一種led顯示單元模組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種LED顯示單元模組，包括封裝基板、晶片支架、粘合層、接口裝置、多個(gè)LED晶片、專用集成電路芯片、散熱層和散熱蓋板;封裝基板設(shè)置于所述晶片支架內(nèi)，多個(gè)LED晶片倒裝設(shè)置于封裝基板的頂面，通過(guò)粘合層與封裝基板相連接；專用集成電路芯片倒裝設(shè)置于封裝基板的底面，通過(guò)散熱層和散熱蓋板固定于所述晶片支架內(nèi)；接口裝置設(shè)置于封裝基板的底面與散熱蓋板之間的晶片支架內(nèi)，并通過(guò)散熱蓋板上具有的開(kāi)口向外露出；多個(gè)LED晶片通過(guò)粘合層和封裝基板與專用集成電路芯片電連接；封裝基板通過(guò)接口裝置與外部電路進(jìn)行電連接。本實(shí)用新型高密度的LED顯示模組具有良好的熱穩(wěn)定性、強(qiáng)度和平整度。
【專利說(shuō)明】—種LED顯示單元模組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種LED顯示單元模組。
【背景技術(shù)】
[0002]近十幾年來(lái)，在顯示領(lǐng)域出現(xiàn)了兩次方向性的變化。在2000年前后，陰極射線管(CRT)產(chǎn)業(yè)面臨替代危機(jī)。在那之后，主流方向趨向于等離子顯示(PDP)和薄膜晶體管液晶顯示(TFT-1XD)。通過(guò)10余年發(fā)展，TFT-1XD已成為顯示領(lǐng)域主流。然后，隨著TFT-1XD和電致發(fā)光(EL)技術(shù)的進(jìn)步，有源有機(jī)發(fā)光顯示(AMOLED)也開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化。另外，柔性顯示(Flexible Display)、激光顯示(Laser Display)等新型顯示技術(shù)不斷涌現(xiàn)。目前,新一輪有關(guān)顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的爭(zhēng)論又已開(kāi)始。無(wú)論從TFT-1XD還是AMOLED發(fā)展角度，都可清晰看到半導(dǎo)體顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩大關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力:一是技術(shù)進(jìn)步；二是市場(chǎng)應(yīng)用。為此，業(yè)界人士提出了“半導(dǎo)體顯示”這一產(chǎn)業(yè)新定義，期望對(duì)下一步顯示產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能產(chǎn)生引導(dǎo)和幫助作用。
[0003]例如,半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED, Light Emitting Diode)的應(yīng)用領(lǐng)域在今年來(lái)有著巨幅的擴(kuò)展，其中，成長(zhǎng)最快也最具潛力的市場(chǎng)是液晶顯示屏(LCD)的背光應(yīng)用。幾年間，白色發(fā)光二極管已經(jīng)隨著小型顯示屏的背光應(yīng)用逐漸普遍，目前幾乎所有移動(dòng)電話中的彩色液晶面板都由發(fā)光二極管提供背光。最近，白色發(fā)光二極管更開(kāi)始邁入需要更高性能和更長(zhǎng)工作時(shí)間的膝上型顯示屏背光應(yīng)用。然而，發(fā)光二極管在進(jìn)入大尺寸顯示屏，如個(gè)人電腦顯示屏與電視應(yīng)用的路途上并未順利。這種情況是因?yàn)槌烁研阅芎透L(zhǎng)工作時(shí)間夕卜，大型液晶面板需要使用如紅、綠、藍(lán)(RGB)這類發(fā)光二極管(LED)來(lái)創(chuàng)造更豐富的色彩范圍，才能提供比使用冷陰極螢光燈管(CCFL)背光更好的采購(gòu)誘因。
[0004]然而，傳統(tǒng)的LED顯示技術(shù)在高密度領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸。因?yàn)槭苤朴贚ED光源的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)受制于后集成加工的模組所涉及的材料結(jié)構(gòu)，譬如傳統(tǒng)的恒流源封裝的驅(qū)動(dòng)容量和結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的FR4PCB板松散的材質(zhì)帶來(lái)的集成成品的熱穩(wěn)定性問(wèn)題以及平整度強(qiáng)度問(wèn)題，以及為安裝拼接為大屏幕所需要的注塑面罩和塑殼等，這些都嚴(yán)重限制著LED顯示技術(shù)在高密度領(lǐng)域，特別是在像素間距小于1.0mm顯示上的突破和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服上述缺陷的LED顯示單元模組。
[0006]本發(fā)明提供了一種LED顯示單元模組，其特征在于包括:封裝基板、晶片支架、粘合層、接口裝置、多個(gè)LED晶片、專用集成電路芯片、散熱層和散熱蓋板；
[0007]所述晶片支架，用于容置所述多個(gè)LED晶片和所述專用集成電路芯片；
[0008]所述封裝基板，設(shè)置于所述晶片支架內(nèi)，所述封裝基板的頂面和底面分別用于裝載倒裝的所述多個(gè)LED晶片和倒裝的所述專用集成電路芯片；其中，所述LED晶片通過(guò)所述粘合層與所述封裝基板電連接；所述專用集成電路芯片通過(guò)球柵陣列BGA工藝或所述粘合層與所述封裝基板電連接；所述多個(gè)LED晶片通過(guò)所述封裝基板與所述專用集成電路芯片電連接；
[0009]所述散熱蓋板通過(guò)所述散熱層固定于所述專用集成電路芯片外側(cè)，用于所述專用集成電路芯片的散熱；
[0010]所述接口裝置設(shè)置于所述封裝基板的底面與所述散熱蓋板之間的晶片支架內(nèi)，并通過(guò)所述散熱蓋板上具有的開(kāi)口向外露出，用于所述封裝基板與外部電路之間的電連接。[0011 ] 優(yōu)選地,所述LED顯示單元模組還包括:
[0012]保護(hù)膜，覆蓋于所述多個(gè)LED晶片之上；
[0013]所述保護(hù)膜具有光學(xué)柵格結(jié)構(gòu)，用于消除LED炫光和隔離紫外線。
[0014]優(yōu)選地,所述LED顯示單元模組還包括:
[0015]固定件，所述散熱蓋板通過(guò)所述固定件緊固于所述晶片支架上。
[0016]優(yōu)選地，所述晶片支架具體包括:
[0017]容置所述專用集成電路芯片的第一凹槽和容置所述多個(gè)LED晶片的多個(gè)第二凹槽。
[0018]優(yōu)選地，所述封裝基板包括至少兩個(gè)電路層和至少一個(gè)絕緣介質(zhì)層，每?jī)蓪铀鲭娐穼又g通過(guò)絕緣介質(zhì)層隔離，并通過(guò)所述絕緣介質(zhì)層的通孔進(jìn)行電連接。
[0019]優(yōu)選地，所述封裝基板還包括封裝焊球。
[0020]優(yōu)選地，所述多個(gè)LED晶片具體為:
[0021]多個(gè)LED紅色晶片、多個(gè)LED綠色晶片和多個(gè)LED藍(lán)色晶片；所述多個(gè)LED紅色晶片、多個(gè)LED綠色晶片和多個(gè)LED藍(lán)色晶片組合成多組晶片單元，每一組晶片單元包括一個(gè)或多個(gè)LED紅色晶片、一個(gè)或多個(gè)LED綠色晶片和一個(gè)或多個(gè)LED藍(lán)色晶片。
[0022]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述多個(gè)LED紅色晶片、所述多個(gè)LED綠色晶片和所述多個(gè)LED藍(lán)色晶片為L(zhǎng)ED共晶晶片。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述多組晶片單元的中心之間是等間距的。
[0024]優(yōu)選地，所述接口裝置為兼容電源和數(shù)據(jù)通信的USB接口，通過(guò)膠結(jié)與所述封裝基板連接。
[0025]本發(fā)明的LED顯示單元模組通過(guò)采用將LED晶片共晶倒裝于封裝基板的像素側(cè)并且將專用集成電路芯片倒裝于封裝基板的電路側(cè)，通過(guò)封裝基板實(shí)現(xiàn)他們之間的電連接，從而在有限的布局空間中實(shí)現(xiàn)了 LED顯示的集成化。使LED顯示單元模組具有良好的熱穩(wěn)定性和平整度，滿足了高穩(wěn)定性、低成本的圖像顯示產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)的需求，并且能夠根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行拼裝，滿足任何尺寸的大屏幕顯示要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的LED顯示單元模組的剖面圖；
[0027]圖2為發(fā)明實(shí)施例提供的LED顯示單元模組的晶片支架和封裝基板的剖面示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的LED顯示單元模組的正視圖；
[0029]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的LED顯示單元模組的后視圖。
【具體實(shí)施方式】[0030]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0031]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED顯示單元模組的剖面圖。如圖1所示，LED顯示單元模組包括:封裝基板4、晶片支架3、粘合層11、接口裝置6、多個(gè)LED晶片2、專用集成電路芯片9、散熱層8和散熱蓋板10;
[0032]封裝基板4設(shè)置于晶片支架3內(nèi)，多個(gè)LED晶片2直接焊接(Direct Attach, DA)共晶倒裝設(shè)置于封裝基板4的頂面，通過(guò)粘合層11與封裝基板4相連接；專用集成電路芯片9倒裝設(shè)置于封裝基板4的底面，通過(guò)BGA工藝或利用粘合層工藝與封裝基板4相連接，并通過(guò)散熱層8和散熱蓋板10協(xié)助專用集成電路芯片9散熱；接口裝置6設(shè)置于封裝基板4的底面與散熱蓋板10之間的晶片支架3內(nèi)，并通過(guò)散熱蓋板10上具有的開(kāi)口 101向外露出；
[0033]多個(gè)LED晶片2通過(guò)粘合層11和封裝基板4與專用集成電路芯片9電連接；封裝基板4通過(guò)接口裝置6與外部電路進(jìn)行電連接。接口裝置6可以是標(biāo)準(zhǔn)USB接口或者兼容電源和數(shù)據(jù)通信的USB接口。接口裝置6通過(guò)膠結(jié)與封裝基板4連接。
[0034]結(jié)合圖2所示的晶片支架和封裝基板的剖面示意圖，對(duì)晶片支架3進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0035]晶片支架3采用高機(jī)械和熱力學(xué)穩(wěn)定性并具有良好介電性能的硅樹(shù)脂注塑制成，或使用其他符合要求的壓鑄材料壓鑄制成。具體包括:容置專用集成電路芯片9的第一凹槽31、容置多個(gè)LED晶片2的多個(gè)第二凹槽32 ；
[0036]具體的，本發(fā)明的LED晶片包括LED紅色晶片、LED綠色晶片和LED藍(lán)色晶片，它們優(yōu)選為L(zhǎng)ED共晶晶片，通過(guò)共晶焊接在PCB多層印制電路板的像素側(cè)。由于LED共晶晶片在其生產(chǎn)工藝?yán)锊辉偈褂霉叹В蚓€焊接等傳統(tǒng)LED集成工序，因此可以采用固晶超聲波無(wú)縫焊接機(jī)一次性完成其在封裝基板4上的裝貼和焊接工序。同時(shí)，由于LED共晶晶片在其本身的制程里已經(jīng)完成的防潮防塵透明化處理，所以也省去了傳統(tǒng)的LED封裝工序。因此，采用LED共晶晶片的本發(fā)明的LED顯示單元模組可以節(jié)省大量的制造成本，同時(shí)也為顯示板成品率、穩(wěn)定性、長(zhǎng)使用壽命中的免維護(hù)提供了良好的技術(shù)和工藝保證。
[0037]每一個(gè)第二凹槽32容置一組LED晶片組。具體的，上述第二凹槽32規(guī)律排列，優(yōu)選的，為等間距排列，每一組晶片至少包括一個(gè)共晶LED紅色晶片、一個(gè)共晶LED綠色晶片和一個(gè)共晶LED藍(lán)色晶片。在圖3所示的正視圖中，給出了每組晶片包括一個(gè)共晶LED紅色晶片、一個(gè)共晶LED綠色晶片和一個(gè)共晶LED藍(lán)色晶片的實(shí)例。在其他實(shí)例中也可以有包括多余一個(gè)的紅色或綠色或藍(lán)色LED晶片的可能，甚至可以包括別的顏色的共晶晶片。每組晶片中的LED共晶晶片的排列順序和方式可以相同的，也可以是不同的。
[0038]封裝基板4還具有多個(gè)封裝焊球33 ;封裝焊球33為專用集成電路芯片9倒裝焊接在封裝基板4上的焊接點(diǎn)。
[0039]封裝基板4包括至少兩個(gè)電路層(圖中未示出)和至少一個(gè)絕緣介質(zhì)層(圖中未示出)，每?jī)蓪与娐穼又g通過(guò)絕緣介質(zhì)層隔離，并通過(guò)所述絕緣介質(zhì)層的通孔進(jìn)行電連接。
[0040]具體的，封裝基板4的電路層為多層氣相淀積而成，可以是兩層、四層、六層或其他層數(shù)，絕緣層優(yōu)選為高純度的樹(shù)脂介質(zhì)，相鄰的電路層之間通過(guò)絕緣層絕緣粘合。各電路層之間通過(guò)各種預(yù)先布置的導(dǎo)孔(圖中未示出)或盲孔(圖中未示出)交錯(cuò)電連通。在壓接成型之后，封裝基板4的一側(cè)為像素側(cè)用于焊接LED晶片，另一側(cè)為電路側(cè)，用于焊接其他必須的電路、數(shù)據(jù)接口和處理模塊。本實(shí)施例中優(yōu)選為焊接具有視頻通訊控制電路和電源電路功能的專用集成電路芯片9。本實(shí)施例的封裝基板4為高密度集成化，具有良好的抗彎抗張強(qiáng)度和平整度。
[0041]再如圖1所示，接口裝置6內(nèi)具有連接外部電路的電連接線(圖中未示出)，例如電線、插針或其他形式的用于電連接的電連接線。倒裝于封裝基板4上的多個(gè)LED晶片2和專用集成電路芯片9通過(guò)封裝基板4與接口裝置6中的電連接線相連接，從而實(shí)現(xiàn)與外部電路的電連接。
[0042]散熱蓋板10與專用集成電路芯片9之間還具有散熱層8，優(yōu)選的，散熱層8為硅散熱膠制成；散熱蓋板10為招質(zhì)蓋板。
[0043]本發(fā)明LED顯示單元模組還包括固定件7，優(yōu)選的，該固定件7可以是磁性安裝嵌件，當(dāng)然也可以采用其他方式的安裝嵌件作為固定件7。散熱蓋板10通過(guò)固定件7緊固于晶片支架3上。
[0044]本發(fā)明LED顯示單元模組還包括保護(hù)膜1，覆蓋于多個(gè)LED晶片之上。
[0045]具體的，保護(hù)模I優(yōu)選為兼有光學(xué)柵格功能的保護(hù)膜。
[0046]在集成本發(fā)明上述LED顯示單元模組時(shí)，首先在埋鑄有封裝基板4的晶片支架3上采用表面貼裝技術(shù)(Surface Mounted Technology, SMT)或膠接技術(shù)貼入共晶倒裝多個(gè)LED晶片2，再植入倒裝專用集成電路芯片9，經(jīng)過(guò)電性檢測(cè)確認(rèn)后，在專用集成電路芯片9上涂布硅散熱膠，形成散熱層8，將散熱蓋板10黏貼在上述硅散熱膠上。最后，在上述組件清潔后，在具有多個(gè)LED晶片2與晶片支架3的一面加貼兼有光學(xué)柵格功能的保護(hù)膜I。集成后的LED顯示單元模組的正視圖和后視圖分別如圖3、圖4所示。
[0047]本發(fā)明的LED顯示單元模組通過(guò)采用將LED晶片共晶倒裝于封裝基板的像素側(cè)并且將專用集成電路芯片倒裝于封裝基板的電路側(cè)，通過(guò)封裝基板實(shí)現(xiàn)他們之間的電連接，從而在有限的布局空間中實(shí)現(xiàn)了 LED顯示的集成化。使LED顯示單元模組具有良好的熱穩(wěn)定性和平整度，滿足了高穩(wěn)定性、低成本的圖像顯示產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)的需求，并且能夠根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行拼裝，滿足任何尺寸的大屏幕顯示要求。
[0048]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種LED顯示單元模組，其特征在于，包括:封裝基板、晶片支架、粘合層、接口裝置、多個(gè)LED晶片、專用集成電路芯、散熱層和散熱蓋板； 所述封裝基板設(shè)置于所述晶片支架內(nèi)，所述多個(gè)LED晶片倒裝設(shè)置于所述封裝基板的頂面，通過(guò)所述粘合層與所述封裝基板相連接；所述專用集成電路芯片倒裝設(shè)置于所述封裝基板的底面，通過(guò)所述散熱層和所述散熱蓋板固定于所述晶片支架內(nèi)；所述接口裝置設(shè)置于所述封裝基板的底面與所述散熱蓋板之間的晶片支架內(nèi)，并通過(guò)所述散熱蓋板上具有的開(kāi)口向外露出； 所述多個(gè)LED晶片通過(guò)所述粘合層和所述封裝基板與所述專用集成電路芯片電連接；所述封裝基板通過(guò)所述接口裝置與外部電路進(jìn)行電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED顯示單元模組，其特征在于，所述LED顯示單元模組還包括: 保護(hù)膜，具有光學(xué)柵格結(jié)構(gòu)，覆蓋于所述多個(gè)LED晶片之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED顯示單元模組，其特征在于，所述LED顯示單元模組還包括: 固定件，所述散熱蓋板通過(guò)所述固定件緊固于所述晶片支架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED顯示單元模組，其特征在于，所述晶片支架具體包括: 容置所述專用集成電路芯片的第一凹槽和容置所述多個(gè)LED晶片的多個(gè)第二凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED顯示單元模組，其特征在于，所述多個(gè)LED晶片具體為: 多個(gè)LED紅色晶片、多個(gè)LED綠色晶片和多個(gè)LED藍(lán)色晶片；所述多個(gè)LED紅色晶片、多個(gè)LED綠色晶片和多個(gè)LED藍(lán)色晶片組合成多組晶片單元，每一組晶片單元包括一個(gè)或多個(gè)LED紅色晶片、一個(gè)或多個(gè)LED綠色晶片和一個(gè)或多個(gè)LED藍(lán)色晶片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED顯示單元模組，其特征在于，所述多個(gè)LED紅色晶片、所述多個(gè)LED綠色晶片和所述多個(gè)LED藍(lán)色晶片為L(zhǎng)ED共晶晶片。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED顯示單元模組，其特征在于，所述多組晶片單元的中心之間是等間距的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED顯示單元模組，其特征在于，所述封裝基板包括至少兩個(gè)電路層和至少一個(gè)絕緣介質(zhì)層，每?jī)蓪铀鲭娐穼又g通過(guò)絕緣介質(zhì)層隔離，并通過(guò)所述絕緣介質(zhì)層的通孔進(jìn)行電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED顯示單元模組，其特征在于，所述封裝基板還包括封裝焊球。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED顯示單元模組，其特征在于，所述接口裝置為兼容電源和數(shù)據(jù)通信的USB接口，通過(guò)膠結(jié)與所述封裝基板連接。
【文檔編號(hào)】G09F9/33GK203433750SQ201320406916
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】程君, 嚴(yán)敏, 周鳴波 申請(qǐng)人:程君, 嚴(yán)敏, 周鳴波