CN103347380B

CN103347380B - 一种基于板上芯片封装技术的led显示屏及其生产方法

Info

Publication number: CN103347380B
Application number: CN201310277129.2A
Authority: CN
Inventors: 于德海
Original assignee: 于德海
Current assignee: Shenzhen Hao Tengxing Optoelectronic Technology Co., Ltd.
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2033-07-03
Also published as: CN103347380A

Abstract

本发明公开了一种基于板上芯片封装技术的LED显示屏及其生产方法，生产方法包括以下步骤：按目标显示模组的面积为0.01至1平米，点间距为1至10毫米，根据预设控制方式布线，制成PCB电路板；将LED发光晶片按点间距胶粘固定到PCB电路板，形成矩阵排列，然后加温烘烤，加温烘烤的温度为100至160摄氏度，加温烘烤的时间为60至120分钟；连线焊接；将黑色的面罩固定在所述PCB电路板上；在面罩上的各所述通孔内注胶固化。本发明实现了热阻低、光通量密度高、眩光少、发光均匀的效果，具有制造成本低、可靠性高、视频光角度大、散热性好等效果，可制备轻薄、高分辨率的LED显示屏，市场应用价值很高。

Description

一种基于板上芯片封装技术的LED显示屏及其生产方法

技术领域

本发明涉及LED显示屏的生产，尤其涉及的是，一种基于板上芯片封装技术的LED显示屏及其生产方法。

背景技术

表面贴装技术（Surface Mounted Technology，SMT）是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺，其通过将无引脚或短引线表面组装元器件安装在印制电路板（Printed Circuit Board，PCB，电路板）的表面或其它基板的表面上，通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装，这样，无需对印制电路板钻插装孔，直接将表面组装元器件贴或焊到印制板表面规定位置上。

但是，随着技术的发展，对于LED显示屏的点间距要求越来越高，SMT往往受限于元器件的散热以及LED封装尺寸，难以制备小点间距的LED显示屏。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的基于板上芯片封装（Chip ON Board，COB）技术的LED显示屏及其生产方法。

本发明的技术方案如下：一种基于板上芯片封装技术的LED显示屏的生产方法，其包括以下步骤：S1、按目标显示模组的面积为0.01至1平米、点间距为1至10毫米，根据预设控制方式布线，制成PCB电路板；S2、将LED晶片按1至10毫米点间距胶粘固定到所述PCB电路板，形成矩阵排列，然后加温烘烤，加温烘烤的温度为100至160摄氏度，加温烘烤的时间为60至120分钟；S3、对在所述PCB电路板上的所述LED晶片进行连线焊接；S4、将黑色的面罩固定在所述PCB电路板上；其中，所述面罩根据所述矩阵排列的LED晶片的位置，预制有同样矩阵排列的通孔；S5、在所述面罩上的各所述通孔内注胶固化，其中，采用自然固化方式，固化时间为12至24小时。

优选的，所述生产方法中，S5之后还执行以下步骤S6：所述注胶固化形成的胶点，其外形与所述面罩的表面平行；或者，所述胶点的外形凸起于所述面罩的表面，凸起的高度为0.1至3毫米；或者，设置所述胶点为凸起的封装位，所述封装位具有圆弧形截面。

优选的，所述生产方法中，S4中，所述面罩为柔性材料；和/或，设置所述通孔为圆形、方形或椭圆形通孔。

优选的，所述生产方法中，S4之前，还在所述PCB电路板设置矩阵排列的第一散热孔。

优选的，所述生产方法中，S4之前，还在所述面罩设置矩阵排列的第二散热孔。

优选的，所述生产方法中，S1中，制成面积为0.06至0.6平米的所述PCB电路板。

优选的，所述生产方法中，S5之后，还在PCB电路板后安装一背壳。

优选的，所述生产方法中，S4中，在封胶后覆盖凸起的半球形或者圆柱形灯壳。

优选的，所述生产方法中，S1中，在所述PCB电路板设置金属层。

优选的，所述生产方法中，S1中，还制作固晶母板，其上根据所述1至10毫米的点间距设置矩阵排列的凸起的点胶部；并且，S3中，采用固晶母板在各凹陷式安装位处一次性放置粘晶片胶水，然后将LED晶片按所述点间距固定到所述PCB电路板，然后加温烘烤；并且，S4中，连线焊接后，采用固晶母板在各LED晶片处一次性放置点胶胶水，然后进行封胶固化。

本发明的又一技术方案是：一种基于板上芯片封装技术的LED显示屏，其采用上述任一生产方法制备。

采用上述方案，本发明实现了热阻低、光通量密度高、眩光少、发光均匀的效果，并且具有制造成本低、可靠性高、视频光角度大、散热性好等效果，可以制备轻薄、高分辨率的LED显示屏，市场应用价值高。

附图说明

图1为本发明的一实施例的示意图；

图2为图1所示实施例的应用效果示意图；

图3为本发明的另一实施例的应用效果示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

本发明一实施例是一种基于COB技术的LED显示屏的生产方法，其包括以下步骤。

S1、按目标显示模组的面积为0.01至1平米、点间距为1至10毫米，根据预设控制方式布线，制成PCB电路板；显示模组组装成LED显示箱体，并由LED显示箱体组装成LED显示屏，或者，显示模组组装成LED显示屏。例如，将控制线路按串并联的组合及特定控制方式布线，制成PCB电路板。优选的，S1中，制成面积为0.06至0.6平米的所述PCB电路板；优选的，制成面积为0.1至0.5平米的所述PCB电路板。优选的，制成面积为0.25至0.36平米的所述PCB电路板。优选的，S1中，点间距为1至5毫米，优选的，点间距为1至2毫米，这样可以得到小点间距的显示产品。

例如，所述控制方式或静态或扫描。

例如，所述PCB电路板包括单层板、多层板、玻纤硬板、PC柔性板。

例如，所述显示屏包括四基色、三基色、双基色、单基色。

优选的，S1中，在所述PCB电路板设置金属层。优选的，在所述PCB电路板设置金属包边。这样，可以增强LED显示屏的散热能力。需要说明的是，点间距越小，对于散热的要求就越高，本发明各实施例，对于散热有着很好的帮助。

S2、将LED晶片按所述点间距胶粘固定到所述PCB电路板，形成矩阵排列，然后加温烘烤；例如，排列成768行与1024列的矩阵；例如，所述LED晶片包括R（红光LED晶片）、G（绿光LED晶片）、B（蓝光LED晶片）、W（白光LED晶片），或R、G、B，或R、G，或B、G，或B、R，或R，或G，或B，或W。其中，加温烘烤的温度为100至160摄氏度，加温烘烤的时间为60至120分钟；优选的，加温烘烤的温度为110至150摄氏度，加温烘烤的时间为70至110分钟；优选的，加温烘烤的温度为120至140摄氏度，加温烘烤的时间为80至100分钟。例如，加温烘烤的温度为135摄氏度，加温烘烤的时间为95分钟。例如，S2中，将LED晶片按所述点间距通过银胶或绝缘胶粘固到所述PCB电路板，然后加温烘烤，温度为100至160摄氏度，加温烘烤的时间为60至120分钟。矩阵排列，即点阵排列，例如，三行五列，十行八列，或者若干个矩阵的组合，例如六行四列与三行五列的组合。一个例子如图3所示，第二散热孔13矩阵排列，其为四行五列以及三行六列的两个矩阵的组合。

优选的，在S2之前执行以下步骤S20：在所述PCB电路板上设置矩阵排列的凹陷式安装位；其中，所述凹陷式安装位在所述PCB电路板的表面处为圆形，其深度为0.2至4毫米；例如，一个凹槽，又如，一个碗状凹陷式安装位。优选的，S20中，设置凹陷式安装位为半球形或者圆柱形。

例如，设置凹陷式安装位为圆柱形，其所组成的一个显示模组的外形如图2所示。优选的，其深度为0.5至2毫米；优选的，其深度为0.8至1.5毫米。优选的，采用预置设备，一次性在所述PCB电路板上设置矩阵排列的各个凹陷式安装位，这样，有利于工业化规模生产。

优选的，S2之前，执行以下步骤：扩晶，采用扩张机将整张LED晶片薄膜均匀扩张，使附着在薄膜表面紧密排列的LED晶粒拉开，这样可得到扩晶环，便于刺晶。

例如，S2中，将扩好晶的扩晶环放在已刮好银浆层的背胶机面上，背上银浆，将适量的银浆点在PCB电路板上，然后，将备好银浆的扩晶环放入刺晶架中，由操作员在显微镜下将LED晶片用刺晶笔刺在PCB电路板上。然后，将刺好晶的PCB电路板放入热循环烘箱中恒温静置一段时间，待银浆固化后取出。然后，在PCB电路板的IC位置上涂上适量的红胶或黑胶，再用防静电设备将IC裸片正确放在红胶或黑胶上，然后烘干，例如，将粘好裸片放入热循环烘箱中放在大平面加热板上恒温静置一段时间，或者，也可以自然固化。

S3、对在所述PCB电路板上的所述LED晶片进行连线焊接；优选的，采用铜线进行连线焊接，优选的，S3中，在封胶后覆盖凸起的半球形或者圆柱形灯壳。优选的，采用焊线机将LED晶片（LED晶粒）与PCB电路板上对应的焊盘进行桥接，从而实现板上芯片封装的内引线焊接。

优选的，连线焊接后进行检测，确定有没有虚焊或者不通，否则重新连线焊接。然后采用点胶机将调配好的胶水适量地点到邦定好的LED晶粒上，优选的，连线焊接还包括对于IC的连线焊接；优选的，IC连线焊接之后，还在IC上涂设导热硅胶；IC优选采用黑胶封装，然后根据预设方案进行外观封装。然后将封好胶的PCB电路板放入热循环烘箱中恒温静置，根据要求可设定不同的烘干时间。

S4、将黑色的面罩固定在所述PCB电路板上；优选的，所述面罩为柔性材料，例如，S4中，将柔性的黑色的面罩固定在所述PCB电路板上；优选的，将柔性的黑色面罩胶粘固定在所述PCB电路板上。例如，将柔性的黑色面罩粘接或锁固在PCB电路板上。其中，所述面罩根据所述矩阵排列的LED晶片的位置，预制有同样矩阵排列的通孔，两者位置匹配，形状和大小可以相同或者不同，用于后续的注胶固化步骤。优选的，S4中，在所述面罩上设置圆形、方形或椭圆形通孔，即S4中，设置所述通孔为圆形、方形或椭圆形通孔。其中，设置面罩材料颜色为黑色，其材质为柔性。优选的，S4之前，还在所述PCB电路板设置矩阵排列的第一散热孔，请参考图3，所述第一散热孔与所述安装位间隔设置。例如，在所述PCB电路板设置若干插槽，面罩上设置若干插件，插件上设置三角形柔性插头，S4中，将面罩插入到所述PCB电路板，三角形柔性插头从顶角处插入，在插入时产生形变，插入后复原，三角形该顶角所对的边撑开，使得柔性插头难以自行脱落。优选的，S4中，在所述面罩设置矩阵排列的第二散热孔，优选的，所述第二散热孔与所述安装位、所述第一散热孔间隔设置。例如，如图3所示，所述PCB电路板上设置矩阵排列的LED灯11、矩阵排列的第一散热孔12，面罩上设置矩阵排列的第二散热孔13。

S5、在所述面罩上的各所述通孔内注胶固化，其中，采用自然固化方式，固化时间为12至24小时，例如，在室温下放置12至24小时；优选的，在室温下放置12至18小时。优选的，在S5之后还执行以下步骤S51：固化后进行加热稳固，稳固温度为60至80摄氏度，稳固时间为30至90分钟，使得注胶固化效果更为牢固、可靠。例如，稳固温度为60至80摄氏度，稳固时间为30至90分钟；例如，固化的温度为65至75摄氏度，固化的时间为40至80分钟；优选的，稳固温度为一抛物线或者直线的下降曲线，其初始温度为80摄氏度，最后温度为60摄氏度，降温时间，即稳固时间，为30至90分钟，优选60分钟。

又如，S5之后还执行以下步骤S6：所述注胶固化形成的胶点，其外形与所述面罩的表面平行；或者，所述胶点的外形凸起于所述面罩的表面，凸起的高度为0.1至3毫米；或者，设置所述胶点为凸起的封装位，所述封装位为圆形，并且具有部分球形表面或平面表面；又如，设置所述胶点为凸起的封装位，所述封装位具有圆弧形截面。例如，胶点外形为凸起的圆形或与面罩平行，其中凸起的高度为0.1至3毫米。优选的，注胶固化后还执行检测步骤，进行电气性能测试，如果测试成功则执行后续步骤。

优选的，S5之后，还在PCB电路板后安装一背壳；优选的，该背壳设置若干第三散热孔，优选的，所述第三散热孔与所述安装位、所述第一散热孔、所述第二散热孔间隔设置。优选的，还将具有面罩与背壳的所述PCB电路板，整体作为显示板，其不发亮的一面粘接固定一散热金属板。

结合应用于上述任一实施例，优选的，所述生产方法中，S1中，还制作固晶母板，其上根据所述点间距设置矩阵排列的凸起的点胶部；并且，S2中，采用固晶母板在各凹陷式安装位处一次性放置粘晶片胶水，然后将LED晶片按所述点间距固定到所述PCB电路板，然后加温烘烤；并且，S5中，采用固晶母板在各LED晶片处一次性放置点胶胶水，然后进行注胶固化。

或者，先将PCB电路板与面罩粘合或锁固，然后把LED晶片固定和焊接在PCB电路板上面罩的圆孔或方孔内，再在孔内注胶或点胶，形成单元发光显示模块或显示板。

又如，所述控制线路按串并联的组合及特定控制方式布线，制成PCB电路板后，先将LED晶片固定、焊接在PCB电路板上，然后把面罩与PCB电路板粘接或锁固，再在PCB电路板上的面罩的圆孔或方孔内注胶或点胶，形成单元发光显示模块或显示板。

又如，控制线路按串并联的组合及特定控制方式布线，制成PCB电路板后，将LED晶片按预先规定的点间距直接固定、焊接在PCB电路板上，然后再在固定、焊接好的LED晶片的点位上注胶或点胶，不需要粘接或锁固面罩。就形成单元发光显示模块或显示板。

又如，所述控制线路按串并联的组合及特定控制方式布线，制成PCB电路板后，通过在PCB电路板上注胶或点胶，形成凸状、凹状或平面状的像素点外形。

又如，显示板散热结构包括金属板经特殊设计并冲压成型整体散热板；将显示板的驱动IC上涂有导热硅胶，再将显示板或显示模块、与散热金属板粘接及锁固在一起，完成LED发光，IC驱动，高效散热于一体化的显示板。

又一个例子是，一种采用COB封装工艺生产的户内LED显示屏的生产方法如下：

1. 确定产品规格及箱体结构。

2. 确定显示屏电路图及工装图纸设计，制定生产工艺。

3. PCB电路板打样制板，面罩开模，工装治具打样。

4. PCB电路板清洁处理后进行IC元件的SMT焊接、接插件焊接、检测；

5. 显示模块或显示板上的发光晶片的点胶固定；发光晶片包括R、G、B、W，或R、G、B，或R、G，或B、G，或B、R，或R，或G，或B，或W。

6. 显示模块或显示板上的发光晶片的加温烘烤。

7. 显示模块或显示板上的发光晶片的连线焊接；检测。

8. 显示模块或显示板与面罩的粘接及锁固。

9. 显示模块或显示板注胶或点胶。

10. 显示模块或显示板加温烘烤。

11. 显示模块或显示板检测。

12. 显示模块或显示板上的IC元件涂导热硅胶并与金属散热板粘接锁固。

13. 单元显示板通电老化，检测。

14. 单元显示板包装入库。

15. 准备文件资料，包括显示模块或显示板电器原理图及PCB电路板工程图、生产治具工程图、生产工艺作业指导书、产品质量检验标准、产品材料列表。

本发明的又一实施例是：一种基于COB技术的LED显示屏，其采用上述任一生产方法制备。例如，一种采用COB封装工艺生产的LED显示屏，如图1所示，其包括面罩21、LED晶片22、PCB电路板23、散热铝板24、导热硅胶25、IC等电子元器件26。该显示屏与目前表贴封装的显示屏产品相比，有以下优势：制造成本低，可靠性高，视频光角度大，散热性好，显示屏可做得更轻薄。

本发明的又一实施例是：上述各实施例的各技术特征，相互组合得到的可实施的基于COB技术的LED显示屏的生产方法以及采用这些生产方法制备得到的基于COB技术的LED显示屏。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种基于板上芯片封装技术的LED显示屏的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按目标显示模组的面积为0.01至1平米、点间距为1至10毫米，根据预设控制方式布线，制成面积为0.06至0.6平米PCB电路板；显示模组组装成LED显示箱体，并由LED显示箱体组装成LED显示屏，或者显示模组组装成LED显示屏；在所述PCB电路板设置金属包边；在所述PCB电路板上设置矩阵排列的凹陷式安装位；所述凹陷式安装位在所述PCB电路板的表面处为圆形，其深度为0.2至4毫米；采用扩张机将整张LED晶片薄膜均匀扩张，使附着在薄膜表面紧密排列的LED晶粒拉开，这样可得到扩晶环，便于刺晶；

S2、将LED晶片按1至10毫米的点间距胶粘固定到所述PCB电路板，形成768行与1024列的矩阵排列，然后加温烘烤；加温烘烤的温度为100至160摄氏度，加温烘烤的时间为60至120分钟；将扩好晶的扩晶环放在已刮好银浆层的背胶机面上，背上银浆，将适量的银浆点在PCB电路板上，然后将备好银浆的扩晶环放入刺晶架中，由操作员在显微镜下将LED晶片用刺晶笔刺在PCB电路板上，然后将刺好晶的PCB电路板放入热循环烘箱中恒温静置一段时间，待银浆固化后取出，然后在PCB电路板的IC位置上涂上适量的红胶或黑胶，再用防静电设备将IC裸片正确放在红胶或黑胶上，然后烘干；

S3、对在所述PCB电路板上的LED晶片采用焊线机将LED晶片与PCB电路板上对应的焊盘进行桥接，从而实现板上芯片封装的内引线焊接；连线焊接后进行检测，确定有没有虚焊或者不通，否则重新连线焊接，然后采用点胶机将调配好的胶水适量地点到邦定好的LED晶粒上；

S4、将黑色的面罩固定在所述PCB电路板上；所述面罩为柔性材料，所述面罩根据所述矩阵排列的LED晶片的位置，预制有同样矩阵排列的通孔，两者位置匹配，形状和大小可以相同或者不同，用于后续的注胶固化步骤；

S5、在所述面罩上的通孔内注胶固化，采用自然固化方式，固化时间为12至24小时；

S6：所述注胶固化形成的胶点，外形与所述面罩的表面平行；注胶固化后还执行检测步骤，进行电气性能测试，如果测试成功则执行后续步骤。

2.一种基于板上芯片封装技术的LED显示屏，其特征在于，采用权利要求1所述生产方法制备。