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直插 SMD COB三種燈珠封裝方式優(yōu)劣勢(shì)差別在哪里

TOP:0 日期:2018-08-03 14:52:55
LED顯示屏行業(yè)繼直插(Lamp)工藝之后,已經(jīng)廣泛過(guò)渡到表貼(SMD)工藝,隨著表貼(SMD)大行其道,大有取代直插之際時(shí),COB封裝卻又騰空出世。

其實(shí)拿COB與表貼來(lái)作比較,本來(lái)就有點(diǎn)“關(guān)公戰(zhàn)秦瓊”的意味,小間距LED屏的“表貼”工藝與COB之間其實(shí)并不是“直接競(jìng)爭(zhēng)”的關(guān)系。

COB是一種封裝技術(shù),SMD表貼則是一種大量微小器件結(jié)構(gòu)布局和電氣連接技術(shù)。

他們處于電子產(chǎn)業(yè),尤其是LED產(chǎn)業(yè)的不同階段。或者說(shuō),表貼是LED屏制造商的核心工藝,而COB等封裝技術(shù)則是終端制造商的上游企業(yè)“LED封裝產(chǎn)業(yè)”的“工作”。

兩者本無(wú)須直接比較孰優(yōu)孰劣,但架不住當(dāng)前LED小間距大火,為實(shí)現(xiàn)LED小間距顯示屏最好的解決方案,大家都在八仙過(guò)海,各顯神通。

 
在小間距制造工藝的比拼中,眾多小間距廠商只能被動(dòng)的在“回流焊表貼工藝”等環(huán)節(jié)殫精竭慮。然而隨著小間距持續(xù)往下發(fā)展,單位面積內(nèi)所需貼片的LED燈珠成幾何級(jí)倍增,這對(duì)表貼工藝提出了越來(lái)越高的要求。受小間距的間距越小,這種密集貼裝工藝難度越大的影響,小間距LED顯示屏在持續(xù)減小間距的同時(shí),死燈率過(guò)高的難題一直未能得到有效地解決。

而COB(chip-on-board)技術(shù)將LED裸芯片用導(dǎo)電或非導(dǎo)電銀膠粘附在PCB基板上,然后進(jìn)行引線鍵合實(shí)現(xiàn)其電氣連接。

COB封裝相對(duì)于傳統(tǒng)SMD LED封裝來(lái)說(shuō),主要在生產(chǎn)制造效率、低熱阻、光品質(zhì)、應(yīng)用、成本等方面具有優(yōu)勢(shì),特別在1.25mm間距以下小間距顯示產(chǎn)品上,具有較大綜合優(yōu)勢(shì)。

COB封裝在生產(chǎn)流程上和傳統(tǒng)SMD生產(chǎn)流程基本相同,在固晶,焊線流程上和SMD封裝效率基本相當(dāng),但在點(diǎn)膠、分離、分光、包裝上,COB封裝的效率要比SMD類產(chǎn)品高出很多。

傳統(tǒng)SMD封裝人工和制造費(fèi)用大概占物料成本的15%,COB封裝人工和制造費(fèi)用大概占物料成本的10%,采用COB封裝,人工和制造費(fèi)可省5%。

 
傳統(tǒng)SMD封裝應(yīng)用的系統(tǒng)熱阻為:芯片-固晶膠-焊點(diǎn)-錫膏-銅箔-絕緣層-鋁材;COB封裝的系統(tǒng)熱阻為:芯片-固晶膠-鋁材。

COB封裝系統(tǒng)熱阻要遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)SMD封裝的系統(tǒng)熱阻,因此可大幅度提高LED的壽命。

傳統(tǒng)SMD封裝通過(guò)貼片的形式將多個(gè)分立的器件貼在PCB板上形成LED應(yīng)用的光源組件,此種做法存在點(diǎn)光,眩光以及重影的問(wèn)題。

而COB封裝由于是集成式封裝,是面光源,視角大且易調(diào)整,減少出光折射的損失;贑OB光源具有熱阻低、光通量密度高、眩光少、發(fā)光均勻等特性。



既然COB技術(shù)有這么多優(yōu)點(diǎn),卻為何在LED顯示屏行業(yè)卻一直磕磕絆絆呢?

COB封裝與SMD封裝在LED芯片的選擇上站在同一個(gè)起跑線上,之后卻選擇了不同的技術(shù)路線。

SMD封裝是種單燈封裝的方式,相對(duì)保證單個(gè)燈珠的質(zhì)量來(lái)說(shuō)有優(yōu)勢(shì),只是生產(chǎn)工藝過(guò)多,成本會(huì)相對(duì)高些。還會(huì)增加從燈珠封裝廠到屏廠之間的運(yùn)輸、物料倉(cāng)儲(chǔ)和質(zhì)量管控成本。

COB封裝則是一項(xiàng)多芯片集成化的封裝技術(shù),將LED芯片直接用導(dǎo)電膠和絕緣膠固定在PCB板燈珠燈位的焊盤上,比起單燈封裝,其效率和成本并且在可靠性方面有明顯優(yōu)勢(shì)。

但部分觀點(diǎn)認(rèn)為,COB封裝技術(shù)過(guò)于復(fù)雜,產(chǎn)品的一次通過(guò)率沒有單燈的好控制,甚至是無(wú)法逾越的障礙。其失效點(diǎn)無(wú)法維修,成品率低。

COB封裝以目前設(shè)備技術(shù)和質(zhì)量管控水平,0.5K集成化技術(shù)可以使一次通過(guò)率達(dá)70%左右,1K集成化技術(shù)可以達(dá)50%左右,2K集成化技術(shù)可以使該項(xiàng)指標(biāo)達(dá)30%左右。

即使有沒有通過(guò)一次通過(guò)率檢測(cè)的模組,但整板不良點(diǎn)也就1-5點(diǎn),超過(guò)5個(gè)不良點(diǎn)位以上的模組很少,封膠前經(jīng)過(guò)測(cè)試與返修是可以使成品合格率達(dá)到90%-95%左右。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)的積累,這項(xiàng)指標(biāo)還會(huì)不斷提升。并且還可以采用壞點(diǎn)逐點(diǎn)修復(fù)技術(shù)對(duì)封膠后有問(wèn)題的燈珠進(jìn)行修復(fù)。



在實(shí)現(xiàn)其小間距LED顯示屏制造方面,傳統(tǒng)SMD封裝隨著產(chǎn)品點(diǎn)密度的增加,貼片技術(shù)難度增加,產(chǎn)品的成本也會(huì)增加。而且點(diǎn)密度越高,成本增加越多,呈非線性加快增長(zhǎng)關(guān)系。

特別是在過(guò)回流焊環(huán)節(jié),SMD封裝中使用的四角或六角支架在燈珠面過(guò)回流焊工藝需要解決數(shù)量龐大的支架管腳焊接良率問(wèn)題。

如果SMD應(yīng)用到戶外,還要解決好支架管腳的戶外防護(hù)良率問(wèn)題。采用SMD封裝技術(shù)的小間距LED極易在使用中產(chǎn)生死燈、壞燈現(xiàn)象。

首先是因?yàn)镾MD小間距LED在生產(chǎn)中,需要將燈珠以高溫回流焊(240-270攝氏度)的方式焊在電路板上,而在高溫回流焊中由于燈珠中支架、基板、環(huán)氧樹脂等材料的膨脹系數(shù)不同,極易產(chǎn)生縫隙,造成燈珠在出廠時(shí)處于“亞健康”狀態(tài)。

其次,采用SMD封裝技術(shù),LED的燈腳焊盤裸露外部易被氧化,造成水汽入侵LED內(nèi)部芯片,在水氧作用下長(zhǎng)期運(yùn)行造成燈芯內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),出現(xiàn)死燈、“毛毛蟲”現(xiàn)象。

此外,靜電對(duì)LED燈珠的傷害也不容忽略。小間距SMD產(chǎn)品靜電敏感,裸露的燈腳焊盤很容易受到靜電的影響,造成死燈。

廠商在“回流焊”階段的“品控”能力直接決定了其小間距LED屏產(chǎn)品的壽命、成本、良品率,以及最重要的產(chǎn)品參數(shù)“點(diǎn)間距”的水平。

在某種意義上,小間距LED屏企業(yè)的“制造能力”,就是“回流焊工藝”的應(yīng)用能力。



COB因?yàn)橹苯釉?STRONG>PCB板上實(shí)行裸芯封裝,省去了支架和打線等工藝,因此無(wú)需面對(duì)如何過(guò)回流焊的技術(shù)難題。只需要著力解決如何保證驅(qū)動(dòng)IC芯片面過(guò)回流焊時(shí),燈珠面不出現(xiàn)失效點(diǎn),再者就是如何解決模組墨色一致性問(wèn)題。

然而,作為一種新技術(shù),COB也有在小間距LED行業(yè)積累不足,工藝細(xì)節(jié)有待提升、市場(chǎng)主要產(chǎn)品暫時(shí)處于成本劣勢(shì)等缺點(diǎn)。其中其失效點(diǎn)難以維修和墨色不均等問(wèn)題恰恰是制約COB技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。

在現(xiàn)如今LED顯示屏行業(yè)這個(gè)“看臉”時(shí)代,COB技術(shù)的小間距屏與傳統(tǒng)SMD小間距LED屏比,在一致性和對(duì)比度方面都存在巨大的差距。

“顏值不高”讓許多終端應(yīng)用客戶對(duì)COB技術(shù)難言好感,這也是眾多屏廠對(duì)COB技術(shù)一直存在觀望的原因之一。

其次,推進(jìn)COB技術(shù)在LED顯示屏行業(yè)應(yīng)用的過(guò)程,其實(shí)就是一個(gè)“去封裝”化的過(guò)程。

由于COB封裝是直接以裸芯在PCB板上完成封裝,這讓屏企可以不需要中端的專業(yè)封裝企業(yè),而直接與上游芯片廠商對(duì)接。這對(duì)當(dāng)前的LED顯示屏行業(yè)的生態(tài)環(huán)境來(lái)說(shuō),不啻于一場(chǎng)革命。

而其間的技術(shù)門檻則讓眾多顯示屏生產(chǎn)廠商望而生畏,對(duì)于習(xí)慣了與封裝廠商打交道的眾多屏企,特別是在小間距產(chǎn)品上領(lǐng)先的企業(yè),長(zhǎng)期積累的“表貼”工藝經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)投資將成為“負(fù)資產(chǎn)”,而需要重頭再來(lái)。

再者COB產(chǎn)品中這種“上游封裝”代替“下游焊接”的工程變化,將直接導(dǎo)致小間距LED行業(yè)“核心技術(shù)分布”與“市場(chǎng)價(jià)值基礎(chǔ)”的變動(dòng)。這也是行業(yè)內(nèi)不同企業(yè)對(duì)COB產(chǎn)品態(tài)度迥異的根源所在。

就全球市場(chǎng)而言,小間距LED顯示現(xiàn)在還處于“發(fā)展初期階段”:即市場(chǎng)應(yīng)用水平有限、與競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)產(chǎn)品比較市場(chǎng)占比較低。哪怕是在國(guó)內(nèi)市場(chǎng),小間距LED屏也在“初次普及”高峰階段:即市場(chǎng)成績(jī)斐然,增幅巨大、市場(chǎng)占比持續(xù)上升,但是存量市場(chǎng)有限,未來(lái)發(fā)展空間巨大。



這是小間距LED行業(yè)的基本“行情”。如果用一個(gè)字概括,的核心特點(diǎn)則是一個(gè)“新”字。即,新技術(shù)、新產(chǎn)品、新企業(yè)。

現(xiàn)在,就是這個(gè)以“新”當(dāng)頭的產(chǎn)業(yè),卻面臨COB與貼片兩種技術(shù)工藝“巨大替代”可能。

對(duì)于小間距LED屏市場(chǎng)份額領(lǐng)先的品牌而言:

這種技術(shù)路線上的“半路殺出一個(gè)程咬金”,就像“新房換新房”。前期在貼片產(chǎn)品上的投資,剛剛進(jìn)入“穩(wěn)定回報(bào)期”,就面臨更新?lián)Q代。

這其實(shí)等于“最大程度抵消今天市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)品牌的先發(fā)優(yōu)勢(shì)”。這種行業(yè)變化,對(duì)市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)品牌,尤其是對(duì)小間距LED這樣一個(gè)剛剛興起的行業(yè),必然形成“難以選擇”的戰(zhàn)略矛盾。

另一方面,小間距LED屏市場(chǎng)不是一個(gè)完全成熟的行業(yè)。整個(gè)產(chǎn)業(yè)處于高速發(fā)展階段,新入行企業(yè)比較多。

從國(guó)際上看,行業(yè)應(yīng)用水平比較低,國(guó)際巨頭,例如索尼、三菱都處于“后發(fā)狀態(tài)”,而采用差異化的技術(shù),構(gòu)建高端市場(chǎng)口碑,以COB為切入點(diǎn)無(wú)疑是這些品牌一個(gè)比較好的策略選擇。

同時(shí),小間距LED屏與液晶大屏、DLP大屏之間的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),也使得這些行業(yè)的廠商“必須”進(jìn)入小間距LED行業(yè)。

對(duì)于這些在LED顯示上積累較淺、沒有貼片工藝經(jīng)驗(yàn),且市場(chǎng)后發(fā)、產(chǎn)品端輕資產(chǎn)化的企業(yè)而言,COB技術(shù)具有很大的吸引力和優(yōu)勢(shì)。

即便是對(duì)于國(guó)內(nèi)的LED顯示企業(yè),有些在小間距領(lǐng)域的起步也是比較晚的。

這些企業(yè)抓住小間距LED行業(yè)成長(zhǎng)機(jī)會(huì)的手段無(wú)非兩個(gè):成本優(yōu)勢(shì),或者擁有技術(shù)獨(dú)到性。選擇COB技術(shù)路線,本身則可以形成和行業(yè)領(lǐng)先者的產(chǎn)品差異化,并彌補(bǔ)“后入者”時(shí)間劣勢(shì)。

也正因?yàn)橐陨纤姆N廠商,在小間距LED產(chǎn)品上的“布局結(jié)構(gòu)不同”,導(dǎo)致COB技術(shù)目前主要支持陣營(yíng)至少具有如下兩大特點(diǎn)之一:

第一,新入局者,例如行業(yè)內(nèi)的一些后發(fā)品牌、多數(shù)國(guó)際巨頭、液晶和DLP大屏行業(yè)的廠商;

或者第二個(gè)特點(diǎn),輕資產(chǎn)的廠商,典型的是液晶和DLP大屏行業(yè)的一些廠商,這些廠商需要推出LED產(chǎn)品,卻沒有表貼工藝積累。

符合以上兩個(gè)條件之一的LED行業(yè)參與廠商都更容易選擇COB技術(shù)路線: 威創(chuàng)、索尼、長(zhǎng)春希達(dá)等。

而完全不符合以上兩個(gè)條件的小間距LED屏參與企業(yè),目前對(duì)COB持觀望態(tài)度:這些企業(yè)多數(shù)是現(xiàn)有貼片式小間距LED屏的“既得利益者”,他們有足夠的理由反對(duì)COB快速普及,也有足夠的市場(chǎng)影響力在COB技術(shù)上采取“強(qiáng)者后發(fā)”的姿態(tài)。



在小間距LED封裝形式的比拼上,我們可以將傳統(tǒng)的SMD封裝視為第一代封裝,COB看作為第二代封裝技術(shù)。

至于誰(shuí)能在競(jìng)爭(zhēng)中勝出,則取決于技術(shù)的先進(jìn)性以及市場(chǎng)的接受程度。

當(dāng)前,SMD封裝無(wú)疑占據(jù)著市場(chǎng)主流,但未來(lái)隨著COB技術(shù)成長(zhǎng),小間距LED顯示市場(chǎng)日漸分化,是東風(fēng)(SMD)壓倒西風(fēng)(COB),還是西風(fēng)壓倒東風(fēng),我們拭目以待。