傳統(tǒng)SMD封裝與COB封裝對比區(qū)別在哪？

伴隨著更多承載MinLED的新產(chǎn)品推出，該技術(shù)正處于落地的關(guān)鍵時點，在包括芯片、封裝和基板選擇等方面，均出現(xiàn)諸多新技術(shù)與新變量。本文將從這幾個角度詳細闡明。

MinLED芯片：僅需通過優(yōu)化工藝來提升良率和產(chǎn)量即可實現(xiàn)從常規(guī)尺寸到Mini尺寸的跨越

LED芯片制造流程主要包括前道外延片制造、中道磊晶和后道晶片切割，涉及具體流程多達數(shù)十項，制造難度較高。

但由于LED產(chǎn)業(yè)的多年的發(fā)展，傳統(tǒng)LED芯片制造設(shè)備與工藝已經(jīng)較為成熟，且MiniLED對切割精度和轉(zhuǎn)移設(shè)備的要求還未達到MicroLED那么嚴苛的程度，因此MiniLED芯片制造難度相對MicroLED較低，芯片廠僅需通過優(yōu)化工藝來提升良率和產(chǎn)量即可實現(xiàn)從常規(guī)尺寸到Mini尺寸的跨越。

在轉(zhuǎn)移技術(shù)方面，相比于Micro LED，MiniLED有較大的尺寸和更加硬質(zhì)的襯底。

因此其轉(zhuǎn)移過程有更高的精度容忍度和更多的靈活性。

當前主流廠商均有開發(fā)Mini LED相關(guān)的轉(zhuǎn)移技術(shù)，主要包括以下三種：

1）方案一是對現(xiàn)有的抓取設(shè)備進行改進，通過設(shè)置多個的手臂來增加拾取和放置的效率。這種方案技術(shù)難度較低，因此更容易實現(xiàn)量產(chǎn)，不過其存在產(chǎn)能上的限制，無法實現(xiàn)數(shù)量級上的增加。

2）方案二是將芯片和背板相對放置，再使用頂針將芯片頂出，從而放置于基板上。相比于方案一，這種方案減免了擺臂的反復移動，從而提升了轉(zhuǎn)移效率。而且，若芯片在藍膜上放置位置同最終背板的控制電極位置一致，再配合多頂針，即可實現(xiàn)巨量轉(zhuǎn)移，從數(shù)量級上提升轉(zhuǎn)移效率。

3）方案三類似于方案二，芯片放置于UV膜上，通過UV光把LED芯片選擇性地轉(zhuǎn)移到背板上。該方案能實現(xiàn)真正的巨量轉(zhuǎn)移，但是對芯片分選及其在UV膜上的擺放精度有較高的要求。

MinLED封裝：全倒裝+COB的新封裝趨勢

LED封裝技術(shù)正在經(jīng)歷從傳統(tǒng)的支架型封裝（如SMD技術(shù)）向新型無支架型集成封裝（如COB技術(shù)）的過渡。傳統(tǒng)的LED封裝技術(shù)主要為SMD（Surface Mounted Devices）技術(shù)，意為表面貼裝器件。

SMD技術(shù)采用平面支架+點膠成型，并用表面貼裝技術(shù)進行組裝，采用合金銅材質(zhì)扁平引腳，可組裝在鋁基板或PCB上。其工藝流程包括固晶、焊線、成型、切割、分光和帶裝入庫。

SMD技術(shù)最小可以做到穩(wěn)定像素間距在1.2-1.5mm區(qū)間，擁有技術(shù)成熟穩(wěn)定、制造成本低、散熱效果好和維修方便等優(yōu)勢，是十分成熟的LED封裝技術(shù)。

不過，隨著LED向Mini/Micro方向發(fā)展，SMD技術(shù)應(yīng)用開始受限。其技術(shù)防護等級低、壽命短等缺陷開始暴露出來，尤其是在制造像素間距P1.2以下的顯示產(chǎn)品時，SMD封裝技術(shù)開始出現(xiàn)諸多無法克服的技術(shù)瓶頸。例如SMD技術(shù)無法滿足Mini LED顯示產(chǎn)品的面板級像素失控率要求。

COB（Chip On Board）封裝技術(shù)是一種無支架型集成封裝技術(shù)，這種技術(shù)通過將LED芯片直接貼裝于PCB板上，在PCB板的一面做無支架引腳的COB高集成度像素面板級封裝，在PCB板的另一面布置驅(qū)動IC器件，而不需要任何支架和焊腳。

與傳統(tǒng)的SMD技術(shù)相比，COB技術(shù)能顯著地降低LED顯示面板的像素失效問題，同時還可以做到更小的點距，擁有更高的排列密度。

因此COB技術(shù)可以顯著提升LED顯示屏系統(tǒng)的像素密度和整體可靠性，為LED顯示的4K、8K超高清視頻顯示產(chǎn)品、Mini LED顯示產(chǎn)品提供底層高階面板制造技術(shù)，是當前LED顯示走向百萬級的必然選擇。

此外，在SMD和COB之間，還有多種支架型有限集成封裝技術(shù)，主要包括2in1、4in1、Nin1封裝技術(shù)。這種技術(shù)本質(zhì)是SMD和COB的混合體封裝技術(shù)，減少了支架引腳的數(shù)量，體現(xiàn)COB封裝集成化的思想，但無法真正擺脫萬級或十萬級的面板級像素失控，在Mini LED 的1.2-0.9mm像素區(qū)間，會遇到與SMD封裝技術(shù)相同的技術(shù)瓶頸問題。

圖28：傳統(tǒng)SMD封裝與COB封裝對比

除了COB技術(shù)外，封裝端還創(chuàng)新性的引入了倒裝工藝來實現(xiàn)更高發(fā)光效率、排列密度和可靠性。

傳統(tǒng)的正裝技術(shù)存在著電極遮擋影響發(fā)光效率以及焊線較多工藝流程復雜等缺點。而倒裝技術(shù)通過將芯片倒置，使發(fā)光層激發(fā)出的光直接從電極的另一面發(fā)出，在封裝工藝上實現(xiàn)無電極遮擋、無焊線，因而可以最大程度提高發(fā)光面積、散熱面積，并能夠避免金屬虛焊和接觸不良引起的問題。同時，無焊線還可以提升芯片排列密度，助力LED進一步提升顯示像素密度。

目前在1.2mm以上像素間距范圍，還可以使用正裝芯片，在1.2-0.7mm像素間距范圍內(nèi)，有紅光正裝、藍綠光倒裝的解決方案，在0.7-0.3mm像素范圍內(nèi)，RGB都要使用倒裝芯片。

未來隨著LED向Mini/Micro方向加速演進，倒裝技術(shù)將迎來快速滲透。

綜上，對MiniLED產(chǎn)業(yè)來講，SMD封裝技術(shù)是目前工藝較為成熟、成本更低的封裝搭配，其將在中低端MiniLED產(chǎn)品推廣中使用。而倒裝COB技術(shù)，則是面向未來的新型封裝技術(shù)，長期來看，其發(fā)光效果優(yōu)勢、可靠性優(yōu)勢和高密度排列優(yōu)勢將被進一步放大，有望實現(xiàn)對SMD技術(shù)的替代。

MiniLED基板選擇：PCB VS 玻璃基

基板是LED芯片的載體，MiniLED基板包括PCB方案和玻璃基方案。

其中，PCB是最常用的LED基板，具有技術(shù)成熟、成本低等優(yōu)勢，主要由LED產(chǎn)業(yè)鏈廠商推廣使用。

而玻璃基板是LCD的關(guān)鍵物料之一，后經(jīng)面板廠推廣至LED基板。

隨著MiniLED應(yīng)用不斷深化，基板被提出了更高的要求，相關(guān)產(chǎn)業(yè)格局也有望迎來轉(zhuǎn)變。

1. 成本方面，從材料角度來看，PCB基板的價格是玻璃基板的幾倍，因此如果規(guī)模化生產(chǎn)，玻璃基板的物料成本其實更低。

但是從綜合成本來看，由于玻璃基板走線需要開光罩，所以前期投入成本較高，若是規(guī)?；潭炔桓撸赡芷骄杀痉炊鴷^PCB基板。

此外，從良品率來看，我國目前封裝廠對于PCB基板的技術(shù)要更加成熟、可靠性更強，良品率也更高，因此成本的可控性更強。而玻璃基板由于玻璃的易碎性，良品率較低。

因此綜合來看，當前PCB基板仍具成本優(yōu)勢，但長期來看，隨著玻璃基板規(guī)?；潭群土计仿侍嵘ＡЩ宄杀居型蠓陆?，甚至低于PCB基板。

2. 性能方面，PCB基板散熱性弱于玻璃基板，且在芯片焊接中由于熱量密度較高，所以容易導致翹曲變形的問題，尤其在大尺寸的應(yīng)用中，在多組背光單位拼接過程中容易產(chǎn)生拼縫問題。

而玻璃基板受熱膨脹率低，散熱性強，因此平坦性更高，更有利于Mini LED的焊接，因此玻璃基板可以滿足高精度需求。

3. 應(yīng)用前景方面，PCB基板是國內(nèi)目前技術(shù)工藝條件下的首選，其被當前絕大部分LED產(chǎn)品使用。

而對于散熱要求更高、平坦度要求更高或者高密度組裝的情況，玻璃基板將是更好的選擇。

2020年CES展上，TCL正式推出了采用玻璃基MiniLED方案的“MLED星曜屏”。

該產(chǎn)品擁有超高亮度，在逆光情況下也能出眾地成像；其對比度高達100萬比1，相比傳統(tǒng)LCD有指數(shù)級的提升；同時其在HDR及動態(tài)背光分區(qū)等細節(jié)也有不俗表現(xiàn)。

綜上，我們認為現(xiàn)階段對于Mini LED產(chǎn)品，PCB基板是終端廠商在市場需求量較小時，綜合成本和性能后的選擇。放眼未來，隨著MiniLED需求放量，玻璃基板有望形成規(guī)?；鲐?，其成本也將被攤薄。屆時，玻璃基板競爭優(yōu)勢將充分展現(xiàn)，并有望實現(xiàn)對PCB基板的替代。
本文綜合整理自未來智庫官網(wǎng) 電子技術(shù)設(shè)計
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