一种四合一mini-LED模组及其显示屏制造技术

本实用新型专利技术提供了一种四合一mini‑LED模组及其显示屏，包括基板和设置在基板上呈阵列式排列的多组RGB‑LED芯片组，所述RGB‑LED芯片组上设置有胶层，每组RGB‑LED芯片组包括一个R芯片、一个G芯片以及一个B芯片，每个芯片均有一个第一电极和一个第二电极，所述第一电极和第二电极极性相反，同一行所有芯片的第一电极电连接，同一列所有R芯片的第二电极电连接，同一列所有G芯片的第二电极电连接，同一列所有B芯片的第二电极电连接；所述基板上设置有若干个电连接区，用于放置芯片和/或实现所述芯片的电连接，所述基板底部设置有焊盘，所述焊盘与所述电连接区通过导电孔电连接，所有焊盘均位于所述基板底部内侧。

【技术实现步骤摘要】
一种四合一mini-LED模组及其显示屏
本技术涉及到LED封装技术，特别是涉及一种四合一mini-LED模组及其显示屏。
技术介绍
LED诞生于1923年，罗塞夫在研究半导体sic时发现掺有杂质的p-n结，通电后会有光发射出来，由此研制出了发光二极管(LED:lightemittingdiode)，但之后LED的应用一直不受重视。随着电子工业的快速发展，在60年代，显示技术得到迅速发展，人们研究出等离子显示板、LED液晶显示器、发光二极管LED等多种显示技术。由于半导体的制作和加工工艺逐步成熟和完善，发光二极管已日趋在固体显示器中占主导地位。LED之所以受到广泛重视并得到迅速发展，是因为它本身有很多优点。例如:亮度高、工作电压低、功耗小、易于集成、驱动简单、寿命长、耐冲击且性能稳定，其发展前景极为广阔。目前正朝着更高亮度、更高耐气候性和发光密度、发光均匀性、全色化发展。随着发展，人们需要—种大屏幕的显示设备，于是有了投影仪，但是其亮度无法在自然光下使用，于是出现了LED显示器(屏)，它具有视角大、亮度高、色彩艳丽的特点。第一代LED显示屏以单红色为基色，显示文字及简单图案为主，主要用于通知、通告及客流引导系统。第二代LED显示屏为双基色多灰度显示屏，以红色及黄绿色为基色，因没有蓝色，只能称其为伪彩色，可以显示多灰度图像及视频，目前在国内广泛应用于电信，银行，税务，医院，政府机构等场合，主要显示标语，公益广告及形象宣传信息。第三代LED显示屏为全彩色(fullcolor)多灰度显示屏，以红色，蓝色及黄绿色为基色，可以显示较为真实的图像。第四代LED显示屏为真彩色(truecolor)多灰度显示屏，以红色，蓝色及纯绿色为基色，可以真实再现自然界的一切色彩(在色坐标上甚至超过了自然色彩范围)。可以显示各种视频图像及彩色广告，其艳丽的色彩，鲜亮的高亮度，细腻的对比度，在宣传广告领域应用具有极好的视觉震撼力。真彩色5mm户内大屏幕属于上述第四代产品。它具有高亮度，不受环境亮度影响，厚度薄，占用场地小，色彩鲜艳丰富，视角宽，可以在宽敞的厅堂环境应用，没有拼接图像损失。目前，LED显示屏正在往小间距乃至微间距方向发展，一块LED显示屏上往往要集成几十万到上百万颗LED。现有的小间距LED显示屏主要采用2121、1515、1010、0808等型号封装器件。小间距LED显示屏是指LED点间距在P2.5及以下的室内LED显示屏，主要包括P2.5、P2.083、P1.923、P1.8、P1.667、P1.5等LED显示屏产品。目前已经有厂商在往P1.5以下的方向在做微间距LED显示屏。但是随着LED显示屏像素间距的缩小，单位面积上的封装器件数量越来越多，使得封装难度呈指数上升。现有的LED显示屏多采用单颗封装的形式，即将LED一颗一颗进行贴装，随着单位面积上封装器件数量的增多，其贴装工作量及贴装难度也会极大的增加。为了解决这个问题，目前很多厂商采用COB（chipOnboard）封装，即板上芯片封装，是一种区别于SMD（SurfaceMountedDevices，表面贴装器件）表贴封装技术的新型封装方式，具体是将裸芯片用导电或非导电胶粘附在PCB板上，然后进行引线键合实现其电气连接，并用胶把芯片和键合引线包封。COB封装的应用在照明领域已经应用了多年，能有效提高生产效率，且相比传统的封装形式具有明显优势。但是COB封装在LED显示屏领域至今都没有得到大规模运用。原因是COB封装屏面墨色不好掌控，在灯不点亮的时候，表面墨色不一致。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，且芯片直接安装在电路板上，缺乏保护，无法保证可靠性，LED芯片失效的维修成本高。针对单颗贴装的问题，申请人曾采用封装模组的形式，即同一模组上封装多组RGB-LED芯片，如公告号为CN106847801A、CN106847800A的中国专利，如图1所示。上述专利在单个封装模组上集成了多个发光单元，可以有效解决单颗封装效率低下的问题，且并非直接在PCB板上焊接芯片，解决了COB封装整屏一致性差及维修成本高等问题。但上述专利在实际生产中会存在一些问题，具体如下：一是基板背面引脚焊盘数量过多。现有的小间距显示屏主要采用1515、1010、0808、0606、0505等型号封装器件，均为4引脚器件，红绿蓝光芯片的一个阳极或阴极，通过共阳极或共阴极方式并联一起，另外一个引脚单独引出。采用CN106847801A、CN106847800A等专利的方案时，是将多个发光单元集成到一个封装模组，但是引脚的数量并未减少，如图2所示，集成的发光单元数量越多，引脚越多，导致后续生产工序中，PCB板的线路也会变得更加复杂，且在进行测试工序时，测试座的设计也相对更加困难。另一方面，随着LED模组尺寸的进一步缩小，基板底部焊盘数量过多，还有的焊盘处于基板底部边缘地带，导致在进行焊接时容易出现焊锡外漏的问题，影响成品的视觉效果，而溢出的锡与周围的焊盘接触还容易造成器件短路。二是过孔数量多，基板正面电极连接线路复杂的问题。在生产封装模组时，先要将基板按照设计好的线路进行蚀刻，以方便后续的电镀及固晶焊线等工艺，如图4所示，但上述专利的线路设计复杂，过孔数量多，基板正面每一个连接区都需要进行过孔，如果需要想办法减少底部焊盘的数量，则连接线路更加复杂，过孔数量甚至更多，进而导致封装模组的尺寸难以进一步缩小。三是使用寿命短的问题。在生产RGB-LED封装模组时，通常是在基板上先设计好蚀刻线路，并进行电镀，然后设置RGB-LED芯片，固晶焊线，并在芯片上模顶上一层环氧树脂胶，最后将基板切割，得到目标模组。但是经切割后得到的模组边缘会存在被切割的金属线路，如图1所示，通常为镀金的铜。随着时间的推移，由于金属材料与树脂材料为不同类材料，结合性较差，边缘处镀金的铜和环氧树脂胶的结合处便会出现分层现象，直接影响封装模组的气密性，导致封装模组的使用寿命减短。在实际生产中，也有人采用在金属材料表面喷涂表面处理剂等方式来解决分层的问题，但是其成本也会相应的提高。四是焊接良品率低的问题。现有的LED模组的焊盘高度较低或高低不平，且在引脚焊盘数量众多的情况下，该情况尤为突出。在后续产品工序中，通常是将LED模组焊接到PCB板上，但是由于焊盘高度较低或高低不平的情况，导致焊接时发生短路或部分焊盘没焊接上等问题。五是生产的LED显示屏锐度低，容易产生混光问题。LED显示屏中，RGBLED在同一光介质内混合，形成混色光发射。在单颗封装中，单颗封装进行拼接组合后，光源是独立存在的，光源与光源之间存在空隙，不容易产生混光现象，其锐度相对较高。而在封装模组中，基板上具有多个发光单元，多个发光单元是上模顶有同一块胶层，如图3所示，不同的发光单元是在同一导光介质中的。光在同一光介质中反射、漫射、散射，就会出现多个发光单元混光混色的情况，从而影响LED显示屏的锐度和清晰度。六是功耗浪费的问题。由于红绿蓝光芯片的特性要求，红光芯片驱动电压为2V左右，蓝绿光芯片的驱动电压为3V左右，而对于目前市场上的小间距产品，应用端一般采用5V电压驱动，红绿蓝光芯片分别串联不同阻值的分压电阻。该方案虽然简单易行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四合一mini‑LED模组，其特征在于，包括基板和设置在基板上呈阵列式排列的四组RGB‑LED芯片组，所述基板和RGB‑LED芯片组上密封有透光胶层，每组RGB‑LED芯片组包括R芯片、G芯片以及B芯片，每个芯片均有一个第一电极和一个第二电极，所有第一电极的极性相同，所述第一电极和第二电极极性相反；所述模组中同一行所有芯片的第一电极电连接，同一列所有R芯片的第二电极电连接，同一列所有G芯片的第二电极电连接，同一列所有B芯片的第二电极电连接；所述基板正面设置有图案化线路层，用于放置芯片和/或实现所述芯片的电性连接，所述图案化线路层上设置有若干个贯穿基板的导电孔，所述基板底部设置有焊盘，所述焊盘与所述图案化线路层通过导电孔电连接，所述焊盘用于实现与外部电路的电性连接，呈阵列式排列，均位于基板底面内侧，所述基板背面涂覆有绝缘阻焊层，仅露出焊盘，所述焊盘包括设置在焊盘上的镀层或植球。

【技术特征摘要】
2018.06.05 CN 20182086291571.一种四合一mini-LED模组，其特征在于，包括基板和设置在基板上呈阵列式排列的四组RGB-LED芯片组，所述基板和RGB-LED芯片组上密封有透光胶层，每组RGB-LED芯片组包括R芯片、G芯片以及B芯片，每个芯片均有一个第一电极和一个第二电极，所有第一电极的极性相同，所述第一电极和第二电极极性相反；所述模组中同一行所有芯片的第一电极电连接，同一列所有R芯片的第二电极电连接，同一列所有G芯片的第二电极电连接，同一列所有B芯片的第二电极电连接；所述基板正面设置有图案化线路层，用于放置芯片和/或实现所述芯片的电性连接，所述图案化线路层上设置有若干个贯穿基板的导电孔，所述基板底部设置有焊盘，所述焊盘与所述图案化线路层通过导电孔电连接，所述焊盘用于实现与外部电路的电性连接，呈阵列式排列，均位于基板底面内侧，所述基板背面涂覆有绝缘阻焊层，仅露出焊盘，所述焊盘包括设置在焊盘上的镀层或植球。2.根据权利要求1所述的四合一mini-LED模组，其特征在于，所述焊盘的高度比阻焊层的厚度高-0.05~0.8㎜。3.根据权利要求1所述的四合一mini-LED模组，其特征在于，所述R芯片为垂直结构芯片，其第二电极位于芯片底部，所述G芯片和B芯片为横向结构芯片，所述R芯片通过导电胶固定在所述图案化线路层上，形成电性连接，所述G芯片和B芯片通过绝缘胶固定在所述图案化线路层上，所述图案化线路层包括若干个相互绝缘的电连接区，每个电连接区上均设有所述导电孔，实现与基板背面对应焊盘的电连接，所述R芯片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔一平，袁信成，周民康，
申请(专利权)人：深圳市智讯达光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44