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浅谈SMD与COB技术在LED显示领域的应用发展趋势

来源:数字音视工程网        编辑:钟诗倩    2018-08-24 13:45:36     加入收藏

近年来,随着市场和应用场景的不断演进发展,室内拼接显示领域技术创新发展不断。小间距LED迅速进入室内拼接显示领域,并持续高速成长,获得越来越多用户的认可,应用场景不断扩展,市场表现持续上升,已与DLP背投拼接技术、LCD液晶技术形成“三足鼎立”之势。

  近年来,随着市场和应用场景的不断演进发展,室内拼接显示领域技术创新发展不断。凭借无拼缝、高亮度、色彩丰富、宽视角、无噪声、低功耗、易维护安装等独特技术优势,小间距LED迅速进入室内拼接显示领域,并持续高速成长,获得越来越多用户的认可,应用场景不断扩展,市场表现持续上升,已与DLP背投拼接技术、LCD液晶技术形成“三足鼎立”之势。

  一、小间距LED显示屏的技术现状

  历经多年发展,LED显示屏 行业趋向规范化、集中化方向发展,并且在技术革新、竞争激烈、市场需求变化及政策带动下,近些年LED显示屏的发展出现了新的特点。总体而言,产品技术含量普遍更高,针对市场不同的需求而生产的细分产品茁壮成长。此外,在政策及经济进一步发展的带领下,更多新的市场等待着LED屏企去开发。

  LED显示屏器件封装的发展经历了20世纪80年代的点阵模块封装,20世纪90年代后出现的直插式封装,亚表贴、表贴封装,以及2011年以后出现的比较热门的小间距器件封装。从简单的组装到现在对于生产工艺的管控,LED显示封装经历了一个个技术革新的阶段。

  目前,SMD表贴封装技术在点间距、工艺水平、生产技术和兼容稳定性等方面已经发展成熟,不断为小间距LED显示应用攻城拔寨,留下众多应用案例,经受住了市场的考验,得到了市场的充分认可。与此同时,COB技术开始在小间距LED显示领域发力,其独特的产品特性优势不断吸引市场的注意,小间距LED显示领域形成了“以SMD表贴封装为主、COB封装技术快速发展”的新局面。

  SMD封装技术优劣及其发展

  表贴三合一(SMD)LED于2002年兴起,并逐渐占据LED显示屏器件的市场份额,从引脚式封装转向SMD。表贴封装是将单个或多个LED芯片粘焊在带有塑胶“杯形”外框的金属支架上(支架外引脚分别连接LED芯片的P、N极),再往塑胶外框内灌封液态封装胶,然后高温烘烤成型,最后切割分离成单个表贴封装器件。由于可以采用表面贴装技术(SMT),自动化程度较高。与引脚式封装技术相比,SMD LED的亮度、一致性、可靠性、视角、外观等方面表现都良好。

  SMD封装的技术优势:

  1、技术成熟、相关生产设备工艺完备,供应体系健全。

  2、应用广泛、显示控制兼容配套成熟、稳定性高。

  3、灯珠一次通过率高,品质稳定,质量高。

  正是凭借技术成熟稳定、散热效果好、维修方便、无缝拼接、低亮高灰等优点,SMD封装LED显示屏产品迅速获得了市场的认可,一路高歌猛进,在LED应用市场占据了较大份额。如今以利亚德、Voury卓华、洲明、联建为代表的LED显示屏在指挥室、控制室、会议室等应用场合获得了广泛应用,在政府应急指挥、智能指挥控制、公安交警指挥、通用会议决策、能源调度中心、军队武警指挥等领域均完成了一系列备受瞩目的重大项目,使得SMD封装LED显示屏的影响力不断扩大。

  SMD封装的局限性:

  在点间距1.0mm以上的应用领域,SMD封装技术的成熟和稳定的产品表现已经得到市场的广泛认同。目前业内普遍追求的是高对比度、高分辨率,SMD LED器件封装正朝着小尺寸发展(如SMD0808、SMD0606、SMD0505)以满足高分辨率LED显示屏市场需要,但SMD器件尺寸具有一定的局限性。当封装尺寸往SMD0808更小尺寸封装发展时,封装的工艺难度急剧增大,良率下降,导致成本增加。这主要是受限于固晶、焊线、划片(冲切)、焊线的设备精度等因素。另外,在终端应用的成本也会增加,主要体现在贴装设备的精度、贴装效率等。

  COB封装技术优劣及其发展

  COB封装显示模块示意图

  对于COB显示模块,采用集成封装的方式,省去单颗LED器件封装后再贴片的工艺。板上封装(Chip on Board)是一种将多颗LED芯片直接安装在散热PCB基板上来直接导热的结构。COB封装集合了上游芯片技术,中游封装技术及下游显示技术,因此COB封装需要上、中、下游企业的紧密合作才能推动COB LED显示屏大规模应用。如上图所示,为一种COB集成封装LED显示模块,正面为LED灯模组构成像素点,底部为IC驱动元件,最后将一个个COB显示模块拼接成设计大小的LED显示屏。

  COB的理论优势:

  1、设计研发:没有了单个灯体的直径,理论上可以做到更加微小;

  2、技术工艺:减少支架成本和简化制造工艺,降低芯片热阻,实现高密度封装;

  3、工程安装:从应用端看,COB LED显示模块可以为显示屏应用方的厂家提供更加简便、快捷的安装效率。

  4、产品特性上:

  超轻薄:可根据客户的实际需求,采用厚度从0.4-1.2mm厚度的PCB板,使重量最少降低到原来传统产品的1/3,可为客户显著降低结构、运输和工程成本。

  防撞抗压:COB产品是直接将LED芯片封装在PCB板的凹形灯位内,然后用环氧树脂胶封装固化,灯点表面凸起成球面,光滑而坚硬,耐撞耐磨。

  大视角:视角大于175度,接近180度,而且具有更优秀的光学漫散色浑光效果。

  散热能力强:COB产品是把灯封装在PCB板上,通过PCB板上的铜箔快速将灯芯的热量传出,而且PCB板的铜箔厚度都有严格的工艺要求,加上沉金工艺,几乎不会造成严重的光衰减。所以很少死灯,大大延长了LED显示屏的寿命。

  耐磨、易清洁:表面光滑而坚硬,耐撞耐磨;没有面罩,有灰尘用水或布即可清洁。

  全天候优良特性:采用三重防护处理,防水、潮、腐、尘、静电、氧化、紫外效果突出;满足全天候工作条件,零下30度到零上80度的温差环境仍可正常使用。

  正是这些原因,COB封装技术在显示领域被推向了前台。以希达电子、Voury卓华、奥蕾达为代表的LED厂商相继推出了自己的COB封装显示产品,可以针对不同的客户和市场需求,提供有针对性的定制化产品解决方案。

  当前COB的技术难题:

  目前COB在行业积累和工艺细节有待提升,也面对一些技术难题。

  1、封装的一次通过率不高、对比度低、维护成本高等;

  2、其显色均匀性远不如采用分光分色的SMD器件贴片后的显示屏。

  3、现有的COB封装,仍旧采用正装芯片,需要固晶、焊线工艺,因此焊线环节问题较多且其工艺难度与焊盘面积成反比。

  4、制造成本:由于不良率高,造成制造成本远超SMD小间距。

  基于以上原因,虽然当前COB技术在显示领域取得了一定的突破,但并不意味着SMD技术的彻底退出没落,在点间距1.0mm以上领域,SMD封装技术凭借其成熟和稳定的产品表现、广泛的市场实践和完善的安装维护保障体系依旧是主导角色,也是用户和市场最适合的选型方向。随着COB产品技术的逐步完善和市场需求的进一步演变,点间距0.5mm~1.0mm这个区间上,COB封装技术的大规模应用才会体现出其技术优势和价值,借用行业人士一句话来说:“COB封装就是为1.0mm及以下点间距量身打造的”。伴随着以希达电子、Voury卓华为代表的先进制造商的不懈努力,我们期待COB技术早日进入1.0mm以下点间距领域,解决面临的技术难题,彻底焕发出COB产品的优势。

  四、结语

  随着小间距LED显示在室内拼接领域不断的攻城略地,小间距LED显示也在不断演进,形成了“以SMD表贴封装为主、COB封装技术快速发展”的局面。

  在1.0mm以上点间距的应用领域,SMD封装凭借其成熟和稳定的产品表现、广泛的市场实践和完善的安装维护保障体系依旧是市场的主角,而COB封装技术由于其面临的封装通过率不高、对比度低、维护成本高等因素造成的产品成本高、维护困难、性能不稳定,SMD封装依旧是用户和市场最适合的选型方向。

  未来的市场,在1.0mm以上的点间距应用区间,SMD封装技术仍然会是主导者,同时该区间范围内COB封装技术在租赁屏和半户外屏有一定的应用空间。COB技术将是0.5mm-1.0mm的微间距LED显示屏的主导技术,MicroLED将统治0.5mm以下的微小间距LED显示屏市场。

  SMD封装技术和COB封装技术是LED显示屏的两种不同的技术路线,在不同的细分市场各有优劣;而从整个大屏拼接市场的角度来看,随着终端用户对应用场景要求的不断演进,数据可视化、互动决策、智能指挥控制、多系统联动等应用场景不断深入结合,成熟稳定、技术先进的一体化综合显控解决方案对于用户越发迫切,Voury卓华正在这条道路上奋力前行!

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