TWI565118B

TWI565118B - 封裝膜材與電子元件封裝體

Info

Publication number: TWI565118B
Application number: TW104138194A
Authority: TW
Inventors: 陳信助; 葉文勇; 張宏毅; 顏璽軒; 宋兆峰; 劉玟泓; 余明爵
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2017-01-01
Also published as: TW201620177A

Description

封裝膜材與電子元件封裝體

本發明是有關於一種封裝膜材與電子元件封裝體。

隨著電子元件工業技術的進步，電子元件已自硬質不可撓曲介面朝向軟性可撓曲介面發展，此發展過程伴隨著電子元件基板材質的改變。具體而言，軟性基板逐漸取代了硬質基板的應用。然而，由於製程上的差異，使得利用軟性基板所製造的軟性電子元件的封裝結構與硬質基板所製造的電子元件的封裝結構有所區別。以有機電激發光元件為例，軟性有機電激發光元件的散熱效能、光取出效率以及對於水氣與氧氣之阻絕性一直是研發人員亟待解決的問題，如何透過封裝技術提升軟性有機電激發光元件的散熱效能、光取出效率以及對於水氣與氧氣之阻絕性，進而增進軟性有機電激發光元件的壽命，實為關鍵。

本發明之一實施例提供一種封裝膜材，其適於對一電子元件進行封裝，且具有良好的散熱特性。

本發明之另一實施例提供一種電子元件封裝體，其具備良好的散熱特性。

本發明一實施例的一種封裝膜材，適於對一電子元件進行封裝，此封裝膜材包括一載板、一離形層、一散熱層以及一膠層，其中離形層配置於載板上，而散熱層配置於離形層與膠層之間。

本發明一實施例的一種電子元件封裝體，包括一電子元件、一薄膜包覆層、一散熱層以及一膠層，其中膠層與薄膜包覆層堆疊於散熱層與電子元件之間。

本發明之一實施例可有助於提升電子元件封裝體的散熱效能與封裝良率。此外，封裝膜材中的散熱層可獨立於電子元件之外製作，散熱層的製作不會受限於電子元件的製程要求（例如製程溫度的限制，不宜溫度過高），使得散熱層的材質選擇性可以更為多樣。

為讓本發明能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

第一實施例

圖1A至圖1B是依照本發明第一實施例的電子元件封裝體的製作流程示意圖。請參照圖1A的上半部，提供一封裝膜材100，此封裝膜材100可包括一載板110、一離形層120、一散熱層130以及一膠層140，其中離形層120配置於載板110上，而散熱層130配置於離形層120與膠層140之間。在本實施例中，離形層120的功能是可讓散熱層130能夠從載板110脫離，而膠層140的功能則是可讓散熱層130能夠貼附至欲進行封裝的對象。舉例而言，前述之散熱層130具有一與離形層120接合的散熱面132，且散熱層130可具有多個分佈於散熱面132上的凸起134，以增加散熱層130的散熱面積。舉例而言，散熱層130的導熱係數例如是介於200至6000之間，而凸起134的高度例如介於100奈米至50微米之間。更具體而言，散熱層130的材質可例如為鋁或石墨烯(graphene)，其中鋁的導熱係數例如為237，而石墨烯的導熱係數例如為4400至5780之間。

在本實施例中，離形層120可透過例如電漿增進化學氣相沈積(PECVD)的方式形成於載板110上，而散熱層130可透過例如熱蒸鍍或者濺鍍的方式形成於離形層120上，而散熱層130除了可具備高導熱係數之外，散熱層130亦可採用高光穿透率（光穿透率例如是介於80%至90%之間）之材質及/或低水氣穿透率(WVTR, water vapor transmission rate)（水氣穿透率例如是介於10^-4 g/m² -day至10^-7 g/m² -day之間）之材質。當散熱層130具備高光穿透率時，此散熱層130可被視為一光取出層；當散熱層130具備低水氣穿透率時，此散熱層130可被視為一水氧阻障層；而散熱層130同時具備高光穿透率以及低水氣穿透率時，此散熱層130便可兼顧光取出層以及水氧阻障層的功能。

值得注意的是，雖上述實施例是以散熱層130為例進行說明，然而，位於離形層120與膠層140之間的散熱層130亦可依據實際需求而置換為一功能層(function layer)，而此功能層可例如為光取出層、水氧阻障層，或者是能夠兼顧光取出效率及水氧阻障特性之多功能膜層。以具備光取出效率及水氧阻障特性的散熱層130為例，如圖1B的局部放大區域所示，具備水氧阻障特性的散熱層130可例如是由交替堆疊的有機薄膜130A以及無機薄膜130B所構成，其中有機薄膜130A的折射率例如是介於1.4至1.6之間，而無機薄膜130B的折射率例如是介於1.4至1.9之間。

請參照圖1A的下半部，提供一電子元件200，此電子元件200可例如是包括一基板210以及一位於基板210上的元件疊層220。在本實施例中，元件疊層220例如包括一第一電極222、一官能層224以及一第二電極226，其中官能層224可位於第一電極222與第二電極226之間。舉例而言，官能層224可例如是包括有機電激發光層。在其他可行的實施例中，除了有機電激發光層之外，官能層224亦可進一步包括電子注入層、電洞注入層、電子傳輸層、電洞傳輸層或該等膜層之組合。

在本實施例中，電子元件200亦可進一步包括一配置於基板210與元件疊層220之間的阻障層（未繪示），以期增進電子元件200的阻障特性。

請參照圖1B，將前述的封裝膜材100壓合於電子元件200上，以使膠層140能夠覆蓋住電子元件200。本實施例中，膠層140的量（體積）以能夠包覆住電子元件200中之元件疊層220為原則，在封裝膜材100壓合於電子元件200上之後，膠層140可透過例如紫外光照射而被固化，以使散熱層130能夠透過膠層140貼附於電子元件200上。在膠層140被固化之後，接著，可例如藉由施加外力的方式使散熱層130與離形層120分離，此時，載板110以及離形層120會一併與散熱層130分開，而完成電子元件封裝體P的製作。

離形層120與散熱層130製作於載板110上，用以製作離形層120與散熱層130的熱製程不會影響到電子元件200的元件疊層220，故本實施例的製作流程可有助於提升電子元件封裝體P的封裝良率，散熱層130的材質選擇可以更為多樣。

值得注意的是，前述實施例中是以封裝膜材100壓合於電子元件200的正面上為例，本領域具有通常知識者可依據實際設計需求而將封裝膜材100壓合於電子元件200的背面或兩面上，以期獲得更佳的封裝信賴性(reliability)。

第二實施例

圖1A’至圖1B’是依照本發明第二實施例的電子元件封裝體的製作流程示意圖。請參照圖1A’與圖1B’，本實施例的製作流程與第一實施例的製作流程類似，可在將封裝膜材100壓合於電子元件200上之前，元件疊層220已經被薄膜包覆層300所覆蓋。如圖1A’與圖1B’所示，薄膜包覆層300位於膠層140與電子元件200的元件疊層220之間。

第三實施例

圖1A’’至圖1B’’是依照本發明第三實施例的電子元件封裝體的製作流程示意圖。請參照圖1A’ ’與圖1B’ ’，本實施例的製作流程與第一實施例的製作流程類似，本實施例的封裝膜材100可進一步包括一薄膜包覆層150，且此薄膜包覆層150位於散熱層130與膠層140之間。

第四實施例

圖2A至圖2E是依照本發明第四實施例的電子元件封裝體的剖面示意圖。請同時參照圖1B以及圖2A至圖2E，本實施例與第一實施例類似，本實施例之散熱層130a~130e可與第一實施例之散熱層130不同。

詳言之，圖1B中所示的散熱層130可具有條狀或柱狀之凸起134，而圖2A中所示的散熱層130a可為具有規則排列或隨機排列之半球狀凸起134a，以增加散熱層130a的散熱面積。如圖2B與圖2C所示，散熱層130b與130c可具有深度相等或不等的凹陷134b與134c，以增加散熱層130b與130c的散熱面積。

如圖2D與圖2E所示，散熱層130d與130e可包括分佈於其中的散射粒子134d與134e，其中散熱層130d可具有一平坦的上表面，而散熱層130e則具有一非平坦的上表面。

值得注意的是，第二實施例（即圖1B’）中的薄膜包覆層300以及第三實施例（即圖1B’’）中的薄膜包覆層150亦可結合於本實施例中。

第五實施例

圖3A至圖3E是依照本發明第五實施例的電子元件封裝體的剖面示意圖。請參照圖3A至圖3E，圖3A至圖3E中所繪示的電子元件封裝體與圖1B以及圖2A至圖2E的電子元件封裝體類似，本實施例之散熱層130f、130g、130h、130i、130j可為漸層型態之水氧阻障層，且其水氣穿透率例如是10^-4 g/m² -day或低於10^-4 g/m² -day。舉例而言，圖3A至圖3E中的漸層型態之水氧阻障層（即散熱層130f、130g、130h、130i、130j）可例如採用電漿增進化學氣相沈積(PECVD)的方式形成，其反應氣體可為HMDSO(Si₂ OC₆ H₁₈ )。圖3A中所示的散熱層130f可具有條狀或柱狀之凸起134f，而圖3B中所示的散熱層130g可為具有規則排列或隨機排列之半球狀凸起134g，以增加散熱層130g的散熱面積。如圖3C與圖3D所示，散熱層130h與130i可具有深度相等或不等的凹陷134h與134i，藉以提昇散熱層130h與130i的散熱效率。此外，如圖3E所示，散熱層130j可包括分佈於其中的散射粒子134j，其中散熱層130j可具有一平坦的上表面，然而本實施例不限定散熱層130j的上表面必須是平坦的。

藉由調整電漿增進化學氣相沈積製程的配方(recipe)可以獲得至少兩種組成物，例如組成物1與組成物2可包含Si-O-Si與Si-(CH₃ )_x （x介於1至4之間）兩種成分，其中組成物1滿足Si-O-Si/Si-(CH₃ )_x ≤1之關係式，而組成物2滿足Si-O-Si/Si-(CH₃ )_x ≥1之關係式。舉例而言，在電漿增進化學氣相沈積的過程中僅通入HMDSO時，可獲得組成物1，而在電漿增進化學氣相沈積的過程中通入HMDSO、氧氣並施予高電壓時，可獲得組成物2。從上述可知，在同一道電漿增進化學氣相沈積製程中，透過逐漸通入適量的氧氣量及施予適當的電壓，可以完成組成沿著厚度方向漸變的漸層型態水氧阻障層（即散熱層130f、130g、130h、130i、130j）之製作。

圖3F是漸層型態阻障層的剖面示意圖。請參照圖3F，在漸層型態之水氧阻障層（即散熱層130f、130g、130h、130i、130j）中，較靠近電子元件200一側的材質例如以組成物1為主（滿足Si-O-Si/Si-(CH₃ )_x ≤1之關係式），而較遠離電子元件200一側的材質例如以組成物2為主（滿足Si-O-Si/Si-(CH₃ )_x ≥1之關係式）。

第六實施例

圖4A至圖4C是依照本發明第六實施例的電子元件封裝體的製作流程示意圖。請參照圖4A的上半部，提供一封裝膜材400，此封裝膜材400包括一載板410、一離形層420以及一膠層430，其中膠層430配置於載板410上，且離形層420配置於膠層430與載板410之間。在本實施例中，離形層420的功能是可讓膠層430能夠從載板410脫離，而膠層430的功能則是可包覆欲進行封裝的對象。在本實施例中，膠層430除了具有黏著的功能之外，由於膠層430不限定其上表面必須是平坦的，當膠層430的上表面為非平坦時，有利於光線的散射或折射，且膠層430的非平坦上表面提供了更大的散熱面積，膠層430更可具有光取出以及散熱的功能。

請參照圖4A的下半部，提供一電子元件200，此電子元件200可例如是包括一基板210以及一位於基板210上的元件疊層220。在本實施例中，元件疊層220例如包括一第一電極222、一官能層224以及一第二電極226，其中官能層224可位於第一電極222與第二電極226之間。舉例而言，官能層224可例如是包括有機電激發光層。在其他可行的實施例中，除了有機電激發光層之外，官能層224亦可進一步包括電子注入層、電洞注入層、電子傳輸層、電洞傳輸層或該等膜層之組合。

請參照圖4B，將前述的封裝膜材400壓合於電子元件200上，以使膠層430能夠覆蓋住電子元件200。本實施例中，膠層430的量（體積）以能夠包覆住電子元件200中之元件疊層220為原則，在封裝膜材400壓合於電子元件200上之後，膠層430可透過例如紫外光照射而被固化且貼附於電子元件200上。在膠層430被固化之後，接著，可例如藉由施加外力的方式使膠層430與離形層420分離，此時，載板410以及離形層420會一併與膠層430分開。

請參照圖4C，在膠層430與離形層420分離之後，接著於膠層430上形成一阻障層440。本實施例之阻障層440可與第一實施例中的水氧阻障層雷同，故於此不在重述。在完成阻障層440的製作後，電子元件封裝體P’的製作便大致上完成。

本發明一實施例之封裝膜材以及電子元件可分別製作，封裝膜材的製程（例如高溫製程）不會影響到電子元件。本發明一實施例所提出的封裝製程可改善封裝良率並且增加電子元件封裝體的使用壽命。

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及其均等範圍所界定者為準。

100、400‧‧‧封裝膜材
110、410‧‧‧載板
120、420‧‧‧離形層
130、130a~130j‧‧‧散熱層
130A‧‧‧有機薄膜
130B‧‧‧無機薄膜
132‧‧‧散熱面
134、134a、134f、134g‧‧‧凸起
134b、134c、134h、134i‧‧‧凹陷
134d、134e、134j‧‧‧散射粒子
140、430‧‧‧膠層
150、300‧‧‧薄膜包覆層
200‧‧‧電子元件
210‧‧‧基板
220‧‧‧元件疊層
222‧‧‧第一電極
224‧‧‧官能層
226‧‧‧第二電極
440‧‧‧阻障層
P、P’‧‧‧電子元件封裝體

圖1A至圖1B是依照本發明第一實施例的電子元件封裝體的製作流程示意圖。圖1A’至圖1B’是依照本發明第二實施例的電子元件封裝體的製作流程示意圖。圖1A’’至圖1B’’是依照本發明第三實施例的電子元件封裝體的製作流程示意圖。圖2A至圖2E是依照本發明第四實施例的電子元件封裝體的剖面示意圖。圖3A至圖3E是依照本發明第五實施例的電子元件封裝體的剖面示意圖。圖3F是漸層型態阻障層的剖面示意圖。圖4A至圖4C是依照本發明第六實施例的電子元件封裝體的製作流程示意圖。

100‧‧‧封裝膜材

110‧‧‧載板

120‧‧‧離形層

130‧‧‧散熱層

132‧‧‧散熱面

134‧‧‧凸起

140‧‧‧膠層

200‧‧‧電子元件

210‧‧‧基板

220‧‧‧元件疊層

222‧‧‧第一電極

224‧‧‧官能層

226‧‧‧第二電極

Claims

一種封裝膜材，適於封裝一電子元件，該封裝膜材包括：一載板；一離形層；一散熱層；以及一膠層，其中該離形層位於該載板與該散熱層之間且與該載板接觸，該散熱層配置於該離形層與該膠層之間。
如申請專利範圍第1項所述的封裝膜材，其中該膠層覆蓋該電子元件。
如申請專利範圍第1項所述的封裝膜材，其中該散熱層具有一與該離形層接合的散熱面，且該散熱層具有多個分佈於該散熱面上的凸起或凹陷。
如申請專利範圍第1項所述的封裝膜材，其中該散熱層的導熱係數介於200W/mK至6000W/mK之間。
如申請專利範圍第1項所述的封裝膜材，其中該散熱層的水氣穿透率介於10^-4g/m²-day至10^-7g/m²-day之間。
如申請專利範圍第1項所述的封裝膜材，其中該散熱層具有分佈於其中的多個散射粒子。
如申請專利範圍第1項所述的封裝膜材，其中該散熱層的光穿透率介於80%至90%之間。
如申請專利範圍第1項所述的封裝膜材，更包括一薄膜包覆層，其中該薄膜包覆層位於該膠層與該散熱層之間。
如申請專利範圍第2項所述的封裝膜材，更包括一薄膜包覆層，其中該薄膜包覆層位於該膠層與該電子元件之間以覆蓋該電子元件。
如申請專利範圍第1項所述的封裝膜材，其中該散熱層包括有機薄膜及無機薄膜。
如申請專利範圍第10項所述的封裝膜材，其中有機薄膜以及無機薄膜交替堆疊。
如申請專利範圍第1項所述的封裝膜材，其中該散熱層之材質包括Si-O-Si與Si-(CH₃)_x所構成的一第一組成物與一第二組成物，其中該第一組成物滿足Si-O-Si/Si-(CH₃)_x 1之關係式，而該第二組成物滿足Si-O-Si/Si-(CH₃)_x 1之關係式，且x介於1至4之間。
一種電子元件封裝體，包括：一電子元件；一薄膜包覆層；一散熱層；以及一膠層，其中該膠層與該薄膜包覆層堆疊於該散熱層與該電子元件之間。
如申請專利範圍第13項所述的電子元件封裝體，其中該散熱層具有一散熱面，且該散熱層具有多個分佈於該散熱面上的凸起或凹陷。
如申請專利範圍第13項所述的電子元件封裝體，其中該散熱層的導熱係數介於200W/mK至6000W/mK之間。
如申請專利範圍第13項所述的電子元件封裝體，其中該散熱層的水氣穿透率介於10^-4g/m²-day至10^-7g/m²-day之間。
如申請專利範圍第13項所述的電子元件封裝體，其中該散熱層具有分佈於其中的多個散射粒子。
如申請專利範圍第13項所述的電子元件封裝體，其中該散熱層的光穿透率介於80%至90%之間。
如申請專利範圍第13項所述的電子元件封裝體，其中該薄膜包覆層覆蓋該電子元件，且該薄膜包覆層位於該膠層與該電子元件之間。
如申請專利範圍第13項所述的電子元件封裝體，其中該散熱層包括有機薄膜及無機薄膜。
如申請專利範圍第20項所述的電子元件封裝體，其中有機薄膜以及無機薄膜交替堆疊。
如申請專利範圍第13項所述的電子元件封裝體，其中該散熱層之材質包括Si-O-Si與Si-(CH₃)_x所構成的一第一組成物與一第二組成物，其中該第一組成物滿足Si-O-Si/Si-(CH₃)_x 1之關係式，該第二組成物滿足Si-O-Si/Si-(CH₃)_x 1之關係式，而x介於1至4之間。
如申請專利範圍第22項所述的電子元件封裝體，其中該散熱層較靠近該電子元件一側的材質以該第一組成物為主，且該散熱層較遠離該電子元件一側的材質以該第二組成物為主。
如申請專利範圍第13項所述的電子元件封裝體，其中該膠層覆蓋該電子元件，且該膠層位於該薄膜包覆層與該電子元件之間。