TWM550893U - 異向性導電薄膜的製作系統 - Google Patents

Description

異向性導電薄膜的製作系統

本創作涉及一種異向性導電薄膜的製作系統，尤其是使用灑球機、刮球機、抓球轉印機以及貼合機，異向性導電薄膜具有在同一水平高度且為單層結構之等間隔分佈特性的異向性導電球。

在電子工業領域中，需要將不同的電子元件電氣連接至電路板上的電子線路，而最常用的方式是使用焊料以達成焊接，比如具低溫熔化特性且具有較佳導電度的鉛錫合金焊料，可先藉加熱處理而使焊料熔化而同時接觸電子元件及電子線路，接著在冷卻後固化焊料而穩固的連接電子元件及電子線路。隨著終端產品對輕、薄、短、小之需求並為達到省電的特性，尤其是積體電路(Integrated Circuit， IC)的電子元件，需要進一步縮小，而對於表面黏著元件(Surface Mount Device，SMD)，一般可使用高溫錫爐以加速焊接處理，提高產量。

對於產品日益精進的LED/LED顯示器領域，不僅顯示面板的尺寸不斷增加，而且解析度也不斷提高，使得連接至面板以提供驅動信號而驅動每個像素的驅動IC (Driver IC)需要更多緊密排列的電子元件接腳，藉以滿足顯示面板的微細間距(Fine Pitch)之需求。

在習用技術中，通常是使用異方性導電膜( Anisotropic Conductive Film, ACF)以電氣連接驅動IC至面板，其中ACF本身兼具單向導電及膠合固定的功能，具有上下(Z 軸)電氣導通而左右平面(X,Y 軸)絕緣的特性，並且有優良的防濕、接著、導電及絕緣功用。具體而言，ACF 的組成主要包含導電粒子及黏性膠材兩部分，上下再各有一層保護膜(PET Film)來保護運送時與外界接觸，而其製作是將導電粒子與黏性膠材混合之後透過高精度的塗怖技術塗佈在保護膜上而形成。在使用時，電子元件的接腳是接觸ACF，同時ACF貼附到電子線路上，經加熱後由電子元件適當擠壓ACF以使得 ACF中的導電粒子在擠壓方向上相互接觸而電性導通，其餘未被擠壓到的導電粒子則維持原有分離而不接觸的狀態，亦即不導通，因而達成特定位置的電路導通，滿足微細間距之需求。

然而，上述習用技術的缺點在於ACF中導電粒子是均勻且隨機分佈在整個ACF，尤其是在不同水平高度，所以在擠壓時，導電粒子有可能會於橫向相互接觸而導通，造成電子線路上的錯誤連接，導致預設功能受損或失效。

因此，很需要一種創新的異向性導電薄膜的製作系統，包括利用具多個凹洞的膜具，藉灑球、刮球、抓球轉印、貼合機的處理系統而形成具單層且在同一水平高度的導電粒子分佈的異向性導電薄膜，藉以解決上述習用技術的問題。

本創作之主要目的在於提供一種異向性導電薄膜的製作系統，用以製作異向性導電薄膜，供驅動IC進行玻璃基板接合之封裝製程，包含控制主機、灑球機、刮球機、抓球轉印機以及貼合機，其中灑球機、刮球機、抓球轉印機及貼合機皆與控制主機連接並受接收控制主機的指令進行相對應的動作。

灑球機內含儲存裝置及噴嘴，其中儲存裝置儲存多個異向性導電球。灑球機經控制主機控制將異向性導電球經由噴嘴噴出，並均勻分布且覆蓋模具的上表面。模具的上表面包含多個凹洞，以一特定圖案而排列，例如特定圖案可為矩陣圖案。且凹洞具有橫向寬度及縱向深度，其中，橫向寬度具有橫向直徑，比如橫向直徑可為1微米至10微米，縱向深度可為0.5微米至10微米，尤其相鄰兩凹洞之間的間距可為10微米至100微米。

尤其異向性導電球的直徑是小於模具上凹洞的橫向直徑，且凹洞是被異向性導電球所填滿。此外，異向性導電球的頂部根據凹洞的縱向深度可能突出凹洞或整顆異向性導電球陷入凹洞中。

刮球機進一步包含刮刀或吹嘴部，刮球機依據異向性導電球頂部是否突出凹洞而包含不同刮球機制，利用刮刀或吹嘴部將多餘的異向性導電球刮除、移除。此時每個凹洞只容置單一個的異向性導電球，且模具上表面不具有任何異向性導電球。

抓球轉印機的下表面具有黏性，並在控制主機控制下，將模具上的異向性導電球抓起而帶離凹洞，進一步將異性向導電球貼附並擠壓入薄膜基材表面中，其頂部裸露在薄膜基材外，接著移除抓球轉印機。

貼合機經控制主機控制，將黏性包覆膜覆蓋在薄膜基材上表面及下表面，同時包覆裸露的異向性導電球，並與薄膜基材相互貼合，使得異向性導電球被包夾在薄膜基材與黏性包覆膜之間，進一步而言，被埋在薄膜基材的異向性導電球是位於同一水平高度，形成異向性導電薄膜。

以下配合圖示及元件符號對本創作之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

請參閱第1圖，本創作異向性導電薄膜的製作系統的示意圖。本創作異向性導電薄膜的製作系統1包含控制主機10、灑球機20、刮球機30、抓球轉印機40以及貼合機50，其中灑球機20、刮球機30、抓球轉印機40及貼合機50皆與控制主機10連接並受接收控制主機10的指令進行相對應的動作，用以製作異向性導電薄膜。

灑球機20內含儲存裝置及噴嘴，其中儲存裝置儲存多個異向性導電球P。灑球機20經控制主機10控制將異向性導電球P經由噴嘴噴出，並均勻分布且覆蓋模具M的上表面MS。模具M的上表面MS包含多個凹洞MH，以一特定圖案而排列，例如特定圖案可為矩陣圖案，如本創作第2圖所示。且凹洞MH具有橫向寬度及縱向深度，其中，橫向寬度具有橫向直徑D1，比如橫向直徑可為1微米至10微米，縱向深度可為0.5微米至10微米，尤其相鄰兩凹洞MH之間的間距D2可為10微米至100微米。

尤其異向性導電球P的直徑是小於模具M上凹洞MH的橫向直徑D1，且凹洞MH是被異向性導電球P所填滿。此外，異向性導電球P的頂部根據凹洞MH的縱向深度可能突出凹洞MH或整顆異向性導電球P陷入凹洞MH中。

上述灑球機20經由控制主機10控制，可利用重力經噴嘴釋放異向性導電球P，或者利用高壓空氣將異向性導電球P經噴嘴而噴灑到模具M。

異向性導電球P結構如第3圖所示，一般，異向性導電球P是包含高分子核心體P1、導電層P2以及高分子披覆層P3，其中導電層P2包圍高分子核心體P1，而高分子披覆層P3包圍導電層P2，且導電層P2具延展性，可在高分子披覆層P3在受應力形變下而破裂時，裸露出底下的導電層P2之部分表面。較具體而言，導電層P2可為包含鎳層及金層的多層結構，其中金層的下表面係覆蓋、包圍整個鎳層的上表面。

刮球機30進一步包含刮刀或吹嘴部，刮球機30依據異向性導電球P頂部是否突出凹洞MH而包含不同刮球機制，利用刮刀或吹嘴部將多餘的異向性導電球P刮除、移除。具體而言，即視凹洞MH的縱向深度是否大於異向性導電球P的直徑而定，若凹洞MH的縱向深度大於等於異向性導電球P的直徑，則異向性導電球P完全陷入凹洞MH中，頂部沒有突出凹洞MH，刮球機30經控制主機10控制可使用刮刀沿著模具M上表面MS刮除多餘的異向性導電球P；若凹洞MH的縱向深度小於異向性導電球P的直徑，異向性導電球P頂部突出凹洞MH，刮球機30經控制主機10控制可使用吹嘴部沿著模具M上表面MS噴出氣體，清除多餘的異向性導電球P。此時每個凹洞MH只容置單一個的異向性導電球P，且模具M上表面MS不具有任何異向性導電球P。

抓球轉印機40的下表面41具有黏性，並在控制主機10控制下，將模具M上的異向性導電球P抓起而帶離凹洞MH，進一步將異性向導電球P貼附並擠壓入薄膜基材A表面中，接著移除抓球轉印機40。具體而言，若凹洞MH的縱向深度小於異向性導電球P的直徑，異向性導電球P頂部突出凹洞MH，抓球轉印機40可以使用平坦的下表面41，如4A圖所示，利用下表面41的黏性將異向性導電球P抓起；若凹洞MH的縱向深度大於等於異向性導電球P的直徑，亦即異向性導電球P完全陷入凹洞MH中，頂部沒有突出凹洞MH，可以使用下表面41具有多個突部43的抓球轉印機40，如4B圖所示，將異向性導電球P抓起。每個突部43的底部具黏性，且突部的橫向大小D3是小於凹洞的橫向直徑D1，且兩突部43相鄰的間距是與兩凹洞MH相鄰的間距相等，即突部43是對準相對應的凹洞MH。

抓球轉印機40將異向性導電球P貼附並擠壓入薄膜基材A後，其頂部裸露在薄膜基材A外，接著移除抓球轉印機40。較佳的方式為將薄膜基材A經由一加熱裝置預先加熱使其變軟，有利於抓球轉印機40貼附、擠壓異向性導電球P至薄膜基材A表面中，且在經過一冷卻時間而使薄膜基材A定型後，再移除抓球轉印機40。

進一步，抓球轉印機40可由多孔性材料構成，且可藉施以負壓而對抓球轉印機的下表面提供向上的吸力，用以當作抓取力而吸取、抓取異向性導電球P，其中多孔性材料可包含聚二甲基矽氧烷(polydimethyl siloxane，PDMS)、全氟聚醚(perfluoropolyether，PFPE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)、聚四氟乙烯(polytetrafluroethylene，PTFE or Teflon)、聚甲基戊烯(polymethylpentene，PMP)、聚乳酸-羥基乙酸共聚 物(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA)等聚矽氧烷、聚醚及聚烯類的至少其中之一。

貼合機50經控制主機10控制，將黏性包覆膜B，覆蓋在薄膜基材A的上表面及下表面，同時包覆裸露的異向性導電球P，並與薄膜基材A相互貼合，使得異向性導電球P被包夾在薄膜基材A與黏性包覆膜B之間，形成具三層堆疊結構的異向性導電薄膜。

舉例而言，上述的薄膜基材A及黏性包覆膜B可包含環氧樹脂、苯氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨脂、丙烯酸脂、甲基丙烯酸脂、聚醯胺、丙烯酸橡膠等聚烯、聚脂、橡膠類，且前述材料皆可單獨使用或混合使用以製備薄膜。

接著對本創作異向性導電薄膜的製作系統實際運作的一實施例做詳細說明。準備一模具M，其上表面MS包含多個以特定圖案而排列的凹洞MH，控制主機10傳送指令至灑球機20，將多個預先儲存在灑球機20儲存裝置的異向性導電球P均勻噴灑覆蓋模具M上表面MS，異向性導電球P的直徑是小於模具M上凹洞MH的橫向直徑D1，且凹洞MH是被異向性導電球P所填滿。

在此實施例中異向性導電球P的頂部是突出凹洞MH，即異向性導電球P的橫向直徑大於凹洞MH的縱向深度，因此使用包含吹嘴部的刮球機30，經控制主機10的控制，刮球機30的吹嘴部沿著模具M上表面MS噴出氣體，清除多餘的異向性導電球P，使得每個凹洞MH只容置單一個的異向性導電球，且模具M上表面MS不具有任何異向性導電球P。

接著控制主機10傳送指令至抓球轉印機40，利用抓球轉印機40下表面41具有黏性的特性，將位於凹洞MH的異向性導電球P以黏貼的方式抓起而帶離凹洞MH，並轉印至薄膜基材A表面中，因為此實施例中異向性導電球P的頂 部是突出凹洞MH，即異向性導電球P的橫向直徑大於凹洞MH的縱向深度，所以使用具有平坦下表面41的抓球轉印機40，抓球轉印機40抓起異向性導電球P將其帶離凹洞MH，並進一步貼附、擠壓到預先加熱而變軟的薄膜基材A的表面中。

經過一段冷卻時間，使得薄膜基材A冷卻到室溫定型後，進行分離，移除抓球轉印機40，使得抓球轉印機40與異向性導電球P相互分離，而異向性導電球P被埋在薄膜基材A表面中，且異向性導電球P的頂部是未被薄膜基材A所覆蓋而裸露在薄膜基材A的表面，進一步而言，被埋在薄膜基材A的異向性導電球是位於同一水平高度，如第5圖所示。

最後控制主機10發送指令至貼合機50，貼合機50將黏性包覆膜B貼合、覆蓋在薄膜基材A的上表面及下表面，使得異向性導電球P被包夾在薄膜基材A與黏性包覆膜B之間，並進一步形成具三層堆疊結構的異向性導電薄膜，如第6圖所示。

進一步而言，第一實施例可以藉由在控制主機10中預設一轉印次數，使得控制主機10反覆發送指令至灑球機20、刮球機30、抓球轉印機40，重複進行灑球、刮球、抓球及轉印動作，直到完成預設的轉印次數而結束，接著控制主機10再傳送指令給貼合機50，將黏性包覆膜B貼合至薄膜基材A上，覆蓋異向性導電球P的頂部，使得該等異向性導電球P被包夾在薄膜基材A以及黏性包覆膜B之間。

具體而言，每次被轉印到薄膜基材A表面的異向性導電球P是位於相互隔開的不同位置，異向性導電球P仍保持同一水平高度，亦即單層、等間距的排列，使得薄膜基材A上的異向性導電球的分布密度增加。

綜上所述，本創作的主要特點在於製作系統很容易能實現異向性導電薄膜的單次或多次轉印，不僅提高異向性導電球的分佈密度以改善連接線路之電性，而且每個異向性導電球是配置在預設位置而非隨意分佈，所以能確實達成微小間距(Fine Pitch)的精密封裝之要求。

再者，本創作製作系統製作的異向性導電薄膜具有在同一水平高度且為單層結構之等間隔分佈特性的異向性導電球，因而確保每個異向性導電球是不相互接觸而保持電性絕緣。

以上所述者僅為用以解釋本創作之較佳實施例，並非企圖據以對本創作做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之創作精神下所作有關本創作之任何修飾或變更，皆仍應包括在本創作意圖保護之範疇。

1‧‧‧異向性導電薄膜的製作系統

10‧‧‧控制主機

20‧‧‧灑球機

30‧‧‧刮球機

40‧‧‧抓球轉印機

41‧‧‧下表面

43‧‧‧突部

50‧‧‧貼合機

A‧‧‧薄膜基材

B‧‧‧黏性包覆膜

D1‧‧‧橫向直徑

D2‧‧‧間距

D3‧‧‧橫向大小

M‧‧‧模具

MS‧‧‧上表面

MH‧‧‧凹洞

P‧‧‧異向性導電球

第1圖顯示本創作異向性導電薄膜的製作系統的示意圖。 第2圖顯示本創作異向性導電薄膜的製作系統的模具示意圖。 第3圖顯示異向性導電球結構示意圖。 第4A-4B圖顯示抓球轉印機應用實例示意圖。 第5圖顯示包含異向性導電球的薄膜基材示意圖。 第6圖顯示異向性導電薄膜示意圖。

1‧‧‧異向性導電薄膜的製作系統

10‧‧‧控制主機

20‧‧‧灑球機

30‧‧‧刮球機

40‧‧‧抓球轉印機

50‧‧‧貼合機

A‧‧‧薄膜基材

B‧‧‧黏性包覆膜

M‧‧‧模具

MS‧‧‧上表面

MH‧‧‧凹洞

P‧‧‧異向性導電球

Claims (8)

1. 一種異向性導電薄膜的製作系統，包含： 一控制主機； 一灑球機，包含一儲存裝置及一噴嘴，該儲存裝置存放複數個異向性導電球，該灑球機與該控制主機相連接，且經由該控制主機控制，將異向性導電球利用重力或高壓空氣透過該噴嘴噴灑覆蓋具有多個凹洞的一模具； 一刮球機，包含刮刀或吹嘴部，該刮球機與該控制主機相連接，且經由該控制主機控制，將該模具上表面多餘的異向性導電球刮除； 一抓球轉印機，該抓球轉印機下表面具有黏性，該抓球轉印機與該控制主機相連接，且經由該控制主機控制，將遺留在該模具凹洞內的異向性導電球抓起帶離凹洞，並貼附及擠壓到一薄膜基材表面中後，移除該抓球轉印機；以及 一貼合機，該貼合機與該控制主機相連接，經由該控制主機控制，將黏性包覆膜貼合在該薄膜基材上表面及下表面，同時覆蓋該薄膜基材及裸露的異向性導電球，形成具三層堆疊結構的一異向性導電薄膜，且該等異向性導電球是位於該薄膜基材表面的同一水平高度，每一個異向性導電球是相互分離獨立而不接觸； 其中，該控制主機依序傳送相對應的指令到該灑球機、該刮球機、該抓球轉印機及該貼合機，使其執行相對應的動作，該模具上的該等凹洞係以一特定圖案排列。
2. 依據專利申請範圍第1項之異向性導電薄膜的製作系統，其中，該特定圖案為一矩陣圖案，該等凹洞具有一橫向寬度及一縱向深度，該橫向寬度進一步具有一橫向直徑。
3. 依據專利申請範圍第2項之異向性導電薄膜的製作系統，其中，該橫向寬度為一圓形，該縱向深度為0.5微米至10微米，該橫向直徑為1微米至10微米。
4. 依據專利申請範圍第1項之異向性導電薄膜的製作系統，其中，該等相鄰二凹洞之間的間距為10微米至100微米。
5. 依據專利申請範圍第1項之異向性導電薄膜的製作系統，其中，該抓球轉印機的下表面具有多個突部，該等突部的橫向大小是小於該等凹洞的橫向直徑，且該突部是對準相對應的凹洞而抓取該凹洞中的異向性導電球。
6. 依據專利申請範圍第1項之異向性導電薄膜的製作系統，其中，該抓球轉印機由多孔性材料構成，藉以對該多孔性材料層施加一負壓而提供該抓球轉印機下表面一向上吸力，該多孔性材料包含聚二甲基矽氧烷(polydimethyl siloxane，PDMS)、全氟聚醚(perfluoropolyether，PFPE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)、聚四氟乙烯(polytetrafluroethylene，PTFE or Teflon)、聚甲基戊烯(polymethylpentene，PMP)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA)等聚矽氧烷、聚醚及聚烯類的至少其中之一。
7. 依據專利申請範圍第1項之異向性導電薄膜的製作系統，其中，該等異向性導電球的頂部未被該薄膜基材所覆蓋而裸露在該薄膜基材的表面。
8. 依據專利申請範圍第1項之異向性導電薄膜的製作系統，其中，該控制主機根據使用者設定，預設一轉印次數，重複依序對該灑球機、該刮球機及該抓球轉印機發送指令，直到完成預設轉印次數而結束，接著控制主機傳送指令至該貼合機。