CN117352608A - 矩阵式led模组封装方法及其封装系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种矩阵式LED模组封装方法及其封装系统，其中，该方法，包括：提供导电基板，导电基板表面基于矩阵式LED模组的设计配置有相应的导电线路；提供至少一个集成光源，集成光源中集成封装有多颗LED芯片，且集成光源与导电基板上的导电线路匹配；将集成光源转移至导电基板表面；将集成光源焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组。其先将LED芯片集成封装为集成光源，再将集成光源整体转移焊接于导电基板上，焊接良率和效率更高，且投影效果更好，便于实现多点独立控制。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种矩阵式LED模组封装方法及其封装系统。
背景技术
LED由于体积小、耗电量低、亮度高、环保等优点而成为替代传统光源的理想光源，LED光源的应用非常灵活，可以做成点、线、面矩阵的各种形式，控制也极为方便。LED已广泛应用于汽车照明领域，比如车辆的前大灯。内部的矩阵式LED模组可以实现对前方区域进行可变的、精确的照明，广受车企青睐。
目前，矩阵式LED模组的封装方法一般包括以下3种：
1、切割部分晶圆片（内含多颗LED）并在其表面贴装荧光膜后，焊接至控制底板上，最后在LED外围围设用于保护LED及防止漏光的保护结构。这种封装方式工艺复杂，尤其焊接难度较高，良率低且成本高。
2、使用一整块陶瓷底板作为控制底板，之后将封装后的LED焊接于陶瓷底板上。这种封装方式陶瓷底板上的控制路线设计复杂且成本高。
3、直接将封装得到的独立光源焊接于控制底板上。这种封装方式中光源之间的间隙较大，有限的空间内可封装的光源数量受限，且排布较为困难。
发明内容
为了克服以上不足，本发明提供了一种矩阵式LED模组封装方法及其封装系统，有效降低封装难度，提高良率。
本发明提供的技术方案为：
一方面，本发明提供了一种矩阵式LED模组封装方法，包括：
提供导电基板，所述导电基板表面基于矩阵式LED模组的设计配置有相应的导电线路；
提供至少一个集成光源，所述集成光源中集成封装有多颗LED芯片，且所述集成光源与所述导电基板上的导电线路匹配；
将所述集成光源转移至导电基板表面；
将集成光源焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组；
将所述集成光源转移至导电基板表面中包括：
获取所述集成光源的外形；
基于所述外形确定所述集成光源表面的至少一个受力点位；所述受力点位的数量至少由集成光源的面积、集成光源中集成封装LED芯片的行数/列数、吸附装置中配置真空吸嘴数量中的一个确定；
基于所述受力点位利用控制吸附装置通过真空吸附的方式将所述集成光源转移至导电基板表面。
本技术方案中，先将LED芯片集成封装为集成光源，再将集成光源整体转移焊接于导电基板上，焊接良率和效率更高，且投影效果更好，便于实现多点独立控制。相对于直接将封装得到的独立光源焊接于控制底板上的封装方式来说，该种封装方式下LED芯片能够排布更加紧密，有效解决由于空间限制像素点（LED芯片）排布少的问题，提高像素点排布的灵活度及空间利用率。采用PCB板作为导电基板时，相对于切割晶圆片（内含多颗LED）和陶瓷底板的技术方案来说，该封装方式导电基板上的线路设计布局更加灵活，工艺更为简单、良率高且成本低。另外，基于集成光源的外形确定受力点位，以便将集成光源整体转移至导电基板表面，提高转移效率和精度。
进一步优选地，所述提供至少一个集成光源中包括：基于所述导电基板表面的导电线路提供多个集成光源；
将所述集成光源整体转移至导电基板表面中包括：分别将多个集成光源转移至导电基板表面；
所述将集成光源焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组中包括：所述多个集成光源通过拼接组合的方式焊接于所述导电基板上得到矩阵式LED模组。
本技术方案中，根据矩阵式LED模组的需要，将多个集成光源通过拼接的方式焊接于导电基板表面，灵活调整矩阵式LED模组的外形等，进一步提高封装的灵活度。
进一步优选地，所述提供至少一个集成光源之前，还包括制备集成光源的步骤，包括：
将多颗LED芯片规则排列于支撑底板上，所述LED芯片具有发光上面、发光侧面及与所述发光上面相对的电极表面，且发光上面朝上；
将光转换层贴覆于所述LED芯片的发光上面；
于LED芯片之间填充包覆材料并固化，形成包覆LED芯片发光侧面的包覆部，得到整片集成光源，所述包覆部包含光反射颗粒。
本技术方案中，该种方式封装得到的集成光源能够大大减小芯片之间的间距（可达50微米以内），可在有限的空间内设计排布数量更多的像素点。另外，在芯片四周形成的包覆部，使其出光方向更有指向性，照度更高。相较于传统的封装方式来说，将光源焊接于导电基板表面后，无需再在芯片四周进行围高反射率白胶操作。
进一步优选地，所述于LED芯片之间填充包覆材料并固化，形成包覆LED芯片发光侧面的包覆部之后，还包括：基于所述矩阵式LED模组的设计对整片集成光源进行切割的步骤。
本技术方案中，根据矩阵式LED模组的外形需求和封装需求，对整片集成光源进行异形切割，便于将其整体转移至导电基板表面后焊接得到矩阵式LED模组。
进一步优选地，所述控制吸附装置吸附确定的受力点位将所述集成光源转移至导电基板表面中包括，基于受力点位的数量控制相应数量的真空吸嘴分别吸附相应的受力点位将所述集成光源转移至导电基板表面。
本技术方案中，根据受力点位的数量控制相应数量的真空吸嘴对集成光源进行吸附，提高单次可转移的集成光源面积，进一步提高转移效率和精度，且能最大程度避免转移过程中对集成光源造成损伤。相对于传统的只有单吸嘴的转移方式来说，大幅度提高了转移效率；相对于人工转移来说，提高了转移效率和精度。
另一方面，本发明提供了一种矩阵式LED模组封装系统，包括：
集成光源转移设备，用于将集成光源转移至导电基板表面，所述集成光源中集成封装有多颗LED芯片，且所述集成光源与导电基板上的导电线路匹配；
焊接设备，将集成光源焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组。
本技术方案中，通过集成光源转移设备将集成光源转移至导电基板表面，提高转移效率和精度。
进一步优选地，所述集成光源转移设备中包括：
图像获取模块，用于获取所述集成光源的图像；
受力点位确定模块，用于基于集成光源的图像确定其外形及表面的至少一个受力点位；
吸附模块，用于控制真空吸嘴吸附确定的受力点位将所述集成光源转移至导电基板表面，所述吸附模块中配置有至少一个真空吸嘴。
本技术方案中，通过图像获取模块得到集成光源的外形，进而确定转移过程中集成光源表面的受力点位，进而根据受力点位的数量控制相应数量的真空吸嘴对集成光源进行吸附，提高转移效率和精度。
进一步优选地，所述集成光源转移设备中还包括：
判断模块，用于将所述受力点位确定模块确定的受力点位的数量与吸附模块中配置的真空吸嘴的数量进行比较；当判断所述受力点位的数量不大于真空吸嘴的数量，所述吸附模块基于受力点位的数量控制相应数量的真空吸嘴分别吸附相应的受力点位将所述集成光源转移至导电基板表面。
本技术方案中，根据受力点位的数量控制相应数量的真空吸嘴对集成光源进行吸附，提高单次可转移的集成光源面积，进一步提高转移效率和精度，且能最大程度避免转移过程中对集成光源造成损伤。
进一步优选地，所述矩阵式LED模组封装系统中还包括：
集成光源切割设备，用于当所述集成光源转移设备中的判断模块判断所述受力点位的数量大于真空吸嘴的数量时，进一步对所述集成光源进行切割。
本技术方案中，根据集成光源切割设备根据受力点位的数量自动调整集成光源的外形，提高系统的自动程度和效率。
附图说明
图1为本发明中集成光源一实例结构示意图；
图2为本发明中集成光源另一实例结构示意图；
图3为本发明中矩阵式LED模组封装方法流程示意图；
图4为本发明一实例中受力点位配置示意图；
图5为本发明矩阵式LED模组封装系统示意图。
附图标记：
10-集成光源，11-第一集成光源，12-第二集成光源，13-第三集成光源，20-矩阵式LED模组封装系统，21-集成光源转移设备，22-焊接设备。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施案例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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，并获得其他的实施方式。
本发明的一种实施例，一种矩阵式LED模组，包括：导电基板，表面基于矩阵式LED模组的设计配置有相应的导电线路；至少一个集成光源，集成光源中封装有多颗LED芯片，且集成光源与导电基板上的导电线路匹配，通过将集成光源焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组。
本实施例中，导电基板为表面配置有导电线路的任意材质底板，如可采用平面环氧塑封料（EMC）、片状模塑料（SMC）、Al2O3陶瓷、AlN陶瓷、金属基PCB等材质。为了降低成本和导电线路设计的复杂度，可使用PCB板作为导电基板，其表面配置的导电线路根据矩阵式LED模组的控制需求进行设计，这里不做具体限定，甚至可以设计为独立像素点控制线路。
集成光源内部预先集成封装有多颗LED芯片，封装方式同样可以根据应用需求选定。一实施例中，集成光源中包括：多颗规则排列的LED芯片，LED芯片具有发光上面、发光侧面（侧面不发光）及与发光上面相对的电极表面，且多颗LED芯片的朝向相同；光转换层，覆盖于多颗LED芯片的发光上面；包覆部，包覆LED芯片的发光侧面，露出LED芯片的电极表面。
该实施例中，LED芯片为倒装结构芯片，通过AuSn或SnAgCu共晶焊的方式与导电基板实现牢固连接和电导通。光转换层中参杂有光转换材料，光转换材料的成分可为下述中至少一种或多种：石榴石型荧光体、氮氧化物荧光体、铝酸盐荧光体、氮化物荧光体、硫化物荧光体、KSF(K2SiF6:Mn)荧光体等。集成光源的发光颜色主要通过芯片波段、绿黄红荧光体配比和浓度及封装胶层的厚度来调节，这里不做具体限定，应用中可根据需求确定。
包覆部于LED芯片四周形成，为树脂和光反射颗粒的混合物，保护LED芯片的同时具有高反射率，将LED芯片四周出射的光反射回去，使得集成光源的光从LED芯片的发光上面出射，提高集成光源的出光效率且出光方向更具有指向性。树脂可为热固化性硅树脂、环氧树脂、热固化性聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、热固化性聚氨脂树脂等热固化性树脂，优选热固化性硅树脂、环氧树脂。光反射成分一般为白色无机颜料，例如二氧化钛、氧化锌、氧化锆等氧化物、铅白（碳酸铅）、碳酸钙等碳酸盐、高岭土（高岭石）等粘土矿物等，优选二氧化钛。包覆部的反射率主要由光反射颗粒的浓度及包覆部的厚度确定，应用中根据光反射率需求（如反射率在95%以上）调节即可。在其他实施例中，包覆部除了包覆LED芯片的发光侧面之外，还可包覆光转换层的四周，上表面与光转换层的上表面齐平即可。为了提高出光效率，还可以在LED芯片四周设置反射杯等结构。
集成光源中，各LED芯片的出光方向相同，电极朝向也相同，将其整体转移至导电线路表面之后，可用于SMT贴片技术（表面贴装技术），相比于独立封装的技术方案来说，可大幅度提升生产效率和产能。集成光源的外形由导电基板表面配置的导电线路（矩阵式LED模组需求）确定，集成光源的数量和每个集成光源内部封装的LED芯片的数量可通过封装工艺确定，若封装工艺能够满足封装需求，可仅配置一个集成光源，将该集成光源转移封装形成矩阵式LED模组。在如图1的实例中，集成光源10为一整体，将该集成光源整体转移至导电基板表面进行焊接得到矩阵式LED模组。
对上述实施例进行改进得到本实施例，在本实施例中，矩阵式LED模组中配置有多个集成光源，多个集成光源通过拼接组合的方式焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组。
本实施例中，通过配置多个集成光源的方式封装得到矩阵式LED模组，封装中，可逐个将各集成光源转移至导电基板表面进行焊接封装，也可以将各集成光源转移至导电基板表面后进行统一焊接。在矩阵式LED模组像素点较多的应用中，该种拼接封装的方式可大幅度提高集成光源的转移效率。
在如图2的实例中，矩阵式LED模组中组合封装有3个集成光源，分别为如图2中的第一集成光源11、第二集成光源12和第三集成光源13，其中，第一集成光源11为由左侧6颗LED芯片形成的矩形状集成光源，第三集成光源13为由右侧6颗LED芯片形成的矩形状集成光源，中间的集成光源为第二集成光源12。应当理解，以上仅是理性的给出了一种集成光源的拼接方式，实际应用中，集成光源可任意组合，如根据矩阵式LED模组的需求进行等分拼接等，这里不做具体限定。
本发明的另一实施例，一种矩阵式LED模组封装方法，如图3所示，包括：
S10、提供导电基板，导电基板表面基于矩阵式LED模组的设计配置有相应的导电线路。
导电基板为表面配置有导电线路的任意材质底板，如可采用平面环氧塑封料（EMC）、片状模塑料（SMC）、Al2O3陶瓷、AlN陶瓷等材质。为了降低成本和导电线路设计的复杂度，可使用PCB板作为导电基板，其表面配置的导电线路根据矩阵式LED模组的控制需求进行设计，这里不做具体限定，甚至可以设计为独立像素点控制线路。
S20、提供至少一个集成光源，集成光源中封装有多颗LED芯片，且集成光源与导电基板上的导电线路匹配。
集成光源内部预先集成封装有多颗LED芯片，封装方式可根据应用需求选定。一实施例中，集成光源中包括：多颗规则排列的LED芯片，LED芯片具有发光上面、发光侧面及与发光上面相对的电极表面，且多颗LED芯片的朝向相同；光转换层，覆盖于多颗LED芯片的发光上面；包覆部，包覆LED芯片的发光侧面，露出LED芯片的电极表面。封装过程包括：将多颗LED芯片规则排列于支撑底板（如UV膜等）上，LED芯片具有发光上面、发光侧面及与发光上面相对的电极表面，且发光上面朝上；将光转换层贴覆于LED芯片的发光上面；于LED芯片之间填充包覆材料并固化，形成包覆LED芯片发光侧面的包覆部，得到整片集成光源。封装完成后，还可以包括对封装的光源进行筛选、异形切割（根据矩形大灯的外形要求进行切割）等步骤。
该集成光源中，LED芯片为倒装结构芯片，通过AuSn或SnAgCu共晶焊的方式与导电基板实现牢固连接和电导通。光转换层中参杂有光转换材料，光转换材料的成分可为下述中至少一种或多种：石榴石型荧光体、氮氧化物荧光体、铝酸盐荧光体、氮化物荧光体、硫化物荧光体、KSF(K2SiF6:Mn)荧光体等。集成光源的发光颜色主要通过芯片波段、绿黄红荧光体配比和浓度及封装胶层的厚度来调节，这里不做具体限定，应用中可根据需求确定。
包覆部于LED芯片四周形成，为树脂和光反射颗粒的混合物，保护LED芯片的同时具有高反射率，将LED芯片四周出射的光反射回去，使得集成光源的光从LED芯片的发光上面出射，提高集成光源的出光效率且出光方向更具有指向性。树脂可为热固化性硅树脂、环氧树脂、热固化性聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、热固化性聚氨脂树脂等热固化性树脂，优选热固化性硅树脂、环氧树脂。光反射成分一般为白色无机颜料，例如二氧化钛、氧化锌、氧化锆等氧化物、铅白（碳酸铅）、碳酸钙等碳酸盐、高岭土（高岭石）等粘土矿物等，优选二氧化钛。包覆部的反射率主要由光反射颗粒的浓度及包覆部的厚度确定，应用中根据光反射率需求（如反射率在95%以上）调节即可。
该集成光源可以大幅度减小LED芯片之间的间距，且方便切割，便于后续在矩阵式LED模组中的应用，使出光点位和光型更容易做到定制化效果。
S30、将集成光源转移至导电基板表面。
S40、将集成光源焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组。
集成光源中，各LED芯片的出光方向相同，电极朝向也相同，将其整体转移至导电线路表面之后，可用于SMT贴片技术（表面贴装技术），相比于独立封装的技术方案来说，可大幅度提升生产效率和产能。集成光源的外形由导电基板表面配置的导电线路（矩阵式LED模组需求）确定，集成光源的数量和每个集成光源内部封装的LED芯片的数量可通过封装工艺确定，若封装工艺能够满足封装需求，甚至可配置一个集成光源，将该集成光源转移封装形成矩阵式LED模组。
在将集成光源转移至导电基板表面的实施例中，包括：获取集成光源的外形；基于外形确定集成光源表面的至少一个受力点位；基于受力点位通过真空吸附的方式将集成光源转移至导电基板表面。
这一过程中，首先通过摄像装置（相机等）获取集成光源的图像，进而根据获取的图像确定待转移集成光源的外形，集成光源的外形可以采用任意方法进行确定，这里不做具体限定。如，对图像进行二值化处理之后，采用canny等边缘检测算法对集成光源的边缘区域进行检测；另一实例中，通过获取的图像确定集成光源每行或每列像素点的首位位置，进而根据像素点的数量及其间距确定外形；又如，通过创建神经元网络模型对图像中的集成光源区域进行识别。
集成光源的外形确定后，基于集成光源的面积、集成光源中集成封装LED芯片的行数/列数、吸附装置中配置真空吸嘴数量中的至少一个确定集成光源表面的受力点位，受力点位为真空吸嘴的吸附位置，为了确保在转移过程中不对集成光源中的LED芯片造成损伤，应尽量多的配置真空吸嘴，使集成光源表面各个点的位置受力尽量均匀。应用中，为了避免造成资源浪费，同时应合理配置受力点位的数量。受力点位的配置规则可以灵活限定，如，基于集成光源的外形对其表面进行单位面积的划分，并配置每个单位面积内受力点位的数量和位置（如在每个单位面积的中心位置配置一个受力点位等）；又如，基于集成光源中行/列的长度，基于限定的每两个受力点位之间的距离范围计算得到受力点位的数量，配置密度可每行/列进行配置，也可以多行/列进行配置；再如，基于集成光源行/列的长度，均匀配置预设数量的受力点位（预先配置集成光源行/列长度范围与受力点位数量的关联关系）；再如，确定集成光源的中心位置后，以中心位置为基准向边缘区域逐步配置受力点位，且朝向边缘区域的方向配置受力点位之间的区域加大。之后，在控制吸附装置吸附确定的受力点位将集成光源转移至导电基板表面中，基于受力点位的数量控制相应数量的真空吸嘴分别吸附相应的受力点位将集成光源转移至导电基板表面即可。应当理解，转移集成光源需要使用的真空吸嘴的数量在吸附装置中配置的真空吸嘴的数量下确定，即吸附装置中配置的真空吸嘴的数量为转移集成光源使用的真空吸嘴数量的上限。实际应用中，若集成光源面积较大，根据上述规则确定的受力点位数量若大于吸附装置中配置的真空吸嘴的数量，可以通过对集成光源进一步进行切割的方式实现转移目的。
一实例中，如图4所示，集成光源中包括4行像素点，且上面两行的长度较下面两行短，上两行的总长度a为2765µm（微米），下两行的总长度b为3455µm，预先设定相邻两个受力点位之间的间距为500µm~600µm，根据计算在上两行均匀配置6个受力点位，相邻受力点位之间的距离c为529µm；下两行均匀配置7个受力点位，相邻受力点位之间的距离d为556µm。以上仅示例性的给出了受力点位的一种配置方式，实际应用中，在整体转移过程中不会对集成光源造成损伤的配置方法均包括在本实施例的范围内。
在另一实施例中，提供至少一个集成光源中包括：基于导电基板表面的导电线路提供多个集成光源。将集成光源整体转移至导电基板表面中包括：分别将多个集成光源转移至导电基板表面；将集成光源焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组中包括：多个集成光源通过拼接组合的方式焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组。
在本实施例中，通过配置多个集成光源的方式封装得到矩阵式LED模组，封装中，可逐个将各集成光源转移至导电基板表面进行焊接封装，也可以将各集成光源转移至导电基板表面后进行统一焊接。基于前述封装方式的整片集成光源，可以根据矩阵式LED模组的需求进行切割，便于通过拼接组合的方式形成矩阵式LED模组。在矩阵式LED模组像素点较多的应用中，该种拼接封装的方式可大幅度提高集成光源的转移效率和良率，降低转移过程中对集成光源造成损伤。
本发明的另一实施例，一种矩阵式LED模组封装系统20，如图5所示，包括：集成光源转移设备21，用于将集成光源转移至导电基板表面，集成光源中封装有多颗LED芯片，且集成光源与导电基板上的导电线路匹配；焊接设备22，将集成光源焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组。
光源转移设备中包括：图像获取模块，用于获取集成光源的图像；受力点位确定模块，用于基于集成光源的图像确定其外形及表面的至少一个受力点位；吸附模块，用于控制真空吸嘴吸附确定的受力点位将集成光源转移至导电基板表面。吸附模块中配置有多个真空吸嘴，基于受力点位的数量控制相应数量的真空吸嘴分别吸附相应的受力点位将集成光源转移至导电基板表面。
本实施例中，图像获取模块为相机等摄像装置，受力点位确定模块为微处理器，基于预先配置的方法确定集成光源的外形和受力点位，并根据确定结果控制真空吸嘴动作。吸附模块中配置有多个真空吸嘴，通过抽真空的方式吸附集成光源表面，且真空吸嘴可沿横向或纵向自由移动，以实现集成光源的整体转移。为实现集成光源的转移，光源转移设备还可对集成光源的位置进行定位，便于控制真空吸嘴吸附抓取，且可对集成光源进行批量转移（同时对多个集成光源进行转移），大幅度提高转移效率和封装效率。
受力点位确定模块根据获取的图像确定待转移集成光源的外形中，集成光源的外形可以采用任意方法进行确定，这里不做具体限定。如，对图像进行二值化处理之后，采用canny等边缘检测算法对集成光源的边缘区域进行检测；另一实例中，通过获取的图像确定集成光源每行或每列像素点的首位位置，进而根据像素点的数量及其间距确定外形；又如，通过创建神经元网络模型对图像中的集成光源区域进行识别。
集成光源的外形确定后，基于集成光源的面积、集成光源中集成封装LED芯片的行数/列数、吸附装置中配置真空吸嘴数量中的至少一个确定，受力点位为真空吸嘴的吸附位置，为了确保在转移过程中不对集成光源中的LED芯片造成损伤，应尽量多的配置真空吸嘴，使集成光源表面各个点的位置受力尽量均匀。应用中，为了避免造成资源浪费，同时应合理配置受力点位的数量。受力点位的配置规则可以灵活限定，如，基于集成光源的外形对其表面进行单位面积的划分，并配置每个单位面积内受力点位的数量和位置（如在每个单位面积的中心位置配置一个受力点位等）；又如，基于集成光源中行/列的长度，基于限定的每两个受力点位之间的距离范围计算得到受力点位的数量，配置密度可每行/列进行配置，也可以多行/列进行配置；再如，基于集成光源行/列的长度，均匀配置预设数量的受力点位（预先配置集成光源行/列长度范围与受力点位数量的关联关系）；再如，确定集成光源的中心位置后，以中心位置为基准向边缘区域逐步配置受力点位，且朝向边缘区域的方向配置受力点位之间的区域加大。之后，在控制吸附装置吸附确定的受力点位将集成光源转移至导电基板表面中，基于受力点位的数量控制相应数量的真空吸嘴分别吸附相应的受力点位将集成光源转移至导电基板表面即可。
应当理解，转移集成光源需要使用的真空吸嘴的数量在吸附装置中配置的真空吸嘴的数量下确定，即吸附装置中配置的真空吸嘴的数量为转移集成光源使用的真空吸嘴数量的上限。实际应用中，若集成光源面积较大，根据上述规则确定的受力点位数量若大于吸附装置中配置的真空吸嘴的数量，可以通过对集成光源进一步进行切割的方式实现转移目的。为实现这一目的，集成光源转移设备中还包括：判断模块，用于将受力点位确定模块确定的受力点位的数量与吸附模块中配置的真空吸嘴的数量进行比较；当判断受力点位的数量不大于真空吸嘴的数量，吸附模块基于受力点位的数量控制相应数量的真空吸嘴分别吸附相应的受力点位将集成光源转移至导电基板表面。
另一实施例中，进一步在矩阵式LED模组封装系统中配置集成光源切割设备，用于当集成光源转移设备中的判断模块判断受力点位的数量大于真空吸嘴的数量时，进一步对集成光源进行切割。
这里集成光源切割设备对集成光源切割的根据计算得到的受力点位的数量和配置的真空吸嘴数量的差值及矩阵式LED模组的外形确定，即在满足矩阵式LED模组外形的基础上，根据数量差值进行切割。只要最终转移至导电基板表面的集成光源能够满足矩阵式LED模组的外形需求即可。如，一实例中，待转移的集成光源包括40颗LED芯片，且排成一行，根据计算得到10个受力点位；但是吸附模块中配置的真空吸嘴数量为8个，则可以在满足转移条件的基础上，将集成光源切割为分别包括32颗LED芯片和8颗LED芯片的两个子集成光源，进行分别转移；也可以直接切割为两个包括20颗LED芯片子集成光源进行分别转移。以此类推。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种矩阵式LED模组封装方法，其特征在于，包括：
提供导电基板，所述导电基板表面基于矩阵式LED模组的设计配置有相应的导电线路；
提供至少一个集成光源，所述集成光源中集成封装有多颗LED芯片，且所述集成光源与所述导电基板上的导电线路匹配；
将所述集成光源转移至导电基板表面；
将集成光源焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组；
将所述集成光源转移至导电基板表面中包括：
获取所述集成光源的外形；
基于所述外形确定所述集成光源表面的至少一个受力点位；所述受力点位的数量至少由集成光源的面积、集成光源中集成封装LED芯片的行数/列数、吸附装置中配置真空吸嘴数量中的一个确定；
基于所述受力点位利用控制吸附装置通过真空吸附的方式将所述集成光源转移至导电基板表面。
2.如权利要求1所述的矩阵式LED模组封装方法，其特征在于，
所述提供至少一个集成光源中包括：基于所述导电基板表面的导电线路提供多个集成光源；
将所述集成光源整体转移至导电基板表面中包括：分别将多个集成光源转移至导电基板表面；
所述将集成光源焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组中包括：所述多个集成光源通过拼接组合的方式焊接于所述导电基板上得到矩阵式LED模组。
3.如权利要求1所述的矩阵式LED模组封装方法，其特征在于，所述提供至少一个集成光源之前，还包括制备集成光源的步骤，包括：
将多颗LED芯片规则排列于支撑底板上，所述LED芯片具有发光上面、发光侧面及与所述发光上面相对的电极表面，且发光上面朝上；
将光转换层贴覆于所述LED芯片的发光上面；
于LED芯片之间填充包覆材料并固化，形成包覆LED芯片发光侧面的包覆部，得到整片集成光源，所述包覆部包含光反射颗粒。
4.如权利要求3所述的矩阵式LED模组封装方法，其特征在于，所述于LED芯片之间填充包覆材料并固化，形成包覆LED芯片发光侧面的包覆部之后，还包括：基于所述矩阵式LED模组的设计对整片集成光源进行切割的步骤。
5.如权利要求1所述的矩阵式LED模组封装方法，其特征在于，所述利用控制吸附装置吸附确定的受力点位将所述集成光源转移至导电基板表面中包括，基于受力点位的数量控制相应数量的真空吸嘴分别吸附相应的受力点位将所述集成光源转移至导电基板表面。
6.一种矩阵式LED模组封装系统，其特征在于，包括：
集成光源转移设备，用于将集成光源转移至导电基板表面，所述集成光源中集成封装有多颗LED芯片，且所述集成光源与导电基板上的导电线路匹配；
焊接设备，将集成光源焊接于导电基板上得到矩阵式LED模组。
7.如权利要求6所述的矩阵式LED模组封装系统，其特征在于，所述集成光源转移设备中包括：
图像获取模块，用于获取所述集成光源的图像；
受力点位确定模块，用于基于集成光源的图像确定其外形及表面的至少一个受力点位；
吸附模块，用于控制真空吸嘴吸附确定的受力点位将所述集成光源转移至导电基板表面，所述吸附模块中配置有至少一个真空吸嘴。
8.如权利要求7所述的矩阵式LED模组封装系统，其特征在于，所述集成光源转移设备中还包括：
判断模块，用于将所述受力点位确定模块确定的受力点位的数量与吸附模块中配置的真空吸嘴的数量进行比较；当判断所述受力点位的数量不大于真空吸嘴的数量，所述吸附模块基于受力点位的数量控制相应数量的真空吸嘴分别吸附相应的受力点位将所述集成光源转移至导电基板表面。
9.如权利要求8所述的矩阵式LED模组封装系统，其特征在于，所述矩阵式LED模组封装系统中还包括：
集成光源切割设备，用于当所述集成光源转移设备中的判断模块判断所述受力点位的数量大于真空吸嘴的数量时，进一步对所述集成光源进行切割。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102661494A (zh) * | 2012-04-09 | 2012-09-12 | 深圳市中庆微科技开发有限公司 | 一种led灯、模块及显示方法 |
| CN109256354A (zh) * | 2017-07-14 | 2019-01-22 | 财团法人工业技术研究院 | 转移支撑件及转移模块 |
| CN214253715U (zh) * | 2020-12-30 | 2021-09-21 | 深圳市科伦特电子有限公司 | Micro LED模组及显示器 |
| CN113516922A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-10-19 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 拼接显示装置及拼接显示装置的组装方法 |
| CN117153994A (zh) * | 2022-08-16 | 2023-12-01 | 深圳Tcl新技术有限公司 | MiniLED显示模组的制备方法 |
-
2023
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102661494A (zh) * | 2012-04-09 | 2012-09-12 | 深圳市中庆微科技开发有限公司 | 一种led灯、模块及显示方法 |
| CN109256354A (zh) * | 2017-07-14 | 2019-01-22 | 财团法人工业技术研究院 | 转移支撑件及转移模块 |
| CN214253715U (zh) * | 2020-12-30 | 2021-09-21 | 深圳市科伦特电子有限公司 | Micro LED模组及显示器 |
| CN113516922A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-10-19 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 拼接显示装置及拼接显示装置的组装方法 |
| CN117153994A (zh) * | 2022-08-16 | 2023-12-01 | 深圳Tcl新技术有限公司 | MiniLED显示模组的制备方法 |
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