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“LED封装”技术未来发展趋势

时间:2020-04-29 03:31

随着显示技术的日新月异,近期,COB封装产品成为中高端显示市场炙手可热的新宠,并大有成为未来显示的趋势。什么是COB?今天就让小编详细为大家介绍一下吧:

LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的,但却有很大的特殊性。一般情况下,分立器件的管芯被密封在封装体内,封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号,保护管芯正常工作。

什么是COB?其全称是chip-on-board,即板上芯片封装,是一种区别于SMD表贴封装技术的新型封装方式,具体是将LED裸芯片用导电或非导电胶粘附在PCB上,然后进行引线键合实现其电气连接,并用胶把芯片和键合引线包封。

目前全彩LED小间距显示屏主要有两种封装技术形态,一种是SMD表面贴装元器件技术,一种是采用COB集成封装技术。表面贴装元件在大约二十年前推出,从无源元件到有源元件和集成电路,*终变成了表面贴装器件并可通过拾放设备进行装配。而COB是*近几年才大规模应用在全彩LED屏的一种全新的封装技术。

封装结构类型:

这种封装方式并非不要封装,只是整合了上下游企业,从LED芯片封装到LED显示单元模组或显示屏的生产都在一个工厂内完成,整合和简化了封装企业和显示屏制造企业的生产流程,生产过程更易于组织和管控,产品的点间距可以更小、可靠性成倍增加、成本更接近平民化。

SMD:它是Surface Mounted Devices的缩写,意为:表面贴装器件,它是SMT(Surface Mount Technology)元器件中的一种。目前室内全彩LED屏主要采用的是表贴三合一SMD,是指将RGB三种不同颜色的LED晶片封装的SMT灯按照一定的间距封装在同一个胶体内形成显示模组的封装技术。

引脚式封装

COB封装最早在照明上应用,并且这种应用也成为一种趋势,据了解,COB封装的球泡灯已经占据了LED灯泡40%左右的市场。

主要工艺流程是将LED发光芯片封装于支架内形成灯珠,灯珠通过焊锡再贴于PCB板。再将表贴件及PCB板放入高温烤箱内进行烧结凝固,然后通过压焊技术对LED进行引线焊接,*后用环氧树脂对支架进行点胶封装,*终形成显示模组,模组再拼接成单元。

LED脚式封装采用引线架作各种封装外型的引脚,是最先研发成功投放市场的封装结构,品种数量繁多,技术成熟度较高,封装内结构与反射层仍在不断改进。标准LED被大多数客户认为是目前显示行业中最方便、最经济的解决方案,典型的传统LED安置在能承受0.1W输入功率的包封内,其90%的热量是由负极的引脚架散发至PCB板,再散发到空气中,如何降低工作时pn结的温升是封装与应用必须考虑的。

随着LED应用市场的逐渐成熟,用户对产品的稳定、可靠性需求越来越高,特别是在同等条件下,要求产品可以实现更优的能效指标、更低的功耗,以及更具竞争力的产品价格。正是基于此,与传统LEDSMD贴片式封装和大功率封装相比,板上芯片(COB)集成封装技术将多颗LED芯片直接封装在金属基印刷电路板上,作为一个照明模块通过基板直接散热,不仅能减少支架的制造工艺及其成本,而且还具有减少热阻的散热优势,因此成为照明企业主推的一种封装方式。

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表面贴装封装

COB光源除了散热性能好、造价成本低之外,还能进行个性化设计。但在技术上,COB封装仍存在光衰、寿命短、可靠性差等不足之处,如能得到解决,将是未来封装发展的主导方向之一。

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表面贴装封装的LED(SMD LED)被市场所接受,并获得一定的市场份额,从引脚式封装转向SMD符合整个电子行业发展大趋势,很多生产厂商推出此类产品。

COB在照明上的应用俨然成为一种潮流与趋势,那么,这种封装技术能否应用在显示屏上呢?在封装方式上,已经有企业做出了全新的尝试,并且这种尝试也得到了验证,已经在市场上进行推广运用,在这同时,也引发了行业内人士的广泛关注。那么,COB显示屏为什么会得到大家的关注呢?个中必有缘由。

SMD工艺的核心材料:

早期的SMD LED大多采用带透明塑料体的SOT-23改进型,卷盘式容器编带包装。在SOT-23基础上,前者为单色发光,后者为双色或三色发光。近些年,SMD LED成为一个发展热点,很好地解决了亮度、视角、平整度、可*性、一致性等问题,采用更轻的PCB板和反射层材料,在显示反射层需要填充的环氧树脂更少,并去除较重的碳钢材料引脚,通过缩小尺寸,降低重量,可轻易地将产品重量减轻一半,最终使应用更趋完美,尤其适合户内,半户外全彩显示屏应用。

一、COB封装的优劣势分析

支架:导电,支撑和散热,多为支架素材经过电镀而形成,由里到外是素材、铜、镍、铜、银这五层所组成。

功率型封装

COB封装的应用在照明领域已经应用了多年,其在各方面都存在诸多优势,所以得到了诸多照明企业的青睐,那么COB封装技术应用在显示屏上面,又会擦出怎样的火花?会不会也有一些层面出现水土不服的现象呢?一起来分析一下COB封装的优势以及不足之处。据了解,COB封装技术应用在显示屏上,有着传统封装技术不可比拟的优势。

LED芯片:晶片是LED Lamp的主要组成物料,是发光的半导体材料。

LED芯片及封装向大功率方向发展,在大电流下产生比Φ5mmLED大10-20倍的光通量,必须采用有效的散热与不劣化的封装材料解决光衰问题,因此,管壳及封装也是其关键技术,能承受数W功率的LED封装已出现。5W系列白、绿、蓝绿、蓝的功率型LED从2003年初开始供货,白光LED光输出达1871lm,光效44.31lm/W绿光衰问题,开发出可承受10W功率的LED,大面积管;匕尺寸为2.52.5mm,可在5A电流下工作,光输出达2001lm,作为固体照明光源有很大发展空间。

1.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。

导电线:连接晶片PAD与支架,并使其能够导通。

功率型LED的热特性直接影响到LED的工作温度、发光效率、发光波长、使用寿命等,因此,对功率型LED芯片的封装设计、制造技术更显得尤为重要。

2.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。

环氧树脂:保护灯珠的内部结构,可稍微改变灯珠的发光颜色,亮度及角度;

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3.大视角:COB封装采用的是浅井球面发光,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。

COB:是Chip On Board的缩写。意思是: 板上芯片封装技术;即将芯片用导电或非导电胶粘附在互连基板上,然后进行引线键合实现其电气连接的半导体封装工艺。简单来说,就是把发光芯片直接贴装在PCB板上,不需要支架和焊脚。与传统的SMD做法相比,COB封装省略LED芯片制作成灯珠和回流焊两大流程。芯片直接装配到PCB基本上,没有了封装器件尺寸的限制,可以实现更小的点距排列,当前Micro LED都采用COB技术。

COB型封装

4.可弯曲:可弯曲能力是COB封装所独有的特性,PCB的弯曲不会对封装好的LED芯片造成破坏,因此使用COB模组可方便地制作LED弧形屏,圆形屏,波浪形屏。是酒吧、夜总会个性化造型屏的理想基材。可做到无缝隙拼接,制作结构简单,而且价格远远低于柔性线路板和传统显示屏模组制作的LED异形屏。

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COB封装可将多颗芯片直接封装在金属基印刷电路板MCPCB,通过基板直接散热,不仅能减少支架的制造工艺及其成本,还具有减少热阻的散热优势。

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COB技术的工艺制程比起其他封装技术步骤简化了很多,相对简单,如下图:

从成本和应用角度来看,COB成为未来灯具化设计的主流方向。COB封装的LED模块在底板上安装了多枚LED芯片,使用多枚芯片不仅能够提高亮度,还有助于实现LED芯片的合理配置,降低单个LED芯片的输入电流量以确保高效率。而且这种面光源能在很大程度上扩大封装的散热面积,使热量更容易传导至外壳。

5.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。

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技术介绍:

6、耐磨、易清洁:灯点表面凸起成球面,光滑而坚硬,耐撞耐磨;出现坏点,可以逐点维修;没有面罩,有灰尘用水或布即可清洁。

COB封装技术的LED屏特点:

1、扩晶,把排列的密密麻麻的晶片弄开一点便于固晶。

7、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。

1、超级“稳定性” :几乎无故障、无死点。

2、固晶,在支架底部点上导电/不导电的胶水(导电与否视晶片是上下型PN结还是左右型PN结而定)然后把晶片放入支架里面。

要说起来,COB显示封装的优势还真是不少,尤其是与传统的封装形式一对比,那么对比效果就更加明显。既然存在着诸多的优势,为什么没有在LED显示屏的发展早期得到大规模的运用呢?COB封装的不足之处又体现在哪里呢?深圳韦侨顺光电有限公司副总经理胡志军表示:“COB封装唯一的缺点是屏面墨色不好掌控,就是在灯不点亮的时候,表面墨色不一致的问题。”深圳市奥蕾达科技有限公司市场总监杨锐也坦言:“COB显示封装的硬伤就在于表面的一致性不够,这个问题不解决,就很难得到客户的认可。”

2、不“刺眼” :采用面光源而不是“刺眼”的点光源等环保技术。亮度柔和,保护人眼。

3、短烤,让胶水固化焊线时晶片不移动。

二、COB封装工艺解读

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