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    四合一封装器件及其本质的技术分享

    来源:广东省光电技术协会        编辑:lsy631994092    2019-07-24 10:26:58     加入收藏

    在LED显示领域,我们是从2010年开始搞COB集成封装显示面板研究,2016年开始搞产业研究。四合一封装器件也属于我们的研究范围,在此从技术的角度谈谈我们对四合一封装器件的认识。

    胡志军

    深圳韦侨顺光电有限公司 | 副总经理

      1982年服务于中国农机院,负责联合收割机产品的研发工作,获部级科技进步二、三等奖各一项。1986年意大利FIAT集团访问学者。1992年服务于国旅总社欧一部,意方指定金牌领队。2008年服务于韦侨顺公司,2010年至今从事COB集成封装技术研究和产业研究。致力推动新技术产业化!

      在LED显示领域,我们是从2010年开始搞COB集成封装显示面板研究,2016年开始搞产业研究。四合一封装器件也属于我们的研究范围,在此从技术的角度谈谈我们对四合一封装器件的认识。

      一、四合一封装器件技术起源的逻辑背景

      在传统的SMD小间距技术进入瓶颈期,COB集成封装小间距技术进入发力期的大产业技术发展方向的环境背景下,产业中的所有企业都面临着艰难痛苦的抉择,到底未来要搞什么样的面板技术,企业需要向何方突围?有些企业选择了COB集成封装小间距显示面板技术路线,搞了一些相关专利;但对大部分封装厂来说,这项技术曾被认为是一项不可能实现的技术。其中主流的观点认为在封装环节无法解决“一次良率或一次通过率问题”,技术无法实现产业化。在这种错误的观点影响下错失良机,想再申请COB集成封装的专利空间余度已无可能。没有相关的技术沉淀积累,况且也不认为这是一条坦途,封装技术的门槛太高,或许还是一个跳不出的“坑”。于是乎“中庸”“中间路线”“曲线救国”说兴起。认为N合一的中间技术道路概念是他们目前的最佳技术路线选择。各大高峰论坛紧随COB集成封装技术之后,四合一或N合一概念登上行业舞台。这是产业逻辑发展的必然现象。

      二、四合一封装器件的发展

      我最早听到这个概念不叫“四合一”,而是“四胞胎”。2016年台湾的朋友告诉我,台湾的封装企业宏齐在搞这个技术,他把我们COB集成封装技术做了改变,用COB封装在小板上面做四个像素,小板下面继续用SMD的支架引脚技术。我当时就告诉他:“这是复古,想革命又不彻底”。

      2017年以后在各种场合不断听到和看到越来越多的本土企业也开始搞“四合一”小间距和所谓的“微间距”概念产品,但是没有看到和听到任何的行业高峰论坛上反思这样一个问题,为什么我们传统的显示面板技术四十年来不能突破万级?为什么封装企业可以做出百万级的封装器件,到了屏企做出的显示面板产品就变成了万级的产品呢?大家不觉得奇怪吗?这中间和过程到底发生了什么?这里所说的万级或百万级的面板技术指的是解决面板像素失效率的技术。在2015年我们发表的文章中就很隐喻的告诉大家:“未来行业技术的发展一定是6脚的跑不过4脚的,4脚的跑不过无脚的”。我真的为他们担心,不了解“四合一”封装技术的本质,就会选择一条错误的技术发展路线,错失良机。

      三、四合一封装器件技术的本质

      从上图中可以看到大量在2017年后推出的技术概念,一时让大家无所适从。但大家可以发现一个问题,很多技术概念都带有COB或OB词根,这是一个非常有趣的研究现象。我们把这一现象称之为COB或OB族群概念爆发期,至少可以说明COB封装技术的影响力是非常巨大的。但概念毕竟是概念,我们要从技术的角度来研究其中的四合一技术的本质。下面我们把近期图中有的四合一概念和图中没有的四合一概念COB封装技术产品都列出在下面:

      TOPCOB 、MiniCOB、Mini四合一 、Mini LED、IMD

      上面列出的都是这种“四合一”的技术,那么如何来认识这些“四合一”技术,他们的本质到底是什么呢?

      首先简单介绍一下四合一封装器件技术的概念

      如图所示,这就是一个“四合一”独立封装单元器件,上面的四个像素就是用COB封装技术做的。

      它的背面可以清楚的看到带有支架的16个引脚。如上图所示。

      我们大家都知道,SMD器件是1支架4引脚,四合一器件四个像素有16个引脚,引脚数量实际和SMD器件一样多,没有任何的减少。

      我们和上图的SMD封装面板技术路线对比一下,四合一和SMD没有什么不一样,唯一不同点是把单像素独立封装器件变成了四像素独立封装器件。他们都具有以下的共同点:

      独立单元封装器件

      有支架有引脚的封装技术

      封装后SMT焊接工艺显示面板集成技术

      有支架有引脚的面板技术最大的问题就是存在支架引脚的外失效问题,外失效问题相对于内失效问题要复杂严重得多,外失效产生的数量是内失效的几十倍。所以长期制约行业面板技术不能突破万级的原因就在于此。四合一封装器件继续使用这种支架技术生产出的显示面板就只能是万级的技术。那么有什么办法可以提高技术的级别吗?有,只能通过减少支架引脚数量来解决,于是我们看到了如下图所示的四合一技术的改良版8引脚的四合一技术出来了。

      8引脚的改良理论是可以提高面板产品的可靠性,减少像素失效。但此种改良的提升能力并不大,还是属于有支架有引脚的面板技术,因此由支架引脚引起的外失效问题依然不能彻底解决,只不过把面板的灯珠抗失效能力从1万级提升到2万级,因为它减少了一倍的引脚数量,面板效能就可翻倍。但这种能效的提升和COB集成封装百万级的面板技术相比就显得毫无意义。

      相比较8引脚四合一面板技术获得的优势,它存在的问题或许更加应该引起大家的重视。下面我们来看一下8引脚四合一封装器件到底都存在哪些问题。

      1.抗推力问题

      “四合一”技术提出的一个论点就是可以提高像素的抗磕碰能力,而且可以达到COB集成封装的水平。我们来看看到底是不是这样。COB集成封装的单灯像素比SMD单灯珠封装器件的抗推力能力至少提高一个数量级10倍以上,而“四合一”的相关资料数据显示比SMD器件的抗推力能力只提高了三倍。由此可见差距还是巨大的。从16引脚减少到8引脚,使引脚的焊接面积减少,8引脚的抗推力能力肯定是不如16引脚。这说明了想降低像素失效和提高像素的抗推力能力是一对矛盾体,顾了这头就顾不了那头。

      2.如何解决像素复用问题

      “四合一”技术的四个像素都应独立可控,如不能做到独立可控,2个2个像素同时控制就是存在像素复用问题。存在像素复用问题的显示系统就是一个虚拟存在的系统,2k的显示系统就会变成1K的,4k的变成2k的,8k的变成4k的。那么如何来解决这个问题呢?

      上面这张图的8引脚定义给出了解决像素复用问题的方案。但问题的关键点不在于此,问题的关键点在于谁拥有这种8引脚定义的专利保护权?如果没有专利权的企业也使用这种引脚定义的解决方案,将会面临巨大的法务问题。所以问题的严重性在于我们的显示屏面板生产企业和最终用户要明白你所购买的四合一8引脚封装器件及产品一定要是合法的专利产品,否则,将面临法务风险,尽管你只是不合法产品的买方。

      3.四合一技术是否还有进一步的提升空间

      答案是否定的。也就是说四合一8引脚是这一技术路线的终极解决方案。

      老天爷只给了解决像素复用问题一次机会,4引脚已没有机会和能力解决这一问题。

      四、结束语

      我们认为:四合一技术是有支架有引脚的COB封装技术,只遗传了集成基因的0.0039,剩下的0.9961遗传基因都是来自SMD技术。因此它不属于创新技术,而是传统的支架封装技术的改良与优化,没有脱离支架封装技术理论的束缚。由它所主导的面板技术从本质上说还是属于传统的支架面板技术。由支架引脚引发的外失效问题依然解决不了。优化技术尽管可以减少支架引脚,但与COB集成面板技术相比,其努力的意义不大,极限推测做到面板级的水平也只能达到2万级,技术的提升空间狭小。另一方面依然不能解决我们提出的产业问题即:从封装端的百万级下降到面板级的千级万级的水平,这一问题的实质就是造成封装环节大量高精尖设备资源和社会资源的浪费。另外一点是技术的格局比较小,只能应用在小间距产品上,不具有全局的代表性。面对像素物理间距向P0.5mm以下的Mini级和P0.1mm以下的Micro级发展趋势,面板的百万级制造水平要求是必然,SMD技术在小间距上所遇到的瓶颈问题,对于“四合一”技术来说都会符合逻辑的再现。所以说COB高集成度封装面板技术目前是进入MINI级的唯一的门槛技术。

      广东省光电技术协会,是依托华南理工大学,汇集光电产业链各个环节的单位,在广东省民政厅登记注册的一家光电行业社会组织。其宗旨是构建政产学研用协同发展的桥梁,为政府决策咨询提供可靠依据,为企业创新发展提供有力支撑,为教授技术产业化提供承接平台,为各类人才提供用武之地,助力中国光电产业健康发展。

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