现矩形的配置。光扩散元件140包含有多个光栅单元142，光栅单元142可以为周期性地排列，使得光线通过光栅单元142后具有较大的扩散角度。
光栅单元142的材料可以为光反射材，例如金属，光栅单元142的材料具体可以为铝、银、镁、钼、镍或是钛。或者，光栅单元142的材料亦可以为光吸收材，例如高分子有机材料，或是特殊金属。通过黄光光刻制程将前述的光反射材或是光吸收材制作在上基板110的上表面114，光反射材或是光吸收材为平行且极细的线条，细线状的光反射材或是光吸收材为紧密地排列，以在光反射材或是光吸收材之间形成可供光线通过的狭缝。当光线通过狭缝时，便会因绕射现象而向两侧扩张，狭缝的宽度越窄，则光线扩散的角度越大。
或者，光栅单元142亦可以包含两种折射率不同的材料，例如可以为氧化硅、硅的氮化物(SiNx)或是有机材料如光阻等。借由将折射率不同于上基板110的透光或低/不透光的材料平行地排列，便可以同样提供交错排列的不同折射率的线条，当光线通过其中具较大折射率者，同样会产生绕射现象，而使光线向两侧扩张。
光栅单元142之间的间隔可以为规律排列，如图2A所示。或是光栅单元142可以为不规律排列，如图2B所示，在激光光束照射的起点段与终点段P增加光栅单元142的密度。或者光栅单元142可以视需求仅覆盖于部分的玻璃胶130上，例如当上基板110为触控基板时，其上具有导线(图中未绘示)排列较密的走线区116，此时光栅单元142在设计上便可不与走线区116重叠，并且光栅单元142以及走线区116可以采用同一道光罩制作而成，并且走线区116可以提供近似于光栅的功效。
光栅单元142的光栅图案可以为相同或是包含多种不相同的光栅图案。光栅单元142的图案可以如图3A至图3G中所示例的各种形式，图3A至图3G中是以黑色线条表示低/非光穿透区144，以白色线条表示光穿透区146。
图3A中，光栅单元142a1～142e1的低/非光穿透区144以及光穿透区146均是相互平行且交替排列设置的直线线条，个别范例中的低/非光穿透区144具有相同的线条宽度，个别范例中的光穿透区146具有相同的线条宽度，并且低/非光穿透区144的线条宽度总和与光穿透区146的线条宽度总和维持固定比率，例如1:1或者是7:3。
图3B中，光栅单元142a2～142e2的低/非光穿透区144包含纵向平行排列的线条以及横向平行排列的线条而呈网格状，光穿透区146则为矩阵式的排列于前述低/非光穿透区144的网格中。个别范例中的低/非光穿透区144具有相同的线条宽度，个别范例中的光穿透区146具有相同的边长，并且低/非光穿透区144的线条宽度等同于光穿透区146的边长。
图3C中，光栅单元142a3～142e3的低/非光穿透区144以及光穿透区146为相互平行且交替排列设置的线条，个别范例中的低/非光穿透区144具有相同的线条宽度，个别范例中的光穿透区146具有相同的线条宽度，与图3A不同的处在于低/非光穿透区144的线条宽度大于光穿透区146的线条宽度，且个别范例中的低/非光穿透区144的线条宽度与光穿透区146的线条宽度之间具有不同的宽度比例。
图3D中，光栅单元142a4～142e4的低/非光穿透区144以及光穿透区146为平行排列的线条，个别范例中的低/非光穿透区144具有相同的线条宽度，个别范例中的光穿透区146具有相同的线条宽度，不同的范例中的低/非光穿透区144的线条宽度可以等于或是不同于光穿透区146的线条宽度，但是不同范例中一个低/非光穿透区144的线条宽度与一个光穿透区146的线条宽度的总和(光栅周期宽度)均为相同，也就是说低/非光穿透区144与光穿透区146在图3D的每一个光栅图案中的面积比例为定值。
图3E中，光栅单元142a5～142e5均为单狭缝的光栅图案，光穿透区146的线条宽度(即狭缝的宽度)可以视不同的设计需求变化。
图3F中，光栅单元142a6～142e6均为双狭缝的光栅图案，光穿透区146的线条宽度(即狭缝的宽度)可以视不同的设计需求变化。两狭缝中心之间的距离d维持一定。
图3G中，光栅单元142a7～142e7均为双狭缝的光栅图案，个别范例中的光穿透区146具有相同的线条宽度。狭缝之间的距离可以根据实际需求变化。
而配合不同的光栅单元142的图案，光栅单元142的周期，即一个低/非光穿透区144的线条宽度与一个光穿透区146的线条宽度的总和，亦可有所不同，光栅单元142的周期从1μm起至400μm不等。一般而言，图3E至图3G中一个光栅单元142的周期会大于图3A至图3D中一个光栅单元142的周期。
图3A至图3G中所绘示的光栅单元142的图案仅用意示例说明而非用以限定本发明的内容，本技术领域人员当可以依照实际需求设计适合的光栅单元142的图案，例如从图3A至图3G中挑选一或多个甚至是全部的光栅单元142的图案，并将该多个光栅单元142周期性或是非周期性地排列，以构成如图2A至图2C所示的光扩散元件140。
以单狭缝的光栅图案为例，若是狭缝宽度越细，则光线绕射的现象越明显，光线扩散的角度亦越大。以原始波长为810纳米(nm)，原始线宽为1毫米(mm)的激光光束为例，其通过狭缝宽度为1微米(μm)的狭缝投影在玻璃胶上的光束宽度为2.05毫米；其通过狭缝宽度为2微米的狭缝投影在玻璃胶上的光束宽度为1.43毫米；其通过狭缝宽度为5微米的狭缝投影在玻璃胶上的光束宽度为1.16毫米；其通过狭缝宽度为10微米的狭缝投影在玻璃胶上的光束宽度为1.08毫米。
当然，若是光线发散的角度越大，发散宽度越宽则单位面积下激光光束的能量亦会随的下降，即激光光束能量密度会因而下降，因此，可以适当地提高激光光的输出功率以进行补偿。
除了通过不同的材料选择制作光栅图案于上基板上以外，亦可以通过周期性的微结构设计制作于上基板上，作为光扩散元件，具体将以实施例详细说明如下。
参照图4，其绘示本发明的基板封装结构另一实施例的剖面示意图。基板封装结构200中包含有上基板210、下基板220、位于上基板210与下基板220之间的玻璃胶230以及设置于上基板210的光扩散元件240。本实施例中光扩散元件240是由周期性的微结构所组成。
举例来说，光扩散元件240可以包含有多个剖面为三角形的微结构242，三角形微结构242设置于上基板210的上表面。三角形微结构242具有斜面，当激光光束照射在三角形微结构242的斜面上时，会因由空气进入材料折射率不同的三角形微结构242而发生折射现象，使得激光光束发散开来而达到光扩散的目的。
三角形微结构242可以直接制作于上基板210。三角形微结构242的材料较佳为可供光线穿透的材料。三角形微结构242的材料可以为具有透光性的介电材料，如SiO2,SiONx,SiNx。三角形微结构242的材料可以为具有透光性的有机材料，例如光阻。
参照图5，其绘示本发明的基板封装结构另一实施例的剖面示意图。基板封装结构200’中包含有上基板210、下基板220、位于上基板210与下基板220之间的玻璃胶230、光扩散元件240，以及设置于光扩散元件240与上基板210之间的穿透膜层250。
具体来说，本实施例中的光扩散元件240不与上基板210直接接触，而是上基板210上形成至少一层的穿透膜层250后，再将光扩散元件240制作在穿透膜层250上。光扩散元件240可以包含有多个具有斜面的三角形微结构242，穿透膜层250则是位于三角形微结构242以及上基板210之间。穿透膜层250可用以增加光扩散元件240与上基板210之间的附着性，或用以提供触控面板其他功能而不能移除者，如ITO走线，或保护层等。穿透膜层250可以为具有透光性的介电材料，如ITO,SiO2,SiONx,SiNx，或为具有透光性的有机材料，例如光阻。
三角形微结构242的材料除了前述的透光性的介电材料，如SiO2,SiONx,SiNx，或是具有透光性的有机材料，如光阻之外，三角形微结构242的材料亦可以为具透光性的导光材料，例如聚二甲硅氧烷(Polydimethl Siloxan，PDMS)、聚甲基丙烯酸多甲酯(Polymethymethacrylate，PMMA)等。
光扩散元件240通过具有斜面的三角形微结构242，可以达到将激光光束发散的作用，以延长激光光束与玻璃胶230之间的接触时间，减少玻璃胶230因急速升温降温所产生的热缺陷。
参照图6，其绘示本发明的基板封装方法一实施例的流程图。步骤S10为在上基板310上表面形成光扩散元件340。光扩散元件340可以为光栅单元或是周期性微结构。
接着，步骤S20为将玻璃胶330涂布于上基板310的下表面且与光扩散元件340对齐。并且将上基板310对准下基板320贴合。
最后，步骤S30则是以激光光源400提供激光光束410照射于基板封装结构上，激光光束410在通过光扩散元件340之后照射在玻璃胶上。此时，激光光束410会因为通过光扩散元件340被发散而具有较大的照射角度。
参见图7，其绘示图6中激光光束410通过光扩散元件340后的光线示意图。本图中的光扩散元件340是以光栅的形式表现。激光光束410通过光扩散元件340之后，会因绕射现象而被展开为多阶的光线组合。如此一来，可以增加激光光束410与玻璃胶(见图8)之间的照射面积，并延长玻璃胶的受热时间，减少玻璃胶因短时间内升温降温而产生如孔洞或是破裂等热缺陷。
更具体地说，激光光束410在加热时会相对着玻璃胶移动，亦即激光光束410会相对于玻璃胶沿着移动方向行进。激光光束410可以根据移动方向而被分为中段412、前段414以及后段416。
激光光束410的中段412的能量密度较前段414或是后段416高。虽然激光光束410之前段414以及后段416的能量较低，可能不足以熔化玻璃胶，但是当激光光束410加热玻璃胶时，激光光束410的前段414可用以预热玻璃胶，使玻璃胶的温度先升至一定的温度之后，再由激光光束410的中段412熔化玻璃胶，而后，激光光束410的后段416可用以维持玻璃胶的温度，以避免玻璃胶快速冷却。
从图6与图7可以得知，借由在上基板310上设置光扩散元件340，可以使得激光光束410在通过光扩散元件340后扩散开而来而具有更大的照射角度，以增加激光光束410与玻璃胶330之间的照射面积并延长玻璃胶330的受热时间。通过激光光束410的前段414预热玻璃胶330，通过激光光束410中段412熔化玻璃胶330，以及通过激光光束410的后段416避免玻璃胶330快速冷却，可以有效解决过去高温且高速的封装制程中，玻璃胶330因急速升温降温的温度差而导致的孔洞或是破裂等热缺陷的产生。
除此之外，因为光扩散元件340为设置在上基板310上，因此，不需要对激光光源400进行额外的加工或是改装，可以继续使用原有的设备直接制作，减少改装成本。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，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 (12)
1.一种基板封装结构，其特征在于，包含：
一上基板；
一下基板；
一玻璃胶，设置于该上基板与该下基板之间，以接合该上基板与该下基板；以及
一光扩散元件，设置于该上基板相对于该玻璃胶的另一面并对应于该玻璃胶设置。
2.如权利要求1所述的基板封装结构，其特征在于，该玻璃胶与该光扩散元件实质上呈矩形配置。
3.如权利要求1所述的基板封装结构，其特征在于，该光扩散元件包含多个光栅单元，该多个光栅单元的图案大致上相同。
4.如权利要求1所述的基板封装结构，其特征在于，该光扩散元件包含多个光栅单元，该多个光栅单元包含两种以上不同的光栅图案。
5.如权利要求1所述的基板封装结构，其特征在于，该光扩散元件包含多个光栅单元，该多个光栅单元的材料为光反射材料或光吸收材料。
6.如权利要求1所述的基板封装结构，其特征在于，该光扩散元件包含多个光栅单元，该多个光栅单元的材料包含两种以上折射率不同的材料。
7.如权利要求1所述的基板封装结构，其特征在于，该光扩散元件包含多个剖面为三角形的微结构，该光扩散元件设置于该上基板的上表面。
8.如权利要求7所述的基板封装结构，其特征在于，更包含至少一穿透膜层，设置于该光扩散元件与该上基板之间。
9.如权利要求1所述的基板封装结构，其特征在于，该上基板为一触控基板。
10.如权利要求9所述的基板封装结构，其特征在于，该触控基板具有一走线区，该光扩散元件不与该走线区重叠。
11.一种如权利要求1-10项任一所述的基板封装结构的封装方法，其特征在于，包含：
提供该上基板与该下基板，其中该上基板的上表面具有该光扩散元件；
设置该玻璃胶于该上基板与该下基板之间；以及
提供一激光光束照射于该基板封装结构，其中该激光光束通过该光扩散元件照射该玻璃胶，以增加该激光光束对于该玻璃胶的照射面积。
12.如权利要求11所述的封装方法，其特征在于，更包含相对于该基板封装结构且沿着该光扩散元件或该玻璃胶的设置方向移动该激光光束，使该激光光束的前段用以预热该玻璃胶，该激光光束的中段用以熔化该玻璃胶，该激光光束的后段用以避免该玻璃胶快速冷却。
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