TWI472831B - 電子模組之側封裝結構 - Google Patents

Description

電子模組之側封裝結構

本發明係有關一種封裝結構，應用於譬如為液晶顯示器(LCD)模組、染敏化太陽能電池模組、有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode；OLED)模組、電漿顯示器模組、薄型電池等各種電子模組之側面封裝，特別是指一種利用多層矽膠層構成密封結構的電子模組之側封裝結構。

液晶顯示器(LCD)模組、染敏化太陽能電池模組、有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode；OLED)模組、電漿顯示器模組、薄型電池模組等各種電子模組，其概略具兩相對平板狀的極層，中間設置有主要的電子模組，為了能夠確保正常運作，不受外界粉塵、離子、水氣、酸鹼侵蝕、高熱等因素之干擾，一般以密封框配合上、下基板夾置的關係，來形成中央密封空間。

一般來說密封框根據其框膠材質可分為兩大類，第一類為以環氧樹脂(epoxy)、壓克力樹脂、紫外線硬化膠(UV)、聚氨酯(Polyurethane；PU)等極性較高的膠質為主要材料，可利用溶劑來予以稀釋，再利用塗布或是印刷等方式進行佈膠，經過加熱、或曝光等方式進行架橋(cross-linking)聚合。第二類為聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、熱塑性聚合物(thermplastic polymer)等材質，利用高溫時會流動的特性來進行佈膠，並於高溫下進行壓合黏著，使其局部結晶之密封效果，以阻絕外部環境之水汽、氧氣等對內部環境具污染性的因素；然而，上述兩種材質仍舊存在有一定之限制，以下詳述之。

以上述第一類而言，因為採用epoxy、壓克力、UV膠或是PU等極性較高的材料，儘管對於大多數的基材都能取得相當的黏著力，譬如聚亞醯胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、金屬、玻璃、玻璃纖維或液晶型高分子、陶瓷等；然而因為其多是具有極性的官能基，若是內部的材料，譬如有機溶劑、塑性劑，會慢慢滲入封裝材料內，進而破壞封裝材料與上/下基材之間的黏著力、與阻絕能力，尤其是染敏化太陽能電池或是膠/液態儲能電池更是嚴重。

而第二類的材質由於是非極性材料，因此相當適合用於染敏化太陽能電池或是膠/液態儲能電池；其經過高溫熱融後，雖然具有流動性，但是相對而言，流動性仍舊很差，且遇冷時，黏度就會大增，因此並不適合用於印刷塗布的模板(pattern)化的佈膠；且其材料本身對於基材的黏著力並不高(譬如金屬或是其他極性較高的材質)，因此，並不適用於上/下夾板之模板化的框膠模式，譬如為LCD、OLED等。

有鑑於上述，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種電子模組之側封裝結構，以有效克服上述之該等問題。

有鑑於上述課題，本發明之主要目的在提供一種電子模組之側封裝結構，利用矽膠層作為密封框之主體材料，藉以使外封裝結構達到良好的阻水效果，同時又能產生強的抗蝕、抗藥性，免於受到內部極性溶劑或塑性劑的侵蝕。

又，本發明係將密封框設計為多層結構，藉由各層進行不同的功能表現，來完整阻隔水氣滲入的可能性，維持電子模組的正常運作。

為達上述目的，依本發明之一種電子模組之側封裝結構包含上基板、下基板以及密封框。密封框環設於上基板與下基板的周緣並與上基板與下基板構成容置空間，且密封框的主體係由矽膠層所構成，藉以大幅提高外封裝結構的阻水效果，解決水氣滲入電子模組內部的問題；同時藉由密封框之矽膠材質的特性，亦可免除內部極性溶劑或是塑性劑的侵蝕，維持密封框與上/下基板的接著狀態。

另一方面，考量矽膠材質不易與異質性材質良好接著，因此，可藉由改質矽膠層設置於矽膠層兩側上，藉以連接上基板以及下基板，改質矽膠層乃預先進行介面張力與材料極性的調整，因而可設置於異質性材料的上、下基板上，而大幅改善矽膠層對於一般基板的黏著力。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

為清楚揭露本發明所揭露之電子模組之側封裝結構的技術特徵，以下將提出數個實施例以詳細說明本發明的技術特徵，更同時佐以圖式俾使該些技術特徵得以彰顯。

矽膠(silicone)具備有習知兩種封裝框膠材的特性，其可利用矽油進行黏度的調整，而可利用印刷與塗布的方式來進行佈膠，並可在低溫進行聚合，使密封框內的材料不易受到溫度影響。同時，矽膠是一種超低極性的材料，一般極性溶劑與塑性劑無法對其造成影響，故水汽也不易因吸附、潤濕、擴散而進入密封框內。因此，本發明藉由矽膠作為密封框的主體材料，藉以兼具習知兩種封裝框膠材之優點。

請參考第1A、1B圖所示，其係為本發明較佳實施例之電子模組之側封裝結構之示意圖。如第1A、1B圖所示，包含上基板11、下基板12以及密封框20。上基板11、下基板12可為液晶顯示器(LCD)模組、染敏化太陽能電池模組、有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode；OLED)模組、電漿顯示器模組、薄型電池等各種電子模組，因此對應之材料可為聚亞醯胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、金屬、玻璃、玻璃纖維或液晶型高分子。而密封框20環設於上基板11與下基板12的周緣並與上基板11與下基板2構成容置空間S；而密封框20包含有矽膠層21，藉由矽膠材料本身的特性，不僅具有一定的阻水效果，防止外界水汽侵入電子模組內部，同時亦可避免內部極性溶劑或是塑性劑之侵蝕，維持介面間的接著狀態。

如同PP、或PE等材質，純矽膠對於大部分的基板的黏著力不佳；同時，一般矽膠會同時存在有縮合反應(Condensation reaction)以及加成反應(Addition reaction)，縮合反應的結構較加成反應的結構對於基板的黏著力差，同時，縮合反應會產生副生成物-氫氣(H2)，使矽膠容易產生氣泡。請參閱第2圖，矽膠層32鋪設被覆於異質性材質的基板31時，經過聚合反應後，氣體亂序移動時，當遇到基板31阻礙，且基板31為緻密基板時，譬如為金屬、玻璃、高結晶分子之基板等，氫氣無法由基板31一側散佚，因而容易於兩者的介面之間累積而產生氣泡33；由於矽膠極性低，因此對於水氣具有一定的排斥力，換言之，水氣在封裝結構中的傳遞方式僅能沿著介面緩慢地擴散(diffusion)(沿著密封框20以及上基板11、下基板12之介面)進入封裝結構的內部，尤其是但是一旦介面之間有氣泡33產生時，不僅結構容易剝離，且水汽的擴散路徑變短，而使得滲入的速度大幅增，嚴重影響密封結構的阻水效果。

一般來說，矽膠廣泛應用於填充，也就是說至少有一側面是未封閉的開放面(如同第2圖)，若是緩步聚合時，所形成的氣體可以被慢慢擠出，而不會存留於內；但是以本案上/下基板夾置的態樣，需要以熱壓製程或是加熱聚合以加快熟化製程，此時，氣體也隨之大量產生，氣體亂序移動時，當碰到上/下基板阻礙時，則會破壞原本已經形成與基板的黏著介面，同時，氣泡會相互整合形成較大尺寸的氣泡，使得介面間的缺陷結構變大。然而，若是要利用矽膠形成較佳的阻水結構，則必然要加速黏著機構的形成，但是同時，氣體也會隨之大量產生；且加成反應與縮合反應會同時存在，無法僅選擇其一來進行反應，因此，實為兩難之課題。

故，為了解決此一問題，請參閱第3圖，其為本發明較佳實施例之電子模組之側封裝結構之另一實施例的示意圖。其係分別於矽膠層21之上、下兩側面增設有第一改質矽膠層22、以及第二改質矽膠層23；換句話說，第一改質矽膠層22設置於矽膠層21以及上基板11之間，而第二改質矽膠層23設置於矽膠層21以及下基板12之間。其中，第一改質矽膠層22以及第二改質矽膠層23乃是預先配合上基板11、下基板12之材質，進行介面張力與材料極性的調整，其係可藉由調整加成型矽膠與縮合型矽膠之組成比例、或是於矽膠內增添環氧樹脂(Epoxy)、壓克力樹脂(Acrylic Acid)或其組合來予以調整介面張力與材料極性，而可使第一改質矽膠層22與上基板11之間、以及第二改質矽膠層23與下基板12之間的接著狀況予以改善。

其形成方式，乃是先於上基板11以及下基板12上，分別單獨形成第一改質矽膠層22以及第二改質矽膠層23，然後藉由緩慢熟化的方式來予以固化，因係為非上/下夾置的開放表面，矽膠熟化過程中所產生的氣體較容易予以排出，配合矽膠乃是經過改質以及緩慢熟化來進行，將會使得第一改質矽膠層22與上基板11之間、以及第二改質矽膠層23與下基板12之間的接著狀況相當良好。然後再將矽膠層21夾置於其中來進行佈膠固化；藉此一種接著方式，具有下列優點：第一、由於矽膠層21與上/下的第一改質矽膠層22以及第二改質矽膠層23因屬同質性材質，故黏著力高，一旦產生氣體也不容易破壞兩者之間的黏著結構。第二，由於矽膠材質相對於緻密性高的上/下基板11、12而言，微觀之內部結構具有較大的孔洞，即便矽膠層21是夾置於第一改質矽膠層22以及第二改質矽膠層23之間，亦可由第一改質矽膠層22以及第二改質矽膠層23排出，而較不易堆積氣體而形成氣泡。第三，由於矽膠層21與改質矽膠層22、23內分子作用力相當，使氣體於其中的流動狀態均勻，不會如同矽膠層21與異質性基板11、12(尤其是緻密基板，譬如為金屬、玻璃、高結晶分子之基板等)般，由於分子作用力的明顯差異，導致氣體流動性不均勻，產生氣泡整合變大使得缺陷變大的問題。故，藉由同質性的材質，使得熟化過程中，所產生的氣體不易整合為較大尺寸的氣泡。因此，矽膠層21與第一改質矽膠層22、第二改質矽膠層23，介面之間的接著狀況良好，水汽難以由其介面間擴散進入。

另一方面，亦可選擇僅於其中一個介面間增設有改質矽膠層，譬如可僅於上基板11以及矽膠層21之間增設第一改質矽膠層22(見第4A圖)、或是僅於下基板12以及矽膠層21之間增設第二改質矽膠層23(見第4B圖)，根據上/下基板之材質而僅針對接著狀況較差的介面予以增設，亦可達到相同目的。

進一步微觀矽膠之接著結構，第一改質矽膠層22與上基板11之間、以及第二改質矽膠層23與下基板12之間，因第一改質矽膠層22與第二改質矽膠層23皆已經經過固化而產生化學性架橋結構(cross-linking)，因此與第一改質矽膠層22與上基板11之間、以及第二改質矽膠層23與下基板12之間的黏著力高，水汽難以由此些介面侵入。然而，矽膠層21要在第一改質矽膠層22以及第二改質矽膠層23皆已經完成固化的狀態下來進行壓合熟化，因此，矽膠層21要在短時間內與第一改質矽膠層22以及第二改質矽膠層23間形成化學及物理性架橋結構並不容易，因此，矽膠層21與第一改質矽膠層22以及第二改質矽膠層23之間的介面，就成了此一結構中主要影響的阻水效果之關鍵，因此矽膠層21需要具有下列化學結構式一的矽膠：

此一結構易產生結晶結構，因此可與已經固化的第一改質矽膠層22與第二改質矽膠層23之架橋結構產生較佳的接著介面與立體障礙，然而一般矽膠內幾乎不可能達到單一類型的矽膠，皆為同時具有加成型矽膠與縮合型矽膠，僅為比例上的差異，而為了達到上述的接著狀況，其中矽膠層21內具有上述化學結構的成份，係比第一改質矽膠層22與第二改質矽膠層23內相同化學結構的成份要高出0.1%～60%，使其容易產生結晶結構。

就另一個方向來看，一般架橋結構之矽膠，其主要由下列化學結構式二所構成：

兩化學結構式相比較，可以明顯看出，氧(O)元素、以及碳(C)元素之數量的差異，因此，亦可藉此予以定義兩者之差異，即為第一改質矽膠層22與第二改質矽膠層23內之碳元素的成份百分比矽膠層21中的碳元素的成份百分比高0.01%～60%，或是第一改質矽膠層22與第二改質矽膠層23內之氧元素的成份百分比矽膠層21中的氧元素成份百分比低0.01%～60%。

另一方面，若是矽膠於熟化過程中並未完全固化，則容易與外界水汽產生反應，生成如水、氫氣等副產物；故，請參閱第5圖所示，可於密封框20外增設有輔助密封框40，其材質係可為環氧樹脂(epoxy)、壓克力樹脂、紫外線硬化膠(UV)、聚氨酯(Polyurethane；PU)、乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等，藉以阻絕外部之水汽，而對內部之極性溶劑或塑性劑，則可藉由矽膠為主體的密封框20來予以阻絕。

綜上所述可知，本發明之電子模組之側封裝結構，利用矽膠層作為密封框的主要材料，環設於上基板與下基板的周緣並與上基板與下基板構成容置空間，來容置電子模組，因而可大幅提高側封裝結構的阻水效果。同時可配合改質矽膠層於矽膠層兩側的設置，使得矽膠層得以設置於異質性材料的極層與保護層上，而使所產生氣泡變少/變小，提高介面間的接著力，同時，使得整體外觀的完整性更高，生產良率亦提高。再者，亦可設計為多層密封框的模式，藉由輔助密封框來有效地阻絕水氣的滲入，對內則利用矽膠為主體的密封框予以阻擋極性溶劑與塑性劑的侵害，使整體封裝結構更加完備。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

11．．．上基板

12．．．下基板

20．．．密封框

21．．．矽膠層

22．．．第一改質矽膠層

23．．．第二改質矽膠層

31．．．基材

32．．．矽膠層

33．．．氣泡

40．．．輔助密封框

S．．．容置空間

第1A、1B圖係為本發明較佳實施例之電子模組之側封裝結構之示意圖。

第2圖係為習知矽膠被覆之狀態示意圖。

第3圖係為本發明較佳實施例之電子模組之側封裝結構之另一實施例的示意圖。

第4A、4B圖係為本發明較佳實施例之電子模組之側封裝結構之實施態樣的示意圖。

第5圖係為本發明較佳實施例之電子模組之側封裝結構，增設有輔助密封框示意圖。

11．．．上基板

12．．．下基板

20．．．密封框

21．．．矽膠層

22．．．第一改質矽膠層

23．．．第二改質矽膠層

S．．．容置空間

Claims (10)

1. 一種電子模組之側封裝結構，係包含有：二基板；以及一密封框，其係夾設於該二基板之間，且該密封框係環設於該二基板的周緣並與該二基板構成一容置空間，該密封框係包含：一矽膠層；以及至少一改質矽膠層，其係設置於至少一該基板以及該矽膠層之間，該改質矽膠層係藉由調整加成型矽膠與縮合型矽膠之組成比例來予以改質。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子模組之側封裝結構，其中該改質矽膠層係藉由調整其介面張力或材料極性來予以改質。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電子模組之側封裝結構，其中該改質矽膠層係於矽膠內增添環氧樹脂(Epoxy)、壓克力樹脂(Acrylic Acid)或其組合來予以改質。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電子模組之側封裝結構，其中該矽膠層之成份係滿足下列化學式結構：
5. 如申請專利範圍第4項所述之電子模組之側封裝結構，其中該矽膠層內滿足該化學式結構之成份，係大於該改質矽膠層內相同結構之成份0.1%~60%。
6. 如申請專利範圍第4項所述之電子模組之側封裝結構，其中該 第一改質矽膠層與該第二改質矽膠層內之碳元素的成份百分比比該矽膠層中的碳元素的成份百分比高0.01%~60%。
7. 如申請專利範圍第4項所述之電子模組之側封裝結構，其中該第一改質矽膠層與該第二改質矽膠層內之氧元素的成份百分比比該矽膠層中的氧元素的成份百分比低0.01%~60%。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電子模組之側封裝結構，其中該上基板與該下基板之材料至少包含聚亞醯胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、金屬、玻璃、玻璃纖維或液晶型高分子。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電子模組之側封裝結構，更包含有一輔助密封框，其係設置於該密封框外側。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電子模組之側封裝結構，其中該輔助密封框之材質係選自環氧樹脂(epoxy)、壓克力樹脂、紫外線硬化膠(UV)、聚氨酯(Polyurethane；PU)、乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)。