CN103810947A

CN103810947A - 一种led显示屏及其制造工艺

Info

Publication number: CN103810947A
Application number: CN201410057218.0A
Authority: CN
Inventors: 杨国明; 牛道远; 郭训高; 李世玮
Original assignee: Hkust Led-Fpd Technology R & D Center At Foshan
Current assignee: Hkust Led-Fpd Technology R & D Center At Foshan
Priority date: 2013-09-22
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2014-05-21
Also published as: CN203746366U

Abstract

一种LED显示屏，包括PCB板以及封装于所述PCB板上的LED芯片阵列，所述LED芯片阵列包括若干均匀间隔排布的LED芯片，LED芯片呈倾斜放置，LED芯片的两个电极不在同一条垂直线上。其制造工艺包括：根据所要制造的LED显示屏大小，提供相应尺寸及规格的PCB板及LED芯片；将LED芯片贴装于PCB板上，LED芯片呈倾斜放置，LED芯片两个电极不在同一条垂直线上；在LED芯片之间交错连续性打线，金线直接连接于相邻两芯片的相同电极；及封胶，将完成打线的LED芯片密封固定于所述PCB板上。本发明采用COB封装，金线连接相邻LED芯片的相同电极，将LED芯片之间的间距有效缩减至0.7mm以内，形成高密度的LED显示模块，体积小，显示效果好。

Description

一种LED显示屏及其制造工艺

技术领域

本发明涉及显示屏技术，特别涉及一种高密度微型LED显示屏及其制造工艺。

背景技术

LED显示屏（LED Panel, light emitting diode panel），又叫电子显示屏或者飘字屏幕，是由LED点阵和LED PC面板组成，通过控制各色LED，如红色、蓝色、白色、绿色LED等的亮、灭来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。由于LED工作电压低（仅1.5~3.6V），能主动发光且有一定亮度，亮度又能通过电压（或电流）调节，本身耐冲击、抗振动，寿命长达10万小时，所以在大型的显示设备中，尚无其他的显示方式能与LED显示方式匹敌。

然而，现有LED显示屏存在有如下缺陷：

1. 大多LED显示屏的点光源元件采购成品LED贴片，单体点光源的封装占用封装体积且增加显示屏生产成本，显示屏制作工艺复杂。直接在PCB板上固晶、布线、封装（即COB封装），制作显示模块的工艺种类较少，技术含量低。

2. 像素点距级别均未达到0.7mm以下，不利于LED显示屏在数字及微型显示领域的应用。

3. 现有专利未提供单片PCB板上集成显示模块、控制模块的技术。显示模块和控制模块未能集成于单片的PCB板上，导致显示屏的生产成品体积较大，不利于LED显示屏的室内扩展应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高密度集成封装的高密度微型LED显示屏的制造工艺，技术可操作性强，工艺简单易行，成本低廉，易于控制；制作得到的LED显示屏，LED芯片点间距可达到0.7mm以内，显示效果良好。

一种LED显示屏，包括PCB板以及封装于所述PCB板上的LED芯片阵列，所述LED芯片阵列包括若干均匀间隔排布的LED芯片，LED芯片呈倾斜放置，LED芯片的两个电极不在同一条垂直线上，LED芯片之间的间距不大于0.7mm。

一种LED显示屏的制造工艺，包括以下步骤：根据所要制造的LED显示屏大小，提供相应尺寸及规格的PCB板及 LED芯片；将LED芯片贴装于PCB板上，LED芯片呈倾斜放置，LED芯片两个电极不在同一条垂直线上，LED芯片之间的间距不大于0.7mm；在LED芯片之间交错连续性打线，金线直接连接于相邻两芯片的相同电极；及封胶，将完成打线的LED芯片密封固定于所述PCB板上。

相较于现有技术，本发明具有以下优点和有益效果：

（1）采用COB封装方式将LED芯片直接封装在PCB板上，并采用交错连续打线方式将金线直接连接相邻的两LED芯片的相同的电极，可以将LED芯片之间的间距有效缩减至0.7mm以内，如此形成高密度的LED显示模块，显示效果良好。

（2）直接在PCB板上封装LED显示模块，并在同一块PCB板集成各功能模块，封装工艺精细程度较高，集成化优势明显，有效减小了LED显示屏的体积，填补了目前COB封装技术在小微型显示屏制作、一体集成领域的应用空白。

（3）采用倾斜固晶工艺，巧妙避免了打纵向金线时吸嘴压塌横向金线现象的发生。

（4）LED芯片采用交错连续性打线工艺，工艺简单、可操作性强，提高了生产效率。

（5）直接选用LED芯片而非LED贴片成品制作高密度微型LED显示屏，节约了制造成本。

附图说明

图1 为本发明LED显示屏各模块连接示意图。

图2为本发明LED显示屏的LED显示模块的固晶的状态示意图。

图3为本发明LED显示屏的LED显示模块的打线的状态示意图。

图4为本发明LED显示屏的LED显示模块封装的状态示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。本发明LED显示屏为高密度LED点阵显示屏，包括外壳、以及收容于外壳内的LED显示模块、USB通信模块、充电模块、锂电池供电模块、功能选择模块、以及MCU控制模块等。

所述外壳由上、下两个部分组成，其中上面部分的外壳形成有方形开口和圆孔，所述方形开口对应LED显示模块设置，其与LED显示模块尺寸大致相同，从而通过所述方形开口可以看到LED显示模块所显示的内容。所述圆孔用于装设按键，所述按键加装于所述功能选择模块上，通过按键选择不同的功能模块，从而控制所述LED显示模块显示相应的内容。上、下两部分的外壳在相应的侧面均有半开口，所述两个半开口共同构成USB接口，用于连接其它具有USB接口的电子器件。将上面部分的外壳嵌套在LED显示屏的PCB板10上，将磁铁贴于下部分外壳内底面中间部位，将锂电池贴在下部分的外壳内底面的磁铁上，将上、下两个部分的外壳接合，得到可本发明具有高密度LED点阵的LED显示屏，其不仅携带方便，还可粘贴于有铁磁性外表的物品上。

所述LED显示模块包括PCB板10以及封装于所述PCB板10上的LED芯片20阵列。所述USB通信模块、充电模块、锂电池供电模块、功能选择模块、MCU控制模块均集成于所述PCB板10上。如图1所示，所述USB通信模块可与外部上位机相联，下载显示内容，还可对所述LED显示屏整体进行供电、充电；USB通信模块与MCU控制模块串联，充电模块和锂电池供电模块串联，充电模块另一端与USB通信模块相联，锂电池供电模块另一端与MCU控制模块相联。功能选择模块与MCU控制模块相联。MCU控制模块通过列驱动和行驱动，与LED显示模块的每个LED芯片20相联，LED芯片20之间采用网格形式互联。所述LED显示模块、锂电池通过锂电池供电串联。

在本发明LED显示屏的制程中，为避免固晶机和/或点胶机针嘴碰触其他表面元器件，先封装形成所述LED显示模块，再在所述PCB板10上贴装固定其它表面元器件，如USB通信模块、充电模块、锂电池供电模块、功能选择模块、MCU控制模块等。所述LED显示屏的制程主要包括以下步骤：

（1）根据所要制造的LED显示屏大小，按比例选择PCB板10的设计尺寸，并相应地确定LED芯片20的规格、尺寸等，优选地，所述LED芯片20为垂直结构LED芯片或双电极结构LED芯片；

（2）清洗PCB板10，将PCB板放入等离子清洗机中进行电浆清洗，清洗参数设置为：7~15min/功率150W/氩气10~40sccm；

（3）固晶并固化，扩晶并调试固晶机，将LED芯片20贴装于清洗后的PCB板10上，所述LED芯片20呈方形点阵排布，LED芯片20之间的间距不大于0.7mm ，LED芯片20呈10~80度倾斜放置，LED芯片20的两个电极不在同一条垂直线上，然后放入烤箱进行烘烤固化，烘烤固化参数设置为135~155℃/1.5~2.5h；

（4）清洗，将烘烤后的PCB板10及LED芯片20放入等离子清洗机进行电浆清洗，电浆清洗参数设置为：7~15min/功率150W/氩气10~40sccm；

（5）打线，将固化好LED芯片20的PCB板10放入焊线机进行LED芯片20之间的连线，连线方式采用交错连续性打线方式，金线30直接连接于相邻两LED芯片20的相同电极之间，金线30的打线高度为0.03~0.05mm，焊接温度为110~130℃；

（6）封胶，使用点胶机对LED芯片20进行COB封胶，封胶时先在LED芯片20外围点一圈粘度较高的密封胶，烘烤后形成封闭的环形胶墙40，烘烤参数设置为：135~155℃/0.5~1h；然后在所述环形胶墙40内注入粘度较低的密封胶直至填平胶墙40，确保完全覆盖金线30，形成LED显示模块；

（7）将其它表面元器件贴装于PCB板10上。

下面结合具体实施例，对本发明LED显示屏的制程做具体说明：

实施例1

本实施例LED显示屏的制备工艺，具体步骤如下：

（1）根据所要制造的LED显示屏大小，PCB板10的设计尺寸为：2cm×8.2cm/四层板/厚度1.2mm/沉金/黑油白字，LED芯片20为8×20 mil双电极结构的LED芯片20。

（2）清洗，将PCB板10放入等离子清洗机中进行电浆清洗，清洗参数设置为：10min/功率150W/20sccm。

（3）固晶并固化，扩晶并调试固晶机，将LED芯片20贴装于清洗后的PCB板10上，如图2所示，所述LED芯片20呈16×64点阵排布，LED芯片20之间的间距为0.7mm，所述LED芯片20呈45度倾斜放置，LED芯片20的两个电极不在同一条垂直线上。然后放入烤箱进行烘烤固化，所述烘烤固化参数设置为150℃/2h。

（4）清洗，将烘烤后的PCB板10及LED芯片20放入等离子清洗机进行电浆清洗，电浆清洗参数设置为：10min/功率150W/氩气20sccm。

（5）打线，将固化好LED芯片20的PCB板10放入焊线机进行LED芯片20之间的连线，连线方式采用交错连续性打线方式，金线30直接连接于相邻两LED芯片20的相同电极之间，所述金线30的打线高度为0.035mm，焊接温度为120℃，如图3所示。

（6）封胶，使用点胶机对LED芯片20进行COB封胶，封胶时先在所述LED芯片20外围点一圈粘度较高的密封胶，烘烤后形成封闭的环形胶墙40，烘烤参数设置为：150℃/0.5h；然后在所述环形胶墙40胶内注入粘度较低的密封胶直至填平胶墙40，确保完全覆盖金线30。如此，将所述LED芯片20阵列一次性封装于PCB板10上，形成LED显示模块，如图4所示。

（7）其它表面元器件贴装，首先在PCB板10上进行锡膏印刷，然后将USB通信模块、充电模块、锂电池供电模块、功能选择模块、MCU控制模块贴装于PCB板10上，之后将贴好表面元器件的PCB板10过回流炉。如此，即完成高密度微型LED显示屏的制作。

实施例2

本实施例LED显示屏的制备工艺，具体步骤如下：

（1）根据所要制造的LED显示屏大小，所述PCB板10的设计尺寸为：4cm×16.4cm/四层板/厚度1.2mm/沉金/黑油白字，所述LED芯片20为8mil垂直结构的LED芯片20。

（2）将PCB板10放入等离子清洗机中进行电浆清洗，清洗参数设置为：15min/功率150W/30sccm。

（3）固晶并固化，将LED芯片20贴装于清洗后的PCB板10上，LED芯片20呈32×128点阵排布，LED芯片20之间的间距为0.5mm，LED芯片20呈65度倾斜放置，LED芯片20的两个电极不在同一条垂直线上，然后放入烤箱进行烘烤固化，烘烤固化参数设置为135℃/2.5h。

（4）将烘烤后的PCB板10及LED芯片20放入等离子清洗机进行电浆清洗，电浆清洗参数设置为：15min/功率150W/氩气30sccm。

（5）将固化好LED芯片20的PCB板10放入焊线机进行LED芯片20之间的连线，连线方式采用交错连续性打线方式，金线30直接连接于相邻两LED芯片20的相同电极之间，所述金线30的打线高度为0.05mm，焊接温度为125℃。

（6）使用点胶机对LED芯片20进行COB封胶，封胶时先在所述LED芯片20外围点一圈粘度较高的密封胶，烘烤后形成封闭的环形胶墙40，所述环形胶墙40的烘烤参数设置为：135℃/1h；然后在所述环形胶墙40胶内注入粘度较低的密封胶直至填平胶墙40，确保完全覆盖金线30。如此，将所述LED芯片20阵列一次性封装于PCB板10上，形成LED显示模块。

（7）在PCB板10上进行锡膏印刷，将USB通信模块、充电模块、锂电池供电模块、功能选择模块、MCU控制模块贴装于PCB板10上，之后将贴好表面元器件的PCB板10过回流炉，完成高密度微型LED显示屏的制作。

实施例3

本实施例LED显示屏的制备工艺，具体步骤如下：

（1）根据所要制造的LED显示屏大小，所述PCB板10的设计尺寸为：2cm×8.2cm/四层板/厚度1.2mm/沉金/黑油白字，所述LED芯片20为10×12 mil双电极结构的LED芯片20。

（2）将PCB板10放入等离子清洗机中进行电浆清洗，清洗参数设置为：7min/功率150W/40sccm。

（3）将LED芯片20贴装于清洗后的PCB板10上，所述LED芯片20呈16×64点阵排布，LED芯片20之间的间距为0.5mm，所述LED芯片20呈25度倾斜放置，LED芯片20的两个电极不在同一条垂直线上，然后放入烤箱进行烘烤固化，所述烘烤固化参数设置为155℃/1.5h。

（4）将烘烤后的PCB板10及LED芯片20放入等离子清洗机进行电浆清洗，电浆清洗参数设置为：7min/功率150W/40sccm。

（5）将固化好LED芯片20的PCB板10放入焊线机进行LED芯片20之间的连线，连线方式采用交错连续性打线方式，金线30直接连接于相邻两LED芯片20的相同电极之间，所述金线30的打线高度为0.030mm，焊接温度为110℃。

（6）使用点胶机对LED芯片20进行COB封胶，封胶时先在所述LED芯片20外围点一圈粘度较高的密封胶，烘烤后形成封闭的环形胶墙40，烘烤参数设置为：155℃/0.5h；然后在所述环形胶墙40胶内注入粘度较低的密封胶直至填平胶墙40，确保完全覆盖金线30，形成LED显示模块。

本发明LED显示屏及其制造工艺具有以下优点：

（1）采用COB封装方式将LED芯片直接封装在PCB板10上，并采用交错连续打线方式将金线30直接连接相邻的两LED芯片20的相同的电极，可以将LED芯片20之间的间距有效缩减至0.7mm以内，如此形成高密度的LED显示模块，显示效果良好。

（2）直接在PCB板10上封装LED显示模块，并在同一块PCB板10集成各功能模块，封装工艺精细程度较高，集成化优势明显，有效减小了LED显示屏的体积，填补了目前COB封装技术在小微型显示屏制作、一体集成领域的应用空白。

（4）LED芯片20采用交错连续性打线工艺，工艺简单、可操作性强，提高了生产效率。

（5）直接选用LED芯片20而非LED贴片成品制作LED显示屏，节约了制造成本。

需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1. 一种LED显示屏，包括PCB板以及封装于所述PCB板上的LED芯片阵列，其特征在于：所述LED芯片阵列包括若干均匀间隔排布的LED芯片，LED芯片呈倾斜放置，LED芯片的两个电极不在同一条垂直线上。

2. 如权利要求1所述的LED显示屏，其特征在于，所述LED芯片为垂直结构LED芯片或双电极LED芯片，所述LED芯片呈10~80度倾斜放置。

3. 根据权利要求1或2所述的LED显示屏，其特征在于，所述LED芯片之间连接有金线，所述金线采用交错连续打线方式直接连接相邻的LED芯片的相同电极，金线的打线高度为0.03~0.05mm。

4. 根据权利要求3所述的LED显示屏，其特征在于，还包括集成于PCB板上的USB通信模块、充电模块、锂电池供电模块、功能选择模块、以及MCU控制模块，所述USB通信模块与MCU控制模块串联，充电模块和锂电池供电模块串联，充电模块另一端与USB通信模块相联，锂电池供电模块另一端与MCU控制模块相联，功能选择模块与MCU控制模块相联，MCU控制模块通过列驱动和行驱动，与LED显示模块的每个LED芯片相联，LED芯片之间采用网格形式互联。

5. 一种LED显示屏的制造工艺，包括以下步骤：

根据所要制造的LED显示屏大小，选择相应尺寸及规格的PCB板及 LED芯片；

将LED芯片贴装于PCB板上，LED芯片呈倾斜放置，LED芯片两个电极不在同一条垂直线上；

在LED芯片之间交错连续性打线，金线直接连接于相邻两芯片的相同电极之间；

封胶，将完成打线的LED芯片密封固定于所述PCB板上；及

集成，在PCB板上进行USB通信模块、充电模块、锂电池供电模块、功能选择模块、MCU控制模块的贴装集成。

6. 根据权利要求5所述的LED显示屏，其特征在于，在将LED芯片贴装于PCB板之前，还包括将PCB板放入等离子清洗机中进行电浆清洗，清洗参数设置为：7~15min/功率150W/氩气10~40sccm。

7. 根据权利要求5所述的LED显示屏，其特征在于，还包括在将LED芯片贴装于PCB板上后，放入烤箱进行烘烤固化，烘烤固化参数设置为135~155℃/1.5~2.5h；以及烘烤后将PCB板及LED芯片放入等离子清洗机进行电浆清洗，电浆清洗参数设置为：7~15min/功率150W/氩气10~40sccm。

8. 根据权利要求5所述的LED显示屏，其特征在于，焊接温度为110~130℃。

9. 根据权利要求5所述的LED显示屏，其特征在于，封胶时先在LED芯片外围点一圈高粘度的密封胶，烘烤形成封闭的环形胶墙，烘烤参数设置为：135~155℃/0.5~1h；然后在所述环形胶墙内注入密封胶直至填平胶墙以完全覆盖金线。