专利名称：集成式封装led户外显示屏生产工艺的制作方法
集成式封装LED户外显示屏生产工艺
技术领域：
本发明涉及LED显示屏的生产工艺，更具体地说，涉及一种集成式封装LED户外显示屏的生产工艺。
背景技术：
目前，LED户外显示屏常用的为二种一、由直插式二极管(LAMP)组焊后形成的屏幕，简称直插灯屏；二、由表面贴装式发光管(SMD)组焊后形成的屏幕，简称SMD屏。直插灯屏为LED屏幕自产生以来延续过来的产品，工艺成熟、简单，但成像效果和像素密度等方面的技术进一步提升受到了直插灯性能的制约；SMD屏在成像效果和像素密度技术指标均比直插灯屏高，尤其是SMD屏成像效果是直插灯屏所不可比拟的，单从这方面讲，SMD屏取代直插灯屏是必然趋势。但SMD屏也有自身技术条件限制SMD灯焊接脚与灯表面厚度一般小于3mm，常用的5050厚2. 6mm，而直插式灯从卡位到灯管端面常用的546发光管近10mm， 由于SMD灯外端发光面为不可遮挡面，这就决定了 SMD屏在生产过程上，防水胶厚度加面罩厚度上只能利用的空间小于2. 6mm，生产工艺上很难兼顾面罩平整度与防水胶层厚度，远不及直插式灯屏近IOmm厚度空间容易处理防水胶与面罩问题。SMD屏生产工艺不易处理的困难，会引发屏幕防水及散热问题产生，这是目前SMD屏瞎点率高于直插灯屏的重要因素，并且SMD屏如果进一步提升密度会随着SMD发光管本身长、宽、高三个方向尺寸进一步变小， 防水、散热的生产工艺更难处理。以目前的情况看，户内SMD屏可以做到P3(点间距3mm)， 而户外SMD屏只能做到PlO(点间距IOmm)，P8(点间距8mm)技术难度已经很大，直插灯屏像素密度做到PlO (点间距IOmm)已属上限。而上属工艺技术的限制已难以满足社会对户外屏幕清晰度越来越高(点间距越小)、屏幕个性化、小型化(几平方到十几平方)、轻型化的日益提升的技术要求。已有的直插灯屏和SMD屏生产工艺均是由独立的生产灯工厂(或车间)生产的单灯产品后，由手工插件或插件机(或贴片机)插件(或贴片)后过波峰焊(或迥流焊)后， 加胶壳封胶后，装在箱体上继而组合而成屏体。其间大部分生产工序为手工作业装配，尤其是对屏幕成像效果构成重要品质影响的发光管焊接后的高度、角度的几何精度不能有效控制，影响品质提升；发光管(芯片)的散热问题也难以有技术性的突破，同样影响了屏品质及寿命。另外，作为发光单元板结构载体的塑胶壳及板金箱体同样存在技术瓶颈塑胶壳易受冷热变形及阳光曝晒后性能变差；板金箱体制作精度低且笨重；这是上述屏幕作为分立元件装配屏体后体现的技术弱项。这样的生产工艺与现代化工业生产所追求的高度集成化、生产规模化、流程标准化、产品精准化要求有很大差距。
发明内容本发明的目的在于针对上述技术缺陷，提供一种集成式封装LED户外显示屏生产工艺，该集成式封装LED户外显示屏生产工艺对屏幕成像效果构成重要品质影响的发光管 (芯片)焊接后的高度、角度的几何精度可有效控制，同时也解决了发光管(芯片)的散热问题以及取缔塑胶壳后不再受易受冷热变形及阳光曝晒后性能变差和用模具铝件取代板金箱体制作精度低且笨重的问题。本发明的技术方案如下所述一种集成式封装LED户外显示屏生产工艺，其特征在于，首先将一体化LED芯片集成封装板导热及出光处理，再将一体化LED芯片集成封装线路板与塑胶反光杯孔一体化注塑处理，接着将一体化LED芯片集成封装线路板与既是导热又是线路板防水、结构承重件的铝金属结构件胶合固定，最后将显示单元与既是箱体承重件又是散热件的铝金属结构件装配为单体箱体，多个单体箱体装配为整个屏体。根据上述的本发明，其特征还在于所述的一体化LED芯片集成封装板导热及出光处理包括以下步骤a、准备可封装LED芯片的线路板；b、准备与线路板面相互垂直且从线路板背面可插入焊接的焊有驱动发光芯片的 IC线路板；C、在线路板上取阵列分布的铜箔圆面，每个铜箔圆面内放置红、绿、兰三粒晶片， 铜箔圆面内面积分布为三粒晶片固晶面占大于铜箔圆面面积70%的铜箔且连为一起作为芯片电极的一个极，余下铜箔面供红、绿、兰晶片另一极打线使用；d、按阵列分布的铜箔圆面外侧电极在芯片正极一侧打上过孔2-3个，另一侧红、 绿、兰负极各对应处再各打1个过孔，所述过孔均在PCB生产工艺中进行沉铜、沉银处理；e、在占铜箔圆面面积70%的铜箔上在注塑时利用注塑机带动塑胶模具运动时依靠已设计制作好的模具压出对应红、绿、兰芯片位置的三个凹坑，凹孔的形状呈上大下小的圆锥体。根据上述的本发明，其特征还在于所述步骤c中，铜箔圆面内面积分布为三粒晶片固晶面占大于铜箔圆面面积70%的铜箔且连为一起作为芯片电极的正极，余下铜箔面供红、绿、兰晶片负极打线使用。根据上述的本发明，其特征还在于所述LED芯片集成封装线路板与塑胶反光杯孔一体化注塑处理包括以下步骤a、按一体化LED芯片集成封装板导热及出光处理要求准备成品线路板，预留定位孔；b、依照显示屏规格设计发光杯参数及塑胶模具，预留模具定位柱供注塑定位；C、将成型线路板放入塑胶模具内并由定位柱定位，在注塑机压力挤压下溶化后的塑胶填充线路板过孔并将塑胶与线路板连为一体件；d、将已注塑的一体化线路板按通用固晶、打线工艺进行固晶、打线；e、将已固晶、打线后的一体线路板背面焊上IC驱动板加电调检，符合电气及光色配比要求，检出良品灯板；f、对良品线路板按SMD发光管常规点胶工艺对杯孔注入环氧树脂胶进行芯片固化封装；g、发光杯孔点注环氧胶固化后其发光杯表面光滑如同分立SMD发光管表面一样具有反光性，对其杯孔表面喷透光哑油工艺处理或喷砂哑化处理。根据上述的本发明，其特征还在于所述步骤b中，为保证注塑后的线路板平整度，在设计塑胶模具时采用一个注胶口对应注塑1-4个灯杯方式，保证注塑后线路板变形最小。根据上述的本发明，其特征还在于所述步骤c中，注塑机选用高速注塑机，塑料粒选用PPA白色粒料。根据上述的本发明，其特征还在于所述步骤d中，固晶机为平面固晶机，打线机选用平面金球焊线机。根据上述的本发明，其特征还在于所述一体化LED芯片集成封装线路板与铝金属结构件胶合固定包括以下步骤a、将挤压、冲孔、并按常规工艺深度氧化处理过的铝结构件与已调试好的良品灯板用夹具经定位后夹在一起，结构件散热筋条面对应于灯板芯片背后位置及两侧沉铜、沉银过孔处位置加压锁紧并将维持到胶固化，结构件散热筋条与铝结构件在设计挤压模时保证铝挤压件在挤压方向是平整的铝件；b、将上述已夹持好的组合件灯杯孔面向下放平，周边用贴胶带纸粘贴预防漏胶， 从铝结构件预留孔注入黑色环氧树脂常温固化粘合，加胶前在灯板预留弹性卡位处插入弹性卡扣。C、将已挤压并冲压成型且经表面黑色喷塑或烤漆处理的铝制面罩扣入已固化好后灯板的弹性卡扣内，形成面罩、灯板、铝结构件一体化的显示单元产品。根据上述的本发明，其特征还在于所述显示单元与铝金属结构件装配为单体箱体的步骤包括以下步骤a、将用同样工艺制成的两块显示单元发光面在同一方向上下组合，用作显示箱体的正面；b、取已挤压并冲压成型铝制的两侧端面封堵固定板，用螺丝与两显示单元锁定， 构成后开口的显示箱体，再将已挤压且冲压成型的铝后箱盖板用螺丝与两显示单元及两侧面封堵板紧固，形成有内部防水封闭空间的箱体；结构件锁固时在结合处涂布具有防水且导热的胶，在结构件压接面处形成很薄的阻水胶层，功率电源装置于后箱板内侧，所有结构件均预留螺丝孔、定位孔、过线孔，组装后形成独立的并能相互定位的显示屏单个箱体；C、组装由多个单元箱体组成的显示屏箱体时，须将方钢按箱体列数固定为一个平面，将已制好并按四个相邻单元箱体角螺孔标准距离打孔的钢板先用螺栓紧固于方钢上， 再装配箱体，组装屏体时先装入纵方向底层单元显示箱体，紧固螺栓后将第二层箱体底部定位孔插入下层箱体定位柱后，实现纵向平面定位，再紧固本层箱体钢板螺栓实现上下高度定位。根据上述的本发明，其特征还在于可封装LED照明灯具中呈阵列分布规律由发光芯片制成的照明灯具。根据上述的本发明，其有益效果在于1、户外LED屏由分立封装发光管元件变为发光芯片集成封装，节省了封装成本， 提高了光色一致性。显示效果保留了 SMD屏所有光色效果优点，且在亮度提升和光波热稳定性有分立SMD屏所不具有的优点；2、LED芯片散热路径直接由导热系数高的银、铜、铝金属直接导热，且由表面积大的铝结构件、铝箱体散热，发光芯片(发光管)散热效果是传统冷轧钢板箱体不可比拟的。 有利于屏寿命延长和品质提升；
3、将发光芯片集成封装与铝结构件整体固化一体化生产设计，彻底改变了 SMD屏防水受分立SMD发光管厚度限制，集成发光板可以完全做到浸入水中的防水效果。防水和散热的问题有效解决直接决定了屏体品质及稳定性的提升；4、采用模具挤压铝结构件及模具冲压工艺箱体，避免了原有箱体板金常用折弯、 氩焊工艺导致的易变形、不易控制精度问题，使产品精度由原来误差0. 5-lmm提升到误差 0. Imm以内，进一步保证单元显示板及箱体装配精度，屏体易做到轻、薄、小，像素密度可提升至P5 (点间距5mm)，甚至更小，重量可减到原冷轧板箱体三分之一，屏体厚度减少10cm。 为屏体应用向高密度、轻、薄、小面积、长寿命奠定了技术基础；5、易规模化生产，流程简洁易控制且精度高，生产成本及能耗均有所降低，相对原有生产工艺污染更小，符合芯片封装向集成化封装发展趋势。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的描述一种集成式封装LED户外显示屏生产工艺，包括以下步骤一、一体化LED芯片集成封装板导热及出光处理a、设计按一定阵列规格分布的可封装LED芯片的线路板，本实施例为16X16点阵、点间距IOmm的PlO全彩灯板。b、设计灯板时连带设计与灯板面相垂直且从灯板背面可插入焊接的焊有驱动发光芯片的IC线路板。c,LED芯片散热导热路径设计按16 X 16阵列分布取一定直径的铜箔圆面256个 (本实施例C 2. 6mm)，每个铜箔圆面内可放置红(R)、绿(G)、兰(B)三粒晶片，圆内面积分布为三粒晶片固晶面占大于铜箔圆面面积70%的铜箔连为一起作为芯片电极正极，余下铜箔面供R、G、B芯片另一电极负极打线使用。d、按阵列分布的Φ 2. 6mm圆铜箔面在芯片正极一侧打上下过孔2_3个，另一侧R、 G、B负极各对应处再各打一过孔，本实施例为过孔C 0. 5mm。上述过孔均在PCB生产工艺中进行沉铜、沉银处理，过孔即是导电孔又是导热孔，负责将芯片产生的热经银、铜复合层传导至铝结构件。同时又是注胶时的线路板与塑胶粘连胶柱孔。e、在占圆铜箔面积70%的铜箔上在注塑时利用注塑机运动时带动塑胶模具依靠已设计制作好模具压出对应R、G、B芯片位置的三个凹坑。凹孔的形状呈上大下小的圆锥体，本实施例圆椎体上表面为0 0. 7mm，下底层为0 0. 4mm，深(高)为0. 18mm。此凹孔是为最大限度收集LED芯片发出的光由半球型向锥型光束集中，提高发光强度。二、LED芯片集成封装线路板与塑胶反光杯孔一体化注塑处理a、按工艺(一)要求设计并制作成品线路板，预留定位孔。本实施例选用PCB材料为:FR4或CEM3、厚度1. 2_。b、依显示屏规格设计发光杯参数及塑胶模具，预留模具定位柱供注塑定位。为保证注塑后的线路板平整度，在设计塑胶模具时采用一个注胶口对应注塑1-4个灯杯方式， 保证注塑后线路板变形最小。C、将良品线路板放入塑胶模具内并由定位柱定位，注塑机选用通用高速注塑机， 塑料粒选用PPA白色粒料。在注塑机压力挤压下溶化后的塑胶填充线路板过孔将塑胶与线路板连为一体件。d、将已注塑的一体化线路板按通用固晶、打线工艺进行固晶、打线；固晶机为常用平面固晶机，打线机选用通用平面金球焊线机。e、将已固晶、打线后的一体灯板背面焊上IC驱动板加电调检，符合电气及光色配比要求，检出良品灯板。f、对良品灯板按SMD发光管常规点胶工艺对杯孔注入环氧树脂胶进行芯片固化封装。g、发光杯孔点注环氧胶固化后其发光杯表面光滑如同分立SMD发光管表面一样具有反光性，可用喷可透光的 油或喷砂工艺进行发 处理，本实施例采用常用的湿式喷砂工艺发哑处理。三、一体化LED芯片集成封装线路板与铝金属结构件导热及固定a、将按规格设计要求挤压、冲孔、并按常规工艺深度氧化处理过的铝结构件与已调试好的良品灯板用夹具经定位后夹在一起，结构件散热筋条面对应于灯板芯片背后位置及两侧沉铜、沉银过孔处位置加压锁紧并维持到胶固化。结构件散热筋条与铝结构件在设计挤压模时保证铝挤压件在挤压方向是平整的铝件。b、将上述已夹持好的组合件灯杯孔面向下放平，周边用贴胶带纸粘贴预防漏胶， 从铝结构件预留孔注入黑色环氧树脂常温固化粘合。加胶前在灯板预留弹性卡位处插入弹性卡扣。C、将已挤压并冲压成型且经表面黑色喷塑或烤漆处理的铝制面罩扣入已固化好后灯板的弹性卡内，形成面罩、灯板、铝结构件一体化的显示单元产品。四、显示单元与铝金属结构件装配为单体箱体。a、已封装的显示单元只是具备正面防水功能及将芯片产生的热能由具有高的导热系数银、铜、铝金属组成的导热路径进行传热，还不具备整体防水、散热的功能。方法是将另一块用同样工艺制成的两块显示单元发光面在同一方向上下组合；用作显示箱体的正b、取已挤压并冲压成型铝质的两侧端面封堵固定板，用螺丝与两显示单元锁定， 构成后开口的显示箱体。再将已挤压且冲压成型的铝后箱盖板用螺丝与两显示单元及两侧面封堵板紧固，形成有内部防水封闭空间的箱体；结构件锁固时在结合处涂布具有防水且导热的胶，在结构件压接面处形成很薄的阻水胶层，功率电源装置于后箱板内侧。所有结构件均预留螺丝孔、定位孔、过线孔。组装后形成独立的并能相互定位的显示屏单个箱体。本实施例单元箱体；为行32X列64像素PlO全彩箱体。本实施例每一个独立的显示箱体都有独立的边壁及后箱盖板，所有的铝结构件即是承重件又是本箱体的散热铝板，其散热表面积比屏体表面还大，能有效将芯片及电源产生的热能及时向空间散发出去。C、组装由多个单元箱体组成的显示屏箱体时，须将一定规格的方钢按箱体列数纵向固定为一个平面；将已制好并按四个显示单元箱体相邻箱角螺孔标准距离打孔的钢板先用螺栓紧固于方钢上，再装配箱体。本实施例用4cmXkm国标方钢，连接箱体钢板用IOmm 厚的钢板打孔。组装屏体时先装入纵方向底层单元显示箱体，紧固螺栓后将第二层箱体底部定位孔插入下层箱体定位柱后，实现纵向平面定位，再紧固本层箱体钢板螺栓实现上下高度定位。向上组装依次类推。由于显示单元箱体两侧封堵固定板的间距小于箱体列64像素间距尺寸，故能在箱体封堵固定板两侧形成安装螺栓空间，从而使本结构件箱体可实现正面拆装和后面拆装屏体，这是传统的屏体只能背面拆装所不具备的条件。此安装技术特点可将屏体安装现场传统屏体所要求的预留背后维护空间去除，实现屏体正面安装维护，屏体由原来的0. 8-lm 厚度减为十几cm，大大降低屏体安装工程成本，提升了屏体与周围建筑物受力与美观的协调性。虽然本发明参照上述的实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员完全能够很清楚的认识到以上的实施例仅是用于说明本发明。其中可作各种变化和修改而在广义上并没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，同时本发明的核心集成封装同样适用于LED照明灯具的应用，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述的实施例的变化、 变形都将落入本发明要求的保护范围之内。
权利要求
1.一种集成式封装LED户外显示屏生产工艺，其特征在于首先将一体化LED芯片集成封装板导热及出光处理，再将一体化LED芯片集成封装线路板与塑胶反光杯孔一体化注塑处理，接着将一体化LED芯片集成封装线路板与既是导热又是线路板防水、结构承重件的铝金属结构件胶合固定，最后将显示单元与既是箱体承重件又是散热件的铝金属结构件装配为单体箱体，多个单体箱体装配为整个屏体。
2.根据权利要求1所述的集成式封装LED户外显示屏生产工艺，其特征还在于所述的一体化LED芯片集成封装板导热及出光处理包括以下步骤a、准备一定阵列规格分布可封装LED芯片的线路板；b、准备与线路板面相互垂直且从线路板背面可插入焊接的焊有驱动发光芯片的IC线路板；C、在线路板上取阵列分布的铜箔圆面，每个铜箔圆面内放置红、绿、兰三粒晶片，铜箔圆面内面积分布为三粒晶片固晶面占大于铜箔圆面面积70%的铜箔且连为一起作为芯片电极的一个极，余下铜箔面供红、绿、兰晶片另一极打线使用；d、按阵列分布的铜箔圆面外侧电极在芯片正极一侧打上过孔2-3个，另一侧红、绿、兰负极各对应处再各打1个过孔，所述过孔均在PCB生产工艺中进行沉铜、沉银处理；e、在占铜箔圆面面积70%的铜箔上在注塑时利用注塑机带动塑胶模具运动时依靠已设计制作好的模具压出对应红、绿、兰芯片位置的三个凹坑，凹孔的形状呈上大下小的圆锥体。
3.根据权利要求1所述的集成式封装LED户外显示屏生产工艺，其特征还在于所述 LED芯片集成封装线路板与塑胶反光杯孔一体化注塑处理包括以下步骤a、按一体化LED芯片集成封装板导热及出光处理要求准备成品线路板，预留定位孔；b、依照显示屏规格设计发光杯参数及塑胶模具，预留_定位柱供注塑定位；c、将成型线路板放入塑胶模具内并由定位柱定位，在注塑机压力挤压下溶化后的塑胶填充线路板过孔塑胶与线路板连为一体件；d、将已注塑的一体化线路板按通用固晶、打线工艺进行固晶、打线；e、将已固晶、打线后的一体线路板背面焊上IC驱动板加电调检，符合电气及光色配比要求，检出良品灯板；f、对良品线路板按SMD发光管常规点胶工艺对杯孔点入环氧树脂胶进行芯片固化封装；g、发光杯孔点注环氧胶固化后其发光杯表面光滑如同分立SMD发光管表面一样具有反光性，进一步对其杯孔表面喷透光哑油工艺处理或喷砂哑化处理。
4.根据权利要求3所述的集成式封装LED户外显示屏生产工艺，其特征还在于所述步骤b中，为保证注塑后的线路板平整度，在设计塑胶模具时采用一个注胶口对应注塑1-4 个灯杯方式，保证注塑后线路板变形最小。
5.根据权利要求3所述的集成式封装LED户外显示屏生产工艺，其特征还在于所述步骤c中，注塑机选用高速注塑机，塑料粒选用PPA白色粒料。
6.根据权利要求3所述的集成式封装LED户外显示屏生产工艺，其特征还在于所述步骤d中，固晶机为平面固晶机，打线机选用平面金球焊线机。
7.根据权利要求1所述的集成式封装LED户外显示屏生产工艺，其特征还在于所述一体化LED芯片集成封装线路板与铝金属结构件胶合固定包括以下步骤a、将挤压、冲孔、并按常规工艺深度氧化处理过的铝结构件与已调试好的良品灯板用夹具经定位后夹在一起，结构件散热筋条面对应于灯板芯片背后位置及两侧沉铜、沉银过孔处位置加压锁紧并维持到胶固化，结构件散热筋条与铝结构件在设计挤压模时保证铝挤压件在挤压方向是平整的铝件；b、将上述已夹持好的组合件灯杯孔面向下放平，周边用贴胶带纸粘贴预防漏胶，从铝结构件预留孔注入黑色环氧树脂常温固化粘合，加胶前在灯板预留弹性卡位处插入弹性卡扣；C、将已挤压并冲压成型且经表面黑色喷塑或烤漆处理的铝制面罩扣入已固化好后灯板的弹性卡扣内，形成面罩、灯板、铝结构件一体化的显示单元产品。
8.根据权利要求1所述的集成式封装LED户外显示屏生产工艺，其特征还在于所述显示单元与铝金属结构件装配为单体箱体的步骤包括以下步骤a、将用同样工艺制成的两块显示单元发光面在同一方向上下组合，用作显示箱体的正b、取已挤压并冲压成型铝质的两侧端面封堵固定板，用螺丝与两显示单元锁定，构成后开口的显示箱体，再将已挤压且冲压成型的铝后箱盖板用螺丝与两显示单元及两侧面封堵板紧固，形成有内部防水封闭空间的箱体；结构件锁固时在结合处涂布具有防水且导热的胶，在结构件压接面处形成很薄的阻水胶层，功率电源装置于后箱板内侧，所有结构件均预留螺丝孔、定位孔、过线孔，组装后形成独立的并能相互定位的显示屏单个箱体；C、组装由多个单元箱体组成的显示屏箱体时，须将方钢按箱体列数固定为一个平面， 将已制好并按四个相邻单元箱体角螺孔标准距离打孔的钢板先用螺栓紧固于方钢上，再装配箱体，组装屏体时先装入纵方向底层单元显示箱体，紧固螺栓后将第二层箱体底部定位孔插入下层箱体定位柱后，实现纵向平面定位，再紧固本层箱体钢板螺栓实现上下高度定位。
9.根据权利要求1-8中任一项所述集成式封装LED户外显示屏生产工艺，其特征还在于可封装LED照明灯具中呈阵列分布规律发光芯片制成的照明灯具。
全文摘要
本发明公开了一种集成式封装LED户外显示屏生产工艺，其特征在于，首先将一体化LED芯片集成封装板导热及出光处理，再将一体化LED芯片集成封装线路板与塑胶反光杯孔一体化注塑处理，接着将一体化LED芯片集成封装线路板与既是导热又是线路板防水、结构承重件的铝金属结构件胶合固定，最后将显示单元与既是箱体承重件又是散热件的铝金属结构件装配为单体箱体，多个单体箱体装配为整个屏体。本发明对屏幕成像效果构成重要品质影响的发光管(芯片)焊接后的高度、角度的几何精度可有效控制，同时发光管(芯片)散热效果好、不易受冷热变形及阳光曝晒后性能变差和制作精度高且成品轻便。
文档编号G09F9/33GK102169658SQ20111002476
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者刘振亮 申请人:刘振亮