CN111682019A - 一种Mini RGB LED模组的制造工艺 - Google Patents

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吴疆
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Abstract

本发明公开了一种Mini RGB LED模组的制造工艺，所述Mini RGB LED模组包括PCB基板、红光mini LED、蓝光mini LED、绿光mini LED、IC控制芯片、CMOS、存储IC、阻容件、二极管及连接器等。相邻mini LED的间隙中灌封有第一黑色封装胶，第一黑色封装胶的厚度介于mini LED厚度的0.5‑1倍之间，第一黑色封装胶中掺入一定比例的炭黑，第一黑色封装胶灌封好后进行模压成型，模压成型采用第二黑色封装胶，第二黑色密封胶掺入一定比例炭黑，模压成型的第二黑色封装胶厚度介于mini LED厚度的1‑3倍之间。本发明加工得到的模组能够改善P1.0及以下Mini RGB LED模组侧漏光问题，减少基板颜色的油墨误差影响，达到较高的对比度及黑色一致性，还可以降低正面的串光问题，提升用户体验效果。

Description

一种Mini RGB LED模组的制造工艺
技术领域
本发明属于LED显示屏领域，具体地，涉及一种Mini RGB LED模组的制造工艺。
背景技术
随着小间距在室内高精细显示领域的应用越来越广泛，更小间距的Mini LED显示屏随着消费者对显示效果需求的增加而产生，Mini RGB LED即芯片尺寸要求5mil×9mil(约120μm×250μm)(含)以下，并以三原色组成。Mini RGB LED被视为下阶段新兴显示技术，应用端已发展至可于室内近距离观看，虽现阶段Mini RGB LED显示器已导入商用市场，但是Mini RGB LED模组侧漏光问题，各材料颜色的黑色误差以及正面的串光问题仍然有待解决，尤其是P1.0及以下，大大降低了消费者的体验效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Mini RGB LED模组的制造工艺，加工得到的模组能够改善P1.0及以下Mini RGB LED模组侧漏光问题，减少基板颜色的油墨颜色误差影响，达到较高的对比度及黑色一致性，还可以降低正面的串光问题，提升用户体验效果。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种Mini RGB LED模组的制造工艺，所述Mini RGB LED模组包括PCB基板、红光mini LED、蓝光mini LED、绿光mini LED、IC控制芯片、CMOS、存储IC、阻容件、二极管及连接器，其中，红光mini LED、蓝光mini LED、绿光mini LED排布于PCB基板的正面，IC控制芯片、CMOS、存储IC、阻容件、二极管及连接器设置于PCB基板的背面，相邻mini LED的间隙中灌封有第一黑色封装胶，所述第一黑色封装胶的厚度介于mini LED厚度的0.5-1倍之间，所述的第一黑色封装胶中掺入一定比例的炭黑，第一黑色封装胶灌封、烘烤后进行模压成型，模压成型采用第二黑色封装胶，第二黑色密封胶掺入一定比例炭黑，模压成型的第二黑色封装胶厚度介于mini LED厚度的1-3倍之间；
首先对PCB基板的背面元器件进行贴片焊接，然后转下工序步骤；
第一步、印刷：在PCB基板上进行锡膏印刷；
第二步、固晶：印刷锡膏后的PCB基板经过SPI检测后，将mini LED固晶到PCB基板上；
第三步、回流焊：固晶完成的PCB基板经过AOI检测、去晶/返修后，进行回流焊焊接，将mini LED焊接于PCB基板的正面；
第四步、清洗：回流焊完成的基板进行去晶/返修、点亮后，清洗mini LED或miniLED周侧的残留物或杂质；
第五步、底胶填充：底胶填充采用喷胶工艺，在相邻mini LED之间的间隙填充掺有炭黑的第一黑色封装胶，填充后进行烘烤；
第六步、模压成型：采用第二黑色封装胶进行模压成型；
第七步、烘烤，使充分固化；
第八步、切割，四边切除；
第九步、除潮；
第十步、装配、调试；
第十一步、包装入库。
进一步地，所述炭黑包括蓝相炭黑和红相炭黑，第一黑色封装胶为A，B双组份，A:B＝2:1，其在A胶掺入炭黑的质量比在4％-12％之间；第二黑色封装胶也是A，B双组份，A:B＝2:1，其在A胶掺入炭黑的质量比为0.6％。
进一步地，第二步印刷的具体工艺参数为：钢网厚度0.02-0.03mm，钢网开窗/焊盘尺寸L(长度)＝75％-90％，W(宽度)＝75％-90％，钢网gap：焊盘gap为1-1.2；钢网张力范围为30-50N/cm，框架选择正方形的；
使用钢网时，板材的托板尺寸小于钢网可印刷面积，刮刀起跑距离要在托板长宽范围内；
印刷刮刀尺寸，对应PCB基板尺寸宽幅，刮刀压力为3-5公斤。
进一步地，第三步固晶的具体工艺参数如下：焊锡厚度较钢网厚度薄5-10um；白油反射率≥90％；基板印刷Mark与基板色差层次明显，为圆形，钢网对应Mark开盲孔。
进一步地，第四步回流焊具体工艺参数如下：选择真空或者氮气回流焊，氮气回流含氧量在100ppm以内；回流焊设备10温区以上；回流焊采用链条式的传输方式进行。
进一步地，第七步模压成型具体参数如下：模压前要对加热台上下面进行九点温度测量，确保模压温度在范围内；模压治具使用前需要进行酒精清洗，擦拭，使用后注意保养防潮，定期测量平面度；模压时注意材料、膜片的摆放顺序，膜片低温储存，使用前需要室温解冻。
本发明的有益效果：
本发明在相邻IC控制芯片的间隙中灌封第一黑色封装胶可以有效的降低miniLED侧面的出光以及mini LED之间的串光，减少基板颜色的黑色油墨误差影响，提高对比度及黑色一致性；
本发明通过对制造工艺中具体参数的控制和灌封胶的选用，加工得到的模组能够改善P1.0及以下Mini RGB LED模组侧漏光问题，减少基板颜色的黑色油墨误差影响，达到较高的对比度及黑色一致性，还可以降低正面的串光问题，提升用户体验效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种Mini RGB LED模组的制造工艺的流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种Mini RGB LED模组的制造工艺，所述Mini RGB LED模组包括PCB基板、红光mini LED、蓝光mini LED、绿光mini LED、IC控制芯片、CMOS、存储IC、阻容件、二极管及连接器，其中，红光mini LED、蓝光mini LED、绿光mini LED(红光mini LED、蓝光mini LED、绿光mini LED统称为mini LED)排布于PCB基板的正面，IC控制芯片、CMOS、存储IC、阻容件、二极管及连接器设置于PCB基板的背面；相邻mini LED的间隙中灌封有第一黑色封装胶，所述第一黑色封装胶的厚度介于mini LED厚度的0.5-1倍之间，所述的第一黑色封装胶中掺入一定比例的炭黑(含蓝相炭黑、红相炭黑，其中红相炭黑比例不超过50％)，第一黑色封装胶灌封好后进行模压成型，模压成型采用第二黑色封装胶，第二黑色密封胶掺入一定比例炭黑(含蓝相炭黑、红相炭黑，其中红相炭黑比例不超过50％)，模压成型的第二黑色封装胶厚度介于mini LED厚度的1-3倍之间；
具体的，上述第一黑色封装胶为A(A组份包含环氧树脂、增粘剂、增韧剂、流平剂、脱泡剂等成分，为现有技术中本领域人员常规使用的环氧树脂灌封胶)，B(固化剂)双组份，A:B＝2:1，其在A胶掺入炭黑的质量比在4％-12％之间；第二黑色封装胶也是A，B双组份，A:B＝2:1，其在A胶掺入炭黑的质量比在0.6％，在相邻mini LED的间隙中灌封第一黑色封装胶可以有效的降低芯片侧面的出光以及芯片之间的串光，减少基板颜色的黑色油墨误差影响，提高对比度及黑色一致性；具体的，市场上生产的PCB基板或多或少存在黑色油墨涂抹不均匀导致的黑色显色不均匀的情况，通过控制第一黑色封装胶(炭黑质量比4％-12％)和第二黑色封装胶(炭黑质量比0.6％)中炭黑的不同配比，第一黑色封装胶相对于第二黑色封装胶有较多的炭黑，使得黑色显色更明显，先将第一黑色封装胶填充mini LED之间的间隙，能够有效减少基板颜色不均匀带来的误差影响，再将第二黑色封装胶模压成型于第一黑色封装胶和mini LED上，第二黑色封装胶透明度较高，不影响透光性能；
如图1所示，为本发明一种Mini RGB LED模组的制造工艺的工艺流程图，图中相关步骤的解释如下：
AOI：用于检测基板上贴装错误及焊接缺陷，如移位，漏料、极性、歪斜、错件等，避免将坏板送到随后的装配阶段，将减少修理成本或避免报废不可修理的产品；
SPI：对于焊锡印刷的质量检查及对印刷工艺的验证和控制，以检测锡膏印刷的品质，包括体积，面积，高度，XY偏移，形状，桥接等，具体依据产品的品质要求来设定检测范围；
回流焊接：利用焊膏将mini LED连接到基板焊盘上之后，透过控制加温来熔化焊料以达到永久接合；
印刷机：适用于mini的印刷机：印刷精度±15～±25um；刮刀装置要做到精简可调，刮刀压力过大，可能会损坏钢网，刷锡偏薄；刮刀压力太小，落锡太多，影响锡膏成型；印刷速度与锡膏的黏性有关系，速度越慢，锡膏的黏性越大，不易下锡；同时印刷速度与刮刀压力是相辅相成的，二者协调配合即可满足要求；
固晶机：针对Mini项目，固晶精度±10～±25um；全行动操作；精准识别固晶Mark点，采用电木吸嘴和电木瓷嘴，有效保护倒装芯片的结构，避免在制程中出现对芯片的损伤，同时针对不同类型的基板，FR4、FPC、BT板、玻璃基板等，不要时采取真空吸附的夹具，保证固晶高度一致；
喷胶机(底部填充，第一黑色封装胶)：针对Mini项目，厚度精度±15um，直线电机高速点胶，高速电磁喷射阀，稳定性强，减少气泡和散点产生；工作台带真空吸附，保证产品静置水平要求，双通道加热，逐渐初步固化；
模压机(模压成型，第二黑色封装胶)：针对mini项目，采用真空环境固化流胶，保证产品填充饱满，无气泡缺陷；模压精度±12um，定制专用厚度片和模压治具，厚度片要有溢胶槽和溢胶口，模压治具上下盖板要求导热快不易变形，设计上采用防呆设计，四个导位柱要有弹簧起到限位保护的作用；
返修机台：针对mini项目，定位精度±20um；CCD自动拍照对位Mark，找坐标；自动激光加热，红外温度测量，温度控制±5℃，红外面积可调，常规单点返修；
所述Mini RGB LED模组的制造工艺，具体步骤如下：
首先对PCB基板的背面元器件进行贴片焊接，然后转下工序步骤；其中，元器件包括IC控制芯片、CMOS、存储IC、阻容件、二极管及连接器；
第一步、印刷(刷锡工艺)：在PCB基板上进行锡膏印刷；
具体工艺参数为：钢网厚度0.02-0.03mm，钢网需采用纳米涂覆保证下锡过程顺畅，便于钢网脱模，刷锡更饱满，减少清洁次数，延长钢网寿命；
钢网开窗/焊盘尺寸L＝75％-90％，W＝75％-90％(此处，L为钢网的长度、W为钢网的宽度)，钢网gap(间距)：焊盘gap(间距)约在1-1.2倍，比例如果过大，回流过程出现芯片歪斜；过小，锡膏量不足，推力过小；
钢网张力范围30-50N/cm，框架选择正方形的，便于哪个方向都可以使用，最好是选用重力框，可以保持钢网张力稳定，不易于钢网变形，导致张力不足；
使用钢网时，板材的托板(载板)大小必须小于钢网可印刷面积，刮刀起跑距离要在托板长宽范围内；
印刷刮刀尺寸，对应基板尺寸宽幅为佳，刮刀太短，基板需要二次印刷，中间部分易于重复印刷，刮刀装置可轻微调节；
刮刀压力一般以3-5公斤压力为准，具体结合实际机台；
刷锡托板，如果基板厚度≦0.15mm，需要使用真空吸附；如果厚度≧0.15mm，则可以制作沉槽夹具；
第二步、固晶：印刷锡膏后的PCB基板经过SPI检测后，将mini LED固晶到PCB基板上；
具体工艺参数如下：基板焊盘通常是沉金工艺较好，可以适配多款锡膏，固晶推力可靠；基板上面最好有相应区域的固晶Mark点，以正方形裸铜或者沉金最佳，机台识别精确，固晶效率高；
焊锡厚度以钢网厚度为准，一般会较钢网厚度薄5-10um；过薄固晶强度不够，过厚固晶后芯片歪斜；
白油应具备附着力强，抗高温，防黄化，另反射率≥90％为佳，节省芯片，光学效果好；
基板印刷Mark与基板色差层次明显，以圆形最佳，钢网对应Mark开盲孔，易于印刷机拍照识别对位；
第三步、回流焊：固晶完成的PCB基板经过AOI检测、去晶/返修后，进行回流焊焊接，将mini LED焊接于PCB基板的背面；
具体工艺参数如下：针对mini项目，回流焊环节至关重要，最好是真空或者氮气回流焊，氮气回流含氧量建议在100ppm以内；
回流焊设备建议10温区以上较好，调整好炉温参数，必须采用炉温测试仪检测实际温度，确保品质；
回流焊最好是链条式的传输方式进行，平稳，均速；网链传动不稳定，有抖动，回流时会影响芯片的偏移；
第四步、清洗：完成回流焊后的基板进行去晶/返修、点亮后，清洗mini LED或miniLED周侧的残留物或杂质；
第五步、底胶填充：底胶填充采用喷胶工艺，在相邻mini LED之间的间隙填充掺有炭黑的第一黑色封装胶；
具体工艺参数如下：清洗固晶结束灯板，若未清洁或者芯片，板子有残留污染，刮伤等，喷胶会出现凹坑，局部不均匀等不良；
喷胶机台喷阀以及XYtable均需要稳定，精度高，喷阀称重检验胶体流量，高度计控制胶体厚度；
烘烤：烘烤，使填充的第一黑色封装胶充分固化，根据不同的环氧胶，设置不同的烘烤温度和时间，例如，120℃下烘烤0.5h；
第六步、模压成型：采用第二黑色封装胶进行模压成型；
具体参数如下：模压要有专用治具，专用厚度片提前测量厚度，保存好，不得折弯等错误保存；
模压前要对加热台上下面进行九点温度测量，确保模压温度在范围内，保证质量；
模压治具使用前也需要进行酒精清洗，擦拭，使用后注意保养防潮；定期测量平面度
模压时注意材料，膜片的摆放顺序，膜片低温储存，使用前需要室温解冻；
第七步、烘烤，使模压的第二黑色封装胶充分固化；根据不同的环氧胶设置不同的烘烤温度和时间，例如80℃下烘烤1.5h；
第八步、切割，四边切除；
第九步、初潮；
第十步、装配、调试；
第十一步、包装入库；
关于制造过程中的维修：
1)刷锡效果不佳，可以使用无尘布+低浓度酒精进行拭除基板表面焊锡，切忌使用高浓度，腐蚀性强的溶剂；
2)对位Mark，不宜尺寸过大，直径小于0.2mm即可；
3)回流后，锡膏无法摊平铺开，焊盘镀层材质或者焊锡考虑要调整；
4)喷胶结束，烘烤过程切忌使用非耐高温辅助材料，避免二次污染；
5)维修设备必要时可以采用氮气保护返修；
6)返修时最好有助焊剂配合返修，返修完后还要清洗一遍。
关于易于出现的问题：
1)易出现问题-短路现象现象描述：基板刷锡后，经固晶、回流焊后显微镜观测，芯片出现短路现象。
原因分析①钢网网口设计不合适，网口过大，印刷锡膏量过多；②固晶时下压力太大或者固晶高度太低，导致连锡；③回流焊升温段速率过快，部分低沸点溶剂产生的热冲击推动锡珠扩散相连；
改善方案①更改钢网口设计，适当改小网口尺寸，增加防连锡开口设计，减少锡膏量；②调整固晶机参数，调节吹气阀门，减小气压值；检查固晶夹具真空吸附治具平整性，调整固晶机自动取高参数；③调整回流焊升温段的温度，降低升温段的斜率，使不同沸点的溶剂缓慢挥发；
2)易出现问题-锡膏形状不一现象描述：基板印刷锡膏成型差，成椭圆形、圆形，方形等；
原因分析①钢网张力减小，钢网使用前未进行张力测试；②印刷托板不平，导致锡膏下落成型不好；③印刷机脱模速度过快，锡膏黏性太高；
改善方案①钢网张力变小不达标，更换钢网；②酒精清洗托板，检查托板是否变形，变形就换新托板；③调整钢网脱模速度，增加钢网清洗的频率或者改善锡膏的黏性；
3)易出现问题-芯片偏移现象描述：基板固晶完成，回流焊后显微镜下观察芯片偏移，方形位置不一致；
原因分析①锡膏印刷一致性差；②固晶不稳定，气压忽高忽低；③回流焊风机频率过大，风速偏大，链条传动抖动，回流温度设置过高；
改善方案①重启印刷机，反复印刷几次，调整相关参数；②固晶机上增加稳压泵，调节气压参数；③重点改善回流焊，调小风机频率，重新设置炉温参数；保养传动链条，增加润滑油，降低抖动影响因素；升温段的炉温重点调整。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种Mini RGB LED模组的制造工艺，所述Mini RGB LED模组包括PCB基板、红光miniLED、蓝光mini LED、绿光mini LED、IC控制芯片、CMOS、存储IC、阻容件、二极管及连接器，其中，红光mini LED、蓝光mini LED、绿光mini LED排布于PCB基板的正面，IC控制芯片、CMOS、存储IC、阻容件、二极管及连接器设置于PCB基板的背面，其特征在于，相邻mini LED的间隙中灌封有第一黑色封装胶，所述第一黑色封装胶的厚度介于mini LED厚度的0.5-1倍之间，所述的第一黑色封装胶中掺入一定比例的炭黑，第一黑色封装胶灌封、烘烤后进行模压成型，模压成型采用第二黑色封装胶，第二黑色密封胶掺入一定比例炭黑，模压成型的第二黑色封装胶厚度介于mini LED厚度的1-3倍之间；
所述Mini RGB LED模组的制造工艺，具体步骤如下：
首先对PCB基板的背面元器件进行贴片焊接，然后转下工序步骤；
第一步、印刷：在PCB基板上进行锡膏印刷；
第二步、固晶：印刷锡膏后的PCB基板经过SPI检测后，将mini LED固晶到PCB基板上；
第三步、回流焊：固晶完成的PCB基板经过AOI检测、去晶/返修后，进行回流焊焊接，将mini LED焊接于PCB基板的正面；
第四步、清洗：回流焊完成的基板进行去晶/返修、点亮后，清洗mini LED或mini LED周侧的残留物或杂质；
第五步、底胶填充：底胶填充采用喷胶工艺，在相邻mini LED之间的间隙填充掺有炭黑的第一黑色封装胶，填充后进行烘烤；
第六步、模压成型：采用第二黑色封装胶进行模压成型；
第七步、烘烤，使充分固化；
第八步、切割，四边切除；
第九步、除潮；
第十步、装配、调试；
第十一步、包装入库。
2.根据权利要求1所述的一种Mini RGB LED模组的制造工艺，其特征在于，所述炭黑包括蓝相炭黑和红相炭黑，第一黑色封装胶为A，B双组份，A:B＝2:1，其在A胶掺入炭黑的质量比在4％-12％之间；第二黑色封装胶也是A，B双组份，A:B＝2:1，其在A胶掺入炭黑的质量比为0.6％。
3.根据权利要求1所述的一种Mini RGB LED模组的制造工艺，其特征在于，第二步印刷的具体工艺参数为：钢网厚度0.02-0.03mm，钢网开窗/焊盘尺寸L＝75％-90％，W＝75％-90％，钢网间距：焊盘间距为1-1.2；钢网张力范围为30-50N/cm，框架选择正方形的；
使用钢网时，板材的托板尺寸小于钢网可印刷面积，刮刀起跑距离要在托板长宽范围内；
印刷刮刀尺寸，对应PCB基板尺寸宽幅，刮刀压力为3-5公斤。
4.根据权利要求1所述的一种Mini RGB LED模组的制造工艺，其特征在于，第三步固晶的具体工艺参数如下：焊锡厚度较钢网厚度薄5-10um；白油反射率≥90％；基板印刷Mark与基板色差层次明显，为圆形，钢网对应Mark开盲孔。
5.根据权利要求1所述的一种Mini RGB LED模组的制造工艺，其特征在于，第四步回流焊具体工艺参数如下：选择真空或者氮气回流焊，氮气回流含氧量在100ppm以内；回流焊设备10温区以上；回流焊采用链条式的传输方式进行。
6.根据权利要求1所述的一种Mini RGB LED模组的制造工艺，其特征在于，第七步模压成型具体参数如下：模压前要对加热台上下面进行九点温度测量，确保模压温度在范围内；模压治具使用前需要进行酒精清洗，擦拭，使用后注意保养防潮，定期测量平面度；模压时注意材料、膜片的摆放顺序，膜片低温储存，使用前需要室温解冻。
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