CN102044535A - 一种户外显示屏用的smd led器件及其显示模组 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种户外显示屏用的SMD LED器件及其显示模组,克服了现有户外显示屏用的LED器件存在的散热效果差、工艺复杂、生产效率低、成本高、出光受限、一致性差的缺陷,本发明的显示模组有效避免了现有技术的户外显示屏出现的不均匀亮点的质量问题,极大的提高了户外显示屏的品质和产量,降低了成本。所述户外显示屏用的SMD LED器件包括:散热基板、LED芯片、覆盖LED芯片且具有光学透镜结构的封装胶体;所述用SMD LED器件制造的户外显示模组包括:LED面板、外包围LED面板的壳体、填涂在LED面板上的灌封胶体。所述户外显示屏用的SMD LED器件成本低、结构简单、散热效果好、适合下游批量化生产,利用本发明的SMD LED器件制造的户外显示模组,其成本低、工艺简单、能够有效提高户外显示屏的分辨率和质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种户外显示屏用的表面贴装型(SMD)LED器件及其显示模组,特别是涉及一种具有通孔结构的户外显示屏用的SMD LED器件及其显示模组。
背景技术
户外发光二极管(LED)显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体,是利用LED构成的点阵模块或像素单元组成的显示屏幕。它的出现弥补了以往磁翻板,霓虹灯等信息发布媒体效果的缺陷,以其变化丰富的色彩,图案,实时动态的显示模式,完美的多媒体效果和强大的视觉冲击力,将信息、文字、图片、动画及视频等多种方式显示出来,成为信息传播的划时代产品,在铁路、高速公路、广场和大型商场中得到了广泛的应用。
户外显示屏对环境适应性要求高,需要防水、防阳光直射、防尘、防高温、防风和防雷击等。
目前,直插式LED是将LED芯片封装在一个杯型环氧树脂框罩内,两条管脚分别为正负极,具有较好的防水、抗紫外线能力和良好散热效果,符合户外显示屏的应用要求。因此,直插式LED一直占据户外显示屏市场。然而,直插式LED产品存在诸多缺陷,严重限制了户外显示屏的质量和产量的进一步提高,其存在的缺陷具体如下:
1)直插式LED器件的一致性差:在制造直插式LED器件的封装成型步骤中,由于带有LED芯片的杯型支架插入模具的深度难以控制,所以容易出现各批次产品间的LED芯片与封装透镜的距离不一致,严重影响产品发光亮度和发射角度的一致性。
2)制造工艺复杂、生产效率低:在制造户外显示屏时,由于直插式LED带有引脚且引脚有正、负极之分,所以生产者通常采用手工方式将直插式LED放置在显示屏的线路板上,生产效率较低;另外,直插式LED通过波峰焊焊接在线路板后还需要剪裁线路板背部多余的引脚,工艺程序繁琐。
3)安装LED工艺要求高、难以保证户外显示屏的质量:对于直插式LED来说,过炉时要有足够的工艺技术保证LED垂直于PCB板和控制各个LED具有一致的高度;任何偏差都会影响已经设置好的LED亮度一致性,出现亮度不均匀的“马赛克”色块。
4)直插式LED体积大,不利于缩短显示屏的像素间距,从而限制了户外显示屏分辨率的提高。
目前,以Top LED为典型代表的表面贴装型LED器件具有产品质量一致性好、体积小、兼容回流焊安装的优点,能够克服直插式LED户外显示屏存在的安装工艺复杂、出现“马赛克”现象和分辨率低的缺点。然而,Top LED一直未能广泛应用在户外显示屏中,原因可归纳为:
1)Top LED是潮湿敏感型器件,封装胶体与反射杯塑料材质的热膨胀系数差异将容易引起封装胶体与反射杯的剥离,导致外部环境的潮气进入器件内部,从而缩短Top LED的寿命和影响其工作稳定性。
2)Top LED的散热效果差、发光亮度小,不能在户外环境中提供对比度明显的清晰图像。
3)Top LED不能提供特定的光学透镜结构,以致不能满足户外显示屏的宽视角要求。最近,安华高科技推出一款通过湿度敏感度2a级(MSL 2a)认证、可用于户外显示屏的三色TopLED,但其采用传统的特殊引脚芯片封装(PLCC)的封装结构,仍然未能解决制造
工艺复杂、散热效果差、亮度小、光学视角范围调节受限的问题。因此,有必要研究一种能够弥补直插式LED与Top LED的不足、可用于户外显示屏的表面贴装型LED器件。
针对现有直插式LED与Top LED存在的问题,业内技术人员开始从基板材料和封装结构方面改进表面贴装型器件,以提高其散热效果和发光亮度。
例如公开号为JP8078795的专利提供了一种散热线路基板,如附图1所示,其主要结构是:在绝缘层11一侧设置金属线路12,另一侧设置翅片散热块13;在金属线路12一侧设置安放芯片16的金属焊垫14,在所述金属焊垫14的位置有若干个贯通金属焊垫14、绝缘层11和翅片散热块13的通孔15;在所述通孔15内壁镀有金属层15a,与金属焊垫14和翅片散热块13成一体结构。另外,连接芯片16和金属线路12的金属引线17,以及覆盖所述芯片16和金属引线17的封装胶体18,组成基于该散热基板的独立LED器件。因此,芯片16在工作中发出的热量经过金属焊垫14、金属层15a和翅片散热块13传导至外界,实现散热的目的。该专利公开的散热基板虽然具有良好的散热效果,但是要求绝缘层底部粘贴有金属块起散热件作用,成本较高,不利于与传统直插式LED户外显示屏竞争;且器件体积大,限制了显示屏分辨率的提高;同时,该散热基板不具备表面贴装型的安装结构,不适合下游产品的批量化生产,生产效率低。
此外,有人提出采用导热系数比环氧树脂高50倍以上的陶瓷材料作为LED器件基板。例如,中国公开号为CN 101252163A的专利申请提供了一种表面贴装型LED陶瓷封装基座。如附图2所示,该陶瓷封装基座由上陶瓷层210和下陶瓷层220构成,基座由高温氧化铝或氮化铝陶瓷材料制成,其热导率约为18~20W/m·K和170~230W/m·K。上陶瓷层210提供反射杯25,下陶瓷层220用于安装芯片并实现与底层电极电导通,下层瓷层220上侧设有用于安装芯片的贴片区21和通过焊接导线连接芯片电极的打线区22,下陶瓷层220下侧设有实现与芯片两个电极连接的底部焊盘23,基座还设有实现上下电导通的电导通孔24,该电导通孔24设在基座的内部或边缘;下陶瓷层220若使用氧化铝陶瓷,则设有相连的高导热柱26和散热焊盘27,高导热柱26设于下陶瓷层220内部,高导热柱26的上侧与贴片区21相连接,高导热柱26用于将芯片产生的热量导出,散热焊盘27设于下陶瓷层220的下侧,用于将高导热柱26导出的热散逸出来,高导热柱26的下侧与散热焊盘27相连接。该陶瓷基板将陶瓷材料与高导热柱结合,具有良好散热效果。然而,陶瓷基板的成本高、且制造工艺复杂,以这种方法制造的LED器件价格比直插式LED和Top LED高出数倍,尤其不适合应用在以LED器件决定成本的户外显示屏中;同时,陶瓷基板脆性大,成品率低、不能适应恶劣的户外环境;另外,在该发明专利申请中公开的Top LED器件仍然存在防潮能力弱、光学视角宽度有限等不足。
因此,有必要研制一种产品一致性好、亮度高、散热效果佳、防潮湿能力强、工艺简单、成本低、光学设计灵活性强、可批量化安装、户外显示屏用的SMD LED器件;而且也有必要提供一种制作工艺简单、亮度高、防潮湿能力强、发光均匀、基于上述SMD LED器件的显示屏模组。
发明内容
本发明的技术方案是为克服上述现有户外显示屏用的LED器件及以其为基础制备的显示模组的缺陷,即,户外显示屏用的LED存在散热效果不佳、工艺复杂、生产效率低、成本高、光学视角范围调节受限的问题;以及以其为基础制备的显示模组存在的产品成本高、一致性差、安装工艺复杂、生产效率低、散热效果不佳的问题。
本发明的一个目的是提供一种成本低、结构简单、散热效果好、适合下游批量化生产、用于户外显示屏的SMD LED器件。
本发明的另一个目的是提供一种利用上述户外显示屏用的SMD LED器件制备的成本低、工艺简单、有利于下游产品批量化生产和有效提高其分辨率的户外显示模组。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,本发明提供了一种户外显示屏用的SMD LED器件,其包括散热基板、至少一个安装在散热基板上的LED芯片、以及覆盖LED芯片且具有一定光学透镜结构的封装胶体,其中,该散热基板包括线路基板,该线路基板为一体结构,其具有玻璃转化温度为150-300℃,介电常数不大于5.0,水吸收性不高于0.4%,介质损耗角正切值为0.005-0.03,可选用聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、热固性聚苯醚类树脂或者环氧玻璃纤维板(FR-4)之一作为基板材料;设置在线路基板上的金属线路;以及芯片安放部,该芯片安放部设置有至少一个贯穿线路基板的通孔,在通孔内填充导热介质,该芯片安放部的上、下表面设置有覆盖通孔的导热材料,并与导热介质成一体结构。
为了实现上述目的,根据本发明的另一个方面,本发明提供了一种利用上述的SMD LED器件制造的户外显示模组,其包括LED面板、外包围LED面板的壳体、以及填涂在LED面板上的灌封胶体。
本发明相对于现有技术具有十分明显的有益效果:首先,本发明的散热效果好,本发明提供的SMD LED器件所采用的新型散热基板及其结构具有优良的散热效果,该结构的热阻值能低至3.35K/W,远小于传统直插式LED(267K/W)的热阻值,更有利于将LED芯片工作时产生的热量快速传递至外界。
本发明的工艺简单,制造成本低,本发明提供的新型散热基板价格经济、散热性好、通用性强,后续加工处理的工艺简单,所以该新型散热基板及由其制造的LED器件和光源模块的成本低,能够很好地弥补金属基板和陶瓷基板成本高和制造工艺复杂的不足。
此外,本发明的产品一致性好,适合自动化SMT生产与下游产品的批量化安装,本发明提供的户外显示屏用的SMD LED器件,能够采用模具和机器实现全自动化SMT生产,提高生产效率,保证产品质量的一致性,从而弥补了直插式LED的生产稳定性难以控制的不足,有望提高户外显示屏等下游产品的品质和降低成本。同时,本发明提供的LED器件属于表面贴装型LED,有利于下游产品的批量化安装,能够取代安装不便、器件高度与角度难以控制的传统直插式LED,有效避免了户外显示屏出现的不均匀亮点的质量问题,从而极大的提高了户外显示屏的质量和产量,并降低了成本。
附图说明
图1是公开号为JP8078795的专利申请披露的一种散热线路基板结构示意图;
图2是公开号为CN 101252163A的中国专利申请披露的一种表面贴装型LED陶瓷封装基座结构示意图;
图3是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件优选实施例一的结构示意图;
图3A是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件的结构剖视图;
图3B是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件的结构图;
图3C是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件的结构视图;
图3D是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件优选实施例一的照度分布图;
图3E是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件优选实施例一的配光曲线图;
图4是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件的优选实施例一的实施方式之一;
图5是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件的优选实施例一的实施方式之二;
图6是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件优选实施例二的结构示意图;
图7是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件优选实施例三的结构示意图;
图8是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件优选实施例四的结构示意图;
图8A是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件优选实施例四的剖视图;
图8B是本发明第四优选实施例中使用的散热基板的俯视图;
图8C是本发明第四优选实施例中使用的散热基板的仰视图;
图9是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件优选实施例五的结构示意图;
图10是本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件优选实施例六的结构示意图;
图11是实施例七关于本发明的一种户外显示屏模组的结构图。
附图标记:
11绝缘层;12金属线路;13翅片散热块;14金属焊垫;
15通孔;15a金属层;16芯片;17金属引线;18封装胶体;
21贴片区;22打线区;23底部焊盘;24电导通孔;25反射杯;
26高导热柱;27散热焊盘;210上陶瓷层;220下陶瓷层;
3SMD LED器件;31散热基板;32LED芯片;33封装胶体;
34金属引线;311线路基板;312金属线路;313芯片安放部;
41内部引线连接部;42外部电极;3130芯片部子部分;3110台阶状凸起;421金属层一;422金属层二;423电极通孔;424金属层;425导电材料;426保护膜;427金属层一;428金属层二;
429金属层三;51通孔;52金属层;53导热介质;54金属层;
1000户外显示屏模组;1100 LED面板;1200壳体;
1300灌封胶体;1110线路板;1120户外显示屏用SMD LED器件;1130导线。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
针对目前传统直插式LED器件的不足,本发明提供一种成本低、制作工艺简单、散热效果好、适合下游产品批量生产、户外显示屏用的SMD LED器件。
实施例一
根据附图3、附图4和附图5,对本发明户外显示屏用的SMD LED器件的优选实施例一进行详细说明。
如附图3所示,户外显示屏用的SMD LED器件3包括:新型散热基板31、一个安装在所示新型散热基板31上的LED芯片32、以及覆盖所示LED芯片32且具有椭圆型光学透镜结构的封装胶体33。
其中,如附图3A所示,在本实施方式中,新型散热基板31的结构包括具有一体结构的线路基板311、设置在线路基板311上的金属线路312、以及设置在线路基板311上的芯片安放部313。
在本发明中,线路基板311的优选材料要求具有高耐热的物理特性,其满足以下条件:所述线路基板能够承受模塑过程的持续高温,具有较高的玻璃转化温度和抗剪切能力。其具有玻璃转化温度为150-300℃,介电常数不大于5.0,水吸收性不高于0.4%,介质损耗角正切值为0.005-0.03。在无铅焊接中,还要求所述线路基板311满足T288大于等于300s,其中,T288是反映印制板基材耐焊接条件的一项技术指标,是指印制板的基材在288℃条件下经受焊接高温而不产生气泡、分层等分解现象的最长时间。在具有一定模塑合模压力和注塑压力的注塑封装方法下,还要求所述线路基板能够承受模塑合模压力和注塑压力。具体可优先选用聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、热固性聚苯醚类树脂或者环氧玻璃纤维板(FR-4)之一作为基板材料。在本实施例中,优选采用环氧玻璃纤维板(FR-4)作为基板材料,这些材料具有成本低、易于加工制作和通用性强的优点,能够弥补陶瓷基板成本高和制造工艺复杂的不足。
如附图3A和附图3B所示,是本实施例中的所述户外显示屏用的SMD LED器件的结构,其金属线路312具体包括围绕芯片安放部313的内部引线连接部41、以及与内部引线连接部41电性连接的外部电极42。其中,外部电极42是由正、负电极组成;各个电极是由覆盖线路基板上表面的金属层一421、覆盖线路基板下表面的金属层二422和一个或多个贯通线路基板的电 极通孔423组成;电极通孔423内壁镀有金属层424,并与所述金属层一421和金属层二422成一体结构;金属层的优选材料为铜。因此,本实施例的外部电极结构简单,适合表面贴装型安装。
上述LED器件的芯片安放部313设置有一个或多个贯穿线路基板的通孔51,通孔51内壁覆盖有导热材料层52,优选的例如镀有金属层;通孔51内部填充导热介质53,芯片安放部313的上、下表面设置有覆盖所述通孔51的导热材料54,优选的是金属层;并且与通孔51内壁的导热材料层52和导热介质53成一体结构。其中,优选的导热材料金属层的材料为铜;优选的导热介质的导热系数为40-380W/m·K,具体优先选择的导热介质材料可为银、铜、锡、金、合金或金刚石的粉末材料或浆体材料之一。此外,还可以在芯片安放部设置反射杯结构,杯体内壁涂有反射材料,以增加所述LED器件的出光效果。
在本实施方案中,LED芯片32可以通过如下方式与所示散热基板31实现连接的:LED芯片32通过粘合剂贴装在芯片安放部313上,金属引线34连接LED芯片32的电极与内部引线连接部41,从而实现LED芯片32与金属线路312的电性连接。
优选的是,芯片安放部313上的LED芯片32的数量至少为一个,即可以为两个或两个以上,可以根据实际需要选择发红光、绿光、蓝光、紫光或其组合的LED芯片。
优选的是,芯片安放部313的通孔51可以是均匀分布,也可以为了使芯片局部热量快速散出而采用不均匀分布设置。通孔51的数量至少为一个,即可以为1个或多个,其直径范围为0.2-1mm。优选地,当通孔51的数量为1时,通孔51直径可为0.6-1mm;当通孔51的数量为2-6个时,通孔51直径可为0.2-0.6mm。
封装胶体的结构为光学透镜结构,优选的是,封装胶体33的材料具有防水、防紫外线的性能,其材质具体优选为环氧树脂。封装胶体33覆盖LED芯片32和金属引线34,保留外部电极42外露。在其它实施例中,封装胶体33也可以覆盖LED芯片32一侧的外部电极42,如附图5所示,不限于本实施例。如附图3C和附图3D所示,优选的是,封装胶体33具有椭圆形光学透镜结构,更加优选的是,其X方向的半角值为110°左右,Y方向的半角值为60°左右。此外,本实施例公开的椭圆型光学透镜结构可以根据实际需要调整X方向与Y方向的发射角度,能够充分满足户外显示屏的发射角度要求。优选的是,其X方向的半角值范围可为70-150°,Y方向的半角值范围可为30-90°。
由于普通PCB板的主要成分为环氧树脂,其导热系数是0.3W/m·K,仅占所述导热材料的导热系数的1/597~1/1267,所以本实施例公开的新型基板结构比普通PCB板具有更好的散热效果;例如,线路基板厚度为1mm,通孔51内壁金属层52及其内填充的导热材料53可均为 铜(导热系数:380W/m·K),通孔51的直径可为1mm,通孔51内壁金属层52的厚度可为0.03mm,那么本实施例公开的新型散热基板的热阻约为3.35K/W,而传统直插式LED的热阻为267K/W,是本发明中新型基板热阻的80倍。因此,本发明提供的LED器件比传统直插式LED有更好的散热效果,而且能够满足表面贴装型的安装要求,产品一致性好,有利于提高户外显示屏的质量和产量。
附图4给出了本实施例的另一优选方案。与附图3公开的户外显示屏用的SMD LED器件相比,区别在于外部电极42的结构,即,所述的外部电极是在电极通孔423内填充导电材料425组成,优选的导电材料为银浆。本实施方案的优点是通过在电极通孔423内填充导电材料,扩充了电流的流通路径,有利于保证电极能通过大电流,增加LED器件电性连接的可靠性。
附图5给出了本实施例的又一优选方案。与附图3公开的户外显示屏用的SMD LED器件相比,区别在于:1)在所示外部电极42的电极通孔423的上表面涂覆一层保护膜426,在本实施方案中,保护膜426的优选材料是白油,从而防止封装胶体流入电极通孔423内以污染器件电极。2)封装胶体33覆盖了LED芯片32所在一侧的线路基板31上表面,从而使封装胶体33与基板结合更加牢固。
实施例二
根据附图6,对本发明的户外显示屏用的SMD LED器件的优选实施例二作进一步说明。
如附图6所示,本实施例中的SMD LED器件结构与前述实施例一中的SMD LED器件结构的区别在于:金属线路312不具有内部引线连接部41,仅是由正、负电极组成的外部电极42组成;金属引线34直接将LED芯片32的电极与外部电极42连接;封装胶体33覆盖所示的LED芯片32、金属引线34和LED芯片32一侧的外部电极金属层一421。在本实施例中,所示外部电极42的结构与前述实施例一中公开的外部电极42的结构一致,在此不复叙述。
实施例三
根据附图7,对本发明的户外显示屏用的SMD LED器件的优选实施例三作进一步说明。
如附图7所示,本实施例中的SMD LED器件与前述实施例一中的SMD LED器件的区别在于:所示的外部电极的结构不同。在本实施例中,外部电极42由正、负电极组成,各个电极分别是由覆盖线路基板上表面的金属层一427、覆盖线路基板下表面的金属层二428和覆盖线路基板上、下表面间侧面的金属层三429组成,并且金属层一427、金属层二428与金属层三429成一体结构,由此,无需在外部电极42上制备电极通孔423,从而减少了工艺步骤。在本实施例中,金属层的优选材料是铜。
实施例四
根据附图8,对本发明的户外显示屏用的SMD LED器件的优选实施例四作进一步说明。
如附图8所示,在本实施例中,所述LED器件的芯片安放部313是由两个用于连接LED芯片电极、相互绝缘的子部分3130组成,可根据需要设置多个子部分,用于多个LED芯片的电极的连接,每个子部分3130设置有贯穿线路基板的通孔51,所述通孔51内壁镀有金属层52并且在其内部填充导热介质53,芯片安放部的上、下表面设置有覆盖所述通孔51的金属层54,并与通孔51内壁的金属层52和导热介质53成一体结构。在本实施例中,金属层材料优选为铜;导热介质的导热系数为40-380W/m·K,具体可优先选择银、铜、锡、金、合金或金刚石的粉末材料或浆体材料之一。所示金属线路312是由设置在线路基板下表面的正、负电极组成,所述正、负电极分别与芯片安放部313的子部分3130电性连接。所示LED芯片32倒装在芯片安放部313上,LED芯片32电极分别固晶在芯片安放部313的子部分3130上。此外,芯片安放部313可以根据实际需要设置两个以上的子部分3130,各子部分3130的通孔51数量至少为一个,即可以是两个或两个以上。
实施例五
根据附图9,对本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件的优选实施例五作进一步说明。
如附图9所示,与图5中所示的SMD LED器件的技术方案相比,在本实施例中,封装胶体33还覆盖线路基板311的侧壁,保留线路基板311底部露于封装胶体33之外,该封装结构能够有效防止外部湿气进入器件内部,特别适用于户外显示屏的应用。该封装胶体33结构能够应用在前述其它实施例中,不限于本实施例。
实施例六
根据附图10,对本发明的一种户外显示屏用的SMD LED器件的优选实施例六作进一步说明。
如附图10所示,与图5中所示的SMD LED器件的技术方案相比,在本实施例中,线路基板311的正、负电极两侧还具有台阶状凸起3110,封装胶体33还覆盖至该台阶状凸起3110的上表面,封装胶体33的侧面与台阶状凸起3110的侧面平齐。该封装结构能够有效防止外部湿气进入器件内部,特别适用于户外显示屏用的应用。
在上述任一实施例公开的户外显示屏用SMD LED器件中,芯片安放部313上芯片的数量可以为多个,如单个、两个或者三个等;对于单基色LED器件,所选LED芯片的种类可以为发红、绿、蓝或者紫光的芯片;对于双基色LED器件,所选LED芯片组合为分别发红光和绿光的芯片;对于三基色LED器件,所选LED芯片组合为分别发红光、绿光和蓝光的芯片。
实施例七
本发明还提供了一种基于前述任一实施例公开的SMD LED器件制造的户外显示屏模组。
根据附图11,对本发明一种基于前述任一实施例公开的SMD LED器件制造的户外显示屏模组1000的优选实施例作进一步说明。
如附图11所示,该户外显示屏模组1000的组成结构主要有:贴装有上述本发明SMDLED器件1120的LED器件安装面板1100、外包围该LED器件安装面板1100的壳体1200、以及填涂在该LED器件安装面板1100上的灌封胶体1300。其中,LED器件安装面板1100是由线路板1110、安装在线路板1110上的户外显示屏用SMD LED器件1120以及导线1130组成;灌封胶体1300填涂LED器件1120之间,灌封胶体1300的高度是低于LED器件1120的封装胶体33上表面,且LED器件1120的线路基板311和LED器件安装面板1100均不裸露于灌封胶体1300之外;灌封胶体1300材质为耐侯性的封装胶体,以硅胶、环氧树脂、硅胶的改性材料或者环氧树脂的改性材料为优选材料,具体可以选择ABS胶或者PC胶,且以黑色为优选颜色;LED器件安装面板1300上像素可以是单色户外显示屏用SMD LED器件,也可以是基于红光和绿光芯片的双色户外显示屏用SMD LED器件,也可以是基于红光、绿光和蓝光芯片的三色户外显示屏用SMD LED器件,也可以是由单色户外显示屏用SMD LED器件组成的2R1G1B(其中,2R代表2颗红色户外显示屏用SMD LED器件、1G代表1颗绿色户外显示屏用SMD LED器件、1B代表1颗蓝色户外显示屏用SMDLED器件,下同)、或1R1G1B、或2R1G或者3R6G。
在本实施例的优选方案中,LED器件1120采用实施例六公开的SMD LED器件,灌封胶体1300的高度是低于LED器件1120的封装胶体33上表面且高于线路基板311的台阶状凸起3110。该显示模组的封装结构能够防止湿气进入模组内部,且不影响LED器件的出光效果。
本实施例采用的前述LED器件属于表面贴装型LED,有利于户外显示屏模组的批量化生产,能够取代安装不便、器件高度与角度难以控制的传统直插式LED,有效避免了户外显示屏出现的不均匀亮点的质量问题,从而极大的提高了户外显示屏的品质和产量,并降低了成本。
以上所披露的仅为本发明的优选实施例,当然不能以此来限定本发明的权利保护范围。可以理解,依据本发明所附权利要求中限定的实质和范围所作的等同变化,仍属于本发明所涵盖的范围。
Claims (40)
1.一种户外显示屏用的SMD LED器件,其包括散热基板、安装在所述散热基板上的LED芯片、以及覆盖所述LED芯片的封装胶体,其特征在于:
所述散热基板为一体结构的线路基板;
所述线路基板设置有芯片安放部,所述芯片安放部设置有至少一个贯穿所述线路基板的通孔,所述芯片安放部的上、下表面及通孔内壁设置有覆盖其上的导热材料层,所述通孔内填充有导热介质,所述导热材料层与所述导热介质成一体结构;
所述芯片安放部上至少安放有一个LED芯片;
所述线路基板上设置有金属线路,实现LED芯片的电连接;
所述覆盖LED芯片的封装胶体具有光学透镜结构。
2.如权利要求1所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述一体结构的线路基板能够承受注塑温度,具有高于注塑温度的玻璃转化温度,并具有抗剪切能力。
3.如权利要求2所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述一体结构的线路基板为特殊性树脂玻纤布基板,具有的玻璃转化温度为150-300℃,介电常数不大于5.0,水吸收性不高于0.4%,介质损耗角正切值为0.005-0.03。
4.如权利要求2所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述一体结构的线路基板能够满足在无铅焊接中T288大于或者等于300s。
5.如权利要求2所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述一体结构的线路基板材料可以是聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、热固性聚苯醚类树脂或者环氧玻璃纤维板(FR-4)之一。
6.如权利要求5所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述安放部的上、下表面以及通孔内壁覆盖的导热材料层为金属层,所述通孔内部填充导热介质的导热系数范围是40-380W/m·K。
7.如权利要求6所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述金属层的材料是铜,所述导热介质为银、铜、锡、金、合金或金刚石的粉末材料或浆体材料之一。
8.如权利要求1所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:
所述金属线路是由围绕芯片安放部的内部引线连接部和与内部引线连接部电性连接的外部电极组成,所述芯片安放部上的LED芯片的电极是通过金属引线与内部引线连接部电连接;
或者,所述金属线路是由外部电极组成,所述芯片安放部上的LED芯片的电极是通过金属引线与外部电极电连接。
9.如权利要求8所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述外部电极是器件的正、负电极,所述电极是由部分覆盖线路基板的上表面的金属层一、下表面的金属层二和贯通线路基板的电极通孔组成。
10.如权利要求9所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述电极通孔至少为一个,其内壁镀有金属层,并与所述金属层一和金属层二成一体结构。
11.如权利要求10所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述电极通孔内填充导电材料。
12.如权利要求11所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述电极通孔内填充的导电材料为银浆。
13.如权利要求9述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述电极通孔的上表面涂覆一层保护膜,防止封装胶体流入所述电极通孔内。
14.如权利要求13所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述保护膜为白油。
15.如权利要求1所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:
所述金属线路是由围绕芯片安放部的内部引线连接部和与内部引线连接部电性连接的正、负外部电极组成;
所述正、负电极分别是由部分覆盖线路基板的上表面的金属层一、部分覆盖线路基板下表面的金属层二和覆盖线路基板上、下表面间侧面的金属层三组成,并且所述金属层一、金属层二与金属层三成一体结构。
16.如权利要求1所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述芯片安放部设置有至少两个用以连接LED芯片电极、相互绝缘的子部分,所述各子部分设置至少一个贯穿线路基板的通孔,通孔内填充导热介质,芯片安放部的上、下表面设置有覆盖所述通孔的导热材料,并与所述导热介质成一体结构。
17.如权利要求16所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述金属线路是由分别设置在线路基板下表面的正、负电极组成,所述正、负电极分别与芯片安放部的子部分电性连接。
18.如权利要求17所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述LED芯片倒装在芯片安放部上,LED芯片电极分别固晶在芯片安放部的子部分上。
19.如权利要求1所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述芯片安放部具有反射杯结构,反射杯内壁镀有反射材料。
20.如权利要求1所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述通孔的直径范围是0.2-1mm。
21.如权利要求20所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:当所述芯片安放部上设置的通孔数量为1时,所述通孔的直径范围是0.6-1mm;当所述芯片安放部上设有2-6个通孔时,所述通孔的直径范围是0.2-0.6mm。
22.如权利要求1所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述芯片安放部设置有多个非均匀分布的通孔。
23.如权利要求1所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述芯片安放部设置有多个均匀分布的通孔。
24.如权利要求1至23所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:
所述封装胶体覆盖所述LED芯片、芯片安放部,并覆盖所述金属线路的一部分;
所述封装胶体为硅胶、环氧树脂、硅胶的改性材料或者环氧树脂的改性材料。
25.如权利要求24所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述封装胶体为椭圆形的光学透镜结构。
26.如权利要求25所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述封装胶体的椭圆形结构是:X方向的半角值范围为70-1500,Y方向的半角值范围为30-900。
27.如权利要求8、15之一所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述封装胶体覆盖LED芯片、金属引线、金属线路、芯片安放部,保留外部电极外露。
28.如权利要求9所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述封装胶体覆盖LED芯片、金属引线和外部电极金属层一。
29.如权利要求13所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述封装胶体覆盖LED芯片所在一侧的线路基板上表面。
30.如权利要求29所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述封装胶体还覆盖线路基板的侧壁,保留线路基板底部露于封装胶体之外。
31.如权利要求29所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述线路基板的正、负电极两侧壁分别有台阶状凸起,所述封装胶体还覆盖至台阶状凸起的上表面。
32.如权利要求1或27至31之一所述的户外显示屏用的SMD LED器件,其特征在于:所述LED芯片数量为两个或者三个,可以是发红、绿、蓝或紫光的任一种芯片或其组合。
33.一种利用权利要求1-32所述的SMD LED器件制造的户外显示模组,其特征在于:所述户外显示模组的结构包括:LED器件安装面板、外包围所述LED器件安装面板的壳体、以及填涂在LED器件安装面板上的灌封胶体。
34.如权利要求33所述的户外显示模组,其特征在于:所述LED器件安装面板是由线路板、贴装在线路板上的户外显示屏用SMD LED器件以及导线组成。
35.如权利要求34所述的户外显示模组,其特征在于:所述灌封胶体填涂LED器件之间,所述灌封胶体的高度是低于LED器件的封装胶体上表面,且LED器件的线路基板和LED器件安装面板均不裸露于灌封胶体外面。
36.如权利要求35所述的户外显示模组,其特征在于:所述灌封胶体材质为耐侯性的封装胶体。
37.如权利要求36所述的户外显示模组,其特征在于:所述灌封胶体材质为硅胶、环氧树脂、硅胶的改性材料或者环氧树脂的改性材料。
38.如权利要求37所述的户外显示模组,其特征在于:所述灌封胶体材质为ABS胶或者PC胶。
39.如权利要求37所述的户外显示模组,其特征在于:所述灌封胶体为黑色。
40.如权利要求32至39所述的户外显示模组,其特征在于,所述LED面板上是数个像素组成,且所述像素是单色户外显示屏用SMD LED器件、或基于红光和绿光芯片的双色户外显示屏用SMD LED器件、或基于红光、绿光和蓝光芯片的三色户外显示屏用SMD LED器件、或者是由单色户外显示屏用SMD LED器件组成的2R1G1B、1R1G1B、2R1G或者3R6G。
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