CN206947335U - 一种倒装rgb‑led封装模组及其显示屏 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种倒装RGB‑LED封装模组及其显示屏，包括基板以及设置在基板上的发光单元，所述发光单元的数量至少为两个，每个发光单元包括公共极区、R区、G区、B区以及RGB‑LED芯片，红光芯片固定在公共极区和R区上，绿光芯片固定在公共极区和G区上，蓝光芯片固定在公共极区和B区上，RGB‑LED芯片通过焊接层进行固定，基板背面与公共极区、R区、G区以及B区对应位置分别电性连接有用于与外部电路连接的下焊盘。本实用新型通过使用倒装芯片将RGB‑LED芯片直接焊接在基板上，缩短了生产工序，极大地降低了死灯率，将多个发光单元集成在一个封装模组中，使LED在后续应用生产的生产效率得到极大提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及到SMD LED封装技术，特别是涉及一种倒装RGB-LED封装模组及其显示屏。
背景技术
随着显示屏产业不断发展，显示屏用LED由原来的DIP（dual inline-pinpackage，双列直插式封装技术）结构高速向SMD（Surface Mounted Devices，表面贴装器件）结构转变，SMD结构的LED具有重量轻、个体更小、自动化安装、发光角度大、颜色均匀、衰减少等优点越来越被人接受，虽然一般SMD LED具有以上优点，但还是存在有衰减较大、导热路径长、承载电流低、生产复杂，可靠性低，防潮性能低，耐气候性差等问题。如果在不改变产品的整体结构的情况下，要提高产品的可靠性，至今在业界仍没有较好的解决办法。
在现有的SMD LED制造中，产品一般采用PLCC4结构（例如3528,2121,1010等规格），但上述结构都是单个存在，客户使用时，生产效率低，只能一个一个贴，而且维修难度大，当生产成小尺寸的产品时，如1.0mm*1.0mm的规格以及以下规格时，产品的生产难度成倍增加，产品的机械强度也会很低，在外力作用下很容易损坏，生产效率也会很低，并且对贴装设备的要求也会很高。针对单颗贴装的问题，采用COB（chip On board）集成模组的生产效率有所提高，但是COB集成模组同样存在诸多问题，如模组中不同批次芯片中心值差异或基板油墨差异导致显色差异，整屏一致性差，另一方面，芯片直接安装在电路板上，缺乏保护，无法保证可靠性，且发光单元失效维修成本高。因不同批次芯片中心值差异或基板油墨差异导致显色差异，整屏一致性差问题，还有发光单元失效维修成本高等问题。
另一方面，对于小间距显示屏而言，由于需要在单位面积上安装更多LED灯珠，对LED器件的可靠性、散热性能要求更高。传统行业标准是LED死灯率在万分之一，但小间距不行；由于高密度贴装，正常P1.5的小间距显示屏需要45万颗LED器件，按照传统标准，显示屏将无法使用。小间距显示屏LED器件死灯率需要控制到十万分之一，甚至是百万分之一，才能满足长期使用的需求，否则用户是无法接受的。由于目前市场上的RGB-LED器件，均采用正装芯片，采用金线、铜线或者合金线键合的方式电性连接（如图1所示），其有一个先天性的缺陷，键合线键合方式作业效率低，受环境影响键合线易断裂，导致失效率较高。正装芯片的蓝宝石衬底的材料性质和厚度决定了热阻大、导热性差，不利于器件散热。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种倒装RGB-LED封装模组及其显示屏，旨在解决现有的表面贴装式RGB-LED产品死灯率高、生产效率低、散热性能差等问题。
为解决上述问题，本实用新型的技术方案如下：
一种倒装RGB-LED封装模组，包括基板以及设置在基板上的发光单元，所述发光单元的数量至少为两个，每个发光单元包括公共极区、R区、G区、B区以及RGB-LED芯片，所述RGB-LED芯片包括红光芯片、绿光芯片以及蓝光芯片，所述红光芯片固定在公共极区和R区上，绿光芯片固定在公共极区和G区上，蓝光芯片固定在公共极区和B区上，所述RGB-LED芯片通过焊接层进行固定，所述基板背面与公共极区、R区、G区以及B区对应位置分别电性连接有用于与外部电路连接的下焊盘。
所述的倒装RGB-LED封装模组，其中，所述公共极区、R区、G区以及B区上设置有电性连通所述下焊盘的金属孔。
所述的倒装RGB-LED封装模组，其中，所述基板包括金属板和绝缘框架，所述公共极区、R区、G区以及B区由金属板划分而成，各区由绝缘框架连接。
所述的倒装RGB-LED封装模组，其中，所述金属板正面和/或反面设置有台阶。
所述的倒装RGB-LED封装模组，其中，所述金属板上还设有与所述下焊盘高度平齐的支撑区。
所述的倒装RGB-LED封装模组，其中，所述RGB-LED芯片呈“目”字型排列。
所述的倒装RGB-LED封装模组，其中，所述RGB-LED芯片呈“品”字型排列。
所述的倒装RGB-LED封装模组，其中，还包括覆盖在所述发光单元上的保护层。
所述的倒装RGB-LED封装模组，其中，所述焊接层为锡膏层或合金焊料层。
一种RGB-LED显示屏，具有如上所述的倒装RGB-LED封装模组。
本实用新型的有益效果包括：本实用新型提供的倒装RGB-LED封装模组及其显示屏，通过使用倒装芯片将RGB-LED芯片直接焊接在基板上，无需焊线工艺，缩短了生产工序，且芯片的粘接强度大，极大地降低了死灯失效率，产生的热量直接传递到基板，大大降低了热阻，提高了器件的散热性能；另一方面，本实用新型将多个发光单元集成在一个封装模组中，使LED在后续应用生产的生产效率得到极大提高，极大地降低了生产成本，且有效提高显示屏整体抗外界机械强度能力，与COB集成模组相比，本实用新型通过基板固定发光单元，进而焊接到电路板上，具有更高的可靠性，且方便更换，可有效避免因不同批次芯片中心值差异或基板油墨差异导致显色差异，整屏一致性差的问题，且维修成本更低。
附图说明
图1 为现有的正装芯片固定键合结构示意图。
图2为本实用新型提供的一种1×4倒装RGB-LED封装模组的正面结构简图。
图3为本实用新型提供的一种1×4倒装RGB-LED封装模组的剖视图。
图4为本实用新型提供的一种1×4倒装RGB-LED封装模组的背面结构简图。
图5为本实用新型提供的一种1×4倒装RGB-LED封装模组的电镀电路图。
图6为本实用新型提供的一种1×4倒装RGB-LED封装模组的切割线路图。
图7为本实用新型提供的一种1×4倒装RGB-LED封装模组的背面电镀电路图。
图8为本实用新型提供的另一种1×4倒装RGB-LED封装模组的正面结构简图。
图9为本实用新型提供的另一种1×4倒装RGB-LED封装模组的剖视图。
图10为本实用新型提供的另一种1×4倒装RGB-LED封装模组的背面结构简图。
图11为本实用新型提供的一种“品”字形排列的倒装RGB-LED封装模组的正面结构简图。
图12为本实用新型提供的一种1×2的倒装RGB-LED封装模组的正面结构简图。
图13为本实用新型提供的一种1×3的倒装RGB-LED封装模组的正面结构简图。
图14为本实用新型提供的一种RGB-LED显示屏的结构简图。
附图标记说明：1、基板；2、发光层；3、衬底；4、键和线；5、粘合剂；601、公共极区；602、R区；603、G区；604、B区；7、RGB-LED芯片；701、红光芯片；702、绿光芯片；703、蓝光芯片；8、焊接层；9、下焊盘；10、金属孔；11、金属板；12、绝缘框架；13、台阶；14、支撑区；15、保护层；16、切割线；17、RGB-LED显示屏。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。
现有的正装RGB-LED为单颗器件形式，通常采用PLCC4封装形式，如图1所示，发光层2通过键和线4连接到基板1上，实现电性连接，发光层2底部连接有衬底3，通过粘合剂5固定在基板上。这种结构的RGB-LED由于芯片产生的热量主要通过热阻较大的衬底3和粘合剂5传递到基板1上，散热性能较差，且为单颗封装的形式，生产效率低。
参见图2至图4，本实用新型提供了一种倒装RGB-LED封装模组，包括基板1以及设置在基板上1的发光单元，所述发光单元的数量至少为两个，通过将多个发光单元集成在一个封装模组中，使LED在后续应用生产的生产效率得到极大提高，极大地降低了生产成本，且有效提高显示屏整体抗外界机械强度能力。
优选地，所述发光单元的数量为2-16个，以避免因发光单元数量过多，不同批次芯片中心值差异或基板油墨差异导致显色差异，整屏一致性差的问题。在本实施例中，所述发光单元的数量为4个。
参见图2，每个发光单元包括公共极区601、R区602、G区603、B区604以及RGB-LED芯片7，RGB-LED芯片7包括红光芯片701、绿光芯片702以及蓝光芯片703，红光芯片701固定在公共极区601和R区602上，绿光芯片702固定在公共极区601和G区603上，蓝光芯片703固定在公共极区601和B区604上。公共极区601的极性可以是正极性，也可以是负极性，对于各级区以及RGB-LED芯片的具体分布位置，本实用新型并不做限定，均可任意调换。
参见图3，RGB-LED芯片7通过焊接层8进行固定，改变了采用金属线进行电性连接的方式，芯片产生的热量直接通过焊接层8传递到基板上，具有良好的散热性能。优选地，焊接层8为锡膏焊接层或合金焊接层，由于锡膏和合金焊料具有低热阻的特性，使得本实用新型的散热性能得到进一步地提升。
参见图4，基板1背面与公共极区601、R区602、G区603以及B区604对应位置分别电性连接有用于与外部电路连接的下焊盘9。优选地，公共极区601、R区602、G区603以及B区604上设置有电性连通所述下焊盘9的金属孔10，通过金属孔10实现各级区与对应的下焊盘9的电性连接。
为增强导电性，保证各器件的顺利焊接，可对基板1进行电镀，在实际应用中，各极区之间以及各下焊盘9之间相互独立，在进行电镀时需逐一进行电镀，效率较低。为进一步提升生产效率，在电镀时可以将所有极区以及下焊盘9相连，以确保一次性对整个基板1进行电镀，而在最后切割成单个产品时，将各个极区连接部分切断，使各个极区保持独立。由于下焊盘9与对应的极区处于电性连接的状态，在实际应用中，只需把所有极区连接，或者所有下焊盘9连接，便可实现对所有极区以及下焊盘9的电镀。参见图5，在本实施例中，所有的极区均电性连接，图中具有16个发光单元，分为4个封装模组，参见图6，在后续切割工序时，只需沿图6中所示的切割线16将基板切开，所有极区将保持相互独立，不再电性连接。参见图7，不仅可以将所有极区连接进行电镀，还可以将所有下焊盘9连接进行电镀，或者采用部分极区和部分下焊盘9连接的方式，且连接的方式可以任意变换，优选地，可以使所有连接点均处于后续切割线的位置，方便后续切割工序的进行。
上述实施例中，均为采用金属孔10实现各个极区和下焊盘9的电性连接，但该种方式散热性能较差，且产品的机械强度不高。参见图8-图10，在本实施例中，基板1包括金属板11和绝缘框架12，公共极区601、R区602、G区603以及B区604由金属板11划分而成，各区由绝缘框架12连接。本实施例直接采用金属板11作为各极区，其散热性能更好。优选地，参见图9，绝缘框架12在发光单元周围形成碗杯结构，可以避免发光单元之间的相互干扰。进一步地，在发光单元上还可以覆盖一层保护层15，加强对发光单元的保护作用。优选地，金属板11上还可以制作台阶13，以加强绝缘框架12与金属板11连接的紧密性，进而提高封装模组的机械强度。在实际应用中，参见图10，在金属板11背面还可以制作与下焊盘9高度平齐的支撑区14，用于保证在生产过程中，对金属板11进行模压时，金属板11的平整性。
在上述实施例中，RGB-LED芯片7均呈“目”字形排列，参见图11，在本实施例中，红光芯片701、绿光芯片702以及蓝光芯片703呈“品”字型排列，相应的公共极区601、R区602、G区603以及B区604的形状做对应的调整。在实际应用中，各区的形状可随RGB-LED芯片7的分布位置和大小做适应性的修改。本实用新型对RGB-LED芯片7的分布位置和大小也并不做限定。
本实用新型所述的倒装RGB-LED封装模组中，发光单元的数量至少为两个，如图12所示，所述封装模组的发光单元数量为两个，图13中，所述发光单元的数量为3个。其发光单元的数量可以根据实际生产需要进行调整。而对于发光单元的排列方式，本实用新型并不做限定，既可以是如图12和图13所示的“一”字形排列，也可以是如图2所述的M×N（M和N均为自然数）的形状排列，还可以是其他不规则的排列形状。
如图14所示，本实用新型还提供一种RGB-LED显示屏17，RGB-LED显示屏17采用本实用新型提供的倒装RGB-LED封装模组进行表面贴装，其生产效率较普通的单颗贴装的形式具有极大的提高。
对于使用不同基板1的封装模组，其制造流程有所区别，针对图2-图4所示的倒装RGB-LED封装模组的制造流程，包括以下步骤：
步骤1：在基板1两面覆铜，过孔，制作多组上下导通的金属孔3，通过金属孔10的设置将基板1的正反两面导通；在实际应用中，基板1可以直接使用BT覆铜板、FR4覆铜板或者其他类型的线路板。
步骤2：在基板1正面蚀刻出多组公共极区601、R区602、G区603以及B区604，反面蚀刻出下焊盘9，并使基板1上所有公共极区601、R区602、G区603、B区604和下焊盘9电性连接。将其电性连接的作用为方便后续工序的电镀使用，对于具体的连接方式并不限定。在实际应用中，R区602、G区603以及B区604的蚀刻间距大于0.03mm。
步骤3：对基板1进行电镀；优选地，电镀过程中，将金属孔10填满密封，以保证后续制作保护层15的过程中，胶水不会通过金属孔10渗透到下焊盘9上。优选地，表面镀层成分可以是金、银或者先镀银再镀金。
步骤4：将RGB-LED芯片7通过焊接层8焊接在基板1上，形成多个发光单元；优选地，焊接层8为锡膏层或合金焊料层。焊接方式可以通过共晶回流焊，或者共晶炉，使RGB-LED芯片牢固地焊接在基板1上。焊接层8的制作可以采用印刷或点胶方式。优选地，采用印刷锡膏的方式，锡膏分布均匀，提高了一致性。
步骤5：根据需要将基板1按照发光单元的数量进行切割，形成具有多个发光单元的封装模组，切割时将连接公共极区601、R区602、G区603、B区604和下焊盘9的线路切断，使所有公共极区601、R区602、G区603、B区604和下焊盘9均相互独立。
在实际应用中，所述步骤4还包括：在形成发光单元后，在所述发光单元上制作保护层15。
针对图8至图10所示的倒装RGB-LED封装模组的制造流程，包括以下步骤：
S1：将金属底板11通过蚀刻或冲压的方式做成导电线路，正面形成公共极区601、R区602、G区603、B区604，背面形成位置对应的下焊盘9；
S2：通过模压机将胶包裹在金属底板11上，留出公共极区601、R区602、G区603、B区604和下焊盘9的位置，形成绝缘框架12；
S3：在金属板11上镀上金属；
S4：将将RGB-LED芯片7通过焊接层8焊接在基板1上，形成多个发光单元；优选地，焊接层8为锡膏层或合金焊料层。焊接方式可以通过共晶回流焊，或者共晶炉，使RGB-LED芯片牢固地焊接在基板1上。焊接层8的制作可以采用印刷或点胶方式。优选地，采用印刷锡膏的方式，锡膏分布均匀，提高了一致性。
S5：在所述发光单元上注压保护层15；
S6：通过切割机切成单个封装模组。
应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种倒装RGB-LED封装模组，包括基板以及设置在基板上的发光单元，其特征在于，所述发光单元的数量至少为两个，每个发光单元包括公共极区、R区、G区、B区以及RGB-LED芯片，所述RGB-LED芯片包括红光芯片、绿光芯片以及蓝光芯片，所述红光芯片固定在公共极区和R区上，绿光芯片固定在公共极区和G区上，蓝光芯片固定在公共极区和B区上，所述RGB-LED芯片通过焊接层进行固定，所述基板背面与公共极区、R区、G区以及B区对应位置分别电性连接有用于与外部电路连接的下焊盘。
2.根据权利要求1所述的倒装RGB-LED封装模组，其特征在于，所述公共极区、R区、G区以及B区上设置有电性连通所述下焊盘的金属孔。
3.根据权利要求1所述的倒装RGB-LED封装模组，其特征在于，所述基板包括金属板和绝缘框架，所述公共极区、R区、G区以及B区由金属板划分而成，各区由绝缘框架连接。
4.根据权利要求3所述的倒装RGB-LED封装模组，其特征在于，所述金属板正面和/或反面设置有台阶。
5.根据权利要求4所述的倒装RGB-LED封装模组，其特征在于，所述金属板上还设有与所述下焊盘高度平齐的支撑区。
6.根据权利要求1所述的倒装RGB-LED封装模组，其特征在于，所述RGB-LED芯片呈“目”字型排列。
7.根据权利要求1所述的倒装RGB-LED封装模组，其特征在于，所述RGB-LED芯片呈“品”字型排列。
8.根据权利要求1所述的倒装RGB-LED封装模组，其特征在于，还包括覆盖在所述发光单元上的保护层。
9.根据权利要求1所述的倒装RGB-LED封装模组，其特征在于，所述焊接层为锡膏层或合金焊料层。
10.一种RGB-LED显示屏，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的倒装RGB-LED封装模组。
Priority Applications (1)
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| CN201720455420.8U CN206947335U (zh) | 2017-04-27 | 2017-04-27 | 一种倒装rgb‑led封装模组及其显示屏 |
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2017
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