摘要：本文簡述了現LED顯示封裝技術（正裝、倒裝、COB）中的關鍵技術問題。本文提出了一全新的LED封裝架構——CIB（chip in board），該CIB應用于LED小間距（P1.0、P1.2）顯示模塊設計方案，陳述了CIB新架構帶來的優勢：焊點裸露，激光簡單高效修復缺陷焊點，圖像識別確保焊點可靠，成品率有保障；工藝設備要求降低，防水、散熱、串光和墨色等問題輕松解決，簡化了PCB驅動板的布線，成本顯著降低

關鍵詞：LED芯片封裝；LED顯示；小間距；Mini LED背光

一、引述

LED晶片上兩焊盤與驅動電路的連接，是所有工作的基本要點，保證量產可靠以及其他性能下，實現低的造價則是核心關鍵。當晶片尺寸大、大間距時，分離SMD打線封裝芯片可以滿足當下需求。進入小間距時，每個像素點的造價直線飆升，其原因是：1）晶片之間的間距��；2）晶片尺寸小，其上的兩焊盤尺寸以及間距小，給實現晶片上兩焊盤與驅動電路的連接的工藝制程帶來了麻煩。

正裝打線封裝，每個晶片要占4個焊盤面積，并且基板上焊盤與晶片上的焊盤必須拉開間距，即需要的面積大，晶片焊盤不可復焊，晶片粘固，缺陷焊接不易修復。倒裝只占兩個焊盤面積，錫焊可重復修復，這樣在LED行業已有十多年歷史的倒裝和COB等技術又找到新的藍天。

但倒裝工藝，基板焊盤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，連焊和虛焊容易產生，雖然開發有修補設備，但價格昂貴和低下的效率以及可靠性問題，導致倒裝封裝的產品造價高。

倒裝致命問題；兩焊點被晶片遮擋，不可采用圖像識別技術檢測焊點，缺陷（連焊、虛焊）檢測只能通電檢測，麻煩是次要的，但檢測的可靠性則是致命的，影響著倒裝技術的前景。

無論正裝打線，還是倒裝，由于焊接缺陷修復困難，導致成品率低，COB（chip on board）理論上這種集成封裝造價應比SMD要低，但實際上卻要高。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，其原因就是上述的成品率問題。

本文提出的CIB（chip in board）封裝架構，同樣采用錫膏焊接，顯著優點是：錫焊點裸露，采用激光修復虛焊連焊等缺陷，簡單又高效，采用圖像識別焊點，品質更有保障；另外，工藝設備精度要求降低，防水、串光和墨色等問題輕松解決，簡化了PCB驅動板的布線，造價進一步降低。

二、CIB（chip in board）封裝架構

PCB基板，陣列地開有晶片嵌口，晶片嵌口的側壁/底側面上設置有連線焊盤，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三顆晶片呈品字設置，采用現有的FC晶片，三個晶片嵌口連在一起，GB晶片以及R晶片的N極對應的連線焊盤在晶片嵌口的側壁上，R晶片的P極對應的連線焊盤在PCB基板的底側面，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，利用液態錫的表面張力，凝聚和滲入的特性實現晶片電極與PCB基板上的連線焊盤連通，效率高，精度要求低、焊連牢靠。

CIB（chip in board）封裝架構顯著的優點：焊點裸露，易修補缺陷晶片和焊點；采用圖像識別檢測焊點缺陷，品質更有保障。

采用激光修復連焊短路和虛焊斷路，以及修補缺陷的晶片，簡單高效，所要的技術設備都是現有。采用圖像識別技術檢測錫焊點，確保每個焊點品質可靠，良品率得到保障。

三、P1.0以上LED顯示模塊

1、LED顯示模塊基本結構

采用柔性PCB板（FPC）作基板，利用FPC基板的柔性可彎折特點，驅動LED晶片的電路通過彎折段與驅動IC電路連通；0.1mm厚FPC可小角度彎折，消除了模塊拼合線問題。

FPC基板后有底襯支撐，前有透光護膜保護，采用密封膠粘合，結構簡單，但防水密封牢靠，無芯片磕碰脫落問題；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題。焊盤焊點在背面，正面（出光面）印刷黑墨或粘貼黑膜，激光開晶片嵌口工序設置在最后，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題。

以下列出三種設計方案：

方案A：含有驅動IC的LED驅動板固定在底襯的后面，FPC彎折段與驅動PCB板焊連或插接。驅動PCB板設有插針或焊盤用于與外接電路連通。

方案B：相比于方案A，更為緊湊的設計，驅動IC及驅動電路直接設在彎折的FPC板上。

方案C：相比于方案A，底襯帶有散熱片，可充分體現本專利技術散熱的顯著特點，LED晶片直接貼在散熱片的金屬底襯上，沒有像現技術有的絕緣隔熱的PCB板。

2、P1.2LED顯示模塊設計方案

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

晶片與晶片嵌口之間的間隙為30μm，采用精度20μm的固晶機即可。

0.6mm內布兩根線，很常規的要求。

錫膏絲印直徑0.2mm，最小間距為0.1mm，常規的技術要求。

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

CIB結構，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，好似上下樓門有各自的立交路，自然構成立體布線優點。

因而單層雙面FPC就可把RGB三晶片的行驅動電路線和列驅動電路線從側面引出，如圖所示。

行驅動電路線和列驅動電路線從側面引從，彎折與IC驅動PCB板焊連或插接，IC驅動PCB板甚至可以采用單層雙面板。

簡化了PCB板的布線，不需要多層多階PCB板，成本又顯著降低！

3、P1.0LED顯示模塊設計方案

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

晶片與晶片嵌口之間的間隙為20μm，采用精度15μm的固晶機即可。

0.6mm內布兩根線，很常規的要求。

錫膏絲印直徑0.15mm，最小間距為0.05mm，技術要求比P1.2要高。

4、P0.8LED顯示模塊設計方案

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），一是便于實現區域控光，二是便于均光，三是晶片小成本低�，FMini LED背光主要在筆電平板上得到應用，晶片間距10mm左右，由于厚度問題，在手機中還沒有應用到。本文以下提出的方案是針對手機，同樣可以應用其他LCD屏的背光。

主要部件：1）透明導光散光板（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；晶片側面四周的縫隙有透明封膠。

五、總結

本文的CIB（chip in board）封裝架構，錫焊點裸露，采用激光修復虛焊/連焊以及缺陷晶片，簡單又高效；采用圖像識別檢測焊點，品質更有保障，確保含有數千萬晶片的顯示模塊的成品率100%，是實現LED顯示模塊標準化的基礎。另外，工藝設備精度要求降低，防水、散熱、串光和墨色等問題輕松解決，簡化了PCB驅動板的布線，造價進一步降低。

本文提出的技術涉及已授權的發明專利（ZL2010105550086），以及新近的專利申請，未經許可，不可使用。

文章來源：深圳市秦博核芯科技開發有限公司

供稿人：秦彪