CN115632002B - 一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法及显示屏 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法及显示屏，封装方法简单，封装得到的mini LED显示屏具有低翘曲、高墨色一致性的特点。使用本发明的封装方法封装1mm厚度、不同尺寸的PCB基板的翘曲度在20‰‑60‰之间；针对统一规格，不同批次间的胶膜透过率差异在2%以内。在实际封装应用时，使用的环氧胶膜可以根据客户端的需求裁切为不同的尺寸，可用于不同型号的mini LED显示屏的封装。
Description
技术领域
本发明属于半导体封装技术领域，具体涉及一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法及显示屏。
背景技术
Mini LED显示屏拥有无缝拼接、高亮度范围可调、色彩还原度高、显示均匀性和一致性好、能耗低、寿命长等优势。在现有的mini LED显示屏的封装方法中，COB因其减少了传统的固晶工艺，使得整个显示屏可以往轻薄化方向发展。基于这个封装特性，COB封装一直以来受到人们的广泛关注，而迄今为止，模压法仍然是目前主流的方法。COB封装主要采用液态环氧胶水和有机硅胶膜封装材料。
中国专利CN104269491A公开了一种LED芯片的封装方法及使用该封装方法的LED封装结构，其通过将荧光粉分散在薄膜中进行光转换，使用薄膜层在荧光粉层外层，加热融化后对LED芯片形成包裹，但是该方案存在薄膜与基板的粘结性不好的问题。中国专利CN212570995U公开了一种LED显示屏，该LED显示屏包括PCB基板以及均匀分布在PCB基板的正面上的若干LED发光芯片组件，有效解决现有COB封装的LED显示屏的吸潮问题及墨色一致性问题。但是由于现有封装主要使用的胶膜材料中，液态环氧胶水固化后应力大容，有机硅胶膜易出现封装体表面开裂、与基板剥离等，通过现有封装方法及封装材料得到的MiniLED显示屏存在翘曲度高、显示屏显色一致性差的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种低翘曲的mini LED显示屏的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1称取环氧树脂和溶剂，将环氧树脂加入到溶剂中，密封容器；将上述盛有树脂、溶剂混合物的容器置于搅拌器中，搅拌2-10min，然后取出回温至室温，循环上述搅拌、回温的操作8-12次，即得环氧树脂溶液；
S2将色浆、改性环氧树脂、抗氧剂、消泡剂、含有至少一个苯环的酸酐化合物、三配位磷化合物加入环氧树脂溶液中，搅拌5-10min，配置成液态环氧胶水；采用涂覆的方法将环氧胶水制成环氧胶膜；
S3将环氧胶膜置于45-55℃的真空烘箱中，在真空条件下烘烤2-4 h，得到半固化热熔型环氧胶膜；
S4将步骤S3中制得的半固化热熔型环氧胶膜裁切后，放置于固定在模具上的miniLED基板上；
S5将步骤S4中的模具连同基板置于真空压合机中，在90-110 ℃下真空压合封装在mini LED基板上；
S6将压合后的半固化热熔型环氧胶膜与基板置于145-155℃烘箱中再次固化3-5h，即可封装完毕得到所述mini LED显示屏；
所述步骤S2中，环氧胶膜的厚度为100-300μm；
所述步骤S2中，将液态环氧胶水置于（-100）KPa -（-95）KPa的真空条件下处理1-2min。
通过限定固化温度和压合温度等条件，使得环氧规模与mini LED基板有效粘接，封装的mini LED显示屏具有高稳定性和可靠性。
优选的，所述步骤S2中，按重量份计，包括色浆15-23份、改性环氧树脂 35-45份、抗氧剂 0.5-1.5份、消泡剂1-3份、含有至少一个苯环的酸酐化合物75-90份、三配位磷化合物0.1-1份、环氧树脂溶液70-90份。
优选的，所述色浆为炭黑与改性环氧树脂混合；所述炭黑与改性环氧树脂的质量比为1：10-100。
优选的，所述色浆的制备方法包括如下步骤：
将炭黑加入改性环氧树脂中，搅拌得色素树脂溶液，将色素树脂溶液置于搅拌器中，在180-230rpm下搅拌，即得色浆。
优选的，所述色浆制备过程中，可取出0.03-0.07g的色浆放置载玻片上，盖上盖玻片，在显微镜下观察，若炭黑分散均匀，则制备完成。
为了使色素炭黑稳定地存在于改性环氧树脂中，优选的，所述改性环氧树脂在40-60℃时的粘度为20000~50000 mPa·s。
发明人发现，在进行mini LED封装时，如果色素炭黑无法均匀的分散在树脂材料中，会导致制备的mini LED显示屏显色不均，墨色一致性差，影响产品的实际使用。本发明的mini LED封装方法，先将炭黑进行预分散处理制得色浆，使其均匀的分散在树脂材料中。特别当使用的改性环氧树脂粘度为20000~50000 mPa·s时，具有最好的封装效果，制得mini LED显示屏具有高度墨色一致性。发明人分析，当树脂粘度过低时，炭黑虽然能快速分散，但是由于粘度低、流动性较大，导致色浆放置后其稳定性不好，出现团聚沉淀等问题，当将其再与其他成分制成环氧胶膜时，就会导致色素在体系中分散不均匀，从而导致miniLED显示屏显色不均；但是若粘度过高，色素在树脂中分散后，能有效保持其稳定性，但是高粘度的树脂制备的色浆，在制备环氧胶膜时，色浆又会在体系中的分散性不好，同样会影响mini LED的显色均匀性。并且无法制备得到表干的环氧胶膜，导致无法进行无透明胶的mini LED封装。
优选的，所述改性环氧树脂为聚二丁烯改性环氧树脂。所述改性环氧树脂购于络合高新材料（上海）有限公司，型号为EPP-175。
优选的，所述步骤S1中的环氧树脂溶液中环氧树脂和溶剂的质量比为1:0.8-1.2。
为了更好的降低胶膜的收缩率，降低翘曲程度，优选的，所述步骤S1中的环氧树脂为双酚A类环氧树脂，所述环氧树脂的分子量为7000-25000 Da。
优选的，所述环氧树脂选自陶氏DER 667-20、DER 667E、DER 669-20中的一种。
发明人发现，在mini LED封装时，由于材料的内部材料的应力等因素，会导致封装时基板出现明显的翘曲，影响mini LED的成品质量。发明人在实验中发现，当在环氧胶膜中同时添加特定的环氧树脂，特别是使用分子量为7000-25000 Da的双酚A类环氧树脂时，能有效解决封装时的基板明显翘曲的问题，并具有高度的墨色一致性。并且与基板的粘接性好，封装得到的mini LED显示屏具有更高的可靠性，经久耐用。
优选的，所述溶剂为丙酮、丁酮、环己酮中的一种。
优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
进一步优选的，所述消泡剂为毕克024、毕克A535、一化工A535中的一种。
优选的，所述抗氧剂为酚类抗氧剂。
进一步优选的，所述抗氧剂为巴斯夫抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂1076中的一种。
优选的所述三配位磷化合物为三苯基膦三配位磷化合物、三丁基膦中的一种。
所述含有至少一个苯环的酸酐化合物为甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐中的一种。
本发明的封装方法使用的环氧胶膜材料，在45-55℃烘烤时，能够快速固化，形成表干的效果。现有技术中，当环氧胶膜固化时，通常需要控制固化速率和固化程度之间的平衡，若固化速率较快，会导致材料内部交联不完全，影响材料的使用。而本发明中，增大含有至少一个苯环的酸酐化合物的用量，使材料快速固化，达到表干效果，配合封装方法的不同温度多步固化，制得的mini LED显示屏可靠性高。并且，发明人发现，使用本发明所述的酸酐化合物，能使固化周期变长，能使表干状态有效保持，更易于封装过程的操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明的mini LED显示屏的封装方法，封装方法简单，封装得到的mini LED显示屏具有低翘曲、高墨色一致性的特点。使用本发明的封装方法封装的1mm厚度、不同尺寸的PCB基板的翘曲度在20‰-60‰之间；不同批次间的胶膜透过率差异在2%以内。
（2）本发明进行mini LED显示屏封装过程中，通过设定特定的固化温度和压合时间等条件，配合特定的半固化热熔型环氧胶膜使用，将环氧胶膜与基板压合时环氧胶膜为表干状态，更易于环氧胶膜与mini LED基板的粘结，两者压合后进行进一步的固化粘结，封装的mini LED显示屏具有更好的稳定性、可靠性。
（3）使用本发明的封装方法在实际封装应用时，使用的环氧胶膜可以根据客户端需求裁切为不同的尺寸，可用于不同型号的mini LED显示屏的封装。
附图说明
图1 为本发明实施例1所述的环氧胶膜与mini LED基板的位置放置图；
图2 为本发明实施例1所述的环氧胶膜与mini LED基板压合步骤的位置放置示意图；
图3为本发明实施例1所述的mini LED显示屏结构图。
1-环氧胶膜，2-PET离型膜，3-mini LED基板，4-上加热板（橡胶气囊），5-下加热板（不锈钢平台）。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例
实施例1
本实施例提供一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其具体步骤如下：
将色素炭黑制成炭黑色浆：分别称取1.00g色素炭黑和100.00g聚丁二烯改性环氧树脂溶液，将色素炭黑倒入聚丁二烯改性环氧树脂中，首先采用手搅的方式将炭黑初步分散到树脂中，然后将初分散的树脂炭黑色浆置于搅拌器中，在200rpm的转速下连续搅拌30min。取出0.05g左右的色浆放置载玻片上，盖上盖玻片，在显微镜下观察，若炭黑分散均匀，则制备完成。
S1、分别称取40.00g陶氏DER667-20环氧树脂和40.00g丁酮，将树脂加入到溶剂中，立刻密封容器；将上述盛有树脂、溶剂混合物的容器置于搅拌器中，在1500rpm的转速下搅拌3min，然后取出回温至室温；按照上述搅拌、回温的操作连续循环10次，制成环氧树脂溶液。
S2、取出20.20g色浆置于步骤1的环氧树脂溶液中，再加入40.00g 聚丁二烯改性环氧树脂，1.50g毕克024，1.00g巴斯夫抗氧剂1010，0.50g 三苯基膦，82.50g甲基四氢苯酐；首先采用手动搅拌的方式混合1min，然后将其置于在600rpm的转速下搅拌5min，最后在-98KPa的真空度下处理1min，获得液态环氧胶水；采用涂布机涂覆的方式将环氧胶膜1涂覆于PET离型膜2上，制备厚度为200um的环氧胶膜。
S3、将步骤4制得的环氧胶膜置于50℃的真空烤箱中，在-95KPa的真空下，连续烘烤3h，得到半固化热熔型环氧胶膜。
S4、将环氧胶膜1裁切成150*200mm的尺寸，放置于固定在模具上的mini LED基板3上。
S5、将步骤S4中的模具连同基板置于真空压合机中，上加热板（橡胶气囊）4位于环氧胶膜上方，下加热板（不锈钢平台）5位于mini LED基板3下方，在100℃下压合5min，将胶膜封装在mini LED基板上。
S6、将压合完的基板置于150℃的烘箱中，连续烘烤4h，即可封装完毕，得所述miniLED显示屏。
所述改性聚丁二烯改性环氧树脂购于络合高新材料（上海）有限公司，型号为EPP-175。
实施例2
本实施例提供一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其具体实施方式同实施例1，与实施例1的区别在于，所述炭黑在质量为10g。
实施例3
本实施例提供一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其具体实施方式同实施例1，与实施例1的区别在于，所述涂覆的环氧胶膜的厚度为130μm。
实施例4
本实施例提供一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其具体实施方式同实施例1，与实施例1的区别在于，所述环氧胶膜裁切成250*200mm的尺寸。
对比例1
本实施例提供一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其具体实施方式同实施例1，与实施例1的区别在于，所述聚二丁烯改性环氧树脂换为南亚128环氧树脂，购于南亚电子材料（昆山）有限公司环氧树脂厂。
对比例2
本实施例提供一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其具体实施方式同实施例1，与实施例1的区别在于，所述步骤S3中，真空烤箱的温度设置为30℃。
对比例3
本实施例提供一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其具体实施方式同实施例1，与实施例1的区别在于，所述步骤S5中压合温度为145℃。
对比例4
本实施例提供一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其具体实施方式同实施例1，与实施例1的区别在于，所述步骤S2中液态环氧胶水未进行真空处理。
对比例5
本实施例提供一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其具体实施方式同实施例1，与实施例1的区别在于，所述甲基四氢苯酐为60份。
性能测试
测试方法如下：
1、翘曲度测试：
（1）将大理石平台支架数显测厚规调整到合适位置；
（2）将封装后的基板放在大理石平台上，先测出基板的中心最低位置H0;
（3）采用玻璃棒临时按压住基板的最低位置后，用厚度规测出翘曲的最高位置H1;
（4）最大的翘曲角高度H=H1-H0。
（5）采用钢尺测量基板的长度a和宽度b，计算出对角线为：
（6）翘曲度为W=H/D*100%
2、透过率测试
（1）取3批，每批随机取3片胶膜，将其裁切成2*4cm；
（2）将裁切后的胶固定于紫外可见分光光度计的样品池上；
（3）测试胶膜在450nm时的透过率，计算（1）中9片胶膜的最大透过率差值。
将实施例1-4、对比例1-4封装得到的mini LED显示屏进行翘曲度、透过率测试，得到测试结果如下表1。
表1
Claims (10)
1.一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将环氧树脂加入到溶剂中，密封容器；将上述容器置于搅拌器中，搅拌2-10min，然后取出回温至室温，循环上述搅拌、回温的操作8-12次，即得环氧树脂溶液；
S2将色浆、改性环氧树脂、抗氧剂、消泡剂、含有至少一个苯环的酸酐化合物、三配位磷化合物加入环氧树脂溶液中，搅拌5-10min，配置成液态环氧胶水；采用涂覆的方法将环氧胶水制成环氧胶膜；
S3将环氧胶膜置于45-55℃的真空烘箱中，在真空条件下烘烤2-4 h，得到半固化热熔型环氧胶膜；
S4将步骤S3中制得的半固化热熔型环氧胶膜裁切后，放置于固定在模具上的mini LED基板上；
S5将步骤S4中的模具连同基板置于真空压合机中，在90-110 ℃下真空压合封装在mini LED基板上；
S6将压合后的半固化热熔型环氧胶膜与基板置于145-155℃烘箱中再次固化3-5h，即可封装完毕所述mini LED显示屏；
所述步骤S2中，环氧胶膜的厚度为100-300μm；
所述步骤S2中，将液态环氧胶水置于（-100）KPa-（-95）KPa的真空条件下处理1-2min。
2.根据权利要求1所述的一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述步骤S2中，按重量份计，包括色浆15-23份、改性环氧树脂 35-45份、抗氧剂 0.5-1.5份、消泡剂1-3份、含有至少一个苯环的酸酐化合物75-90份、三配位磷化合物0.1-1份、环氧树脂溶液70-90份。
3.根据权利要求1所述的一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述色浆为炭黑与改性环氧树脂混合；所述炭黑与改性环氧树脂的质量比为1：10-100。
4.根据权利要求3所述的一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述色浆的制备方法包括如下步骤：
将炭黑加入改性环氧树脂中，搅拌得色素树脂溶液，将色素树脂溶液置于搅拌器中，在180-230rpm下搅拌，即得色浆。
5.根据权利要求1所述的一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述改性环氧树脂在20-50℃时的粘度为20000~50000 mPa.s。
6.根据权利要求1所述的一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述步骤S1中的环氧树脂溶液中环氧树脂和溶剂的质量比为1:0.8-1.2。
7.根据权利要求1所述的一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述步骤S1中的环氧树脂为双酚A类环氧树脂，所述环氧树脂的分子量为7000-25000 Da。
8.根据权利要求1所述的一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述溶剂为丙酮、丁酮、环己酮中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种低翘曲mini LED显示屏的封装方法，其特征在于，所述三配位磷化合物为三苯基膦三配位磷化合物、三丁基膦中的一种。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的封装方法制备的显示屏。
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