為什么說COB封裝會逐步迭代 SMD封裝成為高階面板制造技術

 LED 顯示屏微間距化已經成為顯示行業發展的一個趨勢。傳統小間距在不斷地往下探索，當間距下探到P0.X的時候，占據主流地位的SMD封裝在往更小間距探索發揮的作用受到越來越多的限制。為了解決更小間距的問題，行業內出現了「四合一」、「N 合一」以 及 COB 技術等替代方案。

    COB封裝技術是無支架集成封裝體系技術的第1代創體系技術，而SMD封裝技術擬屬于有支架單器件封裝體系技術的第二代技術，這兩種技術在解決LED顯示面板的像素失效能力上差異巨大，也是COB封裝技術最終能夠替代SMD封裝技術最真實的原動力所在。

    幾百家LED企業的激烈競爭中，小間距產品之間的差異化愈加顯得重要。小間距的競爭首先體現在技術層面，SMD、IMD、COB封裝（正裝倒裝）等技術手段升級，Mini LED、Micro LED的創新發展，都將會提升LED產品的品質和應用范圍。2020年已超過10多家行業巨頭和上市公司加入COB封裝技術產業，聚焦投入超過百億元的產業資本涉足COB小間距顯示和Mini LED顯示領域，那么究竟是什么原因推動了COB封裝產業的快速發展呢？

COB封裝技術

    COB：是Chip On Board的縮寫。意思是：板上芯片封裝技術；即將芯片用導電或非導電膠粘附在互連基板上，然后進行引線鍵合實現其電氣連接的半導體封裝工藝。簡單來說，就是把發光芯片直接貼裝在PCB板上，不需要支架和焊腳。與傳統的SMD做法相比，COB封裝省略LED芯片制作成燈珠和回流焊兩大流程。芯片直接裝配到PCB基本上，沒有了封裝器件尺寸的限制，可以實現更小的點距排列，當前Micro LED都采用COB技術。

    COB技術的工藝制程比起其他封裝技術步驟簡化了很多，相對簡單，如下圖：

    COB封裝技術的LED屏特點：

    1、超級“穩定性” ：幾乎無故障、無死點。

    2、不“刺眼” ：采用面光源而不是“刺眼”的點光源等環保技術。亮度柔和，保護人眼。

    3、不“嬌性”：不怕磕碰，可以用水擦，防護等級IP66。

    4、無“拼縫”：可以“私人定制”不同尺度的精密顯示屏。

    5、使用“壽命長” ：24小時365天連續使用8年以上（理論10年）。

    6、“是未來”：將取代DLP、LCD、等離子、投影、電影屏幕、SMD LED顯示屏等顯示產品。

SMD封裝技術

    SMD：它是Surface Mounted Devices的縮寫，意為：表面貼裝器件，它是SMT(Surface Mount Technology）元器件中的一種。目前室內全彩LED屏主要采用的是表貼三合一SMD，是指將RGB三種不同顏色的LED晶片封裝的SMT燈按照一定的間距封裝在同一個膠體內形成顯示模組的封裝技術。

    主要工藝流程是將LED發光芯片封裝于支架內形成燈珠（SMD表貼件），燈珠通過焊錫再貼于PCB板。再將表貼件及PCB板放入高溫烤箱內進行燒結凝固（回流焊），然后通過壓焊技術對LED進行引線焊接，最后用環氧樹脂對支架進行點膠封裝，最終形成顯示模組，模組再拼接成單元。

    SMD工藝的核心材料：

    支架：導電，支撐和散熱，多為支架素材經過電鍍而形成，由里到外是素材、銅、鎳、銅、銀這五層所組成。

    LED芯片：晶片是LED Lamp的主要組成物料，是發光的半導體材料。

    導電線：連接晶片PAD（焊墊）與支架，并使其能夠導通。

環氧樹脂：保護燈珠的內部結構，可稍微改變燈珠的發光顏色，亮度及角度。

百萬級 vs 萬級

    這里提到的百萬級和萬級，指的都是封裝技術在解決LED顯示面板的像素失效能力上的界定指標。研究表明：

    1. COB封裝就是百萬級的技術，它的像素失控率指標可以控制在1-9/PPM內，意思是100萬個顯示像素，會在1-9個像素失效點范圍內。SMD封裝技術是萬級技術，它的像素失控率指標>100/PPM, 意思是好的狀態也只能達到1萬個像素就有1個失效點。30多年的行業實踐表明，支架封裝技術是沒有能力突破萬級的，一般會在1-9/10000這個范圍內。

    2. 支架封裝技術像素失效分為內失效和外失效，內失效和外失效的數量比大概是1：9，也就是說SMD封裝技術產生的像素失效主要是由外失效引起的，外失效產生的原因就是封裝器件使用了支架和引腳。

    3. LED顯示行業需要要反思，我們是不是要向LCD液晶顯示面板標準看齊，為客戶提供百萬級的顯示面板產品，而不是萬級的產品。試想百萬級和萬級兩個選擇告訴終端客戶，即使萬級產品價格再便宜，客戶一定會選擇百萬級，因為這個差距不是一星半點，而是兩個數量級別的差距。這個差距就會體現在客戶能否接受售后維護成本高和低階的顯示效果上。而目前能夠提供百萬級產品唯1的技術就是以COB集成封裝為代表的無支架集成封裝體系技術, 即COBIP (Chip On Board Integrated Packaging）技術。

正裝芯片與倒裝芯片

    在決定了選擇封裝技術的大方向后，也就是選擇了COBIP封裝技術后, LED顯示面板產品才有可能具備了百萬級標簽，正裝芯片還是倒裝芯片？

    研究表明：

    1. 封裝技術比芯片技術更重要

    從控制像素失控能力角度看問題，我們在行業多個平臺上提出這樣一種觀點，即封裝技術比芯片技術更重要。為什么這么說能？因為LED的芯片有個走什么封裝技術路線的問題，不管是倒裝芯片還是正裝芯片，如果選擇了支架封裝技術路線，就跳不出萬級能力的圈，倒裝芯片的優勢就發揮不出來。相反如果選擇了無支架集成封裝技術路線，控制面板級的像素失控能力起步就已是百萬級?；谶@個原因，我們一直在說，LED芯片技術只能體現行業技術發展的高度，但它不能左右行業的發展方向，行業的發展方向從來都是由封裝技術所主導的。如果大家認同百萬級的努力目標，結論就是封裝技術比芯片技術更重要，也就是選擇方向比體現高度更重要。

    2. COBIP封裝技術與倒裝芯片技術的作用

    COBIP技術由于是無支架集成封裝體系技術，它解決了SMD支架封裝技術由支架引腳引發的所有的像素外失效問題，也就是說COBIP技術解決了傳統的SMD技術的總像素失效90%左右的問題，所以能力達到百萬級是很容易理解的。

    而倒裝芯片的作用是用來解決剩下的10%作用的內失效問題，可以把剩下的10%的內失效問題再減少一半。

    所以倒裝芯片+COBIP技術組合可以將SMD封裝技術產生的總失效減少95%左右，這種技術組合產生的LED顯示面板的失效僅僅是SMD技術的5%左右。也就是說，倒裝芯片+COBIP技術組合是LED顯示行業目前最前沿的技術，這種技術不僅僅應用于小間距顯示和MINI LED技術上，而是在所有LED顯示面板應用上都具有強大的優勢。

    3. 倒裝芯片的其它優勢

    除了上述的作用外，倒裝芯片還具有高光效、高亮度的優勢，亮度比正裝芯片高出2倍左右。這樣可以在不需要太高的亮度時，提供更節能省電的產品解決方案，也可提供多年的亮度衰減補償儲備，這是SMD封裝技術無法做到的。如果SMD封裝技術無法提供亮度補償，最終由于設備亮度不夠而導致重新更換設備。

COB封裝產品的差異化優勢

    長遠來看，COB封裝產品除了上述的百萬級優勢，它還具有可靠性高、體積小、防潮、防撞、防護等級高、無眩光、引腳不裸露、超輕薄、可彎曲、近180度大視角、燈珠具有超強的抗磕碰能力等優點，而且色域廣，可視角度大，點間距下限最低，不怕潮濕、鹽霧、化腐環境。然而，作為一種新技術應用在小間距LED行業，COB也有成本相對較高、一致性不足與維護不方便等缺點，這恰恰是制約COB技術應用的關鍵。

    越往微間距方向發展，SMD受物理極限和工藝等影響，目前遇到三大可靠性和穩定性問題：1.封裝氣密性、防護性差，因此死燈、毛毛蟲等可靠性問題較多；2.  燈珠焊盤焊接面積小，搬運、安裝、使用中的磕碰極易損壞燈珠；3.  燈珠焊盤裸露，干燥環境下人體觸碰屏幕產生的靜電極易擊穿燈珠。

    據了解，在會議一體機領域，COB相對傳統SMD封裝技術的LED最突出的優勢就是“可手寫”，能夠更好實現人機交互功能，這一功能能夠大幅提升客戶的開會體驗。另外，SMD由于技術缺陷，在1.0mm點間距以下很難量產，未來隨著消費升級，1.0mm以下的微間距產品更有望成為市場主流，屆時，COB產品的優勢會更加明顯。

封裝體系技術分類已入團標

    在今年的《Mini LED商用顯示屏通用技術規范》中，在“4顯示屏分類”的關于封裝技術的分類中出現了“支架型有限集成燈驅分離技術與無支架型集成封裝燈驅合一技術”的提法，雖然沒有直接提到COB封裝，但是把高于COB封裝的體系技術進行了分類，就是分出了支架單器件封裝和無支架集成封裝體系技術，這是LED顯示行業具有劃時代意義的大事，對行業的發展是否具有影響深遠，拭目以待。

迭代與革命

    倒裝芯片+COB封裝能漸熱起來，超百億的產業資本逐鹿其中，Made in China正在實現從低端向高端制造的蛻變，COB封裝背后的無支架集成封裝創新體系技術正是適應了這樣一種市場希望，它才是推動這場技術迭代的真正動因。首先在COB小間距、Mini LED中的倒裝COB示范效應的帶動下，將會在全行業產生強悍的標桿效應，進而讓COBIP技術下沉進入更多和更廣泛的應用領域，比如車載移動傳媒廣告應用、玻璃幕墻顯示應用等，最終實現全產業鏈的革命。

    目前在車載移動后窗透明傳媒廣告解決方案上使用了最先進的倒裝芯片+COBIP技術。

    隨著 COB 技術型小間距 LED 顯示產品供給能力提升，市場認知度和接受度也不斷提高。作為小間距 LED 產品的技術路線之一，COB 技術的出現，加劇行業內部競 爭，有益于整個產業保持健康的發展趨勢，并為未來的市場提供充足的技術儲備。同時，COB技術作為小間距 LED行業「后進」品牌的差異化武器，將著力于改善產品的視覺舒適性，進一步提升小間距產品取代其他大屏拼接屏的競爭力。

    LED小間距顯示是一個高成長的市場， 當前COB技術在LED小間距領域屬技術領先、競爭較小，是行業藍海;大尺寸商業顯示方面，COB可以為商業顯示帶來更大的價值;超高清方面，基于倒裝COB的Micro led在向著更高分辨率突破。COB顯示技術是目前P2至P0.5 LED小間距的先進技術。

    COB微顯示產品顯示效果出眾，遠遠超出普通傳統LED給商品帶來的呈現效果。除了各大行業機構分析，從行業展會也可以看到，0.6-0.9間距LED產品已經進入高度成熟期，同時這些產品大多是基于COB技術?？傮w而言，COB小間距的間距越來越小，基于COB技術的顯示市場需求旺盛，規模效益也在持續釋放。不難發現，COB技術小間距進入了高速發展時期，不論是在點間距的突破，還是市場應用。從行業來分析，后疫情時代，LED顯示應用將有所提升，遠程醫療、大交通、遠程會議系統 等細分應用領域市場。

    同時，基于COB顯示技術的LED小間距將在三年內成為高清顯示的主流，并逐步滲透至商業顯示和民用顯示，獲得更大市場空間(超過500億)。業內人士預測，2021年起，COB市場年增長率將超過50%，2023年，COB將成為百億級市場。