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CN114446805A - 电子元件的接合方法 - Google Patents

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CN114446805A
CN114446805A CN202011214485.6A CN202011214485A CN114446805A CN 114446805 A CN114446805 A CN 114446805A CN 202011214485 A CN202011214485 A CN 202011214485A CN 114446805 A CN114446805 A CN 114446805A
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solder
bonding
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layer
bonding pads
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彭意兴
曾景泰
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Original Assignee
Coretronic Corp
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种电子元件的接合方法包括提供将焊料薄膜贴合于显示基板上且覆盖多个接合垫、进行热处理步骤，使这些接合垫上的焊料层转变成多个焊料凸块、提供至少一电子元件并覆盖这些焊料凸块以及加热这些焊料凸块使至少一电子元件与这些接合垫电接合。焊料薄膜包括焊料层。显示基板具有多个显示面板、粘着胶层及玻璃盖板。这些接合垫设置于显示面板上，且粘着胶层与玻璃盖板设置于这些显示面板背离这些接合垫的一侧。在至少一电子元件与多个接合垫的接合过程中，至少一电子元件与这些接合垫之间不被施加压力。本发明的电子元件的接合方法，其制程裕度较大且具有较佳的接合良率。

Description

电子元件的接合方法
技术领域
本发明关于一种制程技术，且特别是关于一种电子元件的接合方法。
背景技术
显示器的多元发展已造就了许多的生活应用，例如电子看板、可携式电子装置的互动界面或穿戴式显示装置。无论是目前的主流显示器(例如液晶显示器或有机发光二极管显示器)，或者是发展中的微型发光二极管显示器，都需要搭配集成电路(integratedcircuit，IC)晶片的使用方能实现影像画面的显示。举例来说，将IC晶片设置于软性电路板上，并透过异方性导电胶膜(anisotropic conductive film，ACF)与显示基板进行电接合为目前较常见的技术之一。
在接合的过程中，ACF需经过热压制程方能达成显示基板与软性电路板的电导通。然而，压力大小的控制对于ACF的导电性来说是相当重要的。举例而言，当压力过小时，ACF的导电粒子不易变形破裂而造成导电性不佳；相反地，当压力过大时，ACF的导电粒子会严重变形而完全粘贴于显示基板与软性电路板之间，造成电导通的信赖性降低。有鉴于拼接显示器或可挠式显示器于近年来的应用需求增加，但IC晶片与具有软质膜层(例如软性基板或粘着胶层)的显示基板间的接合时，由于压力会被软质膜层吸收，使得ACF内的导电粒子会因此无法被挤压而破裂，使得导电性不佳，因此IC晶片与具有软质膜层的显示基板间的接合方法仍有待开发。
发明内容
本发明提供一种电子元件的接合方法，其制程裕度较大且具有较佳的接合良率。
本发明的电子元件的接合方法，包括将焊料薄膜贴合于显示基板上且覆盖多个接合垫、进行热处理步骤，使这些接合垫上的焊料层转变成多个焊料凸块、提供至少一电子元件并覆盖这些焊料凸块以及加热这些焊料凸块使至少一电子元件与这些接合垫电接合。焊料薄膜包括焊料层。显示基板具有多个显示面板、粘着胶层及玻璃盖板。这些接合垫设置于显示面板上，且粘着胶层与玻璃盖板设置于这些显示面板背离这些接合垫的一侧。粘着胶层连接于这些显示面板与玻璃盖板之间，且这些显示面板以拼接的方式接合。在至少一电子元件与多个接合垫的接合过程中，至少一电子元件与这些接合垫之间不被施加压力。
基于上述，在本发明的一实施例的电子元件的接合方法中，贴合于显示基板的多个接合垫上的焊料层在经过热处理后形成对应这些接合垫的多个焊料凸块，且这些焊料凸块适于被加热以电接合电子元件与接合垫。由于显示基板为多个显示面板以拼接的方式粘着于玻璃盖板而成，且这些接合垫分别设置于这些显示面板上，透过加热的方式来实现电子元件与接合垫的电接合关系，可提升电子元件于软质膜层(例如显示面板与玻璃盖板之间的粘着胶层)上的接合成功率。从另一观点来说，在接合的过程中，由于电子元件与接合垫之间无须施加压力，因此还可避免压力对于电子元件的损伤。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是采用本发明的一实施例的电子元件的接合方法的显示基板的后视示意图。
图2是图1的显示基板的剖视示意图。
图3A至图3F是本发明的一实施例的电子元件的接合方法的流程示意图。
图4是本发明的一实施例的电子元件的接合方法的流程图。
图5是采用本发明的另一实施例的电子元件的接合方法的显示基板的后视示意图。
图6是采用本发明的又一实施例的电子元件的接合方法的显示基板的剖视示意图。
附图标记列表
10、10A、20:显示基板
80:回焊炉
100:玻璃盖板
150:粘着胶层
200:显示面板
200s:表面
210:电路基板
220:发光元件
230:封装层
250:焊料薄膜
251、251a、251b:焊料层
252:粘着层
253:薄膜基材
260:助焊层
300、300A、300B:电子元件
310:集成电路晶片
320:软性线路板
BP1、BP2、P1、P2:接合垫
E1:第一电极
E2:第二电极
ES:磊晶结构
S:间距
SB、SB’、SB”:焊料凸块
S401、S402、S403、S404、S405:步骤
X、Y、Z:方向。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是采用本发明的一实施例的电子元件的接合方法的显示基板的后视示意图。图2是图1的显示基板的剖视示意图。图3A至图3F是本发明的一实施例的电子元件的接合方法的流程示意图。图4是本发明的一实施例的电子元件的接合方法的流程图。请参照图1及图2，显示基板10包括玻璃盖板100、粘着胶层150及多个显示面板200。粘着胶层150连接于这些显示面板200与玻璃盖板100之间。更具体地说，这些显示面板200是以拼接的方式接合并设置于玻璃盖板100上。亦即，显示基板10为拼接式显示器，且玻璃盖板100远离显示面板200的一侧为显示侧。在本实施例中，粘着胶层150为透光粘着层，例如是光学透明胶(Optical Clear Adhesive，OCA)、硬化型光学透明树脂(Optical Clear Resin，OCR)或光学感压胶(Pressure Sensitive Adhesive，PSA)。
举例来说，在本实施例中，这些显示面板200可分别在方向X与方向Y上排成多列与多行，但本发明不局限于此。在其他实施例中，多个显示面板的外型轮廓及排列方式也可根据实际的设计需求而调整，例如显示面板于玻璃盖板100上的垂直投影轮廓是六边形，且多个显示面板是以蜂巢状排列的方式相互拼接。需说明的是，本实施例的显示面板200数量是以八个为例进行示范性地说明，并不表示本发明局限于此制，在其他实施例中，显示面板200的数量也可根据实际的应用或设计需求而调整。
进一步而言，显示面板200可包括电路基板210、多个发光元件220与封装层230。这些发光元件220可阵列排列于电路基板210上，并电连接电路基板210。封装层230覆盖这些发光元件220与电路基板210的部分表面。值得注意的是，各显示面板200中的这些发光元件220是以朝向显示侧的方向(例如方向Z)粘贴于玻璃盖板100上。在本实施例中，发光元件220例如是微型发光二极管(micro light emitting diode，micro-LED)，且其发光颜色可选自红色、黄色、绿色或蓝色。也就是说，显示面板200可以是微型发光二极管(micro lightemitting diode，micro-LED)面板，但本发明不局限于此。在其他实施例中，显示面板也可以是次毫米发光二极管(mini light emitting diode，mini-LED)面板或有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)面板。
需说明的是，在本实施例中，显示面板200的发光元件220数量是以四个为例进行示范性地说明，并不代表本发明局限于此。在其他实施例中，显示面板200的发光元件220数量当可视实际的应用需求而调整。在本实施例中，电路基板210的基材可包括玻璃、石英、或其他适合的硬质材料，但不局限于此。在其他实施例中，电路基板210也可以是软质基板，其材质包括聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚间苯二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate,PEN)、聚醚石风(Polyethersulfone,PES)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、或其他适合的高分子聚合物。
为了实现影像显示的功能，显示基板10还包括电子元件300，且显示面板200远离玻璃盖板100的一侧表面200s上还设有多个接合垫BP1，其中粘着胶层150与玻璃盖板100设置于显示面板200背离这些接合垫BP1的一侧，且发光元件220亦设置于电路基板210背离这些接合垫BP1的一侧。这些电子元件300分别电接合于显示面板200的这些接合垫BP1。在本实施例中，电子元件300可以是集成电路(integrated circuit，IC)晶片，但不局限于此。以下将针对电子元件300的接合方法进行示例性的说明。
请参照图3A及图4，首先，提供焊料薄膜250，并将焊料薄膜250贴合于显示基板10’上且覆盖多个接合垫BP1(步骤S401)。在本实施例中，焊料薄膜250可包括焊料层251、粘着层252与薄膜基材253，粘着层252连接焊料层251与薄膜基材253。举例来说，焊料薄膜250是以加热的方式贴合于显示基板10’的多个接合垫BP1上。在本实施中，焊料薄膜250的加热方式包括加热焊料层251至第一温度，且此第一温度低于焊料层251的熔点温度。于其他实施例，将焊料薄膜250贴合于显示基板10’上的方式包括贴上、涂布、网印、喷墨、点胶等方式，在此不局限于此。
在焊料薄膜250与多个接合垫BP1的贴合步骤完成后，如图3B及图4所示，自显示基板10’上移除薄膜基材253、粘着层252与部分焊料层251a，使显示基板10’的这些接合垫BP1上设有另一部分的焊料层251b(步骤S402)。具体而言，在移除薄膜基材253、粘着层252与部分焊料层251a的过程中，焊料层251未接触这些接合垫BP1的部分(即焊料层251a)在薄膜基材253的带动下远离显示基板10’。然而，本发明不限于此，根据其他实施例，焊料薄膜也可以是导电粒子与热固型胶材的组合，且焊料薄膜是以涂布的方式设置于显示基板上。也就是说，在其他实施例中，电子元件300的接合方法也可不包括此焊料薄膜的移除步骤(步骤S402)。
请参照图3C、图3D及图4，接着，进行热处理步骤，使多个接合垫BP1上的焊料层251b转变成多个焊料凸块SB(步骤S403)。在本实施例中，热处理步骤可选择性地包括：于显示基板10’上涂布助焊层260，且此助焊层260覆盖这些接合垫BP1上的焊料层251b，但不局限于此。举例来说，在形成助焊层260之后，可在回焊炉80内进行显示基板10’的热处理步骤，使接合垫BP1上的焊料层251b被熔融而内聚成具有圆弧状的横截面轮廓。在热处理步骤完成之后，可自显示基板10’上移除助焊层260，但不局限于此。在其他实施例中，助焊层260可在热处理的过程中逐渐挥发，以简化电子元件的接合方法的制程工序。
在多个焊料凸块SB的形成步骤完成之后，如图3E及图4所示，提供至少一电子元件300并覆盖这些焊料凸块SB(步骤S404)。电子元件300具有对应多个接合垫BP1而设的多个接合垫BP2，且焊料凸块SB设置于接合垫BP1与接合垫BP2之间。举例来说，当电子元件300被转移至显示基板10’的接合垫BP1上时，电子元件300可被施加一预设压力以预固定或定位于显示基板10’上，但不局限于此。在此需说明的是，此处所指的预设压力仅用于预固定或定位，并非用于使电子元件300与焊料凸块SB、接合垫BP1与接合垫BP2接合。
请同时参照图3F，在电子元件300的转置步骤完成后，加热多个焊料凸块SB使至少一电子元件300与对应的多个接合垫BP1电接合(步骤S405)。在本实施例中，焊料凸块SB的加热步骤包括加热焊料凸块SB至第二温度，且第二温度高于焊料凸块SB的熔点温度(即前述焊料层251的熔点温度)。当焊料凸块SB被加热而呈现熔融状态时，其横截面轮廓在接合垫BP1与接合垫BP2的夹持及自身内聚力的影响下而呈现内凹状，并经由回温冷却形成焊料凸块SB’。
值得一提的是，在电子元件300与接合垫BP1的加热接合过程中，电子元件300与接合垫BP1之间无须施加压力。据此，可避免压力对于电子元件300的损伤。从另一观点来说，由于显示基板10的多个显示面板200是藉由粘着胶层150而拼接于玻璃盖板100上，因此，透过加热的方式来实现电子元件300与接合垫BP1的电接合关系，可提升电子元件300于软质膜层(例如粘着胶层150或软性基板)上的接合成功率。
以下将列举另一些实施例以详细说明本公开，其中相同的构件将标示相同的符号，并且省略相同技术内容的说明，省略部分请参考前述实施例，以下不再赘述。
图5是采用本发明的另一实施例的电子元件的接合方法的显示基板的后视示意图。请参照图5，本实施例的显示基板10A与图1的显示基板10的差异在于：电子元件的种类不同。在本实施例中，显示基板10A的电子元件300A为驱动电路板。举例来说，电子元件300A包括集成电路晶片310与软性线路板320，集成电路晶片310设置于软性线路板320上。也就是说，电子元件300A例如是覆晶软板(chip on flex，COF)。软性线路板320背离集成电路晶片310的一侧表面上可设有多个线路引脚(未绘示)，且电子元件300A透过这些线路引脚与显示基板10A上的多个接合垫(未绘示)电接合。
在本实施例中，电子元件300A的这些线路引脚与显示基板10A上的接合垫的接合方法相似于前述实施例的电子元件300与接合垫BP1的接合方法，详细的说明可参考前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。
图6是采用本发明的又一实施例的电子元件的接合方法的显示基板的剖视示意图。请参照图6，本实施例的显示基板20与图2的显示基板10的差异在于：电子元件的种类不同。具体而言，显示基板20的电子元件300B为光电元件。在本实施例中，电子元件300B具有磊晶结构ES、第一电极E1与第二电极E2，且第一电极E1与第二电极E2设置于磊晶结构ES的同一侧。更具体地说，电子元件300B例如是覆晶型(flip-chip type)发光二极管。
举例来说，显示基板20的电路基板210上设有多个接合垫(例如接合垫P1与接合垫P2)，且电子元件300B的第一电极E1与第二电极E2分别经由焊料凸块SB”与电路基板210的接合垫P1与接合垫P2电接合。在本实施例中，电子元件300B与显示基板20的接合垫的接合方法相似于前述实施例的电子元件300与接合垫BP1的接合方法，详细的说明可参考前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。
在本实施例中，电路基板210上两相邻的接合垫P1与接合垫P2在这些接合垫的排列方向上具有间距S，且此间距S可小于30微米，由于两相邻的焊料凸块SB”的间距也需要对应到两相邻的接合垫P1与接合垫P2的间距S，因此两相邻的焊料凸块SB”的间距亦小于30微米。也就是说，本实施例的电子元件300B可以是微型发光二极管。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，用于接合集成电路晶片或覆晶软板的多个接合垫中的任两相邻者的间距也可介于25微米至50微米之间。换句话说，本发明的电子元件的接合方法也适用于精密线路的电接合。
综上所述，在本发明的一实施例的电子元件的接合方法中，贴合于显示基板的多个接合垫上的焊料层在经过热处理后形成对应这些接合垫的多个焊料凸块，且这些焊料凸块适于被加热以电接合电子元件与接合垫。由于显示基板为多个显示面板以拼接的方式粘着于玻璃盖板而成，且这些接合垫分别设置于这些显示面板上，透过加热的方式来实现电子元件与接合垫的电接合关系，可提升电子元件于软质膜层(例如显示面板与玻璃盖板之间的粘着胶层)上的接合成功率。从另一观点来说，在接合的过程中，由于电子元件与接合垫之间无须施加压力，因此还可避免压力对于电子元件的损伤。
虽然本发明已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种电子元件的接合方法，其特征在于，所述电子元件的接合方法包括：
将焊料薄膜贴合于显示基板上且覆盖多个接合垫，其中所述焊料薄膜包括焊料层，且所述显示基板具有多个显示面板、粘着胶层及玻璃盖板，所述多个接合垫设置于所述多个显示面板上，且所述粘着胶层与所述玻璃盖板设置于所述多个显示面板背离所述多个接合垫的一侧，所述粘着胶层连接于所述多个显示面板与所述玻璃盖板之间，且所述多个显示面板以拼接的方式接合；
进行热处理步骤，使所述多个接合垫上的所述焊料层转变成多个焊料凸块；
提供至少一电子元件并覆盖所述多个焊料凸块；以及
加热所述多个焊料凸块，使所述至少一电子元件与所述多个接合垫电接合，其中在所述至少一电子元件与所述多个接合垫的接合过程中，所述至少一电子元件与所述多个接合垫之间不被施加压力。
2.根据权利要求1所述的电子元件的接合方法，其特征在于，所述焊料薄膜还包括粘着层与薄膜基材，所述粘着层连接所述焊料层与所述薄膜基材，所述焊料薄膜以加热方式贴合于所述显示基板，并且在进行所述热处理步骤前，还包括移除所述薄膜基材、所述粘着层与部分所述焊料层，使所述显示基板的所述多个接合垫上设有另一部分的所述焊料层。
3.根据权利要求2所述的电子元件的接合方法，其特征在于，所述焊料薄膜的加热方式包括加热所述焊料层至一第一温度，且所述第一温度低于所述焊料层的熔点温度，所述多个焊料凸块的加热步骤包括加热所述多个焊料凸块至第二温度，且所述第二温度高于所述焊料层的所述熔点温度。
4.根据权利要求1所述的电子元件的接合方法，其特征在于，所述热处理步骤包括：
于所述显示基板上涂布助焊层，且所述助焊层覆盖所述多个接合垫上的所述焊料层。
5.根据权利要求4所述的电子元件的接合方法，其特征在于，所述电子元件的接合方法还包括：
在热处理步骤完成之后，自所述显示基板上移除所述助焊层。
6.根据权利要求2所述的电子元件的接合方法，其特征在于，在移除所述薄膜基材、所述粘着层与部分所述焊料层的过程中，所述焊料层未接触所述多个接合垫的一部分在所述薄膜基材的带动下远离所述显示基板。
7.根据权利要求1所述的电子元件的接合方法，其特征在于，所述显示面板包括电路基板与多个发光元件，所述多个发光元件设置于所述电路基板背离所述多个接合垫的一侧，且所述至少一电子元件为驱动电路板。
8.根据权利要求1所述的电子元件的接合方法，其特征在于，所述至少一电子元件为集成电路晶片、覆晶软板或光电元件。
9.根据权利要求1所述的电子元件的接合方法，其特征在于，所述多个显示面板为多个微型发光二极管面板。
10.根据权利要求1所述的电子元件的接合方法，其特征在于，任何两相邻的所述多个接合垫之间在所述多个接合垫的排列方向上具有间距，且所述间距小于30微米。
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