薄膜覆晶封裝體及其散熱方法與流程
2023-05-27 13:51:46 2
本發明關於一種薄膜覆晶封裝體及其散熱方法，特別地，本發明關於一種利用新式散熱技術的薄膜覆晶封裝體及其散熱方法。
背景技術：
封裝工藝乃是用來保護晶片不受外界物理或化學變動因素所影響，並提供晶片絕緣保護以避免配線受到外界幹擾或互相干擾。於驅動IC領域，特別是液晶顯示屏幕(Liquid Crystal Display,LCD)，一般常以卷帶承載封裝(Tape Carrier Package,TCP)、薄膜覆晶封裝(Chip on Film,COF)、玻璃覆晶封裝(Chip On Glass)等三種封裝方法對驅動IC進行封裝。基於成本考慮、腳距、基板可撓性等各種因素，薄膜覆晶封裝幾乎已取代了卷帶承載封裝而成為主流趨勢。另外，雖然玻璃覆晶封裝於上述三種封裝方法中可能達成最低封裝厚度以及最小間距以獲得高腳數的效果，但由於玻璃覆晶封裝中只要其中一個IC處理不當，即可能造成整片面板報廢的風險，此風險隨著玻璃基板的尺寸增大而提高，因此目前仍以薄膜覆晶封裝為主流。
由於驅動IC朝高功率、高腳數前進，其所產生的熱量越來越高也越來越難消散，因此，薄膜覆晶封裝體上加裝散熱結構來幫助散熱的需求越來越高。現行薄膜覆晶封裝體的散熱方法，主要是以黏貼金屬散熱片的方式來進行。然而，黏貼金屬散熱片的方式將會增加薄膜覆晶封裝體的整體厚度，不符合目前驅動IC的低厚度趨勢。另一方面，金屬散熱片還會使薄膜覆晶封裝體的可撓性降低。
因此，為了有效解決散熱問題並使薄膜覆晶封裝體不至於過厚且可撓性降低，有必要發展一種新的散熱方式應用於薄膜覆晶封裝體。
技術實現要素：
本案的一範疇在於提供薄膜覆晶封裝體的散熱方法，其於維持薄膜覆晶封裝體的良好散熱效果外，還可降低薄膜覆晶封裝體的厚度，並且其成本低於市售已混合好的散熱膠。
根據一具體實施例，本發明的散熱方法可用於薄膜覆晶封裝體，其中薄膜覆晶封裝體包含可撓性基板、導線層、晶片、防焊層以及封裝膠體，導線層、晶片、防焊層以及封裝膠體皆設置於可撓性基板的第一表面上，晶片電性接合導線層，防焊層局部覆蓋導線層，且封裝膠體至少填充於晶片與可撓性基板之間。本具體實施例的散熱方法包含下列步驟：設置液態的膠層於晶片、防焊層或是可撓性基板的相對於第一表面的第二表面的至少其中之一上；布設散熱粒子於液態的膠層；以及對液態的膠層進行固化工藝，使得液態的膠層由液態轉變成半固態，再進一步轉變為固態。藉由本發明的散熱方法可避免增加薄膜覆晶封裝體的厚度，並提供成本較低的散熱結構。
本案的另一範疇在於提供一種新式的薄膜覆晶封裝體，其具有良好的散熱功能以及較小的厚度，並且其散熱結構具有較低的成本。
根據一具體實施例，本發明的薄膜覆晶封裝體包含可撓性基板、導線層、晶片、防焊層、封裝膠體以及散熱膠層。其中，可撓性基板包含相對的第一表面以及第二表面，且第一表面上具有晶片接合區。導線層設置於可撓性基板的第一表面上，而晶片設置於可撓性基板的晶片接合區中並與導線層電性接合。防焊層設置在導線層及可撓性基板上且局部覆蓋導線層。封裝膠體至少填充於晶片及可撓性基板之間。散熱膠層設置在可撓性基板的第一表面或第二表面的至少其中一者上，其包含絕緣膠體以及布設於絕緣膠體中的散熱粒子，散熱粒子於絕緣膠體中的密度由靠近可撓性基板的一面朝另一面逐漸增大。
關於本發明的優點與精神可以藉由以下的發明詳述以及所附圖式得到進一步的了解。
附圖說明
圖1繪示根據本發明的一具體實施例的薄膜覆晶封裝體的剖面示意圖。
圖2繪示根據本發明的另一具體實施例的薄膜覆晶封裝體的剖面示意圖。
圖3繪示根據本發明的另一具體實施例的薄膜覆晶封裝體的剖面示意圖。
圖4A至圖4C繪示根據本發明的一具體實施例的薄膜覆晶封裝體的散熱方法的各步驟的結構示意圖。
圖5A至圖5E』繪示根據本發明的多個具體實施例的薄膜覆晶封裝體的散熱方法的各步驟的結構示意圖。
符號說明
1、2、3：薄膜覆晶封裝體
10、20、30：可撓性基板
100、200、300：第一表面
102、202、302：第二表面
1000、2000、3000：晶片接合區
12、22、32：導線層
14、24、34：晶片
140、240、340：凸塊
16、26、36：防焊層
18、28、38：封裝膠體
19、29、39：散熱膠層
190、290、390：絕緣膠體
192、292、392：散熱粒子
194、394：凹部
M1、M2：模具
具體實施方式
請參閱圖1，圖1繪示根據本發明的一具體實施例的薄膜覆晶封裝體1的剖面示意圖。如圖1所示，薄膜覆晶封裝體1包含可撓性基板10、導線層12、晶片14、防焊層16、封裝膠體18以及散熱膠層19。可撓性基板10具有相對的第一表面100及第二表面102，第一表面100具有晶片接合區1000以供晶片14設置於其中。導線層12設置於第一表面100上，晶片14於晶片接合區1000中可透過凸塊140電性接合導線層12，並藉由導線層12與外部的電路進行連接。
防焊層16局部覆蓋導線層12，使晶片接合區1000內的導線層12及遠離晶片接合區1000處的導線層12可暴露出，以分別形成連接晶片14及外部電路的接腳，使得晶片14可透過導線層12與外部電路電性接合。封裝膠體18至少填充於晶片14與可撓性基板10之間的空間，以保護晶片14與導線層12的電性接點，並防止溼氣及汙染物侵入。
散熱膠層19設置於可撓性基板10的第一表面100上，更進一步地，散熱膠層19設置於晶片14之上，此外，散熱膠層19還可覆蓋在封裝膠體18，甚至覆蓋部分防焊層16。散熱膠層19包含絕緣膠體190以及散布於絕緣膠體190內的多個散熱粒子192。散熱粒子192於此並不限定其材料，僅需具有良好導熱性及散熱性即可，於實務中，散熱粒子192的材料可選自由銀、鐵、鐵氧體(Ferrite)、銅、銅/鎳、銅/銀、金、鋁、鎳、鎂、黃銅、不鏽鋼、石墨、碳黑、納米碳管、納米碳球、碳纖維、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維、鍍銅/鎳碳纖維、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、二氧化矽、氧化鋅、氧化鎳、氮化鋁、氮化矽以及氮化硼所組成的群組的其中之一，或者是上述各材料的組合。
散熱粒子192散布於絕緣膠體190中的密度隨其位置而有不同，於絕緣膠體190靠近外側的一面具有較大的散熱粒子密度，並且越接近可撓性基板10，散熱粒子密度會越小。換言之，散熱粒子192於絕緣膠體190內的密度由絕緣膠體190靠近可撓性基板10的一面向另一面逐漸增大。散熱膠層19藉由散布於內部的散熱粒子192，可幫助晶片14及導線層12進行散熱。
散熱膠層19於本具體實施例中是覆蓋於晶片14、封裝膠體18、部分的防焊層16(即可撓性基板10的第一表面100)上，但實務中也可覆蓋可撓性基板10的其它部分。請參閱圖2，圖2繪示根據本發明的另一具體實施例的薄膜覆晶封裝體2的剖面示意圖。如圖2所示，本具體實施例與上一具體實施例不同處，在於本具體實施例的薄膜覆晶封裝體2的散熱膠層29覆蓋於可撓性基板20的第二表面202上，並且對應到晶片24的位置，進而提供晶片24及其附近的導線層22散熱效果。此外，散熱膠層29也可延伸至第二表面202的其它位置，如圖2所示的範圍。因此，散熱膠層並不限定於薄膜覆晶封裝體上的特定位置，任何需要散熱功能的位置均可設置本發明的散熱膠層。
散熱膠層相較於金屬散熱片而言，其厚度較薄，並且可撓性較佳，因此可 有效解決使用金屬散熱片當作薄膜覆晶封裝體的散熱結構所帶來的厚度增加及可撓性降低的問題。此外，為了更進一步增加散熱膠層的散熱效能，散熱膠層可形成不同外型來幫助散熱。請參閱圖3，圖3繪示根據本發明的另一具體實施例的薄膜覆晶封裝體3的剖面示意圖。如圖3所示，本具體實施例的散熱膠層39具有多個凹部394，這些凹部394可增加散熱膠層39與空氣的接觸面積，以增進其散熱效率。於實務中，這些凹部394可於散熱膠層39進行固化工藝時以模具壓成。
請參閱圖4A至圖4C，圖4A至圖4C繪示根據本發明的一具體實施例的薄膜覆晶封裝體1的散熱方法的各步驟的結構示意圖。此散熱方法於薄膜覆晶封裝體1上形成散熱膠層19。薄膜覆晶封裝體1包含可撓性基板10、導線層12、晶片14、防焊層16以及封裝膠體18，其中導線層12、晶片14、防焊層16以及封裝膠體18均設置於可撓性基板10的第一表面100上，晶片14電性接合導線層12，防焊層16局部覆蓋導線層12，封裝膠體18至少填充於晶片14與可撓性基板10之間。於本具體實施例中，薄膜覆晶封裝體1的散熱方法可包含下列步驟：首先，如圖4A所示，設置液態的膠層於晶片14、防焊層16或是可撓性基板10的第一表面100或第二表面102上。液態的膠層可依需求設置或塗布於薄膜覆晶封裝體1上，例如，可設置在產生較高熱量的晶片14或者是熱量不容易逸散的導線層12上。液態的膠層為仍具流動性的絕緣膠體，其材料可採用環氧樹脂或類似的材料，於圖4A中以如圖1的絕緣膠體190表示。
接著，如圖4B所示，布設多個散熱粒子192於液態的膠層190(絕緣膠體190)。本具體實施例是以噴灑的方式將散熱粒子192散布於液態的膠層190的表面，由於散熱粒子192具有重量，因此會從液態的膠層190的表面逐漸滲入其內部。因應不同部位的發熱程度，所噴灑的散熱粒子192的濃度或數量也可隨之變化。例如，在接近發熱程度較高的晶片14的位置周圍噴灑較多的散熱粒子192，可令晶片14附近的液態的膠層190具有更高密度的散熱粒子192以達到更佳的散熱效果。基於散熱粒子192的多寡/密度的可控性，本發明的方法相較使用先前技術的市售已調配好的散熱膠來說具有較低的成本。
於本具體實施例中，散熱粒子192可為各種具有良好散熱及導熱效果的材 料，例如銀、鐵、鐵氧體、銅、銅/鎳、銅/銀、金、鋁、鎳、鎂、黃銅、不鏽鋼、石墨、碳黑、納米碳管、納米碳球、碳纖維、鍍鎳石墨、鍍鎳碳纖維、鍍銅/鎳碳纖維、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、二氧化矽、氧化鋅、氧化鎳、氮化鋁、氮化矽、氮化硼等，或者上述各種材料的組合。
如圖4C所示，對液態的膠層190進行固化工藝，使已內含散熱粒子192的液態的膠層190由液態轉變為半固態，再轉變為固態而形成散熱膠層19。此固化工藝於實務中可根據不同的液態的膠層的材質而以不同的方式來進行，例如加熱或照射紫外光等方法。
為了更進一步增進膠層的散熱效果，於固化工藝中還可再對膠層進行其它的加工步驟。請參閱圖5A至圖5E，圖5A至圖5E繪示根據本發明的另一具體實施例的薄膜覆晶封裝體的散熱方法的各步驟的結構示意圖。本具體實施例與上述具體實施例的不同處，在於本具體實施例於固化工藝中進一步包含如圖5D或圖5E的步驟。圖5A及圖5B說明的步驟與圖4A及圖4B相同，在此不再贅述。而圖5C則顯示如圖4C所示的局部的固化工藝，即對液態的膠層190進行固化工藝，使已內含散熱粒子192的液態的膠層190由液態轉變為半固態。
接著，如圖5D所示，當帶有散熱粒子192的膠層190由液態轉為半固態時，對半固態的膠層190施加壓力，一方面使膠層190平坦化，一方面使得散熱粒子192深入膠層190中，其中施加壓力的方式可藉由如圖5D所示的模具M1來進行。散熱粒子192深入膠層190有利於熱量自薄膜覆晶封裝體1傳導至膠層190中的散熱粒子192。最後，如圖5E所示，對半固態的膠層190繼續進行固化工藝，使其由半固態轉變為固態而形成散熱膠層19。請注意，圖5C至圖5E所示的步驟並不須完全依照圖式排列順序進行。舉例而言，於如圖5C所示開始對膠層190進行固化工藝使膠層190轉變為半固態的步驟後，可先停止固化工藝而進行如圖5D所示的施加壓力的步驟，待施壓結束後再繼續進行如圖5E所示的完全固化的工藝；但也可於膠層190轉變為半固態後不停止固化工藝，而同時進行施加壓力及完全固化的步驟。
此外，請一併參閱圖5D』以及圖5E』，圖5D』及圖5E』繪示根據本發明的另一具體實施例的薄膜覆晶封裝體的散熱方法的其中某些步驟的結構示意圖。如圖5D』所示，本具體實施例與上一具體實施例不同處，在於本具體實施例的方 法在經過如上一具體實施例的圖5C中對液態的膠層190進行固化工藝，使已內含散熱粒子192的液態的膠層190由液態轉變為半固態後，以帶有凸起結構的模具M2對半固態的膠層190施加壓力，一方面使得散熱粒子192深入膠層中，另一方面則對半固態的膠層190塑形。
接著，如圖5E』所示，經過圖5D』的施加壓力步驟後，半固態的膠層190上會形成多個凹部194，接著繼續固化工藝使帶有多個凹部194的半固態的膠層190轉變為固態而形成散熱膠層19。散熱膠層19所帶有的多個凹部194能增加絕緣膠體190與空氣的接觸面積，以更進一步地增進散熱效率。
綜上所述，本發明的薄膜覆晶封裝體利用帶有散熱粒子的散熱膠層幫助薄膜覆晶封裝體進行散熱。由於散熱膠層的厚度較金屬散熱片為小，並且其可撓性較金屬散熱片高，因此本發明的薄膜覆晶封裝體相較於習知技術，更能貼近現今薄膜覆晶封裝技術的低厚度與高可撓性的要求。另一方面，本發明的薄膜覆晶封裝體的散熱方法，先於薄膜覆晶封裝體上塗布液態膠層，接著布設或噴灑散熱粒子於液態膠層上而形成散熱膠層。由於本發明的散熱方法可針對薄膜覆晶封裝體上不同部分的發熱程度來控制布設的散熱粒子的濃度或數量，相較於市售已混合好的散熱膠而言，本發明的散熱方法具有散熱粒子的多寡/密度的可控性，因此能更節省成本並達到更有效的散熱效果。
藉由以上較佳具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發明的特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明的範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請的專利範圍的範疇內。