CN110600463A - 基于芯片堆叠的集成封装led显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，包括集成封装电路板，所述集成封装电路板设有至少两个集成封装灯珠，所述无支架引脚的集成封装灯珠包括驱动IC裸晶芯片、LED裸晶芯片和封装胶体，所述LED裸晶芯片堆叠在驱动IC裸晶芯片上表面且与驱动IC裸晶芯片电连接，所述驱动IC裸晶芯片与集成封装电路板电连接后，所述封装胶体将驱动IC裸晶芯片和LED裸晶芯片进行封装。本发明提供的基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，多功能高集成化，无支架引脚灯驱合一像素集成封装，达到高轻薄无结构贴装、高产品质量、高显示像素密度和高显示效果。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，具体地说，涉及一种基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板。
背景技术
现有的类似技术的LED显示面板是通过SMD封装器件来实现的，SMD封装器件胶体内布置有驱动IC裸晶芯片和LED裸晶芯片，驱动IC裸晶芯片和LED裸晶芯片的空间位置关系是平面水平布置，它是一种单像素的有支架引脚的独立封装器件，这种双功能芯片SMD封装器件封装好后，再通过SMT焊接工艺贴装在一块矩阵或非矩阵的多组灯位焊盘的电路板上，制造出这种封装器件的LED显示面板，是一种两块板的有支架引脚的独立封装器件封装后SMT焊接工艺LED显示面板制造技术。
这种LED显示面板存在以下缺点：
1.尽管将传统SMD显示面板灯驱合一PCB板灯珠背面的驱动IC封装模块以驱动IC裸晶芯片的方式植入到双功能芯片SMD封装器件中，在一定程度上提高了显示系统的可靠性，但提高的幅度有限，效能不大。因为这项技术仅解决了原来放置在灯驱合一PCB板灯珠背面的驱动IC封装模块的支架引脚外露问题，没有解决双功能芯片SMD封装器件的支架引脚外露问题，不是完全的无支架无引脚封装技术，不能从根本上彻底解决SMD封装器件由支架引脚引发的像素失控点多的问题，本质上还是一种不能突破万级的显示面板制造技术，造成封装端大量高精尖设备资源和人力资源的浪费。
2.有支架引脚的封装器件的另一个缺陷就是封装器件的抗磕碰能力低，在进行柔性弯曲应用时，焊接引脚容易脱焊。
3.驱动IC裸晶芯片植入到双功能芯片SMD封装器件内，由于其芯片自身体积较大，而且与LED裸晶芯片布置在同一水平面上，导致双功能芯片SMD封装器件的外形体积较大，不能使显示面板的像素间距突破3mm以下。
4.由于驱动IC裸晶芯片的尺寸较大，焊接线多，增加了双功能芯片SMD封装工艺难度。
5.由于驱动IC裸晶芯片的体积较大，会在某些角度影响LED芯片的正常出光，影响封装器件的光学显示效果。
6.这种有支架引脚的封装技术为封装后的显示面板制造企业的SMT面板焊接工艺带来了扩大化的一次通过率问题，问题不仅严重，而且无解。
7.生产过程管理控制复杂，影响显示面板产品可靠性的因素过多，不利于智能化生产的开展。
8.两块板的显示面板技术造成印刷电路板或显示面板基材的一倍的数量浪费。印刷电路板行业是一个高污染、高碳排放量的产业，这种显示面板技术的环保评估值低。
9.设计集成度低、工艺集成度低和产业集成度低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，多功能高集成化，无支架引脚灯驱合一像素集成封装，达到高轻薄贴装、高产品质量、高显示像素密度、高显示效果。
本发明公开的基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板所采用的技术方案是:
一种基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，其特征在于，包括集成封装电路板，所述集成封装电路板设有至少两个集成封装灯珠，所述集成封装灯珠包括驱动IC裸晶芯片、LED裸晶芯片和封装胶体，所述LED裸晶芯片堆叠在驱动IC裸晶芯片上表面且与驱动IC裸晶芯片电连接，所述驱动IC裸晶芯片与集成封装电路板电连接后，所述封装胶体将驱动IC裸晶芯片和LED裸晶芯片进行封装。
作为优选方案，所述LED裸晶芯片至少包括四种基色LED芯片中的一种，所述四种基色LED芯片包括红色R芯片、绿色G芯片、蓝色B芯片和黄色Y芯片。
作为优选方案，所述LED裸晶芯片通过倒装的方式安装于驱动IC裸晶芯片上表面。
作为优选方案，所述LED裸晶芯片中至少有一种基色LED芯片通过正装的方式安装于驱动IC裸晶芯片上表面。
作为优选方案，所述驱动IC裸晶芯片与集成封装电路板电连接后，所述封装胶体将驱动IC裸晶芯片、LED裸晶芯片和集成封装电路板进行整板集成封装。
作为优选方案，所述封装胶体由透明或半透明材料制成。
作为优选方案，所述集成封装电路板包括基板和设于基板上的线路，所述基板由柔性透明材料制成。
作为优选方案，所述集成封装电路板包括基板和设于基板上的线路，所述基板端部设有与线路电连接的电源I/O金手指和信号I/O金手指。
作为优选方案，所述封装胶体对电连接的驱动IC裸晶芯片和LED裸晶芯片进行单像素独立外形包封封装得到单像素灯珠，所述单像素灯珠设于集成封装电路板且与集成封装电路板电连接。
本发明公开的基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板的有益效果是：将LED裸晶芯片堆叠在驱动IC裸晶芯片的上表面且与驱动IC裸晶芯片电连接，实现了单像素内驱动IC裸晶芯片和LED芯片的堆叠空间布局，减少了单个集成封装灯珠所占的面积，可以使像素间距做得更小，同时避免了LED裸晶芯片发出的光线被驱动IC裸晶芯片遮挡的问题。通过封装胶体将驱动IC裸晶芯片和LED裸晶芯片进行封装，没有了SMD封装器件的支架和引脚，彻底解决了因支架引脚造成的像素外失效问题、抗磕碰能力差和显示系统不稳定的问题，从而使得显示面板可以做得更轻薄，并进行轻薄贴装。而从集成封装灯珠的封装到显示面板的制造可以在同一家工厂内完成，不仅简化了流程，同时将驱动IC封装工艺和LED芯片封装工艺完成跨行业不同类型功能的芯片堆叠的像素集成化封装，是彻底实现了无支架无引脚的集成封装面板技术，在解决显示面板像素失控能力方面达到了百万级水平。还可以使大量被浪费在产业封装环节的高精尖设备资源得以充分利用，为社会提供了一种节能、节水、节材，降低污染排放的一种LED显示面板应用技术解决方案。
附图说明
图1是本发明基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板的集成封装灯珠正视结构示意图
图2是本发明基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板的集成封装灯珠俯视结构示意图
图3是本发明基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板的正视结构示意图
图4是本发明基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板的俯视结构示意图
图5是本发明基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板的另一结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明:
请参考图1、图2和图3，基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板包括集成封装电路板10，所述集成封装电路板设有至少两个无支架引脚的集成封装灯珠20。所述无支架引脚的集成封装灯珠20包括驱动IC裸晶芯片22、LED裸晶芯片24和封装胶体26，所述LED裸晶芯片24堆叠在驱动IC裸晶芯片22上表面且与驱动IC裸晶芯片22电连接，所述驱动IC裸晶芯片22与集成封装电路板10电连接后，所述封装胶体26将驱动IC裸晶芯片22和LED裸晶芯片24进行封装。
将LED裸晶芯片堆叠在驱动IC裸晶芯片的上表面且与驱动IC裸晶芯片电连接，实现了单像素内驱动IC裸晶芯片和LED芯片的堆叠空间布局，减少了单个集成封装灯珠所占的面积，可以使像素间距做得更小，同时避免了LED裸晶芯片发出的光线被驱动IC裸晶芯片遮挡的问题。通过封装胶体将驱动IC裸晶芯片和LED裸晶芯片进行封装，没有了SMD封装器件的支架和引脚，彻底解决了因支架引脚造成的像素外失效问题、抗磕碰能力差和显示系统不稳定的问题，从而使得显示面板可以做得更轻薄，并进行轻薄贴装。而从集成封装灯珠的封装到显示面板的制造可以在同一家工厂内完成，不仅简化了流程，同时将驱动IC封装工艺和LED芯片封装工艺完成跨行业不同类型功能的芯片堆叠的像素集成化封装，是彻底实现了无支架无引脚的集成封装面板技术，在解决显示面板像素失控能力方面达到了百万级水平。还可以使大量被浪费在产业封装环节的高精尖设备资源得以充分利用，为社会提供了一种节能、节水、节材，降低污染排放的一种LED显示面板应用技术解决方案。
驱动IC裸晶芯片是根据LED裸晶芯片的数量和分布进行对应的设计的，这样便可以得到了一种驱动IC裸晶芯片和LED裸晶芯片之间电流传导路径最短的连接方案，降低电路额外的损耗，使电路损耗值达到最低，提升了信号的处理响应速度。
将LED裸晶芯片堆叠在驱动IC裸晶芯片上表面且与驱动IC裸晶芯片电连接，不仅实现了单像素内部不同功能的芯片之间的堆叠空间布局，对应的减少了单个集成封装灯珠所占的面积，这样便可以提高集成封装电路板单位面积安装集成封装灯珠的数量，提高显示面板的像素密度，而且实现了单像素内部灯驱合一集成功能，合理化电路均匀分配了单像素产生的热量，使单像素在达到相同亮度的同时，产生的热量更小。并且驱动IC裸晶芯片与集成封装电路板电路直连是一种热量直接传导方式，传导路径短、热阻低、散热效果好。同时LED裸晶芯片堆叠在驱动IC裸晶芯片的上表面，避免了LED裸晶芯片发出的光线被驱动IC裸晶芯片遮挡，使集成封装灯珠出光均匀，出光角度大，显示效果一致性好。
本发明采用的这种双芯片堆叠封装可以将驱动IC裸晶芯片安装至集成封装电路板上，然后将LED裸晶芯片堆叠在驱动IC裸晶芯片上表面，驱动IC裸晶芯片可通过倒装或正装的方式安装在集成封装电路板上，LED裸晶芯片可通过倒装或正装的方式与驱动IC裸晶芯片电连接。另一实施方式中，也可以先将LED裸晶芯片堆叠在驱动IC裸晶芯片上表面，再将驱动IC裸晶芯片安装至集成封装电路板上。
本发明采用的是一种一块板全无支架引脚集成封装方式将驱动IC裸晶芯片安装至集成封装电路板上，然后进行封胶。没有了SMD封装器件的支架和引脚，使每一个无支架引脚的集成封装灯珠都是一个完全封闭的微循环系统，可以彻底解决由支架引脚的焊接工艺不良和复杂应用环境造成的像素单元外失效问题，解决显示系统因支架引脚过多造成的系统工作不稳定问题，将目前行业最严格的评价面板级的万级像素失效率指标提升至少一个数量级，达到十万级水准，并且提高了集成封装灯珠的抗磕碰能力。一块板技术，减少了印刷电路板的用量，节能、节水、节材，降低了污染的排放量，社会效益明显。
本发明创造采用的堆叠技术是非封装的裸晶芯片级的，而且是驱动IC芯片与LED芯片属不同行业的不同功能的芯片堆叠，并且是多芯片堆叠后一次性集成面板级封装。因此它是一种跨行业的多功能非封装裸晶芯片堆叠后的集成封装面板技术，应该是Chip onChip Integrated Package技术，简称CoCIP封装技术。本发明创造采用的这种CoCIP面板制造技术是完全去支架无引脚的面板级封装技术，这种技术对行业最大的贡献在于，一是明显提升了显示系统的工作稳定性。二是使显示面板的背面做到无器件化，可以拓展无结构化的直贴显示应用领域。
将芯片间的电路连接都解决在封装胶体内，无需像电子封装器件封装体的标准规格化，可以程序化为客户定制特殊需求的显示面板，按定制的程序批量化生产显示面板，具有标准规格化不具有的非标生产灵活性。
封装胶体对无支架引脚的集成封装灯珠包封后的外形方式，可以是单像素独立外形包封封装，也可以是整板封胶封装。所述封装胶体对电连接的驱动IC裸晶芯片和LED裸晶芯片进行单像素独立外形包封封装得到单像素灯珠，所述单像素灯珠设于集成封装电路板且与集成封装电路板电连接。单像素灯珠的外观形状可以是任意的，比如可以是立方体、长方体、多边体、半圆球体、球冠体等。
请参考图4和图5，在集成封装电路板上安装了若干个LED裸晶芯片堆叠于驱动IC裸晶芯片上表面的堆叠像素后，用封装胶体将驱动IC裸晶芯片和LED裸晶芯片进行封装。集成封装灯珠之间既可以等间距的矩阵排列，也可以非等间距的矩阵排列，还可以是非矩阵任意排列。封装胶体可以为透明或半透明的材料，另一实施方式中，可以用封装胶体将驱动IC裸晶芯片、LED裸晶芯片和集成封装电路板全部进行整板集成封装。
在封装胶体进行封装之前，需要对集成封装电路板上的未封装的集成封装灯珠进行整板功能测试。如果有不合格的尚未封装的集成封装灯珠要对其进行修复，直至整个集成封装电路板上的未封装的集成封装灯珠都测试通过，再进行封胶。
集成封装电路板包括基板和设于基板上的线路，基板材料不仅限于环氧树脂基板、透明材料基板、柔性材料基板、铝基板、陶瓷基板、铜基板等材料。当基板由柔性透明材料制成时，由于没有了支架和引脚，弯曲变形能力强，不存在脱焊的问题，系统可靠性整体提高显著。并可以拓展无结构化的直贴显示应用领域，如超轻薄无结构小间距显示、无结构微间距显示领域，如超轻薄高清透明贴玻璃应用、玻璃幕墙的超轻、简便易维护的亮化显示应用，车载玻璃无结构贴装显示应用，超轻薄柔性透明贴玻璃应用，民用家装贴墙显示应用，商业显示贴装应用等领域。显示面板更薄、更轻，直接粘贴于墙体、台面、车身等一切固定或非固定场所，无结构安装，简单方便快捷。
基板的端部布置有电源I/O金手指12和信号I/O金手指14(I为输入，O为输出)。电源输入I端为显示面板供电，电源输出O端可以连接到下一张显示面板的电源输入I端。信号输入I端通过显示面板上的电路与所有无支架引脚的集成封装灯珠内的驱动IC芯片相连接，通过控制信号驱动IC芯片独立控制每一个无支架引脚的集成封装灯珠内的LED的R、G、B、Y芯片点亮，播放出完美的视频画面，信号输出O端与下一张显示面板信号输入I端连接集联成更大的显示画面。金手指既可以布置在集成封装电路板没有封装灯珠的一面，也可布置在显示面板的侧面和有封装灯珠的一面。
LED裸晶芯片至少包括红色R芯片、绿色G芯片、蓝色B芯片和黄色Y芯片四基色芯片中一种。显示面板可以作为单基色显示面板、双基色显示面板、RGB三基色显示面板，RGBY四基色显示面板。同时采用RGBY四基色的像素显示方式，相对于RGB全彩色的像素显示方式，能够使显示面板的画面色彩还原更具有张力。
当LED裸晶芯片堆叠于驱动IC裸晶芯片上表面时，可以至少有一种基色芯片通过正装的方式安装于驱动IC裸晶芯片上表面，其它基色芯片通过倒装的方式安装于驱动IC裸晶芯片上表面，或者全部采用倒装的方式安装于驱动IC裸晶芯片上表面。通常情况下每一种四基色芯片只设置一个。
集成封装电路板和集成封装灯珠的封装过程都得到简化，不仅提高了整个显示系统的可靠性，而且提高了生产工艺的效率、为智能化制造提供了更方便的可行性。而从集成封装灯珠的封装到显示面板的制造可以在同一家工厂内完成，不仅简化了流程，同时将驱动IC芯片封装和LED芯片封装相结合，实现工艺集成、产业集成和跨行业封装技术集成的高集成度的显示面板制造技术。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，其特征在于，包括集成封装电路板，所述集成封装电路板设有至少两个集成封装灯珠，所述集成封装灯珠包括驱动IC裸晶芯片、LED裸晶芯片和封装胶体，所述LED裸晶芯片堆叠在驱动IC裸晶芯片上表面且与驱动IC裸晶芯片电连接，所述驱动IC裸晶芯片与集成封装电路板电连接后，所述封装胶体将驱动IC裸晶芯片和LED裸晶芯片进行封装。
2.如权利要求1所述的基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，其特征在于，所述LED裸晶芯片至少包括四种基色LED芯片中的一种，所述四种基色LED芯片包括红色R芯片、绿色G芯片、蓝色B芯片和黄色Y芯片。
3.如权利要求2所述的基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，其特征在于，所述LED裸晶芯片通过倒装的方式安装于驱动IC裸晶芯片上表面。
4.如权利要求2所述的基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，其特征在于，所述LED裸晶芯片中至少有一种基色LED芯片通过正装的方式安装于驱动IC裸晶芯片上表面。
5.如权利要求1所述的基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，其特征在于，所述驱动IC裸晶芯片与集成封装电路板电连接后，所述封装胶体将驱动IC裸晶芯片、LED裸晶芯片和集成封装电路板进行整板集成封装。
6.如权利要求1所述的基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，其特征在于，所述封装胶体由透明或半透明材料制成。
7.如权利要求1所述的基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，其特征在于，所述集成封装电路板包括基板和设于基板上的线路，所述基板由柔性透明材料制成。
8.如权利要求1所述的基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，其特征在于，所述集成封装电路板包括基板和设于基板上的线路，所述基板端部设有与线路电连接的电源I/O金手指和信号I/O金手指。
9.如权利要求1所述的基于芯片堆叠的集成封装LED显示面板，其特征在于，所述封装胶体对电连接的驱动IC裸晶芯片和LED裸晶芯片进行单像素独立外形包封封装得到单像素灯珠，所述单像素灯珠设于集成封装电路板且与集成封装电路板电连接。
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