[发明专利]一种铝基集成式户外全彩三合一LED显示屏及其制作方法

说明书

所属领域

本发明涉及LED显示屏及其制造方法，具体地说是涉及户外全彩三合一LED显示屏及其制造方法。

背景技术

随着LED技术的迅猛发展，LED的成本快速降低，LED显示屏的规模越来越大，一块户外显示屏使用数百万只LED已经非常普遍。目前户外显示屏通常为分立的直插式LED，其存在以下几个方面的问题：(1)大量采用分立器件，故系统可靠性低；(2)LED为直插式，LED芯片产生的热量需通过绝缘胶、引线、铁支架导出，然后向显示屏后面散发，故其热阻大，不易散热，因此LED光衰严重、光衰不均，很多显示屏的实际使用寿命仅为一、两年；(3)直插式LED其装配误差大，LED可能向上、下、左、右偏斜，或高、低不平，这使显示屏实际的观看视角远远小于LED的标称视角，严重影响观看效果；(4)户外LED显示屏一般采用椭圆形透镜，典型水平视角为±50°，垂直视角为±25°，但由于封装LED时固晶、插支架等工艺的误差，经常导致光轴不在透镜的中心方向，会出现不对称视角，误差可能超过10°，这更使显示屏实际的观看视角小于LED的标称视角，严重影响观看效果。(5)直插式LED显示屏在生产过程中多采用手工插灯，自动化程度很低，导致人工成本居高不下，且由人体静电导致显示屏出现质量问题的案例并不少见；虽然有少量厂商采用自动插件机进行插灯，但由于插件机的工作效率低、适用性差、效果不理想以及不符合电子器件贴片化、集成化的发展趋势等原因，大部分厂商只能采用手工插灯的作业方法。

为克服上述缺点，近年来许多厂商研发了户外型表面贴装式全彩色三合一LED显示屏(以下简称表贴LED显示屏)，表贴LED显示屏可以采用SMT标准制程进行自动化生产，大幅提高了生产效率，装配一致性也非常好，水平视角和垂直视角都比较大，而且实际可观看视角接近LED的标称视角。但表贴LED显示屏也存在几个方面的缺点：(1)表贴LED显示屏仅集成了红、绿、蓝各一颗LED芯片，集成度不高，导致LED显示屏仍采用大量分立LED器件，可靠性问题改善有限。(2)散热不良问题不仅未获得较好解决，反而更加恶化。由于夏天太阳暴晒可能导致显示屏前表面产生高温，因此LED产生的热量不能向前散发，必须要向后散发。由于表贴LED显示屏是贴装在PCB(一般是FR4型的环氧基印刷电路板，双面铝基印刷电路板由于价格太高无法采用)的前表面上，因此通过LED引脚导出的热量首先传导到PCB前表面上，然后通过若干连接PCB前后表面的过孔将PCB前表面的热量传导到后面，再散发到空气中。这种结构的热阻很大，散热效果还不如直插灯，尤其是在PCB后表面安装驱动IC等器件时，还会产生散热不均衡，导致LED光衰不一致，产生花屏现象。表贴LED的散热劣势，是导致户外表贴LED显示屏未获得大量应用的主要原因之一。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种散热效果好、性能可靠的铝基集成式户外全彩三合一LED显示屏，同时提供一种制作该显示屏的方法。

本发明所提供的铝基集成式户外全彩三合一LED显示屏，包括有外壳、驱动板、驱动/控制器件、PIN针、M×N个透镜、铝合金基板，铝合金基板上设有反射杯，反射杯内设有LED芯片，其设计要点为所述铝合金基板的中央开有长方形槽口，槽口内嵌有环氧基板；其背面带有散热翅片、正面涂覆有绝缘胶层，该胶层表面热压有铜箔；铜箔表面设有线路与焊盘。

本发明所提供的铝基集成式户外全彩三合一LED显示屏的制作方法，包括以下步骤：

a、将背面带有散热翅片的铝合金基板的中央部分开长方形槽口，在该槽口内嵌入环氧基板，形成复合铝合金基板；

b、在复合铝合金基板的正面涂覆绝缘胶层，将铜箔置于该胶层表面，热压形成复合铝合金覆铜基板；在该基板表面蚀刻或雕刻线路和焊盘；

c、在b步所述基板上开M×N个凹槽，并在凹槽内壁电镀金属反射层，形成反射杯，反射杯内安装LED芯片，并焊接金属导线；

d、将c步所述基板安装在设有M×N杯孔的外壳中，并在杯孔中灌封环氧树脂或硅胶，高温固化后形成带有M×N个透镜的灯板；

e、将PIN针的一端穿插焊接在复合铝合金基板的环氧基板上，将其另一端插装焊接到带有驱动/控制器件的驱动板上。

本发明通过特别设计的复合铝合金覆铜基板，有效提高了户外LED显示屏用LED的散热性能和均热问题，改善了因温升导致LED芯片光衰大或光衰不均以及寿命短的问题，大大提高了产品的可靠性和稳定性。