薄膜覆晶封装结构与显示装置的制作方法

1.本发明关于一种封装结构，特别关于一种薄膜覆晶(chip on film,cof)封装结构与应用薄膜覆晶封装结构的显示装置。


背景技术：

2.在半导体封装技术中，型态大致可区分为卷带式芯片载体(tape carrier package,tcp)封装、薄膜覆晶(chip on film,cof)封装及玻璃覆晶(chip on glass,cog)封装等三类，主流封装技术原为tcp。但是，因为技术发展不断高密度化，利用覆晶接合方式的cof封装取代了tcp的胶带自动接合(tape automated bonding,tab)，使得芯片与软性基板可以极高密度相接合，且由于封测技术朝晶圆颗粒持续微缩与细间距(fine pitch)工艺的趋势发展，使得cof封装逐渐成为主流。
3.为了加快薄膜覆晶封装结构的芯片散热，在将芯片设置在薄膜基板之后，会再利用散热材贴附在薄膜基板以覆盖整个芯片来协助芯片散热。传统工艺上，在将散热材贴附在薄膜基板且覆盖芯片的过程中，难以使散热材与芯片紧密贴附在一起，因此，在芯片与散热材之间常常存在着气隙(air gap)，如此，在后续的热工艺或芯片运作中，被困在芯片与散热材之间的空气会膨胀，因而可能导致散热材与芯片分离，降低芯片封装的可靠性。再者，由于空气的导热性相当低，被困在芯片与散热材之间的空气也会影响芯片产生的热传导至散热材的效率。


技术实现要素：

4.鉴于上述内容，本发明的目的为提供一种薄膜覆晶封装结构与显示装置，可具有优异的散热效能及结构可靠度。
5.为达上述目的，根据本发明的一种薄膜覆晶封装结构，包括薄膜基板、芯片、第一散热件以及黏着件。薄膜基板具有第一表面及与第一表面相对的第二表面。芯片设置在薄膜基板的第一表面上，并与薄膜基板电连接。第一散热件设置在薄膜基板的第一表面上，并完全覆盖芯片，且第一散热件、芯片及薄膜基板之间具有间隙。黏着件设置在薄膜基板、芯片及第一散热件之间，且黏着件填满散热件、芯片及薄膜基板之间的间隙。
6.在实施例中，薄膜基板为聚酰亚胺基板。
7.在实施例中，芯片具有远离薄膜基板的第一表面的顶面，黏着件还设置在顶面与第一散热件之间。
8.在实施例中，第一散热件包括基材、第一黏着层、导热层、第一金属层、第二黏着层及第二金属层，第一黏着层、导热层、第一金属层、第二黏着层及第二金属层依序设置在基材上。
9.在实施例中，第一黏着层或第二黏着层为石墨烯黏着膜。
10.在实施例中，导热层的材料包括石墨烯、人造石墨、天然石墨、或纳米碳管、氧化铝、氮化硼、或氧化锌、或其组合。
11.在实施例中，第一金属层或第二金属层为金属离子沉积层或金属片。
12.在实施例中，黏着件为石墨烯黏着膜。
13.在实施例中，薄膜覆晶封装结构还包括第二散热件，其设置在薄膜基板的第二表面上，且第二散热件的设置位置对应于芯片。
14.为达上述目的，根据本发明的一种显示装置包括显示面板以及上述的薄膜覆晶封装结构，薄膜覆晶封装结构与显示面板电连接。
15.综上所述，在本发明的薄膜覆晶封装结构与显示装置中，通过黏着件设置在薄膜基板、芯片及散热件之间，且黏着件填满散热件、芯片及薄膜基板之间的间隙的结构设计，可使散热件贴附于薄膜基板后，散热件、芯片及薄膜基板之间不会有气隙存在，因此即使芯片工作时的温度相当高，也可防止散热件变形或甚至与芯片分离的问题，而且，填满散热件、芯片及薄膜基板间隙的黏着件也可协助热能传导至散热件，从而使薄膜覆晶封装结构及显示装置具有优异的散热效能及结构可靠度。
附图说明
16.图1a为本发明优选的实施例的一种薄膜覆晶封装结构的俯视示意图。
17.图1b为图1a所示的薄膜覆晶封装结构沿a-a割面线的剖视示意图。
18.图1c为图1b的薄膜覆晶封装结构的第一散热件的剖视示意图。
19.图2a及图2b分别为本发明不同实施例的薄膜覆晶封装结构的剖视示意图。
20.图3为本发明的实施例的显示装置的示意图。
具体实施方式
21.以下将参照相关附图，说明根据本发明一些实施例的薄膜覆晶封装结构与具有薄膜覆晶封装结构的显示装置，其中相同的元件将以相同的附图标记加以说明。
22.以下附图中出现的元件尺寸(长、宽或高)、比例只是说明元件之间的相互关系，与真实元件的尺寸与比例无关。另外，以下实施例的附图中定义有第一方向d1、第二方向d2及第三方向d3，其中，第一方向d1垂直第二方向d2，且第三方向d3分别与第一方向d1及第二方向d2垂直。
23.请参照图1a与图1b所示，图1a为本发明优选的实施例的一种薄膜覆晶(chip on film,cof)封装结构的俯视示意图，而图1b为图1a所示的薄膜覆晶封装结构沿a-a割面线的剖视示意图。
24.薄膜覆晶封装结构1包括薄膜基板11、芯片12、第一散热件13以及黏着件14。在本实施例中，如图1a所示，第二方向d2与芯片12的长轴方向平行(即第二方向d2与芯片12的长边的延伸方向平行)，而薄膜基板11的延伸方向平行于第一方向d1与第二方向d2所构成的平面，且第三方向d3垂直于薄膜基板11的上表面，并且分别与第一方向d1及第二方向d2垂直。
25.薄膜基板11具有第一表面s1(上表面)及与第一表面s1相对的第二表面s2(下表面)。其中，薄膜基板11为软性基板而具有可挠性，并为热塑性材料，其材质可包含机高分子材料，例如但不限于聚酰亚胺(pi)、聚乙烯(polyethylene,pe)、聚氯乙烯(polyvinylchloride,pvc)、聚苯乙烯(ps)、压克力(丙烯，acrylic)、氟化聚合物
(fluoropolymer)、聚酯纤维(polyester)、或尼龙(nylon)、或其他材料。本实施例的薄膜基板11例如是以聚酰亚胺(pi)基板为例。在一些实施例中，薄膜基板11的第一表面s1及/或第二表面s2还可具有多条导线(未示出)，导线的一端与芯片12电连接，导线的另一端往远离芯片12的方向延伸，因此，芯片12可以通过导线传输讯号。
26.芯片12为集成电路(integrated circuit,ic)，其设置在薄膜基板11的第一表面s1上，并与薄膜基板11电连接。在本实施例中，芯片12是覆晶接合(flip chip bonding)在薄膜基板11上，以成为覆晶薄膜(chip on film,cof)。在显示装置的一些实施例中，芯片12例如可为显示装置的数据驱动ic或扫描驱动ic，或整合数据驱动与扫描驱动功能的ic，并不以此为限。在不同的实施例中，芯片12也可具有其他的驱动或控制功能。
27.第一散热件13设置在薄膜基板11的第一表面s1上，并完全覆盖芯片12。换句话说，芯片12具有远离薄膜基板11的第一表面s1的顶面121，第一散热件13覆盖在薄膜基板11的部分第一表面s1，并可完整地覆盖且接触芯片12的顶面121，因此，俯视薄膜覆晶封装结构1时，只看见第一散热件13及薄膜基板11。其中，第一散热件13为导热/散热膜，其可将芯片12运作时所产生的热能导引出，并散逸至外界。
28.请先参照图1c所示，其为图1b的第一散热件13的剖视示意图。在本实施例中，第一散热件13包括基材131、第一黏着层132、导热层133、第一金属层134、第二黏着层135及第二金属层136。基材131为耐热基材并可为绝缘保护层，而第一黏着层132、导热层133、第一金属层134、第二黏着层135、及第二金属层136是依序设置在基材131上(图1c是反置的形式)。本实施例是利用黏着件14将第一散热件13黏着而贴附于芯片12及薄膜基板11上。不过，在一些实施例中，第一散热件13还可包括第三黏着层，第三黏着层设置在第二金属层136远离基材131的一侧，并且通过第三黏着层将第一散热件13黏着而贴附在芯片12及薄膜基板11上。
29.上述的导热层133可为导热/散热膜，其材料可例如但不限于包括石墨烯、人造石墨、天然石墨、或纳米碳管、氧化铝、氮化硼、或氧化锌、或其组合。因此，导热层133可为石墨烯导热膜、石墨导热膜、纳米碳管导热膜、氧化铝导热膜、氮化硼导热膜、或氧化锌导热膜、或其材料组合构成的膜层。本实施例的导热层133的材料包括例如石墨烯，使得导热层133为石墨烯导热膜(graphene thermal film,gtf)。通过石墨烯的热导引作用，可使导热层133具有良好的xy方向(即方向d1、d2所构成的平面)的导热及散热效果，从而使第一散热件13也具有良好的xy方向的导热及散热效果。
30.上述的第一黏着层132及/或第二黏着层135(或第三黏着层)可为双面胶；在一些实施例中，第一黏着层132及/或第二黏着层135(或第三黏着层)可为具有导热功能的导热胶。本实施例的第一黏着层132及第二黏着层135分别是例如石墨烯黏着膜。石墨烯黏着膜可包括多个石墨烯微片与胶材，石墨烯微片混合于胶材中。在一些实施例中，石墨烯微片的厚度可大于等于0.3纳米(nm)，且小于等于3纳米(0.3nm≤厚度≤3nm)，而各石墨烯微片的片径可大于等于4.5微米，且小于等于25微米(4.5μm≤片径≤25μm)。此外，前述的胶材可例如但不限于为压感胶(pressure sensitive adhesive,psa)，其材料可例如包括橡胶系、压克力系、或硅利康系、或其组合；而化学构成可为橡胶类、丙烯酸类、或有机硅类、或其组合。由于本实施例的第一黏着层132及第二黏着层135具有黏性，并且还具有可协助导热的石墨烯微片，因此除了具有黏着功能外，还可协助热能的传导而提升导热及散热效能。
31.另外，上述的第一金属层134及第二金属层136的材料可包括高导热系数的金属材料或粒子，例如但不限于包含铜、铝、铁、银、金、或其他高导热金属材料或粒子，借此具有良好z轴方向(即d3方向)的热导引效果。在一些实施例中，第一金属层134或第二金属层136可为金属离子沉积层或金属片。在一些实施例中，可利用电沉积(electrodeposition)方式形成一层金属离子沉积层；在一些实施例中，可利用例如电镀、化学气相沉积(chemical vapor deposition,cvd)或物理气相沉积(physical vapor deposition,pvd)，或其他适当方式等形成金属离子沉积层。在本实施例中，第一金属层134为金属离子沉积层，第二金属层136为薄型的导热金属片为例，当然，在不同的实施例中，第一金属层134可为薄型的导热金属片，第二金属层136可为金属离子沉积层；或者，第一金属层134及第二金属层136都为金属离子沉积层；又或者，第一金属层134及第二金属层136都为薄型的导热金属片。前述的金属离子沉积层可具有良好z轴方向(即d3方向)的热导引效果外，也具有易弯折且不易折断的特性，可保护第一散热件13免于弯折造成的损伤所导致的热能传递中断，降低散热效果。此外，上述的金属片也可具有良好z轴方向(即d3方向)的热导引效果。
32.请再参照图1b所示，第一散热件13、芯片12与薄膜基板11之间具有间隙g(图1b)，而黏着件14设置在薄膜基板11、芯片12及第一散热件13之间，且黏着件14填满间隙g。其中，黏着件14可包括耐热型的高分子量胶材，其可例如但不限于为压感胶(psa)，材料可例如包括橡胶系、压克力系、或硅利康系、或其组合；而化学构成可为橡胶类、丙烯酸类、或有机硅类、或其组合，本发明不限制。在一些实施例中，除了上述的胶材外，黏着件14还可包括具有导热功能的材料，例如石墨烯微片，使黏着件14为具有导热功能的导热胶，例如是石墨烯黏着膜。在另一些实施例中，黏着件14还可包括其他具有导热功能的材料(例如人造石墨、天然石墨、或纳米碳管、氧化铝、氮化硼、或氧化锌、或其组合)或粒子(例如金属导热粒子)，并不限制。
33.具体来说，传统工艺上，将第一散热件13设置(贴附)在薄膜基板11且覆盖芯片12的过程中，难以使第一散热件13与芯片12紧密贴附在一起，因此，在芯片12与第一散热件13与薄膜基板11之间会存在着气隙(air gap)(即图1b中示出的间隙g)，如此，在后续的热工艺或芯片运作中，被困在芯片12、第一散热件13及薄膜基板11之间的空气会因热膨胀，因而可能导致第一散热件13与芯片12分离，降低芯片封装的可靠性。再者，由于空气的导热性相当低，被困在芯片12与第一散热件13之间的空气也会影响芯片12产生的热传导至第一散热件13的效率。
34.因此，本实施例利用黏着件14设置在薄膜基板11、芯片12及第一散热件13之间，且黏着件14填满薄膜基板11、芯片12及第一散热件13之间的间隙g，可使第一散热件13贴附于薄膜基板11上时，第一散热件13、芯片12及薄膜基板11之间不会有气隙存在，因此，即使芯片12工作时的温度相当高(例如超过100℃，甚至可达到200℃)，也可防止第一散热件13变形或甚至与芯片12分离的问题。而且，黏着件14也可协助热能传导至第一散热件13，从而使薄膜覆晶封装结构1具有优异的散热效能及结构可靠度。
35.另外，请参照图2a及图2b所示，其分别为本发明不同实施例的薄膜覆晶封装结构的剖视示意图。
36.如图2a所示，本实施例的薄膜覆晶封装结构1a与前述实施例的薄膜覆晶封装结构1的元件组成及各元件的连接关系大致相同。不同的地方在于，在本实施例的薄膜覆晶封装
结构1a中，黏着件14a还设置在芯片12的顶面121与第一散热件13之间(的间隙)。
37.另外，如图2b所示，本实施例的薄膜覆晶封装结构1b与前述实施例的薄膜覆晶封装结构1a的元件组成及各元件的连接关系大致相同。不同的地方在于，在本实施例的薄膜覆晶封装结构1b中，还包括有第二散热件15，第二散热件15设置在薄膜基板11的第二表面s2，且第二散热件15的设置位置对应于芯片12。第二散热件15的结构、材料可与第一散热件13相同或不相同，并不限制。具体来说，为了协助将芯片12所产生的热能散逸至外界，还可在薄膜基板11的第二表面s2且对应于芯片12的正下方位置设置第二散热件15，第二散热件15(及第一散热件13)投影至薄膜基板11的面积大于芯片12投影至薄膜基板11的面积，借此达到更好的散热效果。本实施例的第二散热件15也可应用于上述薄膜覆晶封装结构1的实施例中。
38.请参照图3所示，其为本发明的实施例的显示装置的示意图。显示装置2包括显示面板21以及薄膜覆晶封装结构22，显示面板21与薄膜覆晶封装结构22连接。显示面板21可为液晶显示面板(lcd)或电致发光显示面板(例如有机发光二极管显示面板，oled)，并不限制。显示面板21具有显示面211、与显示面板21相反的背面212，以及分别与显示面211及背面212连接的侧面213。薄膜覆晶封装结构22的一侧与显示面板21连接，并可包括薄膜基板221、芯片222、第一散热件223以及黏着件224。因此，薄膜基板221及芯片222可为覆晶薄膜(cof)，而芯片222可例如为显示面板21的数据驱动ic或扫描驱动ic，或整合数据驱动与扫描驱动功能的ic，并不限制。本实施例的薄膜覆晶封装结构22可为上述薄膜覆晶封装结构1、1a、1b的一个、或其变化形式，具体技术内容可参照上述薄膜覆晶封装结构1、1a、1b的相同元件，在此不再多作说明。
39.本实施例的薄膜覆晶封装结构22弯折时，其包覆芯片222的第一散热件223可面向显示面板21的侧面213或背面212。于此，是以芯片222及第一散热件223面向显示面板21的侧面213为例。另外，本实施例的显示装置2还可包括控制电路板23，控制电路板23连接于薄膜基板221远离显示面板21的另一侧，使控制电路板23可通过薄膜基板221与显示面板21电连接。控制电路板23例如但不限于为印刷电路板，并具有控制显示面板21作动的驱动电路，以通过薄膜基板221及芯片222驱动或控制显示面板21。
40.综上所述，在本发明的薄膜覆晶封装结构与显示装置中，通过黏着件设置在薄膜基板、芯片及散热件之间，且黏着件填满散热件、芯片及薄膜基板之间的间隙的结构设计，可使散热件贴附于薄膜基板后，散热件、芯片及薄膜基板之间不会有气隙存在，因此即使芯片工作时的温度相当高，也可防止散热件变形或甚至与芯片分离的问题，而且，填满散热件、芯片及薄膜基板间隙的黏着件也可协助热能传导至散热件，从而使薄膜覆晶封装结构及显示装置具有优异的散热效能及结构可靠度。
41.以上所述仅为举例性，而非为限制性的。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含在所述权利要求书中。