TWI252167B - Bonding structure and method for bonding members - Google Patents

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TWI252167B TW093136916A TW93136916A TWI252167B TW I252167 B TWI252167 B TW I252167B TW 093136916 A TW093136916 A TW 093136916A TW 93136916 A TW93136916 A TW 93136916A TW I252167 B TWI252167 B TW I252167B
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Description

1252167 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關構件之接合構造及接合方法，特別是利 用奈米粒子接合複數構件的接合構造及接合方法。 【先前技術】 傳統上用於超小型電氣機械系統（以下簡稱爲MEMS )之電氣連接部的結晶粒成長，是在MEMS裝置的第1 層與第2層之間使導電性結晶粒成長，而使第1層與第2 層形成電氣性連接（譬如，請參考專利文獻1 )。 此外’在傳統構件之接合構造與接合方法中，也有令 奈米粒子夾介於複數構件間而使複數構件形成接合者。 【專利文獻1】 日本特表2 003 5 1 9 3 7 3號公報（第1圖） 【發明內容】 〔發明欲解決之課題〕 雖然傳統上用於超小型電氣機械系統之電氣連接部的 結晶粒成長，是在MEMS裝置的第1層與第2層之間使 導電性結晶粒成長，但一般來說，如半導體元件與基板接 合之類的構件間接合，無論構造上或強度上均存在不適用 的問題。 此外，傳統構件之接合構造及接合方法中，當僅將奈 米粒子當作接著劑使用來接合複數個構件時，由於奈米粒 -4- (2) (2)1252167 子的接合強度部不夠充分，而衍生出複數構件間之接合可 靠度不足的問題。 本發明的目的是提供一種：接合可靠度高，且對接合 構件之損傷少的構件之接合構造及接合方法。 〔用來解決課題之手段〕 本發明的構件之接合構造，是利用奈米粒子接合複數 個構件的接合構造，形成接合之構件中的至少1個以上的 構件，設有保持奈米粒子的接受層。 由於複數個構件是由融熔溫度低的奈米粒子所接合， 故可利用較低的溫度達成構件的接合，而減少對接合構件 的損壞。此外，由於在所形成接合之構件中，至少於1個 以上的構件設有保持奈米粒子的接受層，故可提高接合強 度，而使得傳統接合方式所難以達成的構件之間可形成接 合。 此外，本發明的構件之接合構造中，上述的構件爲2 個，並均於該2個構件設置接受層。 由於在2個構件均設有接受層，舉例來說，倘若將奈 米粒子塗布於雙方的接受層後形成接合，可更進一步提高 構件之間的接合可靠性。 此外，本發明的構件之接合構造，是利用奈米粒子接 合複數個構件的接合構造，而在形成接合之構件中，至少 有〗個以上的構件本身成爲保持奈米粒子的接受層。 由於在形成接合之構件中的至少1個以上的構件本身 -5- (3) (3)1252167 ，是形成保持奈米粒子的接受層，因此可直接將奈米粒子 塗布於該構件而形成構件的接合，並提高接合可靠性。 此外，本發明的構件之接構造，是利用奈米粒子接合 複數構件的接合構造，在形成接合之構件中至少1個以上 的構件表面，形成保持奈米粒子的接受構造。 由於在形成接合之構件中至少1個以上的構件表面， 形成保持奈米粒子的接受構造，故與設有上述接受層之構 件的接合構造相同，可提高接合強度。 此外，本發明的構件之接合構造中，上述的接受構造 ，是對構件表面進行化學性或物理性改質所形成。 舉例來說，倘若對構件表面執行化學性改質並導入親 水基（hydrophilic group)，可提高奈米粒子的保持力， 也能提闻構件的接合強度。 此外’本發明的構件之接合構造，是利用奈米粒子接 合複數構件的接合構造，在形成接合之構件中的至少1個 以上的構件設有接受層，而該接受層中捏拌有奈米粒子。 由於是利用融熔溫度低的奈米粒子接合複數個構件， 故能以較低的溫度接合構件，而降低對接合構件的損傷。 此外’由於在形成接合之構件中的至少1個以上的構件設 有接受層且該接受層中捏拌有奈米粒子，因此可提高接合 強度’即使是傳統接合方式所難以達成的構件之間也能形 成接合。 本發明的構件之接合構造中，上述奈米粒子的局部或 王口 β ’疋：互相形成融著。 -6 - (4) (4)1252167 舉例來說，倘若利用加熱使奈米粒子的局部或全部互 相形成融著，可實現高接合強度的結合構造。 本發明的構件之接合構造中，上述奈米粒子是含有金 屬物質的奈米粒子。 倘若使用含有金屬物質的奈米粒子來執行構件的接合 ，可提高接合強度，並且能以低成本執行構件的接合。 本發明的構件之接合構造中，上述奈米粒子爲金、銀 或銅。 倘若採用金、銀或銅作爲奈米粒子來執行構件的接合 ，可提高接合強度。此外，由於金、銀或銅所構成的奈米 粒子容易取得，故可實現低成本化。 本發明的構件之接合方法，是利用奈米粒子接合複數 構件的接合方法，在形成接合之構件中的至少1個以上構 件設有接受層，當把奈米粒子塗布於至少1個接受層的表 面後’使複數個構件之間形成相對狀並進行加熱。 由於是利用融熔溫度低的奈米粒子接合複數構件，故 能以較低溫的加熱來接合構件，可降低對接合構件的損傷 。此外’由於在形成接合之構件中的至少1個接受層的表 面塗布奈米粒子，因此可提高接合強度，即使是傳統接合 方式所難以達成的構件之間也能形成接合。 本發明的構件之接合方法中，上述的構件爲2個，並 均於該2個構件設置接受層。 由於在2個構件均設有接受層，舉例來說，倘若將奈 米粒子塗布於雙方的接受層後形成接合，可更進一步提高 -7- (5) (5)1252167 構件之間的接合可靠性。 本發明的構件之接合方法，是利用奈米粒子接合複數 個構件的接合方法，而在形成接合之構件中，至少有〗個 以上的構件本身成爲接受層，當把奈米粒子塗布於至少】 個構件的表面後，使複數個構件之間形成相對狀並進行加 熱。 由於在形成接合之構件中的至少1個以上的構件本身 ’是形成保持奈米粒子的接受層，因此可直接將奈米粒子 塗布於該構件而形成構件的接合，並提高接合可靠性。 本發明的構件之接合方法，是利用奈米粒子接合複數 個構件的接合方法，在形成接合之構件中的至少1個以上 的構件表面形成接受構造，當把奈米粒子塗布於至少1個 接受構造後’使複數個構件之間形成相對狀並進行加熱。 由於在形成接合之構件中至少1個以上的構件表面， 形成保持奈米粒子的接受構造，故與設有上述接受層之構 件的接合構造相同，可提高接合強度。 本發明的構件之接合方法中，上述的接受構造，是對 構件表面進行化學性或物理性改質所形成。 舉例來說，倘若對構件表面執行化學性改質並導入親 水基（hydrophilic group)，可提高奈米粒子的保持力， 也能提高構件的接合強度。 此外’本發明的構件之接合方法，是利用奈米粒子接 合複數構件的接合方法，在形成接合之構件中的至少1個 以上的構件設有接受層，並在至少1個接受層中捏拌有奈 -8 - (6) (6)1252167 米粒子’再使複數個構件之間形成相對狀並進行加熱。 由於是利用融熔溫度低的奈米粒子接合複數個構件， 故能以較低的溫度接合構件，而降低對接合構件的損傷。 此外’由於在形成接合之構件中的至少1個以上的構件設 有接受層且該接受層中捏拌有奈米粒子，因此可提高接合 強度’即使是傳統接合方式所難以達成的構件之間也能形 成接合。 本發明的構件之接合方法中，上述奈米粒子的局部或 全部，是互相形成融著。 舉例來說，倘若利用加熱使奈米粒子的局部或全部互 相形成融著，可實現高接合強度的結合構造。 本發明的構件之接合方法中，上述奈米粒子是含有金 屬物質的奈米粒子。 倘若使用含有金屬物質的奈米粒子來執行構件的接合 ’可提高接合強度，並且能以低成本執行構件的接合。 本發明的構件之接合方法中，上述奈米粒子爲金、銀 或銅。 倘若採用金、銀或銅作爲奈米粒子來執行構件的接合 ，可提高接合強度。此外，由於金、銀或銅所構成的奈米 粒子容易取得，故可實現低成本化。 本發明的構件之接合方法中，上述的奈米粒子是於加 熱之前，利用分散材形成包覆。 由於上述的奈米粒子在加熱之前由分散材形成包覆’ 故可在安定的狀態下將奈米粒子塗布於接受層等。 (7) (7)1252167 本發明的構件之接合方法，是以噴射的方式將奈米粒 手塗布於上述接受層的表面。 由於是利用噴射的方式將奈米粒子塗布於接受層的表 菌，故奈米粒子可均勻且正確地塗布。 本發明的構件之接合方法，是以印刷的方式將奈米粒 子寒布於上述接受層的表面。 舉例來說，倘若以網點印刷的方式將奈米粒子塗布於 接受層的表面，可均勻且正確地塗布奈米粒子。 本發明的構件之接合方法，是利用轉印方式將奈米粒 孑塗布於上述接受層表面。 舉例來說’倘若將奈米粒子載置於平板狀物並進行轉 印，可與利用噴射方式相同，均勻且正確地塗布奈米粒子 〇 本發明的構件之接合方法，是利用滴落的方式將奈米 粒子塗布於上述接受層的表面。 倘若利用滴落的方式將奈米粒子塗布於接受層的表面 ’可較利用噴射等方式在更短的時間內對廣大範圍塗布奈 米粒子。 本發明的構件之接合方法，可於執行上述的加熱時， 執行加壓。 倘若同時進行加熱與加壓，可更進一步提高構件的接 合可靠性。 【實施方式】 10- (8) (8)1252167 實施形態1 第1圖，是顯不根據本發明實施形態1的構件之接合 方法’於接合複數個構件時之接合步驟的縱剖面示意圖。 雖然在第1圖中，是顯示結合2個構件的狀態，但譬如當 將複數個半導體元件接合於1個基板時，也同樣適用於接 合3個以上構件的場合。 首先，分別於2個構件1形成接受層2 (第1 a圖） 。該構件1可採用金屬、玻璃、合成樹脂、半導體等絕大 多數的固體狀物，作爲本實施形態1的構件之接合構造及 接合方法的對象。此外，雖然第1圖中的構件1爲平板狀 物體，但亦可爲不同的形狀。而2個構件1可分別爲不同 種類的材料，亦可分別形成配線等。 接受層2主要是使用聚醯胺酸（polyamic acid )、丙 烯酸酯樹脂、水合氧化鋁、碳酸鈣、碳酸鎂、合成微粒子 一氧化砂、滑石、瓷土、硫酸銘、硫酸鋇等，並藉由機械 塗布或噴霧的方式形成。構件1在形成接受層2之前，最 好預先使構件1形成粗糙的表面，好提高構件1與接受層 2之間的緊密貼著力。 接下來’將由分散材4所包覆的奈米粒子3塗布在形 成於2個構件〗上的接受層2 (第1 b圖）。該奈米粒子3 是採用譬如直徑1 〇nm左右的金屬物質，其中大多採用金 '銀或銅。倘若採用上述金屬物質所形成的奈米粒子3接 合？夏數個構件1，可提高接合強度。此外，由於分散材4 可保護奈米粒子3，故奈米粒子3在進行加熱之前可維持 -11 - 1252167 Ο) 安定的狀態。而上述的分散材4，可採用各種的碳氫化合 物等。 被分散材4所包覆的奈米粒子3，譬如可混入溶劑中 形成膏狀或油墨狀再塗布於接受層2。形成上述膏狀或油 墨狀的奈米粒子3，可利用如噴射方式、印刷方式、轉印 方式、滴落方式等進行塗布。上述的噴射方式，是採用噴 射頭噴出已混入溶劑內的奈米粒子3，而上述的印刷方式 ，是利用網點印刷等來印刷已混入溶劑內的奈米粒子3後 形成塗布。上述的轉印方式，是將奈米粒子載置於平板狀 物體後藉由轉印的方式塗布。在轉印方式中，並不需要將 奈米粒子3混入溶劑後形成膏狀或油墨狀。此外，滴落的 方式是利用分配器（dispenser )，釋放已混入溶劑內的奈 米粒子3後形成塗布。 接下來，使第lb圖中於接受層2塗布有奈米粒子3 的構件1，互相抵接形成相對狀（如第1 c圖所示）。在 上述的狀態中，由於奈米粒子3受到分散材4的保護，故 能以安定的狀態保持於接受層2。 在此之後，對第1 c圖中互相抵接形成相對狀的2個 構件1加熱（如第1 d圖所示）。藉由對2個構件1進行 加熱，可使塗布於接受層2之部份或全部的奈米粒子3彼 此產生融著。藉由使奈米粒子3與接受層2、部分的奈米 粒子融接後所形成的緊密接著，可接合2個構件1。由於 奈米粒子3的表面積大於體積，且反應性高，故此時的加 熱溫度最好是如1 5 〇〜2 G 0 °C左右的低溫。此外，雖然在第 -12- (10) (10)1252167 1 d圖中奈米粒子3是保持原來的形狀形成殘留狀態，但 實際上奈米粒子的局部或全部是彼此融著形成連接狀態。 當利用第1 d圖的步驟加熱構件1時，一般來說，在 大多數的場合中絕大多數包覆奈米粒子3的分散材4會被 蒸發而消失。 此外，爲了提高構件1的接合強度，亦可於執行第 1 d圖的加熱時，同時加壓。此外，雖然在第1圖中，是 將奈米粒子3塗布在形成於2個構件1雙方的接受層2， 但亦可僅將奈米粒子3塗布於其中一側的接受層2。 雖然在第1圖中，構件1的數量爲2個，並分別於2 個構件1設置接受層2 ’但當接合複數個構件（譬如3個 以上）時，亦可在至少其中1個以上的構件設置接受層。 此外，形成接合的複數個構件1當中，亦可使至少1 個以上的構件本身形成接受層。舉例來說，當形成接合的 構件1是由聚醯胺酸所構成時，便不需在接合的構件1上 形成其他材質的接受層2。 不僅如此，在形成接合之構件1中的至少1個以上的 構件，亦可設置捏拌有奈米粒子3的接受層2。上述捏拌 有奈米粒子3的接受層2 ’舉例來說可捏拌粉末狀的聚醯 胺酸與奈米粒子’並利用塗布或噴霧的方式形成。在上述 的場合中’譬如可藉由使接受層2之間形成接觸後加熱的 方式，使構件1形成接合，且接受層2的表面無須另外塗 布奈米粒子。 本實施形態1中’由於是採用熔融溫度低的奈米粒子 ‘ 13 - (11) (11)1252167 接合複數個構件〗，故能以較低的溫度接合構件1，並降 低對接合構件1的損傷。此外，由於在形成接合之構件中 至少1個以上的構件1，形成保持奈米粒子3的接受層2 ，即使是傳統接合方式所難以達成的構件1之間也能形成 接合。 此外’倘若於兩個構件1均設有接受層2，並將奈米 粒子3塗布於雙方的接受層2形成接合，可更進一步提高 構件1之間的接合可靠性。 不僅如此，倘若在形成接合之構件1中的至少1個以 上的構件1本身形成接受層2，或於在形成接合之構件1 中的至少1個以上的構件設有接受層2且該接受層2中捏 拌有奈米粒子3，可獲得與上述接合構造相同的效果。 實施形態2 第2圖’是顯示根據本發明實施形態2的構件之接合 方法，於接合複數個構件時之接合步驟的縱剖面示意圖。 在本實施形態2中’是於構件1的表面形成可包持奈米粒 子3的接受構造5，來取代實施形態1中的接受層2。在 本實施形態2中，是以第2a圖及第2b圖取代實施形態1 之第1 a圖與第1 b圖的接合步驟，後續的接合步驟則與第 1 c圖與第1 d圖相同。其他的部分亦與實施形態1相同， 相同的邰分乃標示與實施形態1相同的圖號進行說明。 首先’分別於2個構件1形成接受構造5 (第2a圖 )、該構件1與竇施形態1相同，可採用金屬、玻璃、合 - 14- (12) (12)1252167 成樹脂、半導體等絕大多數的固體狀物。此外，雖然第2 圖中的構件1爲平板狀物體，但亦可爲不同的形狀。而2 個構件1可分別爲不同種類的材料，亦可分別形成配線等 。與實施形態1相同，亦可於形成接合之複數個構件1中 ，至少於1個以上的構件1形成接受構造5。 上述的接受構造5，只要是能提高混合有膏狀或油墨 狀奈米粒子3之溶劑的可濕性，任何方式均可適用，舉例 來說，可對構件1的表面進行化學性或物理性改質後形成 。而對構件1表面進行化學性改質的方法，譬如可利用氧 化處理或羥化（hydroxylation )處理，將親水基（ hydrophilic group)導入構件1表面的方式。或亦可塗布 偶合劑等。而對構件1表面進行物理性改質的方法，可採 用機械性硏磨、化學性硏磨來增加構件1表面的粗糙度， 亦可利用照射電子束或光的方式來增加構件1表面的能量 〇 此外，亦可利用蒸鍍、濺射等方法使有機物或無機物 附著於構件1的表面作爲接受構造5，亦可利用非電解法 或電解法所形成的覆膜作爲接受構造5。上述用於接受構 造5的物質，只要能提高前述溶劑的可濕性，任何物質均 適用。 接下來，與實施形態1相同，將被分散物4所包覆的 奈米粒子3塗布在形成於構件1雙方的接受構造5 (第2b 圖）。後續的步驟與實施形態1的第1 c圖與第1 d圖相同 -15- (13) (13)1252167 在本實施形態2中，由於在形成接合之構件中的至少 1個以上的構件表面，形成可保持奈米粒子的接受構造5 ’故與設有實施形態1中接受層2之構件1的接合構造相 同’可提高接合強度。 實施形態3 第3圖，是顯示適用本發明實施形態3之構件接合方 法的製品範例圖。在第3圖中，是顯示根據實施形態1之 接合方法來接合構件的液晶面板。如第3圖所示，本發明 實施形態1及實施形態2所顯示的接合構造，也能適用在 密封液晶面板6之液晶7的氣體密封構造等。 【圖式簡單說明】 第1圖：顯示實施例態1中構件接合方法之接合步驟 的縱剖面示意圖。 第2圖：顯示實施例態2中構件接合方法之接合步驟 的縱剖面示意圖。 第3圖：顯示適用本發明實施形態3之構件接合方法 的製品範例圖。 【主要元件符號說明】 1 ··構件 2 :接受層 3 :奈米粒子 -16- (14) (14)1252167 4 :分散材 5 :接受構造 6 :液晶面板 7 : 仪晶
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Claims (1)

  1. (1) 1252167 十、申請專利範圍 1 · 一種構件之接合構造，是利用奈米粒子接合複數 個構件的接合構造，其特徵爲：在形成接合之構件中的至 少1個以上的構件，設有保持奈米粒子的接受層。 2 ·如申請專利範圍第1項所記載的構件之接合構造 ，其中上述的構件爲2個，且該2個構件均設置有上述的 接受層。 3. 一種構件之接合構造，是利用奈米粒子接合複數 個構件的接合構造，其特徵爲：在形成接合之構件中，至 少有1個以上的構件本身成爲保持奈米粒子的接受層。 4. 一種構件之接合構造，是利用奈米粒子接合複數 構件的接合構造，其特徵爲：在形成接合之構件中至少1 個以上的構件表面，形成保持奈米粒子的接受構造。 5. 如申請專利範圍第4項所記載的構件之接合構造 ，其中上述的接受構造，是對上述的構件表面進行化學性 或物理性改質所形成。 6. 一種構件之接合構造，是利用奈米粒子接合複數 構件的接合構造，其特徵爲：在形成接合之構件中的至少 1個以上的構件設有接受層，且該接受層中捏拌有奈米粒 子。 7 .如申請專利範圍第1〜6項之其中任一項所記載的 構件之接合構造，其中上述奈米粒子的局部或全部，是互 相形成融著。 8.如申請專利範圍第1〜6項之其中任一項所記載的 -18- (2) (2)1252167 構件之接合構造，其中上述奈米粒子是含有金屬物質的奈 米粒子。 9 .如申請專利範圍第8項所記載的構件之接合構造 ，其中上述奈米粒子爲金、銀或銅。 10. 一種構件之接合方法，是利用奈米粒子接合複數 構件的接合方法，其特徵爲：在形成接合之構件中的至少 1個以上構件設有接受層，當把上述奈米粒子塗布於至少 1個上述接受層的表面後，使上述複數個構件之間形成相 對狀並進行加熱。 11·如申請專利範圍第1 0項所記載的構件之接合方 法，其中上述的構件爲2個，且該2個構件均設置有上述 的接受層。 1 2 . —種構件之接合方法，是利用奈米粒子接合複數 個構件的接合方法，其特徵爲：在形成接合之構件中，至 少有1個以上的構件本身成爲接受層，當把上述奈米粒子 塗布於至少1個上述構件的表面後，使上述複數個構件之 間形成相對狀並進行加熱。 1 3 . —種構件之接合方法，是利用奈米粒子接合複數 個構件的接合方法，其特徵爲：在形成接合之構件中的至 少1個以上的構件表面形成接受構造，當把上述奈米粒子 塗布於至少1個上述接受構造後，使上述複數個構件之間 形成相對狀並進行加熱。 14·如申請專利範圍第1 3項所記載的構件之接合方 法’其中上述接受構造，是對上述構件表面進行化學性或 -19- (3) 1252167 物理性改質所形成。 1 5 . —種構件之接合方 構件的接合方法，其特徵爲 1個以上的構件設有接受層 捏拌有上述奈米粒子，再使 狀並進行加熱。 1 6 .如申請專利範圍第 的構件之接合方法，其中上 互相形成融著。 1 7 ·如申請專利範圍第 的構件之接合方法，其中上 奈米粒子。 1 8 .如申請專利範圍第 法，其中上述奈米粒子爲金 1 9 .如申請專利範圍第 的構件之接合方法，其中上 利用分散材形成包覆。 2 0.如申請專利範圍第 的構件之接合方法，其中是 塗布於上述接受層的表面。 2 1 ·如申請專利範圍第 的構件之接合方法，其中是 塗布於上述接受層的表面。 2 2·如申請專利範圍第 法，是利用奈米粒子接合複數 :在形成接合之構件中的至少 ，並在至少〗個上述接受層中 上述複數個構件之間形成相對 1 0〜1 5項之其中任一項所記載 述奈米粒子的局部或全部，是 1 0〜1 5項之其中任一項所記載 述奈米粒子是含有金屬物質的 1 7項所記載的構件之接合方 、銀或銅。 10〜15項之其中任一項所記載 述的奈米粒子是於加熱之前， 1 0〜1 2項之其中任一項所記載 以噴射的方式將上述奈米粒子 1 0〜1 2項之其中任一*項所i己載 以印刷的方式將上述奈米粒子 1 0〜1 2項之其中任一項所記載 -20- (4)1252167 的構件之 塗布於上 23 . 的構件之 子塗布於 24. 的構件之 壓。 接合方法，其中是利用轉印方式將上述奈米粒子 述接受層表面。 如申請專利範圍第1 〇〜1 2項之其中任一項所記載 接合方法，其中是利用滴落的方式將上述奈米粒 上述接受層的表面。 如申δ靑專利範圍第丨〇〜〗5項之其中任—項所記載 接口方法，其中可於執行上述的加熱時，執行加
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