專利名稱：一種鋁基集成式戶外全彩三合一led顯示屏及其制作方法
一種鋁基集成式戶外全彩三合一 LED顯示屏及其制作方法所屬領域本發明涉及LED顯示屏及其制造方法，具體地說是涉及戶外全彩三合一 LED顯示屏及其制造方法。
背景技術：
隨著LED技術的迅猛發展，LED的成本快速降低，LED顯示屏的規模越來越大，一塊戶外顯示屏使用數百萬只LED已經非常普遍。目前戶外顯示屏通常為分立的直插式LED，其存在以下幾個方面的問題(1)大量采用分立器件，故系統可靠性低；(2)LED為直插式，LED 芯片產生的熱量需通過絕緣膠、引線、鐵支架導出，然后向顯示屏后面散發，故其熱阻大，不易散熱，因此LED光衰嚴重、光衰不均，很多顯示屏的實際使用壽命僅為一、兩年；(3)直插式LED其裝配誤差大，LED可能向上、下、左、右偏斜，或高、低不平，這使顯示屏實際的觀看視角遠遠小于LED的標稱視角，嚴重影響觀看效果；(4)戶外LED顯示屏一般采用橢圓形透鏡，典型水平視角為士50°，垂直視角為士25°，但由于封裝LED時固晶、插支架等工藝的誤差，經常導致光軸不在透鏡的中心方向，會出現不對稱視角，誤差可能超過10°，這更使顯示屏實際的觀看視角小于LED的標稱視角，嚴重影響觀看效果。(5)直插式LED顯示屏在生產過程中多采用手工插燈，自動化程度很低，導致人工成本居高不下，且由人體靜電導致顯示屏出現質量問題的案例并不少見；雖然有少量廠商采用自動插件機進行插燈，但由于插件機的工作效率低、適用性差、效果不理想以及不符合電子器件貼片化、集成化的發展趨勢等原因，大部分廠商只能采用手工插燈的作業方法。為克服上述缺點，近年來許多廠商研發了戶外型表面貼裝式全彩色三合一 LED顯示屏(以下簡稱表貼LED顯示屏)，表貼LED顯示屏可以采用SMT標準制程進行自動化生產， 大幅提高了生產效率，裝配一致性也非常好，水平視角和垂直視角都比較大，而且實際可觀看視角接近LED的標稱視角。但表貼LED顯示屏也存在幾個方面的缺點(1)表貼LED顯示屏僅集成了紅、綠、藍各一顆LED芯片，集成度不高，導致LED顯示屏仍采用大量分立LED 器件，可靠性問題改善有限。(2)散熱不良問題不僅未獲得較好解決，反而更加惡化。由于夏天太陽暴曬可能導致顯示屏前表面產生高溫，因此LED產生的熱量不能向前散發，必須要向后散發。由于表貼LED顯示屏是貼裝在PCB( —般是FR4型的環氧基印刷電路板，雙面鋁基印刷電路板由于價格太高無法采用)的前表面上，因此通過LED引腳導出的熱量首先傳導到PCB前表面上，然后通過若干連接PCB前后表面的過孔將PCB前表面的熱量傳導到后面，再散發到空氣中。這種結構的熱阻很大，散熱效果還不如直插燈，尤其是在PCB后表面安裝驅動IC等器件時，還會產生散熱不均衡，導致LED光衰不一致，產生花屏現象。表貼 LED的散熱劣勢，是導致戶外表貼LED顯示屏未獲得大量應用的主要原因之一。

發明內容
本發明的目的就是要提供一種散熱效果好、性能可靠的鋁基集成式戶外全彩三合一 LED顯示屏，同時提供一種制作該顯示屏的方 法。
本發明所提供的鋁基集成式戶外全彩三合一 LED顯示屏，包括有外殼、驅動板、驅動/控制器件、PIN針、MXN個透鏡、鋁合金基板，鋁合金基板上設有反射杯，反射杯內設有 LED芯片，其設計要點為所述鋁合金基板的中央開有長方形槽口，槽口內嵌有環氧基板；其背面帶有散熱翅片、正面涂覆有絕緣膠層，該膠層表面熱壓有銅箔；銅箔表面設有線路與焊
ο本發明所提供的鋁基集成式戶外全彩三合一 LED顯示屏的制作方法，包括以下步驟 a、將背面帶有散熱翅片的鋁合金基板的中央部分開長方形槽口，在該槽口內嵌入環氧基板，形成復合鋁合金基板；b、在復合鋁合金基板的正面涂覆絕緣膠層，將銅箔置于該膠層表面，熱壓形成復合鋁合金覆銅基板；在該基板表面蝕刻或雕刻線路和焊盤；C、在b步所述基板上開MXN個凹槽，并在凹槽內壁電鍍金屬反射層，形成反射杯， 反射杯內安裝LED芯片，并焊接金屬導線；d、將c步所述基板安裝在設有MXN杯孔的外殼中，并在杯孔中灌封環氧樹脂或硅膠，高溫固化后形成帶有MXN個透鏡的燈板；e、將PIN針的一端穿插焊接在復合鋁合金基板的環氧基板上，將其另一端插裝焊接到帶有驅動/控制器件的驅動板上。本發明通過特別設計的復合鋁合金覆銅基板，有效提高了戶外LED顯示屏用LED 的散熱性能和均熱問題，改善了因溫升導致LED芯片光衰大或光衰不均以及壽命短的問題，大大提高了產品的可靠性和穩定性。本發明在所述的復合鋁合金覆銅基板上鉆孔，由此構成去除銅箔和絕緣膠層的凹槽，在凹槽內電鍍反射層，形成反射杯；在基板的銅箔表面直接蝕刻或雕刻線路和焊盤，使得銅箔僅用于電氣連接，而非導熱介質，由此顯著減少了熱阻，這也是本發明與普通鋁基覆銅板的根本區別。


圖1是本發明顯示屏的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明做進一步的詳述。本發明如圖1所示，包括有外殼7、驅動板1、驅動/控制器件2、PIN針3、MXN個發光像素點、鋁合金基板4、反射杯17、LED芯片9，鋁合金基板4的中央開有長方形槽口，槽口內嵌有環氧基板6，利用環氧基板的絕緣特性將PIN針3穿插與其中作為電氣連接；鋁合金基板4的背面帶有散熱翅片5，該散熱翅片5與鋁合金基板4由相應的模具鑄壓為一體， 由此取消了鋁基板與散熱片之間的導熱硅脂，從而減少了熱阻，鋁合金基板4的正面涂覆有絕緣膠層11，該膠層11表面熱壓有銅箔14 ；銅箔14表面直接蝕刻或雕刻線路與焊盤，由此減少了中間過渡層，提高散熱效果；鋁合金基板4設有反射杯17，在反射杯17內采用COB 方式安裝LED芯片，這就使LED發出的熱量通過鋁合金基板及散熱翅片直接散發到空氣中， 從而進一步減少了熱阻。所述的外殼亦可按照現有技術在殼體上加設空氣保溫腔體10、帽檐15。本發明的詳細制作方法如下a、以正面為平面、背面有多組散熱翅片5的鋁合金型材為基板4，在該基板4的中央部分開一個長方形槽口，將與其形狀相同的環氧基板6嵌入其中，由此形成復合鋁合金基板。b、在上述復合鋁合金基板的正面涂覆普通絕緣膠，形成絕緣膠層11，然后在其上覆壓銅箔14，加熱加壓、固化，形成復合鋁合金覆銅基板。C、在復合鋁合金覆銅基板表面蝕刻或雕刻線路和焊盤，焊盤可電鍍金屬形成焊接層，用于電氣連接。d、在c步所述基板上開MXN個凹槽，除去局部的覆銅和絕緣層，并在凹槽內壁電鍍金屬反射層13形成反射杯17，在反射杯17內點絕緣膠12、安裝紅綠藍三色LED芯片9， 經高溫固化粘結，然后用焊線機在LED焊盤和鋁基復合覆銅板焊盤之間焊接金屬導線16， 形成電氣連接。e、將上步所述基板安裝在設有MXN個杯孔的外殼7中，并在杯孔中灌封環氧樹脂或硅膠，高溫固化后形成帶有MXN個透鏡8的燈板；f、將PIN針3的一端穿插焊接在復合鋁合金基板的環氧基板6上，將其另一端插裝焊接到帶有驅動/控制器件2的驅動板1上，由此將驅動板1和燈板連接在一起，形成具有MXN個全彩色發光像素點的鋁基集成式戶外全彩三合一 LED顯示屏。本發明的有益效果通過以下試驗對比得到了進一步的驗證下表是三種顯示屏(表貼燈型、直插燈型、本發明型)在各種條件下的LED芯片的溫度(°C )對比。
權利要求
1.一種鋁基集成式戶外全彩三合一 LED顯示屏，包括有外殼(7)、驅動板(1)、驅動/ 控制器件(2)、PIN針(3)、iOOV個透鏡(8)、鋁合金基板(4)，鋁合金基板(4)上設有反射杯(17)，反射杯內設有LED芯片(9)，其特征在于所述鋁合金基板的(4)中央開有長方形槽口，槽口內嵌有環氧基板(6 )；其背面帶有散熱翅片(5 )、正面涂覆有絕緣膠層(11)，該膠層 (11)表面熱壓有銅箔(14)；銅箔(14)表面設有線路與焊盤。
2.一種鋁基集成式戶外全彩三合一 LED顯示屏的制作方法，其特征在于它包括以下步驟a、將背面帶有散熱翅片(5)的鋁合金基板(4)的中央開一長方形槽口，槽口嵌入環氧基板(6)，形成復合鋁合金基板；b、在復合鋁合金基板的正面涂覆絕緣膠層(11)，將銅箔(15)置于該膠層(11)表面，熱壓形成復合鋁合金覆銅基板；在該基板表面蝕刻或雕刻線路和焊盤；c、在b步所述基板上開凹槽，并在凹槽內壁電鍍金屬反射層(13)，形成反射杯(17)，反射杯(17)內安裝LED芯片(9)，并焊接金屬導線；d、將c步所述基板安裝在設有個杯孔的外殼(7)中，并在杯孔中灌封環氧樹脂或硅膠，高溫固化后形成帶有iOOV個透鏡(8)的燈板；e、將PIN針(3)的一端穿插焊接在復合鋁合金基板的環氧基板(6)上，將其另一端插裝焊接到帶有驅動/控制器件(2)的驅動板(1)上。
全文摘要
本發明公開了一種鋁基集成式戶外全彩三合一LED顯示屏及其制作方法。該顯示屏，包括有外殼、驅動板、驅動/控制器件、PIN針、M×N個透鏡、鋁合金基板，鋁合金基板上設有反射杯，反射杯內設有LED芯片，其設計要點為所述鋁合金基板的中央開有長方形槽口，槽口內嵌有環氧基板；其背面帶有散熱翅片、正面涂覆有絕緣膠層，該膠層表面熱壓有銅箔；銅箔表面設有線路與焊盤。其方法為制備復合鋁合金基板；在基板涂覆絕緣膠層并熱壓銅箔；在上述基板上開凹槽，形成反射杯,安裝LED芯片，并焊接金屬導線；制備M×N個透鏡的燈板；安裝PIN針。本發明所提供的顯示屏散熱效果好、性能可靠。
文檔編號G09F9/33GK102262844SQ20111022121
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月3日 優先權日2011年8月3日
發明者周伯平, 張東東, 李鵬, 楊鵬飛, 謝志文, 遠松靈 申請人:石家莊市京華電子實業有限公司