發光模塊的製作方法
2023-05-23 08:28:01 1
專利名稱：發光模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光模塊，尤其涉及一種可適用於印表機、複印機或掃描儀的發光模塊。
背景技術：
圖1為公知發光模塊的結構示意圖。參考圖1的所示可清楚看出，公知發光模塊主要包含有一個基板111、數個發光組件121、數個驅動電路晶片131、數條接線141以及數條接線161。
公知發光模塊主要是以引線接合(wire bonding)的構裝技術來完成發光組件(light emitting element)121與驅動電路晶片(driver circuit)131間的電性連接。
圖2為公知發光模塊的側面放大示意圖。參考圖2的所示可知，公知發光模塊的基板111以黏著材料151來與發光組件121進行黏合，並以黏著材料152來黏合驅動電路晶片131。其中發光組件121作為發光源之用，常見的發光組件有發光二極體晶粒，而其以黏著材料151來與基板111相黏合。至於驅動電路晶片131則作為驅動發光組件之用，其亦以黏著材料152來與基板111相黏合。而接線141則作為電性連接發光組件121與驅動電路晶片131之用，至於接線161則作為該驅動電路晶片131與基板111的電性連接之用。而上述接線可用金線來完成。
就引線接合的構裝技術水準而言，目前成熟穩定的引線接線墊(bond pad)間距(pitch)可設計為100微米，但欲在發光組件121與驅動電路晶片131間製造出更高密度的輸入/輸出(I/O)接點，使得引線接線墊間距要更加縮小時，引線接合技術便不是一個穩定可行的製程。
此外，以A4尺寸的雷射印表頭(A4 size LED printer head)產品為例，若欲達到600dpi的解析度要求，以發光二極體晶粒所完成的發光組件121與驅動電路晶片131間將形成約5000點的輸入/輸出(I/O)接點，因此接線141的數量將高達五千條，需進行約5000次的引線接合製程，耗時約15分鐘，如此將會造成龐大的成本負擔。而如何改善此一常用手段的缺陷，成為發展本發明的主要目的。
發明內容
隨著數字影像存取技術的提升以及高密度全彩列印及顯示的需求，快速低成本的製造技術方能滿足全方位消費性電子產品的時代。故，本發明的主要技術手段為使用覆晶接合的構裝技術，在基板上黏合發光組件與驅動電路晶片，以快速形成一高構裝密度的發光模塊。本發明的應用範圍廣泛，可適用於印表機、複印機、掃描儀等光電裝置。
為實現上述目的，本發明提供一種發光模塊，該模塊包含一基板；一發光組件，以作為光源之用，其中該發光組件的第一表面以黏著材料黏合於該基板之上；一驅動電路晶片，其第一表面以黏著材料黏合於該基板上；一覆晶式連接器，其第一表面上形成有數個導電凸塊與導電線路，該覆晶式連接器的第一表面面向該發光組件的第二表面與該驅動電路晶片的第二表面，使得所述導電凸塊可完成與該發光組件及該驅動電路晶片間的電性連接，進而讓該發光組件及該驅動電路晶片可利用所述導電線路來完成電性連接；以及數條接線，連接該驅動電路晶片與該基板，用以完成兩者間的電性連接。
根據上述構想，本發明所述的發光模塊，其中該基板由印刷電路板、陶瓷基板等可於其表面上製作電路的基板所製成。
根據上述構想，本發明所述的發光模塊，其中該發光組件可為發光二極體、液晶顯示器組件或雷射光源，而該發光模塊可適用於印表機、複印機或掃描儀。
根據上述構想，本發明所述的發光模塊，其中該發光組件的第二表面與該驅動電路晶片的第二表面上各具有數個接線墊，用以和該覆晶式連接器上的所述導電凸塊完成電性連接。
根據上述構想，本發明所述的發光模塊，其中該覆晶式連接器由一電路基板所完成，其上形成有以所述導電凸塊與導電線路。
本發明的另一方面提供一種發光模塊，該模塊包含一基板；一發光組件，以作為光源之用，其中該發光組件的第一表面以黏著材料黏合於該基板之上；一連接器，其第一表面以黏著材料黏合於該基板上；一覆晶式驅動電路晶片，其第一表面上形成有一電路主體與數個導電凸塊，該覆晶式驅動電路晶片的第一表面面向該發光組件的第二表面與該連接器的第二表面，使得所述導電凸塊可完成與該發光組件及該連接器間的電性連接，進而讓該發光組件及該連接器可利用該驅動電路晶片上的該電路主體來完成電性連接；以及數條接線，連接該連接器與該基板，用以完成兩者間的電性連接。
根據上述構想，本發明所述的發光模塊，其中該基板由印刷電路板、陶瓷基板等可於其表面上製作電路的基板所製成。
根據上述構想，本發明所述的發光模塊，其中該發光組件可為發光二極體、液晶顯示器組件或雷射光源，而該發光模塊可適用於印表機、複印機或掃描儀。
根據上述構想，本發明所述的發光模塊，其中該發光組件的第二表面與該連接器的第二表面上各具有數個接線墊，用以和該驅動電路晶片上的所述導電凸塊完成電性連接。
根據上述構想，本發明所述的發光模塊，其中該連接器由一電路基板為主體，該電路基板上形成有所述接線墊。
本發明的主要特點為使用以覆晶接合的構裝技術製造一發光模塊。此發光模塊有以下兩種主要設計架構(一)包含一基板，在基板上形成數個發光組件與數個驅動電路晶片，發光組件與驅動電路晶片的第一表面與基板相連接，發光組件與驅動電路晶片的第二表面則與覆晶式連接器電性連接；(二)包含一基板，在基板上形成數個發光組件與數個驅動電路晶片，發光組件與連接器的第一表面與基板相連接，發光組件與連接器的第二表面則與覆晶式驅動電路晶片電性連接。
茲配合下列附圖和實施方式的說明，將更加清楚地描述本發明。
圖1為公知發光模塊的結構示意圖。
圖2為公知發光模塊的剖面放大示意圖。
圖3為本發明架構(一)的發光模塊的結構示意圖。
圖4為根據本發明架構(一)的剖面放大示意圖。
圖5(a)為本發明架構(一)的以覆蓋式連接器電性接合發光組件與驅動電路晶片的說明圖一。
圖5(b)則為圖5(a)的覆蓋式連接器局部放大圖。
圖6(a)為本發明架構(一)的以覆蓋式連接器電性接合發光組件與驅動電路晶片的說明圖二。
圖6(b)則為圖6(a)的覆蓋式連接器局部放大圖。
圖7為本發明架構(二)的發光模塊的結構示意圖。
圖8為根據本發明架構(二)的剖面放大示意圖。
圖9(a)為本發明架構(二)以驅動電路晶片電性接合發光組件與連接器的說明圖一。
圖9(b)則為圖9(a)的驅動電路晶片局部放大圖。
圖10為本發明架構(二)以驅動電路晶片電性接合發光組件與連接器的說明圖二。
具體實施例方式
圖3為本發明的發光模塊架構(一)的較佳實施例結構示意圖。參考圖3的所示可清楚看出，本較佳實施例的發光模塊主要包含一個基板311、數個發光組件321、數個驅動電路晶片331、數個覆晶式連接器341以及數條接線361。
圖4為根據圖3的剖面放大示意圖。參考圖4的所示可清楚看出，本較佳實施例分別以黏著材料351、352黏合發光組件的第一表面322與驅動電路晶片的第一表面332於基板311上。發光組件321作為發光源之用，其利用黏著材料351黏合於基板311之上，該發光組件321可為發光二極體、液晶顯示器組件、以及雷射光源中的任意一種；驅動電路晶片331作為驅動發光組件321之用，其利用黏著材料352黏合於基板311上。
本發明以覆晶式連接器341電性連接發光組件321的第二表面323與驅動電路晶片331的第二表面333，該覆晶式連接器341以數個導電凸塊342電性連接發光組件321與驅動電路晶片331，該覆晶式連接器的導電凸塊342由導電材料所製成；並以數條接線361電性連接驅動電路晶片331與基板311。
圖5(a)和圖5(b)為本發明的以覆晶式連接器電性接合發光組件與驅動電路晶片的第一說明示意圖。請先參考圖5(a)，該圖為覆晶式連接器341和發光組件321與驅動電路晶片331作電性連接前的分解示意圖，發光組件321上具有接線墊521，而驅動電路晶片331另外具有接線墊531。再請參考圖5(b)，圖5(b)為圖5(a)中覆晶式連接器的局部放大示意圖，此圖中示出覆晶式連接器341的主體3411上設置有導電凸塊342與線路511，而此該覆晶式連接器可由一電路基板所完成，其上形成的導電凸塊342與線路511除了可用光罩光刻蝕刻等製程來完成之外，也可用印刷或是噴墨等已知的電路基板製程來完成。
圖6(a)和圖6(b)為本發明的以覆晶式連接器電性接合發光組件與驅動電路晶片的第二說明示意圖。首先請參考圖6(a)，該圖為覆晶式連接器341和發光組件321與驅動電路晶片331作電性連接後的組裝示意圖。圖6(b)則為圖6(a)中覆晶式連接器的局部放大示意圖。參考圖6(b)的所示可清楚看出，在此圖中的覆晶式連接器341已被翻轉，使該覆晶式連接器341上的導電凸塊342可和發光組件321的接線墊521與驅動電路晶片331的接線墊531作電性連接。
再請參見圖7，其為本發明的發光模塊架構(二)的較佳實施例結構示意圖。參考圖7的所示可清楚看出，本較佳實施例的發光模塊主要包含一個基板311、數個發光組件321、數個覆晶式驅動電路晶片731、數個連接器700以及數條接線361。
而圖8為根據圖7的剖面放大示意圖。參考圖8的所示可清楚看出，本較佳實施例分別以黏著材料351、352黏合發光組件的第一表面322與連接器700的第一表面732於基板311上。發光組件321作為發光源之用，其利用黏著材料351黏合於基板311之上，該發光組件321可為發光二極體、液晶顯示器組件、以及雷射光源中的任意一種；覆晶式驅動電路晶片731上的電路主體730作為驅動發光組件321之用，而連接器700則利用黏著材料352黏合於基板311上。
本發明以覆晶式驅動電路晶片731電性連接發光組件321的第二表面323與連接器700的第二表面733，該覆晶式驅動電路晶片731以數個導電凸塊742電性連接發光組件321與連接器700，該驅動電路晶片731上的導電凸塊742由導電材料所製成；並以數條接線361電性連接該連接器700與基板311。
圖9(a)和圖9(b)為本發明的以覆晶式驅動電路晶片731電性接合發光組件321與連接器700的第一說明示意圖。請先參考圖9(a)，該圖為覆晶式驅動電路晶片731和發光組件321與連接器700作電性連接前的分解示意圖，發光組件321上具有接線墊521，而連接器700上另外具有多個接線墊931與接線墊541。再請參考圖9(b)，圖9(b)為圖9(a)中覆晶式驅動電路晶片731的局部放大示意圖，此圖中示出覆晶式驅動電路晶片731上設置有導電凸塊942。而此覆晶式驅動電路晶片731上的導電凸塊942與941可與驅動電路晶片731上其它電路一樣，可用光罩光刻蝕刻等製程來完成，或是用印刷、噴墨等已知的電路基板製程來完成。
圖10為本發明的以覆晶式驅動電路晶片731電性接合發光組件與驅動電路晶片的第二說明示意圖，該圖為連接器700和發光組件321與覆晶式驅動電路晶片731作電性連接後的組裝示意圖，在此圖中的覆晶式驅動電路晶片731已被翻轉，使該覆晶式驅動電路晶片731上的導電凸塊942與941可分別和發光組件321的接線墊521與連接器700的接線墊931作電性連接。
而本發明的覆晶接合(flip chip connection)構裝技術相較於傳統常用引線接合技術，有下列優點(1)縮短構裝作業時間覆晶晶片放置時間僅需3～5秒，以A4尺寸的雷射印表頭(A4 size LED printer head)產品為例，約兩分鐘即可完成相同目的約15分鐘5000次的引線接合製程，效率為引線接合方式的7.5倍。
(2)高解析度產品的實現利用覆晶可以製作出50微米以下的接合間距，可達到高解析度光學設計需求。
(3)縮小發光組件尺寸降低成本傳統引線方式的接線墊(bond pad)面積佔發光組件絕大部分面積，採覆晶接合可縮小接線墊(bond pad)尺寸，進而縮小發光組件尺寸30％以上，大幅節省發光組件材料成本。
由上述可知，本發明架構(一)利用覆晶接合的構裝技術，以覆晶式連接器電性連接發光組件與驅動電路晶片，取代了繁雜且為數眾多的引線接合製程，除縮短作業時間與高解析度性能的實現外，該覆晶式連接器不會因所需連接的發光組件的數目(pixel)增多而使得製造成本增加，相對的引線接合成本與引線數目成正比。以A4 size LED printer head產品為例，當解析度從600dpi增加至1200dpi時，引線數目將從約5000條增加至約10000條，除材料成本倍增外，構裝難度升高後造成不良率的增加更是難以估計，而採覆晶式連接器則無此問題。
本發明架構(二)利用覆晶接合的構裝技術，以覆晶式驅動電路晶片電性連接發光組件與連接器，除了具備上述架構(一)的優點外，原先架構(一)的驅動電路晶片改成架構(二)覆晶式驅動電路晶片，可進一步縮小驅動電路晶片的面積，降低驅動電路晶片材料成本。因此，本發明極具產業上的利用價值。
以上所述，僅為本發明的較佳實施方式而已，不能以此限定本發明實施的範圍。即凡依本發明專利保護範圍所做的均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
權利要求
1.一種發光模塊，該模塊包含一基板；一發光組件，以作為光源之用，其中該發光組件的第一表面以黏著材料黏合於該基板之上；一驅動電路晶片，其第一表面以黏著材料黏合於該基板上；一覆晶式連接器，其第一表面上形成有數個導電凸塊與導電線路，該覆晶式連接器的第一表面面向該發光組件的第二表面與該驅動電路晶片的第二表面，使得所述導電凸塊完成與該發光組件及該驅動電路晶片間的電性連接，進而該發光組件及該驅動電路晶片利用所述導電線路來完成電性連接；以及數條接線，連接該驅動電路晶片與該基板，完成兩者間的電性連接。
2.根據權利要求1所述的發光模塊，其中該基板由印刷電路板、陶瓷基板等可於其表面上製作電路的基板所製成。
3.根據權利要求1所述的發光模塊，其中該發光組件為發光二極體、液晶顯示器組件或雷射光源，而該發光模塊可適用於印表機、複印機或掃描儀。
4.根據權利要求1所述的發光模塊，其中該發光組件的第二表面與該驅動電路晶片的第二表面上各具有數個接線墊，和該覆晶式連接器上的所述導電凸塊完成電性連接。
5.根據權利要求1所述的發光模塊，其中該覆晶式連接器由一電路基板所完成，其上形成有以所述導電凸塊與導電線路。
6.一種發光模塊，該模塊包含一基板；一發光組件，以作為光源之用，其中該發光組件的第一表面以黏著材料黏合於該基板之上；一連接器，其第一表面以黏著材料黏合於該基板上；一覆晶式驅動電路晶片，其第一表面上形成有一電路主體與數個導電凸塊，該覆晶式驅動電路晶片的第一表面面向該發光組件的第二表面與該連接器的第二表面，使得所述導電凸塊完成與該發光組件及該連接器間的電性連接，進而該發光組件及該連接器利用該驅動電路晶片上的該電路主體來完成電性連接；以及數條接線，連接該連接器與該基板，完成兩者間的電性連接。
7.根據權利要求6所述的發光模塊，其中該基板由印刷電路板、陶瓷基板等可於其表面上製作電路的基板所製成。
8.根據權利要求6所述的發光模塊，其中該發光組件為發光二極體、液晶顯示器組件或雷射光源，而該發光模塊可適用於印表機、複印機或掃描儀。
9.根據權利要求6所述的發光模塊，其中該發光組件的第二表面與該連接器的第二表面上各具有數個接線墊，和該覆晶式驅動電路晶片上的所述導電凸塊完成電性連接。
10.根據權利要求6所述的發光模塊，其中該連接器由一電路基板為主體，該電路基板上形成有所述接線墊。
全文摘要
本發明涉及一種發光模塊，該模塊包含一基板；一發光組件，以作為光源之用，其中該發光組件的第一表面以黏著材料黏合於該基板之上；一連接器，其第一表面以黏著材料黏合於該基板上；一覆晶式驅動電路晶片，其第一表面上形成有一電路主體與數個導電凸塊，該覆晶式驅動電路晶片的第一表面面向該發光組件的第二表面與該連接器的第二表面，使得所述導電凸塊可完成與該發光組件及該連接器間的電性連接，進而讓該發光組件及該連接器可利用該驅動電路晶片上的該電路主體來完成電性連接；以及數條接線，連接該連接器與該基板，用以完成兩者間的電性連接。
文檔編號H05B37/02GK1622730SQ20041010222
公開日2005年6月1日 申請日期2004年12月16日 優先權日2004年12月16日
發明者俞文雄, 吳明哲, 黃希哲, 許政義, 伍茂仁 申請人:新磊微製造股份有限公司