CN104134741B - Led显示屏模组的封装方法 - Google Patents

Abstract

一种LED显示屏模组的封装方法，包括如下步骤：提供一模组线路基板，所述模组基板包括相对的第一表面和第二表面；将驱动芯片粘贴固定到所述第一表面上；采用引线键合的方式将所述驱动芯片与所述模组线路基板实现电性连接；对所述驱动芯片进行封胶及固化处理；将所述第二表面划分成呈阵列排列的多个像素单元区域，将LED芯片粘贴固定到每一像素单元区域，以形成多个像素单元；通过引线将LED芯片的阴阳极连接到所述第二表面的像素单元区域的对应焊盘上，以实现与所述驱动芯片的电性连接；及将包含有所述多个像素单元和所述驱动芯片的模组线路基板放置于塑封模具中，将塑封胶涂覆在所述多个像素单元的表面，盖上盖板，固化、脱模，以形成LED显示屏模组。

Description

LED显示屏模组的封装方法

技术领域

本发明涉及LED技术，特别是涉及一种LED显示屏模组的封装方法。

背景技术

LED(Light-Emitting Diode)显示屏行业已经进入整合阶段，各方面技术逐渐成熟，人们对LED显示屏的显示画质要求越来越高，LED显示屏领域朝着超高清、高密度、高分辨率、小间距、智能化等方向发展，因而对LED显示屏屏体的制造技术尤其是LED显示屏模组的封装技术要求越来越高。当前用于LED显示屏领域的LED封装有点阵型、直插型、表贴三拼一、表贴三合一等封装形式。点阵型封装是最早的封装方式，是将8*8个单色、双色或三色显示像素封装在一个模块里，形成模块，再将点阵模块焊接在PCB(Printed Circuit Board)基板上；直插型是将单个LED芯片封装在一个椭圆形塑料壳中，引出LED的阳极和阴极，然后插入PCB通孔焊盘中，通过手工焊或波峰焊焊接固定，形成一个个显示像素，插件形式的LED主要用在户外屏中；表贴三合一则是将组成一个像素的红绿蓝三个芯片封装在一个SMD(Surface Mounted Device)中，然后通过回流焊工艺焊接到模组基板上，而表贴三拼一则是将单个LED芯片封装在一个SMD中，红绿蓝三个SMD组成一个显示像素。

然而，如果采用表贴三合一封装形式，每个像素都要进行封装，每个SMD灯珠都需要有灯珠外壳、引线框架电极，灯珠封装后还要进行回流焊封装到PCB基板上，整个工艺过程比较复杂，特别是当LED显示屏点间距越来越小，LED密度越来越高，采用这种方式会导致整个LED显示屏的封装制造成本剧增。而且由于灯珠尺寸原因，很难将像素点间距做的更小，要做更小间距的LED显示屏就需要花费更巨大的成本代价。

发明内容

基于此，有必要提供一种制造成本较小的LED显示屏模组的封装方法。

一种LED显示屏模组的封装方法，包括如下步骤：

提供一模组线路基板，所述模组基板包括相对的第一表面和第二表面；

将驱动芯片粘贴固定到所述第一表面上；

采用引线键合的方式将所述驱动芯片与所述模组线路基板实现电性连接；

对所述驱动芯片进行封胶及固化处理；

将所述第二表面划分成呈阵列排列的多个像素单元区域，将红光、绿光、蓝光三种LED芯片依次粘贴固定到每一像素单元区域，以形成多个像素单元；

通过引线将所述红光、绿光、蓝光三种LED芯片的阴阳极连接到所述第二表面的像素单元区域的对应焊盘上，以实现与所述驱动芯片的电性连接；及

将包含有所述多个像素单元和所述驱动芯片的模组线路基板放置于塑封模具中，将塑封胶涂覆在所述多个像素单元的表面，盖上盖板，固化、脱模，以形成LED显示屏模组。

在其中一个实施例中，所述模组线路基板为包含LED显示屏扫描驱动电路的多层线路板。

在其中一个实施例中，所述将驱动芯片粘贴固定到所述第一表面上的步骤之前还包括使用等离子清洗机清洗所述第一表面。

在其中一个实施例中，使用固晶机通过绝缘固晶胶将所述驱动芯片粘贴固定到所述第一表面上。

在其中一个实施例中，使用点胶机通过电子灌封黑胶或UV胶对所述驱动芯片进行封胶处理，采用在烘箱中恒温静置或UV固化的方式将所述电子灌封黑胶或UV胶固化。

在其中一个实施例中，所述像素单元区域设有阳极焊盘、第一阴极焊盘、第二阴极焊盘及第三阴极焊盘，所述红光芯片为单电极反极性芯片，所述红光芯片的阳极通过导电银胶粘接到所述阳极焊盘，所述红光芯片的阳极阴极通过引线键合的方式绑定到所述第一阴极焊盘上；所述绿光芯片和蓝光芯片为具有绝缘衬底的水平的双电极结构，所述蓝光芯片和绿光芯片通过导电银胶粘接到所述阳极焊盘，所述绿光芯片的阳极和所述蓝光芯片的阳极通过引线键合的方式绑定到所述阳极焊盘上，所述绿光芯片的阴极和所述蓝光芯片的阴极通过引线键合的方式分别绑定到所述第二阴极焊盘及第三阴极焊盘上。

在其中一个实施例中，所述将所述第二表面划分成呈阵列排列的多个像素单元区域的步骤之前还包括使用等离子清洗机清洗所述第二表面。

上述方法将传统的表贴LED灯珠的封装和模组基板的组装两个工艺过程合二为一，在完成LED的封装的同时也完成了基板的封装，使得原本复杂的工艺流程得到大幅度简化，所用的原材料也大幅度减少，从而生产成本大幅度降低。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将会变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为一实施例的LED显示屏模组的封装方法流程图；

图2为一实施例的LED显示屏模组的侧视图；

图3为图2所示LED显示屏模组的主视图；

图4为一个像素单元的结构示意图；

图5为LED显示屏模组塑封时的立体示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

为了解决目前表贴三合一封装形式所存在的上述问题，发明人摈弃传统的封装思路，另辟蹊径，提出一种新型小间距LED显示屏集成化板级封装工艺，称之为IBLP(Integrated Board Level Package)工艺。由电子产品可靠性理论可知，众多分立元件组装在一起的可靠性远低于集成元件，因而要想提高小间距LED显示屏的可靠性，必须提高LED封装的集成度，因而本发明将LED封装的最小单位上升为显示的最小单位——模组，进行板级封装。IBLP工艺的封装载体是显示模组的线路基板，直接将LED裸芯片封装在显示模组线路基板上，完成LED的电气连接、机械固定，并提供LED工作时的散热通路和光学通路。因而通过IBLP工艺封装后得到不再是一个个单一的器件，而是一个个具有显示功能的显示部件，这便是集成化板级封装。

请参阅图1，一实施方式的LED显示屏模组的封装方法，包括如下步骤：

步骤S110、提供一模组线路基板，所述模组基板包括相对的第一表面和第二表面。

请参阅图2，模组线路基板10为包含LED显示屏扫描驱动电路的多层线路板，其包括第一表面12和第二表面14。具体的，可以为四层结构的PCB，材质为FR-4，其内部包含有LED显示屏扫描驱动电路。

步骤S120、使用等离子清洗机清洗第一表面。

具体清洗条件为：工艺气体流量为10sccm，真空压力为180mTorr，清洗时间为5秒。可以理解，清洗步骤也可省略。

步骤S130、将驱动芯片粘贴固定到第一表面上。

请参阅图2，可以使用固晶机通过绝缘固晶胶将驱动芯片20粘贴到第一表面12的对应位置。固晶胶采用导热性稍好的绝缘胶水即可。本发明所提出集成化封装工艺重点是LED的集成封装，对于底面的驱动芯片的集成化封装，需使用集成度较高的驱动芯片才能取得好的效果，目前高集成度的专用LED驱动芯片价格比一般的LED驱动芯片要略高，若考虑成本因素，底部驱动芯片的封装也可以用各驱动芯片厂商制造的驱动器件进行回流焊组装进行替代。

步骤S140、采用引线键合(Wire Bonding)的方式将所述驱动芯片与所述模组线路基板实现电性连接。

可以使用金线采用引线键合的方式完成驱动芯片20和模组线路基板10的电气连接。

步骤S150、对所述驱动芯片进行封胶及固化处理。

可以使用点胶机通过电子灌封黑胶22或UV胶对打好金线的驱动芯片进行封胶处理，采用在烘箱中恒温静置或UV固化的方式将电子灌封黑胶22或UV胶固化。

步骤S160、使用等离子清洗机清洗所述第二表面。

具体清洗条件可以与步骤S120相同。

步骤S170、将所述第二表面划分成呈阵列排列的多个像素单元区域，将红光、绿光、蓝光三种LED芯片依次粘贴固定到每一像素单元区域，以形成多个像素单元。

请参阅图3，本实施例中，第二表面14被划分成了多个像素单元区域142。每个像素单元区域142大致为正方形，当然也可以为矩形，菱形、圆形等形状。多个像素单元区域142以阵列的形式排布，相邻像素单元区域142的距离相等。

由于LED芯片后续通过导电银胶粘贴到模组基板上后需要进行烘烤固化，为保证固化过程中的热膨胀导致的芯片位置的变化，应该在基板贴芯片的位置以铜焊盘的形式设置金属底座。与表贴形式的基板不同，顶层与LED电极互连的焊盘上不能设置过孔，因为IBLP工艺中基板顶层是通过引线键合的形式完成与LED的电极互连，必须提供足够大小的焊盘平整区域，为配合扫描控制电路，可以将一个像素的阳极(或阴极)打线打到一个焊盘上形成共阳(阴)级连接。

请参阅图4，像素单元区域142内设有阳极焊盘144、第一阴极焊盘146、第二阴极焊盘148及第三阴极焊盘149。其中，阳极焊盘144的面积较大，三个阴极焊盘146、148、149面积较小，且排列在阳极焊盘144的一侧。红光芯片32、绿光芯片34和蓝光芯片36均设置在阳极焊盘144上。

步骤S180、通过引线将所述红光、绿光、蓝光三种LED芯片的阴阳极连接到所述第二表面的像素单元区域的对应焊盘上，以实现与所述驱动芯片的电性连接。

本实施例中，红光芯片32为单电极反极性芯片，其下底面通过导电银胶粘接到阳极焊盘144上。红光芯片32的阴极324位于其上表面，可以通过引线键合机将金线(或铝线)40绑定到第一阴极焊盘146上。

绿光芯片34和蓝光芯片36选用水平的双电极结构。蓝光芯片34和绿光芯片36的下底面为绝缘的衬底材料(例如蓝宝石等)，因此粘接到阳极焊盘144时可以既用绝缘胶也可以用导电银胶，为简化可以和红光芯片32一样均用导电银胶。绿光芯片34的阳极342和蓝光芯片36的阳极362通过引线键合的方式绑定到阳极焊盘144上，而各自的阴极344、364则分别绑定到第二阴极焊盘148及第三阴极焊盘149上。

步骤S190、将包含有所述多个像素单元和所述驱动芯片的模组线路基板放置于塑封模具中，将塑封胶涂覆在所述多个像素单元的表面，盖上盖板，固化、脱模，以形成LED显示屏模组。

完成了LED的粘晶和打线操作后，需要对模组线路基板10进行塑封保护处理，采用整板塑封可以大大提高生产效率和光均匀性。

请参阅图5，首先可以将模组线路基板10的背面铜柱固定到支架40上，然后放进塑封模具中。模具内壁事先涂有一层脱模剂。将导热性能好具有亚光效果的塑封硅胶调好成分后注入模具中，使模组线路基板10上的LED芯片和打线完全被浸没，盖上盖板50(内壁同样涂有脱模剂)，常温或放入一定温度的烤箱中固化。待塑封胶完全固化后，取出模组，便可以进行后续的测试及箱体的组装。

上述IBLP工艺将传统的表贴LED灯珠的封装和模组基板的组装两个工艺过程合二为一，在完成LED的封装的同时也完成了基板的封装，使得原本复杂的工艺流程得到大幅度简化，所用的原材料也大幅度减少，从而生产成本大幅度降低。由于将整个模组上的LED芯片和驱动芯片都集成在一起，LED芯片可以得到很好的机械保护，可靠性大大提高，可以实现2.0mm的屏间距。现有的具有过孔的PCB基板需要过回流焊封装，整个工艺过程比较复杂。而本发明的工艺过程简单，更适合于批量生产。LED芯片直接封装到模组基板上，散热路径变短，散热效果变好，从根本上解决现有的LED显示屏容易死灯的问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种LED显示屏模组的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一模组线路基板，所述模组线路基板包括相对的第一表面和第二表面；所述模组线路基板为包含LED显示屏扫描驱动电路的多层线路板；

使用等离子清洗机清洗所述第一表面；

使用固晶机通过绝缘固晶胶将驱动芯片粘贴固定到所述第一表面上；

采用引线键合的方式将所述驱动芯片与所述模组线路基板实现电性连接；

对所述驱动芯片进行封胶及固化处理；使用点胶机通过电子灌封黑胶或UV胶对所述驱动芯片进行封胶处理，采用在烘箱中恒温静置或UV固化的方式将所述电子灌封黑胶或UV胶固化；

使用等离子清洗机清洗所述第二表面；

将所述第二表面划分成呈阵列排列的多个像素单元区域，将红光、绿光、蓝光三种LED芯片依次粘贴固定到每一像素单元区域，以形成多个像素单元；

通过引线将所述红光、绿光、蓝光三种LED芯片的阴阳极连接到所述第二表面的像素单元区域的对应焊盘上，以实现与所述驱动芯片的电性连接；及

将包含有所述多个像素单元和所述驱动芯片的模组线路基板放置于塑封模具中，将塑封胶涂覆在所述多个像素单元的表面，盖上盖板，固化、脱模，以形成LED显示屏模组；

其中，所述像素单元区域设有阳极焊盘、第一阴极焊盘、第二阴极焊盘及第三阴极焊盘，与LED芯片的电极互连的焊盘上不设置过孔，所述红光芯片、所述绿光芯片和所述蓝光芯片均设置在所述阳极焊盘上，所述红光芯片为单电极反极性芯片，所述红光芯片的阳极通过导电银胶粘接到所述阳极焊盘，所述红光芯片的阴极通过引线键合的方式绑定到所述第一阴极焊盘上；所述绿光芯片和蓝光芯片为具有绝缘衬底的水平的双电极结构，所述蓝光芯片和绿光芯片通过导电银胶粘接到所述阳极焊盘，所述绿光芯片的阳极和所述蓝光芯片的阳极通过引线键合的方式绑定到所述阳极焊盘上，所述绿光芯片的阴极和所述蓝光芯片的阴极通过引线键合的方式分别绑定到所述第二阴极焊盘及第三阴极焊盘上。