CN104851849B - 电子元件封装体及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子元件封装体,包括阻气基板、基底层、电子元件以及阻隔膜。基底层配置于阻气基板上。基底层的材质为光固化材料。电子元件配置于基底层上。阻隔膜配置于阻气基板上,其中阻隔膜与阻气基板包覆电子元件与基底层。本发明另提出一种电子元件封装体的制作方法。

Description

电子元件封装体及其制作方法

技术领域

本发明是有关于一种封装体及其制作方法,且特别是有关于一种电子元件封装体及其制作方法。

背景技术

随着电子元件工业技术的进步,电子元件已自硬质不可挠曲特性朝向软性可挠曲特性发展,此发展过程伴随着电子元件所使用的材质的改变。举例而言,可挠性基板已在许多应用中取代了硬质玻璃基板,同时电子元件中的各项构件也逐渐发展出以可挠性材料,例如有机材料,来制作。可挠性电子元件采用有机材料制作时,阻隔水气与氧气的能力一直是亟待解决的问题。为求有效延长可挠性电子元件的寿命,各种封装结构都着重于阻隔水气与氧气的技术手段。

发明内容

本发明提供一种电子元件封装体,其具有良好的阻隔水气、氧气的能力,以延长电子元件的寿命。

本发明提供一种电子元件封装体的制作方法,可确保电子元件封装体具有良好的阻隔水气、氧气的能力。

本发明的电子元件封装体包括阻气基板、基底层、电子元件以及阻隔膜。基底层配置于阻气基板上。基底层的材质为光固化材料。电子元件配置于基底层上。阻隔膜配置于阻气基板上,其中阻隔膜与阻气基板包覆电子元件与基底层。

在本发明的一实施例中,上述的电子元件包括多个电子元件单元,各个电子元件单元彼此独立。

在本发明的一实施例中,上述的基底层包括多个阵列排列且彼此分离的基底层单元,而各个电子元件单元配置于对应的各个基底层单元上。

在本发明的一实施例中,上述阻隔膜包括多个阵列排列且彼此分离的阻隔膜单元,而各个阻隔膜单元覆盖其中一个电子元件单元以及其中一个基底层单元。

在本发明的一实施例中,上述阻隔膜同时覆盖这些电子元件单元以及这些基底层单元。

在本发明的一实施例中,上述阻气基板包括可挠性基板。

在本发明的一实施例中,上述阻气基板的材质包括无机材料。

在本发明的一实施例中,上述电子元件在上述阻气基板上的正投影面积暴露出基底层在上述阻气基板上的正投影面积的一部分。

在本发明的一实施例中,上述电子元件包括显示元件、发光元件、晶体管元件、太阳能元件或其组合。

在本发明的一实施例中,上述电子元件包括有机电子元件。

在本发明的一实施例中,上述基底层的材质包括紫外光可硬化树脂、光阻材料、可光固化材料或上述材料的组合。

本发明的电子元件封装体的制作方法,其包括以下步骤。于阻气基板上使用光固化材料形成基底层。在光固化材料固化成基底层后,将电子元件形成于基底层上。于阻气基板上形成阻隔膜,以使阻隔膜与阻气基板接合,而包覆电子元件与绝缘层。

在本发明的一实施例中,上述形成电子元件的方法包括在基底层上形成多个彼此独立的电子元件单元。

在本发明的一实施例中,上述形成基底层的方法包括将基底层图案化为多个基底层单元,而后将各个电子元件单元形成在其中一个基底层单元上。

在本发明的一实施例中,上述形成阻隔膜时,让阻隔膜同时覆盖这些电子元件单元以及基底层单元。

在本发明的一实施例中,上述形成阻隔膜时,让阻隔膜具有多个阻隔膜单元以分别覆盖这些电子元件单元以及基底层单元。

在本发明的一实施例中,上述电子元件封装体的制作方法还包括将阻气基板切割成多个基板单元,各个电子元件单元位于其中一个基板单元上。

在本发明的一实施例中,上述使用光固化材料形成基底层的方法包括微影法。

在本发明的一实施例中,上述基底层与电子元件在相同的机台中制作。

基于上述,由于本发明的电子元件封装体采用阻气基板来对电子元件进行封装,并且以光固化材料在阻气基板上形成基底层,其中电子元件配置于基底层上,阻隔膜包覆电子元件以及基底层并与阻气基板接合,因此有效提升了电子元件封装体的阻隔水气、氧气的能力,以延长电子元件的寿命。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1E是本发明第一实施例的电子元件封装体的制作方法的流程示意图。

图2A是图1B的俯视示意图。

图2B是图1D的俯视示意图。

图3A至图3E是本发明第二实施例的电子元件封装体的制作方法的流程示意图。

图4是图3D的俯视示意图。

图5是第一实施例的电子元件封装体的卷对卷连续制程的示意图。

其中,附图标记说明如下:

11:第一滚轮组

12:第二滚轮组

13:第三滚轮组

14:第四滚轮组

15:第五滚轮组

16:第六滚轮组

17:第七滚轮组

20:注料头

30:微影机台

40:沉积机台

40A:蚀刻机台

41:材料层

42:元件层

50:封装机台

100、100A:电子元件封装体

110:阻气基板

111:基板单元

120:基底层

120’:光固化材料

121:基底层单元

122:侧壁

121a:上表面

130:电子元件

131:电子元件单元

132:侧壁

140:阻隔膜

141:阻隔膜单元

C1、C2:切割线

D1、D2、D3、D4:距离

G:间距

S1、S2:结构卷

T1、T2、T3、T4:厚度

具体实施方式

图1A至图1E是本发明第一实施例的电子元件封装体的制作方法的流程示意图。图2A是图1B的俯视示意图。图2B是图1D的俯视示意图。请参考图1A,首先,于阻气基板110上形成整层的光固化材料120’。在本实施例中,阻气基板110例如是可挠性基板,其材质可为金属(例如铝、铁)、不锈钢、玻璃或陶瓷等无机材料,亦或是聚乙烯(PE)系列的塑胶、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚羧酸酯(Polycarbonate,PC)或聚酰亚胺(Polyimide,PI)。阻气基板110可以是由有机材料与无机材料多层堆叠而成的多层式基板,又或者是硬质基板,本发明对此不加以限制。其中,阻气基板110的厚度T1例如介于75微米至200微米之间,且其水气通过率(water vapor transmission rate,WVTR)例如介于0.01g/m2/day至0.001g/m2/day之间。

通常而言,光固化材料120’可通过涂布的方式形成于阻气基板110上,并于照光后固化成层,其中涂布于阻气基板110上的光固化材料120’的厚度T2与材料浓度相关,厚度T2大约介于1微米至20微米之间。在本实施例中,光固化材料120’的材质例如是可经由紫外光照射后即固化成型的紫外光感光型树脂(ultraviolet photographic resin),也可以是其他感光性树脂(photosensitive resin)、光阻材料、可光固化材料或上述材料的组合,本发明对此不加以限制。举例而言,光固化材料120’的材质可包括紫外光可硬化树脂例如环氧树脂、乙烯基树脂、丙烯酸树脂或聚酯树脂等,或者是市面上常见的光阻材料例如由AZ、长兴化工或长春化工等厂商所生产制造的光阻材料,亦或是聚酰亚胺(PI)、聚氨酯(PU)、聚间苯二甲酸乙二酯(PEN)或硅胶等可光固化材料。

之后,请参考图1B,利用黄光微影技术先将光固化材料120’固化并同时图案化成基底层120。基底层120包括多个阵列排列且彼此分离的基底层单元121,其中这些基底层单元121的排列如图2A所示。此时,基底层120可与阻气基板110紧密地接合,而不易自阻气基板110脱落。在此步骤中,黄光微影技术例如是使用光罩遮挡部分的照射光线而让光线照射于光固化材料120'的特定区域,以将此特定区域中被照射到的光固化材料120’固化而形成基底层单元121。具体而言,经由黄光微影制程所形成的基底层单元121的厚度T3与涂布于阻气基板110上的光固化材料120’的厚度T2有所不同,在此,基底层单元121的厚度T3大约介于0.1微米至5微米之间。也就是说,基底层单元121的厚度T3大致上是略小于涂布于阻气基板110上且未经黄光微影处理的光固化材料120’的厚度T2。

之后,请参考图1C,将电子元件130形成于基底层120上。以本实施例而言,电子元件130包括多个电子元件单元131,且各个电子元件单元131彼此独立。因此,这些电子元件单元131例如是个别形成于对应的基底层单元121上。在本实施例中,各电子单元131包括显示元件(例如电子纸(EPD))、发光元件、晶体管元件、太阳能元件或其组合。电子元件单元131为显示元件时,各个电子元件单元131除了包括有阵列排列的多个显示画素之外,还包括有将这些画素连接至外部电路的相关导线与接垫等结构。因此,单独一个电子元件单元131就可以视为一个显示面板以提供画面显示的功能。另外,各电子单元131也可以是使用有机材料制作的有机电子元件,常见的有,有机薄膜晶体管(OTFT)阵列、有机发光二极体(OLED)阵列、有机太阳能电池(OPV)等,其中有机发光二极体(OLED)阵列例如是主动式有机发光二极体阵列或被动式有机发光二极体阵列。

在本实施例中,电子元件单元131是在基底层120制作完成之后才形成于基底层单元121的上表面121a。因此,电子元件单元131在阻气基板110上的正投影面积与基底层单元121在阻气基板110上的正投影面积相重叠。基于电子元件单元131与基底层单元121是在不同制作步骤中完成,基底层单元121的轮廓可以独立于电子元件单元131的轮廓。举例而言,图2B表示出一实施例的基底层单元121与电子元件单元131在阻气基板110上的示意图。在图2B中,电子元件单元131在阻气基板110上的正投影面积暴露出基底层单元121在阻气基板110上的正投影面积的一部分。也就是说,基底层单元121的轮廓并不切齐电子元件单元131的轮廓,其中彼此相对电子元件单元131的侧壁132与基底层单元121的侧壁122之间的距离D1约介于0.5厘米至3厘米之间,而阻气基板110的边缘与邻近阻气基板110的边缘的电子元件单元131之间的间隔G约介于1厘米至5厘米之间。在其他未绘示的实施例中,当制作过程的对位精度控制得宜时,基底层单元121与电子元件单元131也可具有彼此切齐的轮廓,本发明对此不加以限制。

接着,请参考图1D,于阻气基板110上形成阻隔膜140,以使阻隔膜140与阻气基板110接合,而包覆电子元件130与基底层单元121的侧壁122。在本实施例中,阻隔膜140为可阻隔水气与氧气的薄膜,其涂布有背胶(图未示)。阻隔膜140可在常压下通过热压合的方式与电子元件单元131、基底层单元121以及阻气基板110紧密接合在一起。也就是说,在无需以真空高压的方式进行压合的情况下,可达到节省制造工时与成本的目的。

在本实施例中,阻隔膜140的厚度T4例如大于或等于75微米,以将相叠设的基底层单元121与电子单元131包覆于其中。而阻隔膜140的透光度(light transmittance)例如大于85%,可用以提升电子单元131的出光率。

在进行完图1A至图1D的制作方法之后,可经由单体化制程(例如雷射切割或机械切割等制程)沿着切割线C1将阻气基板110切割成多个基板单元111,其中各个电子元件单元131位于对应的基板单元111上,以划分为多个电子元件封装体100,如图1E所示。详言之,在多个电子元件封装体100中,基底层单元121的侧壁122与阻隔膜140及基板单元接合的边界之间的距离D2是以大于5厘米为原则。另一方面,考虑到单体化制程上的变异性,任两相邻的电子元件单元131之间的距离D3需大于0.5厘米,以避免在沿着切割线C1将阻气基板110切割成多个基板单元111的过程中发生损及基底层单元121与电子单元131的情形。

当电子元件封装体100中的电子元件单元131为显示元件时,电子元件封装体100即为一个独立的显示装置。具体而言,由于本实施例的电子元件封装体100的阻隔膜140可完全包覆基底层单元121的侧壁122与电子元件单元131,因此可有效防止水气与氧气渗入封装体内部,从而延长电子元件单元131的寿命。

图3A至图3E是本发明第二实施例的电子元件封装体的制作方法的流程示意图。图4是图3D的俯视示意图。在本实施例中,图3A至图3C的制作方法大致与图1A至图1C的制作方法相同或相似,可参照第一实施例的说明,于此不再重述。接着,请参考图3D与图4,于阻气基板110上形成阻隔膜140时,让阻隔膜140包括有多个阵列排列且彼此分离的阻隔膜单元141。并且,各个阻隔膜140用来封装其中一个电子元件单元131与对应的基底层单元121。

在本实施例中,这些阻隔膜单元141可在常压下以热压合的方式,分别覆盖对应的电子元件单元131与基底层单元121,并且与阻气基板110紧密接合在一起。故在无需以真空高压的方式进行压合的情况下,可达到节省制造工时与成本的目的。

在进行完图3A至图3D的制作方法之后,可经由单体化的制程(例如雷射切割或机械切割等制程)沿着切割线C2划分为多个电子元件封装体100A,如图3E所示。考虑到单体化制程上的变异性,任两相邻的电子元件单元131之间的距离D4需大于1厘米,以避免在沿着切割线C2将阻气基板110切割成多个基板单元111的过程中发生损及基底层单元121与电子单元131的情形。由于本实施例的电子元件封装体100A的阻隔膜单元141完全包覆对应的基底层单元121与电子元件单元131,因此可有效防止水气与氧气阻渗入封装体内部,从而延长电子元件单元131的寿命。

在阻气基板110具备可挠性时,上述各个实施例的电子元件封装体的制作方法均可以卷对卷(Roll-to-Roll,R2R)连续制程来完成,以下将以卷对卷连续制程来对第一实施例的电子元件封装体100的制作方法做介绍。在以下说明中,相同或相似的元件标号代表相同或相似的元件,相同元件的描述将不再重述。

图5是第一实施例的电子元件封装体的卷对卷制程的示意图。请参考图5,在本实施例中,阻气基板110卷收为结构卷S1。阻气基板110可由第一滚轮组11带动而自结构卷S1释放,且受到第二滚轮组12的带动而持续地输送。首先,利用注料头20将光固化材料120’涂布于阻气基板110上,如图1A所示。

此时,涂布有光固化材料120’的阻气基板110同时受到第二滚轮组12与第三滚轮组13的带动而持续地输送,并通过微影机台30的照射以固化形成基底层120,其中基底层120与阻气基板110紧密地接合。在微影机台30下,是利用黄光微影技术将基底层120图案化为多个阵列排列且彼此分离的基底层单元121,如图1B与图2A所示。

之后,为了制作图1C与图2B所述的电子元件130,利用第三滚轮组13与第四滚轮组14的带动而持续地输送阻气基板110,以将形成有多个阵列排列且彼此分离的基底层单元121的阻气基板110传送至沉积机台40所在站位。具体而言,沉积机台40可通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)于基底层单元121上形成材料层41,其中材料层41的材质可包括无机材料例如金属或金属氧化物,或者是有机材料。

之后,受到第四滚轮组14与第五滚轮组15的带动而持续地输送阻气基板110至注料头20所在站位以及微影机台30所在站位,以在材料层41上形成所需的图案化光阻。并且,在通过第六滚轮组16与其他相应输送机构的带动而持续地输送下,接续地将上述阻气基板110传送至蚀刻机台40A,并利用蚀刻机台40A将材料层41图案化为元件层42,其构成电子元件130中各电子元件单元131的至少其中一个构件。之后,重复上述材料层沉积以及材料层图案化的步骤以将电子元件单元131的所有构件制作完成。在此,电子元件单元131的的多个构件中可以至少有一者不需要图案化,因此仅需进行材料层沉积的步骤即可。另一方面,在每次将材料层图案化为元件层42后,可利用清洗机台(图未示)将不需要的剩余材料清除,以利后续制程的进行。

在本实施例中,基底层120与电子元件130的制作步骤可使用相同的机台,例如注料头20与微影机台30。由于电子元件单元131是在基底层120制作完成之后才形成于基底层单元121的上表面121a。如此,电子元件单元131在阻气基板110上的正投影面积与基底层单元121在阻气基板110上的正投影面积相重叠,并且,根据前述段落可知,电子元件单元131在阻气基板110上的正投影面积暴露出基底层单元121在阻气基板110上的正投影面积的一部分,如图2B所示。

最后,受到第七滚轮组17的带动而持续地输送阻气基板110,以利用封装机台50将阻隔膜140封装于阻气基板110上,使得阻隔膜140与阻气基板110接合,并且包覆电子元件130与基底层120,如图1D所示。在本实施例中,阻隔膜140为可阻隔水气与氧气的薄膜,其涂布有背胶(图未示)。因此,阻隔膜140可在常压下通过热压合的方式,分别与电子元件单元131、基底层单元121以及阻气基板110紧密接合在一起,如图1D所示。故在无需以真空高压的方式进行压合的情况下,可达到节省制造工时与成本的目的。在进行完上述的制作方法之后,可卷收为结构卷S2以供后续制程上的运用,或者经由单体化的制程(例如雷射切割或机械切割等制程)切割成为多个独立的电子元件封装体100。

需说明的是,本实施例的第一滚轮组11、第二滚轮组12、第三滚轮组13、第四滚轮组14、第五滚轮组15、第六滚轮组16以及第七滚轮组17个别包括主动滚轮以及从动滚轮,其中主动滚轮例如是提供驱动的能力,而从动滚轮则具有导引输送方向的能力,但本发明对此不加以限制。另一方面,由于第二实施例的电子元件封装体100A与第一实施例的电子元件封装体100制作方法相似,不过应用于第二实施例的电子元件封装体100A的卷对卷连续制程当视其差异处而有所调整。

综上所述,本发明的电子元件封装体是采用阻气基板来对电子元件进行封装,并且以光固化材料在阻气基板上形成图案化基底层后才将电子元件配置于基底层上。此时,阻隔膜除了可以将电子元件包覆之外,也可以包覆基底层,而提升整个封装体的水气与氧气阻绝能力。由于阻隔膜涂布有背胶,因此可在常压下通过热压合的方式与电子元件、基底层以及阻气基板紧密接合在一起,藉此阻断水气与氧气可能渗入至封装体内部的路径,进而防止电子元件受潮或氧化以延长其寿命。另一方面,电子元件封装体的制作方法可以卷对卷连续制程来完成,从而达到节省制造工时与成本之目的。

虽然本发明已以实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中普通技术人员,在不脱离本发明的构思和范围内,当可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (19)

1.一种电子元件封装体,其特征在于,包括:
一阻气基板;
一基底层,配置于该阻气基板上,该基底层由光固化材料构成,该光固化材料被形成在该阻气基板上并于照光后固化成层;
一电子元件,配置于该基底层上;以及
一阻隔膜,配置于该阻气基板上并与该阻气基板接合,其中该阻隔膜与该阻气基板包覆该电子元件与该基底层的侧壁,
其中,该阻隔膜构成该电子元件封装体的一外表面。
2.根据权利要求1的电子元件封装体,其中该电子元件包括多个电子元件单元,各该电子元件单元彼此独立。
3.根据权利要求2的电子元件封装体,其中该基底层包括多个阵列排列且彼此分离的基底层单元,而各该电子元件单元配置于对应的各该基底层单元上。
4.根据权利要求3的电子元件封装体,其中该阻隔膜包括多个阵列排列且彼此分离的阻隔膜单元,而各该阻隔膜单元覆盖其中一个该些电子元件单元以及对应的一个基底层单元。
5.根据权利要求3的电子元件封装体,其中该阻隔膜同时覆盖该些电子元件单元以及该些基底层单元。
6.根据权利要求1的电子元件封装体,其中该阻气基板包括可挠性基板。
7.根据权利要求1的电子元件封装体,其中该阻气基板的材质包括无机材料。
8.根据权利要求1的电子元件封装体,其中该电子元件在该阻气基板上的正投影面积暴露出该基底层在该阻气基板上的正投影面积的一部分。
9.根据权利要求1的电子元件封装体,其中该电子元件包括显示元件、发光元件、晶体管元件、太阳能元件或其组合。
10.根据权利要求1的电子元件封装体,其中该电子元件包括有机电子元件。
11.根据权利要求1的电子元件封装体,其中该基底层的材质包括紫外光可硬化树脂、光阻材料、可光固化材料或上述材料的组合。
12.一种电子元件封装体的制作方法,包括:
于一阻气基板上使用光固化材料形成一基底层;
在该光固化性材料经照光固化成该基底层后,将一电子元件形成于该基底层上;以及
于该阻气基板上形成一阻隔膜,以使该阻隔膜与该阻气基板接合,而包覆该电子元件与该基底层,
其中,该阻隔膜构成该电子元件封装体的一外表面。
13.根据权利要求12的电子元件封装体的制作方法,其中形成该电子元件的方法包括在该基底层上形成多个彼此独立的电子元件单元。
14.根据权利要求13的电子元件封装体的制作方法,其中形成该基底层的方法包括将该基底层图案化为多个基底层单元,而后将各该电子元件单元形成在其中一个该些基底层单元上。
15.根据权利要求14的电子元件封装体的制作方法,其中形成该阻隔膜时,让该阻隔膜同时覆盖该些电子元件单元。
16.根据权利要求14的电子元件封装体的制作方法,其中形成该阻隔膜时,让该阻隔膜具有多个阻隔膜单元以分别覆盖该些电子元件单元以及该些基底层单元。
17.根据权利要求14的电子元件封装体的制作方法,还包括将该阻气基板切割成多个基板单元,各该电子元件单元位于其中一个该些基板单元上。
18.根据权利要求12的电子元件封装体的制作方法,其中使用该光固化材料形成该基底层的方法包括微影法。
19.根据权利要求12的电子元件封装体的制作方法,其中该基底层与该电子元件在相同的机台中制作。
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