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发表于 2023-9-1 00:44:51 | 查看: 353| 回复: 0 IP:中国广东省 中国电信公众宽带

当今LED大屏世界如同一部三国演义,刀光剑影,血雨腥风,DIP、SMD、COB三种封装模式分足鼎立,COB封装在LED显示屏应用领域已渐趋成熟,尤其在户外小间距领域以其独特的技术优势异军突起,谁强谁弱,试问谁能最终一统天下?

一、什么是COB封装?

COB封装,是英语Chip On Board的缩写,直译就是芯片放在板上。是一种区别于DIP和SMD封装技术的新型封装方式。如图所示

在LED显示技术领域,COB封装工艺就是将LED裸晶芯片用导电胶或绝缘胶固定在PCB的灯位焊盘上,然后用超声波焊接技术对LED芯片进行导电功能引线焊合,最后用环氧树脂胶对灯位进行包封,保护好LED发光芯片。

二、COB封装工艺与DIP和SMD封装工艺的区别

DIP封装,是dual inline-pin package的缩写,俗称插灯式显示屏。是三种封装模式中最先发展起来的。灯珠是由LED灯珠封装厂家生产,再由LED模组和显示屏厂家将其插入到LED的PCB灯板上,经过波峰焊接制作出DIP的半户外模组和户外防水模组。

SMD封装,是Surface Mounted Devices的缩写,意为:表面贴装器件,它是SMT(Surface Mount Technology中文:表面黏著技术)元器件中的一种。三合一是LED显示屏SMD技术的一种,是指将RGB三种不同颜色的LED晶片封装的SMT灯按照一定的间距封装在同一个胶体内。

DIP和SMD封装工艺在固晶焊线方面与COB封装没有区别,它最大的区别在于使用了红色部分的支架。大家都知道,支架一般有四个焊腿,需要通过SMT焊接到PCB板上。因此COB封装工艺相比DIP和SMD封装工艺最大的不同之处在于单灯省去了一个支架,因此也就节省了灯珠面过回流焊机的表贴焊接处理工艺。

三、COB封装工艺的优点 1高可靠性

评价可靠性的重要指标是死灯率:

LED显示屏行业目前使用的国家标准是:万分之三

COB封装工艺目前可以使该项指标达到:全彩屏:小于十万分之五

单、双色屏:小于百万分之八

为什么COB封装显示屏具有如此高的可靠性,我们通过以下五个方面进行分析:

A:单灯生产过程控制环节减少。

大家都知道,一个全彩灯珠需要五条焊线,如图所示

从灯珠面的生产角度来看,COB封装工艺仅需要在生产过程中控制好这五条焊线的质量,而SMD封装工艺除了这五条焊线的质量要控制好,还需要控制好灯珠面过回流焊工艺时支架四个焊脚的焊接质量,如图所示:

根据可靠性原理,一个系统的控制环节越少,可靠性越高。COB和SMD的控制环节分别是5和9,所以COB的可靠性在这方面至少比SMD高出近一倍。

再看下图:

以一平方米的LED显示屏为单位

如果生产1平米的P10,COB封装工艺就要省去4万个控制点。如果将点密度缩小一倍,也就是点密度达到P5级别,COB封装工艺每平米就要省去16万个焊点。如果将点密度进一步缩小到P2.0级别,COB封装工艺每平米就要省去100万个焊点。如果点密度达到P1.0级别,COB封装工艺将会省掉400万个焊点。相反SMD封装如何保证这几百万个焊点不出现假焊、连焊、虚焊,是一项令人十分头疼的问题。

COB封装工艺创造了革命性的一步,甩掉了支架表贴焊接这个环节。这也是保证COB封装高可靠性因素中权重最高的一个因素。

B.COB封装省去了灯珠面过回流焊工艺,不再造成传统封装工艺回流焊炉内高温对LED芯片和焊线失效。

众所周知,回流焊炉内一般会有240°的高温。如果环氧树脂胶TG点过低,或封装过程有潮气吸入,高温会导致胶体非线性急剧膨胀,导致LED芯片焊线拉断破坏失效。另外高温会通过支架管脚将热量快速传导到芯片,造成芯片体龟裂碎化失效的可能性增加。而这种问题是最可怕的,一般在工厂老化测试时也不会出现问题,经过运输到客户端再使用一段时间问题就会逐步暴露出来。

C.散热性好。COB封装工艺是直接将LED裸芯片固定到焊盘上,所以散热面积相对传统封装工艺要大,材料综合热传导系数也高,散热性好。

而传统封装是将LED裸芯片固定在支架内的焊盘上,焊盘需要通过支架金属管脚将热量间接传递到PCB板上。

D.沉金PCB板工艺。COB封装工艺线路板采用沉金工艺,没有采用传统封装通常使用的PCB板喷锡工艺,所以在户外应用条件下,活在湿热和盐雾环境应用条件下,PCB板线路抗氧化能力高。

E.户外防护处理工艺无死角。COB封装工艺灯面曲线圆滑呈半球面,灯面所有器件都由环氧树脂胶包封,没有任何的器件管脚裸露在外面。所以不管是应用在室内,还是户外环境或是恶劣的潮湿盐雾环境下,都不会有器件管脚氧化造成的灯珠失效担心。

COB封装在LED显示屏应用领域已渐趋成熟,尤其在户外小间距领域以其独特的技术优势异军突起。特别是在最近两年,随着生产技术以及生产工艺的改进,COB封装技术已经取得了质的突破,以前一些制约发展的因素,也在技术创新的过程中迎刃而解。

那么,COB封装技术优势到底在哪里?它与传统的SMD封装又有哪些不同?未来它会取代SMD成为LED显示屏的主流吗?

一般来说,某种封装技术是否有生命力,是要从产业链的头部(LED芯片)一直看到它尾部(客户应用端)。通过全面的分析来评估。其中,对某种封装技术的最终评判权一定是来自客户应用端,而不是产业链上的某个环节。本文将通过COB与SMD两种封装形式进行分析和比较,探讨LED显示领域最佳的封装形式。

总体来说,COB封装和SMD封装在LED芯片的选择上是站在同一个起跑线上,之后选择了不同的技术路线。

一、封装环节分析评估

  1. 技术不同

COB封装是将LED芯片直接用导电胶和绝缘胶固定在PCB板灯珠灯位的焊盘上,然后进行LED芯片导通性能的焊接,测试完好后,用环氧树脂胶包封。

SMD封装是将LED芯片用导电胶和绝缘胶固定在灯珠支架的焊盘上,然后采用和COB封装相同的导通性能焊接,性能测试后,用环氧树脂胶包封,再进行分光、切割和打编带,运输到屏厂等过程。

  1. 优劣势比较

SMD封装厂能造出高质量的灯珠是勿容置疑的,只是生产工艺过多,成本会相对高些。还会增加从灯珠封装厂到屏厂之间的运输、物料仓储和质量管控成本。

而SMD认为COB封装技术过于复杂,产品的一次通过率没有单灯的好控制,甚至是无法逾越的障碍。失效点无法维修,成品率低。

事实上,COB封装以目前的设备技术和质量管控水平,0.5K的集成化技术可以使一次通过率达到70%左右,1K的集成化技术可以达到50%左右、2K的集成化技术可以使该项指标达到30%左右。即使有没有通过一次通过率检测的模组,但整板不良点也就1-5点,超过5个不良点位以上的模组很少,封胶前经过测试与返修是可以使成品合格率达到90%-95%左右。随着技术的进步和经验的积累,这项指标还会不断提升。同时我们还拥有封胶后的坏点逐点修复技术。

3.技术分析评估

技术分析评估表

分析评估说明:

技术实现难易程度:

SMD封装:显而易见,这种单灯珠单体化封装技术已积累多年的实战经验,各家都有绝活,也有规模,技术成熟,实现起来相对容易。

COB封装:是一项多灯珠集成化的全新封装技术,实践过程中在生产设备、生产工艺装备、测试检测手段等很多的技术经验是在不断的创新实践中来积累和验证,技术门槛高难度大。目前面临的最大困难就是如何提高产品的一次通过率。COB封装所面临的是一座技术高峰,但它并非不可逾越,只是实现起来相对困难。

出厂失效率控制水平:

COB和SMD封装都可以控制得非常好,交给客户时都能保证0失效率。

成本控制:

从理论上说COB在这一环节的成本控制应该略胜一筹,但是目前产能有限,尚未形成规模化,所以暂时还是SMD占有优势。

可靠性隐患:

SMD封装中使用的四角或六角支架为后续的生产环节带来了技术困难和可靠性隐患。比如灯珠面过回流焊工艺需要解决数量庞大的支架管脚焊接良率问题。如果SMD要应用到户外,还要解决好支架管脚的户外防护良率问题。

而COB技术正是由于省去了这个支架,在后续的生产环节中几乎不会再有太大的技术困难和可靠性隐患。只面临两个技术丘陵:一个是如何保证IC驱动芯片面过回流焊时灯珠面不出现失效点,另一个就是如何解决模组墨色一致性问题。

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