TWI760806B - 薄膜覆晶封裝結構與顯示裝置 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種薄膜覆晶封裝結構與顯示裝置。薄膜覆晶封裝結構包括一薄膜基板、一晶片、一第一散熱件以及一黏著件。薄膜基板具有一第一表面及與第一表面相對的一第二表面。晶片設置於薄膜基板的第一表面，並與薄膜基板電性連接。第一散熱件設置於薄膜基板的第一表面，並完全覆蓋晶片，且第一散熱件、晶片及薄膜基板之間具有一間隙。黏著件設置於薄膜基板、晶片及第一散熱件之間，且黏著件填滿間隙。本發明具有優異的散熱效能及結構可靠度。

Description

薄膜覆晶封裝結構與顯示裝置

本發明關於一種封裝結構，特別關於一種薄膜覆晶(Chip On Film,COF)封裝結構與應用該薄膜覆晶封裝結構的顯示裝置。

在半導體封裝技術中，型態大致可區分為捲帶式晶片載體(Tape Carrier Package,TCP)封裝、薄膜覆晶(Chip On Film,COF)封裝及玻璃覆晶(Chip On Glass,COG)封裝等三類，主流封裝技術原為TCP。但是，因為技術發展不斷高密度化，利用覆晶接合方式的COF封裝取代了TCP的膠帶自動接合(Tape Automated Bonding,TAB)，使得晶片與軟性基板可以極高密度相接合，且由於封測技術朝晶圓顆粒持續微縮與細間距(Fine Pitch)製程的趨勢發展，使得COF封裝逐漸成為主流。

為了加快薄膜覆晶封裝結構的晶片散熱，在將晶片設置在薄膜基板之後，會再利用散熱材貼附在薄膜基板以覆蓋整個晶片來協助晶片散熱。傳統工藝上，在將散熱材貼附在薄膜基板且覆蓋晶片的過程中，難以使散熱材與晶片緊密貼附在一起，因此，在晶片與散熱材之間常常存在著氣隙(air gap)，如此，在後續的熱製程或晶片運作中，被困在晶片與散熱材之間的空氣會膨脹，因而可能導致散熱材與晶片分離，降低晶片封裝的可靠性。再者，由於空氣的導熱性相當低，被困在晶片與散熱材之間的空氣也會影響晶片產生的熱傳導至散熱材的效率。

有鑑於上述課題，本發明的目的為提供一種薄膜覆晶封裝結構與顯示裝置，可具有優異的散熱效能及結構可靠度。

為達上述目的，依據本發明的一種薄膜覆晶封裝結構，包括一薄膜基板、一晶片、一第一散熱件以及一黏著件。薄膜基板具有一第一表面及與第一表面相對的一第二表面。晶片設置於薄膜基板的第一表面，並與薄膜基板電性連接。第一散熱件設置於薄膜基板的第一表面，並完全覆蓋晶片，且第一散熱件、晶片及薄膜基板之間具有一間隙。黏著件設置於薄膜基板、晶片及第一散熱件的間，且黏著件填滿散熱件、晶片及薄膜基板之間的間隙。

在一實施例中，薄膜基板為聚醯亞胺基板。

在一實施例中，晶片具有遠離薄膜基板的第一表面的一頂面，黏著件還設置於頂面與第一散熱件之間。

在一實施例中，第一散熱件包括一基材、一第一黏著層、一導熱層、一第一金屬層、一第二黏著層及一第二金屬層，第一黏著層、導熱層、第一金屬層、第二黏著層及第二金屬層依序設置於基材上。

在一實施例中，第一黏著層或第二黏著層為石墨烯黏著膜。

在一實施例中，導熱層的材料包括石墨烯、人造石墨、天然石墨、奈米碳管、氧化鋁、氮化硼、或氧化鋅、或其組合。

在一實施例中，第一金屬層或第二金屬層為金屬離子沉積層或金屬片。

在一實施例中，黏著件為石墨烯黏著膜。

在一實施例中，薄膜覆晶封裝結構還包括一第二散熱件，其設置於薄膜基板的第二表面，且第二散熱件的設置位置對應於晶片。

為達上述目的，依據本發明的一種顯示裝置包括一顯示面板以及上述的薄膜覆晶封裝結構，薄膜覆晶封裝結構與顯示面板電性連接。

承上所述，在本發明的薄膜覆晶封裝結構與顯示裝置中，通過黏著件設置於薄膜基板、晶片及散熱件之間，且黏著件填滿散熱件、晶片及薄膜基板之間的間隙的結構設計，可使散熱件貼附於薄膜基板後，散熱件、晶片及薄膜基板之間不會有氣隙存在，因此即使晶片工作時的溫度相當高，也可防止散熱件變 形或甚至與晶片分離的問題，而且，填滿散熱件、晶片及薄膜基板間隙的黏著件也可協助熱能傳導至散熱件，從而使薄膜覆晶封裝結構及顯示裝置具有優異的散熱效能及結構可靠度。

1,1a,1b,22:薄膜覆晶封裝結構

11,221:薄膜基板

12,222:晶片

121:頂面

13,223:第一散熱件

131:基材

132:第一黏著層

133:導熱層

134:第一金屬層

135:第二黏著層

136:第二金屬層

14,14a,224:黏著件

15:第二散熱件

2:顯示裝置

21:顯示面板

211:顯示面

212:背面

213:側面

23:控制電路板

A-A:割面線

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:第三方向

G:間隙

S1:第一表面

S2:第二表面

圖1A為本發明較佳實施例的一種薄膜覆晶封裝結構的俯視示意圖。

圖1B為圖1A所示的薄膜覆晶封裝結構沿A-A割面線的剖視示意圖。

圖1C為圖1B的薄膜覆晶封裝結構的第一散熱件的剖視示意圖。

圖2A及圖2B分別為本發明不同實施例的薄膜覆晶封裝結構的剖視示意圖。

圖3為本發明一實施例的顯示裝置的示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明一些實施例的薄膜覆晶封裝結構與具有該薄膜覆晶封裝結構的顯示裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

以下圖式中出現的元件尺寸(長、寬或高)、比例只是說明元件之間的相互關係，與真實元件的尺寸與比例無關。另外，以下實施例的圖式中定義有第一方向D1、第二方向D2及第三方向D3，其中，第一方向D1垂直第二方向D2，且第三方向D3分別與第一方向D1及第二方向D2垂直。

請參照圖1A與圖1B所示，圖1A為本發明較佳實施例的一種薄膜覆晶(Chip On Film,COF)封裝結構的俯視示意圖，而圖1B為圖1A所示的薄膜覆晶封裝結構沿A-A割面線的剖視示意圖。

薄膜覆晶封裝結構1包括一薄膜基板11、一晶片12、一第一散熱件13以及一黏著件14。在本實施例中，如圖1A所示，第二方向D2與晶片12的長軸方向平行(即第二方向D2與晶片12的長邊的延伸方向平行)，而薄膜基板11的延伸方向平行於第一方向D1與第二方向D2所構成的平面，且第三方向D3垂直於薄膜基板11的上表面，並且分別與第一方向D1及第二方向D2垂直。

薄膜基板11具有一第一表面S1(上表面)及與第一表面S1相對的一第二表面S2(下表面)。其中，薄膜基板11為軟性基板而具有可撓性，並為熱塑性材料，其材質可包含機高分子材料，例如但不限於聚醯亞胺(PI)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride,PVC)、聚苯乙烯(PS)、壓克力(丙烯，acrylic)、氟化聚合物(Fluoropolymer)、聚酯纖維(polyester)、或尼龍(nylon)、或其他材料。本實施例的薄膜基板11是以聚醯亞胺(PI)基板為例。在一些實施例中，薄膜基板11的第一表面S1及/或第二表面S2還可具有多條導線(未繪示)，導線的一端與晶片12電性連接，導線的另一端往遠離晶片12的方向延伸，因此，晶片12可以通過導線傳輸訊號。

晶片12為積體電路(Integrated Circuit,IC)，其設置於薄膜基板11的第一表面S1，並與薄膜基板11電性連接。在本實施例中，晶片12是覆晶接合(Flip Chip Bonding)在薄膜基板11上，以成為覆晶薄膜(chip on film,COF)。在顯示裝置的一些實施例中，晶片12例如可為顯示裝置的資料驅動IC或掃描驅動IC，或整合資料驅動與掃描驅動功能的IC，並不以此為限，在不同的實施例中，晶片12也可具有其他的驅動或控制功能。

第一散熱件13設置於薄膜基板11的第一表面S1，並完全覆蓋晶片12。換句話說，晶片12具有遠離薄膜基板11的第一表面S1的一頂面121，第一散熱件13覆蓋在薄膜基板11的部分第一表面S1，並可完整地覆蓋且接觸晶片12的頂面121，因此，俯視薄膜覆晶封裝結構1時，只看見第一散熱件13及薄膜基板11。其中，第一散熱件13為一導熱/散熱膜，其可將晶片12運作時所產生的熱能導引出，並散逸至外界。

請先參照圖1C所示，其為圖1B的第一散熱件13的剖視示意圖。在本實施例中，第一散熱件13包括一基材131、一第一黏著層132、一導熱層133、一第一金屬層134、一第二黏著層135及一第二金屬層136。基材131為耐熱基材並可為一絕緣保護層，而第一黏著層132、導熱層133、第一金屬層134、第二黏著層135、及第二金屬層136是依序設置於基材131上(圖1C是反置的態樣)。本實施例是利用黏著件14將第一散熱件13黏著而貼附於晶片12及薄膜基板11上。不過，在一些實施例中，第一散熱件13也可包括一第三黏著層，第三黏著層設置於第二 金屬層136遠離基材131的一側，並且通過第三黏著層將第一散熱件13黏著而貼附於晶片12及薄膜基板11上。

上述的導熱層133可為導熱/散熱膜，其材料可例如但不限於包括石墨烯、人造石墨、天然石墨、奈米碳管、氧化鋁、氮化硼、或氧化鋅、或其組合。是故，導熱層133可為石墨烯導熱膜、石墨導熱膜、奈米碳管導熱膜、氧化鋁導熱膜、氮化硼導熱膜、或氧化鋅導熱膜、或其組合。本實施例的導熱層133的材料是以包括石墨烯為例，使得導熱層133為石墨烯導熱膜(Graphene Thermal Film,GTF)。通過石墨烯的熱導引作用，可使導熱層133具有良好的xy方向(即方向D1、D2所構成的平面)的導熱及散熱效果，從而使第一散熱件13也具有良好的xy方向的導熱及散熱效果。

第一黏著層132及/或第二黏著層135(或第三黏著層)可為雙面膠；在一些實施例中，第一黏著層132及/或第二黏著層135(或第三黏著層)可為具有導熱功能的導熱膠。本實施例的第一黏著層132及第二黏著層135分別是以石墨烯黏著膜為例。石墨烯黏著膜可包括多個石墨烯微片與膠材，石墨烯微片混合於膠材中。在一些實施例中，石墨烯微片的厚度可大於等於0.3奈米(nm)，且小於等於3奈米(0.3nm

厚度

3nm)，而各石墨烯微片的片徑可大於等於4.5微米，且小於等於25微米(4.5μm

片徑

25μm)。此外，前述的膠材可例如但不限於為壓感膠(pressure sensitive adhesive,PSA)，其材料可例如包括橡膠系、壓克力系、或矽利康系、或其組合；而化學構成可為橡膠類、丙烯酸類、或有機硅類、或其組合。由於本實施例的第一黏著層132及第二黏著層135具有黏性，並且還具有可協助導熱的石墨烯微片，因此除了具有黏著功能外，還可協助熱能的傳導而提升導熱及散熱效能。

另外，第一金屬層134及第二金屬層136的材料可包括高導熱係數的金屬材料或粒子，例如但不限於包含銅、鋁、鐵、銀、金、或其他高導熱金屬材料或粒子，藉此具有良好Z軸方向(即D3方向)的熱導引效果。在一些實施例中，第一金屬層134或第二金屬層136可為金屬離子沉積層或金屬片。在一些實施例中，可利用電沉積(electrodeposition)方式形成一層金屬離子沉積層；在一些實施例中，可利用例如電鍍、化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,CVD)或 物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition,PVD)，或其他適當方式等形成金屬離子沉積層。在本實施例中，第一金屬層134為金屬離子沉積層，第二金屬層136為薄型的導熱金屬片為例，當然，在不同的實施例中，第一金屬層134可為薄型的導熱金屬片，第二金屬層136可為金屬離子沉積層；或者，第一金屬層134及第二金屬層136皆為金屬離子沉積層；又或者，第一金屬層134及第二金屬層136皆為薄型的導熱金屬片。前述的金屬離子沉積層可具有良好Z軸方向(即D3方向)的熱導引效果外，也具有易彎折且不易折斷的特性，可保護第一散熱件13免於彎折造成的損傷所導致的熱能傳遞中斷，降低散熱效果。此外，上述的金屬片也可具有良好Z軸方向(即D3方向)的熱導引效果。

請再參照圖1B所示，第一散熱件13、晶片12與薄膜基板11之間具有一間隙G(圖1B)，而黏著件14設置於薄膜基板11、晶片12及第一散熱件13之間，且黏著件14填滿該間隙G。其中，黏著件14可包括耐熱型的高分子量膠材，其可例如但不限於為壓感膠(PSA)，材料可例如包括橡膠系、壓克力系、或矽利康系、或其組合；而化學構成可為橡膠類、丙烯酸類、或有機硅類、或其組合，本發明不限制。在一些實施例中，除了上述的膠材外，黏著件14還可包括具有導熱功能的材料，例如石墨烯微片，使黏著件14為具有導熱功能的導熱膠，例如是石墨烯黏著膜。在另一些實施例中，黏著件14也可包括其他具有導熱功能的材料(例如人造石墨、天然石墨、奈米碳管、氧化鋁、氮化硼、或氧化鋅、或其組合)或粒子(例如金屬導熱粒子)，並不限制。

具體來說，傳統工藝上，將第一散熱件13設置(貼附)在薄膜基板11且覆蓋晶片12的過程中，難以使第一散熱件13與晶片12緊密貼附在一起，因此，在晶片12與第一散熱件13與薄膜基板11之間會存在著氣隙(air gap)(即圖1B中繪示的間隙G)，如此，在後續的熱製程或晶片運作中，被困在晶片12、第一散熱件13及薄膜基板11之間的空氣會因熱膨脹，因而可能導致第一散熱件13與晶片12分離，降低晶片封裝的可靠性。再者，由於空氣的導熱性相當低，被困在晶片12與第一散熱件13之間的空氣也會影響晶片12產生的熱傳導至第一散熱件13的效率。

是故，本實施例利用黏著件14設置於薄膜基板11、晶片12及第一散熱件13之間，且黏著件14填滿薄膜基板11、晶片12及第一散熱件13之間的間隙G，可使第一散熱件13貼附於薄膜基板11上時，第一散熱件13、晶片12及薄膜基板11之間不會有氣隙存在，因此，即使晶片12工作時的溫度相當高(例如超過100℃，甚至可達到200℃)，也可防止第一散熱件13變形或甚至與晶片12分離的問題，而且，黏著件14也可協助熱能傳導至第一散熱件13，從而使薄膜覆晶封裝結構1具有優異的散熱效能及結構可靠度。

另外，請參照圖2A及圖2B所示，其分別為本發明不同實施例的薄膜覆晶封裝結構的剖視示意圖。

如圖2A所示，本實施例的薄膜覆晶封裝結構1a與前述實施例的薄膜覆晶封裝結構1其元件組成及各元件的連接關係大致相同。不同的地方在於，在本實施例的薄膜覆晶封裝結構1a中，黏著件14a還設置於晶片12的頂面121與第一散熱件13之間(的間隙)。

另外，如圖2B所示，本實施例的薄膜覆晶封裝結構1b與前述實施例的薄膜覆晶封裝結構1a其元件組成及各元件的連接關係大致相同。不同的地方在於，在本實施例的薄膜覆晶封裝結構1b中，還包括有一第二散熱件15，第二散熱件15設置於薄膜基板11的第二表面S2，且第二散熱件15的設置位置對應於晶片12。第二散熱件15的結構、材料可與第一散熱件13相同或不相同，並不限制。具體來說，為了協助將晶片12所產生的熱能散逸至外界，更可在薄膜基板11的第二表面S2且對應於晶片12的正下方位置設置第二散熱件15，且第二散熱件15(及第一散熱件13)投影至薄膜基板11的面積大於晶片12投影至薄膜基板11的面積，藉此達到更好的散熱效果。本實施例的第二散熱件15也可應用於上述薄膜覆晶封裝結構1的實施例中。

請參照圖3所示，其為本發明一實施例的顯示裝置的示意圖。顯示裝置2包括一顯示面板21以及一薄膜覆晶封裝結構22，顯示面板21與薄膜覆晶封裝結構22連接。顯示面板21可為液晶顯示面板(LCD)或電致發光顯示面板(例如有機發光二極體顯示面板，OLED)，並不限制。顯示面板21具有一顯示面211、與顯示面板21相反的一背面212，以及分別與顯示面211及背面212連接的一側面 213。薄膜覆晶封裝結構22的一側與顯示面板21連接，並可包括一薄膜基板221、一晶片222、一第一散熱件223以及一黏著件224。於此，薄膜基板221及晶片222可為覆晶薄膜(COF)，而晶片222可例如為顯示面板21的資料驅動IC或掃描驅動IC，或整合資料驅動與掃描驅動功能的IC，並不限制。本實施例的薄膜覆晶封裝結構22可為上述薄膜覆晶封裝結構1、1a、1b的其中之一、或其變化態樣，具體技術內容可參照上述薄膜覆晶封裝結構1、1a、1b的相同元件，在此不再多作說明。

本實施例的薄膜覆晶封裝結構22彎折時，其包覆晶片222的第一散熱件223可面向顯示面板21的側面213或背面212。於此，是以晶片222及第一散熱件223面向顯示面板21的側面213為例。另外，本實施例的顯示裝置2更可包括一控制電路板23，控制電路板23連接於薄膜基板221遠離顯示面板21的另一側，使控制電路板23可通過薄膜基板221與顯示面板21電性連接。控制電路板23例如但不限於為印刷電路板，並具有控制顯示面板21作動的驅動電路，以通過薄膜基板221及晶片222驅動或控制顯示面板21。

綜上所述，在本發明的薄膜覆晶封裝結構與顯示裝置中，通過黏著件設置於薄膜基板、晶片及散熱件之間，且黏著件填滿散熱件、晶片及薄膜基板之間的間隙的結構設計，可使散熱件貼附於薄膜基板後，散熱件、晶片及薄膜基板之間不會有氣隙存在，因此即使晶片工作時的溫度相當高，也可防止散熱件變形或甚至與晶片分離的問題，而且，填滿散熱件、晶片及薄膜基板間隙的黏著件也可協助熱能傳導至散熱件，從而使薄膜覆晶封裝結構及顯示裝置具有優異的散熱效能及結構可靠度。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明的精神與範疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含於後附的申請專利範圍中。

1:薄膜覆晶封裝結構 11:薄膜基板 12:晶片 121:頂面 13:第一散熱件 14:黏著件 D1:第一方向 D3:第三方向 G:間隙 S1:第一表面 S2:第二表面

Claims (9)

1. 一種薄膜覆晶封裝結構，包括：一薄膜基板，具有一第一表面及與該第一表面相對的一第二表面；一晶片，設置於該薄膜基板的該第一表面，並與該薄膜基板電性連接；一第一散熱件，設置於該薄膜基板的該第一表面，並完全覆蓋該晶片，且該第一散熱件、該晶片及該薄膜基板之間具有一間隙；以及一黏著件，設置於該薄膜基板、該晶片及該第一散熱件之間，且該黏著件填滿該第一散熱件、該晶片及該薄膜基板之間的該間隙；其中，該晶片具有遠離該薄膜基板的該第一表面的一頂面，該黏著件還設置於該頂面與該第一散熱件之間。
2. 如請求項1所述的薄膜覆晶封裝結構，其中該薄膜基板為聚醯亞胺基板。
3. 如請求項1所述的薄膜覆晶封裝結構，其中該第一散熱件包括一基材、一第一黏著層、一導熱層、一第一金屬層、一第二黏著層及一第二金屬層，該第一黏著層、該導熱層、該第一金屬層、該第二黏著層及該第二金屬層依序設置於該基材上。
4. 如請求項3所述的薄膜覆晶封裝結構，其中該第一黏著層或該第二黏著層為石墨烯黏著膜。
5. 如請求項3所述的薄膜覆晶封裝結構，其中該導熱層的材料包括石墨烯、人造石墨、天然石墨、奈米碳管、氧化鋁、氮化硼、或氧化鋅、或其組合。
6. 如請求項3所述的薄膜覆晶封裝結構，其中該第一金屬層或該第二金屬層為金屬離子沉積層或金屬片。
7. 如請求項1所述的薄膜覆晶封裝結構，其中該黏著件為石墨烯黏著膜。
8. 如請求項1所述的薄膜覆晶封裝結構，更包括：一第二散熱件，設置於該薄膜基板的該第二表面，且該第二散熱件的設置位置對應於該晶片。
9. 一種顯示裝置，包括： 一顯示面板；以及一如請求項1至8中任一項所述的薄膜覆晶封裝結構，其與該顯示面板電性連接。

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