CN102394034A - 一种高密度led全彩点阵模块及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高密度LED全彩点阵模块及其制作方法，该LED全彩点阵模块包括多层印制线路板和设在其上的多个发光二极管芯片，所述发光二极管芯片外周设有用于反射光线的塑胶反射外框，所述塑胶反射外框的内部填充用于扩散光线的环氧树脂，其中，所述多层印制线路板的背面贴焊排针，用于将电流导入以点亮所述发光二极管芯片。使用背面贴焊排针将电流导入，从而避免引脚占用正面布线空间，使得正面空间可全部用于发光二极管芯片的固晶和焊线区布线需求，进而实现了高密度布线。
Description
技术领域
本发明涉及LED显示产品及加工工艺，尤其涉及一种高密度LED全彩点阵模块及制作方法。
背景技术
LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏，再到目前的全彩显示屏的发展历程。像素LED全彩显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。它具有发光率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点，得以在市场上广泛应用。应用范围遍及交通、广告、电信、室内舞台以及会议室背景等各个方面。
现有的LED点阵模块由若干个LED全彩色像素组合而成，各个LED全彩色像素之间相互电连接，但限于封装条件及LED全彩色像素设计等因素，现有的LED点阵模块存在体积较大、像素低以及白平衡差等缺陷。
传统LED点阵模块的生产工艺也存在缺陷：
如图1所示，采用大头针（PIN）1通过压铆方式与双层PCB（Printed Circuit Board 印制线路板）2结合，其工艺对材料的匹配要求极高。PIN1的头过小会松动，PIN1的头太大则PCB2过孔被挤压破裂，均会产生导通不良，造成功能性失效。且PIN1较软，易产生弯针、变形等异常，影响后续使用。另外，PCB2布线时需在特定的位置设定PIN孔，造成像素间距无法进一步减小。
如图2所示，现有技术的LED点阵模块的加工工艺存在如下缺陷：
外部引脚利用挤压冲铆方式，达到与PCB孔内金属层结合，实现导入电流的功能，而采用此方式，外部引脚必须规律性排布，故必须占用正、反两面部分的布线空间，导致只能实现像素间距4mm及以上的PCB布线需求，无法实现更高密度的布线。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种布线密度高、体积小且电连接可靠的高密度LED全彩点阵模块，包括多层印制线路板和设在其上的多个发光二极管芯片，所述发光二极管芯片外周设有用于反射光线的塑胶反射外框，所述塑胶反射外框的内部填充用于扩散光线的环氧树脂，其中，所述多层印制线路板的背面贴焊排针，用于将电流导入以点亮所述发光二极管芯片。
根据实施例，还可采用以下优选的技术方案：
所述多层印制线路板是四层以上印制线路板。
所述贴焊排针采用锡焊方式，所述多层印制线路板的背面焊盘处贴焊排针前印刷锡膏层。
所述塑胶反射外框用黑色或灰色料制成。
所述塑胶反射外框的正面显示像素孔为方形。
本发明还提供一种高密度LED全彩点阵模块的生产方法，其包括如下步骤：
A. 将排针贴放在多层印制线路板的背面；
B. 焊接排针到所述多层印制线路板上；
C. 贴装发光二极管芯片到所述多层印制线路板的正面；
D. 固晶并焊线；
E. 安装所述塑胶反射外框并封胶。
根据实施例，本发明的生产方法还可采用以下优选的技术方案：
所述步骤A之前还对所述多层印制线路板的背面焊盘处印刷锡膏层。
所述步骤B中的焊接采用锡焊方式，所述步骤C之前还对所述多层印制线路板的正面区和焊线区进行表面清洁，所述步骤E中采用环氧树脂作为封胶材料。
所述步骤E中的塑胶反射外框用黑色或灰色料制成。
所述步骤E中的塑胶反射外框的正面显示像素孔为方形。
本发明的有益效果是：
使用背面贴焊排针将电流导入，从而避免引脚占用正面布线空间，使得正面空间可全部用于发光二极管芯片的固晶和焊线区布线需求，进而实现了高密度布线。另外，使用多层（4层及以上）的印制线路板，进一步拓展了布线空间，使布线线路更宽，且有利于LED散热。
塑胶反射外框的正面显示像素孔由传统的圆形改设计成方形，更方便结合点阵模块固晶、焊线工艺，其空间利用更佳，利于高密度布线的实现。同时，表面像素点可以最大化，显示像素的发光区域间距更小（不发光区域更小），像素互补融合更佳，可改进显示效果。
传统点阵模块使用白色塑胶料，本发明使用黑色或灰色料，可提升显示屏画面对比度，应用于室内舞台或会议室背景时，不会产生侧面或正面泛白的现象，即使不点亮时，也不会看到明显的白点现象。
附图说明
图1是现有技术的LED全彩点阵模块的结构示意图。
图2是外部引脚利用挤压冲铆方式，达到与PCB孔内金属层结合，实现导入电流的加工方式的产品结构示意图（仅显示产品的部分部件）。
图3是本发明一个实施例的高密度LED全彩点阵模块的结构示意图。
图4是本发明一个实施例的高密度LED全彩点阵模块采用背部贴焊排针方式实现导入电流的加工方式的产品结构示意图（仅显示产品的部分部件）。
具体实施方式
以下结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明的原理是：通过贴焊式排针将外部电流导入，经过多层印制线路板实现各区域发光二极管芯片的点亮，各芯片发光通过塑胶反射框和树脂的反射、扩散后，每个像素内的红、绿、蓝三色芯片发光均能得到充分扩散与融合，最终实现完美的高清全彩显示应用。
如图3所示，是本发明一个实施例的高密度LED全彩点阵模块的结构示意图，其包括四层印制线路板2和设在其上的多个发光二极管芯片3，所述发光二极管芯片3外周设有用于反射光线的塑胶反射外框4，所述塑胶反射外框4的内部填充用于扩散光线的环氧树脂5，其中，所述多层印制线路板2的背面贴焊排针1，用于将电流导入以点亮所述发光二极管芯片3。所述多层印制线路板2的背面焊盘处印刷锡膏层6。所述贴焊排针1通过回流焊机实现熔锡焊接。
所述塑胶反射外框4用黑色或灰色料制成。传统点阵模块使用白色塑胶料，本实施例中使用黑色或灰色料，可提升显示屏画面对比度，应用于室内舞台或会议室背景时，不会产生侧面或正面泛白的现象，即使不点亮时，也不会看到明显的白点现象。
本实施例中，所述塑胶反射外框4的正面显示像素孔为方形，像素孔设计成方形的优点是：可以结合点阵模块固晶、焊线工艺，其空间利用更佳，利于高密度工艺的实现，同时表面像素点可以最大化，显示像素的发光区域间距更小（不发光区域更小），像素互补融合更佳，可改进显示效果。
本领域技术人员知道，所述多层印制线路板2也可以是四层或超过四层，且随层数的增加，可以有更多的布线空间。
如图4所示，本发明一个实施例的高密度LED全彩点阵模块采用背部贴焊排针方式实现导入电流的加工方式的产品结构示意图（仅显示产品的部分部件）。其加工工艺如下：
第一步：使用专用夹具，将多层印制线路板2背面排针1焊盘处刷上一层锡膏6，将贴焊式排针1准确贴放在对应位置，通过回流焊机采用锡焊方式完成排针1的焊接。
第二步：对贴焊好排针1后的印制线路板2表面进行清洁，主要做好正面固晶区、焊线区的清洁。
第三步：使用自动固晶机、焊线机，完成发光二极管芯片3贴装、焊线作业。
第四步：封胶前，使用专用探针式夹具完成测试。
第五步：安装所述塑胶反射外框4并完成模块封胶，具体是：贴胶带→预热→配胶→灌胶→抽真空→套板→入烤。其中，采用环氧树脂作为封胶材料，所述塑胶反射外框4用黑色或灰色料制成，其正面显示像素孔为方形。
第六步：撕胶带，使用夹具完成成品测试。
采用本发明的背部贴焊导针的加工工艺，使得引脚不占用正面布线空间，正面空间可全部用于发光二极管芯片的固晶、焊线区布线需求，从而可实现高密度布线的可能。本发明的加工工艺，可以实现间距3mm全彩点阵模块的生产，而现有技术的布线工艺，因外部引脚必须规律性排布，需占用正、反两面的布线空间，故只能实现像素间距4mm及以上的PCB布线需求。此外，本发明外部引脚采用锡焊方式连接，使得导电性更加可靠，而现有技术的冲铆工艺在冲压过程中会造成PCB孔内金属层破坏，造成导通不良。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高密度LED全彩点阵模块，包括多层印制线路板和设在其上的多个发光二极管芯片，所述发光二极管芯片外周设有用于反射光线的塑胶反射外框，所述塑胶反射外框的内部填充用于扩散光线的环氧树脂，其特征在于：所述多层印制线路板的背面贴焊排针，用于将电流导入以点亮所述发光二极管芯片。
2.如权利要求1所述的高密度LED全彩点阵模块，其特征在于：所述多层印制线路板是四层以上印制线路板。
3.如权利要求1所述的高密度LED全彩点阵模块，其特征在于：所述多层印制线路板的背面焊盘处印刷锡膏层，所述贴焊排针安放在对应焊盘处采用锡焊方式连接。
4.如权利要求1-3中任一所述的高密度LED全彩点阵模块，其特征在于：所述塑胶反射外框用黑色或灰色料制成。
5.如权利要求4所述的高密度LED全彩点阵模块，其特征在于：所述塑胶反射外框的正面显示像素孔为方形。
6.一种高密度LED全彩点阵模块的生产方法，其特征在于包括如下步骤：
A. 将排针贴放在多层印制线路板的背面；
B. 焊接排针到所述多层印制线路板上；
C. 贴装发光二极管芯片到所述多层印制线路板的正面；
D. 固晶并焊线；
E. 安装所述塑胶反射外框并封胶。
7.如权利要求6所述的高密度LED全彩点阵模块的生产方法，其特征在于：所述步骤A之前还对所述多层印制线路板的背面焊盘处印刷锡膏。
8.如权利要求6所述的高密度LED全彩点阵模块的生产方法，其特征在于：所述步骤B中的焊接采用锡焊方式，所述步骤C之前还对所述多层印制线路板的正面区和焊线区进行表面清洁，所述步骤E中采用环氧树脂作为封胶材料。
9.如权利要求6所述的高密度LED全彩点阵模块的生产方法，其特征在于：所述步骤E中的塑胶反射外框用黑色或灰色料制成。
10.如权利要求9所述的高密度LED全彩点阵模块的生产方法，其特征在于：所述步骤E中的塑胶反射外框的正面显示像素孔为方形。
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