TWI730819B - 電子裝置 - Google Patents
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Abstract
電子裝置包含柔性基板、異方性導電膠以及電子元件。柔性基板包含主動區、接合墊以及位在接合墊上的複數個突出物。異方性導電膠包含複數個導電粒子，其中導電粒子接觸突出物。異方性導電膠位在柔性基板的接合墊與電子元件之間。
Description
本揭露是有關於一種電子裝置，尤其是一種具有位在接合墊上的突出物的電子裝置。
現有電子裝置中的接合墊的表面平整，為了使異方性導電膠中的導電粒子可有效地形變，並與接合墊的導電層接觸，導電粒子與接合墊之間必須有足夠的接觸面積，以達成有效接觸。為了確保導電粒子與接合墊之間為有效接觸，因此需要較大的接合壓力。在應用柔性基板的電子裝置中，較大的接合壓力卻會造成柔性基板接合墊區域下陷。
有鑑於此，如何提供一種可避免柔性基板因為接合壓力而塌陷的柔性基版，仍是目前業界亟需研發的目標之一。
本揭露之一技術態樣為一種電子裝置。
在一實施例中，電子裝置包含柔性基板、異方性導電膠以及電子元件。柔性基板包含主動區、接合墊以及位在接合墊上的複數個突出物。異方性導電膠包含複數個導電粒子，其中導電粒子接觸突出物。異方性導電膠位在柔性基板的接合墊與電子元件之間。
在一實施例中，每一突出物具有一寬度，寬度落在約1微米至2微米的範圍中。
在一實施例中，每一突出物具有一高度，高度落在約0.1微米至1微米的範圍中。
在一實施例中，突出物的相鄰兩者之間具有一間距，間距落在約1.2微米至2微米的範圍中。
在一實施例中，每一突出物具有一寬度，每一導電粒子具有一直徑，寬度大於直徑的20%，且寬度小於3倍的直徑。
在一實施例中，每一突出物具有一高度，每一導電粒子具有一直徑，高度大於直徑的5%，且高度小於直徑的30%。
在一實施例中，突出物的相鄰兩者之間具有一間距，每一導電粒子具有一直徑，間距大於導電粒子的直徑的50%，且間距小於3倍的導電粒子的直徑。
在一實施例中，導電粒子具有大於15%的形變量。
在一實施例中，突出物包含鈍化層，鈍化層具有落在約0.3微米至0.4微米的範圍中的一厚度。
在一實施例中，鈍化層具有複數個區段。
在一實施例中，突出物包含閘極絕緣層，閘極絕緣層具有落在約0.3微米至0.4微米的範圍中的一厚度。
在一實施例中，閘極絕緣層具有複數個區段。
在一實施例中，閘極絕緣層的區段在柔性基板的垂直投影分別與閘極絕緣層的區段重疊。
在一實施例中，一部分的鈍化層位在閘極絕緣層的區段中的相鄰兩者之間，且延伸至接合墊上。
在一實施例中，突出物還包含非晶矽層，位在鈍化層與閘極絕緣層之間，非晶矽層具有落在約0.05微米至0.15微米的範圍中的一厚度。
在一實施例中，鈍化層具有複數個區段，非晶矽層具有複數個區段。
在一實施例中，鈍化層的區段在柔性基板的垂直投影與非晶矽層的區段在柔性基板的垂直投影至少部分重疊。
在一實施例中，閘極絕緣層具有複數個區段，閘極絕緣層的區段在柔性基板的垂直投影與閘極絕緣層的區段重疊，且閘極絕緣層的區段與非晶矽層的區段在柔性基板的垂直投影重疊。
在一實施例中，突出物還包含閘極絕緣層以及非晶矽層，非晶矽層位在鈍化層與閘極絕緣層之間，其中閘極絕緣層具有複數個區段，非晶矽層具有複數個區段。
在一實施例中，一部分的鈍化層位在閘極絕緣層的區段中的相鄰兩者之間，且延伸至接合墊上。
在上述實施例中，藉由設置突出物在柔性基板的接合墊上，可增加異方性導電膠之導電粒子與柔性基板之間的接觸面積。換句話說，藉由使導電粒子接觸突出物，可增加導電粒子的形變量，進而提升電子裝置與柔性基板之間的接合穩定度。此外，在導電粒子具有絕緣層之實施例中，設置突出物還有利於突破絕緣層。如此一來，在接合製程中，達到電子元件與柔性基板之間的有效接觸所需施加的外力可降低，因此可避免柔性基板的接合墊塌陷。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。且為了清楚起見，圖式中之層和區域的厚度可能被誇大，並且在圖式的描述中相同的元件符號表示相同的元件。
第1圖為根據本揭露一實施例之電子裝置10的剖面圖。電子裝置10包含柔性基板100、異方性導電膠200以及電子元件300。第2A圖為第1圖中區域A的放大圖。同時參照第1圖及第2A圖。柔性基板100包含接合墊BP以及位在接合墊BP上的突出物110。異方性導電膠200包含複數個導電粒子210，其中導電粒子210接觸突出物110。異方性導電膠200位在柔性基板100的接合墊BP與電子元件300之間。柔性基板100與電子元件300透過異方性導電膠200電性連接並互相黏合。電子元件300包含電性連接件310。如第2A圖所示，當電子元件300與柔性基板100透過接合製程接合後，電性連接件310以及接合墊BP擠壓導電粒子210，使得電性連接件310與接合墊BP上的導電層(如第3圖的金屬層106所示)透過導電粒子210電性連接電子元件300與柔性基板100之間的線路。
柔性基板100例如為聚亞醯胺(Polyimide, PI)、聚酯 (Polyester，PET)、PI與玻璃之複合型軟性機材、PET與玻璃之複合型軟性機材、或是PI、光學膠(OCA)與PET之複合型軟性機材。電子元件300例如可以是積體電路(Integrated Circuit，IC)或是軟性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)。
電性連接件310例如可以是金凸塊(Gold Bump)、銲錫凸塊(Solder Bump)、導電凸柱(Pillar)或其他用於電性連接的元件。
導電粒子210包含絕緣層212、金屬層214、以及樹脂216。導電粒子210的核心包含樹脂216，金屬層214包覆樹脂216。金屬層214例如可以是由金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鎳(Ni)以及鎳合金(Ni Alloy)當中至少一者組成。絕緣層212包圍金屬層214以及樹脂216，但本揭露並不此為限。在一些實施例中，導電粒子210也可不包含絕緣層212。
如第2A圖所示，藉由設置突出物110在柔性基板100的接合墊BP上，可增加導電粒子210與柔性基板100之間的接觸面積。換句話說，藉由使導電粒子210接觸突出物110，可增加導電粒子210的形變量，進而提升電子元件300與柔性基板100之間的接合穩定度。在一實施例中，導電粒子210的形變量大於15%，藉此提升電子元件300與柔性基板100之間的接合穩定度。此外，在導電粒子210具有絕緣層212之實施例中，設置突出物110還有利於突破絕緣層212。如此一來，在接合製程中，達到電子元件300與柔性基板100之間的有效接觸所需施加的外力可降低，因此可避免柔性基板100的接合墊BP塌陷。
如第2A圖所示，突出物110具有寬度W，寬度W落在約1微米至2微米的範圍中。突出物110具有高度H，高度H落在約0.1微米至1微米的範圍中。當電子元件300與柔性基板100透過接合製程接合後，電子元件300的電性連接件310與柔性基板100的接合墊BP之間具有間隔I1。電子元件300的電性連接件310與突出物110的頂端之間具有間隔I2，且間隔I2小於間隔I1。這樣的結構可克服環境測試中或是電子裝置10經過長時間使用後造成的導電粒子210回彈問題。換句話說，由於電性連接件310與突出物110的頂端之間的間隔I2較小，因此即便電性連接件310與接合墊BP之間的間隔I1隨時間或環境變化而有增加的現象發生，仍可確保導電粒子210與柔性基板100之間的接觸面積足以維持電子元件300與柔性基板100之間的有效接觸以及有效的電性連接。
第2B圖為第1圖中區域B的放大圖。導電粒子210也可能部分與突出物110接觸，另一部分則位在不具有突出物110的接合墊BP上。然而，突出物110產生的高低差也可具有擠壓突出物110的效果。換句話說，突出物110無須完全被導電粒子210覆蓋，也可具有增加導電粒子210與柔性基板100之間的接觸面積的技術功效。由此可知，突出物110的尺寸可不必小於導電粒子210的尺寸，只要接合墊BP上的突出物110可使得導電粒子210的形變量增加即可。突出物110的尺寸與導電粒子210的尺寸之間的關係將於後續段落描述。
第3圖為根據本揭露一實施例之柔性基板100的剖面圖。柔性基板100還包含主動區AA。在本實施例中，柔性基板100包含位在接合墊BP上的複數個突出物110。突出物110的相鄰兩者之間具有間距D，間距D落在約1.2微米至2微米的範圍中。
參照第1圖及第3圖，導電粒子210具有直徑DA。在一些實施例中，導電粒子210的直徑DA大致落在約3微米至10微米的一範圍中，但本揭露並不以此為限，使用者可根據需求選擇適當的導電粒子210的尺寸。導電粒子210的寬度W大於直徑DA的20%，且寬度W小於3倍的直徑DA。導電粒子210的高度H大於直徑DA的5%，且高度H小於直徑DA的30%。如此的結構設計可確保導電粒子210與柔性基板100之間的接觸面積足以維持電子元件300與柔性基板100之間的有效接觸以及有效的電性連接。導電粒子210的間距D大於導電粒子210的直徑DA的50%，且間距D小於3倍的導電粒子210的直徑DA。如此的結構設計可確保導電粒子210可接觸突出物110而產生較大的形變(見第2A圖及第2B圖)。
參照第3圖，突出物110包含閘極絕緣層112、非晶矽層114以及鈍化層116。非晶矽層114位在閘極絕緣層112與鈍化層116之間。非晶矽層114接觸閘極絕緣層112與鈍化層116。主動區AA具有主動陣列120。主動陣列120具有閘極絕緣層122、非晶矽層124以及鈍化層126。主動區AA的閘極絕緣層122延伸至接合墊BP上方的閘極絕緣層112。主動區AA的閘極絕緣層122與接合墊BP上方的閘極絕緣層112可在同一製程步驟中形成。主動區AA的非晶矽層124與接合墊BP上方的非晶矽層114也可在同一製程步驟中形成。主動區AA的鈍化層126與接合墊BP上方的鈍化層116也可在同一製程步驟中形成。主動區AA的非晶矽層124與鈍化層126之間還設有第二金屬層104S、104D，其分別為主動區AA之薄膜電晶體(TFT)之源極(Source)與極汲(Drain)。
柔性基板100與閘極絕緣層112之間具有第一金屬層102，其位在主動區AA以及接合墊BP上。突出物110的鈍化層116以及主動區AA的鈍化層126上方設有第三金屬層106，例如透明導電膜。舉例來說，第三金屬層106可以是銦鋅氧化物(Indium zinc oxide ，IZO)、銦錫氧化物(Iindium tin oxide，ITO)或其他透明金屬氧化物膜。主動區AA的鈍化層126與第三金屬層106之間還設有保護層108。主動區AA還包含接觸通孔130，且接觸通孔130中的第一金屬層102、第二金屬層104以及第三金屬層106彼此接觸。
根據上述，在形成主動陣列120的過程中，可藉由圖案化製程在接合墊BP上形成與主動區AA不同圖案的閘極絕緣層112、非晶矽層114以及鈍化層116。換句話說，突出物110之製作可不必增加製程步驟，而僅藉由調整原有的光罩設計而達成。
第4A圖為根據本揭露一實施例之柔性基板100的上視圖，其省略一部分的主動區AA(見第3圖)。在本實施例中，突出物110為長條狀，沿著第一方向D1延伸。相鄰兩突出物110之間具有在第二方向D2上的間距D。第二方向D2相異於第一方向D1。在本實施例中，第二方向D2實質上垂直於第一方向D1。
第4B圖為根據本揭露一實施例之柔性基板100a的上視圖，其省略一部分的主動區AA(見第3圖)。在本實施例中，突出物110a為島狀。突出物110a的寬度W實質上為突出物110a的直徑。相鄰兩突出物110a之間具有間距D。
第5圖為第3圖中的突出物110及接合墊BP之局部放大圖。在本實施例中，突出物110的閘極絕緣層112包含區段1122A、1122B、1122C。突出物110的非晶矽層114包含區段1142A、1142B、1142C。區段1122A、1122B、1122C分別位置對應區段1142A、1142B、1142C。此外，非晶矽層114在接合墊BP上的垂直投影與閘極絕緣層112重疊。一部分的鈍化層116位在閘極絕緣層112的區段1122A、1122B、1122C中的相鄰兩者之間，且此部分的鈍化層116延伸至接合墊BP上。如第5圖所示，延伸至接合墊BP上的鈍化層116接觸第一金屬層102。在本實施例中，鈍化層116覆蓋並接觸非晶矽層114、閘極絕緣層112以及第一金屬層102。閘極絕緣層112具有落在約0.3微米至0.4微米的範圍中的厚度T1。非晶矽層114具有落在約0.05微米至0.15微米的範圍中的厚度T2。鈍化層116具有落在約0.3微米至0.4微米的範圍中的厚度T3。上述結構之厚度可根據主動區AA中的需求而定，因此可不必更動沉積上述結構的材料的步驟。
第6A圖至第6F圖分別為根據本揭露不同實施例之突出物及接合墊BP之剖面圖。如第6A圖所示，突出物110b的鈍化層116具有複數個區段，而不具有如第5圖中所示的非晶矽層114。閘極絕緣層112連續並覆蓋第一金屬層102及接合墊BP。
參閱第6B圖，突出物110c的鈍化層116與閘極絕緣層112個別具有複數個區段，而不具有如第5圖中所示的非晶矽層114。鈍化層116的區段在接合墊BP上的垂直投影與閘極絕緣層112的區段重疊。此外，鈍化層116的寬度小於閘極絕緣層112的寬度，因此可形成階梯狀的突出物110c。在本實施例中，鈍化層116的上表面116S、鈍化層116的側壁116W、閘極絕緣層112的一部分上表面112S以及閘極絕緣層112的側壁112W構成了突出物110c階梯狀的輪廓。階梯狀的突出物110c有利於突破導電粒子210的絕緣層212，以及增加導電粒子210(見第2A圖，可包含或不包含絕緣層212)與接合墊BP之間的接合穩定度。
參閱第6C圖，突出物110d的閘極絕緣層112與鈍化層116個別具有複數個區段。一部分的鈍化層116的區段位在閘極絕緣層112的區段中的相鄰兩者之間，且延伸至接合墊BP上。在本實施例中，延伸至接合墊BP上的鈍化層116的區段接觸第一金屬層102。換句話說，在本實施例中，兩個閘極絕緣層112的區段與一個鈍化層116的區段構成對稱形狀的突出物110d。在本實施例中，鈍化層116的上表面116S、鈍化層116的側壁116W、閘極絕緣層112的一部分上表面112S以及閘極絕緣層112其中一側的側壁112W構成了突出物110 d階梯狀的輪廓。階梯狀的突出物110d具有與第6B圖所示的突出物110c相同的技術功效，於此不再贅述。
參閱第6D圖，突出物110e的非晶矽層114與鈍化層116個別具有複數個區段，閘極絕緣層112連續並覆蓋第一金屬層102及接合墊BP。在本實施例中，鈍化層116的區段的寬度大於非晶矽層114的區段的寬度，且鈍化層116與閘極絕緣層112包圍非晶矽層114。鈍化層116藉由非晶矽層114的圖案形成階梯狀的區段，因此可形成階梯狀的突出物110e。在本實施例中，鈍化層116的上表面116S以及側壁116W構成了突出物110e階梯狀的輪廓。階梯狀的突出物110e具有與第6B圖所示的突出物110c相同的技術功效，於此不再贅述。
參閱第6E圖，突出物110f與第6D圖中的突出物110e大致相同，其差異在於突出物110f的閘極絕緣層112也具有複數個區段。鈍化層116的區段在接合墊BP的垂直投影與閘極絕緣層112的區段重疊，且非晶矽層114的區段在接合墊BP的垂直投影與閘極絕緣層112的區段重疊。在本實施例中，閘極絕緣層112的寬度大於非晶矽層114以及鈍化層116的寬度，因此可形成階梯狀的突出物110f。在本實施例中，鈍化層116的上表面116S、鈍化層116的側壁116W、閘極絕緣層112的一部分上表面112S以及閘極絕緣層112其中一側的側壁112W構成了突出物110f三層階梯狀的輪廓，但本揭露並不以此為限。在其他實施例中，也可以利用不同製程方式形成更多層的階梯狀結構。舉例來說，可以藉由半穿透(half-tone)光罩，產生不同的蝕刻深度，以形成具有更多層階梯狀結構的突出物。階梯狀的突出物110f具有與第6D圖所示的突出物110e相同的技術功效，於此不再贅述。
參閱第6F圖，突出物110g與第6D圖中的突出物110e大致相同，其差異在於突出物110g的鈍化層116的區段在接合墊BP的垂直投影與非晶矽層114的區段在接合墊BP的垂直投影至少部分重疊。舉例來說，第6F圖中左側的鈍化層116的區段完全覆蓋其下方的非晶矽層114的區段，但第6F圖中右側及中間的鈍化層116的區段僅覆蓋一部分的非晶矽層114的區段，因此右側及中間的鈍化層116與非晶矽層114共同構成非對稱形狀的階梯狀突出物110g。鈍化層116的上表面116S、鈍化層116的側壁116W、非晶矽層114的一部分上表面114S以及非晶矽層114其中一側的側壁114W構成了右側及中間的突出物110g三層階梯狀的輪廓，但本揭露並不以此為限。階梯狀的突出物110g具有與第6D圖所示的突出物110e相同的技術功效，於此不再贅述。
綜上所述，本揭露藉由設置突出物在柔性基板的接合墊上，可增加導電粒子與柔性基板之間的接觸面積。換句話說，藉由使導電粒子接觸突出物，可增加導電粒子的形變量，進而提升電子裝置與柔性基板之間的接合穩定度。此外，在導電粒子具有絕緣層之實施例中，設置突出物還有利於突破絕緣層。如此一來，在接合製程中，達到電子元件與柔性基板之間的有效接觸所需施加的外力可降低，因此可避免柔性基板的接合墊塌陷。此外，由於電性連接件與突出物的頂端之間的間隔較小，因此即便電性連接件與接合墊之間的間隔隨時間或環境變化而有增加的現象發生，仍可確保導電粒子與柔性基板之間的接觸面積足以維持電子元件與柔性基板之間的有效接觸以及有效的電性連接。
10:電子裝置
100, 100a:柔性基板
102:第一金屬層
104,104S,104D:第二金屬層
106:第三金屬層
108:保護層
110,110a,110b,110c,110d,110e,110f,110g:突出物
112,122:閘極絕緣層
112S:上表面
112W:側壁
1122A、1122B、1122C:區段
114,124:非晶矽層
114S:上表面
114W:側壁
1142A、1142B、1142C:區段
116,126:鈍化層
116S:上表面
116W:側壁
200:異方性導電膠
210:導電粒子
212:絕緣層
214:金屬層
216:樹脂
300:電子元件
310:電性連接件
A,B:區域
BP:接合墊
AA:主動區
DA:直徑
H:高度
W:寬度
D:間距
I1:間隔
I2:間隔
D1:第一方向
D2:第二方向
T1:厚度
T2:厚度
T3:厚度
第1圖為根據本揭露一實施例之電子裝置的剖面圖。
第2A圖為第1圖中區域A的放大圖。
第2B圖為第1圖中區域B的放大圖。
第3圖為根據本揭露一實施例之柔性基板的剖面圖。
第4A圖為根據本揭露一實施例之柔性基板的上視圖，其省略一部分的主動區。
第4B圖為根據本揭露一實施例之柔性基板的上視圖，其省略一部分的主動區。
第5圖為第3圖中的突出物及接合墊之局部放大圖。
第6A圖至第6F圖分別為根據本揭露不同實施例之突出物及接合墊之剖面圖。
100:柔性基板
110:突出物
200:異方性導電膠
210:導電粒子
212:絕緣層
214:金屬層
216:樹脂
310:電性連接件
BP:接合墊
H:高度
W:寬度
I1:間隔
I2:間隔
Claims (19)
- 一種電子裝置，包括：一柔性基板，包含一主動區、一接合墊以及位在該接合墊上的複數個突出物，其中該些突出物的相鄰兩者之間具有一間距；一異方性導電膠，包含複數個導電粒子，其中該些導電粒子接觸該些突出物，每一該些導電粒子具有一直徑，該間距大於該導電粒子的該直徑的50%，且該間距小於3倍的該導電粒子的該直徑；以及一電子元件，其中該異方性導電膠位在該柔性基板的該接合墊與該電子元件之間。
- 如請求項1所述之電子裝置，其中每一該些突出物具有一寬度，該寬度落在約1微米至2微米的範圍中。
- 如請求項1所述之電子裝置，其中每一該些突出物具有一高度，該高度落在約0.1微米至1微米的範圍中。
- 如請求項1所述之電子裝置，其中該些突出物的相鄰兩者之間具有一間距，該間距落在約1.2微米至2微米的範圍中。
- 如請求項1所述之電子裝置，其中每一該些突出物具有一寬度，每一該些導電粒子具有一直徑，該寬度大於該直徑的20%，且該寬度小於3倍的該直徑。
- 如請求項1所述之電子裝置，其中每一該些突出物具有一高度，每一該些導電粒子具有一直徑，該高度大於該直徑的5%，且該高度小於該直徑的30%。
- 如請求項1所述之電子裝置，其中該複數個導電粒子具有大於15%的形變量。
- 如請求項1所述之電子裝置，其中該突出物包含一鈍化層，該鈍化層具有落在約0.3微米至0.4微米的範圍中的一厚度。
- 如請求項8所述之電子裝置，其中該鈍化層具有複數個區段。
- 如請求項9所述之電子裝置，其中該突出物包含一閘極絕緣層，該閘極絕緣層具有落在約0.3微米至0.4微米的範圍中的一厚度。
- 如請求項10所述之電子裝置，其中該閘極絕緣層具有複數個區段。
- 如請求項11所述之電子裝置，其中該鈍化層的該些區段在該接合墊上的垂直投影分別與該閘極絕緣層的該些區段重疊。
- 如請求項11所述之電子裝置，其中一部分的該鈍化層位在該閘極絕緣層的該些區段中的相鄰兩者之間，且延伸至該接合墊上。
- 如請求項9所述之電子裝置，其中該突出物還包含一非晶矽層，位在該鈍化層與該閘極絕緣層之間，該非晶矽層具有落在約0.05微米至0.15微米的範圍中的一厚度。
- 如請求項14所述之電子裝置，其中該鈍化層具有複數個區段，該非晶矽層具有複數個區段。
- 如請求項15所述之電子裝置，其中該鈍化層的該些區段在該接合墊上的垂直投影與該非晶矽層的該些區段在該接合墊上的垂直投影至少部分重疊。
- 如請求項15所述之電子裝置，其中該閘極絕緣層具有複數個區段，該鈍化層的該些區段在該接合墊上的垂直投影與該閘極絕緣層的該些區段重疊，且該非晶 矽層的該些區段在該接合墊上的垂直投影與該閘極絕緣層的該些區段重疊。
- 如請求項9所述之電子裝置，其中該突出物還包含一閘極絕緣層以及一非晶矽層，該非晶矽層位在該鈍化層與該閘極絕緣層之間，其中該閘極絕緣層具有複數個區段，該非晶矽層具有複數個區段。
- 如請求項18所述之電子裝置，其中一部分的該鈍化層位在該閘極絕緣層的該些區段中的相鄰兩者之間，且延伸至該接合墊上。
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