Met de opkomst van diverse productie- en verpakkingstechnologieën heeft de LED-displayindustrie zich aanzienlijk ontwikkeld. Terwijl de markt voor kleine displays momenteel afhankelijk is van SMT, geeft de markt voor microdisplays steeds meer de voorkeur aan COB-verpakkingen vanwege de hogere pixeldichtheid, superieure displayprecisie en groeiende marktbekendheid.

Wat is COB-verpakking?

COB-behuizing is een technologie waarbij ledchips direct op een printplaat worden gemonteerd. Vergeleken met traditionele SMD-behuizingen biedt COB een hogere integratiedichtheid, verbeterde warmteafvoer, verbeterde stabiliteit, hogere productie-efficiëntie en lagere kosten. Deze voordelen maken COB een veelbelovende oplossing voor geavanceerde micro-leddisplaytoepassingen.

COB-verpakkingsprocesstroom

Wafer-uitbreiding

Plaats de LED-wafers op een expansiering. Plaats de ring vervolgens op een kleefmachine voor de achterkant, die vooraf is voorzien van zilverpasta voor expansie.

Achterkant kleeflaag

Breng de geëxpandeerde waferring over naar een lijmmachine voor de achterkant. Een doseermachine brengt een precieze hoeveelheid zilverpasta aan op de printplaat.

Die verlijmen

Plaats de met zilverpasta bedekte waferring in een die-bonding fixture. Onder een microscoop gebruiken operators een die-bonding tool om handmatig led-chips op de printplaat te plaatsen.

Behandeling

Plaats de printplaat met de gelijmde chips in een thermocyclische oven. Houd een constante temperatuur aan om de zilverpasta te laten stollen en verwijder vervolgens de printplaat.

Wafer-encapsulatie

Gebruik een dispenser om rode of zwarte lijm aan te brengen op de aangewezen plekken op de printplaat. Een antistatisch apparaat positioneert de wafer nauwkeurig op de lijm.

Film lamineren

Bedek het scherm met een voorgesneden beschermfolie met behulp van speciale lamineerapparatuur om de prestaties en duurzaamheid te verbeteren.

Laatste uitharding

Plaats de ingekapselde printplaat terug in de thermocyclische oven. Pas de uithardingstijd aan op basis van de specifieke procesvereisten.

Post-assemblage testen

Voer uitgebreide kwaliteitscontroles uit om ervoor te zorgen dat het COB-scherm voldoet aan de prestatie- en betrouwbaarheidsnormen.

Voordelen van COB-verpakkingstechnologie

SightLED's COB-LED-displays Ondersteunen meerdere weergavemodi en kleurkalibratiefuncties. Ze kunnen worden aangepast aan diverse toepassingen.

Hoge helderheid

Helderdere en scherpere beelden; verbetering van de algehele helderheid van het scherm.

High Contrast Ratio

Verbetert het contrast en zorgt voor diepere zwarttinten, zuiverdere wittinten en levendigere kleuren voor een uitzonderlijk visueel effect.

Verlengde levensduur

Dankzij de superieure warmteafvoer en stabiliteit hebben COB LED-schermen een langere levensduur, waardoor onderhoudskosten en vervangingsfrequentie worden verlaagd.

Verbeterd thermisch beheer

COB-behuizing integreert ledchips direct op de printplaat, waar de warmte snel wordt afgevoerd via de koperfolie van de printplaat. Strikte procescontroles zorgen voor een optimale dikte van de koperfolie, gecombineerd met een immersiegouden afwerking, waardoor lichtverval tot een minimum wordt beperkt. Dit ontwerp vermindert het aantal dode pixels drastisch en verlengt de levensduur van het product.

Duurzaamheid en eenvoudig onderhoud

Glad, gehard oppervlak: de vlakke en robuuste LED-dotmatrix is ​​kras- en stootbestendig.

Herstelbare defecten op pixelniveau: individuele defecte pixels kunnen worden gerepareerd zonder dat hele modules vervangen hoeven te worden.

Gemakkelijk schoon te maken: Er is geen beschermlens nodig; stof en vlekken kunnen eenvoudig worden weggeveegd met water of een doek.

Betrouwbaarheid bij alle weersomstandigheden

Goede waterdichtheid, vochtbestendigheid, corrosiebescherming, stofdichtheid, antistatische eigenschappen, oxidatiebestendigheid en uv-stabiliteit. Ze werken feilloos bij extreme temperaturen van -20 °C tot +60 °C, wat betrouwbaarheid in zware omstandigheden garandeert.

COB versusSMD-verpakking

SMD-verpakking

SMD verwijst naar surface-mount componenten die gebruikt worden in Surface Mount Technology. In de beginfase van de productie van printplaten gebeurde de through-hole assemblage volledig handmatig. Terwijl vroege geautomatiseerde machines eenvoudige pincomponenten konden plaatsen, vereisten complexe onderdelen nog steeds handmatige plaatsing voor golfsoldeerwerk.

De introductie van surface-mount componenten, zo'n twintig jaar geleden, luidde een nieuw tijdperk in. Van passieve componenten tot actieve componenten en geïntegreerde schakelingen, bijna alle componenten kregen uiteindelijk een SMD-behuizing vanwege de compatibiliteit met pick-and-place assemblagesystemen. Jarenlang werd aangenomen dat alle pin-gebaseerde componenten uiteindelijk zouden overstappen op een SMD-behuizing.

Belangrijkste kenmerken van SMD-verpakkingen:

(1) Hoge montagedichtheid: SMD-componenten verkleinen de productgrootte en het productgewicht met respectievelijk 40-60% en 60-80%, met volumes en gewichten van ongeveer 1/10e van die van traditionele doorlopende componenten.

(2) Verbeterde betrouwbaarheid: superieure trillingsbestendigheid en lagere soldeerpuntdefecten.

(3) Verbeterde prestaties bij hoge frequenties: verminderde elektromagnetische en radiofrequentie-interferentie.

(4) Kostenefficiëntie: Automatiseringsvriendelijke processen verlagen de kosten met 30-50%, waardoor er bespaard wordt op materialen, energie, arbeid en tijd.

Technologische verschillen

Bij COB-verpakking worden led-chips direct op PCB-soldeerpads bevestigd met behulp van geleidende en isolerende lijm. Na elektrische prestatietests worden de chips ingekapseld met epoxyhars.

SMD Packaging bevestigt de ledchips met lijm aan de soldeerpads van de lampkralen, gevolgd door vergelijkbare elektrische tests en epoxy-encapsulatie. Aanvullende stappen omvatten spectrale binning, dicing en tape-and-reel verpakking voordat ze naar displayfabrikanten worden verzonden.

Vergelijking van productie-efficiëntie

COB-verpakking maakt gebruik van vergelijkbare processen als traditioneel SMD bij het verbinden van dies en wire bonding. COB presteert echter beter dan SMD bij het doseren, scheiden, binnen en verpakken. Arbeids- en productiekosten vertegenwoordigen ongeveer 15% van de materiaalkosten bij SMD, vergeleken met ongeveer 10% bij COB, wat een kostenbesparing van 5% oplevert.

Voordelen en beperkingen

Hoewel SMD-verpakkingen betrouwbaar hoogwaardige led-kralen produceren, brengt het meerstapsproces hogere kosten met zich mee, waaronder transport, opslag en kwaliteitscontrole tussen de verpakkings- en displayfabrikanten. Critici van COB beweren dat de technische complexiteit leidt tot lagere first-pass yields en onherstelbare defecten.

De huidige COB-technologie behaalt echter first-pass yields van ~70% voor 0.5K-integratie, ~50% voor 1K en ~30% voor 2K. Zelfs modules die de eerste tests niet doorstaan, vertonen doorgaans slechts 1-5 defectpunten, met minder dan 5% die deze drempelwaarde overschrijdt. Testen en herbewerking vóór encapsulatie maken een uiteindelijke yield van 90-95% mogelijk. Vooruitgang in apparatuur- en procesbesturing blijft deze parameters verbeteren, ondersteund door de mogelijkheden voor defectherstel na encapsulatie.

 Vergelijking van lage thermische weerstand en lichtkwaliteitsprestaties

Lage thermische weerstand:

Traditionele SMD-verpakkingen volgen een systeem van thermische weerstand: chip → matrijsbindende lijm → soldeerpunt → soldeerpasta → koperfolie → isolatielaag → aluminium substraat.

Met COB-verpakking wordt dit vereenvoudigd tot: chip → matrijsbindende lijm → aluminium substraat.

De thermische weerstand van COB-behuizingen is aanzienlijk lager dan die van traditionele SMD-behuizingen, waardoor de levensduur van LED's aanzienlijk wordt verlengd.

Lichtkwaliteit:

Bij traditionele SMD-behuizingen worden meerdere afzonderlijke apparaten op een printplaat gemonteerd om een ​​lichtbronconstructie te vormen. Dit leidt vaak tot problemen zoals puntlichtbronnen, schittering en nevenbeelden.

COB-behuizing biedt een uniforme oppervlaktelichtbron met een brede, instelbare kijkhoek, waardoor het verlies door lichtbreking tot een minimum wordt beperkt.

Technische analyse en evaluatie

Project	COB-verpakking	Traditionele SMD-verpakkingen
Productie efficiëntie	Vast kristal, de efficiëntie van de draadverbinding is gelijk aan die van traditioneel SMD; de efficiëntie van nabewerking van puntlijm, scheiding, lichtsplitsing en verpakking is hoger dan bij traditioneel SMD	De productie-efficiëntie is lager dan bij COB-verpakkingen
Thermische weerstand	Chip – vaste kristallijm – aluminium materiaal (lage thermische weerstand)	Chip – vaste kristallijm – soldeerpunt – soldeerpasta – koperfolie – isolatielaag – aluminium materiaal (thermische weerstand is hoger dan COB-verpakking)
Optische kwaliteit	Grote kijkhoek en eenvoudig aan te passen, waardoor het lichtverlies door breking wordt verminderd	Bij combinaties van discrete apparaten is er sprake van problemen met puntlicht en schittering
Aanvraag	Geen patch- en reflow-soldeerprocessen nodig; COB-lichtbron kan direct op lampen worden toegepast	LED-apparaten moeten eerst worden gepatcht en vervolgens op PCB-borden worden bevestigd door middel van reflow-solderen
Kosten	Lagere kost	Hogere kosten voor beugel-, soldeerpasta-, patch- en reflow-soldeerprocessen

Technische implementatiemoeilijkheid:

SMD-verpakking: een volwassen technologie met jarenlange praktijkervaring, gevestigde processen en schaal. De implementatie is relatief eenvoudig.

COB-verpakking: een nieuwe, multi-chip geïntegreerde technologie die innovatie vereist in productieapparatuur, procestools, testmethoden en technische expertise. Er bestaan ​​hoge technische barrières, met als grootste uitdaging het verbeteren van de first-pass yield. Hoewel technisch veeleisend, is COB haalbaar, maar vereist het aanzienlijke inspanningen.

Controle van het faalpercentage bij levering:

Zowel COB- als SMD-verpakkingen kunnen een vrijwel nul-foutpercentage bereiken bij levering aan klanten.

Kostenbeheersing:

Theoretisch gezien biedt COB een licht kostenvoordeel. Vanwege de beperkte productieschaal blijft SMD echter momenteel kosteneffectiever.

Betrouwbaarheidsrisico's:

SMD-verpakking: Viervoudige of hexagonale beugels brengen technische uitdagingen en betrouwbaarheidsrisico's met zich mee, zoals de soldeeropbrengst voor massieve beugelpennen tijdens reflow en bescherming van pennen buitenshuis.

COB-verpakking: Elimineert brackets, waardoor technische problemen en risico's worden verminderd. Belangrijke uitdagingen zijn het voorkomen van faalpunten tijdens het reflow-solderen van IC-driverchips en het bereiken van een consistente kleuring van de module-inkt.

Gebruiksvriendelijkheid in applicaties:

COB-verpakking:

• LED's zijn met epoxy verzegeld op PCB's;
• Uitzonderlijke fysieke eigenschappen:
• Druksterkte: 8.4 kg/mm²
• Schuifsterkte: 4.2 kg/mm²
• Slagvastheid: 6.8 kg·cm/cm²
• Hardheid: Shore D 84

Bestand tegen statische elektriciteit, botsingen, stoten, buigen, schuren en is gemakkelijk schoon te maken. Zeer duurzaam en mensvriendelijk.

SMD-behuizing: LED's worden via beugelpennen aan printplaten gesoldeerd, met een lagere fysieke sterkte. Ze zijn kwetsbaar voor statische elektriciteit en mechanische schade door aanraking, wat de gebruiksvriendelijkheid vermindert.

Kritische opmerking over SMD-uitdagingen:

Om kosten te besparen, verlagen sommige SMD-fabrikanten de hoogte van de dragerframes, waardoor onbedoeld de complexiteit van het inkapselingsproces toeneemt en de opbrengst daalt. Dit brengt de betrouwbaarheid in gevaar en verhoogt de inkapselingskosten, wat uiteindelijk de beoogde besparingen tenietdoet.

Conclusie

We hebben het COB-productieproces geïntroduceerd. Vergeleken met voorgaande jaren heeft het COB-productieproces grote doorbraken gekend en kan gezegd worden dat de technologie zeer volwassen is. Bovendien zijn de prijzen voor COB-schermen zeer betaalbaar. Heeft u een ultra-HD videowalldisplay nodig? Overweeg dan deze nieuwe technologie! Neem gerust contact met ons op als u een COB LED-display nodig hebt.