COB集成封裝LED顯示面板產業化已在路上
來源:數字音視工程網 編輯:胡燕 2018-04-24 14:02:48 加入收藏 咨詢

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在2018年的廣州ISLE展會上,我們看到越來越多的公司推出了COB小間距產品。COB來了,COB為什么會越來越火,這是我們LED顯示行業和用戶都在問和思考的一件事。做為COB集成封裝技術的原創公司,我想就此帶領大家一探究竟COB技術和SMD技術有何差異,也談談我們對COB技術的理解和認識。
COB封裝技術是電子行業早就存在的一種封裝技術形態,并不是我們的發明創造,只是我們在2010年最先將這一技術引入到LED顯示面板集成技術上,開創了無支架集成封裝的概念和理論。
COB是英文的Chip-On-Board的縮寫,它的技術原理也非常簡單如圖一所示。
圖一
具體的實施就是將LED裸芯片放置在PCB板LED燈珠的焊盤上,然后進行導線的鍵合焊接,實現電氣功能。經測試合格后,再將每個燈位用防護透明膠體密封保護起來。這就形成了一個單體的COB封裝燈珠。
無論從Chip On Board的字面還是從技術實施的圖形都很難理解COB技術到底如何強大,那么我們把COB想像成一枚蠶繭,我會帶領大家抽去COB漂亮的外絲,深入到它的內核技術實質部分。
一、LED顯示領域封裝技術形態的演變
在LED顯示領域,封裝技術的地位及在產業鏈中所處的位置十分重要,擔負著承上啟下的重任。因此所有LED的顯示面板也都是以封裝技術來命名的。
LED顯示面板的主要封裝技術到目前為止已經經歷了DIP時代,SMD時代和COB時代,如圖二所示:
圖二
受制于當時的國家科技發展水平、產業制造設備水平、LED芯片技術發展水平等綜合性的條件因素,DIP時代和SMD時代實際上是弱化了封裝技術地位的重要性,只能采用最簡單的單體化封裝技術的生產方式,使產業的技術重心偏移到了產業鏈的下游顯示屏廠,因而產生了更加復雜技術和產業問題,有些甚至是無解的,這種代價的付出也是技術發展的一種必然。但我們都知道,任何技術的發展進化都是從簡單到高級,從單一到集成,封裝技術也不例外。一定會有一種技術和思想突破傳統技術觀念的束縛,在COB時代出現的集成封裝概念正是順應了這樣一種技術演變趨勢,它的出現重新強化了封裝技術的地位,使產業的技術重心重新回到了封裝環節,前置性的解決了傳統技術被困擾的各種問題,因此必定會成為未來LED芯片封裝技術的發展主流和方向。圖三展示的是一塊COB集成封裝LED顯示面板。
圖三
前兩代的“DIP”和“SMD”封裝技術可以稱之為傳統技術,他們具有如下的共性:
單燈珠分立化封裝技術
有支架技術
波峰焊或回流焊顯示面板集成技術(封裝“后”集成技術)
產業鏈形態固定(上游LED芯片+中游封裝+下游顯示屏)
而集成封裝技術是一種創新技術,它具有以下特征:
多燈珠集成化封裝技術
無支架技術
封裝顯示面板集成技術(封裝“中”集成技術)
產業鏈形態可控
在傳統技術和創新技術的對比中我們能實實在在看到他們的差異就是以下四個方面
單體v集成
有支架v無支架
封裝后集成v封裝中集成
產業鏈形態固化v產業鏈形態可控
傳統技術和創新技術在LED顯示面板的集成技術上,“后”和“中”雖然僅有一字之差,但功效大不一樣,甚至天翻地覆。所述這四個方面的差異就此構成了COB集成封裝技術的理論基礎。
二、傳統技術和產業問題
要搞創新技術,必然要對傳統技術和產業問題進行剖析、發現痛點、找出癥源。跨界的從來都不是專業的,創新者很少來自根植很深的領域, 神出鬼么,所以審視問題的視角和觀點會與行業的主流看法大相徑庭。對于一個慣性很沉重的行業,內部的人很難直面問題的本質,革命的動力往往來自外部的力量。如圖二所示,是我們對行業傳統技術進行的剖析,抽象總結出的結癥所在。
圖四
通過認真的分析研究,我們認為行業中的傳統技術存在如圖四中右側所列的十二種主要問題,有些是技術問題,有些是產業問題。但讓我們驚訝的是,所有這些問題的產生都是源自于一個封裝個體的支架。換句話說,傳統技術的核心實質問題就是支架問題。支架問題不解決,傳統技術就無解,就不能向前發展。所以支架雖小,撬動乾坤,小小的支架將決定成敗。
三、創新技術的威力
如圖五所示,抽象的總結展示了COB集成封裝的威力就是源于甩掉了那個令人討厭的小小的支架。這一無支架的集成封裝技術就完全解決了傳統封裝技術由支架引發的所有問題,前途就此變得一片光明。所以新舊技術的核心實質就是支架之爭,以及由此雙方圍繞支架和無支架形成的技術理論和產業理論之爭。其它的優化技術僅僅是錦上添花的事,它們即可為傳統技術服務,也可為創新技術服務,但它們并不能影響到傳統技術和創新技術的根本。
圖三
四.COB封裝技術的發展道路
多年的實際案例數據證明COB產品很牛,行業的大力推廣也給了COB產品一種高科技的符號,但很多人并沒有了解清楚COB技術的本質,所以COB封裝的發展呈現出多元化,仁者見仁,智者見智。歸納起來主要有以下三種發展道路。
單燈珠COB封裝技術
這個技術沿襲了傳統的封裝思維,具有較低的技術門檻,整個工藝路線和產業鏈布局也都沒有太大的改變。屏廠還是購買封裝廠封好的COB燈珠,再一粒粒SMT到LED顯示面板上。
有限集成COB封裝技術
為了提高生產效率和降低像素失效率,又不會太多的增加封裝技術的難度,有些廠家在嘗試有限集成COB封裝。屏廠從封裝廠購買的不再是單燈珠的COB燈珠,而是有限集成封裝的COB模塊,很像早期的點陣模塊技術,然后將這些模塊SMT到LED顯示面板上。
COB集成封裝技術
COB集成封裝指的是具有高集成度的COB封裝技術,一般最少應具有0.5K以上的集成度。目前技術已突破2K的集成度水平。整個LED顯示面板的燈珠集成都是在封裝中完成的,不再需要屏廠重要的SMT工藝。
COB集成封裝技術與上述兩種COB封裝技術最顯著的區別在于:
無支架
擁有至少0.5K以上的高集成度
產業鏈結構沒有屏廠環節
LED顯示面板是在封裝中實現集成而不是在封裝后通過SMT工藝實現集成
未來到底那種COB技術能有走得更好更遠,我想經過我們上述的分析梳理,大家自己也可以總結出結論。
五.COB集成封裝LED顯示面板技術將會成為新一代技術和產業化的主流
眾所周知, 傳統SMD封裝技術為LED小間距的應用立下了不可磨滅的功績。它的無尺寸限制、無縫拼接優勢以及自主發光的顯示效果正在越來越多的進入到專業和商業顯示市場的應用中。但與此同時也給客戶留下了不少應用中的痛點問題:首先是非常高的像素失效率,直接表現是可靠性和穩定性成為進一步發展的瓶頸。其次是脆弱的燈珠防護性,在屏體的安裝和搬運過程中很難對磕碰做出有效的保護。再次就是高成本問題,越往小間距做,成本增長的非常快速。客戶對以往的LED小間距產品真是既愛又怕,一個項目安裝完后恐怕維修時間比安裝時間還要多。曾幾何時LED顯示產品給客戶留下了恐怖印象,他們最愛問的一個問題就是燈珠壞了如何修。那么為何我們的LED顯示產品就做不到像LCD的像素失效率水平呢?能不能讓客戶不再想修燈的煩心事呢?關鍵原因是我們傳統的封裝技術從理論上分析推算是無法突破百位數的PPM的,即100/PPM,也就是說客戶使用一年以后,傳統產品的像素失效率很難低于1/10000, 萬分之一的水平,客戶的投資性價比非常不劃算。綜上所述傳統的SMD封裝技術、單燈珠COB封裝技術都存在同樣的問題,我們稱之為是百位數的PPM時代的技術,就是有限集成COB封裝技術的效果也好不到哪兒去,最多只能達到十位數的PPM水平。
如果我們把傳統的單燈珠封裝技術稱為LED顯示面板的1.0時代,那么COB集成封裝技術將會引領LED顯示面板的2.0時代。因為首先在小間距的2.0時代用戶和行業標準都會對技術和產品提出了更嚴苛的要求,主要體現在以下幾個方面:
1-2PPM的可靠性與穩定性(個位數的PPM時代開啟)
燈體的防護性能要達到商用甚至民用級別
顯示效果能夠滿足長時間觀看的舒適性要求
成本價格和產品性價比具有可比的競爭力
整個產品使用生命期內綜合使用成本有明顯的降低
真正具備0.X間距穩定的使用產品的量產能力
正是也只有COB集成封裝技術能夠滿足這些要求,所以集成封裝LED顯示面板必將成為產業化的主流和未來LED顯示領域高端制造技術的發展方向。
除此之外,COB的集成封裝LED顯示面板都具有傳統技術無法超越的特性:
像素失效率:客戶端應用一年后應小于9/PPM
高防護能力:燈珠不怕磕碰,表面抗耐磨能力超強
多環境適應能力
高低溫度:-40°C-80°C
高濕度:10%-98%
鹽霧環境:<3%
高腐蝕環境
優良的散熱能力
更長的使用壽命
節能環保
超輕薄
>175°的觀看視角
易彎曲 用于創意造型
無面罩易清潔
結束語:
COB技術的威力并不在于COB的技術形態本身,而在于它開創了集成化封裝思想和集成化技術理論。COB封裝僅僅是我們應用的一種技術手段,它的潛臺詞中所隱藏的無支架集成化技術才是最關鍵的技術核心。所以集成是對COB技術最美妙的詮釋,COB技術如果離開了集成思想,會變得毫無價值。集成封裝技術雖然始于COB技術和COB時代,但絕不會止步于COB,未來的集成化封裝思想和理論還會有更新的突破和更好的發展。
韋僑順的COB技術自始至終都是這種集成化思想的堅定捍衛者、實踐者和推動者,盡管這一技術形態最初受到行業的質疑,但八年的堅持是有價值的,韋僑順的COB技術形成了較為完整的技術理論和產業化理論,COB集成封裝LED顯示面板產業化項目已于2017年11月15日正式啟動。我們的愿景就是推動和實現COB集成封裝LED顯示面板事業的產業化,并就此做出了近三年的產業發展規劃,選擇了專業的團隊進行商業化運作。未來COB不僅僅會在小間距火起來,而且是在各個應用領域全面開花。
與此同時我們也十分清醒的看到有資本實力的大廠都想上COB項目,似乎不搞COB,技術上就會落伍,其實這種思維是很危險的。我們真心希望后進者會有更高層次的技術創新,我們堅決反對核心技術上的抄襲行為,也會在適當的時候采用必要的手段維護自己的權利。同時我們希望行業協會和行業的正能量對COB的發展做出規劃,要鼓勵原創,促進和支持基礎課題研發的投入,使COB技術處于一種良性發展的土壤中。
我們一直在說COB集成封裝威力無比,也許大家目前還不能深刻的體會到,隨著時間的推移和技術的不斷成熟,產業化的規模會越來越大,就在不遠的將來某個時間節點上,COB集成封裝顯示面板的爆發會瞬間到來。
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