一種表面貼裝式RGB‑LED集成基板及其製造方法與流程

2024-03-30 01:43:05

本發明涉及到SMD（Surface Mounted Devices，表面貼裝器件） LED封裝技術，特別是涉及一種表面貼裝式RGB LED集成基板及其製造方法。

背景技術：

LED顯示屏相比其他顯示技術，具有自發光、色彩還原度優異、刷新率高、省電、易於維護等優勢，但是高亮度、可實現超大尺寸這兩個特性，是決定LED顯示屏在過去高速增長的根本因素，在超大屏幕室外顯示領域，目前沒有技術能夠與LED顯示相抗衡。小間距LED顯示屏一般是指點間距在2.5mm以下的LED顯示屏，由於小間距LED具有無拼縫、顯示效果好、使用壽命長等優勢，且近年來成本下降較快，已具備逐步替代室內大屏拼牆的價格基礎，未來將逐步進入商用乃至民用領域。

小間距顯示屏主要採用2121、1515、1010、0808等型號封裝器件。隨著LED顯示屏像素間距的縮小，單位面積上的封裝器件數量越來越多，使得封裝器件在整屏的成本中，佔比呈上升趨勢。根據測算，在小間距LED顯示屏P1.9及更小間距型號的產品，封裝器件成本佔比已經達到70%以上。只要密度提升一個級別，燈珠需求的增漲是提高50%左右，也就是所有燈珠的生產廠家生產能力需增加50%以上。

目前小間距採用的全彩燈珠主要為單顆形態（如圖1和圖2所示），應用時由於數量巨大，生產效率低，同時容易出品質問題。但如果要同時貼裝多顆燈珠將存在以下問題：LED燈珠並不能簡單地拼在一起，因為每個燈珠的所有電極都必須相互獨立，做成單個產品後不能連在一起，在焊接面必須鍍上金屬才能進行焊接，而多個獨立的電極又難以同時電鍍，因此要同時進行一次貼裝多顆燈珠存在技術難題。

因此，現有技術還有待於改進和發展。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種表面貼裝式RGB LED集成基板及其製造方法，旨在解決現有的貼片式RGB LED產品只能進行單顆貼裝，生產效率低、生產難度大、產品機械強度低等問題。

為解決上述問題，本發明的技術方案如下：

一種表面貼裝式RGB LED集成基板，所述基板雙面覆銅，正面設置有多個發光區，每個所述發光區設置有四個相互獨立的用於固晶焊線的上焊盤，所述上焊盤上設置有穿過所述基板的上下導通的金屬孔，所述基板反面與所述金屬孔對應位置設置有下焊盤，所述基板上設置有切割線，用於將所述基板分割成多個封裝模組，所述封裝模組具有多個發光區，所述切割線的位置設置有電鍍電路，所述切割線的寬度大於所述電鍍電路的寬度，所有上焊盤以及下焊盤通過所述電鍍電路電連接。

所述的表面貼裝式RGB LED集成基板，其中，所述發光單元周圍還設置有隔離框架。

所述的表面貼裝式RGB LED集成基板，其中，所述隔離框架為不透光的黑色框架。

所述的表面貼裝式RGB LED集成基板，其中，所述電鍍電路設置在基板正面和/或反面。

所述的表面貼裝式RGB LED集成基板，其中，所述基板背面設置有用於識別基板正反面的識別區。

所述的表面貼裝式RGB LED集成基板，其中，所述發光區的四個上焊盤分為居中的「L」形或倒「L」形的晶片焊接區以及與所述晶片焊接區相鄰的第一焊接區、第二焊接區和第三焊接區。

一種上述表面貼裝式RGB LED集成基板的製造方法，其特徵在於，包括以下步驟：

步驟1：在基板兩面覆銅，劃定發光區，過孔，製作多組上下導通的金屬孔，將基板的正反兩面導通；

步驟2：在所述基板正面蝕刻出多組上焊盤，反面蝕刻出下焊盤；

步驟3：設定切割線，在切割線位置蝕刻電鍍電路，並通過電鍍電路使基板上所有上焊盤和下焊盤電性連接；

步驟4：對所述基板進行電鍍。

所述的表面貼裝式RGB LED集成基板的製造方法，其中，還包括步驟5：在每個所述發光區周圍製作隔離框架。

所述的表面貼裝式RGB LED集成基板的製造方法，其中，所述步驟5還包括：對所述隔離框架進行烘烤老化，烘烤溫度為150-160攝氏度。

所述的表面貼裝式RGB LED集成基板的製造方法，其中，所述步驟4還包括將所述金屬孔填滿密封。

本發明的有益效果包括：本發明提供的表面貼裝式RGB LED集成基板及其製造方法，通過電鍍電路的設計，完成對所有焊盤的電鍍，使產品在後續切割後，所有焊盤均相互獨立，將多個RGB LED燈珠集成在一個封裝模組中，使LED在後續應用生產的生產效率得到極大提高，極大地降低了生產成本；同時，將多個RGB LED燈珠集成在一個模組中，相比較傳統的單個形態LED，本發明提供的LED模組密封性更佳，更不容易受水汽侵蝕，壽命更長；通過在基板上設置隔離框架，減小了RGB LED燈珠之間的影響，進而提高了LED顯示屏的解析度和對比度。

附圖說明

圖1 現有PPA支架的結構示意圖。

圖2 現有CHIP類型封裝支架的結構示意圖。

圖3為本發明提供的1*4表面貼裝式RGB LED集成基板的正面結構簡圖。

圖4為本發明提供的1*4表面貼裝式RGB LED集成基板的正面切割線路圖。

圖5為本發明提供的1*4表面貼裝式RGB LED集成基板的反面結構簡圖。

圖6為本發明提供的帶有隔離框架的1*4表面貼裝式RGB LED集成基板的正面結構簡圖。

圖7為本發明提供的切割後的1*4表面貼裝式RGB LED集成基板的正面結構簡圖。

圖8為本發明提供的切割後的1*4表面貼裝式RGB LED集成基板的反面結構簡圖。

圖9為本發明提供的切割後的帶有隔離框架的1*4表面貼裝式RGB LED集成基板的反面結構簡圖。

圖10為本發明提供的切割後的帶有隔離框架的1*4表面貼裝式RGB LED集成基板的剖視圖。

圖11為本發明提供的一種1*4表面貼裝式RGB LED集成基板的反面結構簡圖。

圖12為本發明提供的一種1*4表面貼裝式RGB LED集成基板的反面切割線路圖。

圖13為本發明提供的另一種1*4表面貼裝式RGB LED集成基板的反面結構簡圖。

圖14為本發明提供的另一種1*4表面貼裝式RGB LED集成基板的反面結構簡圖。

圖15為本發明提供的1*2表面貼裝式RGB LED集成基板的正面結構簡圖。

圖16為本發明提供的1*3表面貼裝式RGB LED集成基板的正面結構簡圖。

圖17為本發明提供的另一種1*3表面貼裝式RGB LED集成基板的正面結構簡圖。

圖18為本發明提供的一種表面貼裝式RGB LED集成基板的製造流程圖。

附圖標記說明：1、基板；101、識別區；2、上焊盤；201、第一焊接區；202、第二焊接區；203、晶片焊接區；204、第三焊接區；3、金屬孔；4、隔離框架；5、下焊盤；6、電鍍電路；7、切割線。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對本發明進一步詳細說明。

圖1為現有的PPA+銅引腳的封裝支架的結構示意圖，圖2為現有CHIP類型封裝支架的結構示意圖，均為單顆封裝結構，在實際生產中，隨著LED顯示屏像素間距的縮小，單位面積上的封裝器件數量越來越多，因此應用時使用的LED封裝器件數量巨大，而僅靠單顆貼裝的生產方式，生產效率極低。

參見圖3-圖17，為本發明提供的表面貼裝式RGB LED集成基板的多種實施例。本發明提供的基板1為覆銅板或其他類型的線路板，優選地，基板1為BT覆銅板或FR4覆銅板。基板1正面設置有多個發光區，優選地，所述發光區的數量為2-10000個，按行列狀排布。每個所述發光區設置有四個相互獨立的用於固晶焊線的上焊盤2，參見圖7，優選地，上焊盤2分為居中的「L」形或倒「L」形的晶片焊接區203以及與晶片焊接區203相鄰的第一焊接區201、第二焊接區202和第三焊接區204。四個上焊盤2整體呈方形結構。上焊盤2上設置有穿過基板1的上下導通的金屬孔3，參見圖5或圖8，基板1反面與金屬孔3對應位置設置有下焊盤5。優選地，基板1反面還設置有識別區101，方便後續測試、包裝等器械識別基板1的正反面。優選地，識別區101位於每組下焊盤5中間。

參見圖4，基板1上還設置有切割線7，用於將基板1分割成多個封裝模組，所述封裝模組具有多個發光區。在實際應用中，切割線7並不需要實際劃出，只需設定程序，讓切割器械按照設定好的切割方向進行切割即可。切割線7的位置設置有電鍍電路6，切割線7的寬度大於電鍍電路6的寬度，保證能在切割時將所有電鍍電路6切斷。為了保證能對所有焊盤進行電鍍，本發明所有上焊盤2以及下焊盤5通過電鍍電路6電連接，在後續生產LED產品時，通過切割工序，將電鍍電路6切斷，則所有上焊盤2和下焊盤5均相互獨立。

參見圖6、圖9及圖10，在實際生產中，為減小發光區之間的相互影響，同時進一步增強基板的機械強度，所述發光區周圍還設置有隔離框架4。優選地，隔離框架4材質為PPA\矽膠、環氧樹脂等，顏色優選為不透光的黑色。

在實際生產中，對上焊盤2和下焊盤5都必須電鍍後才能進行焊接，由於上焊盤2之間、下焊盤5之間都是相互獨立的，在電鍍前，需要將所有上焊盤2和下焊盤5電連接才能進行電鍍。如果生產的是單顆形態的產品，則在電連接後，將基板切割成單顆形態便可將所有電鍍電路切斷。但是本發明提供的集成基板，在切割後，單個產品上存在多個發光區，如不對電鍍電路進行設計，則會出現切割時，部分電鍍電路無法切斷的情況。

針對上述問題，本發明根據所述封裝模組上發光區的數量，設定好切割線7，並在切割線7的位置設置電鍍電路6，將所有上焊盤2以及下焊盤5通過電鍍電路6實現電連接。需要注意的是，每組位置對應的上焊盤2和下焊盤5已經通過金屬孔3相連，因此，只需將所有上焊盤2或所有下焊盤5連接到電鍍電路6便可實現全部焊盤的電連接。還可以選取部分上焊盤2和部分下焊盤5連接電鍍電路6，以上變化都在本發明所要求保護的範圍內。

參見圖3-圖14，為切割成1*4形態的封裝模組時的集成基板，即在切割後單個封裝模組內具有4個發光區。圖4為所有電鍍電路6設置在基板1正面的實施例，所有上焊盤2均連接到電鍍電路6上，電鍍電路6所在的位置即後續切割工序中切割線7所在的位置。圖12所有電鍍電路6設置在基板1反面的實施例，所有下焊盤5均連接到電鍍電路6上，電鍍電路6所在的位置即後續切割工序中切割線7所在的位置。圖13和圖14也為所有電鍍電路6設置在基板1反面的實施例，但下焊盤5的連接方式存在差別。需要注意的是，下焊盤5連接到切割線7位置上的電鍍電路6的連接方向及連接方式等本發明並不限定，既可連接到最近的電鍍電路6上，也可連接到較遠的電鍍電路上，既可以是直線連接，也可以是曲線連接。上述變換都應屬於本發明所要求保護的範圍。

參見圖15，為切割成1*2形態的封裝模組時的集成基板，即在切割後單個封裝模組內具有2個發光區。本實施例中，2個發光區呈「一」字排列，所有電鍍電路6均位於基板1的正面。

參見圖16，為切割成1*3形態的封裝模組時的集成基板，即在切割後單個封裝模組內具有3個發光區。本實施例中，3個發光區呈「一」字排列，所有電鍍電路6均位於基板1的正面。

參見圖17，為切割成1*3形態的封裝模組時的集成基板，即在切割後單個封裝模組內具有3個發光區。本實施例中，3個發光區呈倒「L」形排列，所有電鍍電路6均位於基板1的正面。由此可見，本發明對於發光區的排列方式並不限定，可以是一字排列，也可以是M*N（M和N均為整數）的行列組合，還可以是其他不規則的形狀。

參見圖18，本發明還提供了一種上述表面貼裝式RGB LED集成基板的製造方法，包括以下步驟：

步驟1：在基板1兩面覆銅，劃定發光區，過孔，製作多組上下導通的金屬孔3，將基板1的正反兩面導通；

步驟2：在基板1正面蝕刻出多組上焊盤2，反面蝕刻出下焊盤5；

步驟3：設定切割線7，在切割線7位置蝕刻電鍍電路6，並通過電鍍電路6使基板1上所有上焊盤2和下焊盤5電性連接；

步驟4：對基板1進行電鍍，優選地，電鍍過程中，將金屬孔3填滿密封，以保證後續製作保護層的過程中，膠水不會通過金屬孔3滲透到下焊盤5上。

在實際應用中，還包括步驟5：在每個所述發光區周圍製作隔離框架4。優選地，對隔離框架4進行烘烤老化，進一步加強隔離框架4的機械強度，優選地，烘烤溫度為150-160攝氏度。

本發明提供的表面貼裝式RGB LED集成基板及其製造方法，通過電鍍電路的設計，完成對所有焊盤的電鍍，使產品在後續切割後，所有焊盤均相互獨立，將多個RGB LED燈珠集成在一個封裝模組中，使LED在後續應用生產的生產效率得到極大提高，極大地降低了生產成本；同時，將多個RGB LED燈珠集成在一個模組中，相比較傳統的單個形態LED，本發明提供的LED模組密封性更佳，更不容易受水汽侵蝕，壽命更長；通過在基板上設置隔離框架，減小了RGB LED燈珠之間的影響，進而提高了LED顯示屏的解析度和對比度。

應當理解的是，本發明的應用不限於上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。