CN111048232B - 焊接型异方性导电膜接合结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊接型异方性导电膜接合结构，将焊接型异方性导电膜结合于上基板和下基板之间，且焊接型异方性导电膜包含有多个金属粒子，金属粒子于接合过程中会聚集于上基板和下基板的接合垫上来产生共晶键结，而针对焊接型异方性导电膜之金属粒子的聚集现象，本发明提供了适用的接合垫的线宽、线距和有效区域之设计，可避免接合过程中发生偏移，以达到自对位功能，除了可有效应用于平面产品上，亦可应用于曲面产品，来解决对位偏移的问题。

Description

焊接型异方性导电膜接合结构

技术领域

本发明有关于一种异方性导电膜，特别是一种焊接型异方性导电膜接合结构。

背景技术

当今的显示器、触控装置等产品越来越贴近日常生活，其功能也能越来越多样化。为了对应更精细的应用，其接合垫(bond pad)的数目则需增加，但是在有效接合区域为有限的条件下，仅能朝向缩小接合垫宽度，以达到提升接合垫之数目；如此一来，接合困难度着实提升不少。

而随着时代趋势，产品的外观设计也逐步被重视，具有复杂曲面外形的产品越来越普遍，譬如穿戴式产品、车载产品、家电用品…等等。对应于此，允许在非平面上应用的异方性导电膜(Anisotropic Conductive Film，ACF)之接合需求也被提出讨论。

另外，在现有的接合制程中，温度、压力的均匀性是非常重要的关键；然而，在线距(pitch)越来越小的情况下，其制程上对位精度以及接合后的导电性也成了现今接合制程的重要课题。

因此，有需要寻求一种创新的异方性导电膜接合技术来克服上述先前技术所遭遇的各种问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种焊接型异方性导电膜接合结构，采用焊接型异方性导电膜来达到共晶接合，并根据焊接型异方性导电膜之金属粒子于接合过程中的聚集现象，特别针对接合垫之线宽、线距和有效区域作设计，以有效发挥焊接型异方性导电膜的自对位功能，可降低接合制程之偏移量。

为了达成上述的目的，本发明提供一种焊接型异方性导电膜接合结构，包含上基板、下基板和焊接型异方性导电膜，上基板的下表面设置有等距排列的多个第一接合垫，下基板的上表面设置有等距排列的多个第二接合垫，而焊接型异方性导电膜结合于上基板的下表面与下基板的上表面之间，且焊接型异方性导电膜包含有多个金属粒子，这些金属粒子聚集于第一接合垫和第二接合垫并进行共晶接合。

在本发明中，第一接合垫与第二接合垫必须满足下列条件：

L1≤S2，A＞0，B＞0；

其中，L1为第一接合垫的其中一者的线宽；

S2为第二接合垫的其中一者的线距；

A为第一接合垫与其在垂直投影方向上重叠的第二接合垫之间的重叠宽度；及

B为第一接合垫与其在垂直投影方向上不重叠且最近的第二接合垫的间距。

进一步地，在本发明中，第一接合垫与第二接合垫还满足下列条件：

L1/S1＜1.5，L2/S2小于1.5，L1≤3A；

其中，S1为第一接合垫的线距；及

L2为第二接合垫的线宽。

在本发明中，前述第一接合垫和第二接合垫之线宽或线距为金属粒子的粒径尺寸之5倍。

在本发明中，前述上基板为软性电路板。

在本发明中，前述下基板为显示面板或触控面板。

在本发明中，前述金属粒子与第一接合垫和第二接合垫之共晶接合处形成介金属化合物。

在本发明中，前述第一接合垫与第二接合垫的材质选自金、银和铜。

本发明所提供的一种焊接型异方性导电膜接合结构，通过对于接合垫之线宽、线距和有效区域之设计，来避免对位偏移量过大，使得焊接型异方性导电膜得以有效发挥其自对位功能，能够适合用于平面或曲面产品的接合制程，有效解决对位偏移之问题，在产业应用上将十分具有竞争力。

底下藉由具体实施例配合所附的附图详加说明，当更容易了解本发明之目的、技术内容、特点及其所达成之功效。

附图说明

图1为本发明之实施例所揭露的焊接型异方性导电膜接合结构于接合过程中的侧视图。

图2为本发明之实施例所揭露的焊接型异方性导电膜接合结构于完成接合后的侧视图。

图3为本发明之焊接型异方性导电膜接合结构的接合垫尺寸设计示意图。

图4A～图4C为本发明使用不同L/S设计的焊接型异方性导电膜接合结构之SEM影像。

图5为本发明使用不同L/S设计的焊接型异方性导电膜接合结构于接合前后之接合有效区域的变化结果。

附图标记：

100、100’、100”…焊接型异方性导电膜接合结构

10…上基板

11…第一接合垫

20…下基板

21…第二接合垫

30…焊接型异方性导电膜

31…金属粒子

C…共晶接合处

具体实施方式

请依序参照图1和图2。图1为本发明之实施例所揭露的焊接型异方性导电膜接合结构100于接合过程中的侧视图，图2为本发明之实施例所揭露的焊接型异方性导电膜接合结构100于完成接合后的侧视图。

本实施例中，焊接型异方性导电膜接合结构100包括上基板10、下基板20以及结合于上基板10和下基板20之间的焊接型异方性导电膜30，上基板10的下表面设置有等距排列的多个第一接合垫11，且上基板10可为软性电路板，而下基板20的上表面设置有等距排列的多个第二接合垫21，且下基板20可为显示面板或触控面板。

另外，焊接型异方性导电膜30成薄膜状，其为在电性绝缘胶体中分布有多个金属粒子31，而第一接合垫11与第二接合垫21的材质可选自可与金属粒子31形成共晶键结之金属，例如金、银和铜等。如图1所示的焊接型异方性导电膜30中之金属粒子31于受热后，藉由金属间强烈的物理吸引力，聚集于第一接合垫11和第二接合垫21上，熔融之金属粒子31与第一接合垫11和第二接合垫21反应产生共晶键结而接合在一起，如图2所示于共晶接合处C生成介金属化合物(IMC)，相较于一般异方性导电膜的金属粒子靠接触方式来达到电性导通，其金属导电率较低。此外，焊接型异方性导电膜30于熔融过程中，第一接合垫11和第二接合垫21之间不会有残留的金属粒子31，而造成短路现象，并且，其共晶键结亦可有效提升接合后金属粒子31于第一接合垫11和第二接合垫21之间的附着力。

请同样参照图1和图2，说明本发明之实施例所揭露的焊接型异方性导电膜接合结构100的自对位过程。当焊接型异方性导电膜30的金属粒子31于受热后，藉由液态的第一接合垫11、第二接合垫21本身内聚力与其与介金属化合物间之亲和力，可有效将第一接合垫11和第二接合垫21拉近，如此一来，若于对位过程有偏移现象，可藉由此能力缩小接合后第一接合垫11和第二接合垫21两方进行对位之偏移量，此即称之为自对位功能(self-alignment)。

依目前电子产品需求规格越来越高，接合垫的数量需求越来越多，于有限空间内，仅能朝线距缩小以增加数量，而目前大多设计为L≥S，L为接合垫之线宽，S为接合垫之线距，以降低空白(space)区域，提升接合垫之组数。然而，本发明根据焊接型异方性导电膜之金属粒子的尺寸和聚集特性，分析归纳后提出焊接型异方性导电膜接合结构所适用之L/S及接合有效区域的设计，以避免偏移量过大，导致金属接合垫串接到隔壁电极。

如图3所示，第一接合垫11与第二接合垫21必须满足下列条件：

L1≤S2，A＞0，B＞0；

其中，L1为第一接合垫11的其中一者的线宽；

S2为第二接合垫21的其中一者的线距；

A为其中一第一接合垫11与其在垂直投影方向上重叠的第二接合垫21之间的重叠宽度；及

B为其中一第一接合垫11与其在垂直投影方向上不重叠且最近的第二接合垫21的间距。

在此，也定义接合有效区域(％)＝A/L1。

进一步地，第一接合垫11与第二接合垫21还满足下列条件：

L1/S1＜1.5，L2/S2小于1.5，L1≤3A；

其中，S1为其中一第一接合垫11的线距；及

L2为其中一第二接合垫21的线宽。

本实施例中，焊接型异方性导电膜30的金属粒子31的粒径尺寸介于2～10微米(μm)间，金属粒子31尺寸会影响第一接合垫11和第二接合垫21的线宽、线距之设计，目前以线宽、线距为金属粒子31的粒径尺寸之5倍大小较为合适。

通过上述设计，焊接型异方性导电膜可更佳地发挥其自对位功能之效用。本发明中，定义焊接型异方性导电膜的金属粒子与金属共晶能力为F1，金属粒子自身内聚力为F2，金属粒子与胶材间附着力为F3，而胶材本身内聚力为F4，并在接合过程同时观察金属粒子聚集情况。实验发现，金属粒子受热熔融后，熔融的金属粒子会先与金属接合垫键结，在加热后期时，会有更多受热的金属粒子往接合垫聚集，而由金属粒子移动产生的拉力导致位移，可在接合垫之间造成拉回之效用，并完成接合。而此实验结果显示，F1＞F2＞F3+F4。

本发明还利用于接合对位过程特意制造不同偏移量，以证实焊接型异方性导电膜之自对位能力，如表一所示为3组不同L/S设计之焊接型异方性导电膜接合结构所产生的偏移比例，接合后偏移程度皆明显降低，由图4A～图4C可分别对照得知其SEM影像，由图5则显示3组不同L/S设计的接合有效区域(％)皆有所提升，表示本发明所提供之焊接型异方性导电膜确实具有极佳的自对位能力。

表一

综上所述，根据本发明所提供的焊接型异方性导电膜接合结构，采用焊接型异方性导电膜将两基板作共晶接合，且通过焊接型异方性导电膜之金属粒子的聚集现象，对于接合垫的线宽、线距和有效区域提供了适用的设计，使焊接型异方性导电膜可发挥其自对位功能，除了可有效应用于平面产品上，亦可应用于曲面产品，以有效解决对位偏移问题。

再者，本发明特别适用于可与金属粒子形成共晶键结之接合垫的平面或曲面的软性电路板接合制程，可降低接合制程之偏移量，从而可提升制程良率和产品质量。

以上所述之实施例，仅系为说明本发明之技术思想及特点，目的在使熟习此项技艺之人士足以了解本发明之内容，并据以实施，当不能以之限定本发明之专利范围，即大凡依本发明所揭示之精神所作之均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明之专利范围。

Claims (7)

1.一种焊接型异方性导电膜接合结构，其特征在于，包含：

一上基板，该上基板的下表面设置有等距排列的复数个第一接合垫；

一下基板，该下基板的上表面设置有等距排列的复数个第二接合垫；及

一焊接型异方性导电膜，该焊接型异方性导电膜结合于该上基板的该下表面与该下基板的该上表面之间，且包含复数个金属粒子，该些金属粒子聚集并共晶接合于该些第一接合垫和该些第二接合垫；

其中，该些第一接合垫与该些第二接合垫满足下列条件：

L1≤S2，A＞0，B＞0；

其中，L1为该些第一接合垫的其中一第一接合垫的线宽；

S2为该些第二接合垫的其中两者的线距；

A为该其中一第一接合垫与其在一垂直投影方向上重叠的一第二接合垫之间的重叠宽度；及

B为该其中一第一接合垫与其在该垂直投影方向上不重叠且最近的另一第二接合垫的间距。

2.如权利要求1所述之焊接型异方性导电膜接合结构，其中该上基板为软性电路板。

3.如权利要求1所述之焊接型异方性导电膜接合结构，其中该下基板为显示面板或触控面板。

4.如权利要求1所述之焊接型异方性导电膜接合结构，其中该些第一接合垫与该些第二接合垫还满足下列条件：

L1/S1＜1.5，L2/S2＜1.5，L1≤3A；

其中，S1为该些第一接合垫的其中两者的线距；及

L2为其中一第二接合垫的线宽。

5.如权利要求1或4所述之焊接型异方性导电膜接合结构，其中该第一接合垫和该第二接合垫之线宽或线距为该些金属粒子的粒径尺寸之5倍。

6.如权利要求1所述之焊接型异方性导电膜接合结构，其中该些金属粒子与该些第一接合垫和该些第二接合垫之共晶接合处形成介金属化合物。

7.如权利要求1所述之焊接型异方性导电膜接合结构，其中该些第一接合垫与该些第二接合垫的材质选自金、银和铜。

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