CN108133670B - 集成封装led显示模块封装方法及led显示模块 - Google Patents
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Abstract
本发明的集成封装LED显示模块的封装方法，该方法如下：将待封装的单元板正面朝下固定在位于真空腔体内的热压模具的上模上；将LED封装胶膜放置在热压模具的下模上；对热压模具进行加热，合模，使压合后LED封装胶膜厚度为0.3～0.5mm，压合时长不少于50s；控制热压模具的上模与下模分开，取下封装好的单元板。本发明可以节约成本提升效率及可靠性，并通过热压模具套件与特制LED封装胶膜配合使用，能够实现封装胶体厚度、颜色、透光率一致，实现胶体的结构化封装。本发明可应用于实现大面积LED集成封装产品的真空热压封装，保证模压后的产品无翘曲变形，保障产品可靠性及优越的拼接性能。
Description
技术领域
本发明属于LED显示技术领域，涉及一种集成封装LED显示模块的封装方法及LED显示模块。
背景技术
近年来随来，随着LED户内显示屏技术的发展，户内小间距LED显示产品以其清晰的显示效果、高的色彩饱和度，无缝拼接等技术优势，已成为户内显示屏的主流，逐步替代和更换目前市场上DLP、LCD等拼接技术。而为了实现更小的点间距、更可靠的封装效果、并结合成本等综合因素。如何能够实现LED显示屏的简单封装，并获得好的显示效果和低成本的封装，成为业界越来与关注的课题。
而就目前LED户内小间距显示技术而言，封装技术分为两个主流的技术方式。以表面贴装围代表的分离灯珠，结合SMT技术形成表面贴装显示屏，以及以集成封装技术为方向的COB集成封装技术。表贴产品由于其分立器件本身防护性能以及后续贴装过程中的回流焊等影响，其可靠性相对于COB产品技术明显劣势。而COB产品的封装由于其封装简单，系统集成度高，正逐步成为小间距领域中不可或缺的一种高防护性的封装形式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种集成封装LED显示模块及其封装方法，该方法可实现在大面积COB集成封装显示模组上实现无翘曲的模压封装，从而实现LED集成封装COB产品的低成本、高可靠性封装。
为了解决上述技术问题，本发明的集成封装LED显示模块的封装方法，采用如下：
步骤1：将待封装的单元板正面朝下固定在位于真空腔体内的热压模具的上模上；热压模具的上模与下模之间固定有高度调节柱；所述单元板主要由PCB板、固定在PCB板正面的LED晶元和固定在PCB板背面的驱动IC构成；
步骤２：将LED封装胶膜放置在热压模具的下模上；
步骤3：将真空腔体抽真空并保持真空环境，相对真空度达到-100～-90Kpa；
步骤4：利用固定在热压模具下面的加热平台进行加热，将温度升至140 ~ 150℃；
步骤5：控制上模与下模合模，此时；上模和下模的合模压力不小于10±0.5Ton，压合后LED封装胶膜厚度为0.3～0.5mm，压合时长不少于50s；
步骤6：控制热压模具的上模与下模分开，取下封装好的单元板，得到LED显示模块。
所述的LED封装胶膜，其TG点为80℃～130℃，热膨胀系数为25-50μm/m.℃，
所述的LED封装胶膜包含下述重量百分比的组分：有机硅树脂30～70%、荧光粉15～40%、无机透明粉料0.5～20%、增粘剂0.5～5%、B-Stage（半固化的树脂）0.5～5%。
所述的有机硅树脂是高度交联的网状结构的聚有机硅氧烷，通常是用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的混合物。
所述的增粘剂采用含烷氧基、硅氢基的硅烷或硅氧烷低聚物，或者含其他反应性有机基的硅烷或硅氧烷低聚物。在硫化过程中增粘剂通过硫化物与PCB板之间形成的偶联达到粘接目的。
所述PCB板的基材可以采用BT树脂材料或FR-4材料。 上述LED封装胶膜的制备方法如下：
按所述组分及所占重量百分比将各组分原料加入到预混合器中进行均匀混合形成硅胶混合物；将硅胶混合物从挤出成型机的狭缝中挤出形成硅胶模，挤出速度为11~12m/min；挤出后的硅胶膜在烘干通道中烘干得到LED封装胶膜，烘干温度为150～160℃。
一种采用上述集成封装LED显示模块封装方法封装的LED显示模块，包括单元板和LED封装胶膜；单元板主要由PCB板、固定在PCB板正面的LED晶元和固定在PCB板背面的驱动IC构成；LED封装胶膜压合于PCB板的正面；每个LED晶元由固定在PCB板正面的R、G、B三色倒装LED发光芯片构成；驱动IC通过PCB板内部的金属通孔及内部线路与倒装LED发光芯片连接；所述的LED封装胶膜厚度为0.3-0.4mm，热膨胀系数为25-50μm/m.℃，TG点（熔点由固态软化）为80℃～130℃。
本发明可以简单快速的实现集成LED显示模组的封装，节约成本提升效率及可靠性，并通过热压模具套件与特制LED封装胶膜配合使用，能够实现封装胶体厚度、颜色、透光率一致，并能实现胶体的结构化封装。本发明可应用于实现大面积LED集成封装产品的真空热压封装，保证模压后的产品无翘曲变形，保障产品可靠性及优越的拼接性能。
本发明针对现有模压技术在LED集成封装COB显示模组在大面积下的形变翘曲问题，解决现有技术中形变翘曲的难题，从而实现真空热压技术在大面积LED集成封装COB显示模组封装中的应用。对比现有模压技术，本发明所提供的方法可以实现模压技术在大面板LED集成封装产品中的应用，缩短现有封装技术的工艺路径，节约成本，提升可靠性，可实现在大面积COB集成封装显示模组上实现无翘曲的模压封装。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是单元板结构示意图。
图2是对比例1的流程图。
图3是对比例2的流程图。
图4是本发明的集成封装LED显示模块的封装方法原理图。
图5是本发明的集成封装LED显示模块的封装方法流程图。
图6是本发明的集成封装LED显示模块结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，拼接LED显示屏所用的单元板1主要由PCB板11、LED晶元12和驱动IC13构成；PCB板11背面连接固定至少一个驱动IC13，PCB板11正面连接固定多个LED模组12，每个LED模组12由R、G、B三色倒装LED发光芯片组成。PCB板11中存在金属通孔及内部线路，驱动IC13通过PCB板11内部的金属通孔及内部线路与LED发光芯片连接。
对比例1
以集成封装LED显示屏P1.5模块封装为例，结合图3进行说明：
为实现集成LED显示单元表面封装胶体的封装，集成LED显示屏P1.5模块封装步骤如下：
步骤1：现有技术中，PCB板的正面的封装胶层为环氧树脂AB胶。为实现装配好LED发光芯片的PCB板正面环氧树脂AB胶的灌封，需要先在PCB板周围进行围坝胶涂覆，围坝胶高度在3～4mm。
步骤2：完成围坝胶涂覆后，需要进行围坝胶固化，一般采用常温24小时的方式，对围坝胶进行充分固化。
步骤3：配置双组份的环氧树脂胶水（即环氧树脂A、B胶），为保证产品灌封后无气泡，配置好的环氧树脂A、B胶要进行充分的真空脱泡处理。
步骤4：对PCB板进行预热，预热后到达设定温度后将环氧树脂A、B胶灌入PCB板固有LED发光芯片的一面，灌满后进入真空箱内进行环氧树脂A、B胶二次抽真空操作。
步骤5：将二次抽真空的PCB板转入真烤箱内进行环氧树脂A、B胶固化。
通过上述方法进行的封装，方法简单，易于实现，但该方案灌封后，灌封的COB集成显示模组很难保证其均匀一致性，对后续的拼接影响较大，封装后的表面平整度不一，厚度不一致，需要进行后续胶层减薄处理，在处理过程中容易引起表面LED发光芯片不亮等现象，增加了维修成本。
对比例2
以集成封装LED显示屏P1.25为例，结合图4进行说明：
为了解决对比例1中存在的厚度不统一问题，本对比例中采用封装方案如下：
步骤1：将位于真空腔体4内的模压模具进行加热，使其温度上升至150℃；
步骤2：将待封装的单元板1正面朝上放在模压模具的下模24内；所述单元板1主要由PCB板11、固定在PCB板11正面的LED晶元12和固定在PCB板11背面的驱动IC13构成；
步骤3：将模压模具的上模23与下模24闭合；
步骤4：将真空腔体4抽真空，时长10分钟确保模压模具内真空；
步骤5：将抽真空后的环氧树脂胶水灌入注胶针筒内，再用注胶针筒注入到模压模具内；
步骤6：环氧树脂胶水在150℃的模压模具内固化5～6分钟后，开模，将压合了半固化环氧树脂胶体的单元板1从模压模具上取出；
步骤7：将步骤6取出的压合半固化环氧树脂胶体的单元板1置于LED烤箱中进行二次固化，二次固化温度为150～160℃，固化时间为90分钟，最终得到LED显示模块。
本对比例中方案解决了封装后封装胶层厚度不统一问题，但该方案封装后的PCB板翘曲现象严重，并且在开模取料的过程中，半固化的表面容易形变，人工因素对产品的稳定性影响较大。难于实现快速稳定的工业化生产，同时该方案也难以保证产品封装胶体的一致性，对后续的拼接造成较大的影响。
本发明实施例
如图4、5、6所示，本发明的集成封装LED显示模块的封装方法包括下述步骤：
步骤1：将待封装的单元板1正面朝下固定在位于真空腔体21内的热压模具的上模23上；
步骤２：将LED封装胶膜14放置在热压模具的下模24上；
步骤3：将真空腔体21抽真空并保持真空环境，相对真空度达到-90～-100Kpa；
步骤4：利用固定在热压模具下模24下面的加热平台22进行加热，将温度升至140~ 150℃；
步骤5：控制上模23与下模24合模，压合后LED封装胶膜14的厚度由固定在上模23与下模24之间的高度调节柱25保证；上模23和下模24的合模压力不小于10±0.5Ton，压合后LED封装胶膜14厚度为0.3-0.5mm，压合时长不少于50s；
步骤6：控制热压模具的上模23与下模24分开，取下封装好的单元板1(即集成封装LED显示模块)。
所述的LED封装胶膜，其TG点为80℃～130℃，热膨胀系数为25-50μm/m.℃，
所述的LED封装胶膜包含下述重量的百分比组分：有机硅树脂30～70%、荧光粉15～40%、无机透明粉料0.5～20%、增粘剂0.5～5%、B-Stage（半固化的树脂）0.5～5%。
所述的增粘剂采用含烷氧基、硅氢基的硅烷或硅氧烷低聚物，或者含其他反应性有机基的硅烷或硅氧烷低聚物。在硫化过程中增粘剂通过硫化物与PCB板之间形成的偶联达到粘接目的。
所述的B-stage是指树脂和固化剂发生反应，形成的一种半固化的固体。
所述PCB板的基材可以采用BT树脂材料或FR-4材料。 上述LED封装胶膜的制备方法如下：
按所述组分及所占重量百分比将各组分原料加入到预混合器中进行均匀混合形成硅胶混合物；将硅胶混合物从挤出成型机的狭缝中挤出形成硅胶模，挤出速度为11~12m/min；挤出的后的硅胶膜在烘干通道中烘干得到LED封装胶膜，烘干温度为150~160 ℃。
封装完成的LED显示模块，如图5所示，包括单元板1和LED封装胶膜14；单元板1主要由PCB板11、固定在PCB板11正面的LED晶元12和固定在PCB板11背面的驱动IC13构成；LED封装胶膜14压合于PCB板1的正面；每个LED晶元12由固定在PCB板11正面的R、G、B三色倒装LED发光芯片构成；驱动IC13通过PCB板11内部的金属通孔及内部线路与倒装LED发光芯片连接；所述的LED封装胶膜14厚度为0.3-0.5mm，热膨胀系数为25-50μm/m.℃，TG点（熔点由固态软化）为80℃～130℃。
通过上述步骤完成对集成封装LED显示屏模组的封装，操作简单，可实现模型的厚度均匀一致性，封装胶层厚度可调。同时利用不同的热压模型套件实现COB产品封装的表面结构化。从而大大改善了COB封装的方式，降低成本的同时达到更好的显示效果。封装胶体厚度、颜色、透光率一致，并且无翘曲。
Claims (5)
1.一种集成封装LED显示模块的封装方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：将待封装的单元板（1）正面朝下固定在位于真空腔体（4）内的热压模具的上模（23）上；热压模具的上模（23）与下模（24）之间固定有高度调节柱（25）；所述单元板（1）主要由PCB板（11）、固定在PCB板（11）正面的LED晶元（12）和固定在PCB板（11）背面的驱动IC（13）构成；
步骤２：将LED封装胶膜（14）放置在热压模具的下模（24）上；
步骤3：将真空腔体（4）抽真空并保持真空环境，相对真空度达到-100～-90Kpa；
步骤4：利用固定在热压模具下面的加热平台（22）进行加热，将温度升至140 ~ 150℃；
步骤5：控制上模（23）与下模（24）合模，此时；上模（23）和下模（24）的合模压力不小于10±0.5Ton，压合后LED封装胶膜（14）厚度为0.3～0.5mm，压合时长不少于50s；
步骤6：控制热压模具的上模（23）与下模（24）分开，取下封装好的单元板（1），得到LED显示模块；
所述的LED封装胶膜（14），其TG点为80℃～130℃，热膨胀系数为25-50μm/m.℃；
所述的LED封装胶膜（14）包含下述重量百分比的组分：有机硅树脂30～70%、荧光粉15～40%、无机透明粉料0.5～20%、增粘剂0.5～5%、B-Stage0.5～5%。
2.根据权利要求1所述的集成封装LED显示模块的封装方法，其特征在于所述的增粘剂采用含烷氧基、硅氢基的硅烷或硅氧烷低聚物。
3.根据权利要求1所述的集成封装LED显示模块的封装方法，其特征在于所述PCB板的基材可以采用BT树脂材料或FR-4材料。
4.根据权利要求1所述的集成封装LED显示模块的封装方法，其特征在于所述LED封装胶膜的制备方法如下：
按所述组分及所占重量百分比将各组分原料加入到预混合器中进行均匀混合形成硅胶混合物；将硅胶混合物从挤出成型机的狭缝中挤出形成硅胶模，挤出速度为11~12m/min；挤出后的硅胶膜在烘干通道中烘干得到LED封装胶膜，烘干温度为150～160℃。
5.一种采用如权利要求1所述集成封装LED显示模块封装方法封装的LED显示模块，其特征在于包括单元板（1）和LED封装胶膜（14）；单元板（1）主要由PCB板（11）、固定在PCB板（11）正面的LED晶元（12）和固定在PCB板（11）背面的驱动IC（13）构成； LED封装胶膜（14）压合于PCB板（11）的正面；每个LED晶元（12）由固定在PCB板（11）正面的R、G、B三色倒装LED发光芯片构成；驱动IC（13）通过PCB板（11）内部的金属通孔及内部线路与倒装LED发光芯片连接；所述的LED封装胶膜（14）厚度为0.3-0.4mm，热膨胀系数为25-50μm/m.℃，TG点为80℃～130℃。
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