CN103545304A - 一种发光二极管和驱动芯片的封装结构及封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发光二极管的封装技术领域，更具体地涉及一种发光二极管和驱动芯片的封装结构及封装方法。所述封装结构包括n个驱动芯片、n个发光二极管芯片组和封装基板，n个发光二极管芯片组以与n个驱动芯片一对一的方式通过COC封装方式分别连接在对应驱动芯片的表面，n个驱动芯片通过COB封装在封装基板上，其中发光二极管芯片组包括N个发光二极管芯片，n和N为整数且n≥1,N≥1。本发明的发光二极管COC封装在驱动芯片的表面，驱动芯片COB封装在封装基板上，解决了发光二极管和驱动芯片共面时两者不能无限靠近的问题，实现点距小于0.8mm的发光二极管封装，同时由于驱动IC芯片尺寸可做大，可实现更多的芯片控制功能。

Description

一种发光二极管和驱动芯片的封装结构及封装方法

技术领域

本发明涉及发光二极管的封装技术领域，更具体地，涉及一种发光二极管和驱动芯片的封装结构及封装方法。

背景技术

在高分辨率显示行业，LED芯片之间的点距大小，决定了单位面积下LED显示屏的分辨率，因此在高分辨率需求下，缩小相邻LED像素点之间的间距，成为行业内重点改进的方向。

传统的驱动芯片与LED放置于PCB两侧的方式，在高密领域中，为了能将每条线与PCB反面的驱动芯片管脚连通，则需要PCB的层数不断增加，PCB钻孔孔径不断缩小，已经开始挑战PCB制造行业的支撑能力，并带来灯板的PCB成本的大幅度增加，从而增加了整屏的成本以及为PCBA贴片带来相当大的难度。

针对上述传统方案所存在的缺陷，业界出现了一种驱动芯片与LED共面的封装方案，该方案为：如图1所示，将Ｎ个发光二极管芯片组1与驱动芯片2封装在同一元器件内，两者间的连接在封装元器件内已完成，减少了传统发光二极管芯片5与驱动芯片2间的连接导线，而且两者位于同一平面，封装元器件9内部的导线连接更为简单，从而在高分辨率显示应用时降低布线难度，并降低了对PCB板层数和精度的要求；且同时可以采用共阴极连接的方式为各发光二极管芯片5提供最优电压，让该方案更加节能。但这种方案也存在一定的缺陷：驱动芯片本身的线路复杂度，实现功能愈多，其裸片尺寸会愈大，而点距本身依赖于驱动芯片尺寸能做到多小。以目前芯片制造技术，该方案中的LED尺寸在正装（wirebonding）工艺下最小能在1.2 mm左右，在倒装工艺下能达到0.8—1.0 mm。 

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种能够实现点距小于0.8mm封装的发光二极管和驱动芯片的封装结构。

本发明还提供一种能够实现点距小于0.8mm封装的发光二极管和驱动芯片的封装方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种发光二极管和驱动芯片的封装结构，包括n个驱动芯片、n个发光二极管芯片组和封装基板，n个发光二极管芯片组以与n个驱动芯片一对一的方式通过COC封装方式分别连接在对应驱动芯片的表面，n个驱动芯片通过COB封装在封装基板上；其中，发光二极管芯片组包括N个发光二极管芯片，n为整数且n≥1，N为整数且N≥1。

一种发光二极管和驱动芯片的封装方法，发光二极管和驱动芯片采用权利要求1-7任一项所述的封装结构，所述封装方法包括：

将n个发光二极管芯片组与n个驱动芯片一一对应，每个发光二极管芯片组采用COC封装方式封装在对应驱动芯片的表面；

将n个驱动芯片采用COB封装在封装基板上；

其中发光二极管芯片组包括N个发光二极管芯片，N为整数且N≥1，n为整数且n≥1。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明的发光二极管COC封装在驱动芯片的表面，驱动芯片COB封装在封装基板上，解决了发光二极管和驱动芯片共面时两者不能无限靠近的问题，该方案可以在保持驱动芯片的强大功能的前提下，实现点距小于0.8mm的发光二极管封装，同时由于驱动IC芯片尺寸可以做大，可以实现更多的芯片控制功能。

附图说明

图1为传统技术中驱动芯片与LED共面的封装示意图。

图2为本发明中1个驱动芯片匹配N个发光二极管芯片的封装示意图。

图3为本发明中n个驱动芯片匹配n*N个发光二极管芯片的COB显示模组示意图。

图4为本发明中发光二极管和驱动芯片的第一种封装方案示意图。

图5为图4的正视图。

图6为本发明中发光二极管和驱动芯片的第二种封装方案示意图。

图7为图6的后视图。

图8为本发明中发光二极管和驱动芯片的第三种封装方案示意图。

图9为图8的正视图。

图10为本发明中发光二极管和驱动芯片的第四种封装方案示意图。

图11为图10的正视图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

一种发光二极管和驱动芯片的封装结构，包括n个驱动芯片、n个发光二极管芯片组和封装基板，n个发光二极管芯片组以与n个驱动芯片一对一的方式通过COC封装方式分别连接在对应驱动芯片的表面，n个驱动芯片通过COB封装在封装基板上其中，发光二极管芯片组包括N个发光二极管芯片，n为整数且n≥1，N为整数且N≥1。与传统的将发光二极管直接封装在封板基板上不同，本发明中的发光二极管芯片组是采用COC封装方式直接连接在对应的驱动芯片上的，而驱动芯片则通过COB封装方式封装在封装基板上，此封装结构保证驱动芯片和发光二极管封装在封装基板的同一侧面的同时改变发光二极管的封装方式，使得发光二极管与驱动芯片共面时能够实现点距小于0.8mm的LED封装，而且还可以保持驱动芯片的强大功能，同时由于驱动芯片尺寸可以做大，可以实现更多的芯片控制功能。

其中n和N可以根据实际的应用确定其数值，该封装结构可以是1个驱动芯片匹配N个发光二极管芯片的灯珠的方案，具体如图2所示，1为发光二极管芯片，2为驱动芯片，3为封装基板，其中，发光二极管芯片1包括R、G、B三种颜色的芯片，三种颜色的芯片在驱动芯片2上的位置可以调换，也可以是n个驱动芯片匹配n*N个发光二极管芯片的COB显示模组，具体如图3所示，4为单模组的驱动芯片和发光二极管芯片组，5为n组单模组的驱动芯片和发光二极管芯片组的COB板。高分辨率的显示屏可以由封装好的模组灯珠作为SMD(表面贴装器件)器件，与其它驱动电路器件一同进行二次PCBA组装，形成显示单元板，也可以在封装基板反面先进行SMD器件贴片后，再进行正面的驱动芯片同发光二极管芯片灯珠的COB封装，直接由封装好的COB(板上芯片贴装)显示模组形成显示单元板。

在具体实施过程中，驱动芯片和发光二极管芯片组的COB封装可采取引线键合工艺或者倒装焊工艺实现。具体地如下四种方案所述：

第一种，如图4和5所示，发光二极管芯片组1通过引线键合的正装方式连接在驱动芯片2的正面，此时驱动芯片2通过引线键合的正装方式与封装基板3连接。

第二种，如图6和7所示，发光二极管芯片组1通过引线键合的正装方式连接在驱动芯片2的正面，驱动芯片2双面设有焊盘21，其背面的焊盘21通过倒装工艺与封装基板3连接。此种方案中，驱动芯片2在制作时需要预先进行打孔工艺和孔金属化工艺，然后在在双面制作PAD（ PCB中的焊盘），再将需要与封装基板3连接的管脚放置在驱动芯片2的背面，通过倒装焊工艺与封装基板3连接。

第三种，如图8和9所示，发光二极管芯片组1通过倒装焊接工艺连接在驱动芯片2的正面，此时，驱动芯片2通过引线键合的正装方式与封装基板3连接。

第四种，如图10和11所示，发光二极管芯片组1通过倒装焊接工艺连接在驱动芯片2的背面，此时，驱动芯片2双面设置焊盘，其正面的焊盘以倒装焊接工艺与封装基板3连接。此种方案中，驱动芯片2在制作时需要预先进行打孔工艺和孔金属化工艺，然后在在双面制作PAD（ PCB中的焊盘）。

在具体实施过程中，其中封装基板可以为简单的单颗COB模组，也可以是包括了匹配电路及相应器件的PCBA显示模组。其中，单颗COB模组器件，在通过封装后，需要切割成单颗贴片模组器件，再与其它器件一起通过SMT(表面组装技术)方式焊接到大的PCB板上，组成为显示单元板。而PCBA显示模组通过COB加工工艺以及封装后，不需要再次切割和二次贴片焊接，即可作为独立的显示模组显示相应的信号。前述的4种封装方案，均可按照PCBA COB显示模组方式进行，只是PCB线路图会复杂，以及PCB基板材料、工艺在具体实施是有差别。

在具体实施过程中，封装基板的板材包含所有可实现印刷电路的基板方式，常用的有PCB基板、陶瓷基板、金属基板、玻璃基板等。当采用玻璃基板、陶瓷基板等基板作为 驱动芯片绑定的载板或者显示模组基板时，需要基于该类材料的线路制作工艺、钻孔，孔电镀以及双面走线制作工艺的进一步实现而实现。

基于上述的发光二极管和驱动芯片的封装结构，本发明还提供一种发光二极管和驱动的封装方法。具体地，所述封装方法包括：

将n个发光二极管芯片组与n个驱动芯片一一对应，每个发光二极管芯片组采用COC封装方式封装在对应驱动芯片的表面；

将n个驱动芯片采用COB封装在封装基板上；

其中发光二极管芯片组包括N个发光二极管芯片，N为整数且N≥1，n为整数且n≥1。此封装方法采用COC封装方式将发光二极管封装在驱动芯片上，驱动芯片采用COB封装方式封装在封装基板上，使得发光二极管与驱动芯片共面时能够实现点距小于0.8mm的LED封装，而且还可以保持驱动芯片的强大功能，同时由于驱动芯片尺寸可以做大，可以实现更多的芯片控制功能。

在具体实施过程中，发光二极管芯片组和驱动芯片封装时，驱动芯片和发光二极管芯片组的COB封装可采取引线键合工艺或者倒装焊工艺实现。具体地如下四种封装方案所述：

第一种，采用引线键合的正装方式将发光二极管芯片组连接在对应驱动芯片的正面，采用引线键合的正装方式将驱动芯片与封装基板连接；

第二种，采用引线键合的正装方式将发光二极管芯片组连接在对应驱动芯片的正面，在驱动芯片的双面设置焊盘，将驱动芯片上与封装基板连接的管脚放置在其背面，然后驱动芯片上倒装焊工艺将驱动芯片背面的焊盘与封装基板连接。

第三种，采用倒装焊工艺将发光二极管芯片组连接在对应驱动芯片的正面，采取引线键合方式将驱动芯片与封装基板连接；

第四种，通过倒装焊工艺将发光二极管连接在驱动芯片的背面，在驱动芯片双面设置焊盘，以倒装焊工艺将其正面的焊盘与封装基板连接。

其中第一种和第三种连接方案，在现有封装工艺条件下即可实现。

其中第二种和第四种连接方案，需要基于驱动芯片双面布置线路，并且需要通过Wafer（晶元）打孔工艺和孔金属化工艺，以实现正面、背面对应网络的连接，在可实现驱动芯片双面布局方案后，第二和第四种方案将变得容易实现。

在具体实施过程中，封装基板的板材的选取可以为所有可实现印刷电路的基板，常用的有PCB基板、陶瓷基板、金属基板、玻璃基板等。当采用玻璃基板、陶瓷基板等基板作为 驱动芯片绑定的载板或者显示模组基板时，需要基于该类材料的线路制作工艺、钻孔，孔电镀以及双面走线制作工艺的进一步实现而实现。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发光二极管和驱动芯片的封装结构，其特征在于，包括n个驱动芯片、n个发光二极管芯片组和封装基板，n个发光二极管芯片组以与n个驱动芯片一对一的方式通过COC封装方式分别连接在对应驱动芯片的表面，n个驱动芯片通过COB封装在封装基板上；其中，发光二极管芯片组包括N个发光二极管芯片，n为整数且n≥1，N为整数且N≥1。

2.根据权利要求1所述的发光二极管和驱动芯片的封装结构，其特征在于，所述发光二极管芯片组通过引线键合的正装方式连接在驱动芯片的正面。

3.根据权利要求2所述的发光二极管和驱动芯片的封装结构，其特征在于，所述驱动芯片通过引线键合的正装方式与封装基板连接或者所述驱动芯片双面设有焊盘，其背面的焊盘通过倒装工艺与封装基板连接。

4.根据权利要求1所述的发光二极管和驱动芯片的封装结构，其特征在于，所述发光二极管芯片组通过倒装焊接工艺连接在驱动芯片的正面。

5.根据权利要求4所述的发光二极管和驱动芯片的封装结构，其特征在于，所述驱动芯片通过引线键合的正装方式与封装基板连接。

6.根据权利要求1所述的发光二极管和驱动芯片的封装结构，其特征在于，所述发光二极管芯片组通过倒装焊接工艺连接在驱动芯片的背面。

7.根据权利要求6所述的发光二极管和驱动芯片的封装结构，其特征在于，所述驱动芯片双面设置焊盘，其正面的焊盘以倒装焊接工艺与封装基板连接。

8.一种发光二极管和驱动芯片的封装方法，发光二极管和驱动芯片采用权利要求1-7任一项所述的封装结构，其特征在于，所述封装方法包括：

将n个发光二极管芯片组与n个驱动芯片一一对应，每个发光二极管芯片组采用COC封装方式封装在对应驱动芯片的表面；

将n个驱动芯片采用COB封装在封装基板上；

其中发光二极管芯片组包括N个发光二极管芯片，N为整数且N≥1，n为整数且n≥1。

9.根据权利要求8所述的发光二极管和驱动芯片的封装方法，其特征在于，发光二极管芯片组封装时，采用引线键合的正装方式将发光二极管芯片组连接在对应驱动芯片的正面；

驱动芯片封装时，采用引线键合的正装方式将驱动芯片与封装基板连接或者在驱动芯片的双面设置焊盘，将驱动芯片上与封装基板连接的管脚放置在其背面，然后采用倒装焊工艺将驱动芯片与封装基板连接。

10.根据权利要求8所述的发光二极管和驱动芯片的封装方法，其特征在于，发光二极管芯片组和驱动芯片封装时，采用倒装焊工艺将发光二极管芯片组连接在驱动芯片的正面，采用引线键合方式将驱动芯片与封装基板连接；或者采用倒装焊工艺将发光二极管芯片组连接在驱动芯片的背面，在驱动芯片的双面设置焊盘，驱动芯片正面的焊盘采用倒装焊工艺与封装基板连接。

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