TWI684121B

TWI684121B - 曲面自對位接合裝置及其方法

Info

Publication number: TWI684121B
Application number: TW108102758A
Authority: TW
Inventors: 洪詩雅; 林柏青
Original assignee: 大陸商業成科技（成都）有限公司; 大陸商業成光電（深圳）有限公司; 英特盛科技股份有限公司
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2020-02-01
Also published as: TW202028940A; CN109782955A

Abstract

本發明提供一種曲面自對位接合裝置，其包括：一觸控感測層、一軟性印刷電路板以及一自聚型樹脂。該觸控感測層其具有複數下電極。該軟性印刷電路板與該觸控感測層互相對應設置，其具有複數上電極面對於該觸控感測層的該複數下電極。該自聚型樹脂包含複數金屬合金粒子球及一熱固性高分子膠，均勻設置於該觸控感測層與該軟性印刷電路板之間。當朝軟性印刷電路板的上電極正上方下壓時，透過一種加熱方式使得自聚型樹脂溫度上升，致使金屬合金粒子球熔融，熔融的金屬合金粒子球朝上電極與下電極之間聚集，俾使上電極與下電極對齊並導通，完成上電極與下電極的接合。並且，本發明還包括一種曲面自對位接合方法。

Description

曲面自對位接合裝置及其方法

本發明涉及一種曲面接合技術。

雖著時代的演變，觸控螢幕逐漸取代產品上的按鍵，且因應車載系統及穿戴式系統等快速發展，為符合現代人追求時尚潮流的設計，曲面型觸控螢幕的發展勢在必行。由於曲面型觸控螢幕的需求，面板設計時就須將觸控面板上的保護玻璃及觸控感測層等同樣設計成曲面，在先前的”曲面壓合”技術中，先設計出一個符合保護玻璃及觸控感測層之曲率的脈衝式壓頭及治具，透過異方性導電膠(Anisotropic Conductive Film, ACF) 將軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit, FPC)與觸控感測層直接在曲面內進行壓合，以達到不需要延伸接合墊(Bonding Pad)即可將上、下電極進行接合導通，為製程及產品帶來益處。

雖然透過上述的方法可為製程帶來些微益處，然， ACF在壓合的過程中，上、下電極重疊區域至少要達到電極的2/3，且重疊區域至少要5個導電粒子形變20%~60%才能達到良好的導通率，此種平對曲的壓合由於壓合過程中焦距不同，可能會產生偏移，即便在製作FPC時已將前端微曲，但可能會對不準，且雙軸曲壓頭製作不易，若製作時稍有偏差可能導致壓合時壓力分佈不均，甚至導致ACF中導電粒子形變程度不一造成導電率不良的情形。因此，為解決上述習用之問題與缺失，本發明提出一種曲面自對位接合技術，可解決目前因對不準導致上、下電極無法獲得良好接觸的情形。

綜合上述，本領域具通常知識者應理解到，若未來使用者對曲面型顯示器或曲面型觸控面板的要求更高，例如：雙軸曲、多軸曲或是其他更複雜的曲面組合，現今的ACF壓合將會越來越面臨挑戰，甚至可能不適用，故本發明之發明人有鑑於解決ACF壓合時的缺失或不足，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，設計出此種發明專利者。

本發明提供一種曲面自對位接合裝置，包括：一觸控感測層，其具有複數下電極；一軟性印刷電路板，與該觸控感測層互相對應設置，其具有複數上電極面對於該觸控感測層的該複數下電極；一自聚型樹脂，包含複數金屬合金粒子球及一熱固性高分子膠，均勻設置於該觸控感測層與該軟性印刷電路板之間；當朝該軟性印刷電路板的該上電極正上方下壓時，透過加熱方式使得該自聚型樹脂溫度上升，當該自聚型樹脂溫度上升時，致使該金屬合金粒子球熔融，熔融的該金屬合金粒子球朝該上電極與該下電極之間聚集，俾使該上電極與該下電極對齊並導通，該熱固性高分子膠隨著溫度的上升進一步固化，完成該上電極與該下電極的接合。

本發明提供一種曲面自對位接合方法，其包含以下步驟：S1：提供觸控感測層，設置於保護蓋板上，且觸控感測層邊緣處具有下電極；S2：提供蓋板，位於觸控感測層的正上方處，且下電極面對於蓋板；S3：提供軟性印刷電路板，位於蓋板與觸控感測層的下電極之間，並具有上電極面對於觸控感測層邊緣處的下電極；S4：提供自聚型樹脂，包含金屬合金粒子球及熱固性高分子膠，均勻塗佈於上電極與下電極之間；S5：使蓋板朝軟性印刷電路板的上電極正上方處下壓，當蓋板朝軟性印刷電路板的上電極正上方下壓時，透過加熱方式使得自聚型樹脂溫度上升；S6：當自聚型樹脂溫度上升時，致使金屬合金粒子球熔融，熔融的金屬合金粒子球朝上電極與下電極之間聚集，俾使上電極與下電極對齊並導通，熱固性高分子膠隨著溫度的上升進一步固化，完成上電極與下電極的接合。

較佳地，其中金屬合金粒子球包含錫鉍合金等，於熔融態時具有自聚性質的金屬合金。

較佳地，熱固性高分子膠包含為聚丙烯酸樹脂膠、氨基樹脂膠、呋喃樹脂膠、酚醛樹脂膠、不飽和聚酯膠、矽氧樹脂膠、聚氨酯膠、間苯二酚-甲醛樹脂膠、聚醯亞胺膠、三聚胺甲硅樹脂膠、二甲苯-甲醛樹脂膠、脲醛樹脂膠、矽酮塑膠、聚鄰-苯二甲酸二丙烯酯膠、環氧樹脂膠中任一種或其組合。

較佳地，觸控感測層及軟性印刷電路板可為相對應的撓式曲面或平面。

較佳地，觸控感測層及軟性印刷電路板可為不完全相對的一撓式曲面或平面。

較佳地，撓式曲面包含多曲率表面或單曲率表面。

較佳地，蓋板包含蓋板表面，其中蓋板表面包含與觸控感測層及軟性印刷電路板具有相同曲率結構的表面。

其中，當蓋板朝軟性印刷電路板的上電極正上方下壓時，透過導熱使得自聚型樹脂溫度上升，致使金屬合金粒子球熔融，熔融的金屬合金粒子球朝上電極與下電極之間聚集，俾使上電極與下電極對齊並導通，且熱固性高分子膠隨著溫度的上升進一步固化，完成該上電極與該下電極的接合。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能，可誇大塗層和範圍的尺寸，俾利完全了解，但應理解的是，該等內容不構成本發明的限定。

參考圖1，為本發明曲面自對位接合裝置的實施示意圖。一種曲面自對位接合裝置，包括：一觸控感測層10、一軟性印刷電路板20以及一自聚型樹脂50。

該觸控感測層10其具有複數下電極11。

該軟性印刷電路板20與該觸控感測層10互相對應設置，其具有複數上電極21面對於該觸控感測層10的該複數下電極11。

該自聚型樹脂50包含複數金屬合金粒子球51及一熱固性高分子膠52，均勻設置於該觸控感測層10與該軟性印刷電路板20之間。

當朝該軟性印刷電路板20的該上電極21正上方下壓時，透過加熱方式使得該自聚型樹脂50溫度上升，當該自聚型樹脂50溫度上升時，致使該金屬合金粒子球51熔融，熔融的該金屬合金粒子球51朝該上電極21與該下電極11之間聚集，俾使該上電極21與該下電極11對齊並導通，該熱固性高分子膠52隨著溫度的上升進一步固化，完成該上電極21與該下電極11的接合。

請同時參考圖1以及圖2，圖2為曲面觸碰面板分層示意圖，由圖中可知曲面觸碰面板可包含保護層12及觸控感測層10，並具有裝飾層13介於保護層12與觸碰感測層10之間，其中觸碰感測層10邊緣處具有下電極11，用以接合軟性印刷電路板20的上電極21。

參考圖3，為根據本發明曲面接合方法的步驟流程圖。首先步驟S1：供觸控感測層，設置於保護層12上，且觸控感測層10邊緣處具有下電極11；接著步驟S2：提供蓋板30，位於觸控感測層10的正上方處，且下電極11面對於蓋板30；接著步驟S3：提供軟性印刷電路板20，位於蓋板30與觸控感測層10的下電極11之間，並具有上電極21面對於觸控感測層10邊緣處的下電極；接著步驟S4：提供自聚型樹脂50(Self-Assembly Paste , SAP)，包含金屬合金粒子球51及熱固性高分子膠52，均勻塗佈於上電極21與下電極11之間；接著步驟S5：使蓋板朝軟性印刷電路板20的上電極21正上方處下壓，當蓋板30朝軟性印刷電路板20的上電極21正上方下壓時，透過加熱方式使得自聚型樹脂50溫度上升；最後步驟S6：當自聚型樹脂50溫度上升時，致使金屬合金粒子球51熔融，熔融的金屬合金粒子球51朝上電極21與下電極11之間聚集，俾使上電極21與下電極11對齊並導通，熱固性高分子膠52隨著溫度的上升進一步固化，完成上電極與下電極的接合。

綜合上述步驟，下文將根據上述步驟進行詳細說明。

接著參考圖4，為實現本發明實施例的接合治具示意圖，接合治具具有放置平面40用以放置曲面觸碰面板，以及具有蓋板30，將曲面觸碰面板放置於放置平面40上，並將觸控感測層10的下電極11面向蓋板30，接著將具有上電極21的軟性印刷電路板20放置於蓋板30與觸控感測層10之間，並將軟性印刷電路板20的上電極21面對於觸控感測層10的下電極11，其中上電極與下電極包含金、銀、銅、錫等其中任一種或包含上述材料之合金，接著提供與積水化學合作開發的自聚型樹脂50均勻塗佈於下電極11與上電極21之間，最後使蓋板30下壓，致使軟性印刷電路板20的上電極21下壓至觸控感測層10的下電極11，本領域具通常知識者應理解到，此接合治具僅為詳細說明本發明之精神與範疇，不為本發明之限定。

參考圖5(a)至圖5(b)，為本發明曲面接合方法之下壓示意圖，由圖可知，自聚型樹脂50可包含金屬合金粒子球51及熱固性高分子膠52，其中金屬合金粒子球51均勻分布於熱固性高分子膠52中，金屬合金粒子球51可包含錫鉍合金粒子球等在熔融態時具有自聚性能力的合金金屬，且熱固性高分子膠52可包含聚丙烯酸樹脂膠、氨基樹脂膠、呋喃樹脂膠、酚醛樹脂膠、不飽和聚酯膠、矽氧樹脂膠、聚氨酯膠、間苯二酚-甲醛樹脂膠、聚醯亞胺膠、三聚胺甲硅樹脂膠、二甲苯-甲醛樹脂膠、脲醛樹脂膠、矽酮塑膠、聚鄰-苯二甲酸二丙烯酯膠、環氧樹脂膠等相關的熱固性材料。當蓋板30下壓時，透過一種加熱方式使得該自聚型樹脂50溫度上升，其中加熱方式可包含導熱方式、雷射加熱或迴銲爐等，任一能使自聚型樹脂50溫度上升的加熱方式，本發明目前已導熱方式作為實施例，以詳細說明本發明之精神與範疇。

同時參考圖6，為本發明實施例錫鉍合金粒子球51的二元金相圖，其中圖中，左側虛線部分錫液相線、右側虛線部分為鉍液相線、實線部分為錫鉍合金的二元金相線，圖中A區域表錫鉍共相區，圖中B區域表富錫固溶體區，由圖可知當錫的重量百分比濃度為100％時，其熔點為231.9℃，而鉍的重量百分比濃度為100％時，其熔點為271.4℃。隨著鉍在錫中重量百分比濃度越來越高時，錫的熔點越來越低，反之錫在鉍中重量百分比濃度越來越高時，鉍的熔點越來越低，當鉍含量重量百分比為57%時，錫與鉍的熔點在139℃處交叉，，且錫鉍合金進入錫鉍共相態。因此可知此錫鉍合金粒子球51，錫與鉍重量百分比濃度分別為43%與57% 時，當加熱到139℃時錫鉍合金粒子球51 形成共晶結構，許多合金也有類似性質。

接著參考圖7(a) 與圖7(b)，為本發明平面接合後電極接合面的OM(Optical Microscope)俯視圖及SEM(Scanning Electron Microscope , SEM)剖面圖，由圖中可知SAP50(Self-Assembly Paste)加熱壓合前已均勻塗佈於上電極21與下電極11(兩電極於圖式中重疊)之間，接著隨著將SAP50的溫度上升至139℃時，參考圖6(c) 與圖6(d)，為本發明曲面接合後電極接合面的SEM拍攝的平面圖及電極剖面圖，由圖6(c)可看出SAP50中的錫鉍合金粒子球51朝上電極21與下電極11之間聚集，由圖6(d)更能看出錫鉍合金粒子球51不只聚集於上電極21與下電極11之間，亦能使上電極21與下電極11之間上下對齊並使之接合，最後透過SAP50中的熱固性高分子膠52固化完善接合，進而完成曲面的自對位接合。

由上所述之方式，由於壓合過程中，因透過加熱方式致使SAP 50溫度上升至139℃，故SAP 50內的錫鉍合金粒子球51呈現熔融態，習知的ACF接合方式，若遇到上面撓度不相同或是電極沒有準確對位，將不容易將ACF內的導電粒子壓破變形致使上下電極導通，故本發明提出的一種曲面自對位接合方法較能比ACF更能適應多種撓度的曲面接合。

透過上述之詳細說明，即可充分顯示本發明之目的及功效，以上所述僅為清楚說明本發明的精神與範疇，並非限制本發明，因此本領域具通常知識者應理解的是凡運用到本發明說明書及圖示內容所做出等同替換和顯而易見的變化，均包含在本發明的保護範圍內。

10‧‧‧觸控感測層

11‧‧‧下電極

12‧‧‧保護層

13‧‧‧裝飾層

20‧‧‧軟性印刷電路板

21‧‧‧上電極

30‧‧‧ 蓋板

40‧‧‧放置平面

50‧‧‧自聚型樹脂

51‧‧‧金屬合金粒子球

52‧‧‧熱固性高分子膠

S1-S6‧‧‧步驟

圖1，為本發明曲面自對位接合裝置的實施示意圖。

圖2，為曲面觸碰面板分層示意圖。

圖3，為本發明曲面接合方法的步驟流程圖。

圖4，為實現本發明實施例的接合治具示意圖。

圖5(a)至圖5(b) ，為本發明曲面接合方法之下壓示意圖。

圖6，為本發明實施例錫鉍合金粒子球的二元金相圖。

圖7(a) ，為本發明平面接合後電極接合面的光學顯微鏡(Optical Microscope, OM)俯視圖。

圖7 (b) ，為本發明平面接合後電極接合面的掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope , SEM)拍攝的電極剖面圖。

圖7(c)，為本發明曲面接合後電極接合面的光學顯微鏡(Optical Microscope, OM)俯視圖

圖7 (d) ，為本發明曲面接合後電極接合面的掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope , SEM)拍攝的電極剖面圖。