新巴可科技LED显示屏COB封装

COB封装技术及LED显示屏产品新巴可科技 王青 习志军目 录●新巴可科技（深圳）有限公司简介●COB封装简介●COB封装显示屏技术要点及先进性●COB封装与传统SMD封装的对比优势●决定COB产品高可靠性的五个方面●COB产品的几大优点●COB产品的细分市场优势新巴可科技成立于2003年，从2010年4月开始潜心研发COB封装技术及开发COB封装LED显示屏产品，2010年7月向国家知识产权局申报专利， 2011年8月获得专利授权，专利号为：ZL 2010 3 0276807.5。

此后经过5年多的不断探索和经验积累，一路从单双色产品走到目前的P3.0户外全彩LED显示屏产品，已拥有数十种系列几百种规格。

其中最引人注目的户外小间距P3.0/P4.0级别产品已处于国际领先地位。

新巴可科技的COB显示屏产品都具有令人惊讶的高可靠性特性，也是目前LED 显示行业最具性价比的LED显示屏产品。

COB封装简介COB是英文chip on board 的缩写，直译过来就是芯片放在板上。

如下图所示，在LED显示领域COB封装就是将LED 裸芯片用导电或绝缘胶固定在印刷电路板灯位的焊盘上，然后进行电气性能导通的焊合，经过点亮功能测试合格后，再对灯位用环氧树脂胶进行包封固化。

如下图所示：COB封装显示屏技术要点及先进性COB封装显示屏打破了传统显示板固有的DIP、SMD的思维模式，直接在PCB上进行封装，P2以上采用灯驱合一技术，PCB一面为LED灯，另一面为驱动电路，P2以下采用灯驱分离技术。

COB封装技术将LED封装厂和屏厂两个产业链的环节整合在一起，缩短了工艺流程，简化了工序，节省了材料，提高了产品的稳定性，其先进性具体表现为：一、减少封装环节，即显示屏厂自己封装，自己做屏，无需专业封装企业；二、封装设备减少，减少设备投入，降低折旧费：1、无需切割机2、无需分光机3、无需编带机三、省去封装材料，降低成本1、支架2、编带3、包装四、简化工序，降低成本1、省去切割工序2、省去分光工序3、省去打编带工序4、省去编带包装工序5、省去贴灯工序6、省去户外防护灌胶工序五、节省运费，降低成本1、节省封装企业到显示屏厂的运费2、节省重量减轻后运费（无支架，户外无需灌胶等减轻重量）六、稳定性增加1、PCB直接封装，减少支架，提升稳定性2、省去贴灯工序，免除回流焊240°左右高温对灯的损伤，提升稳定性3、芯片直接贴在PCB线路上散热面积大，散热好，提升稳定性4、PCB采用沉金工艺，抗氧化强，提升稳定性5、户外防护处理工艺简单，提升稳定性七、更易于小间距没有支架，间距可以比SMD更小，尤其在户外小间距上能做到SMD无法做到的距离八、自动化程度更高九、视角接近180°，更轻、更薄十、易弯曲，创意造型十一、不怕磕碰、耐冲击、耐磨、无面罩易清洗COB封装与传统SMD封装的对比优势一．从宏观层面沿着产业链的走向来分析比较：请看下面两张图上面的图代表COB封装技术，下面的图代表传统封装技术。

图中白色横向坐标表示LED显示屏的生产环节，蓝色曲线表示每个环节的技术难度，红色曲线表示产品的可靠性受到生产环节的影响。

COB封装从芯片的选择开始，经过封装加工，一直到制造成LED显示屏都是在一个工厂内完成的，它整合了过去传统封装产业链的封装厂和屏厂的功能。

传统的LED显示屏制作产业链是由LED芯片封装厂和LED 显示屏厂各自独立来完成显示屏的制作的。

我们从以下三个方面进行对比分析1.生产组织形态（1）. 前者形式简单，流程简化紧凑，生产效率高，易于生产全过程自动化设备布局，后者相反。

（2）. 前者更利于生产全过程的品质管控，后者相反。

（3）. 前者在技术实施上是一个有机协调的整体。

在产品设计之初就要考虑整个生产过程的技术可行性，综合评估后制定技术实施路线。

后者是互相脱节的，封装环节更多的把方便留给了自己，把困难留给了屏厂。

（4）. 前者可以更好的为客户承担品质责任。

而后者一旦出现失效问题，会出现环节多，不好分析的现象。

2. 技术实施难易程度及在产业环节上的分布前者在封装环节技术难度大，门槛高。

一旦越过此环节，后续的技术实施非常简单。

而后者在封装环节技术难度不高，它的技术难度都出现在屏厂环节，在屏厂的表贴工艺上要突破表贴良率高难的技术，在户外应用时要突破户外防护良率高难的技术。

3. 生产过程对产品可靠性的影响前者在封装环节完成后，就基本上决定了产品的可靠性，后工序对产品的可靠性几乎没有影响，所以产品在客户手中使用一年以后，和封装后给出的可靠性数据相差不多。

而后者在封装环节可以把灯珠质量做得非常好，但封装环节对产品的可靠性起不了决定性的作用。

决定产品可靠性的最重要的环节是在表贴工艺和户外防护灌胶工艺。

所以客户手中的产品可靠性指标总是感觉比封装厂给出的指标低很多。

二．从微观结构来分析对比DIP COB SMD左右两张图都是传统的封装灯珠，分别是DIP和SMD。

中间的图是COB封装灯珠。

我们从这三种灯珠的微观结构中看到左右图中都有红色的部分，我们称之为支架。

而COB封装不存在这个支架，它的LED芯片是直接固封在印刷电路板上。

COB封装技术革命性的一步就是省掉了这个小小的支架，也可以说几乎COB封装显示屏所有的优点正是来源于省掉了这个支架。

决定COB产品高可靠性的五个方面一．省去灯珠面过回流焊工艺生产过程 控制环节减少 COB封装由于省掉了支架，所以没有了传统封装灯珠过回流焊的工艺。

一个全彩灯珠需要五条焊线，如图所示从灯珠面的生产角度来看，COB封装工艺仅需要在生产过程中控制好这五条焊线的质量，而SMD封装工艺除了这五条焊线的质量要控制好，还需要控制好灯珠面过回流焊工艺时支架四个焊脚的焊接质量，如图所示：根据可靠性原理，一个系统的控制环节越少，可靠性越高。

再看下图：从表中我们可以清楚地看到这样一个事实，COB封装随着点间距的变小和点密度的增加，它的灯珠面的控制环节永远是0，而SMD封装随着点间距的变小和点密度的增加，它的每平米的控制环节会随相应的每平米点密度的增加成4倍数的增加。

如果生产1平米的P10，COB封装工艺就要省去4万个控制点。

如果将点密度缩小一倍，也就是点密度达到P5.0级别，COB封装工艺每平米就要省去16万个焊点。

如果将点密度进一步缩小到P2.0级别，COB封装工艺每平米就要省去100万个焊点。

如果点密度达到P1.0级别，COB封装工艺将会省掉400万个焊点。

相反SMD封装如何保证这几百万个焊点不出现假焊、连焊、虚焊，是一项非常高难的技术。

COB封装工艺创造了革命性的一步，甩掉了支架表贴焊接这个环节。

这也是保证COB封装高可靠性因素中权重最高的一个因素。

二．回流焊炉温造成的灯珠失效问题SMD灯珠器件在过回流焊时通常需要240°左右的温度，无铅焊接甚至要达到260°-280°的炉温。

灯珠器件在通过回流焊机时存在两种失效可能。

一种失效是LED芯片在高温作用下的龟裂碎化隐患：LED芯片如同人类，也存在正常和异常的个体差异。

当弱、残的个体通过高温时，经受不住考验，就会出现此种问题。

如果过炉后立即失效，问题还不大，换掉就可以。

致命的是过炉后有这种隐患还能点亮，也能通过老化测试，运输震动以后，或到客户端使用一段时间后失效。

另一种失效是LED芯片焊接导线在高温作用下的拉断失效。

三．散热性好COB封装工艺是直接将LED裸芯片固定到焊盘上，所以散热面积相对传统封装工艺要大，材料综合热传导系数也高，散热性好。

而传统封装是将LED裸芯片固定在支架内的焊盘上，焊盘需要通过支架金属管脚将热量间接传递到PCB板上。

四．沉金PCB板工艺COB封装工艺PCB板采用沉金工艺，没有采用传统封装通常使用的PCB板喷锡工艺，所以在户外应用条件下，或在湿热和盐雾环境应用条件下，PCB板抗氧化能力高。

五．户外防护处理工艺无死角和省掉支架管脚灌胶工艺COB封装工艺灯面曲线圆滑呈半球面，灯面所有器件都由环氧树脂胶包封，没有任何的器件管脚裸露在外面。

所以不管是应用在室内，还是户外环境或是恶劣的潮湿盐雾环境下，都不会有器件管脚氧化造成的灯珠失效担心。

如图所示：而SMD封装的表面没有圆滑平整的过度曲线，会有很多凸起的四方块，四方快上还有明显棱角。

灯珠面裸露出来的管脚需要经过户外防护灌胶处理来保护。

COB封装实际上只需要对灯珠面的PCB和驱动IC面的PCB 和器件进行纳米镀膜、抗紫外镀膜和三防漆喷涂户外防护处理，处理区域不存在任何的阴影区，无处理死角。

而SMD封装在处理表贴灯珠的四腿或六腿焊盘的户外防护上，在如何处理好这几百万个焊点的抗氧化能力上又将面临另一场巨大的挑战。

如下图所示：从表中我们可以清楚地看到这样一个事实，COB封装随着点间距的变小和点密度的增加，它的灯珠面的控制环节依然是0，而SMD封装随着点间距的变小和点密度的增加，它的控制环节会继续随相应的点密度的增加成4倍数增加。

累积控制环节指的是SMD的回流焊工艺控制环节和灌胶工艺控制环节的累加。

从表中数据可以看到，该数值随点密度的增加成8倍的增加。

在过度竞争的环境中，户外SMD灯珠支架管脚的高度不断降低，更增加了这种技术的实施难度。

如何在这么微小高度的空间内把胶灌好，把所有的管脚覆盖好，把模组的水平度掌控好，的确是一项超高难度级别的技术。

COB产品的几大优点一．高可靠性高可靠性是COB产品最重要的优点，主要用死灯率指标来衡量。

国家行业标准是万分之三的出厂标准COB封装可以做到小于十万分之五实际户外案例测试在客户端应用一年以上，小于十万分之二，结果大大好于传统产品。

前面已对COB封装LED显示屏产品的高可靠性原因进行了详细的分析。

二．最不怕高低温、潮湿和盐雾环境三．省成本相对于传统封装工艺，COB封装工艺节省了成本，主要来源于以下四个方面：1. 节省原材料成本COB封装不再使用支架和编带等金属原材料。

2. 节省工序加工成本COB封装节省了灯珠线路板的切割、分光、编带、灯珠面的回流焊工序和户外防护灌胶工序等。

3. 节省了物流成本COB封装不再使用支架，节省了支架的重量。

比如一平米的SMD P3全彩屏会用到111111个支架。

COB封装使用逐点精确点胶工艺对LED裸芯片进行保护，所以用胶量非常少，以P3全彩为例，一块1024个灯珠的模组用胶量仅仅不到3克。

所以也节省了模组的重量。

节省了重量就节省了材料的物流成本。

4. 简化了生产组织流程，更易于管控COB封装工艺整合了LED显示产业链的中、下游企业的生产流程，在一个企业内部就可完成从LED灯珠的封装到LED 显示屏的全部制作过程，节约了生产组织成本，中间环节的包装和物流成本、质量控制成本等。