融合的藝術 —雷曼COB小間距顯示面板探秘

　　隨著LED小間距在演播室、安防監控、交通指揮(hui)中心、大(da)(da)型(xing)視(shi)頻會議室等(deng)專(zhuan)業顯(xian)示市場(chang)滲透(tou)率的快速(su)提升，P2以下的LED小(xiao)間(jian)距顯(xian)示屏市場(chang)規(gui)模近年(nian)(nian)來保持(chi)了高(gao)速(su)的增(zeng)長(chang)。據奧維云網(AVC)顯(xian)示器件與系統(tong)大(da)(da)數據顯(xian)示，2016年(nian)(nian)國內小(xiao)間(jian)距LED顯(xian)示行(xing)業銷(xiao)售規(gui)模達22.8億元，并加速(su)向高(gao)端大(da)(da)屏領(ling)域滲透(tou)。預計(ji)2017年(nian)(nian)全年(nian)(nian)國內市場(chang)銷(xiao)售總額持(chi)續增(zeng)長(chang)，有望達38.2億元，增(zeng)長(chang)率在60%以上。

　　圖1 2017年LED小間(jian)距顯示(shi)市場規(gui)模

　　作為LED小間距顯示屏顛覆者形象出現的COB小間距顯示產品，成為了2017年LED顯示領域的明星，COB小間距LED顯示屏在(zai)市場上獲(huo)得了(le)高(gao)(gao)度的(de)(de)(de)關注。雷曼股份在(zai)2017年11月宣布研發出第三(san)代COB小間距(ju)LED高(gao)(gao)清顯示(shi)面板，并在(zai)2018年2月的(de)(de)(de)荷(he)蘭(lan)ISE展(zhan)上進(jin)行(xing)了(le)全球首發，獲(huo)得了(le)全球客戶的(de)(de)(de)高(gao)(gao)度認(ren)可(ke)。那么，作(zuo)為LED小間距(ju)顯示(shi)屏顛覆者形象出現(xian)的(de)(de)(de)COB小間距(ju)技(ji)術，與(yu)傳統的(de)(de)(de)SMD器件小間距(ju)顯示(shi)技(ji)術相比(bi)，又(you)有哪些不同的(de)(de)(de)地方(fang)呢?

　　目前LED小間距(ju)顯示(shi)屏的(de)主(zhu)流技術(shu)(shu)，主(zhu)要采(cai)用SMD分立器件技術(shu)(shu)，技術(shu)(shu)路線如(ru)下圖所示(shi)。

　　圖(tu)2 SMD分立器件小間(jian)距LED顯示技術路線及產業鏈

　　伴隨(sui)著LED小間距(ju)顯(xian)示(shi)屏市場(chang)的快速增長，SMD分(fen)立器件小間距(ju)LED顯(xian)示(shi)屏在應用過(guo)程(cheng)中，也逐(zhu)漸暴露出了技術瓶頸與局限，主要包括以(yi)下(xia)幾個方面：

　　(1)可靠性(xing)與穩(wen)定性(xing)問題(ti)

　　LCD 面板(ban)失效像(xiang)素點的國際公認標準為百萬 之(zhi) 1.5 個失效像(xiang)素，即失效率1.5PPM。目前SMD分(fen)立(li)(li)器件LED小間距的出廠(chang)前失效率達(da)到 30-50PPM ，屏廠(chang)通過出廠(chang)前的老化和(he)維修(xiu)，以保證(zheng)出廠(chang)時(shi)無死燈，但是問(wen)題(ti)在于(yu)屏廠(chang)出廠(chang)后(hou)三個月、半年(nian)、一年(nian)后(hou)也(ye)有較高的失效率。目前，眾(zhong)多小間距屏廠(chang)受(shou)困于(yu)小間距的可靠性與(yu)穩定(ding)性問(wen)題(ti)，不得不培養大量的工程服務人員去(qu)給(gei)客戶修(xiu)屏，這個問(wen)題(ti)已經成為SMD分(fen)立(li)(li)器件小間距屏最大的瓶頸和(he)天花板(ban)。

　　(2)點間距的局限

　　目前采(cai)用SMD分(fen)立(li)(li)器件的(de)(de)小間(jian)(jian)(jian)距顯示屏產(chan)品，主流的(de)(de)點間(jian)(jian)(jian)距在(zai)P1.2—P2.0之間(jian)(jian)(jian)，市場上幾乎沒有P1.0以下間(jian)(jian)(jian)距量產(chan)的(de)(de)產(chan)品。2017年在(zai)美國INFOCOMM展上，有公司推出(chu)了采(cai)用0505 燈珠制造(zao)的(de)(de)間(jian)(jian)(jian)距為(wei)0.7mm的(de)(de)小間(jian)(jian)(jian)距樣(yang)品，從(cong)分(fen)立(li)(li)器件顯示屏技術角度來看(kan)，這已(yi)經(jing)是(shi)分(fen)立(li)(li)器件小間(jian)(jian)(jian)距顯示屏的(de)(de)極限(xian)，要想做(zuo)更小間(jian)(jian)(jian)距幾乎已(yi)經(jing)不可能(neng)。

　　(3)脆弱的防護性

　　小間距LED顯示屏采用(yong)的SMD封裝器(qi)件，燈珠焊盤面積太小，SMT回流焊后，PCB板上的燈珠非常脆弱，搬運、安裝、使(shi)用(yong)中(zhong)的磕(ke)碰極易損壞燈珠。

為(wei)了(le)解決SMD分立(li)器件(jian)小(xiao)間距(ju)顯示(shi)屏(ping)技術路(lu)線的瓶頸，目前(qian)業界提出了(le)COB(Chip On Board)封(feng)裝(zhuang)小(xiao)間距(ju)顯示(shi)屏(ping)技術路(lu)線。COB封(feng)裝(zhuang)是將(jiang)LED芯片直接固晶焊線在帶顯示(shi)電路(lu)的PCB板上(shang)，再(zai)用封(feng)裝(zhuang)膠對LED芯片包封(feng)。雷曼的COB小(xiao)間距(ju)LED集成顯示(shi)所在的產業鏈及技術路(lu)線如下圖(tu)所示(shi)：

　　圖(tu)3 COB小間距LED顯示技術路線及產業(ye)鏈

 　　從COB小間(jian)距LED顯(xian)示(shi)技術的(de)產(chan)(chan)業鏈(lian)分(fen)布(bu)來看，包括了LED產(chan)(chan)業的(de)中游(you)封裝與(yu)下(xia)游(you)顯(xian)示(shi)應用產(chan)(chan)業，是對LED封裝與(yu)LED顯(xian)示(shi)兩項技術的(de)融(rong)合，與(yu)SMD分(fen)立器(qi)件的(de)LED小間(jian)距顯(xian)示(shi)技術相比，具有非(fei)常高的(de)技術門檻(jian)。

　　與SMD分(fen)立器件LED小間距(ju)顯(xian)示(shi)技術(shu)(shu)相比，雷曼COB小間距(ju)LED集成顯(xian)示(shi)技術(shu)(shu)具(ju)有非常明顯(xian)的(de)技術(shu)(shu)優勢，主要體現在以下幾(ji)個(ge)方面(mian)。

　　(1)能做(zuo)到更小的點間距

　　圖4 COB顯示(shi)技術與SMD分立器件(jian)顯示(shi)技術點間(jian)距

　　目前SMD分(fen)立器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)小(xiao)(xiao)間(jian)距(ju)LED顯示技術，主流(liu)(liu)(liu)的點間(jian)距(ju)在P1.2-P2.0之間(jian)，點間(jian)距(ju)繼續(xu)降低(di)非常困難，主要受(shou)制于兩個(ge)方面的因(yin)素(su)(su)：第一(yi)(yi)個(ge)因(yin)素(su)(su)是(shi)成熟(shu)的SMD器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)為1010、0808規(gui)(gui)格(ge)，例如(ru)P1.2分(fen)立器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)小(xiao)(xiao)間(jian)距(ju)LED顯示屏(ping)，一(yi)(yi)般用0808規(gui)(gui)格(ge)的SMD器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)。更小(xiao)(xiao)尺(chi)寸的SMD器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)，例如(ru)0606或(huo)者0505規(gui)(gui)格(ge)的產(chan)品，目前成熟(shu)度都較(jiao)低(di);第二個(ge)影響因(yin)素(su)(su)是(shi)分(fen)立器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)必須過SMT回流(liu)(liu)(liu)焊(han)，由于更小(xiao)(xiao)尺(chi)寸的SMD器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)，意味(wei)著有更小(xiao)(xiao)的焊(han)盤，導(dao)致(zhi)SMT回流(liu)(liu)(liu)焊(han)良率受(shou)到影響，回流(liu)(liu)(liu)焊(han)后(hou)的SMD器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)也非常脆弱，很容易被碰(peng)掉，防護性(xing)非常脆弱。

　　雷曼的COB小(xiao)間距(ju)LED顯(xian)(xian)示技術，不存在SMD分立器件(jian)LED顯(xian)(xian)示技術的上述問題(ti)，能(neng)夠(gou)做(zuo)到(dao)的點(dian)間距(ju)尺寸，僅受限于封裝技術，因此雷曼的COB小(xiao)間距(ju)LED顯(xian)(xian)示技術，通常可以(yi)做(zuo)到(dao)P0.5-P2.0點(dian)間距(ju)，最小(xiao)點(dian)間距(ju)可以(yi)做(zuo)到(dao)P0.5，能(neng)夠(gou)做(zuo)到(dao)分立器件(jian)LED小(xiao)間距(ju)技術難(nan)以(yi)量產(chan)的P1.0以(yi)下的市場。

　　(2)能夠提供(gong)最強(qiang)的防護性

　　與SMD分(fen)立(li)器件小間距(ju)LED顯示技術脆弱(ruo)的防(fang)護(hu)性能相(xiang)比，雷曼的COB小間距(ju)LED顯示技術的防(fang)護(hu)性能堪稱(cheng)強大。

　　圖5 SMD分立器(qi)件小(xiao)間距LED顯示技術

　　上圖為SMD分(fen)立(li)器(qi)件小(xiao)(xiao)(xiao)間(jian)距LED顯示技(ji)(ji)術，LED芯片(pian)固(gu)晶、焊(han)(han)線在支架(jia)上，再用(yong)環氧樹(shu)脂封裝為SMD器(qi)件，通過SMT回流焊(han)(han)，將SMD器(qi)件焊(han)(han)接在PCB板(ban)上。由于分(fen)立(li)器(qi)件小(xiao)(xiao)(xiao)間(jian)距LED顯示技(ji)(ji)術采(cai)用(yong)的SMD器(qi)件規(gui)格多為1010或者0808，焊(han)(han)盤尺寸很小(xiao)(xiao)(xiao)，SMT回流焊(han)(han)后，容易發生虛(xu)焊(han)(han)，以及被碰掉，防護(hu)性能脆弱(ruo)。

　　圖6 雷(lei)曼COB小(xiao)間距LED顯示(shi)技術

　　上圖為雷曼COB小(xiao)(xiao)間距LED顯(xian)示技術，LED芯(xin)片固(gu)晶(jing)、焊線在PCB板(ban)上，再用封裝(zhuang)膠(jiao)直接封裝(zhuang)在PCB板(ban)上。封裝(zhuang)膠(jiao)與PCB板(ban)具有(you)堅固(gu)的(de)結合力(li)，在外(wai)力(li)的(de)作用下不會損傷LED，防(fang)外(wai)力(li)碰撞能(neng)力(li)突出。因(yin)此COB封裝(zhuang)的(de)小(xiao)(xiao)間距LED顯(xian)示技術，具有(you)非常優秀的(de)防(fang)護能(neng)力(li)。

　　(3)提(ti)供更高的可靠性與穩定性

　　SMD分立器件LED小間(jian)距顯(xian)示技(ji)術，在生產過程中存在30-50PPM的失效率，通過出(chu)廠前的老化(hua)和維修，以保證出(chu)廠時無死燈(deng)。但是在客戶使用過程中，還是存在較高的失效率。

　　雷(lei)曼的COB小間(jian)距LED顯示技術，能夠提供更高的可靠性(xing)與穩(wen)定性(xing)，在(zai)客戶使用過程中的失效率(lv)會(hui)明(ming)顯降(jiang)低。

　　引起(qi)LED顯(xian)(xian)示屏(ping)(ping)失效(xiao)的(de)主要因(yin)素，包(bao)括外界的(de)環(huan)(huan)境(jing)因(yin)素以及LED封裝的(de)可靠性(xing)(xing)因(yin)素。外界環(huan)(huan)境(jing)的(de)溫度(du)、濕度(du)、污染、震動等，當超過(guo)LED顯(xian)(xian)示屏(ping)(ping)能夠承受的(de)范圍(wei)時，或者(zhe)LED顯(xian)(xian)示屏(ping)(ping)設計抗(kang)外界環(huan)(huan)境(jing)因(yin)素的(de)閾值過(guo)低時，均(jun)會(hui)導致LED顯(xian)(xian)示屏(ping)(ping)失效(xiao)，特別是(shi)小間(jian)距LED顯(xian)(xian)示屏(ping)(ping)對外界環(huan)(huan)境(jing)因(yin)素敏感性(xing)(xing)更高，更容易發生失效(xiao);

　　LED封(feng)裝的(de)可(ke)靠性，主要由LED芯(xin)片、支架(jia)、金線、封(feng)裝膠等材料的(de)封(feng)裝可(ke)靠性決定。要對各種材料的(de)熱學匹(pi)(pi)配(pei)性、力學匹(pi)(pi)配(pei)性進行設(she)計，才能確保LED封(feng)裝后的(de)整體可(ke)靠性。

　　COB封(feng)裝與普通SMD器件封(feng)裝相比(bi)，COB封(feng)裝取消了LED支(zhi)架(jia)，以及通過SMT回流焊由(you)錫膏連接(jie)(jie)PCB板(ban)的環節。COB封(feng)裝中，直接(jie)(jie)將LED芯片固晶、焊線(xian)在PCB板(ban)上(shang)，用封(feng)裝膠(jiao)直接(jie)(jie)將LED芯片包封(feng)在PCB板(ban)上(shang)。因此，COB封(feng)裝具有(you)更高的可(ke)靠性。

　　圖7 COB封(feng)裝與SMD器件封(feng)裝

　　通過(guo)以上分析可以看到，COB小(xiao)間(jian)距顯(xian)示(shi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，是融合了LED封裝與LED顯(xian)示(shi)的(de)創新(xin)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，具有非常明顯(xian)的(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)優勢。隨著2018年市(shi)(shi)場(chang)主流小(xiao)點(dian)(dian)間(jian)距向P1.2或者更小(xiao)點(dian)(dian)間(jian)距下(xia)探，COB小(xiao)間(jian)距顯(xian)示(shi)產品必(bi)將迎來(lai)市(shi)(shi)場(chang)更快的(de)爆發。