COB封裝在LED顯示屏應(yīng)用領(lǐng)域已漸趨成熟，尤其在戶外小間距領(lǐng)域以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢異軍突起，目前已突破戶外P3.0級別，在不久的將來突破戶外P2.0級別已勢所必然。那么COB封裝技術(shù)到底是何方神圣？為何一埃出現(xiàn)就具有如此生猛的表現(xiàn)，令人刮目相看？ 它的技術(shù)優(yōu)勢到底在哪里？未來的COB產(chǎn)品具有哪些應(yīng)用前景？看完這篇文章，相信一定程度上解決LED顯示屏行業(yè)同仁們的一些疑惑。
一．什么是COB封裝
COB封裝的英文是Chip On Board，直譯就是芯片放在板上。如圖所示
在LED顯示技術(shù)領(lǐng)域，COB封裝工藝就是將LED裸晶芯片用導(dǎo)電膠或絕緣膠固定在PCB的燈位焊盤上，然后用超聲波焊接技術(shù)對LED芯片進(jìn)行導(dǎo)電功能引線焊合，最后用環(huán)氧樹脂膠對燈位進(jìn)行包封，保護(hù)好LED發(fā)光芯片。
二.COB封裝工藝與DIP和SMD封裝工藝的區(qū)別
如圖所示：
DIP封裝
SMD封裝
DIP和SMD封裝工藝在固晶焊線方面與COB封裝沒有區(qū)別，它最大的區(qū)別在于使用了紅色部分的支架。大家都知道，支架一般有四個焊腿，需要通過SMT焊接到PCB板上。因此COB封裝工藝相比DIP和SMD封裝工藝最大的不同之處在于單燈省去了一個支架，因此也就節(jié)省了燈珠面過回流焊機(jī)的表貼焊接處理工藝。
三. COB封裝工藝的優(yōu)點(diǎn)
高可靠性
評價可靠性的重要指標(biāo)是死燈率：
LED顯示屏行業(yè)目前使用的國家標(biāo)準(zhǔn)是：萬分之三
COB封裝工藝目前可以使該項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到：全彩屏：小于十萬分之五
單、雙色屏：小于百萬分之八
為什么COB封裝顯示屏具有如此高的可靠性，我們通過以下五個方面進(jìn)行分析：
A: 單燈生產(chǎn)過程控制環(huán)節(jié)減少。
大家都知道，一個全彩燈珠需要五條焊線，如圖所示
從燈珠面的生產(chǎn)角度來看，COB封裝工藝僅需要在生產(chǎn)過程中控制好這五條焊線的質(zhì)量，而SMD封裝工藝除了這五條焊線的質(zhì)量要控制好，還需要控制好燈珠面過回流焊工藝時支架四個焊腳的焊接質(zhì)量，如圖所示：
根據(jù)可靠性原理，一個系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)越少，可靠性越高。COB和SMD的控制環(huán)節(jié)分別是5和9，所以COB的可靠性在這方面至少比SMD高出近一倍。
再看下圖：
以一平方米的LED顯示屏為單位
A.如果生產(chǎn)1平米的P10，COB封裝工藝就要省去4萬個控制點(diǎn)。如果將點(diǎn)密度縮小一倍，也就是點(diǎn)密度達(dá)到P5級別，COB封裝工藝每平米就要省去16萬個焊點(diǎn)。如果將點(diǎn)密度進(jìn)一步縮小到P2.0級別，COB封裝工藝每平米就要省去100萬個焊點(diǎn)。如果點(diǎn)密度達(dá)到P1.0級別，COB封裝工藝將會省掉400萬個焊點(diǎn)。相反SMD封裝如何保證這幾百萬個焊點(diǎn)不出現(xiàn)假焊、連焊、虛焊，是一項(xiàng)令人十分頭疼的問題。
COB封裝工藝創(chuàng)造了革命性的一步，甩掉了支架表貼焊接這個環(huán)節(jié)。這也是保證COB封裝高可靠性因素中權(quán)重最高的一個因素。
B. COB封裝省去了燈珠面過回流焊工藝，還會帶來另一個好處。不再有傳統(tǒng)封裝工藝回流焊爐內(nèi)高溫對LED芯片和焊線造成的失效。
眾所周知，回流焊爐內(nèi)一般會有240°的高溫。如果環(huán)氧樹脂膠TG點(diǎn)過低，或封裝過程有潮氣吸入，高溫會導(dǎo)致膠體非線性急劇膨脹，導(dǎo)致LED芯片焊線拉斷破壞失效。另外高溫會通過支架管腳將熱量快速傳導(dǎo)到芯片，造成芯片體龜裂碎化失效的可能性增加。而這種問題是最可怕的，一般在工廠老化測試時也不會出現(xiàn)問題，經(jīng)過運(yùn)輸?shù)娇蛻舳嗽偈褂靡欢螘r間問題就會逐步暴露出來。
C. COB封裝工藝是直接將LED裸芯片固定到焊盤上，所以散熱面積相對傳統(tǒng)封裝工藝要大，材料綜合熱傳導(dǎo)系數(shù)也高，散熱性好。
而傳統(tǒng)封裝是將LED裸芯片固定在支架內(nèi)的焊盤上，焊盤需要通過支架金屬管腳將熱量間接傳遞到PCB板上。
D. COB封裝工藝線路板采用沉金工藝，沒有采用傳統(tǒng)封裝通常使用的PCB板噴錫工藝，所以在戶外應(yīng)用條件下，活在濕熱和鹽霧環(huán)境應(yīng)用條件下，PCB板線路抗氧化能力高。
E. COB封裝工藝燈面曲線圓滑呈半球面，燈面所有器件都由環(huán)氧樹脂膠包封，沒有任何的器件管腳裸露在外面。所以不管是應(yīng)用在室內(nèi)，還是戶外環(huán)境或是惡劣的潮濕鹽霧環(huán)境下，都不會有器件管腳氧化造成的燈珠失效擔(dān)心。如 圖所示：
而SMD封裝的表面沒有圓滑平整的過度曲線，會有很多凸起的四方塊，四方快上還有明顯棱角。燈珠面裸露出來的管腳需要經(jīng)過戶外防護(hù)處理來保護(hù)。
COB封裝實(shí)際上只需要對燈珠面的PCB和驅(qū)動IC面的PCB和器件進(jìn)行納米鍍膜、抗紫外鍍膜和三防漆噴涂戶外防護(hù)處理，處理區(qū)域不存在任何的陰影區(qū)，無處理死角。而SMD封裝在處理表貼燈珠的四腿或六腿焊盤的戶外防護(hù)上，在如何處理好這幾百萬個焊點(diǎn)的抗氧化能力上又將面臨另一場巨大的挑戰(zhàn)。
2.省成本
相對于傳統(tǒng)封裝工藝，COB封裝工藝節(jié)省了成本，主要來源于以下四個方面：
A. 節(jié)省原材料成本
COB封裝不再使用支架和編帶等金屬原材料。
B. 節(jié)省工序加工成本
COB封裝節(jié)省了燈珠線路板的切割、分光、編帶和燈面的回流焊工藝等。
C. 節(jié)省了運(yùn)輸成本
COB封裝不再使用支架，節(jié)省了支架的重量。比如一平米的SMD P3全彩屏?xí)玫?11111個支架。
COB封裝使用逐點(diǎn)精確點(diǎn)膠工藝對LED裸芯片進(jìn)行保護(hù)，所以用膠量非常少，以P3全彩為例，一塊1024個燈珠的模組用膠量僅僅不到3克。所以也節(jié)省了模組的重量。節(jié)省了重量就節(jié)省了物流成本。
D. 簡化了生產(chǎn)組織流程，更易于管控
COB封裝工藝整合了LED顯示產(chǎn)業(yè)鏈的中、下游企業(yè)的生產(chǎn)流程，在一個企業(yè)內(nèi)部就可完成從LED燈珠的封裝到LED顯示屏的制作過程，節(jié)約了生產(chǎn)組織成本，中間環(huán)節(jié)的包裝和物流成本、質(zhì)量控制成本等。而SMD封裝工藝是由燈珠封裝廠將燈珠做好，打好包裝運(yùn)輸?shù)?a href=http://www.sdhtys.com/led/ target=_blank>LED顯示屏生產(chǎn)企業(yè)。
3. 易于實(shí)現(xiàn)小點(diǎn)間距
對于小點(diǎn)間距的應(yīng)用趨勢，COB封裝未來有可能突破P1.0級別。如果單從可靠性方面來看，COB封裝工藝的優(yōu)勢要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于SMD封裝工藝，理由如下。
以P1.0級別為例：每平米P1.0的點(diǎn)密度計算如下：
1÷(0.001X0.001)=1000000
為100萬個點(diǎn)，以每個點(diǎn)有4個支架焊腳計算，整個生產(chǎn)過程需要控制400萬個焊腳管腳質(zhì)量，這將是十分十分困難的，而COB封裝將不會有這種困難，所以可靠性遠(yuǎn)高于SMD封裝.
還有COB封裝在設(shè)計燈珠直徑時不再受制于支架尺寸的限制，如下圖所示：
目前的技術(shù)可以將燈珠直徑設(shè)計到1.2mm，燈珠和燈珠之間的安全距離可以達(dá)到0.5mm。理論上小點(diǎn)間距可以實(shí)現(xiàn)P1.7級別。未來隨著LED芯片技術(shù)的進(jìn)步，尺寸進(jìn)一步縮小，或者有倒裝LED芯片的出現(xiàn)，突破P1.0級別已為期不遠(yuǎn)。
4. 輕薄 180°大視角 易彎曲
A. 輕�。�
COB封裝模組的重量會比SMD封裝模組的重量輕1/2強(qiáng)。
以相同點(diǎn)密度的戶外模組對比，COB模組每平米比SMD模組輕5-10kg左右。
B. 180°大視角
由于COB封裝采用半球面透鏡發(fā)光，沒有面蓋遮擋，所以理論上發(fā)光角度可以達(dá)到180°。而SMD一般在125°，最大可達(dá)到160°左右。
C. 易彎曲
由于COB封裝沒有支架焊接，LED芯片由環(huán)氧樹脂膠密封在燈位內(nèi)，所以是可以任意彎曲的，彎曲能力隨模組尺寸的大小和PCB板的厚度而決定。
而SMD模組是不能夠彎曲的。
5.抗壓 耐沖擊 耐磨 易清洗
A. 抗壓、耐沖擊、耐磨
COB模組的燈位是用環(huán)氧樹脂膠包封的，高TG點(diǎn)的膠水具有良好的物理性能如下：
抗壓強(qiáng)度：8.4kg/mm²
剪切強(qiáng)度：4.2kg/mm²
抗沖擊強(qiáng)度：6.8kg*cm/cm²
硬度：Shore D 84
以P4燈珠為例：燈珠直徑是D=2.8mm
燈珠封裝面積是： S=πr²=3.14X1.4²=6.15mm²
單個燈珠承受的壓力為：6.15X8.4=51.66kg
單個燈珠承受的側(cè)向剪切力為：6.15X4.2=25.83kg
B. 易清潔
COB模組燈板表面不再使用面罩，屏體戶外使用臟污后可以用水直接沖洗。
四．COB封裝產(chǎn)品應(yīng)用
小間距領(lǐng)域
COB封裝戶外小間距已達(dá)到P3.0級別，進(jìn)入到了SMD尚未達(dá)到的級別。未來也將會不斷挑戰(zhàn)戶外小間距的新極限，甚至沖擊P1.0級別。韋僑順光電將采用農(nóng)村包圍城市的戰(zhàn)略，利用COB封裝產(chǎn)品的戶外應(yīng)用優(yōu)勢，迅速占領(lǐng)戶外小間距的落地應(yīng)用市場，然后再以高可靠性和低成本優(yōu)勢向室內(nèi)小間距應(yīng)用市場滲透。
2. 異形屏和創(chuàng)意造型屏領(lǐng)域
COB封裝模組不僅可彎曲，而且還輕薄，很適合用于異形屏和創(chuàng)意造型屏領(lǐng)域。
3.濕熱和鹽霧環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域
針對COB封裝產(chǎn)品在濕熱和鹽霧環(huán)境下具有超強(qiáng)的抗氧化抗腐蝕能力，所以在濕熱（如室內(nèi)游泳池或水療場所）和鹽霧（如海邊）等類似的特殊應(yīng)用環(huán)境將會表現(xiàn)突出。
4. 體育場館
針對COB封裝產(chǎn)品的不怕碰撞、抗壓和耐沖擊的特點(diǎn)，將其應(yīng)用到足球場和各種球類場館的廣告屏，學(xué)校單位的體育場館的LED顯示屏等特殊應(yīng)用領(lǐng)域。
5.超輕薄LED顯示屏和超輕薄雙面LED顯示屏領(lǐng)域
因?yàn)镃OB封裝LED顯示屏比傳統(tǒng)顯示屏的重量減輕一半，雙面屏電源內(nèi)置厚度也可以做到35mm，所以在對重量和厚度有特殊要求的場合，COB封裝產(chǎn)品也將發(fā)揮重大作用。
五. 結(jié)束語
COB封裝由于自身的特點(diǎn)與優(yōu)勢，將會被越來越多的人認(rèn)知，也會走進(jìn)更多的行業(yè)和領(lǐng)域。 尤其針對戶外小間距應(yīng)用，一旦形成產(chǎn)能，在技術(shù)和價格上將占據(jù)絕對的優(yōu)勢。未來SMD在可靠性、實(shí)現(xiàn)更小的間距、成本方面都將面臨巨大的挑戰(zhàn)。我們也認(rèn)為，未來SMD面臨的主要問題不是在封裝環(huán)節(jié)，它最大的問題會出現(xiàn)在屏廠環(huán)節(jié)上。盡管封裝燈珠的工廠可以將燈珠的質(zhì)量做的非常好，但屏廠的綜合水平參差不齊。PCB的材料、PCB的制作工藝、驅(qū)動IC的質(zhì)量、SMT設(shè)備的精度、SMT的生產(chǎn)水平、戶外防護(hù)處理的工藝和方法，管理者對質(zhì)量管控的理念，用戶對低價格無節(jié)制的渴望，市場反饋回來的信息，用戶的信心等等因素在過度競爭的環(huán)境中似乎得不到一個有解的答案。相反COB封裝由于具有革命性的突破，甩掉了支架這個大包袱，將會輕裝前進(jìn)，前途變得一片光明。密度越高，成本優(yōu)勢越明顯，在小間距通往平民化的應(yīng)用方向上，COB封裝將發(fā)揮重要的作用。未來行業(yè)的發(fā)展用一句話來概括作為結(jié)束語：“六腳的跑不過四腳的，四腳的跑不過無腳的”。
