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帶您探討可能徹底改變LED行業的板上封裝(COB)技術

來源:ProAVLAsia        編輯:lsy631994092    2022-09-09 09:01:17     加入收藏

在專業視頻顯示器領域,目前幾乎所有LED顯示屏都有兩種主要的制造方法。然而,通常是越來越小的最小發光單位像素占據了科技頭條,卻不是這些像素的底層結構。...

  在專業視頻顯示器領域,目前幾乎所有LED顯示屏都有兩種主要的制造方法。然而,通常是越來越小的最小發光單位像素占據了科技頭條,卻不是這些像素的底層結構。

  板上芯片表面貼裝技術示意圖(SMD)

  從傳統上來看,無論是用于照明還是組裝到LED拼接墻中以創建視覺顯示,其LED燈珠都是采用SMD表面貼裝器件技術封裝(Surface Mount Devices簡稱SMD)。最近,一種鮮為人知的技術稱為板上封裝(COB)為LED創造了許多優于SMD同類產品的明顯優勢,因此其在專業視頻市場上的應用將不斷提升。

  SMD是通過包裝在一起并使用導線焊接在硅表面或PCB上而形成的,盡管很復雜,但隨著時間的推移,這個過程已經得到了很大的改進。相比之下,COB封裝看到的是直接安裝在PCB(印制電路板)或基板上的無涂層半導體元件(晶圓和芯片)。COB LED基本上是由制造商將多個LED芯片(通常是9個或更多)直接粘合在一個基板上,形成一個單一的模塊。由于COB中采用的并不像SMD那樣采用傳統的封裝方式,因此LED芯片的封裝可以占用更少的空間,從而可以獲得更大的潛力。

  SiliconCore的Jim Wickenhiser和Eric Li

  “現在,SMD LED的制造實際上就是把所有元件和電路集成后再通過拾放設備進行封裝,”SiliconCore戰略計劃高級副總裁Jim Wickenhiser解釋說:“這些封裝然后被放到一個PCB印制電路板上。但有了COB,我們就不需要再對LED進行封裝,因此可以大大節省成本。”

  “對于COB,二極管實際上位于電路板內部,而對于SMD則是位于電路板頂層,”VOD Visual首席執行官 Robert Bint補充道:“當你將二極管放入電路板時,事實上可以去掉很多二極管封裝的,因此你就可以將它們做得更小,并使它們的排序更靠近。因為它在電路板內部,所以散熱效果更好,接觸點也少得多,因此故障點也更少。最終結果是電路板更輕、更薄了。”

  倒裝芯片(Flip chip)技術描述了一種將芯片與封裝載體進行電氣連接的方法,是封裝技術的最新手段。倒裝COB技術通過將芯片直接粘接在PCB板上而不需要任何引線粘接,將這一過程向前推進了一步。這大大簡化了部分制造工藝,并降低了潛在缺陷的數量(即降低故障率),從而提高了產品可靠性。COB LED的簡化結構也提高了散熱,使它們的電氣效率更高。

  與SMD相比,COB有幾個明顯的優勢。首先是更高的可靠性。采用COB封裝技術的LED顯示屏的死機率遠遠低于行業標準的SMD。更重要的是,COB采用涂層技術,防止LED因水、濕氣、紫外線等損壞而失效,可以支持全天候運行。COB的第二個優勢是更容易實現小點間距的迷你LED顯示屏。在設計燈珠直徑時,COB不再受到支架尺寸的限制。因此,該技術可用于覆蓋P1.0mm以下的市場,這是SMD技術無法達到的,而用戶會越來越追求這一趨勢。此外,用COB封裝的模塊不僅比用SMD的模塊更輕,而且有更大的視角。COB還可以隨意彎曲,一般可以彎曲到125°左右,這一點SMD模塊無法做到。

  板上倒裝芯片封裝技術示意圖(COB)

  你可能想知道為什么市場上還沒有出現新的基于COB的LED顯示屏;在COB芯片的制造過程中存在一些缺點,直到最近才阻礙了其廣泛的發展。"將LED直接放在電路板上有一個固有的優勢,那就是你不必為包裝付費,"Wickenhiser指出。"使用COB可以節約成本,但問題是在制造方面還需要進行一些創新,才能完全實現這些節約。"

  您可能想知道為什么市場上還沒有充滿新的基于COB封裝技術的LED顯示屏,因為直到最近,COB芯片的制造環節仍存在一些缺陷,阻礙了它們的全面發展。“將LED屏直接安裝在電路板上有一個固有的優勢,那就是您不必為封裝付費。”Wickenhiser指出:“使用COB可以節省成本,但問題是在制造方面仍需要進行幾項創新才能完全實現這些節省。”

  “首先,在COB封裝使用的鋁基板上進行焊接是非常困難的,”Bint繼續說道:“而且,由于沒有那么多制造COB LED的人,所以也更難進行批量生產。再就是你必須批量采購LED,否則你會遇到一致性的問題,雖然可以通過校準過程實現標準化,但這是非常耗時的,而且必須在工廠里完成。”

  一旦這些制造方面的問題被克服掉,并且隨著行業尋求更小的像素以提高視覺保真度,COB比SMD相比則具有顯著的優勢。LED Studio全球運營總監Larry Zoll表示:“該行業已經開始實現這一目標,制造它的人越來越多,障礙就越來越少。”

  COB采用涂層技術可防止LED因水、濕氣、紫外線等損壞而失效無法工作

  當傳統的SMD架構的間距低于1mm時,焊接就變得很棘手。盡管這些故障可以通過修復解決,但這是有成本的,并且像素可能會因為脆弱的焊料而失效。反觀COB則沒有這樣的問題。COB的另一個優點是顯示屏的表面可以完全平坦,使其適用于觸控應用。在過去,LED的不平坦表面意味著它們很難保持清潔,或者需要玻璃覆蓋層來保護LED,從而對亮度和視覺保真度產生不利影響。使用COB就沒有這樣的顧慮了,顯示屏更加堅固,通過密封楞達到IP67的防風雨標準。

  在專業應用中,COB LED的使用正在增加,因為它比傳統的SMD LED的好處已經被市場意識到。由于能夠將更多的LED光源裝入更小的空間以增加輸出,以及更有效地將熱量轉移到散熱器,再就是其簡化的設計降低了故障率,更輕更薄的結構,更低的光損失,更高的效率和更大的可視角,這就不難理解為什么COB LED越來越受市場的青睞了。最近推出的商用 COB顯示屏表明,該技術已經成熟,不難看出,現在正處于徹底改變LED顯示屏市場的風口浪尖。

  “我們目前展示的1.25毫米小間距視頻墻,僅僅在兩三年前是最先進的,”Zoll說:“COB的進展如此之快,如果你不創新,不弄清楚如何在這個新市場上使自己與眾不同,你將很快被甩在后面。今天,我們的客戶是否關心這些差異?這還有待商榷。但兩年后,當COB的價格與SMD相同時,很多人將會擠進這個賽道,因此,了解行業的發展方向是很重要的。”

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