TWM630620U

TWM630620U - Ｃｏｆ製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構

Info

Publication number: TWM630620U
Application number: TW111200503U
Authority: TW
Inventors: 嚴仕育
Original assignee: 玟揚精密工業股份有限公司
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2022-08-11

Abstract

一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其包含有：一熱壓頭、一熱壓台與一台座，所述熱壓頭與所述台座係一體成型且為單一陶瓷材料製成，因此不會產生因不同材質間熱膨脹係數差異而使該壓著部與該承載部的平坦度及平面度無法長期維持穩定，且可以達到與鑽石膜熱壓頭接近或更高的壽命，且可以承受長期使用的磨損、撞擊及耐壓，解決傳統鐵系金屬熱壓頭及鑽石膜熱壓頭長期在高溫操作下產生變形、毛邊及鑽石層脫落導致的問題，並且可以適用於不同溫度下的COF製程，具有使用壽命長、適用溫度範圍廣、壓合良率高與降低製造成本的優點。

Description

COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構

本創作係有關一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，尤指一種製造成本低、使用壽命長、適用溫度範圍廣且壓合良率高的COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構。

面板驅動IC盛行COF(薄膜覆晶封裝)，帶動COF基板供不應求，以頎邦和易華電為例，手機用COF基板的單月產能共約1600萬顆到1800萬顆之間，預計採用擴增蝕刻法的COF基板為2000萬顆/月產能；COF基板供不應求，需求持續強勁，南茂預計再增加約1500萬顆/月的12吋COF封裝產能，以因應大尺寸電視、智慧型手機轉COF的強勁需求，目前南茂產能接近滿載的狀態，8吋COF封裝月產能為6000萬顆，12吋COF封裝月產能1500萬顆，IC晶圓測試設備約455台；COF封裝與測試價格都比傳統封測為佳。

按，傳統的COF製程用封裝熱壓頭使用的材質有兩類，一類是熱壓頭整體：由鐵系金屬或特殊鋼料經熱處理後再加工製作而成，另一類是以CVD(化學氣相沉積法)將鑽石薄膜沉積在預備好的金屬座台上；使用金屬材質製作熱壓頭或其座台的原因是因為在壓合過程中必須將溫度快速升高至約150-450℃，而金屬是熱良導體且性質穩定，又能提供機械強度，也容易施作機械加工。

然，整體由鐵系金屬或特殊鋼料製作的熱壓頭卻有無法避免的缺點：(一)鐵系金屬熱壓頭因為長期在高溫下使用，容易產生壓著面的軟化變形，進而導致驅動積體電路(Drive IC)與液晶顯示器(LCD)面板接合的良率下降；(二)鐵系金屬熱壓頭長時間與液晶模組(LCM)周遭零件磨擦會產生靜電，累積的靜電容易造成驅動積體電路與液晶顯示器面板的線路被靜電擊穿，導致驅動積體電路與液晶顯示器面板接合失敗；(三)由於金屬材質本身的熱膨脹係數大，鐵系金屬熱壓頭在加溫過程中，其壓著面的平坦度及平面度無法長期維持穩定，進而導致成驅動積體電路與液晶顯示器面板接合的良率降低；(四)在高溫下，鐵系金屬熱壓頭容易變形，且耐磨性不佳，其表面無法長期維持拋光狀態，容易殘留異方性導電膜(Anisotropic Conductive Film,ACF)膠體；(五)鑽石膜與其下方金屬座台的熱膨脹係數不同，在加熱時會產生雙金屬效應，熱膨脹係數大的會向熱膨脹係數小的一方彎曲變形，所以鑽石膜熱壓頭必須在特定的溫度下對鑽石層研磨及加工處理，因此鑽石膜熱壓頭也只能在該特定溫度下使用，才能避免因為熱膨脹係數不同所導致的變形，使鑽石膜壓著面的平坦度及平面度達到生產精度的要求，產生穩定的驅動積體電路與液晶顯示器面板的接合動作；(六)鑽石膜熱壓頭便無法適用所有的COF製程溫度，當一條生產線或一台設備上使用多種溫度更換生產時，無法使用同一個鑽石膜熱壓頭，必須準備多個相同尺寸但適用不同操作溫度的鑽石膜熱壓頭，造成成本提高，且製程時間延長。

有鑑於此，本創作人於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本創作。

本創作所欲解決之技術問題在於針對現有技術存在的上述缺失，提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構。

本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其包含有：一熱壓頭與一熱壓台，其中，所述熱壓頭以單一陶瓷材料製成並具有一本體，所述本體係一體成型設有一壓著部，於所述壓著部表面貫通設有數抽氣吸孔，且於該本體表面貫通有數加溫孔與一感溫孔，該加溫孔設有數加溫棒用以調整溫度，該感溫孔設有一感溫棒用以量測當前溫度，所述本體凸設有二組接部，該組接部貫通設有數組接孔，所述熱壓台設有一抽氣吸道，以該抽氣吸孔對準連接該抽氣吸道，並以數螺絲穿過該組接孔將所述熱壓頭鎖固於所述熱壓台。

較佳地，所述COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構更包含有一台座，所述台座以單一陶瓷材料製成並具有一承載部，該承載部底部面積外擴設有一底撐部，所述底撐部凹設有一台座感溫孔，以該台座感溫孔設有一台座感溫棒用以量測當前溫度，所述底撐部又設有一加溫台用以調整溫度，於所述承載部頂面凹設有一抽氣槽，該抽氣槽與所述台座底面間貫通設有一抽氣貫孔。

本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，因其一體成型且使用單一陶瓷材料，可以適用於不同溫度下的COF製程，具有使用壽命長、適用溫度範圍廣、壓合良率高與降低製造成本的優點。

本創作部分：

(10):熱壓頭

(11):本體

(111):加溫孔

(112):感溫孔

(113):加溫固定孔

(114):感溫固定孔

(12):壓著部

(13):抽氣吸孔

(131):吸取部

(132):通道部

(133):抽氣部

(14):加溫棒

(15):感溫棒

(16):組接部

(161):組接孔

(17):螺絲

(18):溝槽

(20):熱壓台

(21):抽氣吸道

(22):卡榫部

(30):台座

(31):承載部

(32):底撐部

(321):台座感溫孔

(322):底撐孔

(33):台座感溫棒

(34):加溫台

(35):抽氣槽

(351):抽氣分孔

(36):抽氣貫孔

(37):氣冷道

(40):晶片

(50):基板

〔第1圖〕係本創作之立體圖。

〔第2圖〕係本創作熱壓頭之立體分解圖。

〔第3圖〕係本創作熱壓頭另一方向之立體圖。

〔第4圖〕係本創作熱壓頭之剖面圖。

〔第5圖〕係本創作實施例之正視剖面圖，顯示其吸取晶片。

〔第6圖〕係本創作實施例之正視剖面圖，顯示其熱壓合過程。

〔第7圖〕係本創作實施例之正視剖面圖，顯示其熱壓合完成以及氣冷道的空氣流動過程。

為使貴審查委員對本創作之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】列舉實施例，詳述說明如後：

首先，請先由第1圖到第5圖所示觀之，本創作係提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其包含有：一熱壓頭(10)與一熱壓台(20)，其中，所述熱壓頭(10)以單一陶瓷材料製成並具有一本體(11)，所述本體(11)係一體成型設有一壓著部(12)，於所述壓著部(12)表面貫通設有數抽氣吸孔(13)，且於該本體(11)表面貫通有數加溫孔(111)與一感溫孔(112)，該加溫孔(111)設有數加溫棒(14)用以調整溫度，該感溫孔(112)設有一感溫棒 (15)用以量測當前溫度，所述本體(11)凸設有二組接部(16)，該組接部(16)貫通設有數組接孔(161)，所述熱壓台(20)設有一抽氣吸道(21)，以該抽氣吸孔(13)對準連接該抽氣吸道(21)，並以數螺絲(17)穿過該組接孔(161)將所述熱壓頭(10)鎖固於所述熱壓台(20)。

由第1圖與第5圖所示觀之，本創作係提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其更包含有一台座(30)，所述台座(30)以單一陶瓷材料製成並具有一承載部(31)，該承載部(31)底部面積外擴設有一底撐部(32)，所述底撐部(32)凹設有一台座感溫孔(321)，以該台座感溫孔(321)設有一台座感溫棒(33)用以量測當前溫度，所述底撐部(32)又設有一加溫台(34)用以調整溫度，於所述承載部(31)頂面凹設有一抽氣槽(35)，該抽氣槽(35)與所述台座(30)底面間貫通設有一抽氣貫孔(36)。

且由第5圖到第7圖所示觀之，藉由上述結構，使用時乃將所述抽氣吸道(21)與所述抽氣吸孔(13)抽出空氣產生吸力，以該吸力使該壓著部(12)得以吸取一晶片(40)，並將所述抽氣槽(35)與所述抽氣貫孔(36)抽出空氣產生吸力，以該吸力使該承載部(31)得以吸取一基板(50)，以該加溫棒(14)升高所述熱壓頭(10)溫度至430℃-450℃，以該加溫台(34)升高所述台座(30)溫度至150℃-160℃，下降所述熱壓頭(10)與熱壓台(20)，使所述晶片(40)貼合於該基板(50)上進行熱壓合，完成熱壓合後取消抽出空氣使所述晶片(40)脫離該壓著部(12)；因為所述熱壓頭(10)與所述台座(30)均以單一陶瓷材料製成，並且所述本體(11)係一體成型設有該壓著部(12)，所述熱壓頭(10)與所述台座(30)皆為單一材料組成，俾令所述熱壓頭(10)與所述台座(30)不會產生因不同材質間熱膨脹係數差異而使該壓著部(12)與該承載部(31)的平坦度及平面度無法長期維持穩定，且該壓著部(12)可以達到與鑽石膜熱壓頭接近或更高的壽命，且可以承受長期使用的磨損、撞擊及耐壓，解決傳統鐵系金屬熱壓頭及鑽石膜熱壓頭長期在高溫操作下產生變形、毛邊及鑽石層脫落導致的問題，並且可以適用於不同溫度下的COF製程，具有使用壽命長、適用溫度範圍廣、壓合良率高與降低製造成本的優點。

由第1圖、第5圖到第7圖所示觀之，本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述底撐部(32)設有數底撐孔(322)，可供數所述螺絲(17)穿過對所述台座(30)進行鎖固的功能。

本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述本體(11)垂直於該加溫孔(111)之處設有一加溫固定孔(113)，並以一螺絲(17)插入並抵靠於所述加溫棒(14)上，具有使該加溫棒(14)確實固定於所述加溫孔(111)中之功效者。

本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述本體(11)垂直於該感溫孔(112)之處設有一感溫固定孔(114)，並以一螺絲(17)插入並抵靠於所述感溫棒(15)上，具有使該感溫棒(15)確實固定於所述感溫孔(112)中之功效者。

由第1圖與第7圖所示觀之，本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述台座(30)更設有一數氣冷道(37)，以該氣冷道(37)送入空氣，具有幫助所述台座(30)散熱之功效者。

本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述熱壓頭(10)係以碳化矽或氮化鋁所製成。

本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述台座(30)係以碳化矽或氮化鋁所製成。

由第2圖到第4圖所示觀之，本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述抽氣吸孔(13)具有一吸取部(131)，所述吸取部(131)外擴設有一截面積較大之通道部(132)，該通道部(132)更外擴設有一截面積更大之抽氣部(133)，以此截面積漸縮的結構，可以使所述抽氣吸孔(13)吸力更為強勁。

由第3圖與第4圖所示觀之，本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述抽氣部(133)之間相連貫通，與所述抽氣吸道(21)對接抽出空氣較為容易。

由第1圖與第6圖所示觀之，本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述抽氣槽(35)與該抽氣貫孔(36)間設有數抽氣分孔(351)，具有平均分散吸力之功效者。

本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述熱壓頭(10)之壓著部(12)其平面度於1μm以下。

本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述台座(30)之承載部(31)其平面度於1μm以下。

本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述熱壓頭(10)可加熱至430℃-450℃，該熱壓頭(10)之壓著部(12)亦保持平面度於1μm以下。

本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述台座(30)可加熱至150℃-160℃，該台座(30)之承載部(31)亦保持平面度於1μm以下。

本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述基板(50)為一捲帶式覆晶薄膜。

本創作提供一種COF製程用精密陶瓷封裝熱壓頭組結構，其中，所述本體(11)上凹設有數溝槽(18)，所述熱壓台上凸設有對應形狀的數卡榫部(22)，以兩者結合可以達到輔助所述熱壓頭(10)與該熱壓台(20)定位結合之功效。

藉由上述具體實施例之結構，可得到以下效益：(一)原先所述熱壓頭(10)與台座(30)係以CVD將鑽石薄膜沉積在鐵鈷鎳合金本體表面，屬於異材質接合，會有雙金屬效應而無法維持平坦度與平面度，本創作之該熱壓頭(10)與台座(30)係以碳化矽或氮化鋁此類陶瓷材料一體成型製成，屬於單一材料，因此不會有發生如雙金屬效應此般熱膨脹係數差異所造成的影響；(二)異材質接合工藝多重、複雜，變因較多，且較難控制平面度，而單一材料變異因素相對較少；(三)原先異材質接合因多重材質不同，熱膨脹係數易導致形變，所以平面度座落於3-6μm之間，而單一材料則可將平面度控制於1μm以下；(四)異材質接合使用壽命約100萬次，耗損後需做更換，而單一材料使用壽命則為150萬次以上，且耗損可修整後再使用；(五)異材質接合相關製程、材料需仰賴日本進口，交期為45-60天以上，而單一材料交期可縮短至20天；(六)使用單一材料不僅製程較為簡易，成本也低於異材質接合。

綜上所述，本創作確實已達突破性之結構設計，而具有改良之創作內容，同時又能夠達到產業上之利用性與進步性，且本創作未見於任何刊物，亦具新穎性，當符合專利法相關法條之規定，爰依法提出新型專利申請，懇請鈞局審查委員授予合法專利權，至為感禱。

唯以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例而已，當不能以之限定本創作實施之範圍；即大凡依本創作申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。