CN116454076A - 一种具有复合板式一体支架的led灯珠及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了种具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法，至少两层复合板通过复合工艺固定连接组合构成一体结构的灯珠支架，上层基板的中部由镂空槽构成安装腔，下层基板的上表面设置蚀刻线路，发光元件和驱动芯片在安装腔内固定连通至蚀刻线路，在下层基板的底面设置焊盘；生产工艺简化，导电性能稳定可靠；安装腔内的注胶层即使在高温条件下发生热膨胀也不易分层，发光芯片、驱动芯片与线路板连接的金线、植球焊点不会断开；厚度可达0.5mm，原材料、生产设备成本投入低；灯珠线路设计方案更改方便。结合了Chip型灯珠和Top型灯珠优点的同时避免了Chip型灯珠和Top型灯珠的缺点。

Description

一种具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法

技术领域

本发明属于LED显示屏制造技术领域，具体涉及一种具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法。

背景技术

现有技术中的LED显示屏通常采用Chip型LED灯珠或者Top型LED灯珠，Top型LED灯珠

Chip型LED灯珠的结构在底层PCB基板的底面设置多个焊盘，在PCB基板顶面固定设置发光芯片和控制芯片，再通过上层压塑胶膜封装构成，批量生产过程中先将若干组发光芯片、控制芯片固定在大面积的PCB基板上若干个灯珠位置，后在PCB基板表面压塑一层透明胶膜，再切割为若干粒LED灯珠；PCB基板工艺简单，价格便宜，发光芯片、控制芯片、焊盘的位置和形状可以任意设置，修改操作方便，成本低廉；并且具有可焊性好、耐温性能高、可任由铬铁焊接、厚度小等优势特点，最小厚度可做到0.5mm。但是每个Chip型LED灯珠的发光芯片、控制芯片需要通过多条金属固筋和引脚走线连接至焊盘；灯珠工作过程中会发热，胶膜受热后会膨胀，造成上胶膜与下层基板会产生分层、脱离和错位，金属固筋、引脚走线以及植球焊点都很细很薄，易因胶膜分层、脱离和错位而拉断，造成灯珠缺色等不能正常工作，稳定可靠性能不好。

Top型LED灯珠的结构是在大面积片材上冲剪去除材料后构成若干个灯珠金属线路，在每个灯珠位整体注塑成型封装塑料外壳，外壳在灯珠位置构成凹陷杯体，发光芯片、控制芯片在杯体内通过金属固筋和引脚走线焊接连接在金属线路上，再通过点胶封装杯体，最后冲切分割后，再将引脚折弯成型至塑料外壳低部，构成若干粒灯珠。但是其引脚在生产过程中需进行冲剪、成型、注塑、折弯等多道工序，工艺复杂，操作繁琐；并且一付冲压模具费用即需几十万，模具价格高昂，前期设备成本投入多；开模定型后，产品研发和模具设计制造过程中，微小误差或者结构微小调整都会导致模具无法改进而只能报废，必须重新开套模，对前期设计一次设计定型要求非常高，定型后不能再更改线路设计方案，对生产设备的精度要求高，生产设备和生产成本投入都很多；注胶、注塑表面的尼龙材质不耐热性能不好，耐温不超过300℃，温度达到200℃以上就会熔化，更换维修时，热风枪易吹化损坏，或者焊接时的铬铁高温也易烤熔尼龙材质外壳，不经焊，可操作性不好；且Top型LED灯珠受结构特征的限制，其厚度通常都在1mm以上，占用空间大。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法，能够兼具Chip型LED灯珠和Top型LED灯珠的优点，同时摒弃Chip型LED灯珠和Top型LED灯珠的缺点。

本发明所采用的技术方案为：

一种具有复合板式一体支架的LED灯珠，包括有灯珠支架、焊盘和发光元件，所述灯珠支架为由至少两层基板通过复合工艺固定连接组合构成的一体复合板结构，上层基板设置有由镂空槽的构成安装腔，下层基板的上表面对应于安装腔的位置设置有蚀刻线路，发光元件设置于安装腔内，并导电连通至蚀刻线路；所述焊盘设置于灯珠支架的顶面、底面和/或侧面，所述上层基板和下层基板上除安装腔以外的位置贯穿设置有连接过孔，蚀刻线路的引脚通过连接过孔连接至焊盘；所述安装腔内封装填充有注胶层。

进一步地，所述上层基板为镂空纤维板或蚀刻线路板，所述下层基板为蚀刻线路板，上层基板与下层基板通过高温压合工艺压合构成整体结构的灯珠支架；所述安装腔内还设置有驱动芯片，驱动芯片也导电连通至蚀刻线路。

进一步地，所述上层基板、下层基板和安装腔的截面均为规则的几何形状，所述安装腔的截面积小于上层基板的矩形面积的3/4。

进一步地，所述上层基板和下层基板均为矩形结构，所述下层基板底面的四角位置设置有至少三个焊盘；所述安装腔设置于上层基板的中部，所述安装腔为圆形，所述上层基板和下层基板的四角位置设置有四个连接过孔；发光元件和驱动芯片通过金线与植球焊点固定连接至蚀刻线路，发光元件包括有至少一颗发光芯片。

进一步地，所述发光元件包括有第一发光芯片、第二发光芯片和第三发光芯片，所述第一发光芯片、第二发光芯片、第三发光芯片和驱动芯片沿着圆周方向均匀分布于安装腔内。

再进一步地，所述第一发光芯片为红色发光芯片，第二发光芯片为绿色发光芯片，第三发光芯片为蓝色发光芯片。

再进一步地，所述安装腔的侧壁为锥面。

再进一步地，所述安装腔侧壁的锥度为-20°～20°。

再进一步地，所述灯珠支架为具有两层以上结构的PCB线路板，按照自上至下的顺序，所述安装腔为由冲剪切削工艺或者铣削工艺去除PCB线路板的上层板的部分材料构成。

最后，本发明还涉及一种用于上述具有复合板式一体支架的LED灯珠的制备方法，包括有以下步骤：

S01，根据使用要求设计灯珠线路，在对应于整张PCB线路板原板面积的区域范围内排版布局若干个灯珠位、灯珠线路、连接过孔、安装腔和焊盘；

S02，根据灯珠线路设计方案和排版布局方案，在PCB线路板的上层板和/或下层板上制作若干个灯珠线路、连接过孔、焊盘，在上层板上制作镂空槽构成安装腔；

S03，通过高温压合工艺将上层板和下层板复合压接为整体结构的PCB线路板；

S04，沉铜、镀锡，使得每个焊盘通过连接过孔形成立体焊盘；

S05，将第一发光芯片、第二发光芯片、第三发光芯片和驱动芯片在安装腔内按照设计排版布局方案焊接连接在灯珠线路上；

S06，对安装腔进行注胶封装；

S07，根据设计排版布局方案，通过冲剪铣削工艺将PCB线路板分割；构成若干颗LED灯珠；

S08，分光测试；通过LED测试设备，对每颗LED灯珠进行电性能测试，筛选出合格的LED灯珠；

S09，编带，将测试合格的LED灯珠按照统一方向编入料带，收卷成盘，构成具有复合板式一体支架的LED灯珠成品。

本发明的有益效果为：

一种具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法，由至少两层复合板通过复合工艺固定连接组合构成一体结构的灯珠支架，上层基板的中部由镂空槽构成安装腔，下层基板的上表面对应于安装腔的位置设置蚀刻线路，发光元件和驱动芯片在安装腔内固定连通至蚀刻线路，在下层基板的底面设置焊盘，蚀刻线路通过连接过孔连接导通至焊盘。具体操作中可以采用镂空纤维板作为上层基板，蚀刻线路板作为下层基板，将镂空纤维板与蚀刻线路板通过高温压合工艺复合构成整体结构的灯珠支架；还可以直接采用PCB线路板作为灯珠支架，将PCB线路板的上一层板或者上两层板铣削掏空后构成凹陷槽式安装腔，PCB线路板的印刷电路露出在安装腔内，以便与发光元件和驱动芯片通过金线和植球焊点焊接连接导通；在安装腔内再封装填充注胶层。

本发明具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法，灯珠线路采用PCB蚀刻线路，生产工艺简化，能够支持发光元件与控制元件的多变性组合需求，电极位可灵活设置，满足各种发光芯片固晶位置要求；多层复合板结合上下贯穿的连接过孔连通底部平面焊盘，也可作为立体焊盘使用，电极焊接接触更牢固，不易脱落，导电性能稳定可靠；在安装腔内封装填充注胶层，注胶层即使在高温条件下发生热膨胀也不易分层，发光芯片、驱动芯片与线路板连接的金线、植球焊点不会断开，确保灯珠正常工作的稳定性；厚度可达0.5mm，原材料、生产设备成本投入低；灯珠线路设计方案更改方便。同时通过设置安装腔侧壁的角度能够控制灯珠光线的指向性。

本发明具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法，结合了Chip型灯珠和Top型灯珠优点的同时避免了Chip型灯珠和Top型灯珠的缺点，能在最大程度上满足各行业的使用需求。

附图说明

图1是本发明实施例一的具有复合板式一体支架的LED灯珠立体结构示意图；

图2是本发明实施例一的具有复合板式一体支架的LED灯珠的另外一个视角立体结构示意图；

图3是本发明实施例一的具有复合板式一体支架的LED灯珠的平面结构放大示意图；

图4是图3的仰视结构示意图；

图5是图3的后视结构放大示意图；

图6是本发明实施例一的具有复合板式一体支架的LED灯珠的剖面结构放大示意图；

图7是本发明实施例二的具有复合板式一体支架的LED灯珠的剖面结构放大示意图；

图8是本发明实施例三的具有复合板式一体支架的LED灯珠的剖面结构放大示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1～7所示，为解决现有技术中普遍存在的问题，本发明提供一种具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法，整体策划方案为：首先按照LED灯珠的常规结构必要组成部分，由灯珠支架、焊盘9、发光元件10和驱动芯片4作为一种具有复合板式一体支架的LED灯珠的主要结构；灯珠支架采用由至少两层复合板通过复合工艺固定连接组合构成的一体结构，其中上层基板5通过镂空槽设置构成安装腔，在下层基板6的上表面对应于安装腔的位置设置蚀刻线路，发光元件和驱动芯片设置在安装腔内，并通过金线和植球焊点固定导电连通至蚀刻线路，从而实现发光元件和驱动芯片的电气连接和控制连接。焊盘9设置在灯珠支架的底面上靠近边缘的位置，在上层基板5和下层基板6上除安装腔以外的任意位置贯穿设置一个或者多个连接过孔7，蚀刻线路的引脚通过连接过孔7连接至焊盘9，从而可以构成立体焊盘结构；发光元件和驱动芯片设置在安装腔内固定安装连接完成后，再在安装腔内封装填充注胶层8，通过注胶层提供防护功能。

焊盘9可以任意设置于一体结构的灯珠支架顶面上、底面上或者侧面，也可以根据实际使用需求同时设置于一体结构的灯珠支架顶面上、底面上和侧面上，焊盘位置组合适应性强。

进一步地，作为优选方案之一，上层基板5可以采用镂空纤维板或者蚀刻线路板结构，下层基板6可以采用蚀刻线路板结构，将镂空纤维板与蚀刻线路板通过高温压合工艺压合构成整体结构的灯珠支架。

进一步地，灯珠支架也可以直接采用具有两层以上结构的PCB线路板结构，因为PCB线路板的生产制造工艺为成熟技术，能够节约生产工艺和生产设备成本投入。按照自上至下的顺序，将两层结构的PCB线路板的第一层板为上层板，也即上层基板5，PCB线路板的第二层板为下层板，也即下层基板6；若为两层以上结构的PCB线路板，则PCB线路板的上层绝缘板为上层板，也即上层基板5，其具有导电线路的多层板共同构成下层基板6。

按照自上至下的顺序，通过冲剪切削工艺或者铣削工艺去除PCB线路板的上层板的部分材料构成安装腔。

进一步地，上层基板5、下层基板6、焊盘9和安装腔的截面均为规则的几何形状，具体可以根据使用要求分别设置相同或者不相同的矩形、圆形等几何形状。

并且安装腔的截面积设置为小于上层基板的矩形面积的3/4，以确保灯珠支架的机械支撑强度和稳定性。

进一步地，按照行业内的常规结构特征，将上层基板5和下层基板6均设置为矩形结构，在下层基板6的底面四角位置设置四个矩形的焊盘9；将安装腔设置在上层基板5的中部，安装腔采用圆形结构；在上层基板5和下层基板6的四角位置设置四个连接过孔7，蚀刻线路通过四个连接过孔7连接至底面的四个焊盘9；发光元件10和驱动芯片4都通过金线与植球焊点固定连接至蚀刻线路。

发光元件10由第一发光芯片1、第二发光芯片2和第三发光芯片3组合构成，第一发光芯片1、第二发光芯片2、第三发光芯片3和驱动芯片4沿着圆周方向均匀分布在安装腔内，即第一发光芯片1、第二发光芯片2和第三发光芯片3三个发光芯片呈品字形分布，驱动芯片分布下三个发光芯片的下方中间位置，布局空间合理，操作方便。

再进一步地，第一发光芯片1采用红色发光芯片，第二发光芯片2采用绿色发光芯片，第三发光芯片3采用蓝色发光芯片，满足光学三原色设置需求，通过驱动芯片4控制驱动三个光发芯片的工作状态、工作顺序和工作时间参数以及其他工艺参数，可以实现各种灯光照明效果。

安装腔的侧壁可以设置为竖直方向，也可以设置为内锥面，从而可以根据不同使用需求进行控制LED灯珠的发光指定性。

安装腔的侧壁为内锥面时，安装腔侧壁的内锥面具体锥度范围优选设置为-20°～20°，也可以根据实际使用需求采用任意角度的锥面。

本发明具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法，灯珠线路采用PCB蚀刻线路，PCB线路板的制作工艺属于现有技术中的成熟工艺，生产工艺简化，前期生产成本与设备成本投入低，能够支持发光元件与控制元件的多变性组合需求，电极位可灵活设置，满足各种发光芯片固晶位置要求；多层复合板结合上下贯穿的连接过孔连通底部平面焊盘，也可作为立体焊盘使用，电极焊接接触更牢固，不易脱落，导电性能稳定可靠；在安装腔内封装填充注胶层，注胶层即使在高温条件下发生热膨胀也不易分层，发光芯片、驱动芯片与线路板连接的金线、植球焊点不会断开，确保灯珠正常工作的稳定性；厚度可达0.5mm，原材料、生产设备成本投入低；灯珠线路设计方案更改方便。同时通过设置安装腔侧壁的角度能够控制灯珠光线的指向性。

本发明具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法，结合了Chip型灯珠和Top型灯珠优点的同时避免了Chip型灯珠和Top型灯珠的缺点，能在最大程度上满足各行业的使用需求。

实施例一：

安装腔的侧壁为内圆柱面，直上直下的冲剪切削生产加工工艺操作方便。

实施例二：

安装腔的侧壁为内锥面，安装腔侧壁的内锥面具体锥度为20°，确保LED灯珠发光照射范围的同时，又可以确保光线聚光效果。

实施例三：

安装腔的侧壁为内锥面，安装腔侧壁的内锥面具体锥度为-20°，可以增加发光指定性。

实施例四：

提供一种用于上述具有复合板式一体支架的LED灯珠的制备方法，具体按照以下步骤顺序执行操作内容：

S01，根据使用要求设计灯珠线路，在对应于整张PCB线路板原板面积的区域范围内排版布局若干个灯珠位、灯珠线路、连接过孔、安装腔和焊盘；

S02，根据灯珠线路设计方案和排版布局方案，在PCB线路板的上层板和/或下层板上通过印刷、蚀刻、冲压、锣钻等常规PCB线路板的生产工艺，制作若干个灯珠线路、连接过孔、焊盘，在上层板上制作作为安装腔的镂空槽；

S03，通过高温压合工艺将上层板和下层板复合压接为整体结构的PCB线路板；

S04，沉铜、镀锡，使得每个焊盘通过连接过孔形成立体焊盘；

S05，将第一发光芯片、第二发光芯片、第三发光芯片和驱动芯片在安装腔内按照设计排版布局方案焊接连接在灯珠线路上；

S06，对安装腔进行注胶封装；

S07，根据设计排版布局方案，通过冲剪铣削工艺将PCB线路板分割；构成若干颗LED灯珠；

S08，分光测试；通过LED测试设备，对每颗LED灯珠进行电性能测试，筛选出合格的LED灯珠；

S09，编带，将测试合格的LED灯珠按照统一方向编入料带，收卷成盘，构成具有复合板式一体支架的LED灯珠成品。

本发明具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法，由至少两层复合板通过复合工艺固定连接组合构成一体结构的灯珠支架，上层基板的中部由镂空槽构成安装腔，下层基板的上表面对应于安装腔的位置设置蚀刻线路，发光元件和驱动芯片在安装腔内固定连通至蚀刻线路，在下层基板的底面设置焊盘，蚀刻线路通过连接过孔连接导通至焊盘。具体操作中可以采用镂空纤维板作为上层基板，蚀刻线路板作为下层基板，将镂空纤维板与蚀刻线路板通过高温压合工艺复合构成整体结构的灯珠支架；还可以直接采用PCB线路板作为灯珠支架，将PCB线路板的上一层板或者上两层板铣削掏空后构成凹陷槽式安装腔，PCB线路板的印刷电路露出在安装腔内，以便与发光元件和驱动芯片通过金线和植球焊点焊接连接导通；在安装腔内再封装填充注胶层。

本发明具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法，灯珠线路采用蚀刻线路或者PCB印刷线路，生产工艺简化，能够支持发光元件与控制元件的多变性组合需求，电极位可灵活设置，满足各种发光芯片固晶位置要求；多层复合板结合上下贯穿的连接过孔连通底部平面焊盘，也可作为立体焊盘使用，电极焊接接触更牢固，不易脱落，导电性能稳定可靠；在安装腔内封装填充注胶层，注胶层即使在高温条件下发生热膨胀也不易分层，发光芯片、驱动芯片与线路板连接的金线、植球焊点不会断开，确保灯珠正常工作的稳定性；厚度可达0.5mm，原材料、生产设备成本投入低；灯珠线路设计方案更改方便。同时通过设置安装腔侧壁的角度能够控制灯珠光线的指向性。

本发明具有复合板式一体支架的LED灯珠及其制备方法，结合了Chip型灯珠和Top型灯珠优点的同时避免了Chip型灯珠和Top型灯珠的缺点，能在最大程度上满足各行业的使用需求。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有复合板式一体支架的LED灯珠，其特征在于：包括有灯珠支架、焊盘和发光元件，所述灯珠支架为由至少两层基板通过复合工艺固定连接组合构成的一体复合板结构，上层基板设置有由镂空槽的构成安装腔，下层基板的上表面对应于安装腔的位置设置有蚀刻线路，发光元件设置于安装腔内，并导电连通至蚀刻线路；所述焊盘设置于灯珠支架的顶面、底面和/或侧面；所述上层基板和下层基板上除安装腔以外的位置贯穿设置有连接过孔，蚀刻线路的引脚通过连接过孔连接至焊盘；所述安装腔内封装填充有注胶层。

2.根据权利要求1所述的具有复合板式一体支架的LED灯珠，其特征在于：所述上层基板为镂空纤维板或蚀刻线路板，所述下层基板为蚀刻线路板，上层基板与下层基板通过高温压合工艺压合构成整体结构的灯珠支架；所述安装腔内还设置有驱动芯片，驱动芯片也导电连通至蚀刻线路。

3.根据权利要求1所述的具有复合板式一体支架的LED灯珠，其特征在于：所述上层基板、下层基板和安装腔的截面均为规则的几何形状，所述安装腔的截面积小于上层基板的矩形面积的3/4。

4.根据权利要求2所述的具有复合板式一体支架的LED灯珠，其特征在于：所述上层基板和下层基板均为矩形结构，所述下层基板底面的四角位置设置有至少三个焊盘；所述安装腔设置于上层基板的中部，所述安装腔为圆形，所述上层基板和下层基板的四角位置设置有四个连接过孔；发光元件和驱动芯片通过金线与植球焊点固定连接至蚀刻线路，发光元件包括有至少一颗发光芯片。

5.根据权利要求4所述的具有复合板式一体支架的LED灯珠，其特征在于：所述发光元件包括有第一发光芯片、第二发光芯片和第三发光芯片，所述第一发光芯片、第二发光芯片、第三发光芯片和驱动芯片沿着圆周方向均匀分布于安装腔内。

6.根据权利要求5所述的具有复合板式一体支架的LED灯珠，其特征在于：所述第一发光芯片为红色发光芯片，第二发光芯片为绿色发光芯片，第三发光芯片为蓝色发光芯片。

7.根据权利要求4所述的具有复合板式一体支架的LED灯珠，其特征在于：所述安装腔的侧壁为锥面。

8.根据权利要求7所述的具有复合板式一体支架的LED灯珠，其特征在于：所述安装腔侧壁的锥度为-20°～20°。

9.根据权利要求8所述的具有复合板式一体支架的LED灯珠，其特征在于：所述灯珠支架为具有两层以上结构的PCB线路板，按照自上至下的顺序，所述安装腔为由冲剪切削工艺或者铣削工艺去除PCB线路板的上层板的部分材料构成。

10.一种用于权利要求1～9之一所述具有复合板式一体支架的LED灯珠的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：

S01，根据使用要求设计灯珠线路，在对应于整张PCB线路板原板面积的区域范围内排版布局若干个灯珠位、灯珠线路、连接过孔、安装腔和焊盘；

S02，根据灯珠线路设计方案和排版布局方案，在PCB线路板的上层板和/或下层板上制作若干个灯珠线路、连接过孔、焊盘，在上层板上制作镂空槽构成安装腔；

S03，通过高温压合工艺将上层板和下层板复合压接为整体结构的PCB线路板；

S04，沉铜、镀锡，使得每个焊盘通过连接过孔形成立体焊盘；

S05，将第一发光芯片、第二发光芯片、第三发光芯片和驱动芯片在安装腔内按照设计排版布局方案焊接连接在灯珠线路上；

S06，对安装腔进行注胶封装；

S07，根据设计排版布局方案，通过冲剪铣削工艺将PCB线路板分割；构成若干颗LED灯珠；

S08，分光测试；通过LED测试设备，对每颗LED灯珠进行电性能测试，筛选出合格的LED灯珠；

S09，编带，将测试合格的LED灯珠按照统一方向编入料带，收卷成盘，构成具有复合板式一体支架的LED灯珠成品。