CN106847801A - 一种表面贴装式rgb‑led封装模组及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种表面贴装式RGB‑LED封装模组及其制造方法，包括基板以及设置在基板上的发光单元，所述发光单元上设置有保护层，所述发光单元的数量至少为两个，每个发光单元包括四个相互独立的上焊盘和一组RGB LED芯片，所述RGB LED芯片设置在任意一个上焊盘上，通过键和线与另外三个上焊盘连接，所述上焊盘设置有穿过所述基板的上下导通的金属孔，所述基板反面与所述金属孔对应位置设置有下焊盘，所述下焊盘之间相互独立。本发明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。

Description

一种表面贴装式RGB-LED封装模组及其制造方法
技术领域
本发明涉及到SMD LED封装技术，特别是涉及一种表面贴装式RGB LED封装模组及其制造方法。
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。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面贴装式RGB LED封装模组及其制造方法，旨在解决现有的贴片式RGB LED产品生产效率低、生产难度大、产品机械强度低等问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种表面贴装式RGB LED封装模组，包括基板以及设置在基板上的发光单元，所述发光单元上设置有保护层，所述发光单元的数量至少为两个，每个发光单元包括四个相互独立的上焊盘和一组RGB LED芯片，所述RGB LED芯片设置在任意一个上焊盘上，通过键和线与另外三个上焊盘连接，所述上焊盘设置有穿过所述基板的上下导通的金属孔，所述基板反面与所述金属孔对应位置设置有下焊盘，所述下焊盘之间相互独立。
所述的表面贴装式RGB LED封装模组，其中，所述发光单元周围还设置有隔离框架。
所述的表面贴装式RGB LED封装模组，其中，所述隔离框架为不透光的黑色框架。
所述的表面贴装式RGB LED封装模组，其中，所述保护层表面粗糙不反光。
一种上述表面贴装式RGB LED封装模组的制造方法，包括以下步骤：
步骤1：在基板两面覆铜，过孔，制作多组上下导通的金属孔，将基板的正反两面导通；
步骤2：在所述基板正面蚀刻出多组上焊盘，反面蚀刻出下焊盘，并蚀刻电镀电路使基板上所有上焊盘和下焊盘电性连接；
步骤3：对所述基板进行电镀；
步骤4：将RGB LED芯片固晶在所述基板上，并进行焊线，形成多个发光单元；
步骤5：根据需要将基板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，切割时将所述电镀电路切断，使所有上焊盘和下焊盘均相互独立。
所述的表面贴装式RGB LED封装模组的制造方法，其中，所述电镀电路设置在基板正面和/或反面。
所述的表面贴装式RGB LED封装模组的制造方法，其中，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。
所述的表面贴装式RGB LED封装模组的制造方法，其中，所述步骤4还包括：在形成发光单元后，在每个所述发光单元周围制作隔离框架。
所述的表面贴装式RGB LED封装模组的制造方法，其中，对所述隔离框架进行烘烤老化，烘烤温度为100-300摄氏度。
所述的表面贴装式RGB LED封装模组的制造方法，其中，所述步骤3还包括将所述金属孔填满密封。
本发明的有益效果包括：本发明提供的表面贴装式RGB LED封装模组及其制造方法，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；同时，将多个发光单元集成在一个模组中，相比较传统的单个形态LED，本发明提供的LED模组密封性更佳，更不容易受水汽侵蚀，寿命更长；另外，多个发光单元集成在一个模组上，能有效提高显示屏整体抗外界机械强度能力；通过在发光单元设置隔离框架，减小了发光单元之间的影响，进而提高了LED显示屏的分辨率和对比度。通过多个发光单元集成在一个模组上，与现有集成式模组对比，优势在于本发明一个模板包含发光单元较少，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，整屏一致性差问题，并且现在集成式模组若出现发光单元失效维修成本高，本发明维修成本低。
附图说明
图1 现有PPA支架的结构示意图。
图2 现有CHIP类型封装支架的结构示意图。
图3为本发明提供的1*2表面贴装式RGB LED封装模组的正面图。
图4为本发明提供的带有隔离框架的1*2表面贴装式RGB LED封装模组的正面图。
图5为本发明提供的1*2表面贴装式RGB LED封装模组的反面图。
图6为本发明提供的1*2表面贴装式RGB LED封装模组的剖视图。
图7为本发明提供的带有隔离框架的1*2表面贴装式RGB LED封装模组的剖视图。
图8a为本发明提供的1*2表面贴装式RGB LED封装模组的电镀电路图。
图8b为本发明提供的1*2表面贴装式RGB LED封装模组的切割线路图。
图9为本发明提供的1*3表面贴装式RGB LED封装模组的正面图。
图10为本发明提供的1*3表面贴装式RGB LED封装模组的反面图。
图11a为本发明提供的1*3表面贴装式RGB LED封装模组的电镀电路图。
图11b为本发明提供的1*3表面贴装式RGB LED封装模组的切割线路图。
图12为本发明提供的1*3表面贴装式RGB LED封装模组的正面图。
图13为本发明提供的1*3表面贴装式RGB LED封装模组的反面图。
图14为本发明提供的1*3表面贴装式RGB LED封装模组的切割线路图。
图15为本发明提供的1*4表面贴装式RGB LED封装模组的正面图。
图16为本发明提供的1*4表面贴装式RGB LED封装模组的反面图。
图17a为本发明提供的1*4表面贴装式RGB LED封装模组的反面电镀电路图。
图17b为本发明提供的1*4表面贴装式RGB LED封装模组的反面切割线路图。
图18a为本发明提供的1*4表面贴装式RGB LED封装模组的正面电镀电路图。
图18b为本发明提供的1*4表面贴装式RGB LED封装模组的正面切割线路图。
图19为本发明提供的1*4表面贴装式RGB LED封装模组的反面电镀电路图。
图20为本发明提供的1*4表面贴装式RGB LED封装模组的反面电镀电路图。
图21为本发明提供的一种表面贴装式RGB LED封装模组的制造流程图。
附图标记说明：1、基板；101、识别区；2、上焊盘；201、第一焊接区；202、第二焊接区；203、芯片焊接区；204、第三焊接区；3、金属孔；4、RGB LED芯片；401、键和线；5、下焊盘；6、电镀电路；7、切割线；8、保护层；9、隔离框架。
具体实施方式
为使本发明的目的、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发明进一步详细说明。
图1为现有的PPA+铜引脚的封装支架的结构示意图，图2为现有CHIP类型封装支架的结构示意图，均为单颗封装结构，在实际生产中，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，因此应用时使用的LED封装器件数量巨大，而仅靠单颗贴装的生产方式，生产效率极低。
参见图3-图20，为本发明提供的表面贴装式RGB LED封装模组实施例。本发明提供的表面贴装式RGB LED封装模组包括基板1以及设置在基板1上的发光单元，所述发光单元上设置有保护层8，所述发光单元的数量至少为两个，每个发光单元包括四个相互独立的上焊盘2和一组RGB LED芯片4， RGB LED芯片4设置在任意一个上焊盘2上，通过键和线401与另外三个上焊盘2连接，上焊盘2设置有穿过基板1的上下导通的金属孔3，基板1反面与金属孔3对应位置设置有下焊盘5，下焊盘5之间相互独立。相比传统的单颗形态的LED封装体，本发明提供的封装模组在基板1上设置有多个发光单元，在进行后续LED灯珠贴装时，由于是以模组的形式进行贴装，相比单颗贴装的方式，本发明的贴装效率极高，贴装效率随着封装模组上的发光单元数量的增加而提高。如果封装模组上发光单元的数量为16个，则贴装效率可提高16倍，优选地，本发明所述发光单元的数量为2-16个。所述发光单元的排列形态还可以是倒“L”形的。对于所述发光单元的排列方式本发明并不做限制，既可以是“一”字形排列，也可以是M×N（M和N均为整数）的行列组合排列，还可以是其他不规则的排列形状，本发明对此并不做限制。应当注意的是，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发明所附权利要求的保护范围。
在实际应用中，所述发光单元周围还设置有隔离框架9，通过在发光单元设置隔离框架，减小了发光单元之间的影响，进而提高了LED显示屏的分辨率和对比度。优选地，隔离框架9为不透光的框架，进一步防止光线穿透隔离框架9，进一步地，隔离框架9的颜色为黑色。
在实际应用中，保护层8表面粗糙不反光，优选地，保护层8为带有扩散剂的半透明环氧树脂胶层，保护层8的设置可以防止水汽的进入，以及防止元器件受到机械损伤。本发明使用带有扩散剂的半透明环氧树脂胶作为保护层8可以使光线更加均匀地透过保护层8，减少保护层8对光线的影响。
在实际应用中，如图3所示，所述四个独立的上焊盘分别为位于中间用于放置RGBLED芯片4的 “L”形的芯片焊接区203以及分别位于左上角、右上角和左下角的第一焊线区201、第二焊线区202以及第三焊线区203，优选地，第二焊线区203作为公共极区。本发明通过固晶胶将RGB LED芯片4固定在居中的芯片焊接区203上，可以使光线更加集中。
在实际生产中，对上焊盘2和下焊盘5都必须电镀后才能进行焊接，由于上焊盘2之间、下焊盘5之间都是相互独立的，在电镀前，需要将所有上焊盘2和下焊盘5电连接才能进行电镀。本发明通过设置电镀电路将所有焊盘连接起来，再最后切割成单个产品时，将电镀电路切断，使各个焊盘保持独立。而本发明提供的并非单颗的封装体，是具有多个发光单元的封装模组，因此在设置电镀电路时，并非简单地将所有焊盘连接起来，在切割产品时，还需保证切割出具有多个发光单元的封装模组的同时，将所有电镀电路都切断。
下面结合本发明的几个实施例来具体说明：
实施例1：
参见图3-图8，为本发明提供的1*2表面贴装式RGB LED封装模组。所述封装模组具有两个发光单元。在实际生产中，如图4和图7所示，还可以在所述发光单元周围设置隔离框架9，以减少发光单元之间的影响。优选地，如图5所示，在基板1的反面，每个发光单元中间还可以设置识别区101，便于后续测试及包装器械识别封装模组的正反面。如图6和图7所示，在所述发光单元上还可以设置保护层8，保护层8优选地为带有扩散剂的半透明环氧树脂胶层，保护层8的设置可以防止水汽的进入，以及防止元器件受到机械损伤。优选地，可以通过模压或注胶的方式制作保护层8。参见图8a和图8b，在实际生产中，首先在基板1上设置数量众多的发光单元，再通过切割的方式，切割出具有指定数量发光单元的封装模组。图8a为具有两个发光单元的封装模组的电镀电路图，图8b为对应的切割线路图，在进行切割工序时，将沿切割线7进行切割，在实际应用中，切割线7并不需要实际划出，只需设定程序，让切割器械按照设定好的切割方向进行切割即可。在实际生产中，切割刀具的刀锋宽度大于电镀电路6的宽度，保证电镀电路6可以被完全切断。电镀电路6可以设置在基板1的正面，也可以设置在基板1的反面，甚至可以设置在基板1的正面和反面。由于金属孔3的存在，对应位置的上焊盘2和下焊盘5本身是相互导通的，因此只要连通所有的上焊盘2或者连通所有的下焊盘5，就可以实现将所有焊盘均电性连接。如图8a和8b所示，本实施例在基板1的正面设置电镀电路6，在切割线7上设置电镀电路6的总线，将所有上焊盘2通过电镀电路6连接到就近的电镀电路6的总线上，以保证在进行切割工序时，可以将所有的电镀电路6切断，确保所有上焊盘2均相互独立。图8a的电镀电路6仅为其中一种电路连接方式，本领域技术人员根据本发明很容易联想到其他的连接方式，本发明对此并不限制。根据上述说明加以改进或变换的连接方式都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
实施例2：
参见图9-图11，为本发明提供的1*3表面贴装式RGB LED封装模组，所述封装模组具有三个发光单元。所述发光单元的结构同实施例1中的发光单元的结构。如图11a和图11b所示，基板1上设置有24个发光单元，呈4行6列分布。如图11b所示，切割线7将基板1分隔成8个封装模组，切割线7的位置上同样设置有电镀电路6，本实施例的所有电镀电路6均设置在基板1的正面。所有上焊盘2均通过电镀电路6连接到就近的处于切割线7位置的电镀电路6上，在切割基板1时，将所有切割线7位置上的电镀电路6均切断，此时所有上焊盘2因此相互独立，不再由电镀电路6相连。
实施例3：
图12-图14为本发明提供的另一种1*3表面贴装式RGB LED封装模组，所有封装模组上同样具有三个发光单元，但发光单元的排列与实施例2不同。在本实施例中，三个发光单元呈倒“L”形排列，对于发光单元的排列方式，本发明并不做限制。如图14所示，本实施例的电镀电路设置在基板1正面，切割线7的位置同样有电镀电路6，所有上焊盘2均与切割线7位置的电镀电路6电连接，对于具体的连接方式，本实施例并不做限定。
实施例4：
图15至图20为本发明提供的1*4表面贴装式RGB LED封装模组，所述封装模组具有4个发光单元。如图15所示，所述发光单元呈方形排列，在本发明的其他实施例中，也可以呈一字排列，则其电镀电路6的连接方式同实施例1和2。针对电镀电路6的连接方式，既可以将电镀电路6设置在基板1反面（如图17a所示），也可以设置在基板1正面（如图18a所示），或者采取正面与反面相结合的模式。对于具体的连接方式，既可以如实施例1-3，将所有焊盘连到切割线7所在的位置，也可以如图19或图20。由此可见，电镀电路6的连接方式多变，本领域技术人员在本发明说明的基础上，很容易得到其他变换方式，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
参见图21，本发明还提供了一种上述表面贴装式RGB LED封装模组的制造方法，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3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正面蚀刻出多组上焊盘2，反面蚀刻出下焊盘5，并蚀刻电镀电路6使基板1上所有上焊盘2和下焊盘5电性连接。如上文所述，电镀电路6的作用为将所有上焊盘2和下焊盘5电性连接，用于后续工序的电镀使用，对于电镀电路6的连接方式并不限定。
步骤3：对基板1进行电镀；优选地，电镀过程中，将金属孔3填满密封，以保证后续制作保护层8的过程中，胶水不会通过金属孔3渗透到下焊盘5上。
步骤4：将RGB LED芯片4通过固晶胶固晶在基板1上，并进行焊线，形成多个发光单元；优选地，使用键和线，通过键和方式进行物理电性连接。
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，切割时将电镀电路6切断，使所有上焊盘2和下焊盘5均相互独立。
在实际应用中，电镀电路6设置在基板1正面和/或反面。优选地，将电镀电路6设置在基板1反面，方便切割。
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8。
在实际应用中，所述步骤4还包括：在形成发光单元后，在每个所述发光单元周围制作隔离框架9。优选地，对隔离框架9进行烘烤老化，进一步加强隔离框架9的机械强度，优选地，烘烤温度为100-300摄氏度。
本发明提供的表面贴装式RGB LED封装模组及其制造方法，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；同时，将多个发光单元集成在一个模组中，相比较传统的单个形态LED，本发明提供的LED模组密封性更佳，更不容易受水汽侵蚀，寿命更长；通过在发光单元设置隔离框架，减小了发光单元之间的影响，进而提高了LED显示屏的分辨率和对比度。
应当理解的是，本发明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发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种表面贴装式RGB-LED封装模组，包括基板以及设置在基板上的发光单元，所述发光单元上设置有保护层，其特征在于，所述发光单元的数量至少为两个，每个发光单元包括四个相互独立的上焊盘和一组RGB LED芯片，所述RGB LED芯片设置在任意一个上焊盘上，通过键和线与另外三个上焊盘连接，所述上焊盘设置有穿过所述基板的上下导通的金属孔，所述基板反面与所述金属孔对应位置设置有下焊盘，所述下焊盘之间相互独立。
2.根据权利要求1所述的表面贴装式RGB-LED封装模组，其特征在于，所述发光单元周围还设置有隔离框架。
3.根据权利要求2所述的表面贴装式RGB-LED封装模组，其特征在于，所述隔离框架为不透光的框架。
4.根据权利要求1所述的表面贴装式RGB-LED封装模组，其特征在于，所述保护层表面粗糙不反光。
5.一种如权利要求1-4所述的表面贴装式RGB-LED封装模组的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在基板两面覆铜，过孔，制作多组上下导通的金属孔，将基板的正反两面导通；
步骤2：在所述基板正面蚀刻出多组上焊盘，反面蚀刻出下焊盘，并蚀刻电镀电路使基板上所有上焊盘和下焊盘电性连接；
步骤3：对所述基板进行电镀；
步骤4：将RGB LED芯片固晶在所述基板上，并进行焊线，形成多个发光单元；
步骤5：根据需要将基板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，切割时将所述电镀电路切断，使所有上焊盘和下焊盘均相互独立。
6.根据权利要求5所述的表面贴装式RGB-LED封装模组的制造方法，其特征在于，所述电镀电路设置在基板正面和/或反面。
7.根据权利要求5所述的表面贴装式RGB-LED封装模组的制造方法，其特征在于，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。
8.根据权利要求5所述的表面贴装式RGB-LED封装模组的制造方法，其特征在于，所述步骤4还包括：在形成发光单元前，在每个所述发光单元周围制作隔离框架。
9.根据权利要求8所述的表面贴装式RGB-LED封装模组的制造方法，其特征在于，对所述隔离框架进行烘烤老化，烘烤温度为100-300摄氏度。
10.根据权利要求5所述的表面贴装式RGB-LED封装模组的制造方法，其特征在于，所述步骤3还包括将所述金属孔填满密封。
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