TWI608938B - 裝配結構、形成裝配結構的方法與形成封閉式封膠結構的方法 - Google Patents

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Description

裝配結構、形成裝配結構的方法與形成封閉式封膠結構的方法
本發明大致上關於一種裝配結構、形成一種裝配結構的方法與形成封閉式封膠結構的方法。特定言之，本發明特別針對以歧視性的方式引入與一表面化學性相連的疏水材料，而在一種裝配結構中選擇性地建立出封閉式封膠牆、以及形成此裝配結構的方法與形成用於裝配結構的封閉式封膠結構的方法。
在現今微機電系統（MEMS），例如用於微顯示器，的製程中，基材需要經過表面修飾（surface modification）來處理後續的電性檢核（electrical properties check）。然而，由於經過修飾的表面其表面能（surface energy）太低，以致於使得封膠（sealant）不能牢固地附著在經過修飾的表面上，因此經過修飾的表面後續還需要再經過退化處理（deterioration），方便將封膠派分（dispensing）在基材的表面上。開放式（open-loop）封膠牆通常會形成在基材與蓋玻璃之間。現今的製程順序，可以以以下的方式來說明：
晶圓 → 原子層沉積膜（atomic layer deposition, ALD）film → 第一次表面修飾 → 電性檢核 → 第一次表面修飾後退化處理 → 表面上派分開放式封膠 → 元件裝配 → 第二次表面修飾 → 封裝
由於修飾後的低能表面（low-energy surface）常常會妨礙黏著劑（封膠）正確地黏附在其表面上，所以在第一次表面修飾退化處理後為了要封裝，又需要第二次表面修飾，因此仍然亟需一種新穎的製造方法來應對前述的問題，並同時簡化目前用來製造微顯示器的製程。
有鑑於此，本發明提出了一種裝配結構、形成一種裝配結構的方法與形成一種封閉式封膠結構的方法。由於本發明方法中只需要單次的表面修飾，所以第一次表面修飾後退化處理與形成開放式封膠的步驟都不再需要了，也不用引入第二次表面修飾來取代前次的表面修飾，於是就大大地簡化了用來製作微機電系統的製程。
本發明在第一方面提出了一種裝配結構。本發明的裝配結構，包含元件、第一材料層、疏水層、圖案化第二材料層、封閉式封膠牆、視情況需要的第三材料層與蓋層。元件位於基材上，位於基材上的第一材料層覆蓋元件而成為埋入式元件。疏水層以化學性的方式與第一材料層相連，來修飾第一材料層之表面能。圖案化第二材料層位於基材上、沒有疏水層並被第一材料層所圍繞。第一材料層的材料與圖案化第二材料層的材料不同。封閉式封膠牆直接位於圖案化第二材料層上。蓋層位於封閉式封膠牆上、直接接觸封閉式封膠牆，以完全覆蓋封閉式封膠牆。
在本發明一實施方式中，元件包含光學元件或是微機電系統元件之至少一者。
在本發明另一實施方式中，圖案化第二材料層具有一矩形外框。
在本發明另一實施方式中，當第一材料層選自由氧化鋁、銦錫氧化物、石英、氧化矽與矽所組成之群組時，圖案化第二材料層選自由氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼、銅、熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣與石墨所組成之群組。
在本發明另一實施方式中，當第一材料層選自由氧化鋁、銦錫氧化物、石英、氧化矽、矽、氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼與銅所組成之群組時，圖案化第二材料層選自由熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣與石墨所組成之群組。
在本發明另一實施方式中，第一材料層係凹陷以容置與基材直接接觸之圖案化第二材料層。
在本發明另一實施方式中，第一材料層與第三材料層一起定義位於當中的凹穴以容置圖案化第二材料層，使得第三材料層被圖案化第二材料層所圍繞。
在本發明另一實施方式中，圖案化第二材料層位於第一材料層上又不直接接觸基材。
在本發明另一實施方式中，疏水層不直接接觸封閉式封膠牆。
在本發明另一實施方式中，封閉式封膠牆的形狀為一空心框。
本發明在第二方面又提出了一種形成裝配結構的方法。首先，形成覆蓋基材與元件的第一材料層。其次，形成為第一材料層所圍繞的圖案化第二材料層。然後，進行選擇性修飾步驟，而在第一材料層與圖案化第二材料層同時存在下獨門地修飾第一材料層之表面能。繼續，進行檢驗步驟，而在選擇性修飾步驟後檢驗元件之電性。再來，將蓋層在封閉式封膠的存在下固定至基材上，而形成裝配結構，其中之封閉式封膠與蓋層以及圖案化第二材料層相連。
在本發明一實施方式中，形成裝配結構的方法，更包含進行熟化步驟，來熟化封閉式封膠而形成封閉式封膠牆。
在本發明另一實施方式中，形成裝配結構的方法，更包含進行封裝步驟，來封裝裝配結構而形成裝配封裝結構。
在本發明另一實施方式中，當第一材料層選自由氧化鋁、銦錫氧化物、石英、氧化矽與矽所組成之群組時，圖案化第二材料層選自由氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼、銅、熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣與石墨所組成之群組。
在本發明另一實施方式中，當第一材料層選自由氧化鋁、銦錫氧化物、石英、氧化矽、矽、氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼與銅所組成之群組時，圖案化第二材料層選自由熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣與石墨所組成之群組。
在本發明另一實施方式中，第一材料層係凹陷以容置與基材直接接觸之圖案化第二材料層。
在本發明另一實施方式中，進行選擇性修飾步驟包含形成疏水層，而獨門地與第一材料層相連。
在本發明另一實施方式中，將蓋層固定至基材上時，封閉式封膠係位於蓋層上。
在本發明另一實施方式中，將蓋層固定至基材上時，封閉式封膠係位於圖案化第二材料層上。
本發明在第三方面另提出了一種形成封閉式封膠結構的方法。首先，提供基材。基材具有位於基材上之元件、又第一材料層與圖案化第二材料層兩者都位於基材上，且圖案化第二材料層覆蓋元件又被第一材料層所圍繞。其次，將疏水材料塗到第一材料層與圖案化第二材料層兩者上，而選擇性地修飾第一材料層之表面能。然後，在封閉式封膠的存在下，將蓋層固定至基材上。繼續，熟化封閉式封膠而形成封閉式封膠結構，其中封閉式封膠結構與蓋層以及圖案化第二材料層兩者相連。
在本發明一實施方式中，當第一材料層選自由氧化鋁、銦錫氧化物、石英、氧化矽與矽所組成之群組時，圖案化第二材料層選自由氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼、銅、熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣與石墨所組成之群組。
在本發明另一實施方式中，當第一材料層選自由氧化鋁、銦錫氧化物、石英、氧化矽、矽、氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼與銅所組成之群組時，圖案化第二材料層選自由熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣與石墨所組成之群組。
在本發明另一實施方式中，第一材料層係凹陷以容置與基材直接接觸之圖案化第二材料層。
在本發明另一實施方式中，將蓋層固定至基材上時，封閉式封膠係位於蓋層上。
在本發明另一實施方式中，將蓋層固定至基材上時，封閉式封膠係位於圖案化第二材料層上。
由於本發明提出以歧視性的方式，在第一材料層與圖案化第二材料層同時存在下得以排他地修飾第一材料層之表面能，而幾乎不會影響到圖案化第二材料的表面，所以能夠將疏水材料專門地引入第一材料層的表面並與第一材料層的表面化學性相連，於是後續能在裝配結構中選擇性地在圖案化第二材料層上建立封閉式封膠牆。這樣一來，先前技術中所必要的第一次表面修飾後退化處理、開放式封膠牆與形成開放式封膠的步驟都不再需要了，也不用再引入第二次表面修飾來取代前次的表面修飾。本發明的技術方案於是就能大大地簡化了原先用來製作微機電系統的製程。
本發明提供一種裝配結構、形成此裝配結構的方法與形成用於裝配結構的封閉式封膠結構的方法。由於引入選擇性修飾步驟，本發明只需經過單次表面修飾步驟，而在第一材料層與圖案化第二材料層同時存在下專門修飾第一材料層之表面能，結果是疏水層與第一材料層的表面化學性相連，來專門修飾第一材料層之表面能。在疏水層的幫助下，封膠材料可以單純地塗在圖案化第二材料層上形成封閉框。封閉式封膠材料之後可以再加以熟化，而形成用於裝配結構中的封閉式封膠牆。
本發明提供一種形成裝配結構的方法，此方法亦可以用來形成封閉式封膠結構。第1圖至第8圖繪示本發明方法的例示性流程。請參閱第1圖，首先，提供基材100。在基材100的表面上有元件101。例如，元件101可以是一種光學元件，或是一種微機電系統元件，像是微鏡、電極或是鉸鏈（hinge）等等。基材100可以是矽晶圓裸片（bare silicon wafer）。
其次，請參閱第2圖，形成第一材料層110來覆蓋基材100與元件101，較佳者，形成第一材料層110來完全覆蓋基材100的表面，並使得元件101成為埋入式元件。可以使用原子層沉積法來形成第一材料層110。第一材料層110的厚度並非關鍵或是沒有限制，較佳者越薄越好。第2A圖繪示第2圖的基材100的示意圖。
然後，請參閱第3圖，將圖案化第二材料層120形成在基材100上，使得第一材料層110與圖案化第二材料層120兩者都位於基材100上，元件101也位於基材100上。圖案化第二材料層120較佳會被第一材料層110所圍繞。第一材料層110是指周邊區域105，圖案化第二材料層120是指封膠區域106。第3A圖繪示第3圖的基材100的示意圖。
圖案化第二材料層120可以直接形成在第一材料層110上，如第3圖或第3A圖所繪示。或是，可以將圖案化第二材料層120嵌在第一材料層110中，如第3B圖所繪示，於是圖案化第二材料層120的表面121與第一材料層110的表面111一樣高。要不然，第一材料層110也可以凹陷以容置圖案化第二材料層120，如第3C圖所繪示，於是圖案化第二材料層120的表面121低於第一材料層110的表面111。此時，元件101若為電極之薄層，則可以視為視情況需要的第三材料層，而與第一材料層110一起定義位於當中的凹穴121，以容置圖案化第二材料層120，使得視情況需要的第三材料層被圖案化第二材料層120所圍繞。
圖案化第二材料層120的厚度並非關鍵或是沒有限制，所以圖案化第二材料層120的厚度可以大於、小於第一材料層110的厚度，或是與第一材料層110的厚度一樣薄。第一材料層110的化學性質與圖案化第二材料層120的化學性質不同。
如果要將圖案化第二材料層120直接形成在第一材料層110的表面111上，可以使用圖案化遮罩109來方便將圖案化第二材料層120直接形成在第一材料層110的表面111上，如第3圖所繪示。如果圖案化第二材料層120需要嵌在第一材料層110中，可以在有圖案化遮罩（圖未示）加上蝕刻製程協助下將用來容置圖案化第二材料層120的凹穴112形成之後，再形成圖案化第二材料層120。如第3B圖所繪示，還可以移除掉沉積時多餘的圖案化第二材料層122，使得圖案化第二材料層120的表面121與第一材料層110的表面111一樣高。在這種實施方式中，圖案化第二材料層120還會與基材100直接接觸。
再者，當圖案化第二材料層120要凹入第一材料層110中時，可以在有圖案化遮罩（圖未示）加上蝕刻製程協助下將用來容置圖案化第二材料層120的凹穴112形成之後，再進行圖案化第二材料層120的形成，如第3C圖所繪示。還可以以回蝕刻的方式移除掉沉積時多餘的圖案化第二材料層122，使得圖案化第二材料層120的表面121低於第一材料層110的表面111。在這種實施方式中，圖案化第二材料層120還會與基材100直接接觸。形成如第3圖、第3A圖、第3B圖或第3C圖所繪示的形成圖案化第二材料層120的方法，為本領域一般技藝人士所熟知，因之細節在此便不多加贅述。
再來，請參照第4圖、第4A圖、第4B圖或第4C圖所繪示，進行選擇性修飾步驟，是要在第一材料層110與圖案化第二材料層120同時存在下獨有地修飾第一材料層110之表面能。因為第一材料層110的化學性質與圖案化第二材料層120的化學性質不同，所以即使第一材料層110與圖案化第二材料層120同時存在，還是能夠獨一地降低第一材料層110之表面能。第4圖繪示圖案化第二材料層120形成在經過修飾的第一材料層110上。第4A圖繪示第4圖的上視圖。第4B圖繪示圖案化第二材料層120嵌在經過修飾的第一材料層110中。第4C圖繪示圖案化第二材料層120凹入經過修飾的第一材料層110中。
較佳者，可以將疏水性材料131或是超疏水性材料131（super-hydrophobic material）塗在第一材料層110與圖案化第二材料層120上，但是疏水性材料131中的疏水性分子132只會被選擇性的引入第一材料層110的表面111上，來特定地降低第一材料層110的表面能。例如，在第一材料層110與圖案化第二材料層120都同時存在下，疏水性材料131的疏水層130只會特定地連結在第一材料層110上，但是實質上不會連結在圖案化第二材料層120上。
疏水層130可以包含疏水性分子132或是超疏水性分子132，諸如有對於第一材料層110具高親和性（affinity）基團（moieties）的矽烷類或是酸類。矽烷類可以是直鏈烷基矽烷類、支鏈烷基矽烷類、氟化烷基矽烷類、氯化矽烷類或是芳基矽烷類，諸如1H,1H,2H,2H-氟辛基-三乙氧基矽烷（1H,1H,2H,2H-fluorooctyl-triethoxysilane）、1H,1H,2H,2H-氟癸基-三乙氧基矽烷（1H,1H,2H,2H-fluorodecyl-triethoxysilane）、庚基三甲氧基矽烷（heptyltrimethoxy-
silane）與辛基三氯矽烷（octyltrichlorosilane）等。矽烷類可以以水解沉積（hydrolytic deposition）的方式或是無水沉積（anhydrous deposition）的方式，化學性地與第一材料層110連結。酸類可以是氟化酸類（fluorinated acids）、全氟化酸類（perfluorinated acids）、氯化酸類（chlorinated acids）、羧酸類（carboxylic acids）、磺酸類（sulfonic acids）、全氟化磺酸類（perfluorosulfonates）或是酸酐等，諸如全氟辛酸（perfluorooctanoic acid, PFOA）、全氟癸酸（perfluorodecaonic acid, PFDA)、全氟辛磺酸（perfluorooctane sulfonate, PFOS）等。建議可以利用一些具潛力的化學品所具有不同程度化學反應性的優勢，來產生表現出不同程度疏水性（hydrophobicity）的表面（表面能）。第4圖繪示矽烷接在第一材料層110上、第4B圖繪示羧酸接在第一材料層110上、又第4C圖繪示磺酸接在第一材料層110上 。
因為第一材料層110的化學性質與圖案化第二材料層120的化學性質不同，所以第一材料層110與圖案化第二材料層120會對疏水性分子，分別表現出實質上不同程度的化學反應性。較佳者，第一材料層110對於疏水性分子的化學反應性，比圖案化第二材料層120對於疏水性分子的化學反應性要好。疏水性分子可以在升溫或是常溫下與第一材料層110反應。例如，疏水性分子在溫度通常不超過200˚C的氣化條件下或是昇華條件下與第一材料層110反應一段時間，例如，從數秒到數小時。第一材料層110與圖案化第二材料層120可以獨立與分別是金屬、非金屬、金屬氧化物、非金屬氧化物、無機氧化物、無機化合物或是合金。
如果第一材料層110對於疏水性分子有高的化學反應性，圖案化第二材料層120對於疏水性分子可以有一般或是低的化學反應性。如果第一材料層110對於疏水性分子可以有高的或是一般的化學反應性，圖案化第二材料層120就對於疏水性分子有低的化學反應性。在選擇性表面修飾步驟之後，就會在不同材料層的表面建立了不同程度的疏水性。表一列出一些例示性材料對於一些範例的疏水性分子的不同化學反應性。
表一
例如，當第一材料層110為氧化鋁、銦錫氧化物、矽氧化物、石英、氧化矽、矽時，圖案化第二材料層可以是氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼、銅、熱蒸發（thermally evaporated）氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣、石墨。又當第一材料層110為氧化鋁、銦錫氧化物、矽氧化物、石英、氧化矽、矽、氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼、銅時，圖案化第二材料層可以是熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣、石墨。
選擇性修飾步驟會導致材料層表面可溼性（wettability），也就是接觸角，的改變。一般說來，接觸角越大，選擇性修飾就越好，或是說疏水性分子的覆蓋率（coverage rate）就越好。表二列出兩種例示性材料層在以全氟癸酸（PFDA)選擇性修飾之前與之後，水的接觸角的改變（∆WCA）。
表二
*σ = 標準差
**= 視為實質上未改變
所用之SiO2 （熱蒸發氧化矽)為Himax的熱蒸發機所製者。
表三列出以辛基三乙氧基矽烷進行化學修飾過的Al2 O3 ，其覆蓋率對水接觸角之值。
表三
σ = 標準差
所以觀察到，疏水性分子實質上會與氧化鋁而不是與氧化矽反應，而達到本發明方法理想中的選擇性修飾。就矽烷類與酸類而言，第一材料層110的反應速率高的多。而與第一材料層110相比，圖案化第二材料層120的反應速率就低上甚多，在結果上就表現出小了很多的水接觸角。第11圖繪示修飾之前在 SiO2 129 表面上與在Al2 O3 119表面上的水滴，第11A圖繪示修飾之後在 SiO2 129 表面上與在Al2 O3 118表面上的水滴。
如第5圖所繪示，在選擇性修飾完成之後，又進行檢驗步驟，用來檢驗埋入式元件101之電性。例如，檢驗步驟可以用來測量驅動電壓、來測量微機電系統（微鏡）的黏度係數（viscosity coefficient）、或是檢驗晶胞（cell）中是否存在任何瑕疵。檢驗步驟為本領域一般技藝人士所熟知，因之細節在此便不多加贅述。
然後，請參照第6圖所繪示，將黏膠140塗到基材100上，例如塗到圖案化第二材料層120上。較佳者，黏膠140沿著圖案化第二材料層120的邊緣塗成封閉式（close-loop）。即使黏膠140繞著圖案化第二材料層120的塗佈不太精確或是不甚準確，由於第一材料層110低很多的表面能，黏膠140還是幾乎無法沾到第一材料層110的表面111。因此，黏膠140就傾向於自我對準（self-align）至圖案化第二材料層120的幾何形狀。黏膠140可以是一種液態封膠材料，例如是環氧樹脂。第6A圖繪示第6圖的示意圖。第6B圖繪示依據第4B圖的示意圖。第6C圖繪示依據第4C圖的示意圖。
要不然，如第6D圖或第6E圖所繪示，黏膠140也可以塗到蓋層150上。黏膠140可以塗到蓋層150上形成矩形的封閉式封膠，較佳為空心方框形。框形封膠140可以安排成對應於基材100上圖案化第二材料層120的特殊形狀。第6D圖繪示將框形封膠140安排成棋盤格圖案。第6E圖繪示將框形封膠140安排成交錯圖案，例如差排圖案。蓋層150可以是玻璃。
無論封閉式封膠140是位於基材100上或是位於蓋層150上，蓋層150之後在封閉式封膠140的輔助下又固定至基材100上，使得封閉式封膠140夾置於蓋層150與圖案化第二材料層120之間，而得到裝配結構102，如第7圖所繪示。換句話說，封閉式封膠140在視情況需要的填料151來填滿蓋層150、第一材料層110與圖案化第二材料層120間的縫隙的輔助下，與蓋層150以及圖案化第二材料層120兩者相連。特別是，封閉式封膠140、蓋層150與圖案化第二材料層120一起定義了一個密封空間141。蓋層150可以在大約一個大氣壓或稍低於一個大氣壓的壓力下固定至基材100上。
繼續，請參閱第8圖，黏膠，也就是封閉式封膠140，被熟化（cure）而形成位於裝配結構102內部的固態封膠牆142。黏膠，也就是封閉式封膠140，可以以熱或是光來熟化而成為空心方框形。例如，如果黏膠是以熱來熟化，黏膠可以處於約1小時至約3小時間升溫至約130˚C至160˚C。要不然，如果黏膠是以光來熟化，黏膠可以處於能量密度約為4500至7500 微焦耳/平方公分365奈米的紫外光下約1小時至約3小時。當黏膠被正確地熟化而形成封閉式封膠牆142，也就是固態封膠牆142時，於是得到了堅固的裝配結構102。封閉式封膠牆142在裝配結構102之內，與蓋層150以及圖案化第二材料層120兩者相連。
視情況需要，請參閱第9圖，堅固的裝配結構102，還可以進一步進行裁切步驟與封裝步驟，而形成裝配封裝結構103。首先，裁切晶圓上的堅固的裝配結構102而得到多顆微機電系統晶粒。之後，每顆微機電系統晶粒143再各自經過封裝步驟而形成裝配封裝結構103。裝配封裝結構103包含堅固的裝配結構102、陶瓷底材161、黏膠162、打線163、封材164（encapsulant）、黑色矩陣165、頂蓋166以及金屬框167。裁切過堅固的裝配結構102包含密封空間141、封閉式封膠牆142、裁切過的單顆微機電系統晶粒143以及蓋層150。
陶瓷底材161提供裁切過的單顆微機電系統晶粒143所需的電路（圖未示）。陶瓷底材161較佳具有低熱阻。黏膠162用來將裁切過的單顆微機電系統晶粒143牢牢地固定在陶瓷底材161上。打線163用來電連接陶瓷底材161上的與裁切過的單顆微機電系統晶粒143上的電路。封材164用來密封打線163。黑色矩陣165可以視情況需要來形成在頂蓋166或是蓋層150上。頂蓋166用來保護裁切過的堅固裝配結構102。金屬框167則用來保護整個裝配封裝結構103。
封裝步驟為本領域一般技藝人士所熟知。例如，先將裁切過的單顆微機電系統晶粒143在黏膠162的輔助下牢牢地固定在陶瓷底材161上。然後，將陶瓷底材161與金屬框167組裝起來。接下來，形成打線163，再接續組裝上頂蓋166。
在歷經前述的步驟之後，就形成了裝配結構104。如第10圖、第10A圖或第10B圖所繪示，本發明之裝配結構104包含基材100、第一材料層110、圖案化第二材料層120、疏水層130、封閉式封膠牆142與蓋層150。
元件101位在基材100上。例如，元件101可以是一種光學元件，或是一種微機電系統元件，像是微鏡、電極或是鉸鏈等等。基材100可以是矽晶圓。
第一材料層110位在基材100上。圖案化第二材料層120位在基材100上，而被第一材料層110所圍繞。第一材料層110在材料性質上與圖案化第二材料層120的材料性質不同。第一材料層110的厚度或圖案化第二材料層120的厚度並非關鍵或是沒有限制，所以圖案化第二材料層120的厚度可以大於第一材料層110的厚度、小於第一材料層110的厚度，或是與第一材料層110的厚度一樣薄。
如果第一材料層110對於疏水性分子有高的化學反應性，圖案化第二材料層120對於疏水性分子可以有一般或是低的化學反應性。如果第一材料層110對於疏水性分子可以有高的或是一般的化學反應性，圖案化第二材料層120就對於疏水性分子有低的化學反應性。例如，當第一材料層110為氧化鋁、銦錫氧化物、矽氧化物、石英、氧化矽、矽等等時，圖案化第二材料層可以是氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼、銅、熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣、石墨等等。又當第一材料層110為氧化鋁、銦錫氧化物、矽氧化物、石英、氧化矽、矽、氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼、銅等等時，圖案化第二材料層可以是熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣、石墨等等。
形成的圖案化第二材料層120，相對於第一材料層110，可以產生多種不同的實施方式。例如，第10圖所繪示的第一實施方式，圖案化第二材料層120直接位於第一材料層110上而不直接接觸基材100。又例如，第10A圖所繪示的第二實施方式，圖案化第二材料層120會嵌入第一材料層110的凹穴112中，又直接接觸基材100。再例如，第10B圖所繪示的第三實施方式，圖案化第二材料層120會凹入第一材料層110的凹穴112中，又直接接觸基材100。第10A圖與第10B圖兩者繪示第一材料層110會凹陷，以容置與基材100直接接觸的圖案化第二材料層120。
疏水層130化學性地與第一材料層110相連結，好修飾第一材料層110的表面能。疏水層130可以包含疏水性分子132或是超疏水性分子132，諸如有對於第一材料層110具高親和性基團的矽烷類或是酸類等等。矽烷類可以是直鏈烷基矽烷類、支鏈烷基矽烷類、氟化烷基矽烷類、氯化矽烷類或是芳基矽烷類，諸如1H,1H,2H,2H-氟辛基-三乙氧基矽烷、1H,1H,2H,2H-氟癸基-三乙氧基矽烷、庚基三甲氧基矽烷與辛基三氯矽烷等。酸類可以是氟化酸類、全氟化酸類、氯化酸類、羧酸類、磺酸類、全氟化磺酸類或是酸酐等，諸如全氟辛酸、全氟癸酸、全氟辛磺酸等。
封閉式封膠牆142直接位在圖案化第二材料層120的矩形外框上，而具有矩形的外緣，例如為空心方框形。封閉式封膠牆142可以是被熟化的黏膠，例如是環氧樹脂。較佳者，封閉式封膠牆142沿著圖案化第二材料層120的各邊而設形成一個矩形，諸如方框形，而不位於第一材料層110上。再者，封閉式封膠牆142較佳不直接接觸疏水層130。可以安排封閉式封膠牆142成為對應位於基材100上的圖案化第二材料層120的特殊形狀，使得封閉式封膠牆142傾向自我對準至圖案化第二材料層120的幾何形狀。
蓋層150直接接觸封閉式封膠牆142而完全覆蓋封閉式封膠牆142。還可以有視情況需要的填料151，來填滿蓋層150、第一材料層110與圖案化第二材料層120之間的縫隙。
本發明提供一種形成裝配結構的新穎方法，或是形成封閉式封膠結構的新穎方法。本發明的新穎方法免去了兩個步驟：1）第一次表面修飾後的退化處理，2）第二次表面修飾，來體現一種更為簡易的製程。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧基材
101‧‧‧元件
102‧‧‧裝配結構
103‧‧‧裝配封裝結構
104‧‧‧裝配結構
105‧‧‧周邊區域
106‧‧‧封膠區域
109‧‧‧圖案化遮罩
110‧‧‧第一材料層
111‧‧‧表面
112‧‧‧凹穴
119、118‧‧‧氧化鋁
120‧‧‧圖案化第二材料層
121‧‧‧表面
122‧‧‧多餘的圖案化第二材料層
129‧‧‧氧化矽
130‧‧‧疏水層
131‧‧‧材料
132‧‧‧分子
140‧‧‧膠
141‧‧‧密封空間
142‧‧‧膠牆
143‧‧‧晶粒
150‧‧‧蓋層
151‧‧‧填料
161‧‧‧陶瓷底材
162‧‧‧黏膠
163‧‧‧打線
164‧‧‧封材
165‧‧‧黑色矩陣
166‧‧‧頂蓋
167‧‧‧金屬框
第1圖至第8圖繪示本發明方法的例示性流程。 第2A圖繪示第2圖的基材的示意圖。 第3A圖繪示第3圖的基材的示意圖。 第3B圖繪示圖案化第二材料層的表面與第一材料層的表面一樣高。 第3C圖所繪示第一材料層係凹陷以容置圖案化第二材料層。 第4A圖繪示第4圖的上視圖。 第4B圖繪示圖案化第二材料層嵌在經過修飾的第一材料層中。 第4C圖繪示圖案化第二材料層凹入經過修飾的第一材料層中。 第6A圖繪示第6圖的示意圖。 第6B圖繪示依據第4B圖的示意圖。 第6C圖繪示依據第4C圖的示意圖。 第6D圖繪示黏膠塗到蓋層上，安排成棋盤格圖案。 第6E圖繪示黏膠塗到蓋層上，安排成交錯圖案。 第9圖繪示堅固的裝配結構進行過裁切步驟與封裝步驟，而形成裝配封裝結構。 第10圖繪示本發明裝配結構中，圖案化第二材料層直接位於第一材料層上而不直接接觸基材。 第10A圖繪示本發明裝配結構中，圖案化第二材料層嵌入第一材料層的凹穴中又直接接觸基材。 第10B圖繪示本發明裝配結構中，圖案化第二材料層凹入第一材料層的凹穴中又直接接觸基材。 第11圖繪示選擇性修飾之前在二氧化矽表面上與三氧化二鋁表面上的水滴。 第11A圖繪示選擇性修飾之後在二氧化矽表面上與三氧化二鋁表面上的水滴。
100‧‧‧基材
101‧‧‧元件
110‧‧‧第一材料層
111‧‧‧表面
120‧‧‧圖案化第二材料層
130‧‧‧疏水層
131‧‧‧材料
132‧‧‧分子
140‧‧‧膠

Claims (22)

  1. 一種裝配結構，包含：一元件，位於一基材上；一第一材料層，位於該基材上；一疏水層，與該第一材料層化學性相連，來修飾該第一材料層之一表面能；一圖案化第二材料層，位於該基材上並被該第一材料層所圍繞，其中該第一材料層不同於該圖案化第二材料層；一封閉式封膠牆，直接位於該圖案化第二材料層上，其外邊被該疏水層所完全圍繞；以及一蓋層，直接接觸該封閉式封膠牆，以完全覆蓋該封閉式封膠牆。
  2. 如請求項1的裝配結構，其中該元件包含一光學元件與一微機電系統(MEMS)元件之至少一者。
  3. 如請求項1的裝配結構，其中該圖案化第二材料層具有一矩形外框。
  4. 如請求項1的裝配結構，其中當該第一材料層選自由氧化鋁、銦錫氧化物、石英、氧化矽與矽所組成之群組時，該圖案化第二材料層選自由氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼、銅、熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣與石墨所組成之群組，又當該第一材料層選自由氧化鋁、銦錫氧化物、石英、氧化矽、矽、氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼與銅所組成之群組時，該圖案化第二材料層選自由熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣與石墨所組成之群組。
  5. 如請求項1的裝配結構，其中該第一材料層係凹陷以容置與該基材直接接觸之該圖案化第二材料層。
  6. 如請求項1的裝配結構，其中該圖案化第二材料層位於該第一材料層上又不直接接觸該基材。
  7. 如請求項1的裝配結構，其中該疏水層不直接接觸該封閉式封膠牆。
  8. 如請求項1的裝配結構，其中該封閉式封膠牆的形狀為一空心框。
  9. 一種形成裝配結構的方法，包含：形成一第一材料層，以覆蓋一基材與一元件；形成一圖案化第二材料層，而為該第一材料層所圍繞；進行一選擇性修飾步驟，而在該第一材料層與該圖案化第二材料層同時存在下獨門地修飾該第一材料層之一表面能；進行一檢驗步驟，而在該選擇性修飾步驟後檢驗該元件之一電性；以及將一蓋層在一封閉式封膠的存在下固定至該基材上，而形成一裝配結構，其中該封閉式封膠與該蓋層以及該圖案化第二材料層相連。
  10. 如請求項9形成裝配結構的方法，更包含：進行一熟化步驟，來熟化該封閉式封膠而形成一封閉式封膠牆。
  11. 如請求項10形成裝配結構的方法，更包含：進行一封裝步驟，來封裝該裝配結構而形成一裝配封裝結構。
  12. 如請求項9形成裝配結構的方法，其中當該第一材料層選自由氧化鋁、銦錫氧化物、石英、氧化矽與矽所組成之群組時，該圖案化第二材料層選自由氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼、銅、熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣與石墨所組成之群組，又當該第一材料層選自由氧化鋁、銦錫氧化物、石英、氧化矽、矽、氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼與銅所組成之群組時，該圖案化第二材料層選自由熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣與石墨所組成之群組。
  13. 如請求項9形成裝配結構的方法，其中該第一材料層係凹陷以容置與該基材直接接觸之該圖案化第二材料層。
  14. 如請求項9形成裝配結構的方法，其中進行該選擇性修飾步驟包含：形成一疏水層，而獨門地與該第一材料層相連。
  15. 如請求項9形成裝配結構的方法，其中該第一材料層與一第三材料層一起定義一當中的凹穴以容置該圖案化第二材料層，使得該第三材料層被圖案化第二材料層所圍繞。
  16. 如請求項9形成裝配結構的方法，其中將該蓋層固定至該基材上時，該封閉式封膠位於該蓋層上。
  17. 如請求項9形成裝配結構的方法，其中將該蓋層固定至該基材上時，該封閉式封膠位於該圖案化第二材料層上。
  18. 一種形成封閉式封膠結構的方法，包含：提供一基材，其中該基材具有位於該基材上之一元件、又一第一材料層與一圖案化第二材料層都位於該基材上，且該圖案化第二材料層被該第一材料層所圍繞；將一疏水材料塗到該第一材料層與該圖案化第二材料層上，但只選擇性修飾該第一材料層之一表面能；在一封閉式封膠的存在下，將一蓋層固定至該基材上，使得該封閉式封膠的外邊被該疏水材料所完全圍繞；以及熟化該封閉式封膠而形成一封閉式封膠結構，其中該封閉式封膠結構與該蓋層以及該圖案化第二材料層相連。
  19. 如請求項18形成封閉式封膠結構的方法，其中當該第一材料層選自由氧化鋁、銦錫氧化物、石英、氧化矽與矽所組成之群組時，該圖案化第二材料層選自由氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼、銅、熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣與石墨所組成之群組，又當該第一材料層選自由氧化鋁、銦錫氧化物、石英、氧化矽、矽、氧化錫、氧化鉻、氧化鈦、氧化鐵、鎳、鐵、鋅、鋼與銅所組成之群組時，該圖案化第二材料層選自由熱蒸發氧化矽、碳酸鈣、硫酸鈣與石墨所組成之群組。
  20. 如請求項18形成封閉式封膠結構的方法，其中該第一材料層係凹陷以容置與該基材直接接觸之該圖案化第二材料層。
  21. 如請求項18形成封閉式封膠結構的方法，其中將該蓋層固定至該基材上時，該封閉式封膠位於該蓋層上。
  22. 如請求項18形成封閉式封膠結構的方法，其中將該蓋層固定至該基材上時，該封閉式封膠位於該圖案化第二材料層上。
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