你的位置:首页 >> 资讯 >> 产业资讯 >> 详细内容 在线投稿

前沿技术:CIB全新封装架构用于LED直显及背光

排行榜 收藏 打印 发给朋友 举报 来源: LED屏显世界  
共0条评论】【我要评论 时间:2021年1月26日

摘要:本文简述了现LED显示封装技术(正装、倒装、COB)中的关键技术问题。本文提出了一全新的LED封装架构——CIB(chip in board),该CIB应用于LED小间距(P1.0、P1.2)显示模块设计方案,陈述了CIB新架构带来的优势:焊点裸露,激光简单高效修复缺陷焊点,图像识别确保焊点可靠,成品率有保障;工艺设备要求降低,防水、散热、串光和墨色等问题轻松解决,简化了PCB驱动板的布线,成本显著降低LED世界资讯网uw:b!qTh1A

关键词:LED芯片封装;LED显示;小间距;Mini LED背光LED世界资讯网/A9I5_m.Lo

LED世界资讯网$l^X.~/sDJt4MM
LED世界资讯网q W ds.\*UJ;w

一、引述LED世界资讯网%v MT)^%v?

LED晶片上两焊盘与驱动电路的连接,是所有工作的基本要点,保证量产可靠以及其他性能下,实现低的造价则是核心关键。当晶片尺寸大、大间距时,分离SMD打线封装芯片可以满足当下需求。进入小间距时,每个像素点的造价直线飙升,其原因是:1)晶片之间的间距小;2)晶片尺寸小,其上的两焊盘尺寸以及间距小,给实现晶片上两焊盘与驱动电路的连接的工艺制程带来了麻烦。

C S;db7~o+k0

 LED世界资讯网%N/lb R m3P \F;y

正装打线封装,每个晶片要占4个焊盘面积,并且基板上焊盘与晶片上的焊盘必须拉开间距,即需要的面积大,晶片焊盘不可复焊,晶片粘固,缺陷焊接不易修复。倒装只占两个焊盘面积,锡焊可重复修复,这样在LED行业已有十多年历史的倒装和COB等技术又找到新的蓝天。LED世界资讯网!T l%drTt;D.{"o)v

 

Kv0E-b;~h k0

但倒装工艺,基板焊盘尺寸精度和位置精度要求高,锡膏印刷精度要求高,固晶(打晶)的精度要求高,连焊和虚焊容易产生,虽然开发有修补设备,但价格昂贵和低下的效率以及可靠性问题,导致倒装封装的产品造价高。LED世界资讯网/`m3pD:@$z!q'I

 LED世界资讯网3Ub1l-Q%D(W$R

倒装致命问题;两焊点被晶片遮挡,不可采用图像识别技术检测焊点,缺陷(连焊、虚焊)检测只能通电检测,麻烦是次要的,但检测的可靠性则是致命的,影响着倒装技术的前景。LED世界资讯网'CV4Fk3h8N%U#~{}Y'V8F

 LED世界资讯网t8i+b$];`4KpQjz

无论正装打线,还是倒装,由于焊接缺陷修复困难,导致成品率低,COB(chip on board)理论上这种集成封装造价应比SMD要低,但实际上却要高。能出品4合1,但还要出品2合1,下游屏厂更喜欢4合1,但封装厂却不生产,其原因就是上述的成品率问题。LED世界资讯网VG v9Nd#QG+V

 

&r'`3@V_ |/C0

本文提出的CIB(chip in board)封装架构,同样采用锡膏焊接,显著优点是:锡焊点裸露,采用激光修复虚焊连焊等缺陷,简单又高效,采用图像识别焊点,品质更有保障;另外,工艺设备精度要求降低,防水、串光和墨色等问题轻松解决,简化了PCB驱动板的布线,造价进一步降低。

K,oU(ODl0

 LED世界资讯网'q7b5~.WJ2Sa)v e

LED世界资讯网t6wZ`ryuG

r`9f |q mdR0

二、CIB(chip in board)封装架构LED世界资讯网bu B\0lvV-ZL8[\

 

N{adlv L]0

PCB基板,阵列地开有晶片嵌口,晶片嵌口的侧壁/底侧面上设置有连线焊盘,LED晶片嵌入晶片嵌口中CIB(chip in board),采用焊锡膏焊连两电极。LED世界资讯网Q_`_ d|+[

 LED世界资讯网f dh9{]wp

RGB三颗晶片呈品字设置,采用现有的FC晶片,三个晶片嵌口连在一起,GB晶片以及R晶片的N极对应的连线焊盘在晶片嵌口的侧壁上,R晶片的P极对应的连线焊盘在PCB基板的底侧面,三晶片共N极。

YS A@$hkQ0

 

8nFR U,y8R3t(N0

LED世界资讯网4hW+}X"I XbC-h
LED世界资讯网KItj{"}7Z+u:j^

 LED世界资讯网6]%@B ])[ Pn)Wu ?

采用丝印或喷墨锡膏,锡膏涂敷的面积尽可能大,利用液态锡的表面张力,凝聚和渗入的特性实现晶片电极与PCB基板上的连线焊盘连通,效率高,精度要求低、焊连牢靠。

6YYZo(SZ0

 LED世界资讯网 iOO(_j6h$nC5r*Y


t-Gw3j#t*\g(G0LED世界资讯网P:ouX;Q bo

 

xj!Y%n;T_Mu0

CIB(chip in board)封装架构显著的优点:焊点裸露,易修补缺陷晶片和焊点;采用图像识别检测焊点缺陷,品质更有保障。LED世界资讯网;n){5DO/D`,A

 

!t5PY!fm M\0


(tNZ&y*[!mH!E0

;MQ8w uH.?0

 

-o tlfi*ubd0

采用激光修复连焊短路和虚焊断路,以及修补缺陷的晶片,简单高效,所要的技术设备都是现有。采用图像识别技术检测锡焊点,确保每个焊点品质可靠,良品率得到保障。LED世界资讯网 o5[)V/_\


p;M U t/c v+z)] N0 

)Mgo_:s ~Ey0

 LED世界资讯网 s^8L;X[I ^

三、P1.0以上LED显示模块LED世界资讯网{2@3S6^Ddy(i [$j

1、LED显示模块基本结构LED世界资讯网.xq,ZyJ2\~+R f

采用柔性PCB板(FPC)作基板,利用FPC基板的柔性可弯折特点,驱动LED晶片的电路通过弯折段与驱动IC电路连通;0.1mm厚FPC可小角度弯折,消除了模块拼合线问题。LED世界资讯网Of'} r6j:k8N7s s`M

 

sp)nSQ$n0

FPC基板后有底衬支撑,前有透光护膜保护,采用密封胶粘合,结构简单,但防水密封牢靠,无芯片磕碰脱落问题;弯曲的底衬,就得到弯曲屏面。LED世界资讯网2N:`ENT5QfQ*_0Q

 

Q(lW N s` }0

晶片嵌入不透明的PCB中,自然就不存在串光问题。焊盘焊点在背面,正面(出光面)印刷黑墨或粘贴黑膜,激光开晶片嵌口工序设置在最后,印刷黑墨或粘贴黑膜工序之前,就可轻松解决墨色一致性问题。

F^4I bS/\O}0

 LED世界资讯网'Y]/Q:j1J\8f;j w

以下列出三种设计方案:

9`8SuJ)^JA%R4O0

 

y\d`~N;l*h0

方案A:含有驱动IC的LED驱动板固定在底衬的后面,FPC弯折段与驱动PCB板焊连或插接。驱动PCB板设有插针或焊盘用于与外接电路连通。

k OT\H5yc+Ia%]*{0

 LED世界资讯网.Iw5B*V|8b:x


m_.`,j~3W0X0

+R5M)]'g+Af*X @tkj0

 

K(DQ7K5tasG lh0

方案B:相比于方案A,更为紧凑的设计,驱动IC及驱动电路直接设在弯折的FPC板上。LED世界资讯网)Z'x1f7bzX F8[HM

 

:k-C~~,f8X1g.o0

LED世界资讯网k8JV X-h!o?[$]
LED世界资讯网veUHs+t0e

 

B#_xpB*k0

方案C:相比于方案A,底衬带有散热片,可充分体现本专利技术散热的显著特点,LED晶片直接贴在散热片的金属底衬上,没有像现技术有的绝缘隔热的PCB板。

j8{ O_/\ I0

 LED世界资讯网u4@,a,V3y h$NFx


~,x3D,u T3WO0

V7J8|q\J"E*J0

 LED世界资讯网@6m0P r9h.L

2、P1.2LED显示模块设计方案

-A!?q7__ c6H0

采用5*9mil(130*240μm)的FC晶片,一种现有的显示用LED晶片。

SG iroA^)dzLi4Z0

 LED世界资讯网LDv R7k&q5w)m

LED世界资讯网2dg r2Ky.AJ IS6v

_Z#u _[0

晶片与晶片嵌口之间的间隙为30μm,采用精度20μm的固晶机即可。

SWZP0L0

 LED世界资讯网+E(xa\"bR#bLF

0.6mm内布两根线,很常规的要求。LED世界资讯网 q"ZCU.wRpu#a

 

.L{l0Z(rt*^0

锡膏丝印直径0.2mm,最小间距为0.1mm,常规的技术要求。

1] c @/Unzc8ya0

 LED世界资讯网-L%wd~%T_'x1Q)n

现有的纳秒紫外精密切割机(用于FPC等切割钻孔),Φ10μm孔径,加工速度可达1500mm/s,完全可满足开晶片嵌口的工作。LED世界资讯网NC;{~I

 

(l nulP0

LED世界资讯网pKQ)?~/y4@
LED世界资讯网/QO0d7H a4mK

CIB结构,晶片之间不必有间距,所留间距是由于尺寸及打晶误差,因而RGB三晶片周边留布线空间大。

DE/`AX&cY:\0

 

5x$C\s,q*}pbd0

LED世界资讯网(I9Gn,G!O ibN
LED世界资讯网8?k*L%b}&?T

晶片镶嵌于嵌口中,晶片直接与PCB上下面电路接通,好似上下楼门有各自的立交路,自然构成立体布线优点。LED世界资讯网r2]/L1q'xF

 LED世界资讯网k1n ^@OH:w)@

因而单层双面FPC就可把RGB三晶片的行驱动电路线和列驱动电路线从侧面引出,如图所示。

)MtA2B7``4@ K0

 LED世界资讯网iRQ#x'o b n"t

行驱动电路线和列驱动电路线从侧面引从,弯折与IC驱动PCB板焊连或插接,IC驱动PCB板甚至可以采用单层双面板。

%~t6w*P9lS'PO0

 LED世界资讯网.p:g(O&_2L$Dk

简化了PCB板的布线,不需要多层多阶PCB板,成本又显著降低!LED世界资讯网O1}y1]\eo

 

Rp,cT R0


S(W [{K;Mh N0

/L3E*|d,fygI0

 LED世界资讯网:}UQ7Y`2[e'P G

3、P1.0LED显示模块设计方案LED世界资讯网l$ipT!o\3FY

采用4*6mil(85*150μm)的FC晶片,一种现有的显示用LED晶片。

"w sn)D8i+I%G? xcyq0

 LED世界资讯网*Q6q0MGKZ6dH;f&x

晶片与晶片嵌口之间的间隙为20μm,采用精度15μm的固晶机即可。

%ELOzSai4S0

0.6mm内布两根线,很常规的要求。LED世界资讯网0uQj9fzV@1T

 LED世界资讯网2?"Lxm6H)ot#ry

LED世界资讯网lB?~XT6^hx
LED世界资讯网NUxF;@l

 

1cN1k5} C#Uc,~0

锡膏丝印直径0.15mm,最小间距为0.05mm,技术要求比P1.2要高。

w:yr4l^&ZK@0

 LED世界资讯网2Et&F3M)e"U

4、P0.8LED显示模块设计方案LED世界资讯网 ~p@I9n1h6VlO1e6jO

同样采用4*6mil(85*150μm)的FC晶片。

}3UW2^-Y0

 LED世界资讯网Y%vfDEsma1Gl

LED世界资讯网(fK\,R0ICu;N
LED世界资讯网&[N8F"L$Y YS*q D


kT ~7L xz0 LED世界资讯网 @*C"X z#t S

四、Mini LED背光方案介绍

W"z J!d)[6],m @"}\0

 LED世界资讯网 pT zaQ$cK/GO

LED直下式背光早就有,采用Mini尺寸LED(MiniLED背光),一是便于实现区域控光,二是便于均光,三是晶片小成本低。现Mini LED背光主要在笔电平板上得到应用,晶片间距10mm左右,由于厚度问题,在手机中还没有应用到。本文以下提出的方案是针对手机,同样可以应用其他LCD屏的背光。LED世界资讯网4M4K _vdqH Q2Yy

 LED世界资讯网 m[ Z BAQ&\

LED世界资讯网'M9i9pA6BlEgC
LED世界资讯网|+eq2_5sCv/D@(EB

 LED世界资讯网M$~[lW)a7Jc WQT

主要部件:1)透明导光散光板(PC材料),2)晶片承载片(透明FPC,PET材料);晶片承载片(透明FPC)阵列开有晶片嵌口,LED晶片镶嵌在晶片嵌口中(chip in board),采用FC晶片(4*6mil);透明FPC上整面丝印荧光层(粘贴荧光膜),下整面是底部反光膜;晶片侧面四周的缝隙有透明封胶。

(z/q+lX u%pT"Y0

LED世界资讯网&l T*g1?C3J
 

!C*d%qk9Vg3tV*cW)s0

五、总结

2I!oH.G}\] vS0

本文的CIB(chip in board)封装架构,锡焊点裸露,采用激光修复虚焊/连焊以及缺陷晶片,简单又高效;采用图像识别检测焊点,品质更有保障,确保含有数千万晶片的显示模块的成品率100%,是实现LED显示模块标准化的基础。另外,工艺设备精度要求降低,防水、散热、串光和墨色等问题轻松解决,简化了PCB驱动板的布线,造价进一步降低。LED世界资讯网"Ozfz`l7jg

 LED世界资讯网c*} i:t8LD%l\

本文提出的技术涉及已授权的发明专利(ZL2010105550086),以及新近的专利申请,未经许可,不可使用。

2F H[ bQ1JQ0

 LED世界资讯网jY"kM-d0R P"KJ

文章来源:深圳市秦博核芯科技开发有限公司

7S(D/wQ$S9b~0

供稿人:秦彪

mRCe%JQl'r,D0
关键词: CIB技术
顶:4 踩:1
对本文中的事件或人物打分:
当前平均分:-0.05 (21次打分)
对本篇资讯内容的质量打分:
当前平均分:0.05 (21次打分)
【已经有17人表态】
4票
感动
1票
路过
1票
高兴
2票
难过
2票
搞笑
3票
愤怒
2票
无聊
2票
同情
上一篇 下一篇
查看全部回复【已有0位网友发表了看法】