背光模组及其制造方法与流程

1.本发明系有关于背光模组与其制造方法，尤指一种可以方便进行重工的背光模组与其制造方法。


背景技术：

2.传统发光二极管(light emitting diode，简称：led)已经广泛应用于照明或显示面板的背光模组之中。以显示面板的背光模组而言，又区分为侧入式背光模组与直下式背光模组。
3.侧入式背光模组系将正装发光二极管设置在显示面板的侧面，使得正装发光二极管的光源由导光板引导，同时由导光板面对背面的反射片，将发光二极管的光源反射朝向背光膜材。
4.由于，侧入式背光模组不具有区域调光之功能，使得对比度较差，而且在显示面板的边缘会有明显的漏光，因此，许多的显示面板采用直下式背光模组，直下式背光模组之光源设置于显示面板下方，以直接进入或间接反射到上方光学膜上，藉以提高背光模组的亮度及色度的均匀性。
5.近年来，覆晶技术(flip chip)的迷你发光二极管(mini led)乃成为最新的直下式背光模组的光源。迷你发光二极管晶粒尺寸和点间距介于传统发光二极管和微发光二极管(micro led)之间，进一步而言，迷你发光二极管是指晶粒尺寸约在50-200微米(μm)的发光二极管。迷你发光二极管与传统发光二极管相比，迷你发光二极管具有节约衬底材料、改善画面像素颗粒化、能够在更小范围内实现区域调光、改善低亮度下灰度显示效果等众多优点。
6.而迷你发光二极管(mini led)连接(bonding)到电路板上的制作方式，目前还是以表面黏着技术(surface-mount technology，简称：smt)为主，其制程如下，请参阅图1所示，在电路板10上预计放置各个迷你发光二极管20的位置，分别对应设置有第一焊垫102及第二焊垫104，在第一焊垫102及第二焊垫104的表面印刷锡膏12，再于第一焊垫102及第二焊垫104上放置迷你发光二极管20，然后进入回焊炉，利用回焊炉的炉膛内的热气流对锡膏加热，使锡膏12熔融成液态锡让发光二极管20与第一焊垫102及第二焊垫104焊接熔接在一起，然后经过冷却，让发光二极管20固着在第一焊垫102及第二焊垫104上。
7.然而，由于迷你发光二极管20非常小(50-200微米(μm))、非常轻(大小介于100～200um)，请参阅图2a～2d所示，当在进行印刷锡膏制程或是回流焊制程(reflow)没控制好，产品就会很容易发生不良状况，也因为无法控制焊锡在熔解后的流动性，因而造成迷你发光二极管20的位置偏移、旋转等问题，例如：迷你发光二极管20的位置往左右方向偏移(如图2a所示)，迷你发光二极管20的位置旋转偏移(如图2b所示)，迷你发光二极管20的位置上下偏移(如图2c所示)，不良的状况还包括常见的少锡(如图2d所示)。
8.当发生前述的状况时，为了避免产品报废无法使用，就必须针对有状况的各个迷你发光二极管20必须进行重工(rework)，以期让有状况的产品能够符合产品要求，而对其
所采取的必要的对应措施，让产品达到原订的质量水平，通常而言，整个背光模组的迷你发光二极管20的数量是数以万计，而且迷你发光二极管20尺寸小、重量轻，这些对于表面黏着技术、重工皆具有极大的困难度，而且重工后产品是否就能够达到原订的质量水平，乃是目前极大的挑战及问题。


技术实现要素：

9.有鉴于先前技术的问题，本发明之目的系为了让背光模组的电路板上的发光二极管在发生少锡、断路、短路、位置偏移、旋转等不良状况后，可以便于进行重工，减少重工的困难度，以期达到原订的质量水平，减少产品报废的数量。
10.根据本发明之目的，系提供一种背光模组，包括电路板、复数个焊垫组及复数个发光组件，其中各焊垫组系布设在电路板的一面上，而各发光组件则分别设在其中一个焊垫组上，且各焊垫组包括第一焊垫及第二焊垫，第一焊垫设有第一穿孔，第二焊垫分别设有第二穿孔，而发光组件系包括第一接点与第二接点，各第一接点连接到第一焊垫，而第二接点连接到第二焊垫，且电路板相对各焊垫组的另一面在对应各第一穿孔的位置分别设有第一通孔，且第一通孔与第一穿孔相通，又电路板相对各焊垫组的另一面在对应各第二穿孔的位置分别设有第二通孔，且第二通孔与第二穿孔相通，又各第一接点与其相对应的第一焊垫之间设有第一焊接部，而各第二接点与其相对的第二焊垫之间设有第二焊接部。
11.其中，第一通孔与第二通孔皆为非电镀通孔(non-plating through hole，简称：npth)。
12.其中，第一穿孔的位置系对应于第一接点与第二接点的中心位置，第二穿孔的位置系对应于第二接点的中心位置。
13.其中，第一通孔与第二通孔的内部皆设有防焊层。
14.其中，第一通孔的孔径大于第一穿孔的孔径，第二通孔的孔径大于第二穿孔的孔径，再者，第一通孔与第一穿孔的孔径系配合注焊液装置的尺寸，第二通孔与第二穿孔的孔径亦配合注焊液装置的尺寸。
15.根据本发明之目的，系提供一种背光模组的制造方法，包括下列步骤，电路板的一面上设置复数个焊垫组，各焊垫组包括第一焊垫及第二焊垫，于各第一焊垫预计连接发光组件的第一接点的范围内设置第一穿孔，于各第二焊垫预计连接发光组件的第二接点的范围内设置第二穿孔，电路板的另面相对各第一穿孔的位置分别设置第一通孔，电路板的另面相对各第二穿孔的位置分别设置第二通孔，由注焊液装置的第一针具由第一通孔穿入，注焊液装置的第二针具由与第二通孔穿入，且第一针具的针头穿入到第一穿孔直到第一焊垫表面，又第二针具的针头穿入到第二穿孔直到第二焊垫表面，第一针具与第二针具将焊液注出，使得第一针具与第二针具内的焊液分别流动到第一焊垫与第二焊垫的表面，将各发光组件放置到第一焊垫表面与第二焊垫的表面，焊液冷却后在各发光组件的第一接点与第一焊垫表面形成第一焊接部、第二接点与第二焊垫的表面形成第二焊接部。
16.其中，各第一焊垫与第二焊垫设置第一穿孔与第二穿孔的方式系以钻孔方式制作而成。
17.其中，电路板设置第一通孔与第二通孔的方式系以钻孔方式制作而成。
18.其中，电路板设置第一通孔与第二通孔后，再于电路板的另面设置防焊层。
19.其中，防焊层系以防焊油墨喷涂在电路板的另面所形成的。
20.其中，当各发光组件焊垫组的表面发生不良状况时，将依照下列步骤进行重工，将第一针具与第二针具分别插入第一通孔与第二通孔，第一针具与第二针具加热至第一焊接部与第二焊接部熔融温度，将第一焊接部与第二焊接部熔融形成旧焊液，第一针具与第二针具再注入新焊液，使得新焊液与旧焊液混合成混合焊液，在混合的过程中发光组件藉由混合焊液移动到正确的连接位置上，等待混合焊液冷却后即重新形成第一焊接部与第二焊接部。
21.其中，当各发光组件焊垫组的表面发生不良状况时，将依照下列步骤进行重工，将第一针具与第二针具分别插入第一通孔与第二通孔，第一针具与第二针具加热至第一焊接部与第二焊接部熔融温度，将第一焊接部与第二焊接部熔融形成旧焊液，使用吸焊液工具吸取旧焊液，第一针具与第二针具再注入新焊液，发光组件藉由新焊液移动到正确的连接位置上，等待混合焊液冷却后即重新形成第一焊接部与第二焊接部。
22.其中，电路板系可为硬式或软式印刷电路板。
23.其中，发光组件系可为迷你发光二极管或微发光二极管。
24.综上所述，本发明系可适用于硬式印刷电路板或软式印刷电路板，也不局限发光组件的大小，而且相较于传统的表面黏着技术而言，本发明少了印刷焊锡制程及回流焊制程，尤其不需过锡炉回流焊制程，而有较佳的黏接精准度及可靠度，此外，传统发光二极管在完成表面黏着制程后，都会对发光二极管进行封装保护，但是封装材料主要为硅氧树酯，但是目前无有效溶剂能溶解固化的硅氧树酯，因此传统发光二极管在封装后，并无法进行重工，但是本发明不仅能快速完成重工，也不会破坏发光组件的封装结构。
附图说明
25.图1为传统发光二极管连接到电路板上的制作流程示意图。
26.图2a为传统发光二极管发生x方向偏移的状态示意图。
27.图2b为传统发光二极管发生旋转偏移的状态示意图。
28.图2c为传统发光二极管发生y方向偏移的状态示意图。
29.图2d为传统发光二极管发生y方向偏移的状态示意图。
30.图3为本发明背光模组的其中一组焊垫组的俯视示意图。
31.图4为本发明背光模组的其中一组焊垫组与发光组件的剖面示意图。
32.图5为本发明背光模组的其中一组焊垫组与发光组件的俯视示意图。
33.图6为本发明背光模组制作流程示意图。
34.图7为本发明背光模组重工的制作流程示意图。
35.附图标记
36.10、3：电路板
37.12：锡膏
38.102：第一焊垫
39.104：第二焊垫
40.20：迷你发光二极管
41.30：第一通孔
42.32：第二通孔
43.4：焊垫组
44.40：第一焊垫
45.400：第一穿孔
46.42：第二焊垫
47.420：第二穿孔
48.5：发光组件
49.50：第一接点
50.52：第二接点
51.60：第一焊接部
52.62：第二焊接部
53.7：注焊液装置
54.70：第一针具
55.72：第二针具
56.8：防焊层
57.s101～s103：流程步骤
58.s201～s203：流程步骤
具体实施方式
59.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。
60.请参阅图3～5所示，本发明系一种背光模组，包括电路板3、复数个焊垫组4及复数个发光组件5，其中各焊垫组4系布设在电路板3的一面上，且各焊垫组4包括第一焊垫40及第二焊垫42，第一焊垫40设有第一穿孔400，第二焊垫42分别设有第二穿孔420(如图3所示)。而各发光组件5则分别设在其中一个焊垫组4上，且各发光组件5系包括第一接点50与第二接点52，各发光组件5的第一接点50分别连接到对应的第一焊垫40，各发光组件5的第二接点52连接到对应的第二焊垫42(如图5所示)。又各第一接点50与其相对应的第一焊垫40之间设有第一焊接部60，而各第二接点52与其相对的第二焊垫42之间设有第二焊接部62(如图4所示)。而电路板3相对设置各焊垫组4的另一面在对应各第一穿孔400的位置分别设有第一通孔30，且第一通孔30与第一穿孔400相通，又，电路板3相对设置各焊垫组4的另一面在对应各第二穿孔420的位置分别设有第二通孔32，且第二通孔32与第二穿孔420相通。
61.以上述的结构而言，请参阅图6所示，第一通孔30与第一穿孔400、第二通孔32与第二穿孔420系提供注焊液装置7的第一针具70与第二针具72穿入，使得第一针具70与第二针具72可以注入焊液到第一焊垫40与第二焊垫42的表面，用以形成第一焊接部60与第二焊接部62。另外，请参阅图7所示，当发光组件5发生不良状况时，可利用注焊液装置7的第一针具70与第二针具72重新穿入第一通孔30与第一穿孔400、第二通孔32与第二穿孔420，将第一焊接部60与第二焊接部62熔融，在重新注入焊液，使得发光组件5可以利用液态的焊液的表面张力重新移动位置，藉以让发光组件5的位置可以调整到符合质量要求的位置上。
62.在本发明中，第一通孔30与第二通孔32皆为非电镀通孔(non-plating through hole，简称：npth)，以避免焊液溢流到第一通孔30与第二通孔32时，造成其他电子组件短路。
63.又，为了让注焊液装置7所注入的焊液可以均匀地分布在第一焊垫40与第二焊垫42上，在本发明中，请参阅图3所示，第一穿孔400的位置系对应于第一接点50与第二接点52的中心位置，第二穿孔420的位置系对应于第二接点52的中心位置，如此，当焊液注入到第一焊垫40与第二焊垫42时，焊液由第一接点50与第二接点52的中心位置往四周流动，可以避免发光组件5因为焊液的流动而偏移的问题。
64.再者，为了避免不慎注入过量的焊液流入第一通孔30与第二通孔32内，导致其他电子组件短路，本发明中，请参阅图4所示，第一通孔30与第二通孔32的内部皆设有防焊层8，如此，当焊液溢流到第一通孔30与第二通孔32时，不会造成其他电子组件短路。又，第一通孔30的孔径大于第一穿孔400的孔径，第二通孔32的孔径大于第二穿孔420的孔径，再者，第一通孔30与第一穿孔400的孔径系配合注焊液装置7的尺寸，第二通孔32与第二穿孔420的孔径亦配合注焊液装置7的尺寸。
65.在本发明中，注焊液装置7系可为雷射喷锡微点焊机，雷射喷锡微点焊机是将分离后的单个锡球，通过雷射和惰性气体的共同作用，将一定温度的熔融锡料液滴注射到第一焊垫40及第二焊垫42的表面，利用锡球液滴所携带的热量加热第一焊垫40及第二焊垫42实现连接。雷射喷锡微点焊机能实现极小尺寸的互连，熔滴大小可小至微米尺寸，且锡球熔滴的加热是局部的，电路板上组件毋需承受相同的升温速度及高温环境，且可避免对组件或电路板造成直接的伤害及降低邻近的组件或电路板所承受的热损害，对整体封装没有热影响，再者雷射能量密度高，可使焊锡快速升温且急速冷却，致使焊点的微结构组织更为细小致密，因此机械性质佳，自动化程控操作使得焊接质量一致。
66.在本发明上述的内容中，电路板3系可为硬式或软式印刷电路板。发光组件5系可为发光二极管、迷你发光二极管或微发光二极管。
67.请参阅图6所示，本发明之一种背光模组的制造方法，包括下列步骤：
68.(s101)电路板3的一面上设置复数个焊垫组4，各焊垫组4包括第一焊垫40及第二焊垫42，于各第一焊垫40预计连接发光组件5的第一接点50的范围内设置第一穿孔400，于各第二焊垫42预计连接发光组件5的第二接点52的范围内设置第二穿孔420，电路板3的另面相对各第一穿孔400的位置分别设置第一通孔30，电路板3的另面相对各第二穿孔420的位置分别设置第二通孔32；
69.(s102)由注焊液装置7的第一针具70由第一通孔30穿入，注焊液装置7的第二针具72由与第二通孔32穿入，且第一针具70的针头穿入到第一穿孔400直到第一焊垫40表面，又第二针具72的针头穿入到第二穿孔420直到第二焊垫42表面，第一针具70与第二针具72将焊液注出，使得第一针具70与第二针具72内的焊液分别流动到第一焊垫40与第二焊垫42的表面，将各发光组件5放置到第一焊垫40表面与第二焊垫42的表面；
70.(s103)焊液冷却后在各发光组件5的第一接点50与第一焊垫40表面形成第一焊接部60、第二接点52与第二焊垫42的表面形成第二焊接部62。
71.在本发明中，各第一焊垫40与第二焊垫42设置第一穿孔400与第二穿孔420的方式系以钻孔方式制作而成。电路板3设置第一通孔30与第二通孔32的方式也是以钻孔方式制
作而成。电路板3设置第一通孔30与第二通孔32后，再于电路板3的另面设置防焊层8。防焊层8系以防焊油墨喷涂在电路板3的另面所形成的。
72.请参阅图7所示，当各发光组件5焊垫组4的表面发生不良状况时，将依照下列步骤进行重工：
73.(s201)取得发光组件5焊垫组4的表面发生不良状况的电路板3；
74.(s202)将第一针具70与第二针具72分别插入第一通孔30与第二通孔32，第一针具70与第二针具72加热至第一焊接部60与第二焊接部62熔融温度，将第一焊接部60与第二焊接部62熔融形成旧焊液，第一针具70与第二针具72再注入新焊液，使得新焊液与旧焊液混合成混合焊液；
75.(s203)在混合的过程中发光组件5藉由混合焊液移动到正确的连接位置上，等待混合焊液冷却后即重新形成第一焊接部60与第二焊接部62。
76.在上述的重工步骤中，新旧焊液混合成混合焊液，可能会使得第一焊垫40与第二焊垫42上的焊液的份量太多，而可能导致发生其他不良状况，因此，当将第一焊接部60与第二焊接部62熔融形成旧焊液，使用吸焊液工具吸取旧焊液，第一针具70与第二针具72再注入新焊液，发光组件5藉由混合焊液移动到正确的连接位置上，等待混合焊液冷却后即重新形成第一焊接部60与第二焊接部62。
77.综上所述，本发明少了传统印刷焊锡制程及进入回焊炉进行回流焊制程，尤其是，本发明不需过锡炉回流焊制程，而使得发光组件5具有有较佳的连接精准度及可靠度。再者，本发明系由电路板3的下方将第一焊接部60与第二焊接部62移除，并不会接触到电路板3上方的发光二极管表面所设置封装结构，使得本发明可以快速完成重工，也不会破坏发光组件5的封装结构。
78.上列详细说明系针对本发明的可行实施例之具体说明，惟前述的实施例并非用以限制本发明之专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为之等效实施或变更，均应包含于本案之专利范围中。