COB顯示封裝技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢分析
來源:數(shù)字音視工程網(wǎng) 編輯:航行150 2015-05-26 08:55:44 加入收藏
COB其全稱是chip-on-board,即板上芯片封裝,是一種區(qū)別于SMD表貼封裝技術(shù)的新型封裝方式,具體是將LED裸芯片用導(dǎo)電或非導(dǎo)電膠粘附在PCB上,然后進(jìn)行引線鍵合實(shí)現(xiàn)其電氣連接,并用膠把芯片和鍵合引線包封。這種封裝方式并非不要封裝,只是整合了上下游企業(yè),從LED芯片封裝到LED顯示單元模組或顯示屏的生產(chǎn)都在一個(gè)工廠內(nèi)完成,整合和簡化了封裝企業(yè)和顯示屏制造企業(yè)的生產(chǎn)流程,生產(chǎn)過程更易于組織和管控,產(chǎn)品的點(diǎn)間距可以更小、可靠性成倍增加、成本更接近平民化。
COB封裝最早在照明上應(yīng)用,并且這種應(yīng)用也成為一種趨勢,據(jù)了解,COB封裝的球泡燈已經(jīng)占據(jù)了LED燈泡40%左右的市場。
隨著LED應(yīng)用市場的逐漸成熟,用戶對產(chǎn)品的穩(wěn)定、可靠性需求越來越高,特別是在同等條件下,要求產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的能效指標(biāo)、更低的功耗,以及更具競爭力的產(chǎn)品價(jià)格。正是基于此,與傳統(tǒng)LED SMD貼片式封裝和大功率封裝相比,板上芯片(COB)集成封裝技術(shù)將多顆LED芯片直接封裝在金屬基印刷電路板上,作為一個(gè)照明模塊通過基板直接散熱,不僅能減少支架的制造工藝及其成本,而且還具有減少熱阻的散熱優(yōu)勢,因此成為照明企業(yè)主推的一種封裝方式。
COB光源除了散熱性能好、造價(jià)成本低之外,還能進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。但在技術(shù)上,COB封裝仍存在光衰、壽命短、可靠性差等不足之處。
COB在照明上的應(yīng)用儼然成為一種潮流與趨勢,那么,這種封裝技術(shù)能否應(yīng)用在顯示屏上呢?在封裝方式上,已經(jīng)有企業(yè)做出了全新的嘗試,并且這種嘗試也得到了驗(yàn)證,已經(jīng)在市場上進(jìn)行推廣運(yùn)用,在這同時(shí),也引發(fā)了行業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。那么,COB顯示屏為什么會得到大家的關(guān)注呢?個(gè)中必有緣由。
一、COB封裝的優(yōu)劣勢分析
COB封裝的應(yīng)用在照明領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用了多年,其在各方面都存在諸多優(yōu)勢,所以得到了諸多照明企業(yè)的青睞,那么COB封裝技術(shù)應(yīng)用在顯示屏上面,又會擦出怎樣的火花?會不會也有一些層面出現(xiàn)水土不服的現(xiàn)象呢?一起來分析一下COB封裝的優(yōu)勢以及不足之處。據(jù)了解,COB封裝技術(shù)應(yīng)用在顯示屏上,有著傳統(tǒng)封裝技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢。
1.超輕薄: 可根據(jù)客戶的實(shí)際需求,采用厚度從0.4-1.2mm厚度的PCB板,使重量最少降低到原來傳統(tǒng)產(chǎn)品的1/3,可為客戶顯著降低結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸和工程成本。
2.防撞抗壓: COB產(chǎn)品是直接將LED芯片封裝在PCB板的凹形燈位內(nèi),然后用環(huán)氧樹脂膠封裝固化,燈點(diǎn)表面凸起成球面,光滑而堅(jiān)硬,耐撞耐磨。
3.大視角: COB封裝采用的是淺井球面發(fā)光,視角大于175度,接近180度,而且具有更優(yōu)秀的光學(xué)漫散色渾光效果。
4.可彎曲: 可彎曲能力是COB封裝所獨(dú)有的特性,PCB的彎曲不會對封裝好的LED芯片造成破壞,因此使用COB模組可方便地制作LED弧形屏,圓形屏,波浪形屏。是酒吧、夜總會個(gè)性化造型屏的理想基材。可做到無縫隙拼接,制作結(jié)構(gòu)簡單,而且價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于柔性線路板和傳統(tǒng)顯示屏模組制作的LED異形屏。
5.散熱能力強(qiáng): COB產(chǎn)品是把燈封裝在PCB板上,通過PCB板上的銅箔快速將燈芯的熱量傳出,而且PCB板的銅箔厚度都有嚴(yán)格的工藝要求,加上沉金工藝,幾乎不會造成嚴(yán)重的光衰減。所以很少死燈,大大延長了LED顯示屏的壽命。
6、耐磨、易清潔: 燈點(diǎn)表面凸起成球面,光滑而堅(jiān)硬,耐撞耐磨;出現(xiàn)壞點(diǎn),可以逐點(diǎn)維修;沒有面罩,有灰塵用水或布即可清潔。
7、全天候優(yōu)良特性: 采用三重防護(hù)處理,防水、潮、腐、塵、靜電、氧化、紫外效果突出;滿足全天候工作條件,零下30度到零上80度的溫差環(huán)境仍可正常使用。
COB顯示封裝存在著諸多的優(yōu)勢,為什么沒有在LED顯示屏的發(fā)展早期得到大規(guī)模的運(yùn)用呢?COB封裝的不足之處又體現(xiàn)在哪里呢?深圳韋僑順光電有限公司副總經(jīng)理胡志軍表示:“COB封裝唯一的缺點(diǎn)是屏面墨色不好掌控,就是在燈不點(diǎn)亮的時(shí)候,表面墨色不一致的問題。”深圳市奧蕾達(dá)科技有限公司市場總監(jiān)楊銳也坦言:“COB顯示封裝的硬傷就在于表面的一致性不夠,這個(gè)問題不解決,就很難得到客戶的認(rèn)可。”
二、COB封裝工藝解讀
COB的封裝技術(shù)又被歸類為免封裝或者省封裝的模式,但是這種封裝方式卻并不是省去封裝環(huán)節(jié),而是省去封裝流程,和貼片工藝相比,COB的封裝流程要省去幾個(gè)步驟,在一定程度上節(jié)省了時(shí)間和工藝,也在一定程度上節(jié)約了成本。SMD的生產(chǎn)工藝需要經(jīng)過固晶、焊線、點(diǎn)膠、烘烤、沖壓、分光分色、編帶、貼片等環(huán)節(jié),而COB的工藝在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行簡化,首先將IC貼在線路板上然后固晶、焊線、測試、點(diǎn)膠、烘烤,成為成品。
單就生產(chǎn)流程上來看,就省去了幾個(gè)步驟,業(yè)內(nèi)人士表示,這樣一來,就可以節(jié)省很大一部分的成本。值得注意的一點(diǎn)是,COB的封裝不需要過回流焊,這也成為COB的優(yōu)勢之一。
奧蕾達(dá)市場總監(jiān)楊銳表示常規(guī)的封裝是將燈珠放在PCB板上進(jìn)行焊接,燈越來越密的時(shí)候,燈腳也會越來越小,那么對于焊接的精密度要求會越高。一個(gè)平方有多少顆燈,一個(gè)燈有四個(gè)腳,那么一個(gè)平方就會有許多的焊點(diǎn),這個(gè)時(shí)候,對于焊點(diǎn)的要求是很高的,那么唯一的解決辦法就是把焊點(diǎn)縮小。很小的焊錫穩(wěn)定度很差的,可能隨便碰一下,就有可能脫落,這是SMD所無法避免的問題;COB封裝省去分光分色,烘干等流程,最關(guān)鍵的區(qū)別就是去掉焊錫這個(gè)流程,SMD在焊錫的過程中,對于溫度的把控極難掌握,溫度過高,會對燈造成損壞,過低,則焊錫沒有完全融化。很容易造成虛焊、假焊等現(xiàn)象,對于燈珠的穩(wěn)定性提升是一大挑戰(zhàn)。而COB沒有這個(gè)流程,那么穩(wěn)定性就會得到很大的提升。
韋僑順光電有限公司副總經(jīng)理胡志軍也提到傳統(tǒng)LED顯示屏的加工工藝比較繁多,尤其是在經(jīng)過回流焊的過程中,高溫狀態(tài)下SMD燈珠支架和環(huán)氧樹脂的膨脹系數(shù)不一樣,極易造成支架和環(huán)氧樹脂封裝殼脫落,出現(xiàn)縫隙,在后期的使用中逐漸出現(xiàn)死燈現(xiàn)象,導(dǎo)致不良率較高。而COB顯示屏之所以更穩(wěn)定,是因?yàn)樵诩庸すに嚿喜淮嬖诨亓骱纲N燈,即使有后期的回流焊貼IC工序,二極管芯片已用環(huán)氧樹脂膠封裝固化保護(hù)好了,就避免了焊機(jī)內(nèi)高溫焊錫時(shí)造成的燈珠支架和環(huán)氧樹脂間出現(xiàn)縫隙的問題。
三、COB封裝面臨的挑戰(zhàn)
一種新產(chǎn)品以及新技術(shù)新工藝的出現(xiàn),從來不會順風(fēng)順?biāo)谘邪l(fā)以及生產(chǎn)過程中不斷測試,不斷嘗試,才會發(fā)現(xiàn)問題所在,才能對癥下藥實(shí)時(shí)解決。每一個(gè)問題的出現(xiàn),都是研發(fā)人員攻關(guān)的過程,在這個(gè)過程中,充滿艱辛,但是同時(shí)也伴隨著成就與滿足。所有新興事物的發(fā)展都在一點(diǎn)一點(diǎn)的完善,也在一步一步接近成功。但是就目前而言,COB封裝技術(shù)發(fā)展還并不能稱之為成熟,畢竟新事物的發(fā)展成熟還尚需時(shí)日?,F(xiàn)階段,COB的封裝技術(shù)還面臨一些挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn),也在企業(yè)的不斷努力之中逐步完善。
據(jù)了解,目前,COB的封裝技術(shù)目前還存在三個(gè)方面的挑戰(zhàn)。
1、封裝過程的一次通過率
COB封裝方式由于其特性,COB封裝是要在一塊大的板子上,這塊板子上最多擁有1024顆燈,SMD如果封壞了一顆燈,只需要換一顆就行了,但是COB封裝的1024顆燈封裝完成之后,要進(jìn)行測試,所有燈確認(rèn)沒有問題之后,才能進(jìn)行封膠。如何保證整板1024顆燈完全完好,一次通過率是非常大的挑戰(zhàn)。
2、成品一次通過率
COB產(chǎn)品是先封燈,封完燈之后,IC驅(qū)動器件要進(jìn)行過回流焊工藝處理,如何保證燈面在過回流焊處理的時(shí)候,爐內(nèi)240度的高溫不對燈造成損害。這又是一大挑戰(zhàn),和SMD相比,COB節(jié)省了燈面過回流焊的處理,但是器件面和SMD一樣,都需要過回流焊處理的,也就是說SMD要過兩次回流焊,不同的是,SMD過回流焊的時(shí)候,爐內(nèi)的溫度會對燈面造成兩種損傷,一種是焊線,溫度過高,就會急劇性快速膨脹,會造成燈絲拉斷,第二個(gè)是爐內(nèi)熱量通過支架的4個(gè)管腳迅速傳遞到燈芯上,燈芯上可能會造成細(xì)小的碎化損傷,這種損傷很致命,檢測往往很難發(fā)現(xiàn),包括做老化測試也很難檢測出,但是晶體的這種細(xì)小的損傷細(xì)微的裂縫,經(jīng)過一段時(shí)間的使用,這種弊端就會凸顯出來,繼而導(dǎo)致燈失效。而COB就是要保證在燈面過回流焊的時(shí)候,爐內(nèi)高溫不對其造成損害,保證良品率,這也是非常重要的層面。
3、整燈維修
對于COB燈的維護(hù),需要專業(yè)的一起來進(jìn)行修護(hù)與維護(hù)。而單燈維護(hù)有一個(gè)最大的問題就是,修好之后,燈的周圍會出現(xiàn)一個(gè)圈,修一顆燈,周邊一圈都會被焊槍熏到,維修難度也比較高。存在挑戰(zhàn)就需要找出相應(yīng)的解決辦法,目前來說,COB封裝在封裝以及維護(hù)過程中遇到的問題,企業(yè)都拿出了相應(yīng)的解決方案,比如在燈面過回流焊的時(shí)候,采用某種方式將燈面進(jìn)行保護(hù),減小損傷;在維護(hù)過程中采用逐點(diǎn)校正技術(shù),保證燈珠之間的一致性。
四、COB封裝的發(fā)展趨勢探究
COB封裝有一個(gè)優(yōu)勢就是直接在PCB板上進(jìn)行封裝,不受燈珠的限制,所以,對于COB來說點(diǎn)間距這個(gè)說法并不科學(xué),理論上來說,COB封裝想要達(dá)到高密,是非常容易的。借用行業(yè)人士一句話來說,COB封裝就是為小間距量身打造的。
奧蕾達(dá)市場總監(jiān)楊銳表示“COB不走常規(guī)屏路線,那樣做出來的產(chǎn)品就會失去意義,COB主要運(yùn)用就在小間距顯示屏,目前小間距顯示屏在安防領(lǐng)域有較多的運(yùn)用,所以COB顯示屏的一個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域就在于安防。”
韋僑順光電有限公司副總經(jīng)理胡志軍也表達(dá)了同樣的觀點(diǎn),“SMD需要解決焊腳問題,一個(gè)燈珠有四個(gè)焊腳,那么隨著顯示屏的密度更高,單位平方米中所使用的燈珠將會更多,焊腳將會越來越密,這個(gè)問題不解決,對于表貼來說小型化是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn),COB把支架這一部分略過,幾百萬個(gè)焊點(diǎn)的難題全部被拋之腦后,所以小型化做起來更輕松。”
“COB封裝的一個(gè)特點(diǎn)就是能夠很好的解決戶外防護(hù)的問題,韋僑順采取了一個(gè)‘農(nóng)村包圍城市’的戰(zhàn)略,先發(fā)展戶外小間距,對于COB而言,即使到P3、P2.5、P1.8,都很容易實(shí)現(xiàn),所以韋僑順打算抓緊時(shí)間,把握時(shí)機(jī),先突破戶外小間距,利用高可靠性的優(yōu)勢迂回向室內(nèi)小間距的領(lǐng)域滲透。”胡志軍這樣描繪未來的發(fā)展藍(lán)圖。
“我們認(rèn)為COB具有非常好的發(fā)展前景,因?yàn)镃OB產(chǎn)品的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于表貼產(chǎn)品,這是第一點(diǎn);第二點(diǎn),COB產(chǎn)品隨著點(diǎn)密度越小它的成本越低,越接近平民化,這是兩個(gè)非常重要的特點(diǎn)。它們足以支撐COB走向更美好的未來。
“對于COB來說,不受燈珠的限制。1.0以下都能很輕松地做出來,但是做出來的產(chǎn)品沒有市場就會失去它的意義和價(jià)值。COB顯示屏是未來的希望,但是這條路要想順暢地走下去,還需要一定的時(shí)間。因?yàn)橐虢鉀Q一致性問題還需要做出更多的努力。COB是一種非常好的發(fā)展趨勢。因?yàn)閮烧叩膬r(jià)格差不多,但是COB成本要低15%左右,一個(gè)是工藝問題,要省去幾個(gè)工藝流程,另外就是實(shí)現(xiàn)批量化要更容易。”楊銳坦言。
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