TWI441293B - 緩衝元件及應用此緩衝元件之覆晶軟膜接合方法 - Google Patents

Description

緩衝元件及應用此緩衝元件之覆晶軟膜接合方法

本揭露係關於一種緩衝元件，特別是一種應用於覆晶軟膜接合之緩衝元件及其接合方法。

一般而言，將覆晶軟膜(Chip on Film)接合於液晶面板之方式多採用熱壓製程，在熱壓製程中，覆晶軟膜先被疊置於液晶面板，其後再以熱壓頭壓抵覆晶軟膜，因此，位於覆晶軟膜與液晶面板之間的膠材即會將覆晶軟膜及液晶面板膠合。此外，在前述壓抵過程中，熱壓頭通常經由緩衝材而壓抵覆晶軟膜。

在上述熱壓製程中，液晶面板的走線與覆晶軟膜的晶片外引線需完成對應的電性連接，走線與外引線通常為平行的電性接線(如金手指般)，由於外引線所在的覆晶軟膜的熱膨脹係數大於走線所在的液晶面板的熱膨脹係數，因此，在熱壓前(如常溫下)，外引線之間的間距通常小於走線之間的間距，當熱壓頭壓抵覆晶軟膜時，因覆晶軟膜的熱膨脹量大於液晶面板(玻璃)的熱膨脹量，故在熱膠合溫度時，外引線與走線即能對應地形成電性連接。

雖然在上述之覆晶軟膜的熱壓製程能達到對應電性連接之目的，但是在實作時，覆晶軟膜之溫度並不易控制，當溫度未落在預定範圍時，覆晶軟膜之熱膨脹量將不足或過大，致電性連接不良或錯誤。此外，在實際製程中，前述緩衝材係配置於熱壓頭與覆晶軟膜之間，致覆晶軟膜之溫度將更不易控制，更易形成不良之電性連接。

鑒於以上，本揭露提出緩衝元件及應用此緩衝元件之覆晶軟膜接合方法，適於將覆晶軟膜接合於基板。

依據一實施例，緩衝元件包含依序疊置的第一膜層、熱阻層及第二膜層。熱阻層之熱傳導係數小於0.13W/m-k。第一膜層之熱傳導係數為0.4W/m-k。第二膜層之熱傳導係數大於該第一膜層之熱傳導係數。

依據一實施例，第二膜層包含導熱粉。前述熱阻層之厚度介於0.06毫米至0.1毫米之間。第一膜層之厚度為0.05毫米，第二膜層之厚度為0.1毫米。熱阻層之熱傳導係數小於第二膜層之熱傳導係數。

依據一實施例，應用緩衝元件之覆晶軟膜接合方法包含以熱壓頭抵壓緩衝元件於一疊置有一覆晶軟膜之基板上，覆晶軟膜與基板間具有導電膠材，而熱壓頭之溫度為380℃；以及持續抵壓該基板一預定時間後，退回該熱壓頭。

藉由上述緩衝元件之結構，在熱壓頭尚未壓下(或是未接觸到緩衝元件)，緩衝元件可以將熱壓頭之熱量隔離，而不致預熱覆晶軟膜，當熱壓頭抵壓緩衝元件於覆晶軟膜時，熱量可以迅速地傳導至導電膠材，而待熱壓頭退回後，熱量亦被緩衝元件隔離於熱壓頭周圍，而不致於持續對覆晶軟膜加熱，因而，能更有效地控制覆晶軟膜的接合溫度，並提高電性連接的良率。

以上有關於本揭露的內容說明，與以下的實施方式係用以示範與解釋本揭露的精神與原理，並且提供本揭露的專利申請範圍更進一步的解釋。有關本揭露的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

以下在實施方式中詳細敘述本揭露之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本揭露之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本揭露相關之目的及優點。

首先，請參考「第1圖」，其為根據本揭露一實施例之緩衝元件之結構示意圖。緩衝元件(Buffer Sheet)10適於一覆晶軟膜(Chip on Film)製程。請搭配「第2A圖」閱覽之。從「第2A圖」可以看見緩衝元件10係捲繞於覆晶軟膜製程中的滾筒52a,52b，滾筒52a,52b各別配置於熱壓頭(Head)30兩側的卡匣(Buffer Sheet Cassette)50a,50b內。此熱壓頭30亦可稱為本壓頭。

覆晶軟膜22配置於一基板20上，基板20可以是液晶面板或其他欲與覆晶軟膜22接合之基板。覆晶軟膜22上具有一晶片24，於覆晶軟膜22及基板之間，具有導電膠材，導電膠材可以是但不限於異方性導電膠(ACF,Anisotropic Conductive Film)及各種熱固化型膠材。當覆晶軟膜22接合於基板20後，晶片24的外引線即對應地電性連接於基板20上的走線，關於此接合過程，容後詳述。

緩衝元件10包含第一膜層12、熱阻層14及第二膜層16。熱 阻層14包含第一表面140及第二表面142。熱阻層14之熱傳導係數小於或等於0.13W/m-k。熱阻層14可為玻纖層，熱阻層14之材質可以是但不限於玻纖布及任何具有高熱阻之材料，此處之高熱阻材料可以是熱傳導係數小於0.13W/m-k之任何材料，此玻纖布的熱傳導係數約為0.13W/m-k。熱阻層14之厚度可介於0.06毫米(mm)至0.1毫米之間。

第一膜層12配置於第一表面140，且第一膜層12之熱傳導係數為0.4W/m-k。第一膜層12可以是矽材層。第一膜層12可以為無摻雜導熱粉之矽膜，此矽膜的熱傳導係數約為0.4W/m-k。第一膜層12之厚度可介於0.01毫米至0.05毫米之間。

第二膜層16配置於第二表面142，且第二膜層16之熱傳導係數大於第一膜層12之熱傳導係數。第二膜層16可以是矽材層。此第二膜層16可以是但不限於矽膜，此矽膜亦可添加了導熱粉。導熱粉可採用混合、摻雜或塗佈方式結合於矽膜。第二膜層16之厚度可介於0.06毫米至0.1毫米之間。熱阻層14之熱傳導係數小於第二膜層16之熱傳導係數。

在第二膜層16相對於第二表面之另一面160(朝向覆晶軟膜22的面上)具有離形結構。此離形結構可以是多點圖樣的凸點或凹點，或在此表面160上具有離形材質，以在製程中，易於使緩衝元件10與覆晶軟膜22(異方性導電膠)脫離。

接著，請搭配「第2A圖」、「第2B圖」及「第2C圖」閱覽之。其為本揭露一實施例之應用緩衝元件之覆晶軟膜接合作業示 意圖。

「第2A圖」中，覆晶軟膜22係已於前一製程中(預壓製程)預壓於基板20上之後方才移至「第2A圖」之製程(亦可稱為本壓製程)，從圖中可以看見，緩衝元件10二端係捲繞於滾筒52a,52b並橫跨於熱壓頭30與覆晶軟膜22之間，其中，緩衝元件10之第一膜層12係朝向熱壓頭30。在此狀態時，由於熱阻層14及第一膜層12之熱傳導係數均小於第二膜層16之熱傳導係數，故熱壓頭30之熱量將被相當程度地隔離於緩衝元件10之上方(即熱壓頭30處)，使熱量不致被熱傳導或熱對流至覆晶軟膜22處，並維持覆晶軟膜22、導電膠材及基板20在預定溫度內，此預定溫度係低於導電膠材之熔接溫度。

接著，在「第2B圖」中，熱壓頭30已朝覆晶軟膜22移動並將緩衝元件10抵壓於覆晶軟膜22上方，此時，由於熱壓頭30已抵壓於緩衝元件10及覆晶軟膜22，因此，熱壓頭30之熱量即熱傳導至覆晶軟膜22、導電膠材及基板20，故導電膠材即會在預定時間內即達到熔接溫度並將覆晶軟膜22與基板20接合。此預定時間可視緩衝元件10之結構而變化，例如，當熱阻層14之厚度愈厚、熱阻層14之導熱係數愈低、或第一膜層12之導熱係數愈低，則預定時間的則愈長，意即，此預定時間可視緩衝元件10之設計而變化。

其次，待導電膠材達到熔接溫度後，熱壓頭30即可朝遠離覆晶軟膜22之方向移動(即朝「第2B圖」之上方移動)，移動後，即 形成如「第2C圖」所示，在此圖式中，即完成覆晶軟膜22接合於基板20之作業，其後，即可將接合好之基板20移出，再移入新的一片基板20，並再進行覆晶軟膜22接合製程。

再者，關於接合時的預定溫度及前述預定時間對接合效果之影響，請續參閱「第3A圖」、「第3B圖」、「第3C圖」及「第3D圖」，其為覆晶軟膜接合結果之結構示意圖。該些圖式係為「第2A圖」底視圖，即從「第2A圖」下方朝上向之視角所繪製之示意圖。

在「第2A圖」之狀態下，晶片24的外引線(亦可稱為外引腳)23a,23b及基板20的走線21a,21b的相對位置即如圖所示，其中，外引線即可為覆晶軟膜22上的導電佈線，用以將晶片24的接腳外引。而基板20若為液晶面板時，基板20的走線21a,21b可為透明導膜(ITO,indium tin oxide)。在此「第2A圖」時，外引線23a,23b與走線21a,21b之間的導電膠材因未達熔接溫度，故外引線23a,23b與走線21a,21b之間尚未完成接合，且相鄰外引線23a,23b的間距(pitch)小於走線21a,21b的間距(pitch)。

當前述預定溫度或預定時間不適當時，外引線23a,23b與走線21a,21b之間的接合即可能不適當，意即，若預定溫度過低或預定時間太短，則外引線23a,23b所在之覆晶軟膜20則可能會受熱不夠，致覆晶軟膜20之膨脹量未達預期，使外引線23a,23b之間距仍小於走線21a,21b之間距，但導電膠材已產生接合，故產生如「第3B圖」所示的接合狀態。從「第3B圖」中可以看出，外引線23a,23b正好位於走線21a,21b的間隙上，致使外引線23a, 23b將相鄰的走線21a,21b形成電性連接，而短路。

其次，若預定溫度及預定時間適當時，外引線23a,23b正好以一對一對應的方式與走線21a,21b電性連接，如「第3C圖」所示，完成將晶片24的接腳電性連接至基板20之目的。

再者，當預定溫度過高或預定時間過長，則覆晶軟膜20的膨脹量超過預期，並使得外引線23a,23b的間距大於走線21a,21b的間距，即如「第3D圖」所示，此時，外引線23a,23b與走線21a,21b間的接合可能即不適當，雖然在「第3D圖」中的接合仍屬於一對一對應方式接合，但接合後的間隙變小，除提高了短路的可能性，兩者間接合面積亦相對較小，電性連接效果亦較差。

關於本揭露緩衝元件10應用於覆晶軟膜22接合之效果，茲進行幾組實驗，實驗中之第一膜層之材質為矽(未摻雜導熱粉)，厚度為0.05毫米；第二膜層之材質為矽並摻雜導熱粉，厚度為0.1毫米；覆晶軟膜22與基板20(本實驗採用液晶面板)間的導電膠材採用異方性導電膠，而熱阻層則採用玻纖布，厚度分別為0.06、0.08、及0.1毫米。在相同製程下，完成接合時，覆晶軟膜的膨脹量即如「第4圖」所示，分別為22、15、及10微米(um)。前述膨脹量係指覆晶軟膜22在導電膠材固化(或達熔接溫度)時在水平面上的膨脹量，此水平面指的是與緩衝元件的第二表面實質上平行的面。從「第4圖」可以得知此膨脹量在10至22微米之間。而膨脹比例則在0.3%至0.8%之間，例如在最外側之兩個外引線23a,23b間的寬度為4.2毫米(mm)時，平面上的膨脹量在12.6到33.6 微米之間。當然，前述膨脹量可視設計而有所不同。

最後，請參閱「第5圖」，其為本揭露一實施例之應用緩衝元件之覆晶軟膜接合方法流程示意圖。從圖中可以知悉應用緩衝元件10之覆晶軟膜(Chip on Film)接合方法包含：步驟S90：以熱壓頭30抵壓緩衝元件10於疊置有一覆晶軟膜22之基板20上，覆晶軟膜22與基板20間具有導電膠材，熱壓頭之溫度為380℃；以及步驟S92：持續抵壓該基板一預定時間後，退回該熱壓頭。

其中，步驟S90中熱壓頭之溫度可以高於導電膠材之熔接溫度或上述之預定溫度，亦可以是導電膠材之固化溫度。步驟S90可以是指熱壓頭30以一預定速度先接觸到緩衝元件10後，再將緩衝元件10抵壓於基板20。此預定速度可以是一等速度，且其速度值約為1~10mm/s。

而步驟S92中的預定時間可以是熱壓頭30抵壓緩衝元件10於基板20後到導電膠材達到熔接溫度時的時間，或是熱壓頭30抵壓於緩衝元件10於基板20後到導電膠材固化時的時間。而熱壓頭30之退回則是指熱壓頭30朝遠離覆晶軟膜22的方向移動。

綜上所述，在熱壓頭30尚未壓下(即「第2A圖」所示或是未接觸到緩衝元件)時，緩衝元件10可以將熱壓頭30之熱量隔離於緩衝元件10之上方，而不致預熱覆晶軟膜22，當熱壓頭30抵壓緩元件10於覆晶軟膜22時，熱量可以迅速地傳導至導電膠材，而待熱壓頭30退回後，熱量亦被緩衝元件10隔離於熱壓頭30周 圍，而不致於持續對覆晶軟膜22加熱，因而能更有效地控制覆晶軟膜22的接合溫度，並提高電性連接的良率。

關於緩衝材之設計，實施者可根據熱壓頭30溫度與熱壓頭30下降速度，選擇適當材料做為熱阻層14，即適當選擇一種高熱傳導係數之材料，以滿足熱壓頭30壓於覆晶軟膜22前之時間內溫度阻隔的效果，此溫度阻隔效果亦可依據覆晶軟膜22的膨脹量進行設計。

雖然本揭露以前述的較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習相像技藝者，在不脫離本揭露之精神與範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本揭露之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧緩衝元件

12‧‧‧第一膜層

14‧‧‧熱阻層

140‧‧‧第一表面

142‧‧‧第二表面

16‧‧‧第二膜層

160‧‧‧另一面，表面

20‧‧‧基板

21a,21b‧‧‧走線

22‧‧‧覆晶軟膜

23a,23b‧‧‧外引線

24‧‧‧晶片

30‧‧‧熱壓頭

50a,50b‧‧‧卡匣

52a,52b‧‧‧滾筒

第1圖為根據本揭露一實施例之緩衝元件之結構示意圖。

第2A圖、第2B圖及第2C圖為本揭露一實施例之應用緩衝元件之覆晶軟膜接合作業示意圖。

第3A圖、第3B圖、第3C圖及第3D圖為覆晶軟膜接合結果之結構示意圖。

第4圖為覆晶軟膜結果之膨脹量比較圖。

第5圖為本揭露一實施例之應用緩衝元件之覆晶軟膜接合方法流程示意圖。

10．．．緩衝元件

12．．．第一膜層

14．．．熱阻層

140．．．第一表面

142．．．第二表面

16．．．第二膜層

160．．．另一面，表面

Claims (13)

1. 一種緩衝元件，適於一覆晶軟膜製程，該緩衝元件包含：一熱阻層，具有一第一表面及一第二表面，該熱阻層之熱傳導係數小於或等於0.13W/m-k；一第一膜層，配置於該第一表面，該第一膜層之熱傳導係數為0.4W/m-k；以及一第二膜層，配置於該第二表面，該第二膜層之熱傳導係數大於該第一膜層之熱傳導係數。
2. 如請求項1所述之緩衝元件，其中該第二膜層包含導熱粉。
3. 如請求項1所述之緩衝元件，其中該熱阻層之厚度介於0.06毫米(mm)至0.1毫米之間。
4. 如請求項1所述之緩衝元件，其中該第二膜層之厚度為0.1毫米。
5. 如請求項4所述之緩衝元件，其中該第一膜層之厚度為0.05毫米。
6. 如請求項1所述之緩衝元件，其中該第二膜層相對於該第二表面之另一面具有離形結構。
7. 如請求項1所述之緩衝元件，其中該熱阻層之材質為玻纖布，該第一膜層之材質為矽膜，該第二膜層之材質為矽膜。
8. 一種覆晶軟膜(Chip on Film)接合方法，包含：以一熱壓頭抵壓一緩衝元件於疊置有一覆晶軟膜之一基板上，該覆晶軟膜與該基板間具有一導電膠材，該熱壓頭之溫 度為380℃，該緩衝元件包含一熱阻層，一第一膜層及一第二膜層，熱阻層具有一第一表面及一第二表面，該熱阻層之熱傳導係數小於或等於0.13W/m-k，第一膜層配置於該第一表面，該第一膜層之熱傳導係數為0.4W/m-k，第二膜層配置於該第二表面，該第二膜層之熱傳導係數大於該第一膜層之熱傳導係數；以及持續抵壓該基板一預定時間後，退回該熱壓頭。
9. 如請求項8之覆晶軟膜接合方法，其中該覆晶軟膜在該導電膠材固化時與常溫時的膨脹比例在0.3%至0.8%之間。
10. 如請求項8之覆晶軟膜接合方法，其中該覆晶軟膜在該導電膠材固化時在水平面上的膨脹量在10微米(um)至22微米之間。
11. 如請求項8之覆晶軟膜接合方法，其中該以該熱壓頭抵壓該緩衝元件之步驟為該熱壓頭以一預定速度先接觸該緩衝元件後再將該緩衝元件抵壓於該基板。
12. 如請求項11之覆晶軟膜接合方法，其中該預定速度為一等速度。
13. 如請求項12之覆晶軟膜接合方法，其中該等速度為1~10mm/s。