本發(fā)明涉及到SMD LED（Surface Mounted Devices，表面貼裝器件）封裝技術(shù)，特別是涉及QFN（Quad Flat No-leadPackage，方形扁平無(wú)引腳封裝）表面貼裝式RGB LED封裝模組及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著顯示屏產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，顯示屏用LED由原來(lái)的DIP（dual inline-pin package，雙列直插式封裝技術(shù)）結(jié)構(gòu)高速向SMD結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，SMD結(jié)構(gòu)的LED具有重量輕、個(gè)體更小、自動(dòng)化安裝、發(fā)光角度大、顏色均勻、衰減少等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越被人接受，雖然一般SMD LED具有以上優(yōu)點(diǎn)，但還是存在有衰減較大、導(dǎo)熱路徑長(zhǎng)、承載電流低、生產(chǎn)復(fù)雜,可靠性低,防潮性能低,耐氣候性差；如果在不改變產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)的情況下，要提高產(chǎn)品的可靠性，至今在業(yè)界仍沒(méi)有較好的解決辦法。

現(xiàn)有的小間距顯示屏主要采用2121、1515、1010、0808等型號(hào)封裝器件。隨著LED顯示屏像素間距的縮小，單位面積上的封裝器件數(shù)量越來(lái)越多，使得封裝器件在整屏的成本中，占比呈上升趨勢(shì)。根據(jù)測(cè)算，在小間距LED顯示屏P1.9及更小間距型號(hào)的產(chǎn)品，封裝器件成本占比已經(jīng)達(dá)到70%以上。只要密度提升一個(gè)級(jí)別，燈珠需求的增漲是提高50%左右，也就是所有燈珠的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力需增加50%以上。目前小間距采用的全彩燈珠主要為單顆形態(tài)（如圖1和圖2所示），應(yīng)用時(shí)由于數(shù)量巨大，生產(chǎn)效率低，同時(shí)容易出品質(zhì)問(wèn)題。針對(duì)單顆貼裝的問(wèn)題，采用COB（chip On board）集成模組的生產(chǎn)效率有所提高，但是COB集成模組同樣存在諸多問(wèn)題，如模組中不同批次芯片中心值差異或基板油墨差異導(dǎo)致顯色差異，整屏一致性差，另一方面，芯片直接安裝在電路板上，缺乏保護(hù)，無(wú)法保證可靠性，且發(fā)光單元失效維修成本高。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組及其制造方法，旨在解決現(xiàn)有的貼裝式RGB LED單顆貼裝生產(chǎn)效率低、封裝體機(jī)械強(qiáng)度差等問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組，包括封裝支架以及設(shè)置在所述封裝支架上的發(fā)光單元，所述發(fā)光單元的數(shù)量至少為兩個(gè)，所述封裝支架包括金屬底板和絕緣框架，所述金屬底板在每個(gè)發(fā)光單元所在區(qū)域設(shè)置有用于固晶和焊線的支架電極，所述發(fā)光單元包括固定在所述金屬底板上的RGB LED芯片以及連接所述RGB LED芯片與支架電極的鍵和線，所述發(fā)光單元上設(shè)置有保護(hù)層，所述支架電極通過(guò)設(shè)置在金屬底板背面的焊盤(pán)與外部電路連接。

所述的QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組，其中，所述絕緣框架在所述發(fā)光單元周圍形成碗杯。

所述的QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組，其中，所述金屬底板正面和/或反面設(shè)置有臺(tái)階。

所述的QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組，其中，所述金屬底板上還設(shè)有與所述焊盤(pán)高度平齊的支撐區(qū)。

所述的QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組，其中，所述保護(hù)層表面粗糙不反光。

一種上述QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的制造方法，包括以下步驟：

步驟1：將金屬底板做成導(dǎo)電線路；

步驟2：將膠包裹在所述金屬底板上，留出固晶和焊線的支架電極，形成封裝支架；

步驟3：在所述支架電極上鍍上金屬；

步驟4：將RGB LED芯片固晶在所述支架電極上，并進(jìn)行焊線，形成物理電性連接；

步驟5：在所述發(fā)光單元上注壓保護(hù)層；

步驟6：切割成單個(gè)封裝模組。

所述的QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的制造方法，其中，所述步驟1還包括在所述金屬底板正面和/或反面制作臺(tái)階。

所述的QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的制造方法，其中，所述步驟1還包括在所述金屬底板的背面制作與焊盤(pán)高度平齊的支撐區(qū)。

所述的QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的制造方法，其中，所述步驟2在模壓時(shí)在所述金屬底板上形成多個(gè)碗杯。

所述的QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的制造方法，其中，所述步驟5的保護(hù)層的注壓方式包括：將膠通過(guò)點(diǎn)或灌的方式注入所述碗杯腔內(nèi)，再使用加溫的方式將其固化；或通過(guò)MGP模具將膠壓入所述碗杯腔內(nèi)，所述膠為液體膠或固體膠餅。

本發(fā)明的有益效果包括：本發(fā)明提供的QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組及其制造方法，通過(guò)使用金屬底板代替現(xiàn)有的電鍍薄金屬的方式，增強(qiáng)了導(dǎo)電性能，通過(guò)金屬底板直接與PCB板接觸，散熱路徑較短，芯片熱量能夠快速導(dǎo)出；通過(guò)正面形成碗杯的結(jié)構(gòu)，集中光線，使發(fā)光面唯一，進(jìn)而使做成的顯示屏分辨率、亮暗對(duì)比度等更優(yōu)；通過(guò)在金屬底板上制作臺(tái)階，保證與絕緣框架結(jié)合的緊密性及封裝支架的穩(wěn)定性；將多個(gè)發(fā)光單元集成在一個(gè)封裝模組上，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。另外，多個(gè)發(fā)光單元集成在一個(gè)模組上，能有效提高顯示屏整體抗外界機(jī)械強(qiáng)度能力；與現(xiàn)有集成式模組對(duì)比，優(yōu)勢(shì)在于本發(fā)明一個(gè)模板包含發(fā)光單元較少，可有效避免因不同批次芯片中心值差異或基板油墨差異導(dǎo)致顯色差異，整屏一致性差問(wèn)題，并且現(xiàn)在集成式模組若出現(xiàn)發(fā)光單元失效維修成本高，本發(fā)明維修成本低。

附圖說(shuō)明

圖1 現(xiàn)有PPA支架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 現(xiàn)有CHIP類型封裝支架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的一種QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的正面結(jié)構(gòu)圖。

圖4為本發(fā)明提供的一種QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的剖視圖。

圖5為本發(fā)明提供的一種QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的反面結(jié)構(gòu)圖。

圖6為本發(fā)明提供的一種1×2 QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的正面結(jié)構(gòu)圖。

圖7為本發(fā)明提供的一種1×3 QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的正面結(jié)構(gòu)圖。

圖8為本發(fā)明提供的一種1×3 QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的正面結(jié)構(gòu)圖。

圖9為本發(fā)明提供的一種1×9 QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的正面結(jié)構(gòu)圖。

圖10為本發(fā)明提供的一種QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的制造流程圖。

圖11為本發(fā)明提供的一種1×4 QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的金屬底板正面結(jié)構(gòu)圖。

圖12為本發(fā)明提供的一種1×4 QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的金屬底板反面結(jié)構(gòu)圖。

圖13為本發(fā)明提供的一種1×4 QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的未切割金屬底板正面結(jié)構(gòu)圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：100、金屬底板；101、支架電極；102、焊盤(pán)；103、臺(tái)階；104、支撐區(qū)；200、絕緣框架；201、碗杯；301、RGB LED芯片；302、鍵和線；400、保護(hù)層；701、熱塑性材料；702、金屬；801、樹(shù)脂；802、平膠。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為現(xiàn)有的PPA+銅引腳的封裝支架的結(jié)構(gòu)示意圖，由于該類型的封裝支架通過(guò)注塑機(jī)將熱塑性材料與金屬進(jìn)行貼緊，沒(méi)有沾接在一起，當(dāng)熱脹冷縮時(shí)，它們之間容易產(chǎn)生間隙，當(dāng)最終客戶在使用時(shí)外界的水和水汽容易通過(guò)間隙進(jìn)入封裝體內(nèi)，從而引起產(chǎn)品失效。圖2為現(xiàn)有CHIP類型封裝支架的結(jié)構(gòu)示意圖，通過(guò)用樹(shù)脂801將玻纖包圍壓實(shí)，然后通過(guò)沾上銅鉑蝕刻線路而成，材料的間隙和吸濕率都很高，而且這多種材料的膨脹率不一樣，而后期在平面上再模壓一層平膠802作為保護(hù)層，這種方式?jīng)]有辦法形成一個(gè)杯形的保護(hù)，將存在諸多問(wèn)題。另一方面，圖1和圖2所示的產(chǎn)品均為單顆形態(tài)的產(chǎn)品，在進(jìn)行后續(xù)帖裝時(shí)，生產(chǎn)效率極低。

參見(jiàn)圖3-圖5，為本發(fā)明提供的一種QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組，包括封裝支架以及設(shè)置在所述封裝支架上的發(fā)光單元，所述發(fā)光單元的數(shù)量至少為兩個(gè)，優(yōu)選地，所述發(fā)光單元的數(shù)量可以為2-1000個(gè)，在本實(shí)施例中，所述發(fā)光單元的數(shù)量為4個(gè)。所述封裝支架包括金屬底板100和絕緣框架200，在實(shí)際應(yīng)用中，金屬底板100的材料可以為銅或鐵，優(yōu)選地，表面鍍金或鍍銀，以增強(qiáng)導(dǎo)電性，方便焊接。絕緣框架的材料可以為環(huán)氧樹(shù)脂、PPA、PCT等材料，在本實(shí)施例中為環(huán)氧樹(shù)脂。金屬底板100在每個(gè)發(fā)光單元所在區(qū)域設(shè)置有用于固晶和焊線的支架電極101，在實(shí)際應(yīng)用中，支架電極101的數(shù)量為四個(gè)，由金屬底板100經(jīng)蝕刻或沖壓而成。所述發(fā)光單元包括固定在所述金屬底板上的RGB LED芯片301以及連接所述RGB LED芯片與支架電極的鍵和線302，所述發(fā)光單元上設(shè)置有保護(hù)層400，所述支架電極通過(guò)設(shè)置在金屬底板100背面的焊盤(pán)102與外部電路連接。本發(fā)明通過(guò)使用金屬底板100直接與PCB板接觸，散熱路徑短，芯片熱量能夠快速導(dǎo)出。特別是隨著LED顯示屏單位面積上的封裝器件數(shù)量越來(lái)越多，只要密度提升一個(gè)級(jí)別，其產(chǎn)生的熱量都是非常巨大的，采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以非常有效地將熱量排出。另一方面，本發(fā)明的封裝模組具有多個(gè)發(fā)光單元，其貼裝效率相比單顆形態(tài)的燈珠將提升N倍（N為封裝模組上的發(fā)光單元數(shù)量）。

參見(jiàn)圖4，絕緣框架200在所述發(fā)光單元周圍形成碗杯201。通過(guò)碗杯201的設(shè)置，可以使RGB LED的光線更加集中，發(fā)光面唯一，避免了周圍其他發(fā)光單元的影響，進(jìn)而使做成的顯示屏分辨率、亮暗對(duì)比度等更優(yōu)。同時(shí)，碗杯201的設(shè)置進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)發(fā)光單元的機(jī)械保護(hù)，避免了因外力作用導(dǎo)致的表面保護(hù)層脫落的問(wèn)題。

在實(shí)際生產(chǎn)中，參見(jiàn)圖4，金屬底板100上設(shè)置有臺(tái)階103，用于加強(qiáng)金屬底板100與絕緣框架200結(jié)合的緊密性和穩(wěn)定性，防止水及水汽的進(jìn)入，同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)了模組的機(jī)械強(qiáng)度。優(yōu)選地，臺(tái)階103可以設(shè)置在金屬底板100正面，也可以設(shè)置在金屬底板100反面，還可以在金屬底板100正反面同時(shí)設(shè)置，臺(tái)階103的具體數(shù)量本發(fā)明也不做限定。

參見(jiàn)圖5，在實(shí)際生產(chǎn)中，金屬底板100上還設(shè)有與焊盤(pán)102高度平齊的支撐區(qū)104。支撐區(qū)104的設(shè)置可以保證所述封裝模組在制作過(guò)程中金屬底板100的平整性，防止金屬底板100在模壓絕緣框架時(shí)變形或傾斜。優(yōu)選地，支撐區(qū)102可以為圓形、方形或其他不規(guī)則形狀的支撐區(qū)或支撐柱。支撐區(qū)102的數(shù)量可以為一個(gè)，也可以為多個(gè)，本發(fā)明對(duì)此也不做進(jìn)一步的限定。

參見(jiàn)圖4，優(yōu)選地，保護(hù)層400表面粗糙不反光，進(jìn)一步地保護(hù)層400為帶有擴(kuò)散劑的半透明環(huán)氧樹(shù)脂層。保護(hù)層400與碗杯201無(wú)縫結(jié)合，進(jìn)一步防止水及水汽的進(jìn)入，防水效果比現(xiàn)有的金屬和塑料粘合要好得多。另一方面，保護(hù)層400表面粗糙不反光，減少了外界光線的影響，進(jìn)一步地，所述半透明環(huán)氧樹(shù)脂膠帶有擴(kuò)散劑，結(jié)合碗杯201的結(jié)構(gòu)，形成光透鏡，使LED光線更加集中。

參見(jiàn)圖6至圖9，為本發(fā)明提供的具有不同數(shù)量發(fā)光單元的封裝模組實(shí)施例。如圖6所示，該實(shí)施例中，所述發(fā)光單元的數(shù)量為2個(gè)，圖7中發(fā)光單元的數(shù)量為3個(gè)，圖9中發(fā)光單元的數(shù)量為9個(gè)。在本發(fā)明中，所述發(fā)光單元的數(shù)量至少為2個(gè)，優(yōu)選地，所述發(fā)光單元的數(shù)量為2-16個(gè)。參見(jiàn)圖8，所述發(fā)光單元的排列形態(tài)還可以是倒“L”形的。對(duì)于所述發(fā)光單元的排列方式本發(fā)明并不做限制，既可以是“一”字形排列，也可以是M×N（M和N均為整數(shù)）的行列組合排列，還可以是其他不規(guī)則的排列形狀，本發(fā)明對(duì)此并不做限制。應(yīng)當(dāng)注意的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

參見(jiàn)圖10，本發(fā)明還提供了一種上述QFN表面貼裝式RGB LED封裝模組的制造方法，包括以下步驟：

步驟1：將金屬底板100通過(guò)蝕刻或沖壓的方式做成導(dǎo)電線路；

步驟2：通過(guò)模壓機(jī)將膠包裹在金屬底板100上，留出固晶和焊線的支架電極101，形成封裝支架；

步驟3：在支架電極101上鍍上金屬；

步驟4：將RGB LED芯片301固晶在支架電極101上，并進(jìn)行焊線，形成物理電性連接；

步驟5：在所述發(fā)光單元上注壓保護(hù)層400；

步驟6：通過(guò)切割機(jī)切成單個(gè)封裝模組。

參見(jiàn)圖11-圖13，為本發(fā)明提供的1×4（即一個(gè)發(fā)光單元擁有4個(gè)發(fā)光單元）的封裝模組的金屬底板100的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于支架電極101需相互獨(dú)立，否則將導(dǎo)致短路，而如需對(duì)支架電極101進(jìn)行電鍍，則必須將所有支架電極101連在一起。本發(fā)明通過(guò)先將金屬底板100通過(guò)步驟1做成導(dǎo)電線路，此時(shí)所有支架電極101還連在一起，在進(jìn)行步驟3電鍍后，再將金屬底板100通過(guò)切割機(jī)進(jìn)行切割，使所有支架電極101連接處斷開(kāi)，從而解決了上述問(wèn)題。參見(jiàn)圖13，針對(duì)所述封裝模組上具有不同數(shù)量發(fā)光單元的情形，可以將所有支架電極101的連接處設(shè)置在切割機(jī)切割的位置上，如此可以保證在切割工序時(shí)將所有支架電極101的連接處均切斷。需要注意的是，本發(fā)明對(duì)支架電極101的連接方向及金屬底板100蝕刻或沖壓形成的具體形狀及線路并不做限定，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

在實(shí)際應(yīng)用中，所述步驟1還可以包括在金屬底板100正面和/或反面制作臺(tái)階103。進(jìn)一步地，所述步驟1還包括在金屬底板100的背面制作與焊盤(pán)102高度平齊的支撐區(qū)104。

在實(shí)際生產(chǎn)中，所述步驟2在模壓時(shí)在金屬底板100上形成多個(gè)碗杯201。通過(guò)碗杯201的設(shè)置，可以使RGB LED的光線更加集中，發(fā)光面唯一，避免了周圍其他發(fā)光單元的影響，進(jìn)而使做成的顯示屏分辨率、亮暗對(duì)比度等更優(yōu)。同時(shí)，碗杯201的設(shè)置進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)發(fā)光單元的機(jī)械保護(hù)，避免了因外力作用導(dǎo)致的表面保護(hù)層脫落的問(wèn)題。

在實(shí)際生產(chǎn)中，所述步驟5的保護(hù)層400的注壓方式可以為將膠液體通過(guò)點(diǎn)或灌的方式注入碗杯201腔內(nèi)，優(yōu)選地，選用帶有擴(kuò)散劑的半透明環(huán)氧樹(shù)脂膠液體，再使用加溫的方式將其固化，加溫的溫度優(yōu)選為100-300攝氏度。此種方式為全碗杯保護(hù)層，保護(hù)層400與碗杯201的高度平齊，碗杯201的高度可以為0.5-0.7mm，該種方式制成的保護(hù)層400穩(wěn)定性更高。

所述注膠方式還可以為通過(guò)設(shè)計(jì)好的MGP模具將膠壓入碗杯201腔內(nèi)，所述膠為液體膠或固體膠餅。此種方式為半碗杯保護(hù)層，碗杯201的高度略低于保護(hù)層400的高度，碗杯201的高度可以為0.3-0.5mm，該種方式支撐的保護(hù)層成本較低。

本發(fā)明通過(guò)使用金屬底板代替現(xiàn)有的電鍍薄金屬的方式，增強(qiáng)了導(dǎo)電性能，通過(guò)金屬底板直接與PCB板接觸，散熱路徑較短，芯片熱量能夠快速導(dǎo)出；通過(guò)正面形成碗杯的結(jié)構(gòu)，集中光線，使發(fā)光面唯一，進(jìn)而使做成的顯示屏分辨率、亮暗對(duì)比度等更優(yōu)；通過(guò)在金屬底板上制作臺(tái)階，保證與絕緣框架結(jié)合的緊密性及封裝支架的穩(wěn)定性；將多個(gè)發(fā)光單元集成在一個(gè)封裝支架上，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。