【技术领域】

本发明是一种热压机构，特别是一种在热压头的侧壁包覆隔热材的热压机 构。

【背景技术】

现有的液晶面板通过热压机构将电子芯片与液晶面板做热压接合。请参照 图1，现有的热压机构包含热压着头10及夹具43，其中热压着头10具有压着 面11以及侧壁12。热压着头10由不锈钢或高导热陶瓷等高导热材质所制成， 以使热压着头10迅速地加热至工作温度。

在热压过程中，热压着头10被加热至工作温度，工作温度约230℃至450℃。 接着压制于基板上的待热压件，以高温加热待压着件，使焊料或接合剂融熔。 移除热压着头10，待焊料或接合剂固化后，即完成固定待热压件于基板上的作 业。然而，基板上其余区域的组件并不必然能承受高温；以液晶面板为例，玻 璃基板上的偏光片仅可耐热至80℃。对于早期的液晶面板而言，由于显示区域 以外的面积较为宽广，待热压着的电子芯片与偏光片的距离也较远，因此热压 着头10的高温并不会对不甚耐热的偏光片造成影响。

然而在日益要求各种电子产品必须轻薄短小的今日，薄框窄边的液晶显示 器已经成为市场主流，因此液晶面板显示区域外的面积愈来愈小，连带使得电 子芯片与偏光片的距离愈来愈近，尽管通过各种冷却方式加以冷却，在实务上， 仍然可见偏光片因热压着头的高温而损坏的情况发生。

热压着头对外导热的路径包含热传导及热辐射，其中热传导通过被压着的 基板传递，热辐射不需要介质，且空间热通量会随热压着头的温度上升而上升。 热对流由周遭空气对流传递，在适当的开放空间下，经由自然对流传递的热量 会立即逸散至周遭空气中。

针对热传导的问题，主要的方式以冷却气流对基板受热区域进行冷却，但 冷却气流同时也直接带走热压着头的热量，使热压着头的加热效率降低。日本 专利公开号JP 2005-121709专利案，提出一种间接冷却方式，将基板放置于一 端子部上进行热压，对端子部进行气冷，以端子部吸收基板热量，藉以避免冷 却气流降低热压着头的加热效率。然而，日本专利公开号JP 2005-121709专利 案并未提出隔绝热辐射的办法。

针对热辐射问题，日本专利公开号JP 2001-201727专利公开案，揭露一 种将遮蔽部材放置于热压着头与偏光片之间的装置，使热压着头的热能无法经 由热辐射传递至偏光片。但JP 2001-201727专利的遮蔽部材会对基板进行气冷 造成阻碍，反而无法避免热压着头的热能通过热传导的方式，经由基板传递至 偏光片。

【发明内容】

有鉴于此，本发明目的在于提供一种热压机构，可隔绝热辐射，又可避免 对基板进行气冷而造成热压机构加热效率不佳的问题。

为了达成上述目的，本发明提出一种热压机构，包含：一热压着头及一隔 热材。热压着头具有提一压着面与一邻接于压着面的侧壁，隔热材覆盖在热压 着头的侧壁上，其中隔热材的热传导系数的范围可介于0.13×10-2W/m-K至2.00 W/m-K之间，且热压着头的热传导系数应大于隔热材的热传导系数。隔热材隔 绝热压着头以热辐射与热对流方式传递热量至非热压压着区域，避免热压过程 中，导致进行热压的基板因高温而损坏的问题。

由于热压着头的侧壁被隔热材所包覆，因此在将电子芯片热压于液晶面板 上的过程中，热压着头与偏光片之间的热辐射路径被隔热材所阻绝，使热压着 头的热能难以传递至偏光片，进一步使得未被热压着头热压的区域不致因热压 着头的高温而损坏。此外，进行气冷时，隔热材可避免热压着头被气流冷却， 维持对热压着头的加热效率。

因此，本发明解决了现有的热压机构所伴随的偏光片容易因热压着头的高 温而损坏的问题。

【附图说明】

图1为现有的热压机构的侧面示意图。

图2为本发明第一实施例的立体图。

图3A为第一实施例中，热压着头与隔热材的立体图。

图3B为第一实施例中，热压着头与隔热材的剖面示意图。

图4为第一实施例中，部分组件的侧面示意图。

图5A为第一实施例中，部分组件的侧面示意图。

图5B为第一实施例中，部分组件的侧面示意图。

图6为第一实施例中，热压着头与隔热材的温度分布示意图。

图7为本发明第二实施例的剖面示意图。

图8为第二实施例中，热压着头与隔热材的温度分布示意图。

图9为本发明第三实施例的剖面示意图。

图10与图11为本发明第四实施例的剖面示意图。

图12A与图12B为本发明第五实施例的立体图。

图13A与图13B为本发明第六实施例的侧面示意图。

图14A为本发明第七实施例的立体图。

图14B为本发明第八实施例的立体图。

图15A为本发明第九实施例的立体图。

图15B为第九实施例的剖面示意图。

图16A为本发明第十实施例的立体图。

图16B为第十实施例的剖面示意图。

图17A为本发明第十一实施例的立体图。

图17B为本发明第十一实施例的剖面示意图。

【具体实施方式】

如图2、图3A与图3B所示，为本发明第一实施例所揭露的一种热压机构， 包含：热压着头10、隔热材20、加热平台30与传动装置40。加热平台30作 为一主体支撑结构，置放于地面。传动装置40连接加热平台30，带动热压着 头10移动，以改变热压着头10于加热平台30上的位置。

请参阅图3A与图3B，热压着头10具有压着面11与侧壁12，其中侧壁12 邻接于压着面11，且环绕压着面11的边缘。热压着头10用以被加热后产生高 温，以压着面11接触待热压的焊料或融接件，藉以对焊料或融接件加热。隔热 材20披覆于侧壁12上，用以隔绝热量自侧壁12以热辐射或热对流方式逸散， 避免未被压着面11接触的部分收到高温影响，同时，降低热量自侧壁12逸散 也提高对热压着头10的加热效率。为了有效隔绝热量自侧壁12逸散，隔热材 20需要在热压着头10的侧壁12外形成相对较高热阻，因此热压着头10的热 传导系数应大于隔热材20的热传导系数，以使热传导系数相对较低的隔热材 20于侧壁12外部形成高热阻。

如图2与图4所示，加热平台30包含底板31、基座32及钻台33，底板 31放置于地面，且基座32及钻台33设置于底板31上。钻台33供基板50放 置于其上，基板可为但不限定于设置偏光片51的玻璃基板。待压着件52(例 如芯片)放置于基板50上，且基板50的位置经调整过后，可使待压着件52移 动至钻台33正上方，并位于热压着头10的下。基座32设置于底板31上，且 传动装置40连接基座32与热压着头10，使基座32垂直于压着面11。传动装 置40用以带动热压着头10朝向钻台33移动，而压制于待热压件52上。基座 32具备水平导轨321，传动装置40设置水平导轨321上，而可沿第一水平方向 移动。传动装置40包含水平调整件41、倾角调整件42及夹具43。水平调整件 41与倾角调整件42互相连接，且夹具43连接于倾角调整件42。热压着头10 被夹具43夹持，水平调整件41微调夹具43于第二水平方向上移动，且倾角调 整件42可微调夹具43的倾斜角，以将热压着头10移动至预定位置，并使压着 面11平行于基板50。

再参照图4所示，热压机构另包含散热装置60，对应于隔热材20设置， 用以降低隔热材20的表面温度，并对基板50进行冷却。散热装置60为一空气 冷却装置，用以产生一冷却气流通过隔热材20表面，以降低隔热材20表面温 度。当热压着头10于基板50上压着待热压件52时，热量主要经过两个途径对 外传导：其一为直接热辐射传递至基板50其它部分，但由于隔热材20已经阻 绝了高温热辐射的途径，因此热压着头10并不会通过热辐射的途径，传递大量 热能至基板50其它部分。其二为基板50直接由压着面11接受的热量，可在基 板50局部位置产生高温，且以直接热传导的途径传递至基板50其它部分，而 导致其余的组件同样遭受高温。冷却气流吹向基板50的受热区域可以带走热 量，使基板50局部不会聚积热量产生高温。以较佳的实施方式而言，气流可横 向吹过基座50，使吸热的气流由侧向流走，而不会通过偏光片51，但本发明并 不以此为限。

请参阅图2、图5A与图5B，其分别揭示不同的冷却气流流向。冷却气流 可由基座32吹向基板50上表面，带走基板50表面局部高温区域的热量，并冷 却隔热材20表面，亦即冷却气流的方向垂直于隔热材20的表面，且平行于基 板50的表面。冷却气流亦可直接吹向基板50下表面，仅集中冷却基板50的局 部区域，亦即冷却气流的方向平行于隔热材20的表面，且垂直于基板50的表 面。

热压着头10工作时的中心温度范围为230℃至450℃，以融化焊料或是融 接件。为了使热压着头10表面，特别是压着面11的温度与中心温度之间不会 有过大的温差，热压着头10的材质须具备高导热系数，此外热压着头10的材 质，应当在230℃至450℃的工作温度时，不致于产生晶型变化或化学反应，以 维持材质的物理特性。针对上述需求，热压着头10的材质可为不锈钢或高导热 陶瓷，但本发明并不以此为限。不锈钢选用热传导系数相对较高且热膨胀系数 相对较低的类型，其可为麻田散铁系不锈钢(martensitic stainless steel)、 肥粒铁系不锈钢(Ferritic stainless steel)或析出硬化型不锈钢 (Precipitation hardening stainless steel)。以JIS规范为例，麻田散铁 系不锈钢包含：SUS403或SUS420，肥粒铁系不锈钢包含：SUS405、SUS430或 S430LX，析出硬化型不锈钢则包含SUS630，但本发明并不以此为限。

陶瓷具备高硬度、低热膨胀系数的优点，且陶瓷以极高温度烧结而成，因 此在中心温度到达230℃至450℃时，不易出现晶格变化或是化学反应。烧结陶 瓷的原料中，只要加入高导热材质共同烧结为高导热陶瓷，就可以使陶瓷进一 步具备高导热系数，以制作热压着头。高导热材质主要为氮化物陶瓷，例如： 氮化铝陶瓷、氮化铝的同素异构物、氮化硅陶瓷、氮化硅的同素异构物、氮化 硼陶瓷或氮化硼的同素异构物。

隔热材20于工作时，较佳的表面温度范围可介于23℃至80℃之间，如此 即可避免高温热辐射影响未被热压着头10的压着面11接触的组件，也可以避 免吹过热压着头10周遭的冷却气流被加热为高温热风，但本发明并不以此为 限。以较佳的实施方式而言，隔热材20的厚度范围介于50μm至150μm之间， 为了使隔热材20表面的温度能介于23℃至80℃之间，隔热材20的热传导系数 的范围可介于0.13×10-2W/m-K至2.00W/m-K之间，但本发明并不以此为限。 隔热材20的材质包括：隔热陶瓷或耐火氧化物。

隔热陶瓷于陶瓷烧结过程中，加入高热阻材质，亦即低热传导系数的材质， 例如氧化锆，共同烧结形成隔热陶瓷，但本发明并不以此为限。氧化锆的晶型 一般可由烧结温度与冷却速率决定，包括单斜晶型、四方晶型或立方晶型。为 加强氧化锆隔热耐火特性，氧化锆另可添加稳定剂，以形成稳定型氧化锆，其 中稳定剂可选自由氧化钙、氧化镁、氧化铈与氧化钇所组成的群组，但本发明 并不以此为限。

耐火氧化物可为氧化钍、氧化镁、氧化锌、氧化铝、氧化锆、氧化硅、或 铝镁氧化物(尖晶石MgAl2O4)等氧化物；氧化物也可以是硅酸盐或钛酸盐，例 如：硅酸钙或硅酸铝(高岭土Al2O3·2SiO2·2H2O/富铝红柱土3Al2O3·2SiO2) 等；此外，常见的耐火隔热矿物亦可作为隔热材20的材料，例如：云母或石绵 等。

请参照图6，其为热压着头10与隔热材20的温度分布示意图。热压着头 10中心具备最高温度，如前所述，此一最高温度介于230℃至450℃。随着距 离中心的水平距离增加，温度也随的递减，使热压着头10的侧壁12具备较低 的温度。热压着头10整个外表面需要具备均匀的温度分布，且必须接近中心温 度，因此热压着头10的材质必须以高热传导系数的材质制成，以降低温度向外 递减的比率。图中温度曲线的斜率与导热系数成反比，当热传导系数越高时， 温度曲线的斜率越小，而使得侧壁12的温度越接近中心温度。低热传导系数的 隔热材20披覆于侧壁12的上，隔热材20于侧壁12的上形成一热阻，因此于 隔热材20中的温度曲线斜率，将远大于在热压着头10中的温度曲线斜率，因 此只要很小的水平距离变化，就可以有足够的温度递减。此外，隔热材20与热 压着头10之间也会形成一接触热阻，造成温度变化的不连续现象。因此，隔热 材20在极短的距离内(约100μm)，将温度自230℃至450℃下降至23℃至 80℃之间。也就是说，在不降低热压着头10的中心温度的前提下，隔热材20 外表面的温度可控制在23℃至80℃之间，大幅降低对周遭的热传量。

请再参阅图7及图8，其为本发明第二实施例所揭露的一种热压机构。于 第二实施例中，热压着头10与隔热材20之间具有一间隙21，除可减少热压着 头10与隔热材20之间的接触面积外，更可进一步提升热压着头10与隔热材 20之间的接触热阻。以较佳的实施方式而言，间隙21可为一真空间隙，热传 路径将会仅存热辐射，使真空间隙的等效热传导系数降低至约0.13×10-2W/m-K 左右，但本发明并不以此为限。如图8所示，真空间隙造成更大的温度曲线斜 率，使温度下降现象更明显，因而可进一步缩小隔热材20的厚度，达成相同的 隔热效果。

请参阅图9，其为本发明第三实施例所揭露的一种热压机构。热压着头10 在反复地以压着面11施压于焊料或融接件的过程中，会逐渐受到磨损，而使得 表面不平整。不平整的压着面11除了无法均匀的接触待加热件表面且施加压力 外，也容易被融熔的物质沾粘，而影响热压效果。于本发明第三实施例中，热 压着头10的压着面11可设置一硬化膜13，以硬度相对高于热压着头10硬度 的材质制作，用以保护压着面11不致因反复热压的过程而损坏。压着面11经 过化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)或物理气相沉积(Physical Vapor Deposition)制程，可于压着面11上形成钻石膜或类钻碳膜，其即为硬 化膜13，但本发明并不以此为限。以较佳的实施方式而言，为提升稳定性，硬 化膜13可再进行钝化处理，以渗入气体原子或分子，例如：氮、氟、氢或氧， 使硬化膜13的物理或化学性质不受高温影响，但本发明并不以此为限。此外， 于沉积硬化膜13的前，压着面11上可先形成一接合层14(例如金属层或陶瓷 层)，用以接合硬化膜13于压着面11上，以避免热压着头10的材质与硬化膜 13的材质无法有效结合的问题发生。

如图10与图11所示，其为本发明第四实施例所揭露的一种热压机构。如 前所述，热压着头10为不锈钢或高导热陶瓷等刚性相对较高的材料所制成，必 须施加极大的接触压力才能使压着面11与被加热件有紧密的面接触。于第四实 施例中，热压机构可另包含一弹片15，设置于压着面11上，弹片15的一端或 二端连接于压着面11边缘。当热压着头10进行热压时，弹片15可被压缩为平 整状，且介于压着面11与待热压件之间，待弹片15经压缩变形之后，即可与 待热压件产生紧密的面接触，以使热压着头10能均匀地对待热压件施压并进行 加热。

请参阅图12A与图12B，其为本发明第五实施例所揭露的一种热压机构。 于第五实施例中，热压着头10的压着面11形成多个突出的压着部111。当热 压着头10将待压着件热压着于基板时，突出的压着部111恰可压着于每一接点， 而仅对接点周围的局部区域加热，藉以同时压着多个接点，又不会过度对基板 加热。压着部111的排列配置，需依据待压着组件的接点排列状况而定。

如图13A与图13B所示，其为本发明第六实施例所揭露的一热压机构，此 一热压机构包含多个连动的热压着头10，且各热压着头10的压着面11位于不 同水平高度。当热压着头10共同被传动装置带动朝向基板50进行压着时，各 热压着头10可构成不同的压着高度。因设置位置或结构的差异，基板50上可 配置不同类型的待压着件52，每一待压着件52可具备不同的压着高度。当多 个连动的热压着头10的压着面11高度不同，且压着面11配合各待压着件52 的压着高度配置时，就可以同时对多个不同类型的待压着件52进行压着，以降 低生产周期并达到大量生产的目的。此外，每一热压着头10的压着面11的高 度均可独立调整，以配合待压着件52的变化。热压着头10的连动方式，除了 同步连动外，亦可采取异步连动。

于前述实施例中，以矩型横截面的热压着头作为说明，但热压着头的型态 并不限定于矩型截面的柱体。

请参阅图5A、图5B与图14A，其为本发明第七实施例所揭露的热压着头 10，其中热压着头10为一柱体，其横截面为任意多边形，隔热材20设置于热 压着头10的侧壁12上。此外，热压着头10的侧壁12包含多个平面，隔热材 20可披覆于该等平面其中之一上，特别是接近未被热压着头10压着的组件(例 如：偏光片51)的那一面，但本发明并不以此为限。

如图14B所示，其为本发明第八实施例所揭露的热压着头10，其中热压着 头10为一圆柱体，其横截面为圆形，隔热材20披覆于热压着头10的侧壁12 上。

如图15A及图15B所示，其为本发明第九实施例所揭露的热压着头10，其 中热压着头10为非对称型，其压着面11为长方形，隔热材20披覆于热压着头 10的侧壁12上。

如参阅图16A及图16B，其为本发明第十实施例所揭露的热压着头10，侧 壁12的至少一表面上具有多个沟槽70，藉以降低突出区域的刚性，而平衡加 热面的压着力量。

请参阅图17A及图17B，其为本发明第十一实施例所揭露的热压着头10。 隔热材20除可完整地覆盖在侧壁12上以外，隔热材20亦可覆盖于部分的侧壁 12上。以横截面为矩型的热压着头10为例，热压着头10的侧壁12由四个平 面互相连结而成，隔热材20可覆盖于四个平面其中之一上。以较佳的实施方式 而言，此一平面可位于冷却气流吹过的一侧，以避免热压着头10的热量被带走， 影响热效率，同时也避免冷却气流被直接加热成具备高温的热风，而对基板进 行加热，但本发明并不以此为限。

虽然本发明的技术内容已经以较佳的实施例揭露如上，然其并非用以限定 本发明，任何具有本发明所属技术领域的通常知识者，在不脱离本发明的精神 和范围内，当可作各种的更动与润饰，皆应涵盖在本发明的范畴内，因此本发 明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。