摘要：本文簡(jiǎn)述了現(xiàn)LED顯示封裝技術(shù)（正裝、倒裝、COB）中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。本文提出了一全新的LED封裝架構(gòu)——CIB（chip in board），該CIB應(yīng)用于LED小間距（P1.0、P1.2）顯示模塊設(shè)計(jì)方案，陳述了CIB新架構(gòu)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)：焊點(diǎn)裸露，激光簡(jiǎn)單高效修復(fù)缺陷焊點(diǎn)，圖像識(shí)別確保焊點(diǎn)可靠，成品率有保障；工藝設(shè)備要求降低，防水、散熱、串光和墨色等問(wèn)題輕松解決，簡(jiǎn)化了PCB驅(qū)動(dòng)板的布線(xiàn)，成本顯著降低

關(guān)鍵詞：LED芯片封裝；LED顯示；小間距；Mini LED背光

一、引述

LED晶片上兩焊盤(pán)與驅(qū)動(dòng)電路的連接，是所有工作的基本要點(diǎn)，保證量產(chǎn)可靠以及其他性能下，實(shí)現(xiàn)低的造價(jià)則是核心關(guān)鍵。當(dāng)晶片尺寸大、大間距時(shí)，分離SMD打線(xiàn)封裝芯片可以滿(mǎn)足當(dāng)下需求。進(jìn)入小間距時(shí)，每個(gè)像素點(diǎn)的造價(jià)直線(xiàn)飆升，其原因是：1）晶片之間的間距小；2）晶片尺寸小，其上的兩焊盤(pán)尺寸以及間距小，給實(shí)現(xiàn)晶片上兩焊盤(pán)與驅(qū)動(dòng)電路的連接的工藝制程帶來(lái)了麻煩。

正裝打線(xiàn)封裝，每個(gè)晶片要占4個(gè)焊盤(pán)面積，并且基板上焊盤(pán)與晶片上的焊盤(pán)必須拉開(kāi)間距，即需要的面積大，晶片焊盤(pán)不可復(fù)焊，晶片粘固，缺陷焊接不易修復(fù)。倒裝只占兩個(gè)焊盤(pán)面積，錫焊可重復(fù)修復(fù)，這樣在LED行業(yè)已有十多年歷史的倒裝和COB等技術(shù)又找到新的藍(lán)天。

但倒裝工藝，基板焊盤(pán)尺寸精度和位置精度要求高，錫膏印刷精度要求高，固晶（打晶）的精度要求高，連焊和虛焊容易產(chǎn)生，雖然開(kāi)發(fā)有修補(bǔ)設(shè)備，但價(jià)格昂貴和低下的效率以及可靠性問(wèn)題，導(dǎo)致倒裝封裝的產(chǎn)品造價(jià)高。

倒裝致命問(wèn)題；兩焊點(diǎn)被晶片遮擋，不可采用圖像識(shí)別技術(shù)檢測(cè)焊點(diǎn)，缺陷（連焊、虛焊）檢測(cè)只能通電檢測(cè)，麻煩是次要的，但檢測(cè)的可靠性則是致命的，影響著倒裝技術(shù)的前景。

無(wú)論正裝打線(xiàn)，還是倒裝，由于焊接缺陷修復(fù)困難，導(dǎo)致成品率低，COB（chip on board）理論上這種集成封裝造價(jià)應(yīng)比SMD要低，但實(shí)際上卻要高。能出品4合1，但還要出品2合1，下游屏廠更喜歡4合1，但封裝廠卻不生產(chǎn)，其原因就是上述的成品率問(wèn)題。

本文提出的CIB（chip in board）封裝架構(gòu)，同樣采用錫膏焊接，顯著優(yōu)點(diǎn)是：錫焊點(diǎn)裸露，采用激光修復(fù)虛焊連焊等缺陷，簡(jiǎn)單又高效，采用圖像識(shí)別焊點(diǎn)，品質(zhì)更有保障；另外，工藝設(shè)備精度要求降低，防水、串光和墨色等問(wèn)題輕松解決，簡(jiǎn)化了PCB驅(qū)動(dòng)板的布線(xiàn)，造價(jià)進(jìn)一步降低。

二、CIB（chip in board）封裝架構(gòu)

PCB基板，陣列地開(kāi)有晶片嵌口，晶片嵌口的側(cè)壁/底側(cè)面上設(shè)置有連線(xiàn)焊盤(pán)，LED晶片嵌入晶片嵌口中CIB（chip in board），采用焊錫膏焊連兩電極。

RGB三顆晶片呈品字設(shè)置，采用現(xiàn)有的FC晶片，三個(gè)晶片嵌口連在一起，GB晶片以及R晶片的N極對(duì)應(yīng)的連線(xiàn)焊盤(pán)在晶片嵌口的側(cè)壁上，R晶片的P極對(duì)應(yīng)的連線(xiàn)焊盤(pán)在PCB基板的底側(cè)面，三晶片共N極。

采用絲印或噴墨錫膏，錫膏涂敷的面積盡可能大，利用液態(tài)錫的表面張力，凝聚和滲入的特性實(shí)現(xiàn)晶片電極與PCB基板上的連線(xiàn)焊盤(pán)連通，效率高，精度要求低、焊連牢靠。

CIB（chip in board）封裝架構(gòu)顯著的優(yōu)點(diǎn)：焊點(diǎn)裸露，易修補(bǔ)缺陷晶片和焊點(diǎn)；采用圖像識(shí)別檢測(cè)焊點(diǎn)缺陷，品質(zhì)更有保障。

采用激光修復(fù)連焊短路和虛焊斷路，以及修補(bǔ)缺陷的晶片，簡(jiǎn)單高效，所要的技術(shù)設(shè)備都是現(xiàn)有。采用圖像識(shí)別技術(shù)檢測(cè)錫焊點(diǎn)，確保每個(gè)焊點(diǎn)品質(zhì)可靠，良品率得到保障。

三、P1.0以上LED顯示模塊

1、LED顯示模塊基本結(jié)構(gòu)

采用柔性PCB板（FPC）作基板，利用FPC基板的柔性可彎折特點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)LED晶片的電路通過(guò)彎折段與驅(qū)動(dòng)IC電路連通；0.1mm厚FPC可小角度彎折，消除了模塊拼合線(xiàn)問(wèn)題。

FPC基板后有底襯支撐，前有透光護(hù)膜保護(hù)，采用密封膠粘合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但防水密封牢靠，無(wú)芯片磕碰脫落問(wèn)題；彎曲的底襯，就得到彎曲屏面。

晶片嵌入不透明的PCB中，自然就不存在串光問(wèn)題。焊盤(pán)焊點(diǎn)在背面，正面（出光面）印刷黑墨或粘貼黑膜，激光開(kāi)晶片嵌口工序設(shè)置在最后，印刷黑墨或粘貼黑膜工序之前，就可輕松解決墨色一致性問(wèn)題。

以下列出三種設(shè)計(jì)方案：

方案A：含有驅(qū)動(dòng)IC的LED驅(qū)動(dòng)板固定在底襯的后面，F(xiàn)PC彎折段與驅(qū)動(dòng)PCB板焊連或插接。驅(qū)動(dòng)PCB板設(shè)有插針或焊盤(pán)用于與外接電路連通。

方案B：相比于方案A，更為緊湊的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)IC及驅(qū)動(dòng)電路直接設(shè)在彎折的FPC板上。

方案C：相比于方案A，底襯帶有散熱片，可充分體現(xiàn)本專(zhuān)利技術(shù)散熱的顯著特點(diǎn)，LED晶片直接貼在散熱片的金屬底襯上，沒(méi)有像現(xiàn)技術(shù)有的絕緣隔熱的PCB板。

2、P1.2LED顯示模塊設(shè)計(jì)方案

采用5*9mil（130*240μm）的FC晶片，一種現(xiàn)有的顯示用LED晶片。

晶片與晶片嵌口之間的間隙為30μm，采用精度20μm的固晶機(jī)即可。

0.6mm內(nèi)布兩根線(xiàn)，很常規(guī)的要求。

錫膏絲印直徑0.2mm，最小間距為0.1mm，常規(guī)的技術(shù)要求。

現(xiàn)有的納秒紫外精密切割機(jī)（用于FPC等切割鉆孔），Φ10μm孔徑，加工速度可達(dá)1500mm/s，完全可滿(mǎn)足開(kāi)晶片嵌口的工作。

CIB結(jié)構(gòu)，晶片之間不必有間距，所留間距是由于尺寸及打晶誤差，因而RGB三晶片周邊留布線(xiàn)空間大。

晶片鑲嵌于嵌口中，晶片直接與PCB上下面電路接通，好似上下樓門(mén)有各自的立交路，自然構(gòu)成立體布線(xiàn)優(yōu)點(diǎn)。

因而單層雙面FPC就可把RGB三晶片的行驅(qū)動(dòng)電路線(xiàn)和列驅(qū)動(dòng)電路線(xiàn)從側(cè)面引出，如圖所示。

行驅(qū)動(dòng)電路線(xiàn)和列驅(qū)動(dòng)電路線(xiàn)從側(cè)面引從，彎折與IC驅(qū)動(dòng)PCB板焊連或插接，IC驅(qū)動(dòng)PCB板甚至可以采用單層雙面板。

簡(jiǎn)化了PCB板的布線(xiàn)，不需要多層多階PCB板，成本又顯著降低！

3、P1.0LED顯示模塊設(shè)計(jì)方案

采用4*6mil（85*150μm）的FC晶片，一種現(xiàn)有的顯示用LED晶片。

晶片與晶片嵌口之間的間隙為20μm，采用精度15μm的固晶機(jī)即可。

0.6mm內(nèi)布兩根線(xiàn)，很常規(guī)的要求。

錫膏絲印直徑0.15mm，最小間距為0.05mm，技術(shù)要求比P1.2要高。

4、P0.8LED顯示模塊設(shè)計(jì)方案

同樣采用4*6mil（85*150μm）的FC晶片。

四、Mini LED背光方案介紹

LED直下式背光早就有，采用Mini尺寸LED（MiniLED背光），一是便于實(shí)現(xiàn)區(qū)域控光，二是便于均光，三是晶片小成本低�，F(xiàn)Mini LED背光主要在筆電平板上得到應(yīng)用，晶片間距10mm左右，由于厚度問(wèn)題，在手機(jī)中還沒(méi)有應(yīng)用到。本文以下提出的方案是針對(duì)手機(jī)，同樣可以應(yīng)用其他LCD屏的背光。

主要部件：1）透明導(dǎo)光散光板（PC材料），2）晶片承載片（透明FPC，PET材料）；晶片承載片（透明FPC）陣列開(kāi)有晶片嵌口，LED晶片鑲嵌在晶片嵌口中（chip in board），采用FC晶片（4*6mil）；透明FPC上整面絲印熒光層（粘貼熒光膜），下整面是底部反光膜；晶片側(cè)面四周的縫隙有透明封膠。

五、總結(jié)

本文的CIB（chip in board）封裝架構(gòu)，錫焊點(diǎn)裸露，采用激光修復(fù)虛焊/連焊以及缺陷晶片，簡(jiǎn)單又高效；采用圖像識(shí)別檢測(cè)焊點(diǎn)，品質(zhì)更有保障，確保含有數(shù)千萬(wàn)晶片的顯示模塊的成品率100%，是實(shí)現(xiàn)LED顯示模塊標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)。另外，工藝設(shè)備精度要求降低，防水、散熱、串光和墨色等問(wèn)題輕松解決，簡(jiǎn)化了PCB驅(qū)動(dòng)板的布線(xiàn)，造價(jià)進(jìn)一步降低。

本文提出的技術(shù)涉及已授權(quán)的發(fā)明專(zhuān)利（ZL2010105550086），以及新近的專(zhuān)利申請(qǐng)，未經(jīng)許可，不可使用。

文章來(lái)源：深圳市秦博核芯科技開(kāi)發(fā)有限公司

供稿人：秦彪