CN114582844A - Led集成模组 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种LED集成模组，数多LED晶片(1)设置在基板(2)上的晶片嵌口(23)中，焊线(3)与晶片焊盘(11)以及驱动焊盘(21)采用超声楔焊接，焊线(3)呈平行于驱动焊盘(21)，透光护层(5)可采用漏印封胶，透光膜或板粘贴在基板(2)上的工艺制造，生产效率高，品质更有保障等优点；本发明可用于照明光源、显示和背光等领域。

Description

LED集成模组

技术领域

本发明属于LED晶片封装技术领域，特别涉及数多LED晶片的集成封装。

技术背景

现有的采用超声球焊的LED COB集成封装(如图1所示)，由于晶片1裸露，焊线 3悬空裸露，透光护层5必须采用灌水的方式灌封而成，生产效率低，透光护层5的厚度以 及均匀度不易保障等等问题。

发明内容

本发明的目的就是针对以上所述的问题，提出了一种技术方案，可采用漏印封胶，粘贴透光护膜或板工艺，效率高，品质更有保障等优点。

本发明的技术方案：本发明的LED集成模组，包括有数多LED晶片和基板，基板 采用了绝缘料材制成，基板的一侧面为焊盘面，上设置有驱动焊盘，基板开有数多晶片嵌口，LED晶片设置在晶片嵌口中，基板上的驱动焊盘与LED晶片上的晶片焊盘通过焊线电导通连接，其特征有：焊线与晶片焊盘和驱动焊盘的焊接同时采用了超声楔焊接，

本发明中以LED出光的方向定义为前方，朝向反的方向则就朝后；本发明中所述的高与低、左与右等，是针对所示的图中示出的位置高与低，左与右等，不涉及之后本发明使用状态；基板上设置有驱动焊盘的那一侧面定义为焊盘面。

附图说明

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施进行清楚、完整地描述，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。

图1是现有的LED COB封装的特征剖面示意图。

图2是一种本发明LED模组的特征剖面示意图。

图2-1是图2中A处的局部放大示意图。

图3～8分别是六种本发明LED模组的特征剖面示意图。

图9～17分别是八种用于显示的本发明LED模组的特征剖面示意图。

图18和19分别是两种本发明中的LED晶片和晶片嵌口的特征平面示意图。

图20～23分别是四种本发明中的LED晶片设置、焊线和布线特征平面示意图。

图24是一种本发明LED模组的特征剖面示意图。

图中：1、LED晶片，101、晶片A，102、晶片B，103、晶片C，11、晶片焊盘， 111、P型晶片焊盘，112、N型晶片焊盘，12、球焊点，13、工作层，14、晶片衬底，15、 楔焊点，2、基板，21、驱动焊盘，22、楔焊点，23、晶片嵌口，24、焊盘面、25、衬垫， 26、墨黑层，27、焊盘面电路，271、272、焊盘面连线，28、下层电路，281、下层连线， 29、共极列向连线，291、共极引出线，292、共极电路，3、焊线，31、焊球，4、封胶，5、 透光护层，51墨黑层，52透镜，53驱动盘，6、底衬，61、驱动盘，62、散热片，63、驱 动板支架，64、背面，65、中空，7、透光基板，71、驱动盘，8、侧板，81、侧板弯折段， 82、内侧面，9、驱动板，91、驱动IC，10、护板。

具体实施方式

图2所示的本发明LED集成模组，基板2的焊盘面24上设置有与驱动电路相连 的驱动焊盘21，LED晶片1设置在晶片嵌口23中；焊线3与晶片焊盘11以及驱动焊盘21 的焊接同时采用超声楔焊接，构成楔焊点15和22。

图2中，基板2的焊盘面24这一侧设置透光护层5，由透光封胶构成。透光护层 5可以采用漏印透光封胶工艺制成。

透光护层5还可以是直接粘贴在焊盘面24上的透光膜或板，透光封胶/透光膜或板可以有荧光材料。

LED晶片1上的晶片焊盘11与基板2上的驱动焊盘21基本上应该在同一平面上， 图2示出晶片焊盘11略低于驱动焊盘21。设计时，焊盘面24与晶片焊盘11的高度差不应 大于50um(0.05mm)。合理的设计是，高度差不大于30um(0.03mm)。焊线3呈平行于驱 动焊盘21，这样便于封胶采用漏印工艺，透光护膜直接粘贴焊盘面24上。

图3所示的本发明与图2的区别有：1)透光护层5是直接粘贴在焊盘面24上的 透光膜或板；2)贴有底衬6，基板2以及晶片衬底14贴在底衬6上，晶片衬底14与底衬6 之间可以采用焊接和胶粘接，胶粘接可以采用压敏胶，更好的是采用加热固化或光敏(紫外 光)固化的压敏胶，以便生产制造中替换修补有缺陷的LED晶片或焊接缺陷的LED晶片。

针对图2所示的本发明的生产制造过程中，备用压敏胶的工艺底衬(比如薄膜类的)贴在基板2的下侧面，LED晶片1被压敏胶粘住，完成焊线以及封胶固化后，备有压 敏胶的工艺底衬与基板2以及LED晶片1掰开分离。

底衬6可以设计为散热片，采用金属制成(比如铝)，这种设计特别适合照明产品。用于LED显示或LCD被光(区域控制调光)中，图3中的底衬6也可以是一驱动PCB板。

图4所示的本发明与图2的区别有：透光护层5设置在基板2的焊盘面的相反的 那侧面，晶片衬底14朝前，贴着透光护层5，有光从该侧发出，LED晶片1的工作层13(发 光层、也称PN结)朝后，即LED晶片1的设置采用了工作层13朝后的结构。焊盘面24 可以贴有底衬，该底衬可以是驱动PCB板，用于LED显示或LCD背被光(区域控制调光)， 也可以是散热片。用于LCD背光时，基板2应该采用透光材料。

图5所示的本发明，基板2的两侧面设置的都是透光护层5，因而双侧面发出光。

图6所示的本发明中，透光护层5设置有透镜52；LED晶片1采用有垂直结构， 工作层13上只有一晶片焊盘11，晶片衬底14是另外一晶片电极，通常晶片衬底14是导电 体，底衬6设置有与晶片衬底14相对应的，与驱动电路相连的驱动盘61，晶片衬底14与 驱动盘61之间采用焊接或导电胶粘接(即电导通连接)，底衬6上的驱动盘61以及相应的 电路可以是一薄的PCB板(FPC)贴在底衬6上构成。

图7所示的本发明与图4所示的类似，不同在于有：LED晶片1采用有垂直结构， 设置有透光基板7，LED晶片1与透光基板7相贴，透光基板7上设置有与晶片衬底14相 对应的，与驱动电路相连的驱动盘71，晶片衬底14与驱动盘71的电导通连接应采用导电 透明胶，驱动盘71应采用透明导电膜(比如ITO)。焊盘面24可以贴有底衬，该底衬可以 是驱动PCB板，用于LED显示或LCD被光(区域控制调光)，也可以是散热片。

图8所示的本发明与图5所示的类似，都是是双侧面出光，不同在于有：LED晶 片1采用有垂直结构。

图9所示的本发明，用于LED显示的集成模组，设置有侧板8，设置在基板2的一 侧的边缘，侧板8上设置有电路，侧板8与基板2有电的连接，部分或者全部的驱动LED 晶片1工作的电信号通过侧板8上的电路传输到基板2上；基板2和侧面板8应该采用双面 PCB板结构，还可以采用多层板。图中示出只有一个侧板8，基板2有四边，都可设置侧板 8，至少应该有两(相对的)边设置有侧板8。

图9中示出，晶片焊盘11略高于焊盘面24；透光护层5采用封胶构成，可采用漏 印透光封胶工艺制成透光护层5。透光护层5还可以是直接粘贴在焊盘面24上的透光膜或 板。

图10所示的本发明，侧板8与基板2为同一材料弯折而成的一体式结构(可采用FPC制成)，驱动LED晶片1的电路汇集到基板2的边缘，再由侧板8引出。图中示出，有 两个侧板8，分别设置在基板2的两相对的边缘(即左边一个，右边一个的结构)；透光护 层5是采用封胶4直接粘贴在焊盘面24上的透光膜或板。

图11所示的本发明，LED晶片1的晶片衬底11在前，工作层13朝后，焊盘面 24朝后并且贴着底衬6；透光护层5上设置有墨黑层51，LED晶片1的前方不应有墨黑层。 为了提高光效，可以在晶片嵌口23的侧壁上成周圈地设置反光层(比如，真空镀反光铝膜)， 底衬6上，与晶片嵌口相应的地方，也应设置反光层。

图12所示的本发明，透光护层5采用了透镜52结构；底衬6后设置有含有驱动 IC91的驱动板9，侧板8与驱动板9之间的电的连接，可采用了插接连接、贴碰接连接、 焊接连接，户外产品时，插接/贴碰连接应该采用防水结构。

图13所示的本发明，底衬6后面设置有散热片62，含有驱动IC 91的驱动板9设 置在散热片62的后面；透光护层5上设置有墨黑层51，该墨黑层51可以是涂或印在透光 护层5与基板2相贴的那侧面上，LED晶片1的前方不应有墨黑层。

图14所示的本发明，侧板8上设置有驱动IC 91，驱动IC 91设置在侧板8的侧 板弯折段81的内侧面82，驱动IC 91应该是贴片式结构。为了进一步紧凑，可以在底衬6 中开凹槽，驱动IC91嵌入该凹槽。

图15所示的本发明，侧板8上设置有驱动IC 1，驱动IC 91设置在侧板8的内侧 面32，底衬6后面设置有散热片62。

图16所示的本发明，LED晶片1贴在底衬6上，LED晶片1采用有垂直结构， 工作层13上只有一晶片焊盘11，晶片衬底14上有另外一晶片电极，通常晶片衬底14是导 电体，底衬6设置有与晶片衬底14相对应的，与驱动电路相连的驱动盘61，晶片衬底14 与驱动盘61之间采用焊接或导电胶粘接(即电导通连接)。图中，设置有衬垫25，衬垫25 应该是基板2的一部分，基板2加设有衬垫25，增加基板2的厚度，构成晶片嵌口23足够 深，使得晶片焊盘11与驱动焊盘21基本上同一平面上。

衬垫25应该是板/片材与基板2贴合，其上的晶片嵌口23与基板2一起激光切割 成的，图中的衬底25应有导电过孔，使得驱动盘61与基板2有电的连接。基板2与侧板3 一体的那部分可采用单层FPC，加上衬垫25就构成基板2为多层PCB。

图17所示的本发明，LED晶片1采用有垂直结构，LED晶片1的设置采用了工 作层13朝后的结构，设置有透光基板7，LED晶片1与透光基板7相贴，透光基板7上设 置有与晶片衬底14相对应的，与驱动电路相连的驱动盘71，晶片衬底14与驱动盘71的电 导通连接应采用导电透明胶，驱动盘71应采用透明导电膜(比如ITO)。图7中，焊盘面24 朝后，基板2朝前的那面设置有墨黑层26，可采用在切割晶片嵌口23工序前，完成涂或印 制墨黑层26的工艺，实现LED晶片的前方没有墨黑层。

图18所示的本发明，RGB三个LED晶片1设置在同一个晶片嵌口21中(构成 一个像素)，中间的LED晶片1是垂直结构，为R LED晶片，图19所示的三个RGB LED 晶片1都是垂直结构。图18和19中，RGB三个LED晶片1设置在同一排(并排设置)。

本发明提供的技术方案，LED晶片镶嵌在基板中，不易脱落。LED显示屏可以由 数多LED显示面板拼装成，LED显示面板则由数多本发明的LED集成模组拼装成，本发明 的LED集成模组的后面可设置有与外驱动连接的插针或焊盘等，该插针或焊盘与LED显示 面板或屏上的基板上的电路连接。

图20是一种用于彩色显示的本发明，采用共阴极(N极)行列扫描驱动，图中示 出了其中的4个像素(由RGB三个LED晶片1构成)，三个LED晶片1都是正装结构(两 晶片焊盘在同一面)，并且设置在同一个晶片嵌口23中，三个LED晶片1中的两个(晶片 B 102和晶片C103)行向(左右)并排设置(顺着像素的行向阵列方向)，连接同行向的像 素的焊盘面连线271和272走向顺着该两并排LED晶片的并排设置方向(行向)，另一个 LED晶片(晶片A 101)的P型晶片焊盘111通过焊线3与其旁边最近的(图中上方)焊盘 面连线272连接；晶片C103)的P型晶片焊盘111通过焊线3与其旁边最近的(图中下方) 焊盘面连线271连接，晶片B102的P型晶片焊盘111通过焊线3、连接下层的过孔(图中 没有示出)以及下层电路28，与下层连线281连接。

图中，RGB三个LED晶片1的N型晶片焊盘112(阴极)通过焊线3连接与同 一个驱动焊盘21连接(共阴极)，再通过连接下层的过孔(图中没有示出)与共极列向连线 29联通，图中示出共极引出线291在下层，与焊盘面连线271和272走向相同，应该设置 在焊盘面连线271和272最靠近的下层。当用于图9～17所示的LED集成模组时，焊盘面 连线271和272、下层连线281以及共极引出线291将与侧板8上的电路联通。共极列向连 线29应该与共极引出线291不在同一层。

图21所示的本发明，与图20所示的区别有：晶片B 102是垂直结构，为RLED 晶片，该LED晶片的N极应该与共极列向连线29联通，其连线(称为共极电路)在下层(图 中没有示出)。图22所示的本发明中，RGB三个LED晶片1都是垂直结构，图中只示出了 两个像素，没有示出共极列向连线29以及共极引出线291。

综合上述技术方案，特征有：RGB三个LED晶片1中的两个行向(左右)并排 设置(顺着像素的行向阵列方向)，连接同行向的像素的焊盘面连线271和272走向顺着该 两并排LED晶片的并排设置方向(行向)，并且分别设置在晶片嵌口23上下，位于上和下 的两LED晶片的晶片焊盘分别有焊线3与该两焊盘面连线271和272上的驱动焊盘21焊连， 两焊盘面连线的下层至少设置有一条同向走向的下层连线281，共极列向连线29在下层(与 下层连线281不一定在同一层)，共极引出线291也采用了下层设置结构(可以与下层连线 281同一层)。

图23所示的本发明，采用共阳极(P极)行列扫描驱动，与上述的方案有相同的 特征：RGB三个LED晶片1中的两个行向(左右)并排设置(顺着像素的行向阵列方向)， 连接同行向的像素的焊盘面连线271和272走向顺着该两并排LED晶片的并排设置方向(行 向)，并且分别设置在晶片嵌口23上下，位于上和下的两LED晶片的晶片焊盘分别有焊线 3与该两焊盘面连线271和272上的驱动焊盘21焊连。

图中23示出：共极电路292位于下层(虚线表示下层)，将晶片B 102(为R LED， 垂直结构)对应的驱动焊盘，通过过孔，与共极列向连线29联通，共极列向连线29应该与 共极引出线291不在同一层，共极电路292应该与共极列向连线29设置在同一层(也可以 不是同一层，例如共极电路292也可以设置在焊盘面上)。如果三个LED晶片1都是正装结 构(两晶片焊盘在同一面)，则可以省去共极电路292。

图24所示的本发明，底衬6采用中空结构，可采用铝挤出成型制造，如果采用铝 挤出成型制造，应该在底衬6的背面64，横着(垂直于)挤出方向开槽，构成中空65与外 界的通气窗口，有利于通风散热；驱动板9采用弯折板(比如柔性板，FPC)，侧板8与驱 动板9应采用压焊连接或导电胶粘接连接(分别设置有对应的焊盘)；设置有为驱动板9提 供支撑的驱动板支架63，驱动板支架63固定在底衬6上；设置有护板10，保护侧板8以及 驱动板9。

图中示出的左右侧板8都是从同一基板2上的材料弯折而成的，实际设计时，可 以采用这样的设计，基板2为两块、或三块、或四块组成，每一块分别对应有侧面8，如果 是两块，则每一块分别对应有一侧板8，左右两侧板8不是从同一基板2上的材料弯折而成。

焊盘面连线/下层连线——连接同行向像素的电路线，虚线电路线表示下层的电路 线，实线电路线表示焊盘面的电路线；图中，左右方向为行向，上下方向为列向。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种LED集成模组，包括有数多LED晶片(1)和基板(2)，基板(2)采用了绝缘料材制成，基板(2)的一侧面为焊盘面(24)，上设置有驱动焊盘(21)，基板(2)开有数多晶片嵌口(23)，晶片嵌口(23)中设置有LED晶片(1)，基板(2)上的驱动焊盘(21)与LED晶片(1)上的晶片焊盘(11)采用了通过焊线(3)电导通连接，其特征在于：焊线(3)与晶片焊盘(11)和驱动焊盘(21)的焊接同时采用了超声楔焊接。

2.根据权利要求1所述的LED集成模组，其特征在于：焊盘面(24)与晶片焊盘(13)的高度差不大于50um。

3.根据权利要求1所述的LED集成模组，其特征在于：基板(2)的基材为透光材料。

4.根据权利要求1所述的LED集成模组，设置有侧板(8)，侧板(8)设置有电路，侧板(8)上的电路与基板(2)上的电路联通，部分或者全部的驱动LED晶片(1)工作的电信号通过侧板(8)上的电路传输到基板(1)上。

5.根据权利要求4所述的LED集成模组，其特征在于：基板(2)设有衬垫(25)，构成基板(2)的一部分。

6.根据权利要求4所述的LED集成模组，其特征在于：侧板(3)采用了左边一个，右边一个的结构。

7.根据权利要求1所述的LED集成模组，其特征在于：RGB三个LED晶片(1)设置在同一个晶片嵌口(23)中，所述RGB三个LED晶片(1)在的两个行向并排设置，在晶片嵌口(23)上下分别设置有连接同行向的像素的两焊盘面连线(271)和(272)，所述两焊盘面连线(271)和(272)走向顺着所述两并排LED晶片的并排设置方向。

8.根据权利要求1，或2，或3，或4，或5，或6所述的LED集成模组，其特征在于：LED晶片(1)的设置采用了工作层(13)朝后的结构。

9.根据权利要求8所述的LED集成模组，其特征在于：LED晶片(1)采用了垂直结构，设置有透光基板(7)，LED晶片1与透光基板(7)相贴，透光基板(7)上设置有与晶片衬底(14)电导通连接的驱动盘(71)，驱动盘(71)采用了透明导电膜。

10.根据权利要求1，或2，或3，或4，或5，或6所述的LED集成模组，其特征在于：LED晶片(1)采用了垂直结构，设置有底衬(6)，LED晶片(1)贴在底层(6)上，底衬(6)上设置有与晶片衬底(14)电导通连接的驱动盘(61)。

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