CN109673110B - Led芯片的固晶方法及具有其的显示模组的封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED芯片的固晶方法及具有其的显示模组的封装方法。该固晶方法包括以下步骤：S1，在电路板上设置焊接材料并固化，得到固定在电路板上的焊接部；S2，将LED芯片可拆卸地设置在基板的第一表面，LED芯片具有相对的电极表面和发光表面，发光表面与第一表面接触，电极表面位于发光表面远离基板的一侧；S3，使焊接部与电极表面接触，并使焊接部中靠近电极表面的部分融化，LED芯片通过融化的焊接部固定在电路板上。上述固晶方法不会拉扯LED芯片及造成正负电极的短路，提高了固晶工艺的良率；并且，相对于传统固晶工艺而言，上述固晶方法每次能够固晶成百上千颗LED芯片，提高了固晶效率。
Description
技术领域
本发明涉及LED显示领域，具体而言，涉及一种LED芯片的固晶方法及具有其的显示模组的封装方法。
背景技术
COB封装即Chip On Board，就是将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连基板上，然后引线键合实现其电连接。COB封装技术在LED显示领域中的应用日益广泛，例如，LED固晶即为COB封装技术在LED显示领域中的具体应用。LED固晶工艺的一般流程为：先在PCB板上点锡膏或银胶，随后将LED芯片拾取并放置到指定位置，最后进行高温回流焊，由此，LED芯片即被焊接到PCB板上。
然而，随着LED芯片技术的发展，为了进一步降低LED芯片成本，LED芯片被制作地越来越小。目前的LED固晶工艺中，LED芯片的正负电极通常被倒装封装于芯片同一侧。这样，LED芯片正负电极之间的间距也随着芯片尺寸的缩小而减小。因此，采用现有的LED固晶技术，在进行高温回流焊时，完全融化的锡膏会拉扯LED芯片，导致LED芯片位置偏移及正负电极短路，造成显示屏的“毛毛虫”现象。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种LED芯片的固晶方法及具有其的显示模组的封装方法，以解决现有技术中LED固晶工艺易导致LED芯片的正负电极短路的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种LED芯片的固晶方法，包括以下步骤：S1，在电路板上设置焊接材料并固化，得到固定在电路板上的焊接部；S2，将LED 芯片可拆卸地设置在基板的第一表面，LED芯片具有相对的电极表面和发光表面，发光表面与第一表面接触，电极表面位于发光表面远离基板的一侧；S3，使焊接部与电极表面接触，并使焊接部中靠近电极表面的部分融化，LED芯片通过融化的焊接部固定在电路板上。
进一步地，在步骤S1中，采用印刷工艺将焊接材料设置在电路板上，优选印刷工艺为钢网印刷。
进一步地，在步骤S1中，采用回流焊工艺将焊接材料固化，优选回流焊工艺的固化温度为130～270℃。
进一步地，在步骤S2中，采用双面粘性膜将LED芯片设置在基板上。
进一步地，电路板上具有第一标记，第一表面具有第二标记，第一标记与焊接部的相对位置关系与第二标记与LED芯片的相对位置关系相同，在步骤S3中，将第一标记与第二标记定位在电路板的同一垂线上，并将基板沿垂线向下移动，以使焊接部与电极表面接触。
进一步地，采用影像分析装置实现第一标记与第二标记的定位。
进一步地，基板具有与第一表面相对的第二表面，步骤S3包括以下步骤：通过第二表面将基板固定在导电导热装置上，并将基板移动至电路板上方；将焊接部与电极表面对位后接触并施压，以将导电导热装置的热量传导至焊接部，实现对焊接部的加热，优选导电导热装置的温度为150～320℃，优选对焊接部的加热时间为10～60s。
进一步地，电路板为PCB板。
进一步地，基板包括硅基板、氮化硅基板和金属基板中的任一种或多种。
根据本发明的另一方面，提供了一种显示模组的封装方法，包括将LED芯片固定在电路板上以形成显示模组的像素点的步骤，采用上述的固晶方法将LED芯片固定在电路板上。
进一步地，在固晶方法的步骤S2中，将多个LED芯片设置在基板的第一表面，相邻各 LED芯片的间距为L1，欲形成的像素点的间距为L2，L1与L2相同，或L1为L2的整倍数。
应用本发明的技术方案，提供了一种LED芯片的固晶方法，该固晶方法先将焊接材料固定在电路板上，并将LED芯片可拆卸地设置在一个基板表面，使LED芯片的发光表面与该表面接触，然后通过将焊接部与LED芯片的电极表面接触，通过加热焊接部以使其融化后与LED 芯片连接，从而使LED芯片能够通过焊接部固定在电路板上。相比于直接将LED芯片焊接在电路板上的传统固晶工艺，本发明的上述固晶方法是先将焊接材料固定在电路板上，然后再通过热传导使焊接材料中的部分融化，以使LED芯片通过融化的部分焊接材料固定在电路板上，由于焊接材料没有完全融化，从而不会拉扯LED芯片及造成正负电极的短路，提高了固晶工艺的良率；同时由于LED芯片可拆卸地设置在基板上，在将LED芯片通过焊接材料固定在电路板之后其自动从基板上脱落，此时移走基板即可。并且，相对于传统固晶工艺而言，上述固晶方法每次能够固晶成百上千颗LED芯片，提高了固晶效率。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施方式所提供的LED芯片的固晶方法的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术所介绍的，采用现有的LED固晶技术，在进行高温回流焊时，完全融化的锡膏会拉扯LED芯片，导致LED芯片位置偏移及正负电极短路，造成显示屏的“毛毛虫”现象。为了解决如上技术问题，本发明提出了一种LED芯片的固晶方法，如图1所示，包括以下步骤：S1，在电路板上设置焊接材料并固化，得到固定在电路板上的焊接部；S2，将LED 芯片可拆卸地设置在基板的第一表面，LED芯片具有相对的电极表面和发光表面，发光表面与第一表面接触，电极表面位于发光表面远离基板的一侧；使焊接部与电极表面接触，并使焊接部中靠近电极表面的部分融化，LED芯片通过融化的焊接部固定在电路板上。
本发明的上述固晶方法中由于先将焊接材料固定在电路板上，并将LED芯片可拆卸地设置在一个基板表面，使LED芯片的发光表面与该表面接触，然后通过将焊接部与LED芯片的电极表面接触，通过加热焊接部以使其融化后与LED芯片连接，从而使LED芯片能够通过焊接部固定在电路板上。相比于直接将LED芯片焊接在电路板上的传统固晶工艺，本发明的上述固晶方法是先将焊接材料固定在电路板上，然后再通过热传导使焊接材料中的部分融化，以使LED芯片通过融化的部分焊接材料固定在电路板上，由于焊接材料没有完全融化，从而不会拉扯LED芯片及造成正负电极的短路，提高了固晶工艺的良率；同时由于LED芯片可拆卸地设置在基板上，在将LED芯片通过焊接材料固定在电路板之后其自动从基板上脱落，此时移走基板即可。并且，相对于传统固晶工艺而言，上述固晶方法每次能够固晶成百上千颗 LED芯片，提高了固晶效率。
下面将更详细地描述根据本发明提供的LED芯片的固晶方法的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
首先，执行步骤S1：在电路板上设置焊接材料并固化，得到固定在电路板上的焊接部。上述电路板可以为PCB板；本领域技术人员可以根据现有技术对上述焊接材料进行合理选取，例如上述焊接材料可以为锡膏等。
在上述步骤S1中，可以将焊接材料直接印刷在电路板的焊盘上，而为了实现焊接材料与电路板牢固地连接，优选地，上述印刷工艺为钢网印刷；并且，优选地，采用回流焊工艺将焊接材料固化；进一步优选地，上述回流焊工艺的固化温度为130～270℃。上述工艺步骤与现有技术的区别在于，现有技术中是采用回流焊工艺直接将LED芯片通过焊接材料固定在电路板上，从而易造成完全融化的焊接材料拉扯LED芯片，进而导致LED芯片位置偏移及正负电极短路，而本发明的上述步骤中仅仅是先将焊接材料固定在电路板上，由于此时的LED芯片并未通过焊接材料与电路板连接，从而即使通过回流焊工艺使焊接材料完全融化，也不会造成上述技术问题。
在完成上述步骤S1之后，执行步骤S2：将LED芯片可拆卸地设置在基板的第一表面， LED芯片具有相对的电极表面和发光表面，发光表面与第一表面接触，电极表面位于发光表面远离基板的一侧。为了在后续工艺步骤中能够通过上述基板传导热量，优选地，上述基板由硅、氮化硅或金属等材料制备而成。
在上述步骤S2中，为了实现LED芯片与基板之间快速、便捷的可拆卸连接，优选地，采用双面粘性膜将LED芯片设置在基板上。但并不局限于上述优选的实施方式，也可以采用现有技术中能够实现可拆卸连接的其它实施方式。
在完成上述步骤S2之后，执行步骤S3：使焊接部与LED芯片的电极表面接触，并使焊接部中靠近电极表面的部分融化，LED芯片通过融化的焊接部固定在电路板上。可以使热量通过基板传到至焊接部靠近LED芯片的一端，从而实现焊接部靠近电极表面的部分融化，由于上述焊接部仅仅是靠近电极表面的那一部分融化，从而有效地避免了焊接材料完全融化而造成的对LED芯片的拉扯。
上述基板具有与第一表面相对的第二表面，在一种优选的实施方式中，上述步骤S3包括以下步骤：通过上述第二表面将基板固定在导电导热装置上，并将基板至电路板上方；将焊接部与电极表面对位后接触并施压，以将导电导热装置的热量传导至焊接部，实现对焊接部的加热。
在上述优选的实施方式中，可以采用金属头作为导电导热装置，且通过预先对金属头进行加热，以使金属头在与基板接触后能够将热量传递至焊接部，从而实现对焊接部中靠近电极表面的那一部分的加热。为了在通过焊接部固定LED芯片的同时避免其对LED芯片的拉扯，更为优选地，上述导电导热装置的温度为150～320℃，对上述焊接部的加热时间为10～60s。
为了使基板上LED芯片能够准确定位在电路板上，优选地，上述电路板上具有第一标记，上述基板的第一表面具有第二标记，且第一标记与焊接部的相对位置关系与第二标记与LED 芯片的相对位置关系相同。此时，在上述步骤S3中，将第一标记与第二标记定位在电路板的同一垂线上，并将基板沿垂线向下移动，以使焊接部与电极表面接触。
更为优选地，采用影像分析装置实现第一标记与第二标记的定位。下面举例说明采用影像分析装置进行定位的步骤：电路板的四个边角上刻蚀有定位点，基板的四个边角上也刻蚀有定位标记。导电导热装置可沿x,y,z方向平移，且可在xy平面内旋转。为了确保基板上的 LED芯片能够准确焊接到电路板上正确的位置，需另采用一影像分析装置，获取电路板上四个定位点的影像，从而确定电路板的位置。随后，采用该影像分析装置，获取导电导热装置上基板四个定位标记的影像，从而获得基板的位置，以及基板和电路板在xy平面内的相对位置关系。此时，该影像分析装置计算出导电导热装置需移动的距离和角度，然后，移动导电导热装置，使基板移动到电路板上需焊接位置的正上方。然后，向下移动导电导热装置，使基板与电路板接触，基板上所有LED芯片的正负电极均与PCB板焊盘上的锡膏贴合。
根据本发明的另一方面，还提供了一种显示模组的封装方法，包括将LED芯片固定在电路板上以形成显示模组的像素点的步骤，在该步骤中采用上述的固晶方法将LED芯片固定在电路板上。
优选地，在上述固晶方法的步骤S2中，将多个LED芯片设置在基板的第一表面，相邻各LED芯片的间距为L1，欲形成的像素点的间距为L2，L1与L2相同，或L1为L2的整倍数。当L1与L2相同时，相邻各LED芯片的间距等于欲形成的像素点的间距，此时可以仅通过执行一次上述步骤S1至步骤S3，即能够得到所需的像素点；当L1为L2的整倍数时，相邻各LED 芯片的间距成倍地大于欲形成的像素点的间距，此时可以通过执行多次上述步骤S1至步骤 S3，以得到所需的像素点。
下面将结合实施例具体说明本发明所提供的LED芯片的固晶方法。
实施例1
本实施例具体可以包括如下步骤：
针对已设计并加工完成的PCB基板，采用钢网印刷的方式，在PCB基板上需要焊接LED 芯片的焊盘上印刷锡膏。随后，将印刷好锡膏的PCB基板置于回流炉中，在200℃下进行高温回流焊。该工艺结束后，锡膏顶部呈弧状凸起，锡膏底部与PCB基板上的焊盘紧密结合。
选取一临时基板，按照一定排列方式，将LED芯片排列到该临时基板上。在临时基板上覆盖一层膜纸，膜纸双面具有粘性，一面与临时基板贴合，一面粘附LED芯片。在临时基板上刻有标记，如圆形或方形，该标记作为固晶时的定位标记。每组LED芯片各自的位置关系与显示像素一致，每组LED芯片之间的排列间距为显示屏像素间距，或者像素间距的整数倍。 LED芯片在膜纸上的位置是电极面向上，即LED芯片的发光面与膜纸粘合，电极面远离膜纸。
将PCB基板固定于一平台，选取一温度为200℃的金属头(金属头的横截面积略大于临时基板的面积)，该金属头顶部平整，且具有吸取及加热功能。使用该金属头吸取临时基板无 LED芯片一侧(临时基板被金属头覆盖吸取)，使临时基板上的LED芯片电极向下。
吸取临时基板的金属头平移至PCB基板上方。采用一影像分析装置，利用PCB基板和临时基板上的定位标识，对金属头上的临时基板和PCB基板的相对位置进行分析并定位，定位完成后，向下移动金属头，使临时基板与PCB基板接触，临时基板上所有LED芯片的正负电极均与PCB板焊盘上的锡膏贴合，金属头的温度通过LED芯片传导到弧形锡膏顶部，对金属头施加一定压力，锡膏顶端部分融化，融化的锡膏将LED芯片从临时基板上粘附至PCB基板。静置30s时间后，移走金属头。此时，临时基板上的LED芯片全部转移并固晶至PCB基板。
重复上述步骤，直至完成一个PCB基板上一百个LED芯片的固晶。对PCB基板进行清洗，去除膜纸残留在LED芯片上的杂质。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
将印刷好锡膏的PCB基板置于回流炉中，在130℃下进行高温回流焊。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：
将印刷好锡膏的PCB基板置于回流炉中，在270℃下进行高温回流焊。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：
金属头的温度为320℃，使临时基板与PCB基板接触，金属头的温度通过LED芯片传导到弧形锡膏顶部，对金属头施加一定压力并静置10s时间后，移走金属头。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：
金属头的温度为150℃，使临时基板与PCB基板接触，金属头的温度通过LED芯片传导到弧形锡膏顶部，对金属头施加一定压力并静置60s时间后，移走金属头。
对比例1
本对比例具体可以包括如下步骤：
在PCB板上点锡膏或银胶，随后将LED芯片拾取并放置到指定位置，最后在200℃下进行高温回流焊，以将一百个LED芯片焊接到PCB板上。
对上述实施例1至5和对比例1中固晶后的PCB基板引线键合实现其电连接，然后分别进行通电试验。在实验中对通电后实施例及对比例中PCB基板进行观察，可以看出对比例1 中的PCB基板出现所谓的“毛毛虫”现象，即对比例1中至少一个LED芯片被击穿，而导致整列高亮；而实施例1至5中的PCB基板均不存在“毛毛虫”现象，即实施例1至5中的LED 芯片均未被击穿，从而具有高于对比例1的固晶工艺的良率。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、发明的上述固晶方法是先将焊接材料固定在电路板上，然后再通过热传导使焊接材料中的部分融化，以使LED芯片通过融化的部分焊接材料固定在电路板上，由于焊接材料没有完全融化，从而不会拉扯LED芯片及造成正负电极的短路，提高了固晶工艺的良率；
2、由于LED芯片可拆卸地设置在基板上，在将LED芯片通过焊接材料固定在电路板之后其自动从基板上脱落，此时移走基板即可；
3、相对于传统固晶工艺而言，上述固晶方法每次能够固晶成百上千颗LED芯片，提高了固晶效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种LED芯片的固晶方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在电路板上设置焊接材料并固化，得到固定在所述电路板上的焊接部；
S2，将所述LED芯片可拆卸地设置在基板的第一表面，所述LED芯片具有相对的电极表面和发光表面，所述发光表面与所述第一表面接触，所述电极表面位于所述发光表面远离所述基板的一侧；
S3，使所述焊接部与所述电极表面接触，并使所述焊接部中靠近所述电极表面的部分融化，所述焊接部中其余的部分不融化，所述LED芯片通过融化的所述焊接部固定在所述电路板上，
所述基板具有与所述第一表面相对的第二表面，所述步骤S3包括以下步骤：
通过所述第二表面将所述基板固定在导电导热装置上，并将所述基板移动至所述电路板上方；
将所述焊接部与所述电极表面对位后接触并施压，以将所述导电导热装置的热量传导至所述焊接部，实现对所述焊接部的加热。
2.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用印刷工艺将所述焊接材料设置在所述电路板上。
3.根据权利要求2所述的固晶方法，其特征在于，所述印刷工艺为钢网印刷。
4.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用回流焊工艺将所述焊接材料固化。
5.根据权利要求4所述的固晶方法，其特征在于，所述回流焊工艺的固化温度为130～270℃。
6.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，在所述步骤S2中，采用双面粘性膜将所述LED芯片设置在所述基板上。
7.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，所述电路板上具有第一标记，所述第一表面具有第二标记，所述第一标记与所述焊接部的相对位置关系与所述第二标记与所述LED芯片的相对位置关系相同，在所述步骤S3中，将所述第一标记与所述第二标记定位在所述电路板的同一垂线上，并将所述基板沿所述垂线向下移动，以使所述焊接部与所述电极表面接触。
8.根据权利要求7所述的固晶方法，其特征在于，采用影像分析装置实现所述第一标记与所述第二标记的定位。
9.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，所述导电导热装置的温度为150～320℃。
10.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，对所述焊接部的加热时间为10～60s。
11.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，所述电路板为PCB板。
12.根据权利要求1所述的固晶方法，其特征在于，所述基板包括硅基板、氮化硅基板和金属基板中的任一种或多种。
13.一种显示模组的封装方法，包括将LED芯片固定在电路板上以形成所述显示模组的像素点的步骤，其特征在于，采用权利要求1至10中任一项所述的固晶方法将所述LED芯片固定在电路板上。
14.根据权利要求13所述的封装方法，其特征在于，在所述固晶方法的步骤S2中，将多个所述LED芯片设置在基板的第一表面，相邻各所述LED芯片的间距为L1，欲形成的所述像素点的间距为L2，所述L1为所述L2的整倍数。
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