專利名稱：一種線陣及數(shù)碼組合led顯示器工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED顯示器制造工藝，線陣及數(shù)碼組合LED顯示器制造工藝。
背景技術(shù)：
LED顯示器技術(shù)廣泛用作各種遠程控制系統(tǒng)的瞄準境中，能在白光、微光、紅外等廣域光線環(huán)境下自動顯示出目標的準確位置(點)、圖形、符號、數(shù)碼等。目前，LED顯示技術(shù)以集成面陣顯示技術(shù)為主導(dǎo)，其不足之處在于
1)軟件編程復(fù)雜；
2)LED面陣中間測試復(fù)雜、返工返修難度大；
3)LED面陣加工工藝工作量大，材料成本和工藝控制成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有LED顯示工藝的缺陷，提供一種線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，工藝方法簡單，加工效率高。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，其特征是，包括以下工藝步驟
1)絲網(wǎng)印刷
通過掩模板上的絲網(wǎng)網(wǎng)孔，將厚膜漿料均勻地沉積到陶瓷基片上，形成具有一定厚度和形狀的圖案；
2)粘片、金絲鍵合
粘片用導(dǎo)電粘接劑將LED單管管芯組成的LED線陣、數(shù)碼管、譯碼器分別粘貼在所述陶瓷基片上形成的圖案中的器件貼片區(qū)；
金絲鍵合將金絲端頭與半導(dǎo)體芯片焊區(qū)導(dǎo)體、金絲端頭與厚膜導(dǎo)電帶熔融在一起，使得陶瓷基板上的互連導(dǎo)電帶、半導(dǎo)體芯片引出端之間形成電學(xué)通道；
3)帶視窗的陶瓷蓋封裝
采用絕緣粘接膠將帶視窗的陶瓷蓋粘接到陶瓷基片上，將LED線陣、數(shù)碼管、譯碼器封
裝；
4)外引線插裝
將引線插裝在封閉后的顯示器器件同一面上的兩端形成兩列外引線，并對外引線進行浸錫。所述陶瓷基片采用Al2O3含量為96%的Al2O3陶瓷基片。步驟2)中粘片時，還包含在各元器件間的襯底上設(shè)置絕緣粘接膠的步驟。所述金絲鍵合步驟中的金絲絲徑小18 ii m 小25 ii m。所述LED線陣由多個LED構(gòu)成。絲網(wǎng)印刷中采用的厚膜漿料包括分別用于形成互連導(dǎo)帶及器件粘片區(qū)、外引線焊接區(qū)的導(dǎo)體漿料和交叉介質(zhì)、厚膜電阻、包封玻璃的漿料。
所述絲網(wǎng)印刷的工藝參數(shù)為
1)互連導(dǎo)帶及器件粘片區(qū)導(dǎo)電帶燒結(jié)膜層厚度7i! m 10 i! m ;
2)外引線焊接區(qū)導(dǎo)電帶燒結(jié)膜層厚度18y m 25 y m ;
3)厚膜電阻燒結(jié)膜層厚度llym 16iim;
4)交叉介質(zhì)燒結(jié)膜層厚度30ii m 40 ii m ;
5)包封玻璃燒結(jié)膜層厚度7ii m 10 ii m ;
6)導(dǎo)帶、介質(zhì)、電阻峰值燒結(jié)溫度850°C±10°C,保持時間10min±lmin ；
7)包封玻璃峰值燒結(jié)溫度500°C±10°C，保持時間10min±lmin。
所述帶視窗的陶瓷蓋采用Al2O3陶瓷作為主體材料(優(yōu)選地，Al2O3含量彡91%)，其上的視窗采用視窗玻璃材料，視窗玻璃與陶瓷蓋通過透明粘接膠粘接在一起。所述帶視窗的陶瓷蓋的制作工藝參數(shù)為
1)視窗玻璃與陶瓷蓋接縫處縫隙0.05mm I. Omm ;
2)陶瓷蓋內(nèi)腔高度為器件最大高度、鍵合金絲拱絲高度和設(shè)定的余量之和；
3)陶瓷蓋側(cè)壁厚1.Omm I. 2mm ；
4)視窗玻璃厚度1.0 mm I. 5mm ；
5)視窗玻璃與陶瓷蓋間的透明粘接膠固化條件常溫固化或低于50°C溫度固化，可彌補溫度范圍-50°C +150°C環(huán)境下玻璃與陶瓷之間熱膨脹應(yīng)力。所述浸錫的步驟為
將顯示器器件放在80°C 100°C的烘箱中預(yù)熱3min 5min，取出后，先浸錫靠近視窗一端的外引線，然后再浸錫另一端的外引線。步驟4)中浸錫步驟的工藝參數(shù)為
浸錫焊接時焊料溫度225°C ±5°C ;浸錫時間3s 5s。本發(fā)明所達到的有益效果
本發(fā)明的線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝有以下優(yōu)點
a)LED顯示器電路結(jié)構(gòu)簡單、工藝過程簡單易控；
b)易測試、易返工；
c)工藝加工效率高，加工及材料成本較低。


圖I是一實施例的LED顯示器電原理結(jié)構(gòu)框 圖2a是圖ILED顯示器封裝結(jié)構(gòu)主視 圖2b是圖2a的左視 圖2c是圖2a的仰視 圖3是本發(fā)明的工藝流程 圖4是101-LED線陣結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
本實施例中以101線陣及4位數(shù)碼組合LED顯示器為例，詳細介紹本發(fā)明的工藝過程。一、“ 101線陣及-4位數(shù)碼組合LED顯示器”結(jié)構(gòu)
如圖I所示，“101線陣及4位數(shù)碼組合LED顯示器”由LED線陣I、數(shù)碼顯示電路2、譯碼驅(qū)動電路6三部分組成，其封裝結(jié)構(gòu)如圖2a、圖2b和圖2c所示，LED顯示器采用帶透明視窗31的陶瓷蓋3封裝，組裝雙列直插外引線4，采用厚膜混合集成電路工藝手段將LED線陣I、數(shù)碼顯示電路2、譯碼驅(qū)動電路6三部分電子器件(裸芯片)集成在96%A1203陶瓷基片5上。其中，
1、LED線陣I :由101只LED單管管芯等間距排列形成，其中，每8只LED管組成一個單 元，共13個單元(第13單元由5只LED管組成)；LED線陣結(jié)構(gòu)如圖4。2、數(shù)碼顯示電路2 :由4只數(shù)碼管管芯、8只NPN三極管(驅(qū)動八段數(shù)碼LED管工作)、4只發(fā)光小數(shù)點組成；數(shù)碼顯示電路2設(shè)置在LED透光區(qū)7。3、譯碼驅(qū)動電路由2只CM0S4/16譯碼驅(qū)動器組成。二、工藝流程
下面結(jié)合圖3和圖4，詳細介紹本發(fā)明的工藝流程及關(guān)鍵材料及工藝參數(shù)控制。I、絲網(wǎng)印刷
絲網(wǎng)印刷工藝通過掩模板上的絲網(wǎng)網(wǎng)孔，將厚膜漿料均勻地沉積到絕緣基片(96%Al2O3陶瓷基片)上，形成具有一定厚度和形狀的圖案。a)材料
1)陶瓷基片96%Al2O3陶瓷基片(即陶瓷材料中，Al2O3含量為96%，其它雜質(zhì)含量為4%。)作為絲網(wǎng)印刷的基板，基板厚度為I. Omm ；
2)互連導(dǎo)帶及器件粘片區(qū)導(dǎo)體漿料DUP0NT-5771Au或相當性能的厚膜導(dǎo)體漿料；
3)外引線焊接區(qū)導(dǎo)體漿料DUP0NT-6177PdAg或相當性能的厚膜導(dǎo)體漿料；
4)交叉介質(zhì)漿料DUP0NT-5704或相當性能的厚膜介質(zhì)漿料；
5)厚膜電阻漿料DUP0NT-17系列或相當性能的厚膜電阻漿料；
6)包封玻璃漿料DUP0NT-7137或相當性能的玻璃包封漿料；
7)互連導(dǎo)帶及器件粘片區(qū)掩模板300目 400目不銹鋼絲網(wǎng)，40i!m厚度乳劑膜；
8)外引線焊接區(qū)掩模板250目 300目不銹鋼絲網(wǎng)，50i!m厚度乳劑膜；
9)厚膜電阻掩模板250目 300目不銹鋼絲網(wǎng)，40iim厚度乳劑膜；
10)玻璃包封掩模板300目 400目不銹鋼絲網(wǎng)，25iim厚度乳劑膜；
b)工藝參數(shù)控制
1)互連導(dǎo)帶及器件粘片區(qū)金(Au)導(dǎo)電帶10燒結(jié)膜層厚度7ii m 10 ii m ;
2)外引線焊接區(qū)鈀銀(PdAg)導(dǎo)電帶燒結(jié)膜層厚度18iim 25iim;
3)厚膜電阻燒結(jié)膜層厚度llym 16iim;
4)交叉介質(zhì)燒結(jié)膜層厚度30ii m 40 ii m ;
5)包封玻璃燒結(jié)膜層厚度7ii m 10 ii m ;
6)導(dǎo)帶、介質(zhì)、電阻峰值燒結(jié)溫度850°C±10°C,保持時間10min±lmin。7)包封玻璃峰值燒結(jié)溫度500°C ±10°C，保持時間10min±lmin。
2、粘片、金絲鍵合
粘片定義用導(dǎo)電粘接膠8將電路元器件(電路元器件包含電阻、電容和半導(dǎo)體芯片)粘貼在器件貼片區(qū)。金絲鍵合定義通過鍵合機劈刀產(chǎn)生超聲能量將金絲端頭與半導(dǎo)體芯片(半導(dǎo)體芯片指采用半導(dǎo)體工藝制造出的，沒有外封裝的裸芯片，本實施例中包含LED線陣、數(shù)碼管、譯碼器)焊區(qū)導(dǎo)體以及金絲端頭與厚膜導(dǎo)電帶熔融在一起，使得陶瓷基板上互連導(dǎo)電帶與半導(dǎo)體芯片引出端之間形成電學(xué)通道。
a)材料
1)譯碼器型號，CM0S4/16(4端輸入/16端輸出，輸出帶驅(qū)動功能)，IV彡0. 7mcd，或具有相當性能的其它型號譯碼器；
2)八段數(shù)碼管(7個段+1個小數(shù)點)。3) NPN三極管型號3DK4A或3DK4C或相當性能其它型號；
4)LED線陣由101只LED單管管芯等間距排列形成，其中，每8只LED管組成一個單元，共13個單元(第13單元由5只LED管組成)。LED管型號S-08R4Au_630B0U或相當性能其它型號。5)導(dǎo)電粘接膠H20E或相當性能其它導(dǎo)電粘接膠；
6)兩單元間襯底絕緣粘接膠9BLEB0ND-84 一 3或相當性能其它絕緣粘接膠；
7)金鍵合絲絲徑，含金量，99.99%Au。b)工藝參數(shù)控制
I) LED線陣①線陣為101個像素，相臨兩像素的中心距為dl±0. 03mm 以中心(第51個)發(fā)光管為基準，到各管芯距離誤差< 0. 05mm 線陣的直線度< 0. 03mm。2)鍵合強度按GJB548A,方法201IA檢測及要求；
3)芯片剪切強度按GJB548A，方法2019A檢測及要求。3、帶視窗陶瓷蓋設(shè)計與裝配 帶視窗31的陶瓷蓋3結(jié)構(gòu)見圖2。a)材料
1)陶瓷蓋材料>91%A1203陶瓷(表面要求平面度彡0.2mm，并無凹坑、氣泡、劃痕、變形、裂紋和斑點等缺陷)；
2)視窗31采用視窗玻璃材料K9或石英玻璃，外表面鍍增透膜(鍍膜要求入=600nm 720nm，Rmax < I. 2%，波長范圍為600nm 720nm內(nèi)的光透過率大于98. 8%)
3)視窗玻璃與陶瓷蓋粘接材料GBN504透明環(huán)氧膠或相當性能其它透明粘接膠。b)工藝參數(shù)控制
1)視窗玻璃與陶瓷蓋接縫處縫隙0.05mm I. Omm,
2)陶瓷蓋內(nèi)腔高度器件最大高度(0.5mm左右)+鍵合絲拱絲高度(0. 3mm左右)+0. 7mm (余量)；
3)陶瓷蓋側(cè)壁厚1.Omm 1.2mm;
4)視窗玻璃厚度1.0 mm I. 5mm ；
5)視窗玻璃與陶瓷蓋粘接膠要求固化條件常溫固化或低于50°C溫度固化，固化膠膜無色透明，韌性良好，能彌補溫度范圍-50°C +150°C環(huán)境下玻璃與陶瓷之間熱膨脹應(yīng)力。4、陶瓷蓋封裝及外弓I線插裝工藝
封裝作用①使混合電路的元器件與外界隔絕，免受機械損傷；②防止外界潮濕氣、腐蝕氣氛對電路的損害；③提供LED顯示器與外部的光學(xué)通路和電學(xué)通路提供顯示器機械支撐。a)材料
1)陶瓷蓋封裝粘接膠H77絕緣環(huán)氧膠或相當性能其它型號絕緣粘接膠；
2)外引線材料磷青銅，表面鍍鎳，型號HFA1.78-0.9-11 (引線間距1. 78mm，卡口寬度0. 9mm,引線長度11. Omm,直插式)；3)外引線浸錫焊料62Sn36Pb2Ag。b)工藝參數(shù)控制
1)H77膠固化條件:溫度，150°C±5°C，時間，45min 60min ；
2)浸錫焊接條件焊料溫度，225°C±5°C，浸錫時間3s 5s ；
3)浸錫操作要點將引線插裝在顯示器同一側(cè)的兩端形成兩列，并將顯示器放在80°C 100°C的烘箱中預(yù)熱3min 5min,取出后,迅速用帶著隔熱手套的手拿住電路兩端頭(非插引線側(cè))，先浸錫離玻璃的一端引線，然后再浸焊另一側(cè)引線。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，其特征是，包括以下工藝步驟 1)絲網(wǎng)印刷 通過掩模板上的絲網(wǎng)網(wǎng)孔，將厚膜漿料均勻地沉積到陶瓷基片上，形成具有一定厚度和形狀的圖案； 2)粘片、金絲鍵合 粘片用導(dǎo)電粘接劑將由LED單管管芯組成的LED線陣、數(shù)碼管、譯碼器粘貼在所述陶瓷基片上形成的圖案中的器件貼片區(qū)； 金絲鍵合將金絲端頭與半導(dǎo)體芯片焊區(qū)導(dǎo)體、金絲端頭與厚膜導(dǎo)電帶熔融在一起，使得陶瓷基板上的互連導(dǎo)電帶、半導(dǎo)體芯片引出端之間形成電學(xué)通道； 3)帶視窗的陶瓷蓋封裝 采用絕緣粘接膠將帶視窗的陶瓷蓋粘接到陶瓷基片上，將LED線陣、數(shù)碼管、譯碼器封裝； 4)外引線插裝 將引線插裝在封閉后的顯示器器件同一面上的兩端形成兩列外引線，并對外引線進行浸錫。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，其特征是，所述陶瓷基片采用Al2O3含量為96%的Al2O3陶瓷基片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，其特征是，步驟2)中粘片時，還包含在各元器件間的襯底上設(shè)置絕緣粘接膠的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，其特征是，所述金絲鍵合步驟中的金絲絲徑Φ 18 μ m Φ 25 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，其特征是，絲網(wǎng)印刷中采用的厚膜漿料包括分別用于形成互連導(dǎo)帶及器件粘片區(qū)、外引線焊接區(qū)的導(dǎo)體漿料和交叉介質(zhì)、厚膜電阻、包封玻璃的漿料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，其特征是，所述絲網(wǎng)印刷的工藝參數(shù)為 1)互連導(dǎo)帶及器件粘片區(qū)導(dǎo)電帶燒結(jié)膜層厚度7μ m 10 μ m ; 2)外引線焊接區(qū)導(dǎo)電帶燒結(jié)膜層厚度18μ m 25 μ m ; 3)厚膜電阻燒結(jié)膜層厚度=Ilym 16μπι; 4)交叉介質(zhì)燒結(jié)膜層厚度30μ m 40 μ m ; 5)包封玻璃燒結(jié)膜層厚度7μ m 10 μ m ; 6)導(dǎo)帶、介質(zhì)、電阻峰值燒結(jié)溫度850°C±10°C,保持時間10min±lmin ； 7)包封玻璃峰值燒結(jié)溫度500°C±10°C，保持時間10min±lmin。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，其特征是，所述帶視窗的陶瓷蓋采用Al2O3陶瓷作為主體材料，其上的視窗采用視窗玻璃材料，視窗玻璃與陶瓷蓋通過透明粘接膠粘接在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，其特征是，所述帶視窗的陶瓷蓋的制作工藝參數(shù)為 I)視窗玻璃與陶瓷蓋接縫處縫隙0. 05mm I. Omm ;2)陶瓷蓋內(nèi)腔高度為器件最大高度、鍵合金絲拱絲高度和設(shè)定的余量之和； 3)陶瓷蓋側(cè)壁厚I.Omm I. 2mm ； 4)視窗玻璃厚度1·O mm I. 5mm ； 5)視窗玻璃與陶瓷蓋間的透明粘接膠固化條件常溫固化或低于50°C溫度固化，可彌補溫度范圍-50°C +150°C環(huán)境下玻璃與陶瓷之間熱膨脹應(yīng)力。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，其特征是， 所述浸錫的步驟為 將顯示器器件放在80°C 100°C的烘箱中預(yù)熱3min 5min，取出后，先浸錫靠近視窗一端的外引線，然后再浸錫另一端的外引線。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，其特征是， 步驟4)中浸錫步驟的工藝參數(shù)為 浸錫焊接時焊料溫度225°C ±5°C ;浸錫時間3s 5s。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種線陣及數(shù)碼組合LED顯示器工藝，包括以下工藝步驟1)通過掩模板上的絲網(wǎng)網(wǎng)孔，將厚膜漿料均勻地沉積到陶瓷基片上，形成具有一定厚度和形狀的圖案；2)用導(dǎo)電粘接劑將LED線陣、數(shù)碼管、譯碼器粘貼在陶瓷基片上形成的圖案中的器件貼片區(qū)；將金絲端頭與半導(dǎo)體芯片焊區(qū)導(dǎo)體、金絲端頭與厚膜導(dǎo)電帶熔融在一起；3)采用絕緣粘接膠將帶視窗的陶瓷蓋粘接到陶瓷基片上，將LED線陣、數(shù)碼管、譯碼器封裝；4)將引線插裝在封閉后的顯示器器件同一面上的兩端形成兩列外引線，并對外引線進行浸錫。本發(fā)明的LED顯示器電路結(jié)構(gòu)簡單、工藝過程簡單易控；易測試、易返工；工藝加工效率高，加工及材料成本較低。
文檔編號G09F9/33GK102855825SQ20121034970
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者周冬蓮, 何中偉, 王曉漫, 張浩然 申請人:中國兵器工業(yè)集團第二一四研究所蘇州研發(fā)中心