TWI618205B - 薄膜覆晶封裝體及其散熱方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種薄膜覆晶封裝體，其包含可撓性基板、導線層、晶片、防銲層、封裝膠體以及散熱膠層。可撓性基板具有相對的第一表面與第二表面，第一表面包含晶片接合區。導線層設置於可撓性基板之第一表面上，晶片則設置於晶片接合區中並與導線層電性接合。防銲層局部覆蓋導線層，封裝膠體至少填充於晶片與可撓性基板之間。散熱膠層設置於第一表面或第二表面中之至少其中一者上，其包含絕緣膠體以及佈設於絕緣膠體內的複數個散熱粒子，其中，散熱粒子在絕緣膠體內的密度由靠近可撓性基板之一面向另一面逐漸增大。

Description

薄膜覆晶封裝體及其散熱方法

本發明係關於一種薄膜覆晶封裝體及其散熱方法，特別地，本發明係關於一種利用新式散熱技術之薄膜覆晶封裝體及其散熱方法。

封裝製程乃是用來保護晶片不受外界物理或化學變動因素所影響，並提供晶片絕緣保護以避免配線受到外界干擾或互相干擾。於驅動IC領域，特別是液晶顯示螢幕(Liquid Crystal Display,LCD)，一般常以捲帶承載封裝(Tape Carrier Package,TCP)、薄膜覆晶封裝(Chip on Film,COF)、玻璃覆晶封裝(Chip On Glass)等三種封裝方法對驅動IC進行封裝。基於成本考量、腳距、基板可撓性等各種因素，薄膜覆晶封裝幾乎已取代了捲帶承載封裝而成為主流趨勢。另外，雖然玻璃覆晶封裝於上述三種封裝方法中可能達成最低封裝厚度以及最小間距以獲得高腳數的效果，但由於玻璃覆晶封裝中只要其中一個IC處理不當，即可能造成整片面板報廢的風險，此風險隨著玻璃基板的尺寸增大而提高，因此目前仍以薄膜覆晶封裝為主流。

由於驅動IC朝高功率、高腳數前進，其所產生的熱量越來越高也越來越難消散，因此，薄膜覆晶封裝體上加裝散熱結構來幫助散熱的需求越來越高。現行薄膜覆晶封裝體的散熱方法，主要是以黏貼金屬散熱 片的方式來進行。然而，黏貼金屬散熱片之方式將會增加薄膜覆晶封裝體的整體厚度，不符合目前驅動IC的低厚度趨勢。另一方面，金屬散熱片還會使薄膜覆晶封裝體的可撓性降低。

因此，為了有效解決散熱問題並使薄膜覆晶封裝體不至於過厚且可撓性降低，有必要發展一種新的散熱方式應用於薄膜覆晶封裝體。

本案之一範疇在於提供薄膜覆晶封裝體的散熱方法，其於維持薄膜覆晶封裝體的良好散熱效果外，還可降低薄膜覆晶封裝體的厚度，並且其成本低於市售已混合好之散熱膠。

根據一具體實施例，本發明之散熱方法可用於薄膜覆晶封裝體，其中薄膜覆晶封裝體包含可撓性基板、導線層、晶片、防銲層以及封裝膠體，導線層、晶片、防銲層以及封裝膠體皆設置於可撓性基板的第一表面上，晶片電性接合導線層，防銲層局部覆蓋導線層，且封裝膠體至少填充於晶片與可撓性基板之間。本具體實施例之散熱方法包含下列步驟：設置液態之膠層於晶片、防銲層或是可撓性基板之相對於第一表面的第二表面之至少其中之一上；佈設散熱粒子於液態之膠層；以及對液態之膠層進行固化製程，使得液態之膠層由液態轉變成半固態，再進一步轉變為固態。藉由本發明之散熱方法可避免增加薄膜覆晶封裝體的厚度，並提供成本較低的散熱結構。

本案之另一範疇在於提供一種新式的薄膜覆晶封裝體，其具有良好的散熱功能以及較小的厚度，並且其散熱結構具有較低的成本。

根據一具體實施例，本發明之薄膜覆晶封裝體包含可撓性基 板、導線層、晶片、防銲層、封裝膠體以及散熱膠層。其中，可撓性基板包含相對的第一表面以及第二表面，且第一表面上具有晶片接合區。導線層設置於可撓性基板的第一表面上，而晶片設置於可撓性基板的晶片接合區中並與導線層電性接合。防銲層設置在導線層及可撓性基板上且局部覆蓋導線層。封裝膠體至少填充於晶片及可撓性基板之間。散熱膠層設置在可撓性基板的第一表面或第二表面之至少其中一者上，其包含絕緣膠體以及佈設於絕緣膠體中的散熱粒子，散熱粒子於絕緣膠體中之密度係由靠近可撓性基板之一面朝另一面逐漸增大。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述以及所附圖式得到進一步的了解。

1、2、3‧‧‧薄膜覆晶封裝體

10、20、30‧‧‧可撓性基板

100、200、300‧‧‧第一表面

102、202、302‧‧‧第二表面

1000、2000、3000‧‧‧晶片接合區

12、22、32‧‧‧導線層

14、24、34‧‧‧晶片

140、240、340‧‧‧凸塊

16、26、36‧‧‧防銲層

18、28、38‧‧‧封裝膠體

19、29、39‧‧‧散熱膠層

190、290、390‧‧‧絕緣膠體

192、292、392‧‧‧散熱粒子

194、394‧‧‧凹部

M1、M2‧‧‧模具

圖一係繪示根據本發明之一具體實施例之薄膜覆晶封裝體的剖面示意圖。

圖二係繪示根據本發明之另一具體實施例之薄膜覆晶封裝體之剖面示意圖。

圖三係繪示根據本發明之另一具體實施例之薄膜覆晶封裝體之剖面示意圖。

圖四A至圖四C係繪示根據本發明之一具體實施例之薄膜覆晶封裝體的散熱方法之各步驟的結構示意圖。

圖五A至圖五E’係繪示根據本發明之多個具體實施例之薄膜覆晶封裝體的散熱方法之各步驟的結構示意圖。

請參閱圖一，圖一係繪示根據本發明之一具體實施例之薄膜覆晶封裝體1的剖面示意圖。如圖一所示，薄膜覆晶封裝體1包含可撓性基板10、導線層12、晶片14、防銲層16、封裝膠體18以及散熱膠層19。可撓性基板10具有相對的第一表面100及第二表面102，第一表面100具有晶片接合區1000以供晶片14設置於其中。導線層12設置於第一表面100上，晶片14於晶片接合區1000中可透過凸塊140電性接合導線層12，並藉由導線層12與外部的電路進行連接。

防銲層16局部覆蓋導線層12，使晶片接合區1000內之導線層12及遠離晶片接合區1000處之導線層12可暴露出，以分別形成連接晶片14及外部電路之接腳，使得晶片14可透過導線層12與外部電路電性接合。封裝膠體18至少填充於晶片14與可撓性基板10之間的空間，以保護晶片14與導線層12之電性接點，並防止濕氣及汙染物侵入。

散熱膠層19設置於可撓性基板10的第一表面100上，更進一步地，散熱膠層19設置於晶片14之上，此外，散熱膠層19還可覆蓋在封裝膠體18，甚至覆蓋部分防銲層16。散熱膠層19包含絕緣膠體190以及散佈於絕緣膠體190內之複數個散熱粒子192。散熱粒子192於此並不限定其材料，僅需具有良好導熱性及散熱性即可，於實務中，散熱粒子192之材料可選自由銀、鐵、鐵氧體(Ferrite)、銅、銅/鎳、銅/銀、金、鋁、鎳、鎂、黃銅、不鏽鋼、石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球、碳纖維、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維、鍍銅/鎳碳纖維、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、二氧化矽、氧化鋅、氧化鎳、氮化鋁、氮化矽以及氮化硼所組成之群組的其中之一，或者是上述各材料的組合。

散熱粒子192散佈於絕緣膠體190中之密度隨其位置而有不同，於絕緣膠體190靠近外側的一面具有較大的散熱粒子密度，並且越接近可撓性基板10，散熱粒子密度會越小。換言之，散熱粒子192於絕緣膠體190內之密度由絕緣膠體190靠近可撓性基板10之一面向另一面逐漸增大。散熱膠層19藉由散佈於內部之散熱粒子192，可幫助晶片14及導線層12進行散熱。

散熱膠層19於本具體實施例中係覆蓋於晶片14、封裝膠體18、部分之防銲層16(即可撓性基板10之第一表面100)上，但實務中也可覆蓋可撓性基板10的其他部分。請參閱圖二，圖二係繪示根據本發明之另一具體實施例之薄膜覆晶封裝體2之剖面示意圖。如圖二所示，本具體實施例與上一具體實施例不同處，在於本具體實施例之薄膜覆晶封裝體2之散熱膠層29覆蓋於可撓性基板20之第二表面202上，並且對應到晶片24之位置，進而提供晶片24及其附近之導線層22散熱效果。此外，散熱膠層29也可延伸至第二表面202的其他位置，如圖二所示之範圍。因此，散熱膠層並不限定於薄膜覆晶封裝體上的特定位置，任何需要散熱功能的位置均可設置本發明之散熱膠層。

散熱膠層相較於金屬散熱片而言，其厚度較薄，並且可撓性較佳，因此可有效解決使用金屬散熱片當作薄膜覆晶封裝體之散熱結構所帶來的厚度增加及可撓性降低的問題。此外，為了更進一步增加散熱膠層的散熱效能，散熱膠層可形成不同外型來幫助散熱。請參閱圖三，圖三係繪示根據本發明之另一具體實施例之薄膜覆晶封裝體3之剖面示意圖。如圖三所示，本具體實施例之散熱膠層39具有多個凹部394，這些凹部394可增 加散熱膠層39與空氣的接觸面積，以增進其散熱效率。於實務中，這些凹部394可於散熱膠層39進行固化製程時以模具壓成。

請參閱圖四A至圖四C，圖四A至圖四C係繪示根據本發明之一具體實施例之薄膜覆晶封裝體1的散熱方法之各步驟的結構示意圖。此散熱方法係於薄膜覆晶封裝體1上形成散熱膠層19。薄膜覆晶封裝體1包含可撓性基板10、導線層12、晶片14、防銲層16以及封裝膠體18，其中導線層12、晶片14、防銲層16以及封裝膠體18均設置於可撓性基板10的第一表面100上，晶片14電性接合導線層12，防銲層16局部覆蓋導線層12，封裝膠體18至少填充於晶片14與可撓性基板10之間。於本具體實施例中，薄膜覆晶封裝體1之散熱方法可包含下列步驟：首先，如圖四A所示，設置液態之膠層於晶片14、防銲層16或是可撓性基板10之第一表面100或第二表面102上。液態之膠層可依需求設置或塗佈於薄膜覆晶封裝體1上，例如，可設置在產生較高熱量的晶片14或者是熱量不容易逸散之導線層12上。液態之膠層為仍具流動性的絕緣膠體，其材料可採用環氧樹脂或類似的材料，於圖四A中以如圖1之絕緣膠體190表示。

接著，如圖四B所示，佈設複數個散熱粒子192於液態之膠層190(絕緣膠體190)。本具體實施例係以噴灑的方式將散熱粒子192散佈於液態之膠層190的表面，由於散熱粒子192具有重量，因此會從液態之膠層190的表面逐漸滲入其內部。因應不同部位的發熱程度，所噴灑之散熱粒子192的濃度或數量也可隨之變化。例如，在接近發熱程度較高的晶片14之位置周圍噴灑較多的散熱粒子192，可令晶片14附近的液態之膠層190具有更高密度的散熱粒子192以達到更佳的散熱效果。基於散熱粒子192之多寡/密 度的可控性，本發明之方法相較使用先前技術之市售已調配好的散熱膠來說具有較低的成本。

於本具體實施例中，散熱粒子192可為各種具有良好散熱及導熱效果的材料，例如銀、鐵、鐵氧體、銅、銅/鎳、銅/銀、金、鋁、鎳、鎂、黃銅、不鏽鋼、石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球、碳纖維、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維、鍍銅/鎳碳纖維、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、二氧化矽、氧化鋅、氧化鎳、氮化鋁、氮化矽、氮化硼等，或者上述各種材料的組合。

如圖四C所示，對液態之膠層190進行固化製程，使已內含散熱粒子192之液態之膠層190由液態轉變為半固態，再轉變為固態而形成散熱膠層19。此固化製程於實務中可根據不同的液態之膠層的材質而以不同的方式來進行，例如加熱或照射紫外光等方法。

為了更進一步增進膠層的散熱效果，於固化製程中還可再對膠層進行其他的加工步驟。請參閱圖五A至圖五E，圖五A至圖五E係繪示根據本發明之另一具體實施例之薄膜覆晶封裝體的散熱方法之各步驟的結構示意圖。本具體實施例與上述具體實施例之不同處，在於本具體實施例於固化製程中進一步包含如圖五D或圖五E之步驟。圖五A及圖五B說明之步驟與圖四A及圖四B相同，在此不再贅述。而圖五C則顯示如圖四C所示之局部的固化製程，即對液態之膠層190進行固化製程，使已內含散熱粒子192之液態之膠層190由液態轉變為半固態。

接著，如圖五D所示，當帶有散熱粒子192之膠層190由液態轉為半固態時，對半固態之膠層190施加壓力，一方面使膠層190平坦化，一方面使得散熱粒子192深入膠層190中，其中施加壓力的方式可藉由如圖 五D所示之模具M1來進行。散熱粒子192深入膠層190有利於熱量自薄膜覆晶封裝體1傳導至膠層190中的散熱粒子192。最後，如圖五E所示，對半固態之膠層190繼續進行固化製程，使其由半固態轉變為固態而形成散熱膠層19。請注意，圖五C至圖五E所示之步驟並不須完全依照圖式排列順序進行。舉例而言，於如圖五C所示開始對膠層190進行固化製程使膠層190轉變為半固態之步驟後，可先停止固化製程而進行如圖五D所示之施加壓力的步驟，待施壓結束後再繼續進行如圖五E所示之完全固化的製程；但也可於膠層190轉變為半固態後不停止固化製程，而同時進行施加壓力及完全固化之步驟。

此外，請一併參閱圖五D’以及圖五E’，圖五D’及圖五E’係繪示根據本發明之另一具體實施例之薄膜覆晶封裝體的散熱方法之其中某些步驟的結構示意圖。如圖五D’所示，本具體實施例與上一具體實施例不同處，在於本具體實施例之方法在經過如上一具體實施例的圖五C中對液態之膠層190進行固化製程，使已內含散熱粒子192之液態之膠層190由液態轉變為半固態後，以帶有凸起結構的模具M2對半固態之膠層190施加壓力，一方面使得散熱粒子192深入膠層中，另一方面則對半固態之膠層190塑形。

接著，如圖五E’所示，經過圖五D’的施加壓力步驟後，半固態之膠層190上會形成多個凹部194，接著繼續固化製程使帶有多個凹部194之半固態的膠層190轉變為固態而形成散熱膠層19。散熱膠層19所帶有的多個凹部194能增加絕緣膠體190與空氣的接觸面積，以更進一步地增進散熱效率。

綜上所述，本發明之薄膜覆晶封裝體係利用帶有散熱粒子之 散熱膠層幫助薄膜覆晶封裝體進行散熱。由於散熱膠層之厚度較金屬散熱片為小，並且其可撓性較金屬散熱片高，因此本發明之薄膜覆晶封裝體相較於習知技術，更能貼近現今薄膜覆晶封裝技術的低厚度與高可撓性之要求。另一方面，本發明之薄膜覆晶封裝體的散熱方法，係先於薄膜覆晶封裝體上塗佈液態膠層，接著佈設或噴灑散熱粒子於液態膠層上而形成散熱膠層。由於本發明之散熱方法可針對薄膜覆晶封裝體上不同部分的發熱程度來控制佈設的散熱粒子的濃度或數量，相較於市售已混合好的散熱膠而言，本發明之散熱方法具有散熱粒子之多寡/密度的可控性，因此能更節省成本並達到更有效的散熱效果。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

Claims (11)

1. 一種薄膜覆晶封裝體，包含：一可撓性基板，具有相對的一第一表面以及一第二表面，該第一表面包含一晶片接合區；一導線層，設置於該可撓性基板之該第一表面上；一晶片，設置於該晶片接合區中並與該導線層電性接合；一防銲層，局部覆蓋該導線層；一封裝膠體，至少填充於該晶片與該可撓性基板之間；以及一散熱膠層，設置於該可撓性基板的該第一表面或該第二表面之至少其中之一上，該散熱膠層包含一絕緣膠體以及佈設於該絕緣膠體中之複數個散熱粒子，該等散熱粒子於該絕緣膠體內之密度由靠近該可撓性基板之一面向另一面逐漸增大。
2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜覆晶封裝體，其中該散熱膠層係覆蓋於該第二表面上，且對應該晶片之位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜覆晶封裝體，其中該散熱膠層至少局部覆蓋該晶片。
4. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜覆晶封裝體，其中該散熱膠層至少局部覆蓋該防銲層。
5. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜覆晶封裝體，其中該等散熱粒子之材料係選自由銀、鐵、鐵氧體、銅、銅/鎳、銅/銀、金、鋁、鎳、鎂、黃銅、不鏽鋼、石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球、碳纖維、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維、鍍銅/鎳碳纖維、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、二氧化矽、氧化鋅、氧化鎳、氮化鋁、氮化矽以及氮化硼所組成之群組。
6. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜覆晶封裝體，其中該散熱膠層遠離該可撓性基板之一表面具有多個凹部。
7. 一種薄膜覆晶封裝體之散熱方法，該薄膜覆晶封裝體包含一可撓 性基板、一導線層、一晶片、一防銲層以及一封裝膠體，該導線層、該晶片、該防銲層以及該封裝膠體係設置於該可撓性基板之一第一表面上，該晶片電性接合該導線層，該防銲層局部覆蓋該導線層，且該封裝膠體至少填充於該晶片與該可撓性基板之間，該方法包含下列步驟：先設置一液態之膠層於該晶片、該防銲層或是該可撓性基板之相對於該第一表面的一第二表面之至少其中之一上；接著佈設複數個散熱粒子於該液態之膠層的表面，該等散熱粒子由該液態之膠層的表面沉入該液態之膠層中，使該等散熱粒子於該液態之膠層內之密度由靠近該可撓性基板之一面向另一面逐漸增大；以及最後對該液態之膠層進行固化製程，使該液態之膠層由液態轉變成半固態並進一步地轉變成固態。
8. 如申請專利範圍第7項所述之薄膜覆晶封裝體之散熱方法，進一步包含下列步驟：於該液態之膠層轉變為半固態時，對該半固態之膠層施加壓力使該等散熱粒子深入該膠層。
9. 如申請專利範圍第8項所述之薄膜覆晶封裝體之散熱方法，其中對該半固態之膠層施加壓力的同時亦對該膠層塑形，使該膠層遠離該可撓性基板之一表面具有多個凹部。
10. 如申請專利範圍第7項所述之薄膜覆晶封裝體之散熱方法，其中該等散熱粒子之材料係選自由銀、鐵、鐵氧體、銅、銅/鎳、銅/銀、金、鋁、鎳、鎂、黃銅、不鏽鋼、石墨、碳黑、奈米碳管、奈米碳球、碳纖維、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維、鍍銅/鎳碳纖維、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、二氧化矽、氧化鋅、氧化鎳、氮化鋁、氮化矽以及氮化硼所組成之群組。
11. 如申請專利範圍第7項所述之薄膜覆晶封裝體之散熱方法，其中佈設該等散熱粒子於該液態之膠層的方法包含噴灑。