CN102104105A - 用于光学元件的封装基板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光学元件的封装基板，该封装基板包括：底部基板；形成于该底部基板上并包括安装部分的第一电路层；安装在所述安装部分上的光学元件；通过除去部分所述第一电路层而在所述安装部分周围形成的具有预定图案的一条或多条沟槽，从而使所述第一电路层与光学元件彼此电连接；以及施覆在由所述沟槽限定的区域上的荧光树脂材料，从而覆盖所述光学元件，并且其中，所述沟槽形成于所述第一电路层上，从而使所述光学元件与所述第一电路层彼此电连接，由此使荧光树脂材料的拱顶形状得以保持，并省去了对在光学元件的下方形成导通孔的需求。本发明还提供了用于光学元件的封装基板的制备方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年12月16日递交的题为“用于光学元件的封装基板及其制备方法(Package substrate for optical element and manufacturingmethod thereof)”的韩国专利申请No.10-2009-0125762的优先权，将该申请的全部内容引入本申请作为参考。
技术领域
本申请涉及一种用于光学元件的封装基板及其制备方法。
背景技术
近来，与传统的光学元件(例如：白炽灯或荧光灯)相比，由于发光二极管(LED)为环境友好性的并具有节能效应(包括更低的能耗、更高的性能、更长的使用寿命等)，因此发光二极管的需求量持续增加，并在通用照明市场上逐步引起人们的关注。
此外，与传统用作液晶显示器的光源的冷阴极荧光灯(cold cathodefluorescent lamp)相比，由于这种LED能表现出更高的图像质量，因此，相继出现了用于使用LED作为背光模块(backlight unit)的光学元件的封装基板。
用于光学元件的封装基板是上面焊接有电子元件的基板，所述电子元件包括集成电路、电阻器(resistor)或开关，并将该封装基板安装到用于电脑或各种显示器的电路上。
在制造用于光学元件的封装基板时，通常施覆荧光树脂材料以发射白光。这样，在光学元件的尺寸或厚度增加的情况下，可能存在这样的问题：所施覆的荧光树脂的形状不能保持为拱顶(dome)的形式。为了解决该问题，现有技术公开了一种用于光学元件的封装基板，其中，在安装有光学元件的封装基板的一部分上，通过使用金属来产生厚度差，但该厚度差会引起其他的问题。
图1为显示根据现有技术的用于光学元件的封装基板的截面图。下面结合该图对现有技术中的问题进行描述。
如图1所示，荧光树脂材料2的拱顶形状可以通过厚度差1而得以保持，但无法在光学元件3的周围形成电路层，从而必须在封装基板的将安装光学元件3的位置处形成导通孔(via)4，以形成电连接。
因此，需要额外进行用环氧树脂填充导通孔4的闲置空间的填塞(plug)操作，这会不合意地使制备过程复杂化。在导通孔4中填充环氧树脂后会形成空隙(void)，这会不合意地降低导通孔4的可靠性。此外，环氧树脂会削弱基板5驱散光学元件3产生的热量的性能。
此外，存在以下问题：在安装光学元件3时，由于导通孔4而使光学元件3发生倾斜；或者用于粘合光学元件3的晶片粘着剂(die attach adhesive)会渗过导通孔4并会不合意地泄漏到基板5的另一个表面上。
发明内容
因此，为了解决相关技术中出现的问题而做出了本发明，而且本发明的目的在于提供一种用于光学元件的封装基板，其中，使用了沟槽(trench)从而使荧光树脂材料的拱顶形状得以保持，并且光学元件与第一电路层彼此电连接，从而省去了对在所述光学元件的下方形成导通孔的需求，本发明还提供了该用于光学元件的封装基板的制备方法。
本发明的一个方面提供了一种用于光学元件的封装基板，该封装基板包括：底部基板(base substrate)；形成于该底部基板上并包括安装部分的第一电路层；安装在所述安装部分上的光学元件；通过除去部分所述第一电路层而在所述安装部分周围形成的具有预定图案的一条或多条沟槽，从而使所述第一电路层与所述光学元件彼此电连接；以及施覆在由所述沟槽限定的区域上的荧光树脂材料，从而覆盖所述光学元件。
在该方面中，所述预定图案可以为圆形、椭圆形或多边形。
在该方面中，所述沟槽可以通过蚀刻除去部分所述第一电路层来形成。
在该方面中，所述底部基板可以为有机基板或具有阳极氧化膜的金属基板，所述阳极氧化膜形成于所述金属基板的整个表面上。
在该方面中，所述底部基板可以为具有氧化铝的铝基板，所述氧化铝形成于所述铝基板的整个表面上。
在该方面中，所述封装基板还可以包括第二电路层，该第二电路层与所述底部基板上的所述第一电路层隔开。
在该方面中，所述封装基板还包括将所述第二电路层与所述光学元件彼此电连接的配线。
本发明的另一方面提供了一种用于光学元件的封装基板的制备方法，该制备方法包括：(A)在底部基板上形成包括安装部分的第一电路层；(B)除去部分所述第一电路层，从而在所述安装部分周围形成具有预定图案的一条或多条沟槽，以使所述第一电路层与待安装于所述安装部分上的光学元件彼此电连接；(C)将所述光学元件安装在所述安装部分上；以及(D)在由所述沟槽限定的区域上施覆荧光树脂材料，从而覆盖所述光学元件。
在该方面中，(B)中的所述预定图案可以为圆形、椭圆形或多边形。
在该方面中，(B)中可以通过蚀刻除去部分所述第一电路层来形成所述沟槽。
在该方面中，(A)中的所述底部基板可以为有机基板。
在该方面中，该方法还可以包括在(A)之前制备作为所述底部基板的具有阳极氧化膜的金属基板，所述阳极氧化膜形成于所述金属基板的整个表面上。
在该方面中，该方法还可以包括在(A)之前制备作为所述底部基板的具有氧化铝的铝基板，所述氧化铝形成于所述铝基板的整个表面上。
在该方面中，(A)还可以包括形成第二电路层，该第二电路层与所述底部基板上的所述第一电路层隔开。
在该方面中，该方法还可以包括在(C)之后，使用配线将所述第二电路层与所述光学元件彼此电连接。
在该方面中，(A)还可以包括在形成所述第一电路层之前，在所述底部基板上形成种子层(seed layer)。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述将更清楚地理解本发明的特征和优势，其中：
图1为显示根据现有技术的用于光学元件的封装基板的截面图；
图2A为显示根据本发明的一种实施方式的用于光学元件的封装基板的俯视图；
图2B为显示图2A中的除荧光树脂材料外的封装基板的俯视图；
图3为显示封装基板沿图2A中的A-A’线的截面图；
图4为显示封装基板沿图2A中的B-B’线的截面图；
图5至图12为显示对图2A中的沟槽做出的各种改进的俯视图；以及
图13至图20为依次显示制备根据本发明的实施方式的用于光学元件的封装基板的方法的截面图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的实施方式进行详细的描述。附图中，相同的附图标记用来表示相同或类似的元件。此外，对已知技术(即使是与本发明相关的已知技术)进行描述被认为是不必要的，并且由于对它们进行描述可能使本发明的特征以及描述变得不清楚，故在此将其略去。
此外，本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应该被理解为局限于通常的含义或字典定义，而应该基于发明人能适当地对该术语所含的概念进行定义，从而最好地描述他或她所知晓的用于实现本发明的方法的规则，将本说明书和权利要求书中使用的术语和词语理解为具有与本发明的技术范围相关的含义和概念。
图2A为显示根据本发明的一种实施方式的用于光学元件的封装基板的俯视图，而图2B为显示图2A中的除荧光树脂材料外的封装基板的俯视图。图3为显示封装基板沿图2A中的A-A’线的截面图，图4为显示封装基板沿图2A中的B-B’线的截面图。
如图2A、图2B、图3和图4所示，根据本发明的实施方式的用于光学元件的封装基板100包括：底部基板110；形成于该底部基板110上并包括安装部分125的第一电路层120；安装于所述安装部分125上的光学元件130；通过除去部分所述第一电路层120而在所述安装部分125的周围形成的具有预定图案的一条或多条沟槽140，从而使第一电路层120与光学元件130彼此电连接；以及施覆在由所述沟槽140限定的区域上的荧光树脂材料150，从而覆盖所述光学元件130。
作为封装基板100的基础构件的底部基板110可以包括有机基板或金属基板。这样，当使用金属基板作为底部基板110时，为了防止该金属基板与第一电路层120发生短路，该金属基板可以具有通过阳极化处理而在该金属基板的整个表面上形成的阳极氧化膜115。所述金属基板为具有高的散热性能且具有氧化铝(Al2O3)作为阳极氧化膜115的铝(Al)基板是非常有益的。另一方面，当使用有机基板作为底部基板时，所述有机基板可以由环氧树脂形成，例如：FR-4或BT(双马来酰亚胺三嗪)、预浸料(prepreg)、ABF(味之素积层膜(Ajinomoto Build up Film))等，但本发明不仅限于此。
向光学元件130提供电能的第一电路层120形成于底部基板110上，并包括安装部分125，光学元件130将安装在该安装部分125上。这样，第一电路层120可以起到反射膜的作用，以增强由光学元件130发出的光的反射率。具体地，形成第一电路层120包括：利用镍(Ni)、钛(Ti)、锌(Zn)、铬(Cr)或铜(Cu)形成种子层121(图15)，使用种子层121作为引线(leadwire)来进行电镀从而形成电镀层123(图16)，然后使用成像法(imagingprocess)将电镀层123图案化，从而形成第一电路层120(图17)。
第一电路层120可以形成于底部基板110的一个或两个表面上。当第一电路层120形成于底部基板110的两个表面上时，可以在底部基板110上形成导通孔127，从而使形成于底部基板110一个表面上的第一电路层120与形成于底部基板110另一个表面上的第一电路层120电连接。与传统技术不同的是，根据本发明不必将所述导通孔精确定位于光学元件130的下方，因此，不会发生以下问题：在安装光学元件130时，由于导通孔而使光学元件130发生倾斜；或者用于粘合光学元件130的晶片粘着胶通过导通孔而泄漏到基板的另一个表面上。
通过倒装焊接(flip-chip bonding)将光学元件130(以LED为例)安装至第一电路层120的安装部分125上。此外，光学元件130利用由第一电路层120和第二电路层160提供的电能发光，所述第一电路层120通过倒装焊接与光学元件130直接连接，而第二电路层160通过配线(wiring)165与光学元件130连接。
用于保持荧光树脂材料150的拱顶形状的沟槽140通过除去部分第一电路层120而以预定图案形成于安装部分125的周围，所述安装部分125用于安装光学元件130。由于第一电路层120向光学元件130提供电能，因此，第一电路层120不必与安装部分125电绝缘(图4)。因此，沟槽140不应当被设置成闭合的曲线，从而完全包围安装部分125，而应当被设置成联贯的(connection)图案170，以使第一电路层120与安装部分125电连接。在此，可以根据荧光树脂材料150的量和粘度来调整沟槽140的数目和形状。例如，对沟槽140的数目没有特别的限制，并且可以设定为1以上的任何自然数，如：1(图5)、2(图6)、4(图7)、或者8(图8)。而且，对安装部分125周围的沟槽140的预定图案的形状没有特别的限制，但是包括圆形(图2A)、椭圆形(图9)或多边形，所述多边形包括三角形(图10)、矩形(图11)、梯形(图12)等。这样，所述多边形指具有N条边(3≤N＜∞)的平面图形。
当沟槽140的顶角(corner angle)接近90°时，可以更为有效地保持荧光树脂材料150的拱顶形状。因此，可以通过蚀刻除去部分第一电路层120来形成沟槽140。
通过调配液态硅或环氧树脂来形成用于保护光学元件130的荧光树脂材料150。由于沟槽140起到防止荧光树脂材料150发生扩散的作用，所以能够将荧光树脂材料150的拱顶形状保持在由沟槽140限定的区域内。
除了第一电路层120之外，根据本发明的实施方式的封装基板100还可以包括第二电路层160，以向光学元件130提供电能。例如，当第一电路层120向光学元件130提供负序电流(negative current)时，第二电路层160向光学元件130提供正序电流。因此，为了不与第一电路层120电连接而将第二电路层160与底部基板110上的第一电路层120隔开。这样，与第一电路层120相同，第二电路层160也可以形成于底部基板110的两个表面上。在这种情况下，可以形成导通孔127，以使形成于底部基板110一个表面上的第二电路层160与形成于底部基板110的另一个表面上的第二电路层160电连接。另外，为了向光学元件130提供电能，可以使用配线165通过引线接合(wire bonding)来连接第二电路层160和光学元件130。
在根据本发明的实施方式的用于光学元件的封装基板100中，除去部分第一电路层120从而形成沟槽140，以使光学元件130与第一电路层120彼此电连接。由此，可以保持荧光树脂材料150的拱顶形状，而且不必在光学元件130的下方形成导通孔。
图13至图20为依次显示根据本发明的实施方式的用于光学元件的封装基板的制备方法的截面图。
如图13至图20所示，根据本发明的实施方式的用于光学元件的封装基板的制备方法包括：在底部基板110上形成包括安装部分125的第一电路层120；除去部分所述第一电路层120，从而在所述安装部分125的周围形成具有预定图案的一条或多条沟槽140，以使所述第一电路层120与待安装于所述安装部分125上的光学元件130彼此电连接；将所述光学元件130安装在所述安装部分125上；以及在由所述沟槽140限定的区域上施覆荧光树脂材料150，从而覆盖所述光学元件130。
如图13所示，制备底部基板110并形成通孔(through hole)113。这样，底部基板110可以包括有机基板或金属基板。金属基板为具有高的散热性能的Al基板是非常有益的。该操作中，在底部基板110上形成通孔113的原因在于：当第一电路层120或第二电路层160形成于底部基板110的两个表面上时，需要在随后的操作中通过电镀法(plating process)形成导通孔127，从而使形成于底部基板110的一个表面上的第一电路层120或第二电路层160与形成于底部基板110另一个表面上的第一电路层120或第二电路层160相连接。
接下来如图14所示，在底部基板110的整个表面上形成阳极氧化膜115。于是，使用阳极化处理在用作底部基板110的金属基板的整个表面上形成阳极氧化膜115。具体地，使用Al基板作为底部基板110时，可以包括使用阳极化处理来形成氧化铝(Al2O3)。这防止了用作底部基板110的金属基板与第一电路层120或第二电路层160发生短路。所以，当底部基板110为有机基板时，可以省略该步骤。
接下来，如图15至图17所示，在底部基板110上形成第一电路层120。为此目的，使用镍(Ni)、钛(Ti)、锌(Zn)、铬(Cr)或铜(Cu)来形成种子层121(图15)，之后使用种子层121作为引线(lead wire)来进行电镀从而形成电镀层123(图16)，接着使用成像法将电镀层123图案化，从而形成第一电路层120(图17)。此外，在将电镀层123图案化由此形成第一电路层120的过程中，可以同时形成沟槽140，从而简化制备方法。在该情况中，可以省略以下用于形成沟槽140的步骤。
另一方面，在本步骤中形成第一电路层120时，还可以形成第二电路层160。这样，与第一电路层120相同，第二电路层160可向光学元件130提供电能。例如，当第一电路层120向光学元件130提供负序电流时，第二电路层160向光学元件130提供正序电流。因此，为了不与第一电路层120电连接，将第二电路层160与第一电路层120隔开。
接着，如图18所示第，除去部分第一电路层120以形成沟槽140。在此，沟槽140起到保护荧光树脂材料的拱顶形状的作用，将在接下来的操作中施覆所述荧光树脂材料以覆盖光学元件130。具体地，可以通过蚀刻除去部分第一电路层120，从而在安装部分125的周围形成具有预定图案的沟槽。这样，为了向光学元件130提供电能，沟槽140不应当被设置成闭合的曲线，从而完全包围安装部分125，而应当被设置成联贯的图案170(图2B)，以使第一电路层120与安装部分125电连接。而且，对沟槽140的数目没有特别的限制(图5至图8)，对安装部分125周围的沟槽140的预定图案的形状没有特别的限制，但是可以包括圆形、椭圆形或多边形(图9至图12)。
如上所述，当在形成第一电路层120的过程中形成沟槽140时，可以略去该步骤。
接下来，如图19所示，将光学元件130安装在安装部分125上。光学元件130包括例如LED，并通过倒装焊接而将光学元件130安装在第一电路层120的安装部分125上，并使用配线165通过引线接合与第二电路层160相连接。具体地，可是利用倒装焊接将光学元件130连接到第一电路层120上，并通过引线接合也连接到第二电路层160上，从而向光学元件130提供电能。
接着，如图20所示，施覆荧光树脂材料150以覆盖光学元件130。可以对荧光树脂材料150进行调配，并且由于沟槽140，所述荧光树脂材料150不会发生扩散，从而将荧光树脂材料150的拱顶形状保持在由沟槽140限定的区域内。
如上文所描述的，本发明提供了用于光学元件的封装基板及其制备方法。根据本发明，在第一电路层上形成沟槽，从而使光学元件与第一电路层彼此电连接，因此消除了对在光学元件的下方形成导通孔的需求。所以，可以省去用环氧树脂等对所述导通孔的闲置空间进行填充的填塞操作，由此简化了用于光学元件的封装基板的制备方法。
此外，根据本发明，由于所述导通孔没有被设置在光学元件的下方，因此在安装光学元件时，所述光学元件不会发生倾斜。而且，还能进一步防止晶片粘着剂通过所述导通孔而泄漏到基板的另一个表面上的问题。
虽然出于说明的目的已经公开了本发明的与用于光学元件的封装基板及其制备方法有关的实施方式，但是本领域技术人员可以理解的是，在不背离随附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的前提下可以做出多种不同的修改、添加和替换。因此，可以理解的是，这些修改、添加和替换也落入本发明的范围之内。
Claims (16)
1.一种用于光学元件的封装基板，该封装基板包括：
底部基板；
形成于所述底部基板上并包括安装部分的第一电路层；
安装在所述安装部分上的光学元件；
通过除去部分所述第一电路层而在所述安装部分的周围形成的具有预定图案的一条或多条沟槽，从而使所述第一电路层与所述光学元件彼此电连接；以及
施覆在由所述沟槽限定的区域上的荧光树脂材料，从而覆盖所述光学元件。
2.根据权利要求1所述的封装基板，其中，所述预定图案为圆形、椭圆形或多边形。
3.根据权利要求1所述的封装基板，其中，所述沟槽是通过蚀刻除去部分所述第一电路层而形成的。
4.根据权利要求1所述的封装基板，其中，所述底部基板为有机基板或具有阳极氧化膜的金属基板，所述阳极氧化膜形成于所述金属基板的整个表面上。
5.根据权利要求1所述的封装基板，其中，所述底部基板为具有氧化铝的铝基板，所述氧化铝形成于所述铝基板的整个表面上。
6.根据权利要求1所述的封装基板，其中，该封装基板还包括第二电路层，所述第二电路层与所述底部基板上的所述第一电路层隔开。
7.根据权利要求6所述的封装基板，其中，该封装基板还包括用于将所述第二电路层与所述光学元件彼此电连接的配线。
8.一种用于光学元件的封装基板的制备方法，该方法包括：
(A)在底部基板上形成包括安装部分的第一电路层；
(B)除去部分所述第一电路层，从而在所述安装部分的周围形成具有预定图案的一条或多条沟槽，以使所述第一电路层与待安装于所述安装部分上的光学元件彼此电连接；
(C)将所述光学元件安装在所述安装部分上；以及
(D)在由所述沟槽限定的区域上施覆荧光树脂材料，从而覆盖所述光学元件。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，(B)中的所述预定图案为圆形、椭圆形或多边形。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，(B)中通过蚀刻除去部分所述第一电路层来形成所述沟槽。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，(A)中的所述底部基板为有机基板。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，该方法还包括在(A)之前制备作为所述底部基板的具有阳极氧化膜的金属基板，所述阳极氧化模形成于所述金属基板的整个表面上。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，该方法还包括在(A)之前制备作为所述底部基板的具有氧化铝的铝基板，所述氧化铝形成于所述铝基板的整个表面上。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，(A)还包括形成第二电路层，该第二电路层与所述底部基板上的所述第一电路层隔开。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，该方法还包括在(C)之后，使用配线将所述第二电路层与所述光学元件彼此电连接。
16.根据权利要求8所述的方法，其中，(A)还包括在形成所述第一电路层之前，在所述基板上形成种子层。
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