TW201533942A - 電子元件封裝體及其製作方法 - Google Patents
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Abstract
一種電子元件封裝體，包括阻氣基板、基底層、電子元件以及阻隔膜。基底層配置於阻氣基板上。基底層的材質為光固化材料。電子元件配置於基底層上。阻隔膜配置於阻氣基板上，其中阻隔膜與阻氣基板包覆電子元件與基底層。本發明另提出一種電子元件的製作方法。
Description
本發明是有關於一種封裝體及其製作方法，且特別是有關於一種電子元件封裝體及其製作方法。
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特性朝向軟性可撓曲特性發展，此發展過程伴隨著電子元件所使用的材質的改變。舉例而言，可撓性基板已在許多應用中取代了硬質玻璃基板，同時電子元件中的各項構件也逐漸發展出以可撓性材料，例如有機材料，來製作。可撓性電子元件採用有機材料製作時，阻隔水氣與氧氣的能力一直是亟待解決的問題。為求有效延長可撓性電子元件的壽命，各種封裝結構都著重於阻隔水氣與氧氣的技術手段。
本發明提供一種電子元件封裝體，其具有良好的阻隔水
氣、氧氣的能力，以延長電子元件的壽命。
本發明提供一種電子元件封裝體的製作方法，可確保電子元件封裝體具有良好的阻隔水氣、氧氣的能力。
本發明的電子元件封裝體包括阻氣基板、基底層、電子元件以及阻隔膜。基底層配置於阻氣基板上。基底層的材質為光固化材料。電子元件配置於基底層上。阻隔膜配置於阻氣基板上，其中阻隔膜與阻氣基板包覆電子元件與基底層。
在本發明的一實施例中，上述的電子元件包括多個電子元件單元，各個電子元件單元彼此獨立。
在本發明的一實施例中，上述的基底層包括多個陣列排列且彼此分離的基底層單元，而各個電子元件單元配置於對應的各個基底層單元上。
在本發明的一實施例中，上述阻隔膜包括多個陣列排列且彼此分離的阻隔膜單元，而各個阻隔膜單元覆蓋其中一個電子元件單元以及其中一個基底層單元。
在本發明的一實施例中，上述阻隔膜同時覆蓋這些電子元件單元以及這些基底層單元。
在本發明的一實施例中，上述阻氣基板包括可撓性基板。
在本發明的一實施例中，上述阻氣基板的材質包括無機材料。
在本發明的一實施例中，上述電子元件的面積暴露出基底層的面積的一部分。
在本發明的一實施例中，上述電子元件包括顯示元件、發光元件、電晶體元件、太陽能元件或其組合。
在本發明的一實施例中，上述電子元件包括有機電子元件。
在本發明的一實施例中，上述基底層的材質包括紫外光可硬化樹脂、光阻材料、可光固化材料或上述材料之組合。
本發明的電子元件封裝體的製作方法，其包括以下步驟。於阻氣基板上使用光固化材料形成基底層。在光固化材料固化成基底層後，將電子元件形成於基底層上。於阻氣基板上形成阻隔膜，以使阻隔膜與阻氣基板接合，而包覆電子元件與絕緣層。
在本發明的一實施例中，上述形成電子元件的方法包括在基底層上形成多個彼此獨立的電子元件單元。
在本發明的一實施例中，上述形成基底層的方法包括將基底層圖案化為多個基底層單元，而後將各個電子元件單元形成在其中一個基底層單元上。
在本發明的一實施例中，上述形成阻隔膜時，讓阻隔膜同時覆蓋這些電子元件單元以及基底層單元。
在本發明的一實施例中，上述形成阻隔膜時，讓阻隔膜具有多個阻隔膜單元以分別覆蓋這些電子元件單元以及基底層單元。
在本發明的一實施例中，上述電子元件封裝體的製作方法更包括將阻氣基板切割成多個基板單元，各個電子元件單元位
於其中一個基板單元上。
在本發明的一實施例中，上述使用光固化材料形成基底層的方法包括微影法。
在本發明的一實施例中，上述基底層與電子元件在相同的機台中製作。
基於上述，由於本發明的電子元件封裝體採用阻氣基板來對電子元件進行封裝，並且以光固化材料在阻氣基板上形成基底層，其中電子元件配置於基底層上，阻隔膜包覆電子元件以及基底層並與阻氣基板接合，因此有效提升了電子元件封裝體的阻隔水氣、氧氣的能力，以延長電子元件的壽命。
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。
11‧‧‧第一滾輪組
12‧‧‧第二滾輪組
13‧‧‧第三滾輪組
14‧‧‧第四滾輪組
15‧‧‧第五滾輪組
16‧‧‧第六滾輪組
17‧‧‧第七滾輪組
20‧‧‧注料頭
30‧‧‧微影機台
40‧‧‧沉積機台
40A‧‧‧蝕刻機台
41‧‧‧材料層
42‧‧‧元件層
50‧‧‧封裝機台
100、100A‧‧‧電子元件封裝體
110‧‧‧阻氣基板
111‧‧‧基板單元
120‧‧‧基底層
120’‧‧‧光固化材料
121‧‧‧基底層單元
122‧‧‧側壁
121a‧‧‧上表面
130‧‧‧電子元件
131‧‧‧電子元件單元
132‧‧‧側壁
140‧‧‧阻隔膜
141‧‧‧阻隔膜單元
C1、C2‧‧‧切割線
D1、D2、D3、D4‧‧‧距離
G‧‧‧間距
S1、S2‧‧‧結構捲
T1、T2、T3、T4‧‧‧厚度
圖1A至圖1E是本發明第一實施例的電子元件封裝體的製作方法的流程示意圖。
圖2A是圖1B的俯視示意圖。
圖2B是圖1D的俯視示意圖。
圖3A至圖3E是本發明第二實施例的電子元件封裝體的製作方法的流程示意圖。
圖4是圖3D的俯視示意圖。
圖5是第一實施例的電子元件封裝體的捲對捲連續製程的示意圖。
圖1A至圖1E是本發明第一實施例的電子元件封裝體的製作方法的流程示意圖。圖2A是圖1B的俯視示意圖。圖2B是圖1D的俯視示意圖。請參考圖1A，首先，於阻氣基板110上形成整層的光固化材料120’。在本實施例中，阻氣基板110例如是可撓性基板，其材質可為金屬(例如鋁、鐵)、不鏽鋼、玻璃或陶瓷等無機材料，亦或是聚乙烯(PE)系列之塑膠、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚羧酸酯(Polycarbonate,PC)或聚醯亞胺(Polyimide,PI)。阻氣基板110可以是由有機材料與無機材料多層堆疊而成的多層式基板，又或者是硬質基板，本發明對此不加以限制。其中，阻氣基板110的厚度T1例如介於75微米至200微米之間，且其水氣透過率(water vapor transmission rate,WVTR)例如介於0.01g/m2/day至0.001g/m2/day之間。
通常而言，光固化材料120’可透過塗佈的方式形成於阻氣基板110上，並於照光後固化成層，其中塗佈於阻氣基板110上的光固化材料120’的厚度T2與材料濃度相關，厚度T2大約介於1微米至20微米之間。在本實施例中，光固化材料120’的材質例如是可經由紫外光照射後即固化成型的紫外光感光型樹脂(ultraviolet photographic resin)，也可以是其他感光性樹脂
(photosensitive resin)、光阻材料、可光固化材料或上述材料的組合，本發明對此不加以限制。舉例而言，光固化材料120’的材質可包括紫外光可硬化樹脂例如環氧樹脂、乙烯基樹脂、丙烯酸樹脂或聚酯樹脂等，或者是市面上常見的光阻材料例如由AZ、長興化工或長春化工等廠商所生產製造的光阻材料，亦或是聚醯亞胺(PI)、聚氨酯(PU)、聚間苯二甲酸乙二酯(PEN)或矽膠等可光固化材料。
之後，請參考圖1B，利用黃光微影技術先將光固化材料120’固化並同時圖案化成基底層120。基底層120包括多個陣列排列且彼此分離的基底層單元121，其中這些基底層單元121的排列如圖2A所示。此時，基底層120可與阻氣基板110緊密地接合，而不易自阻氣基板110脫落。在此步驟中，黃光微影技術例如是使用光罩遮擋部分的照射光線而讓光線照射於光固化材料120'的特定區域，以將此特定區域中被照射到的光固化材料120’固化而形成基底層單元121。具體而言，經由黃光微影製程所形成的基底層單元121的厚度T3與塗佈於阻氣基板110上的光固化材料120’的厚度T2有所不同，在此，基底層單元121的厚度T3大約介於0.1微米至5微米之間。也就是說，基底層單元121的厚度T3大致上是略小於塗佈於阻氣基板110上且未經黃光微影處理的光固化材料120’的厚度T2。
之後，請參考圖1C，將電子元件130形成於基底層120上。以本實施例而言，電子元件130包括多個電子元件單元131，
且各個電子元件單元131彼此獨立。因此，這些電子元件單元131例如是個別形成於對應的基底層單元121上。在本實施例中，各電子單元131包括顯示元件(例如電子紙(EPD))、發光元件、電晶體元件、太陽能元件或其組合。電子元件單元131為顯示元件時，各個電子元件單元131除了包括有陣列排列的多個顯示畫素之外，還包括有將這些畫素連接至外部電路的相關導線與接墊等結構。因此，單獨一個電子元件單元131就可以視為一個顯示面板以提供畫面顯示的功能。另外，各電子單元131也可以是使用有機材料製作的有機電子元件，常見的有，有機薄膜電晶體(OTFT)陣列、有機發光二極體(OLED)陣列、有機太陽能電池(OPV)等，其中有機發光二極體(OLED)陣列例如是主動式有機發光二極體陣列或被動式有機發光二極體陣列。
在本實施例中，電子元件單元131是在基底層120製作完成之後才形成於基底層單元121的上表面121a。因此，電子元件單元131在阻氣基板110上的正投影面積與基底層單元121在阻氣基板110上的正投影面積相重疊。基於電子元件單元131與基底層單元121是在不同製作步驟中完成，基底層單元121的輪廓可以獨立於電子元件單元131的輪廓。舉例而言，圖2B表示出一實施例的基底層單元121與電子元件單元131在阻氣基板110上的示意圖。在圖2B中，電子元件單元131在阻氣基板110上的正投影面積暴露出基底層單元121在阻氣基板110上的正投影面積的一部分。也就是說，基底層單元121的輪廓並不切齊電子元
件單元131的輪廓，其中彼此相對電子元件單元131的側壁132與基底層單元121的側壁122之間的距離D1約介於0.5釐米至3釐米之間，而阻氣基板110的邊緣與鄰近阻氣基板110的邊緣的電子元件單元131之間的間隔G約介於1釐米至5釐米之間。在其他未繪示的實施例中，當製作過程的對位精度控制得宜時，基底層單元121與電子元件單元131也可具有彼此切齊的輪廓，本發明對此不加以限制。
接著，請參考圖1D，於阻氣基板110上形成阻隔膜140，以使阻隔膜140與阻氣基板110接合，而包覆電子元件130與基底層單元121的側壁122。在本實施例中，阻隔膜140為可阻隔水氣與氧氣的薄膜，其塗佈有背膠(圖未示)。阻隔膜140可在常壓下透過熱壓合的方式與電子元件單元131、基底層單元121以及阻氣基板110緊密接合在一起。也就是說，在無需以真空高壓的方式進行壓合的情況下，可達到節省製造工時與成本之目的。
在本實施例中，阻隔膜140的厚度T4例如大於或等於75微米，以將相疊設的基底層單元121與電子單元131包覆於其中。而阻隔膜140的透光度(light transmittance)例如大於85%，可用以提升電子單元131的出光率。
在進行完圖1A至圖1D的製作方法之後，可經由單體化製程(例如雷射切割或機械切割等製程)沿著切割線C1將阻氣基板110切割成多個基板單元111，其中各個電子元件單元131位於對應的基板單元111上，以劃分為多個電子元件封裝體100，如圖
1E所示。詳言之，在多個電子元件封裝體100中，基底層單元121的側壁122與阻隔膜140及基板單元接合的邊界之間的距離D2是以大於5釐米為原則。另一方面，考慮到單體化製程上的變異性，任兩相鄰的電子元件單元131之間的距離D3需大於0.5釐米，以避免在沿著切割線C1將阻氣基板110切割成多個基板單元111的過程中發生損及基底層單元121與電子單元131的情形。
當電子元件封裝體100中的電子元件單元131為顯示元件時，電子元件封裝體100即為一個獨立的顯示裝置。具體而言，由於本實施例的電子元件封裝體100的阻隔膜140可完全包覆基底層單元121的側壁122與電子元件單元131，因此可有效防止水氣與氧氣滲入封裝體內部，從而延長電子元件單元131的壽命。
圖3A至圖3E是本發明第二實施例的電子元件封裝體的製作方法的流程示意圖。圖4是圖3D的俯視示意圖。在本實施例中，圖3A至圖3C的製作方法大致與圖1A至圖1C的製作方法相同或相似，可參照第一實施例之說明，於此不再重述。接著，請參考圖3D與圖4，於阻氣基板110上形成阻隔膜140時，讓阻隔膜140包括有多個陣列排列且彼此分離的阻隔膜單元141。並且，各個阻隔膜140用來封裝其中一個電子元件單元131與對應的基底層單元121。
在本實施例中，這些阻隔膜單元141可在常壓下以熱壓合的方式，分別覆蓋對應的電子元件單元131與基底層單元121，並且與阻氣基板110緊密接合在一起。故在無需以真空高壓的方
式進行壓合的情況下，可達到節省製造工時與成本之目的。
在進行完圖3A至圖3D的製作方法之後，可經由單體化的製程(例如雷射切割或機械切割等製程)沿著切割線C2劃分為多個電子元件封裝體100A，如圖3E所示。考慮到單體化製程上的變異性，任兩相鄰的電子元件單元131之間的距離D4需大於1釐米，以避免在沿著切割線C2將阻氣基板110切割成多個基板單元111的過程中發生損及基底層單元121與電子單元131的情形。由於本實施例的電子元件封裝體100A的阻隔膜單元141完全包覆對應的基底層單元121與電子元件單元131，因此可有效防止水氣與氧氣阻滲入封裝體內部，從而延長電子元件單元131的壽命。
在阻氣基板110具備可撓性時，上述各個實施例的電子元件封裝體的製作方法均可以捲對捲(Roll-to-Roll,R2R)連續製程來完成，以下將以捲對捲連續製程來對第一實施例的電子元件封裝體100的製作方法做介紹。在以下說明中，相同或相似的元件標號代表相同或相似的元件，相同元件的描述將不再重述。
圖5是第一實施例的電子元件封裝體的捲對捲製程的示意圖。請參考圖5，在本實施例中，阻氣基板110捲收為結構捲S1。阻氣基板110可由第一滾輪組11帶動而自結構捲S1釋放，且受到第二滾輪組12的帶動而持續地輸送。首先，利用注料頭20將光固化材料120’塗佈於阻氣基板110上，如圖1A所示。
此時，塗佈有光固化材料120’的阻氣基板110同時受到第二滾輪組12與第三滾輪組13的帶動而持續地輸送，並通過微
影機台30的照射以固化形成基底層120，其中基底層120與阻氣基板110緊密地接合。在微影機台30下，是利用黃光微影技術將基底層120圖案化為多個陣列排列且彼此分離的基底層單元121，如圖1B與圖2A所示。
之後，為了製作圖1C與圖2B所述的電子元件130，利用第三滾輪組13與第四滾輪組14的帶動而持續地輸送阻氣基板110，以將形成有多個陣列排列且彼此分離的基底層單元121的阻氣基板110傳送至沉積機台40所在站位。具體而言，沉積機台40可透過物理氣相沉積(PVD)或化學氣相沉積(CVD)於基底層單元121上形成材料層41，其中材料層41的材質可包括無機材料例如金屬或金屬氧化物，或者是有機材料。
之後，受到第四滾輪組14與第五滾輪組15的帶動而持續地輸送阻氣基板110至注料頭20所在站位以及微影機台30所在站位，以在材料層41上形成所需的圖案化光阻。並且，在通過第六滾輪組16與其他相應輸送機構的帶動而持續地輸送下，接續地將上述阻氣基板110傳送至蝕刻機台40A，並利用蝕刻機台40A將材料層41圖案化為元件層42，其構成電子元件130中各電子元件單元131的至少其中一個構件。之後，重複上述材料層沉積以及材料層圖案化的步驟以將電子元件單元131的所有構件製作完成。在此，電子元件單元131的的多個構件中可以至少有一者不需要圖案化，因此僅需進行材料層沉積的步驟即可。另一方面，在每次將材料層圖案化為元件層42後，可利用清洗機台(圖未示)
將不需要的剩餘材料清除，以利後續製程的進行。
在本實施例中，基底層120與電子元件130的製作步驟可使用相同的機台，例如注料頭20與微影機台30。由於電子元件單元131是在基底層120製作完成之後才形成於基底層單元121的上表面121a。如此，電子元件單元131在阻氣基板110上的正投影面積與基底層單元121在阻氣基板110上的正投影面積相重疊，並且，根據前述段落可知，電子元件單元131在阻氣基板110上的正投影面積暴露出基底層單元121在阻氣基板110上的正投影面積的一部分，如圖2B所示。
最後，受到第七滾輪組17的帶動而持續地輸送阻氣基板110，以利用封裝機台50將阻隔膜140封裝於阻氣基板110上，使得阻隔膜140與阻氣基板110接合，並且包覆電子元件130與基底層120，如圖1D所示。在本實施例中，阻隔膜140為可阻隔水氣與氧氣的薄膜，其塗佈有背膠(圖未示)。因此，阻隔膜140可在常壓下透過熱壓合的方式，分別與電子元件單元131、基底層單元121以及阻氣基板110緊密接合在一起，如圖1D所示。故在無需以真空高壓的方式進行壓合的情況下，可達到節省製造工時與成本之目的。在進行完上述的製作方法之後，可捲收為結構捲S2以供後續製程上的運用，或者經由單體化的製程(例如雷射切割或機械切割等製程)切割成為多個獨立的電子元件封裝體100。
需說明的是，本實施例之第一滾輪組11、第二滾輪組12、第三滾輪組13、第四滾輪組14、第五滾輪組15、第六滾輪組16
以及第七滾輪組17個別包括主動滾輪以及從動滾輪，其中主動滾輪例如是提供驅動的能力，而從動滾輪則具有導引輸送方向的能力，但本發明對此不加以限制。另一方面，由於第二實施例的電子元件封裝體100A與第一實施例的電子元件封裝體100製作方法相似，不過應用於第二實施例的電子元件封裝體100A的捲對捲連續製程當視其差異處而有所調整。
綜上所述，本發明的電子元件封裝體是採用阻氣基板來對電子元件進行封裝，並且以光固化材料在阻氣基板上形成圖案化基底層後才將電子元件配置於基底層上。此時，阻隔膜除了可以將電子元件包覆之外，也可以包覆基底層，而提升整個封裝體的水氣與氧氣阻絕能力。由於阻隔膜塗佈有背膠，因此可在常壓下透過熱壓合的方式與電子元件、基底層以及阻氣基板緊密接合在一起，藉此阻斷水氣與氧氣可能滲入至封裝體內部的路徑，進而防止電子元件受潮或氧化以延長其壽命。另一方面，電子元件封裝體的製作方法可以捲對捲連續製程來完成，從而達到節省製造工時與成本之目的。
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。
110‧‧‧阻氣基板
121‧‧‧基底層單元
122‧‧‧側壁
131‧‧‧電子元件單元
140‧‧‧阻隔膜
141‧‧‧阻隔膜單元
C2‧‧‧切割線
D4‧‧‧距離
Claims (19)
- 一種電子元件封裝體，包括：一阻氣基板；一基底層，配置於該阻氣基板上，該基底層的材質為光固化材料；一電子元件，配置於該基底層上；以及一阻隔膜，配置於該阻氣基板上，其中該阻隔膜與該阻氣基板包覆該電子元件與該基底層的側壁。
- 如申請專利範圍第1項所述的電子元件封裝體，其中該電子元件包括多個電子元件單元，各該電子元件單元彼此獨立。
- 如申請專利範圍第2項所述的電子元件封裝體，其中該基底層包括多個陣列排列且彼此分離的基底層單元，而各該電子元件單元配置於對應的各該基底層單元上。
- 如申請專利範圍第3項所述的電子元件封裝體，其中該阻隔膜包括多個陣列排列且彼此分離的阻隔膜單元，而各該阻隔膜單元覆蓋其中一個該些電子元件單元以及對應的一個基底層單元。
- 如申請專利範圍第3項所述的電子元件封裝體，其中該阻隔膜同時覆蓋該些電子元件單元以及該些基底層單元。
- 如申請專利範圍第1項所述的電子元件封裝體，其中該阻氣基板包括可撓性基板。
- 如申請專利範圍第1項所述的電子元件封裝體，其中該阻 氣基板的材質包括無機材料。
- 如申請專利範圍第1項所述的電子元件封裝體，其中該電子元件的面積暴露出該基底層的面積的一部分。
- 如申請專利範圍第1項所述的電子元件封裝體，其中該電子元件包括顯示元件、發光元件、電晶體元件、太陽能元件或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述的電子元件封裝體，其中該電子元件包括有機電子元件。
- 如申請專利範圍第1項所述的電子元件封裝體，其中該基底層的材質包括紫外光可硬化樹脂、光阻材料、可光固化材料或上述材料之組合。
- 一種電子元件封裝體的製作方法，包括：於一阻氣基板上使用光固化材料形成一基底層；在該光固化性材料固化成該基底層後，將一電子元件形成於該基底層上；以及於該阻氣基板上形成一阻隔膜，以使該阻隔膜與該阻氣基板接合，而包覆該電子元件與該基底層。
- 如申請專利範圍第12項所述之電子元件封裝體的製作方法，其中形成該電子元件的方法包括在該基底層上形成多個彼此獨立的電子元件單元。
- 如申請專利範圍第13項所述之電子元件封裝體的製作方法，其中形成該基底層的方法包括將該基底層圖案化為多個基底 層單元，而後將各該電子元件單元形成在其中一個該些基底層單元上。
- 如申請專利範圍第14項所述之電子元件封裝體的製作方法，其中形成該阻隔膜時，讓該阻隔膜同時覆蓋該些電子元件單元。
- 如申請專利範圍第14項所述之電子元件封裝體的製作方法，其中形成該阻隔膜時，讓該阻隔膜具有多個阻隔膜單元以分別覆蓋該些電子元件單元以及該些基底層單元。
- 如申請專利範圍第14項所述之電子元件封裝體的製作方法，更包括將該阻氣基板切割成多個基板單元，各該電子元件單元位於其中一個該些基板單元上。
- 如申請專利範圍第12項所述之電子元件封裝體的製作方法，其中使用該光固化材料形成該基底層的方法包括微影法。
- 如申請專利範圍第12項所述之電子元件封裝體的製作方法，其中該基底層與該電子元件在相同的機台中製作。
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