CN111653210A - 一种cob集成板的制备方法及其获得的灯板、显示模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提供一种COB集成板的制备方法包括：S1、贴装驱动IC：在PCB基板的第一表面贴装驱动IC，并过回流焊炉；S2、真空预处理：将步骤S1获得的PCB基板采用真空预处理，使其翘曲面变平整；S3、贴装发光芯片：将发光芯片贴装在PCB基板的第二表面，并过回流焊炉，得到COB集成板。本发明先贴装驱动IC，再贴装LED发光芯片，LED发光芯片只需要过一次回流焊炉，相较于现有技术中LED发光芯片过两次回流焊炉，其暗灯率、死灯率、错灯率大大降低，使用寿命和可靠性大大提高；且真空吸附将已经翘曲的PCB板吸附平整，进一步提高了LED发光芯片的贴装精度。本发明还提供一种LED灯板，包括COB集成板和灌封胶，本发明还提供一种COB显示模组，包括LED灯板、箱体、电源、hub板和底壳，可靠性高，使用稳定。

Description

一种COB集成板的制备方法及其获得的灯板、显示模组
技术领域
本发明涉及一种印刷电路板制作工艺，特别涉及一种COB集成板的封装工艺。。
背景技术
COB(Chip On board)是一种封装技术，是将LED芯片直接贴在PCB电路板上，并且实现电连接。相较于传统SMD路线将LED芯片和支架等封装成器件，再通过高温回流焊的方式将灯珠逐个焊接在PCB基板上，既节省了封装步骤，又大幅提高了产品可靠性和品质。
COB技术分为正装COB和倒装COB技术，正装COB技术是通过金线键合与基板连接的芯片电极面朝上，而倒装COB技术是芯片的电极面朝下，因此不需要引线。与正装COB灯板相比，倒装COB灯板具有如下优点：超高可靠性、显示效果更佳、大尺寸宽视域、超高密度更小点间距、节能舒适近屏体验佳。
目前业内倒装COB的 LED显示模组通常是采用如下步骤：
首先在PCB焊盘上印刷锡膏，将LED发光芯片固定在PCB焊盘上，然后过回流焊进行固晶；再将驱动IC贴装在PCB板的另一面，并过高温炉。整个过程中，LED发光芯片两次过高温炉（高达200多度），很容易造成短路、死灯的情况，且对LED发光芯片的使用寿命和稳定性均有一定的影响。
发明内容
本发明针对现有COB集成板的制备工艺中， LED发光芯片的死灯、短路、使用寿命和稳定性受影响的问题，提供一种新的COB集成板的制备方法及其获得的LED灯板、显示模组。
本发明实施例提供一种COB集成板的制备方法包括以下步骤：
S1、贴装驱动IC：在PCB基板的第一表面贴装驱动IC，并过回流焊炉；
S2、真空预处理：将步骤S1获得的PCB基板采用真空预处理，使其翘曲面变平整；
S3、贴装发光芯片：将发光芯片贴装在PCB基板的第二表面，并过回流焊炉，得到COB集成板。
进一步的，所述步骤S1包括：
S11、在PCB基板的第一表面的焊盘上预涂第一焊料层；
S12、将驱动IC贴装在印刷了第一焊料层的PCB基板上;
S13、过回流焊：将步骤S12得到的PCB板放入回流焊炉中使得焊料融化，以使驱动IC与PCB基板焊接牢固；
更进一步的，所述步骤S11的焊料的熔点为210℃~250℃。
更进一步的，所述步骤S11的焊料为锡膏。
更进一步的，所述步骤S11的第一焊料层的厚度为0.05-0.3mm；更进一步的，所述第一焊料层的厚度为0.1-0.2mm。
更进一步的，所述步骤S13回流焊炉的链速设置为90cm/min~120cm/min。
更进一步的，所述回流焊炉内设置有预热区、活化区、回流区和冷却区。
进一步的，所述步骤S2包括：
S21、步骤S1获得的PCB基板第二表面朝上放置在所述带密闭空间的支撑台/支撑架上；
S22、对上述密闭空间抽真空，使得PCB基板的翘曲面变平整。
更进一步的，所述步骤S21的真空度为-0.4~-0.6Mpa。
进一步的，所述步骤S3的发光芯片为LED发光芯片，包括蓝光LED发光芯片、红光LED发光芯片、绿光LED发光芯片。
进一步的，所述步骤S3包括，
S31、在PCB基板的第二表面预涂上第二焊料层；
S32、刺晶、固晶:用将刺晶笔将LED发光芯片放置在预涂了焊料的焊盘上，制成待焊接的集成板；
S33、过回流焊：将待焊接的集成板置于回流焊炉中，制成已焊接的集成板；
更进一步的，所述步骤S31的焊料熔点在210℃~250℃。
更进一步的，所述步骤S31的第二焊料层的厚度为0.01-0.05mm。
更进一步的，所述步骤S31的焊料为锡膏。
更进一步的，所述步骤S33回流焊炉的链速设置为90cm/min~120cm/min。
更进一步的，所述回流焊炉内设置有预热区、活化区、回流区和冷却区。
更进一步的，在所述步骤S32前还包括步骤
S32’扩晶：采用扩晶机将整张LED芯片薄膜均匀扩张，使附着在薄膜表面紧密 排列的LED发光芯片拉开，以方便刺晶。
本发明实施例还提供一种LED灯板，包括上述得到COB集成板及其灌封在其第二表面的灌封胶层。
本发明实施例还提供一种COB显示模组，包括上述LED灯板、箱体、电源盒和底壳。
本发明实施例提供一种COB集成板的制备方法及其获得的LED灯板、显示模组。其中，制备方法包括：贴装驱动IC、真空预处理、贴装发光芯片。本发明实施例的制备方法，一方面，先在PCB基板上第一表面贴装驱动IC，然后再在PCB基板的第二表面贴装LED发光芯片，LED发光芯片只需要过一次回流焊炉，相较于现有技术中LED发光芯片过两次回流焊炉，其暗灯率、死灯率、错灯率大大降低，使用寿命和可靠性大大提高；另一方面，本发明在贴装LED发光芯片前，通过真空吸附将已经翘曲的PCB板吸附平整，解决了现有技术中COB封装导致PCB基板翘曲的问题，进一步解决了PCB板不平整导致LED发光芯片贴装精度降低的问题，本发明实施例方法制备的COB集成板的LED芯片贴装平整、均匀。本发明实施例的LED灯板和显示模组使用寿命长，可靠性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种COB集成板的工艺流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种COB显示模组的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
实施例
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种COB集成板的制备方法的工艺流程示意图，如图1所示，该方法包括步骤S1~S3：
S1、贴装驱动IC：在PCB基板的第一表面贴装驱动IC，并过回流焊炉；
S2、真空预处理：将步骤S1获得的PCB基板采用真空预处理，使其翘曲面变平整；
S3、贴装LED发光芯片：将发光芯片贴装在PCB基板的第二表面，并过回流焊炉，得到COB集成板。
本发明实施例中，驱动IC是LED显示屏的驱动芯片，按照LED发光特性而设计，目前市面上用于COB的驱动IC可以是集创ICN2069或聚积MBI575K；LED发光芯片是LED灯板的核心组件，能将电能转化为光能，LED发光芯片的材料决定了LED发光芯片发出光的波长，也就是LED光的颜色，包括红光LED发光芯片、蓝光LED发光芯片和绿光LED发光芯片。不同材料的LED发光芯片发光亮度有所不同，本发明实施例不做特别限定。用于COB的发光LED芯片尺寸是可以任意定制的，通常市售的LED发光芯片尺寸为3*5mil，4*8mil，5*9mil等（mil是千分之一英寸）。
具体的，在步骤S1包括：
S11、在PCB基板的第一表面的焊盘上预涂第一焊料层；
S12、将驱动IC贴装在印刷了第一焊料层的PCB基板上;
S13、过回流焊：将步骤S12得到的PCB板放入回流焊炉中使得焊料融化，以使驱动IC与PCB基板焊接牢固；
本发明实施例中，步骤S11的焊料为锡膏，锡膏熔点为220℃，采用锡膏印刷机机配合丝网预涂锡膏层，锡膏层厚度为0.1mm。
在另一实施例中，步骤S11的焊料为锡膏，锡膏熔点为210℃，采用锡膏印刷机机配合丝网预涂锡膏层，锡膏层厚度为0.2mm。
步骤S11完成后，进行SPI(SolderPaste Inspection)检测以确认第一焊料层的位置是否有偏移，厚度是否超范围。步骤S11的焊料还可以为熔点为210℃~250℃的高温焊料，更优的为220℃~240℃；焊料还可以是有机焊料；步骤S11的第一焊料层的厚度还可以为0.05 mm~0.3mm；更优的为0.1 mm~0.2mm。
为了让焊料层更均匀的融化及焊接，本发明实施例回流焊炉内设置有预热区、活化区、回流区和冷却区，所述预热区是为了将PCB板及其上元器件的温度提升至活性温度，升温速率为2℃/s ~5℃/s；所述活化区让焊料中的助焊剂活化以及挥发性物质挥发掉，活化区的活性温度低于焊料的熔点温度；所述回流区是一个重要的升温区也是最后的升温区，将PCB基板的温度从活性温度升高到峰值温度，升温速率为2℃/s ~5℃/s，所述峰值温度高于焊料的熔点温度，通常为焊料的熔点温度+45℃~50℃；所述冷却区让焊料冷却实现焊接，为了让焊接越牢固，冷却区的温度设置最好和回流区的温度曲线成镜像关系。
在一实施例中，本发明的焊料为锡膏，锡膏熔点为210℃，所述预热区的温度设置为120℃~150℃，温度缓慢上升；所述活化区的温度设置为150℃~180℃，控制PCB基板的升温速率不超过5℃/s；所述回流区的温度为180℃~270℃，控制PCB基板的升温速率不超过5℃/s；所述冷却区温度设置为270℃~180℃，降温速率和回流区的升温速率相同。
在另一实施例中，本发明的焊料为锡膏，锡膏熔点为217℃，为了更好控制焊接效果，所述回流区多设置温度段，比如：回流段多段温度分别设置为180℃、210℃、225℃、 250℃、 270℃。即该实施例中，预热区的温度设置为120℃~150℃，温度缓慢上升；所述活化区的温度设置为150℃~180℃，控制PCB基板的升温速率不超过5℃/s；所述回流区的温度为180℃~270℃，控制PCB基板的升温速率不超过5℃/s；所述冷却区温度设置为270℃~180℃，降温速率和回流区的升温速率相同。
回流焊炉的链速设置会影响焊料层的焊接效果，在一实施例中，步骤S13回流焊炉的链速设置为90cm/min。
在另一实施例中，步骤13回流焊炉的链速设置为120cm/min。
在又一实施例中，步骤13回流焊炉的链速设置为110 cm/min。
具体的，所述步骤S2包括：
S21、将步骤S1获得的PCB基板第二表面朝上放置在所述带密闭空间的支撑台/支撑架上；
S22、对上述密闭空间抽真空，使得PCB基板的翘曲面变平整。
步骤S1贴好驱动IC的PCB基板因为经过回流焊炉的高温环境处理，平整的PCB基板会不平整，边缘部分发生翘曲，从而影响下一步LED发光芯片的贴装精度，从而影响显示效果。这是也是现有技术中采用先贴装LED发光芯片-再贴装驱动IC工艺的重要原因，驱动IC贴装精度要求比LED发光芯片低。本发明实施例采用贴装驱动IC-真空预处理-贴装LED发光芯片的工艺，真空预处理的方法解决了现有PCB基板过回流焊炉后翘曲、不平整的问题。
在一个实施例中，所述步骤S21的真空度为-0.4~-0.6Mpa。
具体的，所述步骤S3包括，
S31、在PCB基板的第二表面预涂上第二焊料层；
S32、刺晶、固晶:用将刺晶笔将LED发光芯片放置在预涂了焊料的焊盘上，制成待焊接的集成板；
S33、过回流焊：将待焊接的集成板置于回流焊炉中，制成已焊接的集成板；
在一实施例中，所述步骤S31的焊料为锡膏，熔点在220℃，采用锡膏印刷机配合丝网预涂锡膏层，锡膏层厚度为0.02mm。
在另一实施例中，所述步骤S31的焊料为锡膏，熔点在230℃，采用锡膏印刷机配合丝网预涂锡膏层，锡膏层厚度为0.04mm。
步骤S31完成后，进行SPI(SolderPaste Inspection)检测以确认第二焊料层的位置是否有偏移，厚度是否超范围。步骤S21的焊料还可以为熔点为210℃~250℃的高温焊料，更优的为220℃~240℃；焊料还可以是有机焊料；步骤S31的第一焊料层的厚度还可以为0.01 mm~0.05mm；更优的为0.02 mm~0.04mm。
为了让焊料层更均匀的融化及焊接，本发明实施例回流焊炉内设置有预热区、活化区、回流区和冷却区，所述预热区是为了将PCB板及其上元器件的温度提升至活性温度；所述活化区让焊料中的助焊剂活化以及挥发性物质挥发掉，活化区的活性温度低于焊料的熔点温度，通常区；所述回流区是一个重要的升温区也是最后的升温区，将PCB基板的温度从活性温度升高到峰值温度，所述峰值温度高于焊料的熔点温度，通常为焊料的熔点温度+40℃~55℃；所述冷却区让焊料冷却实现焊接，为了让焊接越牢固，冷却区的温度设置最好和回流区的温度曲线成镜像关系。
在一实施例中，本发明的焊料为锡膏，锡膏熔点为217℃，所述预热区的温度设置为145℃~170℃，温度缓慢上升；所述活化区的温度设置为175℃~195℃，控制PCB基板的升温速率不超过5℃/s；所述回流区的温度为195℃~270℃，控制PCB基板的升温速率不超过5℃/s；所述冷却区温度设置为270℃~195℃，降温速率和回流区的升温速率相同。
在另一实施例中，本发明的焊料为锡膏，锡膏熔点为230℃，为了更好控制焊接效果，所述回流区多设置温度段，比如：回流段多段温度分别设置为195℃、215℃、225℃、 245℃、 270℃。即该实施例中，预热区的温度设置为145℃~175℃，温度缓慢上升；所述活化区的温度设置为175℃~195℃，控制PCB基板的升温速率不超过5℃/s；所述回流区的温度为195℃~270℃，控制PCB基板的升温速率不超过5℃/s；所述冷却区温度设置为270℃~195℃，降温速率和回流区的升温速率相同。
在一实施例中，所述步骤S33回流焊炉的链速设置为90cm/min。
在一实施例中，所述步骤S33回流焊炉的链速设置为120cm/min
更具体的，在另一实施例中，在所述步骤S32前还包括步骤
S32’扩晶：采用扩晶机将整张LED芯片薄膜均匀扩张，使附着在薄膜表面紧密 排列的LED发光芯片拉开，以方便刺晶。
点亮测试：取本发明实施例的COB集成板放入点亮测试机中的导轨上，待机器自动点亮测试LED发光芯片是否有暗亮，死灯，测得良率达到99.999%，良率=（芯片颗数-不良颗数）/芯片颗数*100%。
AOI测试：取本发明实施例的COB集成板放入光学检测仪检测LED发光芯片无偏移、焊点无假焊、虚焊、焊点饱满。
首先将焊接好的pcb放入导轨上待机器自动点亮分别测试
本发明实施例还提供一种LED灯板，包括上述得到COB集成板及其灌封在其第二表面的灌封胶层。
参见图2，本发明实施例还提供一种COB显示模组，包括上述LED灯板1、箱体2、电源3、hub板5和底壳4。
对比实施例1
本发明对比实施例，提供一种对比的COB集成板制备方法，未进行抽真空。
该方法包括步骤S1’和S2’：
S1’、贴装驱动IC：在PCB基板的第一表面贴装驱动IC，并过回流焊炉；
S3’、贴装LED发光芯片：将发光芯片贴装在PCB基板的第二表面，并过回流焊炉，得到COB集成板。
各步骤的详细操作同实施例一样。
点亮测试：取本发明对比实施例1的COB集成板放入点亮测试机中的导轨上，待机器自动点亮测试LED发光芯片是否有暗亮，死灯，测得良率达到98%，良率=（芯片颗数-不良颗数）/芯片颗数*100%。
对比实施例2
本发明对比实施例，提供一种对比的COB集成板制备方法， 该方法包括步骤S1”和S2”：
S1”：贴装LED发光芯片：将发光芯片贴装在PCB基板的第二表面，并过回流焊炉；
S2”：贴装驱动IC：在PCB基板的第一表面贴装驱动IC，并过回流焊炉，得到COB集成板；
各步骤的详细操作同实施例一样。
点亮测试：取本发明对比实施例1的COB集成板放入点亮测试机中的导轨上，待机器自动点亮测试LED发光芯片是否有暗亮，死灯，测得良率达到99%，良率=（芯片颗数-不良颗数）/芯片颗数*100%。

Claims (11)

1.一种COB集成板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、贴装驱动IC：在PCB基板的第一表面贴装驱动IC，并过回流焊炉；
S2、真空预处理：将步骤S1获得的PCB基板采用真空预处理，使其翘曲面变平整；
S3、贴装发光芯片：将发光芯片贴装在PCB基板的第二表面，并过回流焊炉，得到COB集成板。
2.如权利要求1所述的COB集成板的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S11、在PCB基板的第一表面的焊盘上预涂第一焊料层；
S12、将驱动IC贴装在印刷了第一焊料层的PCB基板上;
S13、过回流焊：将步骤S12得到的PCB板放入回流焊炉中使得焊料融化，以使驱动IC与PCB基板焊接牢固。
3.如权利要求2所述的COB集成板的制备方法，其特征在于，所述步骤S11的第一焊料层的厚度为0.05-0.3mm。
4.如权利要求1所述的COB集成板的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S21、步骤S1获得的PCB基板第二表面朝上放置在所述带密闭空间的支撑台/支撑架上；
S22、对上述密闭空间抽真空，使得PCB基板的翘曲面变平整。
5.如权利要求1所述的COB集成板的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括，
S31、在PCB基板的第二表面预涂上第二焊料层；
S32、刺晶、固晶:用将刺晶笔将LED发光芯片放置在预涂了焊料的焊盘上，制成待焊接的集成板；
S33、过回流焊：将待焊接的集成板置于回流焊炉中，制成已焊接的集成板。
6.如权利要求5任意项所述的COB集成板的制备方法，其特征在于，在所述步骤S32前还包括步骤
S32’扩晶：采用扩晶机将整张LED芯片薄膜均匀扩张，使附着在薄膜表面紧密 排列的LED发光芯片拉开，以方便刺晶。
7.如权利要求1或6所述的COB集成板的制备方法，其特征在于，所述第二焊料层的厚度为0.01-0.05mm。
8.如权利要求2~6任意项所述的COB集成板的制备方法，其特征在于，所述焊料为锡膏。
9.如权利要求8任意项所述的COB集成板的制备方法，其特征在于，所述焊料的熔点为210℃~250℃。
10.一种LED灯板，其特征在于，包括权利要求1~9任意项所述的COB集成板及其灌封在其第二表面的灌封胶层。
11.一种COB显示模组，其特征在于，包括权利要求10所述的LED灯板、箱体、电源、hub板和底壳。
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