隨著LED應用市場的逐漸成熟,用戶對產品的穩定、可靠性需求越來越高,特別是在同等條件下,要求產品可以實現更優的能效指標、更低的功耗,以及更具競爭力的產品價格。正是基于此,與傳統LEDSMD貼片式封裝和大功率封裝相比,板上芯片(COB)集成封裝技術將多顆LED芯片直接封裝在金屬基印刷電路板上,作為一個照明模塊通過基板直接散熱,不僅能減少支架的制造工藝及其成本,而且還具有減少熱阻的散熱優勢,因此成為照明企業主推的一種封裝方式。
COB光源除了散熱性能好、造價成本低之外,還能進行個性化設計。但在技術上,COB封裝仍存在光衰、壽命短、可靠性差等不足之處,如能得到解決,將是未來封裝發展的主導方向之一。
COB性能趨穩定,應用廣泛
COB產品主要應用于商業照明市場,隨著技術提升,高功率的COB產品性能趨于穩定,近來逐漸被應用于戶外照明,包括LED工礦燈、路燈等市場。由于高功率LED與COB LED具有中功率所沒有的產品設計優勢與高光強,將能提升高端照明市場的競爭優勢。
首先,在高階商用照明市場以照明應用于博物館、美術館等展示空間用的市場,主要以筒燈、投射燈與反射燈為主。根據數據,2016年全球高端商業照明市場,在使用最廣泛的筒燈和軌道射燈中,分別有40%和75%都采用COB光源(按燈具數量計算,主要以功率30W以下的COB為主),之后分別以11%和6%的復合增長率成長。
另外,車用COB也是COB的應用領域之一。但是,由于COB市場本身是一個小眾市場體量較小,而車用COB又是該小眾市場的分支之一,因此業內人士關注較少。但是,隨著眾多COB廠家開始大規模切入車用COB市場,車用COB很快淪為價格戰的主戰場。兆馳節能副總經理鄭海斌表示,性價比是王道,這個看法他并不認同。他認為,車用COB主要是后裝市場,進入門坎相對低,價格競爭比較大是正常現象。對于任何市場,只要進入產品標準化階段,都可以叫做紅海市場。
此外,工業照明給中小型COB企業帶來新的機會。據調研數據指出,LED工業照明未來幾年將快速增長,2016年LED工業照明市場規模達29.32 億美金,之后將以每年16%以上的速度成長, 2016年的成長速度甚至高達24%,到2018年,市場規模將達39.35 億美金。同時,由于工業照明情況大多走的是隱形工程渠道,可以免去價格戰和規模戰的廝殺。
COB封裝的優劣勢分析
COB封裝的應用在照明領域已經應用了多年,其在各方面都存在諸多優勢,所以得到了諸多照明企業的青睞,那么COB封裝技術應用在顯示屏上面,又會擦出怎樣的火花?會不會也有一些層面出現水土不服的現象呢?一起來分析一下COB封裝的優勢以及不足之處。據了解,COB封裝技術應用在顯示屏上,有著傳統封裝技術不可比擬的優勢。
1.超輕薄:可根據客戶的實際需求,采用厚度從0.4-1.2mm厚度的PCB板,使重量最少降低到原來傳統產品的1/3,可為客戶顯著降低結構、運輸和工程成本。
2.防撞抗壓:COB產品是直接將LED芯片封裝在PCB板的凹形燈位內,然后用環氧樹脂膠封裝固化,燈點表面凸起成球面,光滑而堅硬,耐撞耐磨。
3.大視角:COB封裝采用的是淺井球面發光,視角大于175度,接近180度,而且具有更優秀的光學漫散色渾光效果。
4.可彎曲:可彎曲能力是COB封裝所獨有的特性,PCB的彎曲不會對封裝好的LED芯片造成破壞,因此使用COB模組可方便地制作LED弧形屏,圓形屏,波浪形屏。是酒吧、夜總會個性化造型屏的理想基材。可做到無縫隙拼接,制作結構簡單,而且價格遠遠低于柔性線路板和傳統顯示屏模組制作的LED異形屏。
5.散熱能力強:COB產品是把燈封裝在PCB板上,通過PCB板上的銅箔快速將燈芯的熱量傳出,而且PCB板的銅箔厚度都有嚴格的工藝要求,加上沉金工藝,幾乎不會造成嚴重的光衰減。所以很少死燈,大大延長了LED顯示屏的壽命。
6、耐磨、易清潔:燈點表面凸起成球面,光滑而堅硬,耐撞耐磨;出現壞點,可以逐點維修;沒有面罩,有灰塵用水或布即可清潔。
7、全天候優良特性:采用三重防護處理,防水、潮、腐、塵、靜電、氧化、紫外效果突出;滿足全天候工作條件,零下30度到零上80度的溫差環境仍可正常使用。
要說起來,COB顯示封裝的優勢還真是不少,尤其是與傳統的封裝形式一對比,那么對比效果就更加明顯。既然存在著諸多的優勢,為什么沒有在LED顯示屏的發展早期得到大規模的運用呢?COB封裝的不足之處又體現在哪里呢?深圳韋僑順光電有限公司副總經理胡志軍表示:“COB封裝唯一的缺點是屏面墨色不好掌控,就是在燈不點亮的時候,表面墨色不一致的問題。”深圳市奧蕾達科技有限公司市場總監楊銳也坦言:“COB顯示封裝的硬傷就在于表面的一致性不夠,這個問題不解決,就很難得到客戶的認可。”
COB封裝工藝解讀
COB的封裝技術又被歸類為免封裝或者省封裝的模式,但是這種封裝方式卻并不是省去封裝環節,而是省去封裝流程,和貼片工藝相比,COB的封裝流程要省去幾個步驟,在一定程度上節省了時間和工藝,也在一定程度上節約了成本。SMD的生產工藝需要經過固晶、焊線、點膠、烘烤、沖壓、分光分色、編帶、貼片等環節,而COB的工藝在這個基礎上進行簡化,首先將IC貼在線路板上然后固晶、焊線、測試、點膠、烘烤,成為成品。
單就生產流程上來看,就省去了幾個步驟,業內人士表示,這樣一來,就可以節省很大一部分的成本。值得注意的一點是,COB的封裝不需要過回流焊,這也成為COB的優勢之一。 奧蕾達市場總監楊銳表示常規的封裝是將燈珠放在PCB板上進行焊接,燈越來越密的時候,燈腳也會越來越小,那么對于焊接的精密度要求會越高。一個平方有多少顆燈,一個燈有四個腳,那么一個平方就會有許多的焊點,這個時候,對于焊點的要求是很高的,那么唯一的解決辦法就是把焊點縮小。很小的焊錫穩定度很差的,可能隨便碰一下,就有可能脫落,這是SMD所無法避免的問題;COB封裝省去分光分色,烘干等流程,最關鍵的區別就是去掉焊錫這個流程,SMD在焊錫的過程中,對于溫度的把控極難掌握,溫度過高,會對燈造成損壞,過低,則焊錫沒有完全融化。很容易造成虛焊、假焊等現象,對于燈珠的穩定性提升是一大挑戰。而COB沒有這個流程,那么穩定性就會得到很大的提升。
傳統LED顯示屏的加工工藝比較繁多,尤其是在經過回流焊的過程中,高溫狀態下SMD燈珠支架和環氧樹脂的膨脹系數不一樣,極易造成支架和環氧樹脂封裝殼脫落,出現縫隙,在后期的使用中逐漸出現死燈現象,導致不良率較高。而COB顯示屏之所以更穩定,是因為在加工工藝上不存在回流焊貼燈,即使有后期的回流焊貼IC工序,二極管芯片已用環氧樹脂膠封裝固化保護好了,就避免了焊機內高溫焊錫時造成的燈珠支架和環氧樹脂間出現縫隙的問題。
COB封裝面臨的挑戰
一種新產品以及新技術新工藝的出現,從來不會順風順水,要在研發以及生產過程中不斷測試,不斷嘗試,才會發現問題所在,才能對癥下藥實時解決。每一個問題的出現,都是研發人員攻關的過程,在這個過程中,充滿艱辛,但是同時也伴隨著成就與滿足。所有新興事物的發展都在一點一點的完善,也在一步一步接近成功。但是就目前而言,COB封裝技術發展還并不能稱之為成熟,畢竟新事物的發展成熟還尚需時日。現階段,COB的封裝技術還面臨一些挑戰,這些挑戰,也在企業的不斷努力之中逐步完善。 據了解,目前,COB的封裝技術目前還存在三個方面的挑戰。
1、封裝過程的一次通過率
COB封裝方式由于其特性,COB封裝是要在一塊大的板子上,這塊板子上最多擁有1024顆燈,SMD如果封壞了一顆燈,只需要換一顆就行了,但是COB封裝的1024顆燈封裝完成之后,要進行測試,所有燈確認沒有問題之后,才能進行封膠。如何保證整板1024顆燈完全完好,一次通過率是非常大的挑戰。
2、成品一次通過率
COB產品是先封燈,封完燈之后,IC驅動器件要進行過回流焊工藝處理,如何保證燈面在過回流焊處理的時候,爐內240度的高溫不對燈造成損害。這又是一大挑戰,和SMD相比,COB節省了燈面過回流焊的處理,但是器件面和SMD一樣,都需要過回流焊處理的,也就是說SMD要過兩次回流焊,不同的是,SMD過回流焊的時候,爐內的溫度會對燈面造成兩種損傷,一種是焊線,溫度過高,就會急劇性快速膨脹,會造成燈絲拉斷,第二個是爐內熱量通過支架的4個管腳迅速傳遞到燈芯上,燈芯上可能會造成細小的碎化損傷,這種損傷很致命,檢測往往很難發現,包括做老化測試也很難檢測出,但是晶體的這種細小的損傷細微的裂縫,經過一段時間的
使用,這種弊端就會凸顯出來,繼而導致燈失效。而COB就是要保證在燈面過回流焊的時候,爐內高溫不對其造成損害,保證良品率,這也是非常重要的層面。
3、整燈維修
對于COB燈的維護,需要專業的一起來進行修護與維護。而單燈維護有一個最大的問題就是,修好之后,燈的周圍會出現一個圈,修一顆燈,周邊一圈都會被焊槍熏到,維修難度也比較高。
存在挑戰就需要找出相應的解決辦法,目前來說,COB封裝在封裝以及維護過程中遇到的問題,企業都拿出了相應的解決方案,比如在燈面過回流焊的時候,采用某種方式將燈面進行保護,減小損傷;在維護過程中采用逐點校正技術,保證燈珠之間的一致性。
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