CN111987086A - 一种高对比度的led显示模组和封装方法 - Google Patents

一种高对比度的led显示模组和封装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高对比度的LED显示模组和封装方法。LED显示模组包括驱动电路板，封装胶层、复数个像素单元和驱动芯片；像素单元包含LED发光芯片，所述的封装胶层为阻光封装胶层，LED发光芯片的四周由封装胶层的阻光树脂填充，LED发光芯片的发光衬底面裸露在封装胶层敞口的窗口中；LED发光芯片的电极朝向驱动电路板，与驱动电路板上的线路连接；驱动电路板的线路与驱动芯片的电极连接。本发明的LED显示模组有很好的对比度和清晰度；模组发光效率高、散热性能好、寿命长。

Description

一种高对比度的LED显示模组和封装方法
[技术领域]
本发明涉及LED显示模组，尤其涉及一种高对比度的LED显示模组和封装方法。
[背景技术]
LED显示模组是组成LED显示屏成品的主要部件之一,主要由LED像素单元，驱动电路板，封装胶层和驱动芯片组成。LED显示屏模组从发光颜色来分有单色模组、双色模组和全彩模组。
申请号为CN201811192504.2的发明公开一种高对比度COB封装小间距LED显示面板包括驱动电路板，封装胶层、像素单元和驱动IC；每个像素单元包含有红、绿、蓝三基色LED发光芯片，至少一个基色的LED发光芯片采用倒装LED发光芯片；封装胶层采用环氧树脂，其厚度为0.4-0.65mm，并且其中配比环氧树脂总重量1‰～6‰的黑色素。该发明高对比度COB封装小间距LED显示面板的封装胶层覆盖了LED发光芯片的发光衬底，配比黑色素的环氧树脂会吸光，环氧树脂会黄变、老化，并阻碍LED发光芯片的光通道和热通道，影响LED芯片的发光效率以及LED显示面板的性能和寿命。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种发光效率高的高对比度的LED显示模组。
本发明另一个要解决的技术问题是提供一种上述LED显示模组的封装方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种高对比度的LED显示模组，包括驱动电路板，封装胶层、复数个像素单元和驱动芯片；像素单元包含LED发光芯片，所述的封装胶层为阻光封装胶层，LED发光芯片的四周由封装胶层的阻光树脂填充，LED发光芯片的发光衬底面裸露在封装胶层敞口的窗口中；LED发光芯片的电极朝向驱动电路板，与驱动电路板上的线路连接；驱动电路板的线路与驱动芯片的电极连接。
以上所述的LED显示模组，像素单元的LED发光芯片包括红色LED发光芯片、绿色LED发光芯片和蓝色LED发光芯片，所述的LED发光芯片是倒装LED发光芯片。
以上所述的LED显示模组，LED发光芯片的发光衬底面和封装胶层的外面覆盖有透明的保护层。
以上所述的LED显示模组，驱动电路板包括用加成法制作的复数层线路层和复数层树脂层，线路层和树脂层间隔布置；树脂层包括复数个金属化过孔，金属化过孔穿过至少一层树脂层，相邻的线路层或跨层的线路层通过金属化过孔连接；第一线路层布置在封装胶层的背面，封装胶层覆盖LED发光芯片的背面，封装胶层在LED发光芯片的电极部位包括金属化过孔，LED发光芯片的电极通过封装胶层的金属化过孔与第一线路层连接；复数层相互连接的线路层构成驱动电路板的主体线路。
以上所述的LED显示模组，包括连线接头，驱动芯片的电极和连线接头底面的焊盘分别与驱动电路板主体线路的最后一层线路层上对应的焊盘焊接。
以上所述的LED显示模组，包括连线接头，驱动芯片为裸晶，驱动芯片固定在主体线路的最后一层线路层的非导电区或最后一层树脂层上，驱动芯片的电极背向驱动电路板主体线路；驱动电路板包括驱动芯片树脂覆盖层、驱动芯片连接线路层和阻焊油墨层，驱动芯片树脂覆盖层、驱动芯片连接线路层和阻焊油墨层依次覆盖在最后一层线路层和驱动芯片的外面；驱动芯片连接线路层通过驱动芯片树脂覆盖层上的金属化过孔分别与驱动芯片的电极和最后一层线路层连接；阻焊油墨层包括封装连线接头的窗口，连线接头底面的焊盘与驱动芯片连接线路层上的焊盘焊接。
一种上述LED显示模组的封装方法，包括以下步骤：
701)在平整的载板上表面覆盖耐温可剥胶；
702)将复数个像素单元的LED发光芯片按照显示阵列置于载板上的耐温可剥胶上，；
703)在LED发光芯片上覆盖阻光树脂，形成阻光封装胶层；
704)于LED发光芯片电极对应的位置在阻光封装胶层上开多个立孔，使LED发光芯片电极的表面露出；
705)阻光封装胶层的表面及立孔金属化，蚀刻去除多余的金属面，形成线路层，线路层通过阻光封装胶层上的金属化过孔与LED发光芯片的电极连接；
706)在上一线路层上覆盖树脂层，在树脂层上开多个立孔，立孔的底面为上一线路层；树脂层的表面及立孔金属化，蚀刻去除多余的金属面，形成下一线路层，下一线路层通过树脂层上的金属化过孔与上一线路层连接；
707)重复步骤706)，直到驱动电路板的主体线路完成；
708)封装驱动芯片，完成驱动芯片与驱动电路板的主体线路的连接；
709)将载板连同耐温可剥胶剥离。
以上所述的封装方法，在步骤708)中，将驱动芯片朝下的电极以及连线接头底面的焊盘与步骤6)完成的最后一层线路层上对应的焊盘分别焊接。
以上所述的封装方法，在步骤708)中，包括以下步骤：
901)驱动芯片为裸晶，将电极朝上的驱动芯片固定在步骤706)完成的树脂层上或线路层的非导电区；
902)在驱动芯片和步骤706)完成的最后一层线路层上覆盖驱动芯片树脂覆盖层，在驱动芯片树脂覆盖层上开多个立孔，立孔的底面分别为步骤706)完成的最后一层线路层和驱动芯片的电极；
903)驱动芯片树脂覆盖层表面及立孔金属化，蚀刻去除多余的金属面，形成驱动芯片连接线路层，驱动芯片连接线路层通过驱动芯片树脂覆盖层上的金属化过孔分别与驱动芯片的电极和驱动电路板的主体线路连接。
以上所述的封装方法，在步骤708)中，包括以下步骤：
1001)在驱动芯片连接线路层表面覆盖阻焊油墨层,覆盖阻焊油墨层时，留出封装连线接头的窗口；
1002)将连线接头底面的焊盘与驱动芯片连接线路层上的焊盘焊接。
以上所述的封装方法，在步骤702)，将LED发光芯片置于载板耐温可剥胶上之前，在载板的耐温可剥胶上覆盖透明的胶层，然后将复数个像素单元的LED发光芯片按照显示阵列置于在透明的胶层上
本发明的LED发光芯片四周由阻光的树脂填充，芯片组之间不易窜光，LED显示模组有较高的对比度和清晰度；LED显示模组发光效率高、散热性能好、寿命长。
[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的说明。
图1是本发明实施例1工艺步骤1的示意图。
图2是本发明实施例1工艺步骤2的示意图。
图3是本发明实施例1工艺步骤3的示意图。
图4是本发明实施例1工艺步骤4的示意图。
图5是本发明实施例1工艺步骤5的示意图。
图6是本发明实施例1工艺步骤6的示意图。
图7是本发明实施例1工艺步骤7的示意图。
图8是本发明实施例1工艺步骤8的示意图。
图9是本发明实施例1工艺步骤9的示意图。
图10是本发明实施例1工艺步骤10的示意图。
图11是本发明实施例1工艺步骤11的示意图。
图12是本发明实施例1高对比度的LED显示模组的结构示意图。
图13是本发明实施例2工艺步骤9的示意图。
图14是本发明实施例2工艺步骤10的示意图。
图15是本发明实施例2工艺步骤11的示意图。
图16是本发明实施例2工艺步骤12的示意图。
图17是本发明实施例2工艺步骤13的示意图。
图18是本发明实施例2工艺步骤14的示意图。
图19是本发明实施例2高对比度的LED显示模组的结构示意图。
图20是本发明实施例3高对比度的LED显示模组的结构示意图。
[具体实施方式]
本发明实施例1高对比度的LED显示模组的结构如图12所示，包括驱动电路板100，封装胶层4、按照显示阵列布置的多个像素单元30、驱动芯片9和连线接头12。
像素单元30包括多个LED发光芯片3，本实施例为彩色LED显示模组，LED发光芯片3包括倒装红色LED发光芯片3-1、倒装绿色LED发光芯片3-2和倒装蓝色LED发光芯片3-3。
封装胶层4为阻光封装胶层，LED发光芯片的四周由封装胶层4的阻光树脂填充，LED发光芯片3的发光衬底面裸露在封装胶层4敞口的窗口中。LED发光芯片3的电极朝向驱动电路板，与驱动电路板100上的线路连接。驱动电路板100的线路与驱动芯片9的电极连接。
驱动电路板100包括用加成法制作的线路层5-1、5-2、5-3和树脂层6-1和6-2，三个线路层和两个树脂层间隔布置。树脂层中包括多个金属化过孔，金属化过孔穿过至少一层树脂层，相邻的线路层或隔开两个树脂层的线路层都可以通过金属化过孔连接以形成立体的线路(图12仅显示了相邻的线路层的金属化过孔)。第一线路层5-1布置在封装胶层4的背面，封装胶层4覆盖LED发光芯片3的背面，封装胶层4在LED发光芯片的电极部位有金属化过孔，LED发光芯片的电极通过封装胶层4中的金属化过孔与第一线路层5-1连接。多层相互连接的线路层构成驱动电路板100的主体线路。
驱动芯片9的电极和连线接头12底面的焊盘分别与驱动电路板100主体线路的最后一层线路层，本实施例为第三线路层5-3上对应的焊盘焊接。
本发明实施例1LED显示模组的封装方法，包括以下步骤：
1)如图1所示，在平整的载板1上表面覆盖耐温可剥胶2。
2)如图2所示，将多个像素单元30的LED发光芯片3按照显示阵列置于载板1的耐温可剥胶2胶面上，LED发光芯片3的衬底面与耐温可剥胶2的胶面粘接。
3)如图3所示，在LED发光芯片3上覆盖阻光树脂，形成阻光封装胶层4。
4)如图4所示，于LED发光芯片3电极对应的位置在阻光封装胶层4上用激光开多个立孔4-1，使LED发光芯片3电极的表面露出。
5)如图5所示，阻光封装胶层4的表面及立孔金属化，形成金属层5。
6)如图6所示，在金属层5上蚀刻去除多余的金属面，形成第一线路层5-1，线路层5-1通过阻光封装胶层4上的金属化过孔5-1-1与LED发光芯片3的电极连接。
7)如图7所示，在第一线路层5-1上覆盖第一树脂层6-1，在树脂层6-1上用激光开多个立孔6-1-1，立孔6-1-1的底面为第一线路层5-1。
8)如图8所示，第一树脂层6-1的表面及立孔6-1-1金属化，蚀刻去除多余的金属面，形成第二线路层5-2，第二线路层5-2通过第一树脂层6-1上的金属化过孔5-2-1与第一线路层5-1连接。
9)如图9所示，在第二线路层5-2上覆盖第二树脂层6-2，在树脂层6-2上用激光开多个立孔6-2-1，立孔6-2-1的底面为第二线路层5-2，如果立孔6-2-1同时穿过第一树脂层6-1，立孔6-2-1的底面为第一线路层5-1。
10)如图10所示，第二树脂层6-2的表面及立孔6-2-1金属化，蚀刻去除多余的金属面，形成第三线路层5-3，第三线路层5-3通过第二树脂层6-2上的金属化过孔5-3-1与第二线路层5-2连接。如果立孔6-2-1同时穿过第一树脂层6-1，则第三线路层5-3通过金属化过孔5-3-1可以与第一线路层5-1连接，至此，驱动电路板100的主体线路完成。
11)如图11所示，在步骤10的基础上，将驱动芯片9朝下的电极以及连线接头12底面的焊盘与与步骤10完成的第三线路层5-3上对应的焊盘分别焊接，完成驱动芯片9和连线接头12与驱动电路板100的主体线路的连接。
12)如图12所示，将载板1连同耐温可剥胶2与步骤10完成的封装体剥离，得到实施例1的高对比度的LED显示模组产品。
本发明实施例2高对比度的LED显示模组的结构如图19所示，与实施例1的区别是，驱动电路板100除了主体线路外，还包括驱动芯片树脂覆盖层6-3、驱动芯片连接线路层10和阻焊油墨层11。
驱动芯片9可以采用裸晶，驱动芯片9的电极背向驱动电路板100的主体线路。驱动芯片9的非电极面固定在主体线路的最后一层线路层(本实施例为第三线路层5-3)的非导电区或最后一层树脂层(本实施例为第二树脂层6-2)上，在本实施例中，驱动芯片树脂覆盖层6-3、驱动芯片连接线路层10和阻焊油墨层11依次覆盖在最后一层线路层和驱动芯片的外面；驱动芯片连接线路层10通过驱动芯片树脂覆盖层6-3上的金属化过孔分别与驱动芯片的电极和最后一层线路层连接(本实施例为第三线路层5-3)，也可以穿过其它的线路层与驱动电路板100主体线路其它线路层连接。阻焊油墨层11上留有封装连线接头的窗口11-1，连线接头12底面的焊盘与驱动芯片连接线路层10上的焊盘连接。
本发明实施例2LED显示模组的封装方法，实施例2的步骤1至步骤8与实施例1的步骤1至步骤8相同，即，驱动电路板100的主体线路的制作步骤与实施例1基本相同。实施例2与实施例1有区别的步骤如下：
9)如图13所示，在实施例1步骤8第二线路层5-2已完成的基础上，在第二线路层5-2上覆盖第二树脂层6-2，在树脂层6-2上用激光开多个立孔6-2-1，立孔6-2-1的底面为第二线路层5-2，如果立孔6-2-1同时穿过第一树脂层6-1，立孔6-2-1的底面为第一线路层5-1；本步骤与实施例1步骤9的区别是，第二树脂层6-2上留出固定驱动芯片9的基座6-2-2。
10)如图14所示，第二树脂层6-2的表面及立孔6-2-1金属化，蚀刻去除多余的金属面，形成第三线路层5-3，第三线路层5-3通过第二树脂层6-2上的金属化过孔5-3-1与第二线路层5-2连接。如果立孔6-2-1同时穿过第一树脂层6-1，则第三线路层5-3通过金属化过孔5-3-1可以与第一线路层5-1连接，至此，驱动电路板100的主体线路完成。
11)如图15所示，驱动芯片9可以是裸晶，将电极朝上的驱动芯片9固定在步骤9完成的第二树脂层6-2的基座6-2-2(如没有在步骤9留出基座6-2-2，也可以在第三线路层5-3留出非导电区来作为固定驱动芯片9的基座。
12)如图16所示，第三线路层5-3、第二树脂层6-2和在驱动芯片9上覆盖驱动芯片树脂覆盖层6-3，在驱动芯片树脂覆盖层6-3上用激光开多个立孔6-3-1，立孔6-3-1的底面分别是第三线路层5-3和驱动芯片9的电极。
13)如图17所示，对驱动芯片树脂覆盖层6-3的表面及立孔6-3-1金属化，并蚀刻去除金属化上多余的金属面，形成驱动芯片连接线路层10，驱动芯片连接线路层10通过驱动芯片树脂覆盖层6-3上的金属化过孔10-1分别与驱动芯片9的电极和第三线路层5-3连接。
14)如图18所示，在驱动芯片连接线路层10的表面覆盖阻焊油墨层11,覆盖阻焊油墨层11时，留出封装连线接头的窗口11-1。
15)如图19所示，将连线接头12底面的焊盘与驱动芯片连接线路层10上的焊盘焊接。最后，将载板1连同耐温可剥胶2与完成的封装体剥离，得到实施例2的高对比度的LED显示模组产品。
本发明以上实施例具有以下优点：
LED发光芯片四周被阻光的树脂填充，芯片组之间不易窜光，模组有较高的对比度和清晰度；LED发光芯片封装过程没有高温过程，没有热损伤；LED发光芯片的发光衬底面没有覆盖封装树脂，芯片表面直接和空气接触，由于芯片的衬底是蓝宝石材料，有良好的导热和散热性能，LED显示模组散热效果良好；由于LED发光芯片没有树脂覆盖即不存在封装树脂的老化、黄变和分层的问题；LED显示模组发光效率高、散热性能好、寿命长。
LED发光芯片的电极与驱动电路的连接不需要通过wire bonding，而是通过电镀或真空镀的直接铜连接办法，可以避免wire bonding工艺由于电极氧化、工艺参数不稳定带来的不良，还可以减少接触电阻，提高芯片的键合品质；
传统LED发光芯片焊接后芯片电极间有一定的空隙，封装胶时常常会遗留一定的空洞气泡，成为品质隐患；本发明以上实施例LED发光芯片和驱动电路的连接不需要通过锡焊焊接，不会因驱动电路板热膨胀系数与封装树脂不匹配导致的拉脱电极的品质风险，也不会出现空洞、气泡等品质隐患；本发明以上实施例的驱动电路板是在LED发光芯片封装后通过加成法逐层制作，生产材料可以选用刚性较小的材料，比如PI料，可以获得薄的绝缘层，小应力的驱动电路板结构；
用加成法制作驱动电路板的过程中，激光开孔或感光开孔的生产效率及精度都非常高，有利于提高生产效率，减少投入，且有品质保证。
本发明实施例3高对比度的LED显示模组的结构如图20所示，与实施例1LED显示模组的区别仅在于，LED发光芯片3的发光衬底面和封装胶层4的外面覆盖有透明的胶保护层13。
实施例3LED显示模组的封装方法与实施例1LED显示模组的封装方法的区别仅在于，在步骤2中，在将LED发光芯片置于载板1的耐温可剥胶2上之前，在载板1的耐温可剥胶2上覆盖一层透明的胶层13，然后将多个像素单元的LED发光芯片3按照显示阵列粘于在透明的胶层13上。

Claims (11)

1.一种高对比度的LED显示模组，包括驱动电路板，封装胶层、复数个像素单元和驱动芯片；像素单元包含LED发光芯片，其特征在于，所述的封装胶层为阻光封装胶层，LED发光芯片的四周由封装胶层的阻光树脂填充，LED发光芯片的发光衬底面裸露在封装胶层敞口的窗口中；LED发光芯片的电极朝向驱动电路板，与驱动电路板上的线路连接；驱动电路板的线路与驱动芯片的电极连接。
2.根据权利要求1所述的LED显示模组，其特征在于，像素单元的LED发光芯片包括红色LED发光芯片、绿色LED发光芯片和蓝色LED发光芯片，所述的LED发光芯片是倒装LED发光芯片。
3.根据权利要求1所述的LED显示模组，LED发光芯片的发光衬底面和封装胶层的外面覆盖有透明的保护层。
4.根据权利要求1所述的LED显示模组，其特征在于，驱动电路板包括用加成法制作的复数层线路层和复数层树脂层，线路层和树脂层间隔布置；树脂层包括复数个金属化过孔，金属化过孔穿过至少一层树脂层，相邻的线路层或跨层的线路层通过金属化过孔连接；第一线路层布置在封装胶层的背面，封装胶层覆盖LED发光芯片的背面，封装胶层在LED发光芯片的电极部位包括金属化过孔，LED发光芯片的电极通过封装胶层的金属化过孔与第一线路层连接；复数层相互连接的线路层构成驱动电路板的主体线路。
5.根据权利要求4所述的LED显示模组，其特征在于，包括连线接头，驱动芯片的电极和连线接头底面的焊盘分别与驱动电路板主体线路的最后一层线路层上对应的焊盘焊接。
6.根据权利要求4所述的LED显示模组，其特征在于，包括连线接头，驱动芯片为裸晶，驱动芯片固定在主体线路的最后一层线路层的非导电区或最后一层树脂层上，驱动芯片的电极背向驱动电路板主体线路；驱动电路板包括驱动芯片树脂覆盖层、驱动芯片连接线路层和阻焊油墨层，驱动芯片树脂覆盖层、驱动芯片连接线路层和阻焊油墨层依次覆盖在最后一层线路层和驱动芯片的外面；驱动芯片连接线路层通过驱动芯片树脂覆盖层上的金属化过孔分别与驱动芯片的电极和最后一层线路层连接；阻焊油墨层包括封装连线接头的窗口，连线接头底面的焊盘与驱动芯片连接线路层上的焊盘焊接。
7.一种权利要求1所述的LED显示模组的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
701)在平整的载板上表面覆盖耐温可剥胶；
702)将复数个像素单元的LED发光芯片按照显示阵列置于载板上的耐温可剥胶上；
703)在LED发光芯片上覆盖阻光树脂，形成阻光封装胶层；
704)于LED发光芯片电极对应的位置在阻光封装胶层上开多个立孔，使LED发光芯片电极的表面露出；
705)阻光封装胶层的表面及立孔金属化，蚀刻去除多余的金属面，形成线路层，线路层通过阻光封装胶层上的金属化过孔与LED发光芯片的电极连接；
706)在上一线路层上覆盖树脂层，在树脂层上开多个立孔，立孔的底面为上一线路层；树脂层的表面及立孔金属化，蚀刻去除多余的金属面，形成下一线路层，下一线路层通过树脂层上的金属化过孔与上一线路层连接；
707)重复步骤706)，直到驱动电路板的主体线路完成；
708)封装驱动芯片，完成驱动芯片与驱动电路板的主体线路的连接；
709)将载板连同耐温可剥胶剥离。
8.根据权利要求7所述的封装方法，其特征在于，在步骤708)中，将驱动芯片朝下的电极以及连线接头底面的焊盘与步骤6)完成的最后一层线路层上对应的焊盘分别焊接。
9.根据权利要求7所述的封装方法，其特征在于，在步骤708)中，包括以下步骤：
901)驱动芯片为裸晶，将电极朝上的驱动芯片固定在步骤706)完成的树脂层上或线路层的非导电区；
902)在驱动芯片和步骤706)完成的最后一层线路层上覆盖驱动芯片树脂覆盖层，在驱动芯片树脂覆盖层上开多个立孔，立孔的底面分别为步骤706)完成的最后一层线路层和驱动芯片的电极；
903)驱动芯片树脂覆盖层表面及立孔金属化，蚀刻去除多余的金属面，形成驱动芯片连接线路层，驱动芯片连接线路层通过驱动芯片树脂覆盖层上的金属化过孔分别与驱动芯片的电极和驱动电路板的主体线路连接。
10.根据权利要求9所述的封装方法，其特征在于，在步骤708)中，包括以下步骤：
1001)在驱动芯片连接线路层表面覆盖阻焊油墨层,覆盖阻焊油墨层时，留出封装连线接头的窗口；
1002)将连线接头底面的焊盘与驱动芯片连接线路层上的焊盘焊接。
11.根据权利要求7所述的封装方法，其特征在于，在步骤702)，将LED发光芯片置于载板上之前，在载板的耐温可剥胶上覆盖透明的胶层，然后将复数个像素单元的LED发光芯片按照显示阵列置于在透明的胶层上。
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