一种OLED显示器焊接异常检测结构及制备、检测方法与流程

一种oled显示器焊接异常检测结构及制备、检测方法
技术领域
1.本发明涉及micro oled显示器技术领域，尤其涉及一种oled显示器焊接异常检测结构及制备、检测方法。


背景技术：

2.有机发光二极管(organic light-emitting device，简称为oled显示器因具有低成本、功耗低、响应速度快、视角广、对比度高、亮度高以等一系列优点，被业界普遍视为最具前途的照明和显示设备之一。随着科技的进步与科技的发展，人们在追求显示效果的体验上也有着更高的需求，加之穿戴配套显示设备使其物理意义上的方法路径可行，5g时代的到来会解决数据量传输的问题，因此近年来micro oled(organic light emitting display)被称为下一代显示技术的黑马，现已广泛应用于机戴头盔、枪瞄、夜视仪等军用市场，并且随着ar/vr以及自动驾驶等新技术的应用，micro oled微显示器将迎来爆发式的增长。该市场对oled器件有着更高亮度及更高效率的需求。
3.一般地，micro oled微显示器的最终模组形态有两种，一种为印制电路板(pcb)形态，多用于对产品可靠性要求高的领域；一种为柔性电路板(fpc)形态，多用于对产品可变性要求高的领域。在pcb形态产品中，采用导电金属线(金线或铝线等)将显示屏部分与pcb部分进行连接，实现电学及信号导通。极细的金属线通过瓷嘴的毛细管穿出，然后经过电弧放电或加热或超声等方式使伸出部分熔化，并在表面张力作用下成球形，然后通过瓷嘴将球压焊到芯片的电极上，压下后作为第一个焊点，为球焊点，然后从第一个焊点抽出弯曲的金线再压焊到相应的位置上，形成第二个焊点，为平焊(楔形)焊点。在完成导通作用后，由于极细的金属线直接裸露在外易与环境中的湿气、氧气等其他物质发生化学反应，或者会接触外力发生物理形变，使其导通发生异常，带来产品性能的问题，还需要对极细的金属线进行封胶保护。
4.至此，传统的pcb形态的micro oled产品就完成了。但在某些应用中，产品需要经受高低温度环境的考验，其中低温往往可以到达-55℃，高温往往可以到达85℃.由于现有的金属线保护胶水的性质，在反复的高低温循环中，由于各种材料热膨胀系数差异，会导致金属线被拉扯，焊点在一定情况下发生虚焊、脱落。焊点的脱落一般可通过x-ray或超声方式检测出。虚焊的异常由于其隐蔽性，在x-ray或超声方式分辨率不足时，很难准确定位。而且由于金属线保护胶的热固性特点，一旦完成工艺后，难以去除。这给异常分析定位带来了很大的干扰。
5.公开号为cn112734706a的专利公开了一种焊点检测方法，包括接收含有至少一个焊点的原始图像；对原始图像进行预处理；从经过预处理的图像提取含有至少一个焊点的感兴趣区域图像；根据感兴趣区域图像产生比对子图像；通过预设的图像分类模型判断比对子图像是否异常，进而以预设的判断规则来判断感兴趣区域图像表示的产品焊接状态是否异常；及输出判断结果。该专利无法应用在micro oled微显示器领域，无法可靠地对金属线保护胶内的金属线的焊接异常进行检测。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种oled显示器焊接异常检测结构及制备、检测方法，通过在电连接的印制电路板和显示屏上设置额外测试点位，通过电学方法对产品每一根金属线的通断状态进行检测，检测方法简单、成本低，保证了检测结果的可靠性。
7.为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述oled显示器焊接异常检测结构，包括印制电路板及其上相连的显示屏，所述显示屏上的多个金属pad与所述印制电路板上对应的金手指通过金属线相连，多根金属线上覆盖有保护胶层ⅰ，所述保护胶层ⅰ外侧的显示器上设置有多个与所述金属pad一一对应且电连接的测试点位ⅰ，所述保护胶层ⅰ外侧的印制电路板上设置有多个与所述金手指一一对应且电连接的测试点位ⅱ。
8.所述测试点位ⅰ与所述金属pad的制备工艺相同，均由金属材质通过金属沉积和刻蚀工艺制备而成，采用的金属材质包括铝、钛、钨或其两种及两种以上的叠层金属；
9.所述测试点位ⅱ与所述金手指的制备工艺相同，均由金属材质通过金属沉积和刻蚀工艺制备而成，采用的金属材质包括金或镍钯金；
10.所述测试点位ⅰ和测试点位ⅱ上均覆盖有保护胶层ⅱ。
11.所述测试点位ⅰ与对应的金属pad之间通过显示屏内的线路ⅰ电连接。
12.所述测试点位ⅱ与对应的金手指之间通过印制电路板内的线路ⅱ电连接。
13.所述显示屏上的金属pad数量n≥70，相邻两个金属pad的中心距pi为100um～300um，每个金属pad的几何中心与显示屏实际显示区边界ea之间的距离d
pe
为500um～1000um，所述测试点位ⅰ与显示屏实际显示区边界ea之间的距离d
te
＝1/2～1d
pe
。
14.所述金属pad的面积a
p
为2500um2～40000um2，所述测试点位ⅰ的面积a
t
＝0.5～0.8a
p
；所述显示屏上每组金属pad与测试点位ⅰ几何中心之间的连线与对应金属线的连线方向一致。
15.所述金手指的数量m＝n+10,相邻两个金手指的中心距qi为100um～300um，每个金手指的几何中心与印制电路板远离显示屏的边界e
p
之间的距离d
fe
为500um～1000um，每个测试点位ⅱ与印制电路板远离显示屏的边界e
p
之间的距离d
te
＝1/2～1d
fe
。
16.所述金手指的面积af为2500um2～40000um2，所述测试点位ⅱ的面积a
t
＝0.3～0.5af；所述印制电路板上每组金手指与测试点位ⅱ几何中心之间的连线与对应金属线的连线方向一致。
17.一种所述的oled显示器焊接异常检测结构的制备方法，包括以下步骤：
18.步骤1：在显示屏上制备与每个金属pad相对应的测试点位ⅰ，在印制电路板上制备与每个金手指相对应的测试点位ⅱ；
19.步骤2：将印制电路板与显示屏固晶相连；
20.步骤3：使用打线工艺将显示屏上的金属pad与印制电路板上对应的金手指通过金属线连接；
21.步骤4：在多根金属线上涂布覆盖保护胶层ⅰ，并进行固化；
22.步骤5：在测试点位ⅰ和测试点位ⅱ上涂布覆盖保护胶层ⅱ，并进行固化。
23.一种oled显示器焊接异常检测方法，运用所述的检测结构，包括以下步骤：
24.步骤1：将检测结构放置在uv解胶机中，将测试点位ⅰ和测试点位ⅱ上覆盖的保护胶层ⅱ去除，使测试点位ⅰ和测试点位ⅱ裸露；
25.步骤2：分别使用探针连接测试点位ⅰ和测试点位ⅱ，外接检测设备，进行电信号输入及反馈信号收集，判断金属线的通断状态。
26.本发明的有益效果是：
27.1、本发明通过在保护胶层ⅰ外侧的显示器上和印制电路板上设置对应的检测点位，显示器上的测试点位ⅰ与金属pad一一对应且与之电连接，印制电路板上上测试点位ⅱ与金手指一一对应且与之电连接，分别使用探针连接对应的测试点位ⅰ、测试点位ⅱ，对产品每一根金属线的通断状态进行检测，检测方法简单、成本低、可靠性高。
28.2、本发明通过在显示器上和印制电路板上额外设置的测试点位上涂布覆盖保护胶层ⅱ，可保证在检测前测试点位不被氧化，进一步保证了检测结果的可靠性。
附图说明
29.下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
30.图1是本发明oled显示器焊接异常检测结构的结构示意图；
31.图2为本发明中显示屏上金属pad与测试点位ⅰ之间位置关系的示意图；
32.图3是本发明中印制电路板上金手指与测试点位ⅱ之间位置关系的示意图；
33.图4是本发明oled显示器焊接异常检测的示意图；
34.上述图中的标记均为：1.印制电路板，2.显示屏，3.金属pad，4.金手指，5.金属线，6.保护胶层ⅰ，7.测试点位ⅰ，8.测试点位ⅱ，9.保护胶层ⅱ，10.线路ⅰ，11.线路ⅱ。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.本发明的技术方案如下：如图1所示，本发明提供了一种oled显示器焊接异常检测结构，包括印制电路板1及其上相连的显示屏2，显示屏2上的多个金属pad3与印制电路板1上对应的金手指4通过金属线5相连，多根金属线5上覆盖有保护胶层ⅰ6，保护胶层ⅰ6的材料包括苯基有机硅橡胶、丙烯酸酯可见光硬化性树脂、单组分环氧树脂等。保护胶层ⅰ6外侧的显示器上设置有多个与金属pad3一一对应且电连接的测试点位ⅰ7，保护胶层ⅰ6外侧的印制电路板1上设置有多个与金手指4一一对应且电连接的测试点位ⅱ8。本发明通过在电连接
的印制电路板1和显示屏2上设置额外测试点位，通过电学方法对产品每一根金属线5的通断状态进行检测，检测方法简单、成本低，保证了检测结果的可靠性。
39.具体地，其中的测试点位ⅰ7与金属pad3布置在显示屏2的同层上，采用相同的制备工艺，均由金属材质通过金属沉积(气相沉积)制备整面后，再使用常规的刻蚀(包括光刻、显影、刻蚀、去胶等步骤)工艺获得目标图形大小，采用的金属材质包括铝、钛、钨或其两种及两种以上的叠层金属。
40.其中的测试点位ⅱ8与金手指4布置在印制电路板的同层上，采用相同的制备工艺，采用的金属材质包括金或镍钯金，均由上述金属材质通过金属沉积(包括沉金工艺和镍钯金工艺)沉积后，再通过常规的刻蚀工艺(包括光刻、显影、刻蚀、去胶等步骤)获得目标图形大小。
41.其中的测试点位ⅰ7和测试点位ⅱ8上均覆盖有保护胶层ⅱ9，该保护胶层ⅱ9的材料为环氧树脂衍生物，包括不饱和聚酯、聚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯，优选为聚氨酯丙烯酸酯，上述材料的保护胶层ⅱ9覆盖在测试点位上，可保证测试点位不被氧化，进一步保证了后续检测结果的可靠性。
42.具体地，其中的测试点位ⅰ7与对应的金属pad3之间通过显示屏2内的线路ⅰ10电连接，测试点位ⅱ8与对应的金手指4之间通过印制电路板1内的线路ⅱ11电连接，其中的线路ⅰ10和线路ⅱ11的制备为常规的总比被方法，即通过多次成膜-刻蚀显影-刻蚀去胶的方式实现单层膜的图案化及多层膜的堆叠与连接，最后可制备的到上述线路结构，具体的工艺细节此处不再赘述。由于测试点位ⅰ7与金属pad3为同层金属，测试点位ⅰ7与金属pad3通过线路ⅰ10电连接，同样地，由于测试点位ⅱ8与金手指4为同层金属，测试点位ⅱ8与金手指4通过线路ⅱ11电连接。分别使用探针连接测试点位ⅰ7和测试点位ⅱ8，使测试点位ⅰ7和测试点位ⅱ8通过外接的检测设备形成回路，在对应的金属线5不发生断裂时或焊点正常时，会有电流通过从而被检测到，反之，若发生短路、断路异常，电流/波形信号会有异常。因此，通过上述设计保证了探针接触测试点位ⅰ7和测试点位ⅱ8后，根据电信号反馈可检测金属线5的通断情况。
43.具体地，如图2所示，其中的显示屏2上的金属pad3数量n≥70，其具体数量n与显示屏2分辨率、传输数据量、接口类型相关，可通过设计仿真具体求得，其中一个为：显示屏2分辨率＝1920
×
1080，n＝90，但本发明不限于该分辨率。相邻两个金属pad3的中心距pi为100um～300um，优选为120um，可保证金属线5焊接时，相邻两个金属pad3上的金属球不会发生接触短路和金属球与相邻金属pad3接触发生短路的问题。每个金属pad3的几何中心与显示屏2实际显示区边界ea之间的距离d
pe
为500um～1000um，优选为900um，测试点位ⅰ7与显示屏2实际显示区边界ea之间的距离d
te
＝1/2～1d
pe
，优选为d
te
＝2/3d
pe
。
44.其中的金属pad3的形状可设置为圆形、矩形、正方形、菱形、平行四边形、正六边形等结构，金属pad3的面积a
p
为2500～40000um2，金属pad3的形状优选为正方形，其边长为50～200um；测试点位ⅰ7的面积a
t
＝0.5～0.8a
p
，测试点位ⅰ7的面积小于金属pad3的面积。
45.其中的显示屏2上每组金属pad3与测试点位ⅰ7几何中心之间的连线与对应金属线5的连线方向一致，使测试点位ⅰ7的制备定位更加方便，而且使显示屏2内的线路ⅰ10的布置更加整齐。
46.具体地，如图3所示，其中的金手指4的数量大于金属pad3的数量，由于显示屏2的
金属pad3为高精度刻蚀机制备，良率极高，而印制电路板1上的金手指4良率稍低，设定金手指4的数量大于金属pad3的数量，一般地，会多出2～10个，其具体数量n与显示屏2分辨率、传输数据量、接口类型相关，可通过设计仿真具体求得。相邻两个金手指4的中心距qi为100um～300um，优选为150um；每个金手指4的几何中心与印制电路板1远离显示屏2的边界e
p
之间的距离d
fe
为500um～1000um，优选为600um，每个测试点位ⅱ8与印制电路板1远离显示屏2的边界e
p
之间的距离d
te
＝1/2～1d
fe
，优选为d
te
＝1/2d
fe
。
47.其中的金手指4的形状可设置为圆形、矩形、正方形、菱形、平行四边形、正六边形等结构，金手指4的面积af为2500～40000um2，金手指4的形状优选为正方形，其边长为50～200um；测试点位ⅱ8的面积a
t
＝0.3～0.5af，测试点位ⅱ8的面积小于金手指4的面积。
48.其中的印制电路板1上每组金手指4与测试点位ⅱ8几何中心之间的连线与对应金属线5的连线方向一致，使测试点位ⅱ8的制备定位更加方便，而且使印制电路板1内的线路ⅱ11的布置更加整齐。
49.关于上述显示屏2上测试点位ⅰ7与金属pad3的尺寸及相对位置关系的设计，和印制电路板1上测试点位ⅱ8与金手指4的尺寸及向对位置关系的设计，由于额外增加了测试点位ⅰ7和测试点位ⅱ8，可保证在不改变原有设计排版利用率的情况下，上述参数设计刚好可以被检测探针工具精准接触探测，保证了测试结果的可靠性。
50.上述oled显示器焊接异常检测结构的制备方法，包括以下步骤：
51.步骤1：在显示屏2上采用与制备金属pad3相同的制备工艺，即采用包括铝、钛、钨或其两种及两种以上的叠层金属通过金属沉积(气相沉积)制备整面后，再使用常规的刻蚀工艺(包括光刻、显影、刻蚀、去胶等步骤)获得目标图形大小，制备与每个金属pad3相对应的测试点位ⅰ7；
52.在印制电路板1上采用与制备金手指4相同的制备工艺，即采用包括金或镍钯金的金属通过金属沉积(包括沉金工艺和镍钯金工艺)沉积后，再通过常规的刻蚀工艺(包括光刻、显影、刻蚀、去胶等步骤)获得目标图形大小，制备与每个金手指4相对应的测试点位ⅱ8。
53.步骤2：将印制电路板1与显示屏2固晶相连。
54.步骤3：使用打线工艺将显示屏2上的金属pad3与印制电路板1上对应的金手指4通过金属线5连接。
55.步骤4：在多根金属线5上涂布覆盖保护胶层ⅰ6，并进行固化；
56.步骤5：在测试点位ⅰ7和测试点位ⅱ8上涂布覆盖保护胶层ⅱ9，并进行固化。
57.如图4所示，运用上述检测结构对oled显示器焊接异常的检测方法，包括以下步骤：
58.步骤1：将检测结构放置在uv解胶机中，uv波长可选280～400nm，其中优选地为为365nm，能量为500～3000mj/cm2，优选地为1500mj/cm2，照射时间为30～180s，其中优选地为150s，可将测试点位ⅰ7和测试点位ⅱ8上覆盖的保护胶层ⅱ9去除，使测试点位ⅰ7和测试点位ⅱ8裸露，而不会影响金属线5上覆盖的保护胶层ⅰ6；
59.步骤2：分别使用探针连接测试点位ⅰ7和测试点位ⅱ8，外接检测设备，使用的检测设备为现有的设备，包括高精度电源(如万用表)、波形发生器、信号发生器等，进行电信号输入及反馈信号收集，判断金属线5的通断状态。即分别使用探针连接测试点位ⅰ7和测试点
位ⅱ8，使测试点位ⅰ7和测试点位ⅱ8通过外接的检测设备形成回路，在对应的金属线5不发生断裂时或焊点正常时，会有电流通过从而被检测到，反之，若发生短路、断路异常，电流/波形信号会有异常。
60.综上，本发明通过在电连接的印制电路板和显示屏上设置额外测试点位，通过电学方法对产品每一根金属线的通断状态进行检测，检测方法简单、成本低，保证了检测结果的可靠性。
61.以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

技术特征：
1.一种oled显示器焊接异常检测结构，包括印制电路板及其上相连的显示屏，所述显示屏上的多个金属pad与所述印制电路板上对应的金手指通过金属线相连，多根金属线上覆盖有保护胶层ⅰ，其特征在于，所述保护胶层ⅰ外侧的显示器上设置有多个与所述金属pad一一对应且电连接的测试点位ⅰ，所述保护胶层ⅰ外侧的印制电路板上设置有多个与所述金手指一一对应且电连接的测试点位ⅱ。2.根据权利要求1所述的oled显示器焊接异常检测结构，其特征在于：所述测试点位ⅰ与所述金属pad的制备工艺相同，均由金属材质通过金属沉积和刻蚀工艺制备而成，采用的金属材质包括铝、钛、钨或其两种及两种以上的叠层金属；所述测试点位ⅱ与所述金手指的制备工艺相同，均由金属材质通过金属沉积和刻蚀工艺制备而成，采用的金属材质包括金或镍钯金；所述测试点位ⅰ和测试点位ⅱ上均覆盖有保护胶层ⅱ。3.根据权利要求1所述的oled显示器焊接异常检测结构，其特征在于：所述测试点位ⅰ与对应的金属pad之间通过显示屏内的线路ⅰ电连接。4.根据权利要求1所述的oled显示器焊接异常检测结构，其特征在于：所述测试点位ⅱ与对应的金手指之间通过印制电路板内的线路ⅱ电连接。5.根据权利要求1所述的oled显示器焊接异常检测结构，其特征在于：所述显示屏上的金属pad数量n≥70，相邻两个金属pad的中心距p
i
为100um～300um，每个金属pad的几何中心与显示屏实际显示区边界e
a
之间的距离d
pe
为500um～1000um，所述测试点位ⅰ与显示屏实际显示区边界e
a
之间的距离d
te
＝1/2～1d
pe
。6.根据权利要求1所述的oled显示器焊接异常检测结构，其特征在于：所述金属pad的面积a
p
为2500um2～40000um2，所述测试点位ⅰ的面积a
t
＝0.5～0.8a
p
；所述显示屏上每组金属pad与测试点位ⅰ几何中心之间的连线与对应金属线的连线方向一致。7.根据权利要求5所述的oled显示器焊接异常检测结构，其特征在于：所述金手指的数量大于所述金属pad的数量，相邻两个金手指的中心距q
i
为100um～300um，每个金手指的几何中心与印制电路板远离显示屏的边界e
p
之间的距离d
fe
为500um～1000um，每个测试点位ⅱ与印制电路板远离显示屏的边界e
p
之间的距离d
te
＝1/2～1d
fe
。8.根据权利要求1所述的oled显示器焊接异常检测结构，其特征在于：所述金手指的面积a
f
为2500um2～40000um2，所述测试点位ⅱ的面积a
t
＝0.3～0.5a
f
；所述印制电路板上每组金手指与测试点位ⅱ几何中心之间的连线与对应金属线的连线方向一致。9.一种如权利要求1～8任意一项所述的oled显示器焊接异常检测结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在显示屏上制备与每个金属pad相对应的测试点位ⅰ，在印制电路板上制备与每个金手指相对应的测试点位ⅱ；步骤2：将印制电路板与显示屏固晶相连；步骤3：使用打线工艺将显示屏上的金属pad与印制电路板上对应的金手指通过金属线连接；步骤4：在多根金属线上涂布覆盖保护胶层ⅰ，并进行固化；步骤5：在测试点位ⅰ和测试点位ⅱ上涂布覆盖保护胶层ⅱ，并进行固化。10.一种oled显示器焊接异常检测方法，运用如权利要求1～8任意一项所述的检测结
构，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将检测结构放置在uv解胶机中，将测试点位ⅰ和测试点位ⅱ上覆盖的保护胶层ⅱ去除，使测试点位ⅰ和测试点位ⅱ裸露；步骤2：分别使用探针连接测试点位ⅰ和测试点位ⅱ，外接检测设备，进行电信号输入及反馈信号收集，判断金属线的通断状态。

技术总结
一种OLED显示器焊接异常检测结构及制备、检测方法，属于OLED显示器技术领域，该OLED显示器焊接异常检测结构，包括印制电路板及其上相连的显示屏，所述显示屏上的多个金属PAD与所述印制电路板上对应的金手指通过金属线相连，多根金属线上覆盖有保护胶层Ⅰ，所述保护胶层Ⅰ外侧的显示器上设置有多个与所述金属PAD一一对应且电连接的测试点位Ⅰ，所述保护胶层Ⅰ外侧的印制电路板上设置有多个与所述金手指一一对应且电连接的测试点位Ⅱ，本发明的有益效果是，本发明通过在电连接的印制电路板和显示屏上设置额外测试点位，通过电学方法对产品每一根金属线的通断状态进行检测，检测方法简单、成本低，保证了检测结果的可靠性。保证了检测结果的可靠性。保证了检测结果的可靠性。


技术研发人员：李雪原 朱平 石磊 刘胜芳 赵铮涛
受保护的技术使用者：安徽熙泰智能科技有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/18