专利名称：一种铝基集成式户外全彩三合一led显示屏及其制作方法
一种铝基集成式户外全彩三合一 LED显示屏及其制作方法所属领域本发明涉及LED显示屏及其制造方法，具体地说是涉及户外全彩三合一 LED显示屏及其制造方法。
背景技术：
随着LED技术的迅猛发展，LED的成本快速降低，LED显示屏的规模越来越大，一块户外显示屏使用数百万只LED已经非常普遍。目前户外显示屏通常为分立的直插式LED，其存在以下几个方面的问题(1)大量采用分立器件，故系统可靠性低；(2)LED为直插式，LED 芯片产生的热量需通过绝缘胶、引线、铁支架导出，然后向显示屏后面散发，故其热阻大，不易散热，因此LED光衰严重、光衰不均，很多显示屏的实际使用寿命仅为一、两年；(3)直插式LED其装配误差大，LED可能向上、下、左、右偏斜，或高、低不平，这使显示屏实际的观看视角远远小于LED的标称视角，严重影响观看效果；(4)户外LED显示屏一般采用椭圆形透镜，典型水平视角为士50°，垂直视角为士25°，但由于封装LED时固晶、插支架等工艺的误差，经常导致光轴不在透镜的中心方向，会出现不对称视角，误差可能超过10°，这更使显示屏实际的观看视角小于LED的标称视角，严重影响观看效果。(5)直插式LED显示屏在生产过程中多采用手工插灯，自动化程度很低，导致人工成本居高不下，且由人体静电导致显示屏出现质量问题的案例并不少见；虽然有少量厂商采用自动插件机进行插灯，但由于插件机的工作效率低、适用性差、效果不理想以及不符合电子器件贴片化、集成化的发展趋势等原因，大部分厂商只能采用手工插灯的作业方法。为克服上述缺点，近年来许多厂商研发了户外型表面贴装式全彩色三合一 LED显示屏(以下简称表贴LED显示屏)，表贴LED显示屏可以采用SMT标准制程进行自动化生产， 大幅提高了生产效率，装配一致性也非常好，水平视角和垂直视角都比较大，而且实际可观看视角接近LED的标称视角。但表贴LED显示屏也存在几个方面的缺点(1)表贴LED显示屏仅集成了红、绿、蓝各一颗LED芯片，集成度不高，导致LED显示屏仍采用大量分立LED 器件，可靠性问题改善有限。(2)散热不良问题不仅未获得较好解决，反而更加恶化。由于夏天太阳暴晒可能导致显示屏前表面产生高温，因此LED产生的热量不能向前散发，必须要向后散发。由于表贴LED显示屏是贴装在PCB( —般是FR4型的环氧基印刷电路板，双面铝基印刷电路板由于价格太高无法采用)的前表面上，因此通过LED引脚导出的热量首先传导到PCB前表面上，然后通过若干连接PCB前后表面的过孔将PCB前表面的热量传导到后面，再散发到空气中。这种结构的热阻很大，散热效果还不如直插灯，尤其是在PCB后表面安装驱动IC等器件时，还会产生散热不均衡，导致LED光衰不一致，产生花屏现象。表贴 LED的散热劣势，是导致户外表贴LED显示屏未获得大量应用的主要原因之一。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种散热效果好、性能可靠的铝基集成式户外全彩三合一 LED显示屏，同时提供一种制作该显示屏的方 法。
本发明所提供的铝基集成式户外全彩三合一 LED显示屏，包括有外壳、驱动板、驱动/控制器件、PIN针、MXN个透镜、铝合金基板，铝合金基板上设有反射杯，反射杯内设有 LED芯片，其设计要点为所述铝合金基板的中央开有长方形槽口，槽口内嵌有环氧基板；其背面带有散热翅片、正面涂覆有绝缘胶层，该胶层表面热压有铜箔；铜箔表面设有线路与焊
ο本发明所提供的铝基集成式户外全彩三合一 LED显示屏的制作方法，包括以下步骤 a、将背面带有散热翅片的铝合金基板的中央部分开长方形槽口，在该槽口内嵌入环氧基板，形成复合铝合金基板；b、在复合铝合金基板的正面涂覆绝缘胶层，将铜箔置于该胶层表面，热压形成复合铝合金覆铜基板；在该基板表面蚀刻或雕刻线路和焊盘；C、在b步所述基板上开MXN个凹槽，并在凹槽内壁电镀金属反射层，形成反射杯， 反射杯内安装LED芯片，并焊接金属导线；d、将c步所述基板安装在设有MXN杯孔的外壳中，并在杯孔中灌封环氧树脂或硅胶，高温固化后形成带有MXN个透镜的灯板；e、将PIN针的一端穿插焊接在复合铝合金基板的环氧基板上，将其另一端插装焊接到带有驱动/控制器件的驱动板上。本发明通过特别设计的复合铝合金覆铜基板，有效提高了户外LED显示屏用LED 的散热性能和均热问题，改善了因温升导致LED芯片光衰大或光衰不均以及寿命短的问题，大大提高了产品的可靠性和稳定性。本发明在所述的复合铝合金覆铜基板上钻孔，由此构成去除铜箔和绝缘胶层的凹槽，在凹槽内电镀反射层，形成反射杯；在基板的铜箔表面直接蚀刻或雕刻线路和焊盘，使得铜箔仅用于电气连接，而非导热介质，由此显著减少了热阻，这也是本发明与普通铝基覆铜板的根本区别。
图1是本发明显示屏的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做进一步的详述。本发明如图1所示，包括有外壳7、驱动板1、驱动/控制器件2、PIN针3、MXN个发光像素点、铝合金基板4、反射杯17、LED芯片9，铝合金基板4的中央开有长方形槽口，槽口内嵌有环氧基板6，利用环氧基板的绝缘特性将PIN针3穿插与其中作为电气连接；铝合金基板4的背面带有散热翅片5，该散热翅片5与铝合金基板4由相应的模具铸压为一体， 由此取消了铝基板与散热片之间的导热硅脂，从而减少了热阻，铝合金基板4的正面涂覆有绝缘胶层11，该胶层11表面热压有铜箔14 ；铜箔14表面直接蚀刻或雕刻线路与焊盘，由此减少了中间过渡层，提高散热效果；铝合金基板4设有反射杯17，在反射杯17内采用COB 方式安装LED芯片，这就使LED发出的热量通过铝合金基板及散热翅片直接散发到空气中， 从而进一步减少了热阻。所述的外壳亦可按照现有技术在壳体上加设空气保温腔体10、帽檐15。本发明的详细制作方法如下a、以正面为平面、背面有多组散热翅片5的铝合金型材为基板4，在该基板4的中央部分开一个长方形槽口，将与其形状相同的环氧基板6嵌入其中，由此形成复合铝合金基板。b、在上述复合铝合金基板的正面涂覆普通绝缘胶，形成绝缘胶层11，然后在其上覆压铜箔14，加热加压、固化，形成复合铝合金覆铜基板。C、在复合铝合金覆铜基板表面蚀刻或雕刻线路和焊盘，焊盘可电镀金属形成焊接层，用于电气连接。d、在c步所述基板上开MXN个凹槽，除去局部的覆铜和绝缘层，并在凹槽内壁电镀金属反射层13形成反射杯17，在反射杯17内点绝缘胶12、安装红绿蓝三色LED芯片9， 经高温固化粘结，然后用焊线机在LED焊盘和铝基复合覆铜板焊盘之间焊接金属导线16， 形成电气连接。e、将上步所述基板安装在设有MXN个杯孔的外壳7中，并在杯孔中灌封环氧树脂或硅胶，高温固化后形成带有MXN个透镜8的灯板；f、将PIN针3的一端穿插焊接在复合铝合金基板的环氧基板6上，将其另一端插装焊接到带有驱动/控制器件2的驱动板1上，由此将驱动板1和灯板连接在一起，形成具有MXN个全彩色发光像素点的铝基集成式户外全彩三合一 LED显示屏。本发明的有益效果通过以下试验对比得到了进一步的验证下表是三种显示屏(表贴灯型、直插灯型、本发明型)在各种条件下的LED芯片的温度(°C )对比。
权利要求
1.一种铝基集成式户外全彩三合一 LED显示屏，包括有外壳(7)、驱动板(1)、驱动/ 控制器件(2)、PIN针(3)、iOOV个透镜(8)、铝合金基板(4)，铝合金基板(4)上设有反射杯(17)，反射杯内设有LED芯片(9)，其特征在于所述铝合金基板的(4)中央开有长方形槽口，槽口内嵌有环氧基板(6 )；其背面带有散热翅片(5 )、正面涂覆有绝缘胶层(11)，该胶层 (11)表面热压有铜箔(14)；铜箔(14)表面设有线路与焊盘。
2.一种铝基集成式户外全彩三合一 LED显示屏的制作方法，其特征在于它包括以下步骤a、将背面带有散热翅片(5)的铝合金基板(4)的中央开一长方形槽口，槽口嵌入环氧基板(6)，形成复合铝合金基板；b、在复合铝合金基板的正面涂覆绝缘胶层(11)，将铜箔(15)置于该胶层(11)表面，热压形成复合铝合金覆铜基板；在该基板表面蚀刻或雕刻线路和焊盘；c、在b步所述基板上开凹槽，并在凹槽内壁电镀金属反射层(13)，形成反射杯(17)，反射杯(17)内安装LED芯片(9)，并焊接金属导线；d、将c步所述基板安装在设有个杯孔的外壳(7)中，并在杯孔中灌封环氧树脂或硅胶，高温固化后形成带有iOOV个透镜(8)的灯板；e、将PIN针(3)的一端穿插焊接在复合铝合金基板的环氧基板(6)上，将其另一端插装焊接到带有驱动/控制器件(2)的驱动板(1)上。
全文摘要
本发明公开了一种铝基集成式户外全彩三合一LED显示屏及其制作方法。该显示屏，包括有外壳、驱动板、驱动/控制器件、PIN针、M×N个透镜、铝合金基板，铝合金基板上设有反射杯，反射杯内设有LED芯片，其设计要点为所述铝合金基板的中央开有长方形槽口，槽口内嵌有环氧基板；其背面带有散热翅片、正面涂覆有绝缘胶层，该胶层表面热压有铜箔；铜箔表面设有线路与焊盘。其方法为制备复合铝合金基板；在基板涂覆绝缘胶层并热压铜箔；在上述基板上开凹槽，形成反射杯,安装LED芯片，并焊接金属导线；制备M×N个透镜的灯板；安装PIN针。本发明所提供的显示屏散热效果好、性能可靠。
文档编号G09F9/33GK102262844SQ20111022121
公开日2011年11月30日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者周伯平, 张东东, 李鹏, 杨鹏飞, 谢志文, 远松灵 申请人:石家庄市京华电子实业有限公司