CN109473412B - 一种倒装led发光芯片固晶结构及其固晶方法 - Google Patents

一种倒装led发光芯片固晶结构及其固晶方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种倒装LED发光芯片固晶结构及固晶方法，该固晶结构的倒装LED发光芯片的正、负极分别通过正、负极焊料焊到正、负极焊盘上；正、负极焊盘相对的边缘处分别印刷正、负极焊料；正、负极焊料分别部分印制于正、负极焊盘12上，部分印制于PCB板上；阻焊印制于PCB板上并位于正极焊料与负极焊料之间；阻焊采用绝缘材料；焊料使用印刷机通过钢网上的开口印刷到PCB板的正极焊盘和负极焊盘上。本发明即降低了工艺难度，又能够保证倒装LED发光芯片两电极与焊料的接触面积，在避免虚焊的同时能够避免由于焊料流淌引起短路。

Description

一种倒装LED发光芯片固晶结构及其固晶方法
技术领域
本发明属于LED显示屏技术领域，涉及一种倒装LED发光芯片固晶结构及其固晶方法。
背景技术
目前LED芯片技术发展迅速，其中倒装芯片发展尤其迅速，倒装芯片的天然优势是发光面大亮度高，另一方面倒装芯片电极在芯片下方，这种设计更适合制作COB小间距的LED显示屏。
在LED小间距领域中，目前国内主流产品是以表贴技术为主。表面贴装产品技术优势有两点：其一，在于产品表面贴装器件易于实现成品端的“混合”，实现整屏的均匀化效果；其二，采用表面分立器件可以实现模组之间无缝拼接效果。但其限制在于表面贴装封装器件结构、现有产业设备能力(包括芯片制成能力、器件封装基板制作精度、固晶焊线、分选设备、SMT设备等)，再进一步缩小点距方面难以实现。另外一条技术路线是以COB集成小间距封装为代表的集成封装技术，其技术在更小间距领域有着天然的技术优势。其技术路线是将芯片直接安装在PCB板上，形成集成阵列封装，有利于实现更小的点距的集成封装。但是由于在COB集成封装中，由于焊盘设计需要固晶焊盘及打线焊盘倒装焊盘面积较大，铝线反射光源，导致对比度无法做到更大。
采用混合固晶的方式是充分利用倒装芯片的优势，一方面倒装芯片电极在芯片下方，可以通过导电材料粘接到焊盘上，无需分别设计固晶焊盘及打线焊盘，另一方面倒装芯片亮度远高于垂直芯片亮度。利用这两个芯片优势，有效提升了COB小间距显示屏的对比度问题。
常规的倒装LED发光芯片，电极面，两个电极间距为4mil，两电极大小为2.3mil，主要是因为生产成本等因素，LED发光芯片不会做太大。这就对PCB焊盘设计有很高的要求，既要满足两电极要放置到焊盘上避免虚焊，又要避免由于焊料印刷问题导致的短路。如果要保证LED发光芯片两个电极与焊盘充分接触，就需要两焊盘间距足够小，以保证电极与焊盘充分接触，但由于PCB的加工工艺，焊盘间距做到4mil以下比较难，假设可以做到很小，由于焊盘距离较近，及焊料的流淌性等问题，容易导致两电极短路。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种倒装LED发光芯片固晶结构，该结构能够避免LED发光芯片两电极虚焊及短路。
为了解决上述技术问题，本发明的倒装LED发光芯片固晶结构包括PCB板、固定在PCB板上的正极焊盘和负极焊盘；倒装LED发光芯片的正极和负极分别通过正极焊料、负极焊料焊到正极焊盘和负极焊盘上；其特征在于正极焊盘和负极焊盘相对的边缘处分别印刷正极焊料、负极焊料；正极焊料和负极焊料分别部分印制于正极焊盘和负极焊盘上，且分别部分印制于PCB板上；阻焊印制于PCB板上并位于正极焊料与负极焊料之间；阻焊采用绝缘材料。
本发明由于焊料部分印制于焊盘上，部分印制于PCB板上，两焊盘的间距可以大略等于倒装LED发光芯片两电极的间距，即降低了工艺难度，又能够保证倒装LED发光芯片两电极与焊料的接触面积，从而避免虚焊；在正极焊料与负极焊料之间增加了阻焊，能够避免由于焊料流淌引起短路。
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种倒装LED发光芯片固晶结构的固晶方法，该方法包括下述步骤：
步骤一、固晶时，将钢网铺设在PCB板上，并使得钢网开口的位置与正极焊盘和负极焊盘对应；其中PCB板上正极焊盘和负极焊盘的宽度6mil—12mil，长度6mil—12mil，两焊盘间距M为3mil—12mil；钢网开口宽度范围6mil—9mil，长度6mil—9mil，钢网开口的间距S为3mil—10mil，S＜M；钢网厚度0.03mm—0.10mm；
步骤二、使用印刷机将焊料通过钢网开口印刷到PCB板的正极焊盘和负极焊盘相对的边缘处，得到正极焊料和负极焊料；焊料选择12000—18000cps粘度的导电材料，印刷机的印刷压力为0.10N—0.25N，印刷速度为50mm/s—110mm/s，刮刀角度为45—60度；
步骤三、通过固晶设备将倒装LED发光芯片放置于PCB板上，使倒装LED发光芯片的正极与负极分别通过正极焊料和负极焊料焊接到正极焊盘和负极焊盘。
本发明通过有效设计焊盘大小及间距、钢网开口大小及间距，以及通过大量实验确定焊料粘度、印刷压力、印刷速度、刮刀角度等，既能保证有效印刷焊料，又能避免焊料流淌面积过大引起短路。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是高密度COB小间距LED显示板剖面图。
图2是倒装LED发光芯片主视图。
图3是现有技术的倒装LED发光芯片固晶结构示意图。
图4是本发明的倒装LED发光芯片固晶结构示意图。
图5是焊料印刷方法示意图。
图6是钢网剖视图。
图7-12是实施例1-6的由红、绿、蓝三色LED发光芯片组成LED晶元示意图。
具体实施方式
如图1所示，高密度COB小间距LED显示板一般包括驱动电路板101，封装胶层102、LED发光芯片103和驱动IC104；其中LED发光芯片103可以为倒装LED发光芯片，也可以为正装LED发光芯片。
如图2所示，常规的倒装LED发光芯片5，其正极51与负极52的间距L为4mil，正极51和负极52的大小W为2.3mil。
现有技术的倒装LED发光芯片固晶结构如图3所示，PCB板1上固定正极焊盘11和负极焊盘12，正极焊盘11和负极焊盘12上分别印刷正极焊料13、负极焊料14；倒装LED发光芯片的正极51和负极52分别通过正极焊料13、负极焊料14焊到正极焊盘11和负极焊盘12上。由于倒装LED发光芯片的正极51与负极52的间距L仅为4mil，因此要求正极焊盘11和负极焊盘12之间的距离M足够小，以保证倒装LED发光芯片的正极51与负极52与正极焊盘11和负极焊盘12充分接触，但由于PCB板的加工工艺，正极焊盘11和负极焊盘12的间距M做到4mil以下比较难，易出现虚焊现象；假设正极焊盘11和负极焊盘12的间距M可以做到很小，由于两焊盘距离较近及焊料的流淌性等问题，会导致正极51与负极52短路。
针对虚焊、短路等问题，考虑到倒装LED发光芯片的正、负电极是与焊料接触，焊料与焊盘接触，所以如果要保证正负电极与焊料有足够的接触面积，焊料连接到焊盘，就可以解决虚焊的问题；保证接触面积后，在正负极焊盘中间增加阻焊可以确保由于焊料流淌引起的短路问题。
如图4所示，本发明的倒装LED发光芯片固晶结构包括PCB板1、固定在PCB板1上的正极焊盘11和负极焊盘12；正极焊盘11和负极焊盘12相对的边缘处分别印刷正极焊料13、负极焊料14；正极焊料13和负极焊料14分别部分印制于正极焊盘11和负极焊盘12上，部分印制于PCB板1上；阻焊15印制于PCB板上并位于正极焊料13与负极焊料14之间；阻焊15采用绝缘油墨，也可以采用其他绝缘材料。倒装LED发光芯片的正极51和负极52分别通过正极焊料13、负极焊料14焊到正极焊盘11和负极焊盘12上。
由于焊料部分印制于焊盘上，部分印制于PCB板上，能够保证倒装LED发光芯片两电极与焊料的接触面积，从而避免虚焊；并且两焊盘的间距M可以大略等于倒装LED发光芯片两电极的间距L，降低了工艺难度；在正极焊料13、负极焊料14之间增加了阻焊15，能够避免由于焊料流淌引起短路。
所述倒装LED发光芯片的固晶方法，包括下述步骤：
步骤一、如图5、6所示，印刷时，将钢网铺设在PCB板1上，并使得钢网开口21的位置与正极焊盘11和负极焊盘12对应；PCB板1上正极焊盘11和负极焊盘12的宽度6mil—12mil，长度6mil—12mil，两焊盘间距M为3mil—12mil；相应的钢网选用网框29inch×29inch，平整度0.2以上，绷网工艺选用露纱方式，钢网开口21宽度范围6mil—9mil，长度6mil—9mil，钢网开口21的间距S为3mil—10mil，S＜M；钢网厚度0.03mm—0.10mm。
步骤二、使用印刷机将焊料3通过钢网2上的开口印刷到PCB板1的正极焊盘11和负极焊盘12相对的边缘处得到正极焊料13和负极焊料14；焊料选择12000—18000cps粘度的导电材料，印刷机的印刷压力为0.10N—0.25N，印刷速度为50mm/s—110mm/s，刮刀4的角度为45—60度，钢网与印刷机的升降机之间的间隙量为-0.3mm—-0.5mm。有效设计焊盘大小及间距，钢网开口大小及间距，以及焊料粘度、印刷压力、印刷速度以及刮刀角度，既能保证有效焊接，又避免短路。
步骤三、通过固晶设备将倒装LED发光芯片放置于PCB板1上，使倒装LED发光芯片的正极51与负极52分别通过正极焊料13和负极焊料14焊接到正极焊盘11和负极焊盘12。
实施例1
如图7所示，红色LED发光芯片501采用垂直固晶结构，需要进行焊线作业，绿色LED发光芯片502、蓝色LED发光芯片503采用倒装固晶结构，不需要焊线作业，有效节省了焊盘设计面积，降低焊线面积，提高对比度。
实施例2
如图8所示，红色LED发光芯片501、蓝色LED发光芯片503采用垂直固晶结构，需要进行焊线作业；绿色LED发光芯片502采用倒装固晶结构，不需要焊线作业，有效节省了焊盘设计面积，降低焊线面积，提高对比度。
实施例3
如图9所示，红色LED发光芯片501、绿色LED发光芯片502采用垂直固晶结构，需要进行焊线作业；蓝色LED发光芯片503采用倒装固晶结构，不需要焊线作业，有效节省了焊盘设计面积，降低焊线面积，提高对比度。
实施例4
如图10所示，绿色LED发光芯片502、蓝色LED发光芯片503采用垂直固晶结构，需要进行焊线作业；红色LED发光芯片501采用倒装固晶结构，不需要焊线作业，有效节省了焊盘设计面积，降低焊线面积，提高对比度。
实施例5
如图11所示，绿色LED发光芯片502采用垂直固晶结构，需要进行焊线作业；红色LED发光芯片501、蓝色LED发光芯片503采用倒装固晶结构，不需要焊线作业，有效节省了焊盘设计面积，降低焊线面积，提高对比度。
实施例6
如图12所示，蓝色LED发光芯片503采用垂直固晶结构，需要进行焊线作业，红色LED发光芯片501、绿色LED发光芯片502采用倒装固晶结构，不需要焊线作业，有效节省了焊盘设计面积，降低焊线面积，提高对比度。

Claims (1)

1.一种倒装LED发光芯片固晶结构的固晶方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤一、固晶时，将钢网(2)铺设在PCB板(1)上，并使得钢网开口(21)的位置与正极焊盘(11)和负极焊盘(12)对应；其中PCB板(1)上正极焊盘(11)和负极焊盘(12)的宽度6mil—12mil，长度6mil—12mil，两焊盘间距M为3mil—12mil；钢网开口(21)宽度范围6mil—9mil，长度6mil—9mil，钢网开口(21)的间距S为3mil—10mil，S＜M；钢网厚度0.03mm—0.10mm；
步骤二、使用印刷机将焊料(3)通过钢网开口(21)印刷到PCB板(1)的正极焊盘(11)和负极焊盘(12)相对的边缘处，得到正极焊料(13)和负极焊料(14)；焊料选择12000—18000cps粘度的导电材料，印刷机的印刷压力为0.10N—0.25N，印刷速度为50mm/s—110mm/s，刮刀角度为45—60度；
步骤三、通过固晶设备将倒装LED发光芯片放置于PCB板(1)上，使倒装LED发光芯片的正极(51)与负极(52)分别通过正极焊料(13)和负极焊料(14)焊接到正极焊盘(11)和负极焊盘(12)；
所述的倒装LED发光芯片固晶结构，包括PCB板(1)、固定在PCB板(1)上的正极焊盘(11)和负极焊盘(12)；倒装LED发光芯片的正极(51)和负极(52)分别通过正极焊料(13)、负极焊料(14)焊到正极焊盘(11)和负极焊盘(12)上；正极焊盘(11)和负极焊盘(12)相对的边缘处分别印刷正极焊料(13)、负极焊料(14)；正极焊料(13)和负极焊料(14)分别部分印制于正极焊盘(11)和负极焊盘(12)上，且分别部分印制于PCB板(1)上；阻焊(15)印制于PCB板上并位于正极焊料(13)与负极焊料(14)之间；阻焊(15)采用绝缘材料。
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