TWI751848B

TWI751848B - 電子元件的接合方法

Info

Publication number: TWI751848B
Application number: TW109145208A
Authority: TW
Inventors: 彭意興; 曾景泰
Original assignee: 中強光電股份有限公司
Priority date: 2020-11-04
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-01-01
Also published as: US20220140181A1; US12369430B2; CN114446805A; TW202220162A

Abstract

一種電子元件的接合方法包括將焊料薄膜貼合於顯示基板上且覆蓋多個接合墊、進行熱處理步驟，使這些接合墊上的焊料層轉變成多個焊料凸塊、提供至少一電子元件並覆蓋這些焊料凸塊以及加熱這些焊料凸塊使至少一電子元件與這些接合墊電性接合。焊料薄膜包括焊料層。顯示基板具有多個顯示面板、黏著膠層及玻璃蓋板。這些接合墊設置於顯示面板上，且黏著膠層與玻璃蓋板設置於這些顯示面板背離這些接合墊的一側。在至少一電子元件與多個接合墊的接合過程中，至少一電子元件與這些接合墊之間不被施加壓力。

Description

電子元件的接合方法

本發明是有關於一種製程技術，且特別是有關於一種電子元件的接合方法。

顯示器的多元發展已造就了許多的生活應用，例如電子看板、可攜式電子裝置的互動介面或穿戴式顯示裝置。無論是目前的主流顯示器（例如液晶顯示器或有機發光二極體顯示器），或者是發展中的微型發光二極體顯示器，都需要搭配積體電路（integrated circuit，IC）晶片的使用方能實現影像畫面的顯示。舉例來說，將IC晶片設置於軟性電路板上，並透過異方性導電膠膜（anisotropic conductive film，ACF）與顯示基板進行電性接合為目前較常見的技術之一。

在接合的過程中，ACF需經過熱壓製程方能達成顯示基板與軟性電路板的電性導通。然而，壓力大小的控制對於ACF的導電性來說是相當重要的。舉例而言，當壓力過小時，ACF的導電粒子不易變形破裂而造成導電性不佳；相反地，當壓力過大時，ACF的導電粒子會嚴重變形而完全黏貼於顯示基板與軟性電路板之間，造成電性導通的信賴性降低。有鑑於拼接顯示器或可撓式顯示器於近年來的應用需求增加，但IC晶片與具有軟質膜層（例如軟性基板或黏著膠層）的顯示基板間的接合時，由於壓力會被軟質膜層吸收，使得ACF內的導電粒子會因此無法被擠壓而破裂，使得導電性不佳，因此IC晶片與具有軟質膜層的顯示基板間的接合方法仍有待開發。

本發明提供一種電子元件的接合方法，其製程裕度較大且具有較佳的接合良率。

本發明的電子元件的接合方法，包括將焊料薄膜貼合於顯示基板上且覆蓋多個接合墊、進行熱處理步驟，使這些接合墊上的焊料層轉變成多個焊料凸塊、提供至少一電子元件並覆蓋這些焊料凸塊以及加熱這些焊料凸塊使至少一電子元件與這些接合墊電性接合。焊料薄膜包括焊料層。顯示基板具有多個顯示面板、黏著膠層及玻璃蓋板。這些接合墊設置於顯示面板上，且黏著膠層與玻璃蓋板設置於這些顯示面板背離這些接合墊的一側。黏著膠層連接於這些顯示面板與玻璃蓋板之間，且這些顯示面板以拼接的方式接合。在至少一電子元件與多個接合墊的接合過程中，至少一電子元件與這些接合墊之間不被施加壓力。

在本發明的一實施例中，上述的電子元件的接合方法的焊料薄膜更包括黏著層與薄膜基材。黏著層連接焊料層與薄膜基材。焊料薄膜以加熱方式貼合於顯示基板，並且在進行熱處理步驟前，更包括移除薄膜基材、黏著層與部分焊料層，使顯示基板的多個接合墊上設有另一部分的焊料層。

在本發明的一實施例中，上述的電子元件的接合方法的焊料薄膜的加熱方式包括加熱焊料層至第一溫度，且第一溫度低於焊料層的熔點溫度。多個焊料凸塊的加熱步驟包括加熱這些焊料凸塊至第二溫度，且第二溫度高於焊料層的熔點溫度。

在本發明的一實施例中，上述的電子元件的接合方法的熱處理步驟包括於顯示基板上塗佈助焊層，且助焊層覆蓋多個接合墊上的焊料層。

在本發明的一實施例中，上述的電子元件的接合方法更包括在熱處理步驟完成之後，自顯示基板上移除助焊層。

在本發明的一實施例中，上述的電子元件的接合方法在移除薄膜基材、黏著層與部分焊料層的過程中，焊料層未接觸多個接合墊的部分在薄膜基材的帶動下遠離顯示基板。

在本發明的一實施例中，上述的電子元件的接合方法的顯示面板包括電路基板與多個發光元件，該些發光元件設置於該電路基板背離多個接合墊的一側，且至少一電子元件為驅動電路板。

在本發明的一實施例中，上述的電子元件的接合方法的至少一電子元件為積體電路晶片、覆晶軟板或光電元件。

在本發明的一實施例中，上述的電子元件的接合方法的多個顯示面板為多個微型發光二極體面板。

在本發明的一實施例中，上述的電子元件的接合方法的任兩相鄰的接合墊之間在多個接合墊的排列方向上具有間距，且間距小於30微米。

基於上述，在本發明的一實施例的電子元件的接合方法中，貼合於顯示基板的多個接合墊上的焊料層在經過熱處理後形成對應這些接合墊的多個焊料凸塊，且這些焊料凸塊適於被加熱以電性接合電子元件與接合墊。由於顯示基板為多個顯示面板以拼接的方式黏著於玻璃蓋板而成，且這些接合墊分別設置於這些顯示面板上，透過加熱的方式來實現電子元件與接合墊的電性接合關係，可提升電子元件於軟質膜層（例如顯示面板與玻璃蓋板之間的黏著膠層）上的接合成功率。從另一觀點來說，在接合的過程中，由於電子元件與接合墊之間無須施加壓力，因此還可避免壓力對於電子元件的損傷。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1是採用本發明的一實施例的電子元件的接合方法的顯示基板的後視示意圖。圖2是圖1的顯示基板的剖視示意圖。圖3A至圖3F是本發明的一實施例的電子元件的接合方法的流程示意圖。圖4是本發明的一實施例的電子元件的接合方法的流程圖。請參照圖1及圖2，顯示基板10包括玻璃蓋板100、黏著膠層150及多個顯示面板200。黏著膠層150連接於這些顯示面板200與玻璃蓋板100之間。更具體地說，這些顯示面板200是以拼接的方式接合並設置於玻璃蓋板100上。亦即，顯示基板10為拼接式顯示器，且玻璃蓋板100遠離顯示面板200的一側為顯示側。在本實施例中，黏著膠層150為透光黏著層，例如是光學透明膠（Optical Clear Adhesive，OCA）、硬化型光學透明樹脂（Optical Clear Resin，OCR）或光學感壓膠（Pressure Sensitive Adhesive，PSA）。

舉例來說，在本實施例中，這些顯示面板200可分別在方向X與方向Y上排成多列與多行，但本發明不以此為限。在其他實施例中，多個顯示面板的外型輪廓及排列方式也可根據實際的設計需求而調整，例如顯示面板於玻璃蓋板100上的垂直投影輪廓是六邊形，且多個顯示面板是以蜂巢狀排列的方式相互拼接。需說明的是，本實施例的顯示面板200數量是以八個為例進行示範性地說明，並不表示本發明以此為限制，在其他實施例中，顯示面板200的數量也可根據實際的應用或設計需求而調整。

進一步而言，顯示面板200可包括電路基板210、多個發光元件220與封裝層230。這些發光元件220可陣列排列於電路基板210上，並電性連接電路基板210。封裝層230覆蓋這些發光元件220與電路基板210的部分表面。值得注意的是，各顯示面板200中的這些發光元件220是以朝向顯示側的方向（例如方向Z）黏貼於玻璃蓋板100上。在本實施例中，發光元件220例如是微型發光二極體（micro light emitting diode，micro-LED），且其發光顏色可選自紅色、黃色、綠色或藍色。也就是說，顯示面板200可以是微型發光二極體（micro light emitting diode，micro-LED）面板，但本發明不以此為限。在其他實施例中，顯示面板也可以是次毫米發光二極體（mini light emitting diode，mini-LED）面板或有機發光二極體（organic light emitting diode，OLED）面板。

需說明的是，在本實施例中，顯示面板200的發光元件220數量是以四個為例進行示範性地說明，並不代表本發明以此為限制。在其他實施例中，顯示面板200的發光元件220數量當可視實際的應用需求而調整。在本實施例中，電路基板210的基材可包括玻璃、石英、或其他適合的硬質材料，但不以此為限。在其他實施例中，電路基板210也可以是軟質基板，其材質包括聚乙烯對苯二甲酸酯（polyethylene terephthalate, PET）、聚間苯二甲酸乙二酯（polyethylene naphthalate, PEN）、聚醚石風（Polyethersulfone, PES）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate, PMMA）、聚碳酸酯（Polycarbonate, PC）、或其他適合的高分子聚合物。

為了實現影像顯示的功能，顯示基板10還包括電子元件300，且顯示面板200遠離玻璃蓋板100的一側表面200s上還設有多個接合墊BP1，其中黏著膠層150與玻璃蓋板100設置於顯示面板200背離這些接合墊BP1的一側，且發光元件220亦設置於電路基板210背離這些接合墊BP1的一側。這些電子元件300分別電性接合於顯示面板200的這些接合墊BP1。在本實施例中，電子元件300可以是積體電路（integrated circuit，IC）晶片，但不以此為限。以下將針對電子元件300的接合方法進行示例性的說明。

請參照圖3A及圖4，首先，提供焊料薄膜250，並將焊料薄膜250貼合於顯示基板10’上且覆蓋多個接合墊BP1（步驟S401）。在本實施例中，焊料薄膜250可包括焊料層251、黏著層252與薄膜基材253，黏著層252連接焊料層251與薄膜基材253。舉例來說，焊料薄膜250是以加熱的方式貼合於顯示基板10’的多個接合墊BP1上。在本實施中，焊料薄膜250的加熱方式包括加熱焊料層251至第一溫度，且此第一溫度低於焊料層251的熔點溫度。於其他實施例，將焊料薄膜250貼合於顯示基板10’上的方式包括貼上、塗佈、網印、噴墨、點膠等方式，在此不以此為限。

在焊料薄膜250與多個接合墊BP1的貼合步驟完成後，如圖3B及圖4所示，自顯示基板10’上移除薄膜基材253、黏著層252與部分焊料層251a，使顯示基板10’的這些接合墊BP1上設有另一部分的焊料層251b（步驟S402）。具體而言，在移除薄膜基材253、黏著層252與部分焊料層251a的過程中，焊料層251未接觸這些接合墊BP1的部分（即焊料層251a）在薄膜基材253的帶動下遠離顯示基板10’。然而，本發明不限於此，根據其他實施例，焊料薄膜也可以是導電粒子與熱固型膠材的組合，且焊料薄膜是以塗佈的方式設置於顯示基板上。也就是說，在其他實施例中，電子元件300的接合方法也可不包括此焊料薄膜的移除步驟（步驟S402）。

請參照圖3C、圖3D及圖4，接著，進行熱處理步驟，使多個接合墊BP1上的焊料層251b轉變成多個焊料凸塊SB（步驟S403）。在本實施例中，熱處理步驟可選擇性地包括：於顯示基板10’上塗佈助焊層260，且此助焊層260覆蓋這些接合墊BP1上的焊料層251b，但不以此為限。舉例來說，在形成助焊層260之後，可在回焊爐80內進行顯示基板10’的熱處理步驟，使接合墊BP1上的焊料層251b被熔融而內聚成具有圓弧狀的橫截面輪廓。在熱處理步驟完成之後，可自顯示基板10’上移除助焊層260，但不以此為限。在其他實施例中，助焊層260可在熱處理的過程中逐漸揮發，以簡化電子元件的接合方法的製程工序。

在多個焊料凸塊SB的形成步驟完成之後，如圖3E及圖4所示，提供至少一電子元件300並覆蓋這些焊料凸塊SB（步驟S404）。電子元件300具有對應多個接合墊BP1而設的多個接合墊BP2，且焊料凸塊SB設置於接合墊BP1與接合墊BP2之間。舉例來說，當電子元件300被轉移至顯示基板10’的接合墊BP1上時，電子元件300可被施加一預設壓力以預固定或定位於顯示基板10’上，但不以此為限。在此需說明的是，此處所指的預設壓力僅用於預固定或定位，並非用於使電子元件300與焊料凸塊SB、接合墊BP1與接合墊BP2接合。

請同時參照圖3F，在電子元件300的轉置步驟完成後，加熱多個焊料凸塊SB使至少一電子元件300與對應的多個接合墊BP1電性接合（步驟S405）。在本實施例中，焊料凸塊SB的加熱步驟包括加熱焊料凸塊SB至第二溫度，且第二溫度高於焊料凸塊SB的熔點溫度（即前述焊料層251的熔點溫度）。當焊料凸塊SB被加熱而呈現熔融狀態時，其橫截面輪廓在接合墊BP1與接合墊BP2的夾持及自身內聚力的影響下而呈現內凹狀，並經由回溫冷卻形成焊料凸塊SB’。

值得一提的是，在電子元件300與接合墊BP1的加熱接合過程中，電子元件300與接合墊BP1之間無須施加壓力。據此，可避免壓力對於電子元件300的損傷。從另一觀點來說，由於顯示基板10的多個顯示面板200是藉由黏著膠層150而拼接於玻璃蓋板100上，因此，透過加熱的方式來實現電子元件300與接合墊BP1的電性接合關係，可提升電子元件300於軟質膜層（例如黏著膠層150或軟性基板）上的接合成功率。

以下將列舉另一些實施例以詳細說明本揭露，其中相同的構件將標示相同的符號，並且省略相同技術內容的說明，省略部分請參考前述實施例，以下不再贅述。

圖5是採用本發明的另一實施例的電子元件的接合方法的顯示基板的後視示意圖。請參照圖5，本實施例的顯示基板10A與圖1的顯示基板10的差異在於：電子元件的種類不同。在本實施例中，顯示基板10A的電子元件300A為驅動電路板。舉例來說，電子元件300A包括積體電路晶片310與軟性線路板320，積體電路晶片310設置於軟性線路板320上。也就是說，電子元件300A例如是覆晶軟板（chip on flex，COF）。軟性線路板320背離積體電路晶片310的一側表面上可設有多個線路引腳（未繪示），且電子元件300A透過這些線路引腳與顯示基板10A上的多個接合墊（未繪示）電性接合。

在本實施例中，電子元件300A的這些線路引腳與顯示基板10A上的接合墊的接合方法相似於前述實施例的電子元件300與接合墊BP1的接合方法，詳細的說明可參考前述實施例的相關段落，於此便不再贅述。

圖6是採用本發明的又一實施例的電子元件的接合方法的顯示基板的剖視示意圖。請參照圖6，本實施例的顯示基板20與圖2的顯示基板10的差異在於：電子元件的種類不同。具體而言，顯示基板20的電子元件300B為光電元件。在本實施例中，電子元件300B具有磊晶結構ES、第一電極E1與第二電極E2，且第一電極E1與第二電極E2設置於磊晶結構ES的同一側。更具體地說，電子元件300B例如是覆晶型（flip-chip type）發光二極體。

舉例來說，顯示基板20的電路基板210上設有多個接合墊（例如接合墊P1與接合墊P2），且電子元件300B的第一電極E1與第二電極E2分別經由焊料凸塊SB”與電路基板210的接合墊P1與接合墊P2電性接合。在本實施例中，電子元件300B與顯示基板20的接合墊的接合方法相似於前述實施例的電子元件300與接合墊BP1的接合方法，詳細的說明可參考前述實施例的相關段落，於此便不再贅述。

在本實施例中，電路基板210上兩相鄰的接合墊P1與接合墊P2在這些接合墊的排列方向上具有間距S，且此間距S可小於30微米，由於兩相鄰的焊料凸塊SB”的間距也需要對應到兩相鄰的接合墊P1與接合墊P2的間距S，因此兩相鄰的焊料凸塊SB”的間距亦小於30微米。也就是說，本實施例的電子元件300B可以是微型發光二極體。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，用於接合積體電路晶片或覆晶軟板的多個接合墊中的任兩相鄰者的間距也可介於25微米至50微米之間。換句話說，本發明的電子元件的接合方法也適用於精密線路的電性接合。

綜上所述，在本發明的一實施例的電子元件的接合方法中，貼合於顯示基板的多個接合墊上的焊料層在經過熱處理後形成對應這些接合墊的多個焊料凸塊，且這些焊料凸塊適於被加熱以電性接合電子元件與接合墊。由於顯示基板為多個顯示面板以拼接的方式黏著於玻璃蓋板而成，且這些接合墊分別設置於這些顯示面板上，透過加熱的方式來實現電子元件與接合墊的電性接合關係，可提升電子元件於軟質膜層（例如顯示面板與玻璃蓋板之間的黏著膠層）上的接合成功率。從另一觀點來說，在接合的過程中，由於電子元件與接合墊之間無須施加壓力，因此還可避免壓力對於電子元件的損傷。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10、10A、20:顯示基板 80:回焊爐 100:玻璃蓋板 150:黏著膠層 200:顯示面板 200s:表面 210:電路基板 220:發光元件 230:封裝層 250:焊料薄膜 251、251a、251b:焊料層 252:黏著層 253:薄膜基材 260:助焊層 300、300A、300B:電子元件 310:積體電路晶片 320:軟性線路板 BP1、BP2、P1、P2:接合墊 E1:第一電極 E2:第二電極 ES:磊晶結構 S:間距 SB、SB’、SB”:焊料凸塊 S401、S402、S403、S404、S405:步驟 X、Y、Z:方向

圖1是採用本發明的一實施例的電子元件的接合方法的顯示基板的後視示意圖。圖2是圖1的顯示基板的剖視示意圖。圖3A至圖3F是本發明的一實施例的電子元件的接合方法的流程示意圖。圖4是本發明的一實施例的電子元件的接合方法的流程圖。圖5是採用本發明的另一實施例的電子元件的接合方法的顯示基板的後視示意圖。圖6是採用本發明的又一實施例的電子元件的接合方法的顯示基板的剖視示意圖。

S401、S402、S403、S404、S405:步驟

Claims

一種電子元件的接合方法，包括：將一焊料薄膜貼合於一顯示基板上且覆蓋多個接合墊，其中該焊料薄膜包括一焊料層，且該顯示基板具有多個顯示面板、一黏著膠層及一玻璃蓋板，該些接合墊設置於該些顯示面板上，且該黏著膠層與該玻璃蓋板設置於該些顯示面板背離該些接合墊的一側，該黏著膠層連接於該些顯示面板與該玻璃蓋板之間，且該些顯示面板以拼接的方式接合；進行一熱處理步驟，使該些接合墊上的該焊料層轉變成多個焊料凸塊，該熱處理步驟包括：於該顯示基板上塗佈一助焊層，且該助焊層覆蓋該些接合墊上的該焊料層；提供至少一電子元件並覆蓋該些焊料凸塊；以及加熱該些焊料凸塊，使該至少一電子元件與該些接合墊電性接合，其中在該至少一電子元件與該些接合墊的接合過程中，該至少一電子元件與該些接合墊之間不被施加壓力。
如請求項1所述的電子元件的接合方法，其中該焊料薄膜更包括一黏著層與一薄膜基材，該黏著層連接該焊料層與該薄膜基材，該焊料薄膜以加熱方式貼合於該顯示基板，並且在進行該熱處理步驟前，更包括移除該薄膜基材、該黏著層與部分該焊料層，使該顯示基板的該些接合墊上設有另一部分的該焊料層。
如請求項2所述的電子元件的接合方法，其中該焊料薄膜的加熱方式包括加熱該焊料層至一第一溫度，且該第一溫度低於該焊料層的一熔點溫度，該些焊料凸塊的加熱步驟包括加熱該些焊料凸塊至一第二溫度，且該第二溫度高於該焊料層的該熔點溫度。
如請求項1所述的電子元件的接合方法，更包括：在熱處理步驟完成之後，自該顯示基板上移除該助焊層。
如請求項2所述的電子元件的接合方法，其中在移除該薄膜基材、該黏著層與部分該焊料層的過程中，該焊料層未接觸該些接合墊的一部分在該薄膜基材的帶動下遠離該顯示基板。
如請求項1所述的電子元件的接合方法，其中該顯示面板包括一電路基板與多個發光元件，該些發光元件設置於該電路基板背離該些接合墊的一側，且該至少一電子元件為一驅動電路板。
如請求項1所述的電子元件的接合方法，其中該至少一電子元件為一積體電路晶片、一覆晶軟板或一光電元件。
如請求項1所述的電子元件的接合方法，其中該些顯示面板為多個微型發光二極體面板。
如請求項1所述的電子元件的接合方法，其中任兩相鄰的該些接合墊之間在該些接合墊的排列方向上具有一間距，且該間距小於30微米。