CN104302964A - 制造用于背光单元的光学器件的方法以及通过该方法制造的光学器件和光学器件阵列 - Google Patents

制造用于背光单元的光学器件的方法以及通过该方法制造的光学器件和光学器件阵列 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制造用于背光单元的光学器件的方法，以及由该方法制造的光学器件和光学器件阵列，其中，构成光学器件阵列的光学器件芯片中的每一个都在印刷电路板以下述方式侧躺：光可以在侧向方向上从光学器件芯片中发射出来，从而降低背光单元的总厚度。根据本发明的第一特征，提供了一种制造用于背光单元的光学器件的方法，该方法包括：步骤(a)制备垂直绝缘层插入其间的原始基板；步骤(b)将原始基板部分切割至距其上表面预定深度，从而切割部分至少与垂直绝缘层正交，并且暴露将形成用于焊接的镀层的区域；步骤(c)执行镀敷；步骤(d)将光学器件芯片安装在多个芯片基板区域上，这些芯片基板区域被划分以包括垂直绝缘层；及步骤(e)切割各个芯片基板区域。本发明涉及制造用于背光单元的光学器件的方法，以及由该方法制造的光学器件和光学器件阵列，其中，构成光学器件阵列的光学器件芯片中的每一个都在印刷电路板以下述方式侧躺：光可以在侧向方向上从光学器件芯片中发射出来，从而降低背光单元的总厚度。

Description

制造用于背光单元的光学器件的方法以及通过该方法制造的光学器件和光学器件阵列
技术领域
本发明涉及制造用于背光单元的光学器件的方法，以及通过该方法制造的光学器件和光学器件阵列。
背景技术
众所周知，液晶显示器(LCD)广泛地用于平板显示器中，例如电视、计算机监视器等等。背光单元(BLU)是在LCD后面发光的发体体部分。同时，BLU包括光导板，其将从侧表面入射的光导向前表面。近来，发光二极管(LED)阵列已经被用于光导板的侧表面线光源。
图1a和1b分别是常规LED阵列的正视图和平面图。如图1a和1b所示，在用作BLU的常规侧表面线光源的LED阵列中，多个LED芯片20间隔地位于印刷电路板10上。在上述配置的每个LED芯片20中，LED芯片20通过引线键合28而键合在铝基板22(下文中称为“芯片基板”)的上表面上，并且垂直绝缘层24插入在其间以提供相互绝缘。LED芯片20安装在具有槽的腔的内部，该槽以距芯片基板22的上表面的预定深度形成，从而提升反射性能。在这种情况下，通过垂直绝缘层24而绝缘的芯片基板22可以作为阳极(+)或阴极(－)电极端子。
下文中，包括发光的LED的各种器件被统称为“光学器件”，并且两个或更多个光学器件以矩阵形式并排布置的产品被称为“光学器件阵列”。
然而，根据上述的常规光学器件阵列，由于光学器件芯片以仰卧状态安装在印刷电路板上，因此光以向上方向(基于图1a)从光学器件芯片中发射出来。因此，由于相应的背光(因而平板显示器)的整体厚度取决于印刷电路板的宽度，因此存在下述问题：平板显示器的厚度的减小受到限制。
发明内容
技术问题
本发明用于提供一种制造用于背光单元的光学器件的方法，以及由该方法制造的光学器件和光学器件阵列，其中，构成光学器件阵列的光学器件芯片中的每一个都以下述方式侧躺于印刷电路板上：光可以在侧向方向上从光学器件芯片中发射出来，从而降低背光单元的总厚度。
技术方案
本发明的第一特征提供了一种制造用于背光单元的光学器件的方法，该方法包括下述步骤：(a)制备垂直绝缘层插入其间的原始基板；(b)将原始基板部分切割至距其上表面预定深度，从而切割部分至少与垂直绝缘层正交，并且暴露将形成用于焊接的镀层的区域；(c)执行镀敷；(d)将光学器件芯片安装在多个芯片基板区域上，这些芯片基板区域被划分以每个都包括垂直绝缘层；及(e)切割每个芯片基板区域。
在上述配置中，在步骤(a)和步骤(b)之间还可包括：(pb1)将阻焊剂沉积在原始基板的上表面或下表面上。
在步骤(pb1)中，阻焊剂可以至少沉积在原始基板的上表面上，该方法在步骤(pb1)和步骤(c)之前还可包括：形成腔，该腔包括距上表面预定深度的槽，并且包括原始基板上的垂直绝缘层，并且步骤(d)可在腔内执行。
该方法还可在步骤(pb1)和步骤(b)之间包括：(pb2)形成通孔，垂直绝缘层插入在所述通孔之间，并且，可以沿着通孔执行步骤(b)中的部分切割。
在步骤(pb1)中，焊膏可以至少沉积在原始基板的上表面上。
焊膏可以在其上安装有光学器件芯片的区域被遮掩的状态下被沉积。
本发明的第二特征提供了一种制造用于背光单元的光学器件的方法，该方法包括下述步骤：(a)制备垂直绝缘层插入其间的原始基板；(pb1)将阻焊剂沉积在原始基板的上表面或下表面上；(pb2)形成通孔，垂直绝缘层插入在所述通孔之间；(c)执行镀敷；(d)将光学器件芯片安装在多个芯片基板区域上，这些芯片基板区域被划分以使得每一个芯片基板区域包括垂直绝缘层；及(e)切割每一个芯片基板区域。
在上述方面，在步骤(pb1)中，阻焊剂可以至少沉积在原始基板的上表面上，该方法在步骤(pb1)和步骤(c)之前还可包括：形成腔，该腔包括距上表面预定深度的槽，并且包括原始基板上的垂直绝缘层，并且步骤(d)可在腔内执行。
在上述方面，在步骤(pb1)中，焊膏可以至少沉积在原始基板的上表面上，并且焊膏可以在其上安装有光学器件芯片的区域被遮掩的状态下被沉积。
本发明的第三特征提供了一种通过第一和第二方面的方法制造的用于背光单元的光学器件。
本发明的第四特征提供了一种用于背光单元的光学器件阵列，其通过下述方法制造：将多个根据上述方面的光学器件间隔地焊接在印刷电路板上，从而将光学器件设置成面向前表面，同时呈侧躺。
有益效果
根据本发明的制造用于背光单元的光学器件的方法，以及由该方法制造的光学器件和光学器件阵列，其中，构成光学器件阵列的光学器件芯片中的每一个都以下述方式侧躺在印刷电路板上：光可以在侧向方向上从光学器件芯片中发射出来，从而降低背光单元的总厚度。
附图说明
图1a和1b分别是常规发光二极管(LED)阵列的正视图和平面图。
图2a和2b分别是根据本发明实施方式的用于背光单元的LED阵列的正视图和平面图。
图3是描述根据本发明实施方式的用于制造用于背光单元的光学器件阵列的方法的流程图。
图4a至4c是示出了制造具有垂直绝缘层的光学器件基板的流程的图。
图5a至5e是描述根据本发明实施方式的用于制造用于背光单元的光学器件的流程的图。
图6a至6c分别是在图5e中沿线A-A、B-B和C-C截取的LED芯片的横截面视图。
图7a至7e是根据本发明另一实施方式的基于制造用于背光单元的光学器件方法的流程图。
图8a至8c分别是在图7e中沿线A-A、B-B和C-C截取的LED芯片的横截面视图。
图9是正视图，示出了安装在印刷电路板上的图7e中示出的LED芯片。
图10是立体图，示出了通过根据本发明又一实施方式的制造方法制造的LED芯片。
图11a至11c分别是在图10中沿线A-A、B-B和C-C截取的LED芯片的横截面视图。
图12是正视图，示出了安装在印刷电路板上的图10中示出的LED芯片。
图13是描述根据本发明另一实施方式的用于制造用于背光单元的光学器件阵列的方法的流程图。
图14a至14d是基于图13中示出的制造方法的流程的图。
图15a至15c分别是在图14d中沿线A-A、B-B和C-C截取的LED芯片的横截面视图。
图16是正视图，示出了安装在印刷电路板上的图14d中示出的LED芯片。
具体实施方式
下文中，将结合附图描述制造用于背光单元的光学器件的方法，以及通过该方法制造的光学器件和光学器件阵列的示例性实施方式。为简便起见，将以发光二极管(LED)作为光学器件的示例来描述。
图2a和2b分别是根据本发明实施方式的用于背光单元的LED阵列的正视图和平面图。如图2a和2b所示，在根据本发明实施方式的用于背光单元的LED阵列中，多个LED芯片200间隔地位于长带形状的印刷电路板100上。在上述配置的每个LED器件200中，LED芯片240通过引线键合250而键合在绝缘芯片基板210上，其中，垂直绝缘层220插入在其间，并且举例来说，LED芯片240安装在腔230的内部，该腔具有上宽下窄的形状，其形成为距离芯片基板210的上表面一预定深度，从而提升反射性能。在这种情况下，芯片基板210可以作为阳极(+)或阴极(－)电极端子，其中，在芯片基板210中，垂直绝缘层220插入穿过本体。在附图中，参考标记300显示了焊料层。
如图2a和2b所示，在根据本发明实施方式的用于背光单元的LED阵列中，由于LED器件200焊接(300)在印刷电路板100上，同时呈侧躺，因此光以向前方向从LED器件200中发射出来。因此，印刷电路板100的厚度(高度)以及LED器件200的垂直长度(高度)(基于图2a)可以成为LED阵列的总厚度(高度)，并且背光的厚度可以减小。即，由于根据本发明实施方式的LED阵列的印刷电路板100设置成与背光平行，因此背光的厚度可以减小。
图3是描述根据本发明实施方式的用于制造用于背光单元的光学器件阵列的方法的流程图。图4a至4c是示出了制造具有垂直绝缘层的光学器件基板的流程的图。如图3所示，根据本发明的实施方式，首先，在步骤S10中，制造具有多个垂直绝缘层的原始基板。在这方面，如图4a所示，多个具有预定深度的铝板A被键合以插入到绝缘层B之间，并且被在多个铝板A堆叠的状态下被加热和加压，由此制造了多个垂直绝缘层B间隔地布置于其中的铝锭，如图4b所示。
然后，制造的铝锭被垂直地切割以包括绝缘层B，如图4b的虚线所示，例如以线锯的方法切割，并且由此完成了在其中多个垂直绝缘层B间隔地平行布置的原始基板的制造，如图4c所示。图4c中的虚线表示了用于形成各个芯片基板的切割线。
图5a至5e是描述根据本发明实施方式的用于制造用于背光单元的光学器件的流程的图。再次参考图3，在步骤S20中，阻焊剂F(优选地，具有良好光反射性能的白色阻焊剂)沉积在原始基板的上表面和下表面上。图5a是处于沉积有阻焊剂F的状态下的原始基板的立体图。为了防止绝缘性能的退化以及由于在LED芯片焊接在印刷电路板上时焊膏爬上芯片基板而造成的污染和弄脏，而执行步骤S20，从而避免了浪费镀层材料并且提升了光反射性能。
然后，在步骤S35中，距离芯片基板上表面预定深度的腔D形成在各个芯片基板区域中，如图5b所示，例如，通过切割等方法来形成。在这种情况下，垂直绝缘层B应该穿过腔D的底部。腔D优选地形成为具有上宽下窄的形状。
同时，应该在到芯片基板200的印刷电路板100的结合区域上形成镀层，从而各个芯片基板200牢固地焊接到印刷电路板100上。在步骤S40中，根据各个LED芯片基板的宽度来切割原始基板，从而将形成镀层的区域暴露，如图5b所示，即，垂直于垂直绝缘层B来切割原始基板，并且以距离上表面预定深度来部分切割，优选地，切割总厚度的一半或更多。利用切丁锯(dice sawing)(叶片锯)方法来执行部分切割。如上所示，考虑到铝难以焊接，需要步骤S40来将待焊接至印刷电路板的表面镀上材料，该材料易于同时地焊接在原始基板上，该材料例如银(Ag)或类似物。
然后，在步骤S50中，通过在原始基板的整个部分上执行电解镀或化学镀而形成镀层，并且因此，镀层也形成到原始基板的部分切割区域C上。当以这种方式完成镀敷时，在步骤S60中，LED芯片E安装在原始基板的各个腔D中，并且随后以引线键合方法键合，如图5d所示。
随后，在步骤S70中，部分切割区域C被完全地切割，并且以芯片基板的长度间隔来切割(在水平方向上)原始基板，并且由此制造了各个LED器件200，如图5e中所示。部分切割区域的完全切割以及以长度间隔切割的顺序可以倒转。例如，这种切割可以在原始基板的下部利用粘结带等固定的状态下进行。
最后，在步骤S80中，多个LED芯片间隔地安装在印刷电路板上，同时呈侧躺，由此完成用于背光单元的光学器件阵列的制造。
图6a至6c分别是在图5e中沿线A-A、B-B和C-C截取的LED芯片的横截面视图。如图6a-6c所示，镀层260形成在侧躺的LED器件200的下表面上，以将其牢固地焊接到印刷电路板100。如图2a和2b所示，多个LED芯片200利用作为焊接表面的镀层260而间隔地焊接(300)到印刷电路板100，并且由此完成用于背光单元的光学器件阵列的制造。
图7a至7e是根据本发明另一实施方式的基于制造用于背光单元的光学器件方法的流程的图。因此，与上述附图中相同的部件被赋予了相同的附图标号，并且将省略其说明。
根据本发明的实施方式，如图3中的虚线框所示，该方法可进一步包括步骤S30，形成多个通孔，其中，垂直绝缘层插入到这些通孔之间。
图7a示出了通孔G形成在原始基板上的状态，其中，图5a的阻焊剂F沉积在该原始基板上。在步骤S30中，将焊膏分散到通孔G的区域中，从而LED芯片更牢固地焊接到印刷电路板上。在这种情况下，对于一个芯片基板至少形成一个通孔G，并且优选地，垂直绝缘层B插入到这些通孔之间。
同时，在本发明的实施方式中，当执行步骤S40，如图7b的虚线所示，区域通过在垂直方向上被部分地切割而穿过通孔G。图7c是示出了原始基板的视图，其中，完成了部分切割。然后，在步骤S50中，通过在原始基板的整个部分上执行电解镀或化学镀而形成镀层，并且因此，镀层也形成到原始基板的部分切割区域H上。当以这种方式完成镀敷时，在步骤S60中，LED芯片E安装在原始基板的各个腔D中，并且随后以引线键合方法而键合，如图7e所示。
随后，在步骤S70中，部分切割区域H被完全地切割，并且以芯片基板的长度间隔来切割(在水平方向上)原始基板，并且由此制造了各个LED器件200(200-1)，如图7e中所示。部分切割区域的完全切割以及以长度间隔切割的顺序可以倒转。例如，这种切割可以在原始基板的下部利用粘结带等固定的状态下进行。
最后，在步骤S80中，多个LED芯片间隔地安装在印刷电路板上，同时呈侧躺状态，由此完成用于背光单元的光学器件阵列的制造。
图8a至8c分别是在图7e中沿线A-A、B-B和C-C截取的LED芯片的横截面视图。在图8a至8c中，附图标记210-1示出了芯片基板，附图标记270示出了阻焊剂层，并且附图标记280示出了通孔。
图9是正视图，示出了安装在印刷电路板上的图7e中示出的LED芯片。如图9所示，根据利用图7e中示出的LED芯片制造的LED阵列，焊膏分散到形成在各个LED器件200-1的下表面上的通孔280中，焊接横截面区域增加，并且由此，各个LED器件200-1更牢固地焊接到印刷电路板300上。此外，由于阻焊剂沉积在LED芯片基板210-1的前表面和后表面上(根据图9)，因此，焊膏在焊接过程中不会爬升到芯片基板的前表面或后表面上。
图10是立体图，示出了通过根据本发明又一实施方式的制造方法而制造的LED芯片。图11a至11c分别是在图10中沿线A-A、B-B和C-C截取的LED芯片的横截面视图。因此，与上述附图中相同的部件被赋予了相同的附图标记，并且将省略其说明。如图10和11a至11c所示，在本发明的实施方式中，通孔在步骤20中形成为长孔形状，这与图7e的实施方式不同。在附图中，附图标记210-2表示LED芯片基板，并且附图标记290表示槽部分。
图12是正视图，示出了安装在印刷电路板上的图10中示出的LED芯片。如图12所示，根据利用图10中示出的LED芯片制造的LED阵列，焊膏分散到形成在各个LED器件200-2的下表面上的槽部分290中，焊接横截面区域增加，并且由此，各个LED器件200-2更牢固地焊接到印刷电路板300上。此外，由于阻焊剂沉积在LED芯片基板210-2的前表面和后表面上(根据图12)，因此，焊膏在焊接过程中不会爬升到芯片基板210-2的前表面或后表面上。
图13是描述根据本发明另一实施方式的用于制造用于背光单元的光学器件阵列的方法的流程图。图14a至14d是基于图13中示出的制造方法的流程的图。因此，与上述附图中相同的部件被赋予了相同的附图标记，并且将省略其说明。
如图13所示，根据本发明的实施方式，在步骤S10中制造原始基板，在步骤S20中阻焊剂沉积在如图5a所示的原始基板的上表面和下表面上，并且在本发明的实施方式中，在步骤S30中，多个通孔、槽G'如图14a所示的那样形成，其中，垂直绝缘层插入在多个通孔、槽G'之间。
然后，在步骤S35中，距离芯片基板上表面预定深度的腔D形成在各个芯片基板区域中，如图14b所示。在步骤S50中，执行镀敷程序。因此，由于镀层形成在未沉积焊膏的区域上(即，镀层仅形成在槽G'和腔D上)，相对于本发明的图7a到图7e的实施方式来说，可以减少镀敷材料的量。
然后，在步骤S60中，LED芯片E安装在腔D中，并且随后以引线键合方法而键合，如图14c所示。在步骤S70'中，原始基板被水平地和垂直地切割，并且被分成各个芯片基板，由此制造了各个LED器件200-3，如图14d所示。在该方法中，原始基板的切割使得垂直方向的切割线穿过槽G'，如图14c中的虚线所示。
最后，在步骤S80中，多个LED芯片间隔地安装在印刷电路板上，同时呈侧躺状态，由此完成用于背光单元的光学器件阵列的制造。
图15a至15c分别是在图14d中沿线A-A、B-B和C-C截取的LED芯片的横截面视图。图16是正视图，示出了安装在印刷电路板上的图14D中示出的LED芯片。如图15a至15c和16所示，根据本发明的实施方式，可以看见镀层仅形成在LED器件200-3的印刷电路板键合表面(下表面)的槽部分290上。
根据本发明实施方式的制造用于背光单元的光学器件的方法，以及通过该方法制造的光学器件和光学器件阵列并不限于上述实施方式，并且可以在本发明的精神范围内进行各种修改。例如，焊膏沉积程序可以省略，或者可以仅在原始基板的一个表面上(例如，下表面)进行焊膏沉积程序，这与上述实施方式不同。此外，在图3中，腔形成程序(S35)以及通孔形成程序(S30)的顺序可以调换。另一方面，可以在通孔形成程序(S30)以及部分切割程序(S40)之后紧接着进行腔形成程序(S35)。
此外，腔形成程序可以省略。在这种情况下，在进行步骤S20之前，安装了LED芯片，将以引线键合方法被键合的区域被遮掩，并且可以在阻焊剂未沉积在区域上的状态下在LED芯片上执行引线键合方法。在这种情况下，沉积阻焊剂的程序可以通过丝网印制法来执行，在丝网印制法中形成了掩膜。
(附图标记说明)
10、100：印刷电路板
20、200、200-1、200-2、200-3：光学器件芯片
22、210、210-1、210-2、210-3：芯片基板
24、220：垂直绝缘层
26、240：光学器件
28、250：引线键合
230：腔
260：镀层
270：阻焊剂层
280：通孔
290：槽部分
300、300-1、300-2、300-3：焊料层

Claims (10)

1.一种制造用于背光单元的光学器件的方法，该方法包括下述步骤：
(a)制备垂直绝缘层插入其间的原始基板；
(b)将原始基板部分切割至距原始基板上表面的预定深度，从而切割部分至少与垂直绝缘层正交，并且暴露将形成用于焊接的镀层的区域；
(c)执行镀敷；
(d)将光学器件芯片安装在多个芯片基板区域上，这些芯片基板区域被划分以包括垂直绝缘层；及
(e)切割各个芯片基板区域。
2.如权利要求1所述的方法，在步骤(a)和步骤(b)之间还包括：(pb1)将阻焊剂沉积在原始基板的上表面或下表面上。
3.如权利要求2所述的方法，其中，在步骤(pb1)中，阻焊剂至少沉积在原始基板的上表面上，
该方法在步骤(pb1)和步骤(c)之前还包括：形成腔，该腔包括距上表面预定深度的槽，并且包括原始基板上的垂直绝缘层，并且
步骤(d)在腔内执行。
4.如权利要求3所述的方法，还在步骤(pb1)和步骤(b)之间包括：(pb2)形成通孔，其中，垂直绝缘层插入在所述通孔之间，
其中，沿着通孔执行步骤(b)中的部分切割。
5.如权利要求2所述的方法，其中，在步骤(pb1)中，焊膏至少沉积在原始基板的上表面上，并且
焊膏在安装有光学器件芯片的区域被遮掩的状态下被沉积。
6.一种制造用于背光单元的光学器件的方法，该方法包括下述步骤：
(a)制备垂直绝缘层插入其间的原始基板；
(pb1)将阻焊剂沉积在原始基板的上表面或下表面上；
(pb2)形成通孔，其中，垂直绝缘层插入在所述通孔之间；
(c)执行镀敷；
(d)将光学器件芯片安装在多个芯片基板区域上，这些芯片基板区域被划分以包括垂直绝缘层；及
(e)切割各个芯片基板区域。
7.如权利要求6所述的方法，其中，在步骤(pb1)中，阻焊剂至少沉积在原始基板的上表面上，
该方法在步骤(pb1)和步骤(c)之前还包括：形成腔，该腔包括距上表面预定深度的槽，并且包括原始基板上的垂直绝缘层，并且
步骤(d)在腔内执行。
8.如权利要求6所述的方法，其中，在步骤(pb1)中，焊膏至少沉积在原始基板的上表面上，并且
焊膏在安装有光学器件芯片的区域被遮掩的状态下被沉积。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法制造的用于背光单元的光学器件。
10.一种用于背光单元的光学器件阵列，其通过下述方法制造：将多个权利要求9中的光学器件间隔地焊接在印刷电路板上，从而光学器件设置成面向前表面，同时呈侧躺状态。
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