LED顯示屏新型高密度級LED封裝詳解

隨著LED顯示屏技術(shù)快速發(fā)展，其點間距越來越小，LED的封裝從3528、2020、1515、1010、0505延續(xù)到更小尺寸以滿足高密度需求，成為LED業(yè)內(nèi)炙手可熱的產(chǎn)品。高密度LED具有高像素密度、高掃描比、高刷新率、高灰度等級四個發(fā)展趨勢。高密度LED可以用于結(jié)合觸摸、裸眼3D、智能應(yīng)用、云播控等概念，勱鴻電子也擴寬了LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　當(dāng)前，小間距LED顯示屏市場潛力巨大。小間距LED顯示屏具有無拼縫、低能耗、長壽命、顯示效果優(yōu)等特點，隨著光效的不斷提升及集成控制技術(shù)不斷成熟，LED小間距屏將會逐漸替代原有DLP、LCD，其市場的空間規(guī)模也不斷擴展。

　　但小間距LED顯示屏的顯示效果、大分辨率帶載、拼接縫隙這三大瓶頸制約了LED顯示屏的發(fā)展。同時，高密度LED顯示屏間距越來越小，散熱問題也凸顯出來，嚴(yán)重影響其色彩均勻性和顯示屏壽命。為了解決高密度LED顯示屏散熱問題，我們在本文中提出了一種新型封裝方式，可有效地解決散熱、貼裝困難等問題。

　　1、傳統(tǒng)封裝方式

　　傳統(tǒng)顯示屏是在印制電路板(PCB)的一面貼裝驅(qū)動集成電路(IC)，另外一側(cè)貼裝燈體，通過恒流芯片驅(qū)動燈體發(fā)光。恒流芯片的布局是否合理直接影響顯示屏的顯示效果，所產(chǎn)生的熱影響LED正常發(fā)光特性;進而影響整塊顯示屏的色彩均勻度。此外，LED燈體尺寸微型化將會導(dǎo)致表面貼片封裝技術(shù)的貼裝工藝和返修困難。除了高密度顯示屏像素間距越來越小外，恒流芯片輸出腳也增加，散熱問題凸顯成為亟需解決的難題，不良的散熱會導(dǎo)致屏體熱度不均，而影響顯示的均勻度和壽命。

　　大顯光電制造　　LED封裝1515、2020、3528的燈體，管腳外形采用J或者L封裝方式。國星的1010和晶臺的0505均采用方形扁平無引腳封裝(QFN)。QFN是一種焊盤尺寸小、體積也小、以塑料作為密封材料的新型的表面貼裝型封裝技術(shù)。通過外露引線框架及具有直接散熱通道的焊盤釋放封裝內(nèi)芯片的熱量，具有出色的散熱性能。同時，由于內(nèi)部引腳與焊盤之間的導(dǎo)電路徑較短，所以自感系數(shù)以及封裝體內(nèi)布線電阻很低，所以能提供良好的電性能，且整體電磁干擾小。但其焊接點完全位于底部，返修需要把整個器件移除，對于高密度LED顯示屏返修難度大。

　　2、新型封裝方式

　　為了解決傳統(tǒng)封裝方式中散熱問題及返修困難這兩個困難，本文提出了一種新型封裝方式，可以有效地解決這些問題，并可以大大提升產(chǎn)品的可靠性，使得極高密度像素LED排列成為可能。LED技術(shù)發(fā)展的規(guī)律總結(jié)起來說就是，可以在更小的LED芯片面積上耐受更大的電流驅(qū)動，并獲得更好的光通量以及薄型化等特性，從而獲得更好的性能。

　　新型封裝是一種基于球柵陣列結(jié)構(gòu)和芯片級封裝的LED新型封裝方式，如下圖1所示。將恒流驅(qū)動邏輯芯片和LED晶元封裝在一起，結(jié)構(gòu)主要有7部分：環(huán)氧樹脂填充、LED晶元、支架體、IC芯片、互連層、焊球(或凸點、焊柱)和保護層?；ミB層是通過載帶自動焊接、引線鍵合、倒裝芯片等方法來實現(xiàn)芯片與焊球(或凸點、焊柱)之間內(nèi)部連接的，是封裝的關(guān)鍵組成部分。

　　LED的壽命與散熱息息相關(guān)，長時間高溫運行將加快衰減，降低使用壽命。而且隨著溫度升高，LED的光色性能也會發(fā)生明顯變化，色彩偏移、色彩失真，進一步影響LED顯示屏的質(zhì)量。該新型的封裝形式中，將使用散熱錫球及散熱通道協(xié)助散熱，而增加散熱的最好方式是使用散熱錫球。散熱錫球是指直接安裝在芯片正下方基板下的錫球，可以借著錫球直接將熱傳到PCB上，而減少空氣造成的熱阻。一般為了使散熱到球更迅速，可用散熱通道穿透基板。

　　新型封裝方式的應(yīng)用需要驅(qū)動IC廠家與LED封裝廠家資源進行整合，使得微間距LED顯示屏推廣成為可能。

　　3、結(jié)論

　　本文主要介紹了LED顯示屏的一種新型的高密度級LED封裝形式。LED新型封裝是IC與燈珠模塊化的產(chǎn)物，裝配更加容易、效率更高。這種新型的封裝形式還可有效改善微間距LED的散熱問題，對微間距LED顯示屏的推廣起到重要作用。

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