COB小間距LED高清顯示面板技術解析

近年來，隨著LED顯示技術的快速發展，LED顯示屏已廣泛應用于許多領域，如大型體育場館、道路交通運輸、金融行業等。LED顯示屏市場份額的逐年增長引領著SMD表貼技術和COB小間距集成封裝技術的發展。其中，COB小間距顯示技術，是融合了LED封裝與LED顯示的創新技術，具有非常明顯的技術優勢。相比于SMD表貼技術，COB小間距LED集成封裝技術以更小間距、高防護性、高可靠性等優點而得到迅猛的發展。隨著2018年市場主流小點間距向P1.2或者更小點間距下探，COB小間距顯示產品必將迎來市場更快的爆發。

一、引言

小間距LED顯示技術起源于2010年，利用表貼SMD封裝器件技術，生產出點間距2.8mm的LED顯示屏，從而使LED顯示技術進入會議、指揮等高端專業顯示市場，一舉為LED顯示應用開辟了一個巨大的小間距顯示市場，引起高端專業顯示市場的巨大震動[1]、[2]。據奧維云網（AVC）顯示器件與系統大數據顯示，2017年國內小間距LED顯示行業銷售規模達44.1億元，面積6.7萬平米，同比增速分別為93.4%和62.5%，高價值產品比重的提升、內地市場的打開及產品形態創新等因素，是小間距LED顯示市場高速增長的主要原因。隨著小間距LED顯示屏應用范圍的不斷擴大，小點間距LED顯示屏間距的定義也從P2-P3，逐漸下探到P2以下。LED小間距顯示屏在P1.9、P1.5、P1.2等細分市場不斷擴大，隨著顯示間距不斷縮小，傳統的SMD分立器件LED小間距顯示屏產品，也不可避免地遇到了技術瓶頸，特別是間距更小的P1.2或者以下產品，在可靠性和成本方面面臨難以克服著巨大的技術挑戰。

二、SMD分立器件小間距LED顯示技術的瓶頸

目前LED小間距顯示屏的主流技術，主要采用SMD分立器件技術，就是將SMD 封裝器件，采用SMT回流工藝焊接在PCB板上，技術路線如下圖所示。

SMD分立器件LED小間距顯示技術的產業鏈，包括中游的封裝產業，以及下游的顯示應用產業。

隨著間距的進一步縮小，SMD分立器件小間距LED顯示屏在應用中，逐漸暴露出了技術瓶頸與局限，主要包括以下幾個方面：

（1）較高的像素失效率

LCD 面板失效像素點的國際公認標準為1.5PPM。目前SMD分立器件LED小間距的出廠前失效率達到 30-50PPM ，顯示屏廠通過出廠前的老化和維修，以保證出廠時無死燈，但是出廠運行后三個月、半年、一年后也有幾十PPM的較高失效率。目前，眾多小間距顯示屏廠受困于小間距的可靠性與穩定性問題，需要培養大量的工程服務人員去給客戶修屏，這個問題已經成為SMD分立器件限制小間顯示距屏發展的瓶頸。

（2）點間距的局限?

目前采用SMD分立器件的小間距顯示屏產品，主流的點間距在P1.2-P2.0之間，市場上幾乎沒有P1.0以下間距量產的產品。2017年在美國InfoComm展上，展示了采用0505 燈珠制造的間距為0.7mm的小間距樣品，這已經是分立器件小間距顯示屏的極限，要想做更小間距幾乎已經不可能，要量產P0.7的SMD分立器件顯示產品，從技術層面來說幾乎難以實現。

（3）脆弱的防護性

小間距LED顯示屏采用的SMD封裝器件，燈珠焊盤面積太小，SMT回流焊后，PCB板上的燈珠很脆弱，搬運、安裝、使用中的磕碰極易損壞燈珠。造成小間距LED顯示屏的防護性能非常脆弱，可靠性難以保證。

三、 COB小間距LED集成顯示技術

為了解決SMD分立器件小間距顯示屏技術路線的瓶頸，COB（Chip On Board）封裝小間距顯示屏技術路線應運而生。COB封裝是用微組裝工藝，將LED芯片直接固晶焊接在裝有驅動和相關電路元器件的PCB板上，再用封裝膠對LED芯片包封。

從產業鏈分布來看，COB小間距LED顯示技術包括了LED產業的中游封裝與下游顯示應用產業，是LED封裝與LED顯示兩項技術的融合，與SMD分立器件的LED小間距顯示技術相比，具有非常高的技術門檻。

四、COB小間距LED集成顯示優勢

與SMD分立器件LED小間距顯示技術相比，COB小間距LED集成顯示技術具有非常明顯的技術優勢，主要體現在以下幾個方面。

（1）能做到更小的點間距

目前SMD分立器件小間距LED顯示技術，主流的點間距在P1.2-P2.0之間，點間距繼續降低非常困難，它主要受制于兩個方面的因素：第*個因素是成熟的SMD器件為1010、0808規格，更小尺寸的SMD器件，例如0606或者0505規格的產品，目前成熟度都較低；目前P1.2分立器件小間距LED顯示屏，大多使用0808規格的SMD器件，小于P1.2的顯示屏，只能使用0606或0505規格的器件。第二個影響因素是分立器件必須過SMT回流焊，更小尺寸的SMD器件，意味著有更小的焊盤，導致SMT回流焊良率受到影響，回流焊后的模組防護性非常脆弱，SMD器件很容易被碰掉或損壞。

與分立器件SMD相比，COB小間距LED顯示技術，不存在上述問題，COB能夠做到的點間距尺寸，僅受限于封裝技術，因此的COB小間距LED顯示技術，通常可以做到P0.5-P2.0點間距，最小點間距可以做到P0.5，即能夠做到分立器件LED小間距技術難以量產的P1.0以下的市場。

（2）能夠提供更強的防撞擊性能

與SMD分立器件小間距LED顯示技術脆弱的防護性能相比， COB小間距LED顯示技術的防護性能更強。

SMD分立器件，是把LED芯片固晶、焊線在支架上，再用環氧樹脂封裝為SMD器件。以它制造顯示屏，是通過SMT回流焊，將SMD器件焊接在PCB板上。由于分立器件小間距LED顯示技術采用的SMD器件規格多為1010或者0808，焊盤尺寸很小，SMT回流焊后，容易發生虛焊，以及被碰掉，防護性能脆弱。

COB小間距LED顯示技術，LED芯片固晶、焊線在PCB板上，再用封裝膠密封，省去LED燈珠的回流焊及其所需的焊點，提高了可靠性。封裝膠與PCB板具有堅固的結合力，外力的作用不會損傷LED。因此COB封裝的小間距LED顯示技術，具有非常*秀的防護能力。

（3）超低的失效率

SMD分立器件LED小間距顯示技術，在生產過程中存在30-50PPM的失效率，通過出廠前的老化和維修，以保證出廠時無死燈。但是在客戶使用過程中，還是存在較高的失效率，可以高達幾十個PPM。

COB LED小間距顯示技術，能夠提供更高的可靠性與穩定性，在客戶使用過程中的失效率會明顯降低。

引起LED顯示屏失效的主要因素，包括外界的環境因素以及LED封裝的可靠性因素。外界環境的溫度、濕度、污染、震動等，當超過LED顯示屏能夠承受的范圍時，或者LED顯示屏設計抗外界環境因素的閾值過低時，均會導致LED顯示屏失效，特別是小間距LED顯示屏對外界環境因素敏感性更高，更容易發生失效；

LED封裝的可靠性，主要由LED芯片、支架、金線、封裝膠等材料的封裝可靠性決定。要對各種材料的熱學匹配性、力學匹配性進行設計，才能確保LED封裝后的整體可靠性。

COB封裝與普通SMD器件封裝相比，COB封裝取消了LED支架，以及通過SMT回流焊由錫膏連接PCB板的環節。COB封裝中，直接將LED芯片固晶、焊線在PCB板上，用封裝膠直接將LED芯片包封在PCB板上。因此，COB封裝具有更高的可靠性，失效率可以達到小于10PPM。

（4）更高的IP防護等級

SMD分立器件小間距顯示屏，一般只能在戶內使用，主要原因是無法按照戶外的防護等級進行設計，例如1010燈珠無法實現戶外應用，也無法進行灌膠防護燈腳等設計，使得IP防護等級只能滿足戶內使用的要求。在一些應用場合，例如租賃屏市場，在戶外或半戶外使用時，SMD分立器件小間距顯示屏具有較高的風險。

COB小間距顯示屏，由于COB單元板燈面完全用封裝膠封裝，具有較強的IP防護性能，COB單元板的防護等級可以做到IP65，使得COB小間距顯示屏具有更大的應用市場，例如在租賃屏市場就可以用COB小間距顯示屏。

五、結論

通過以上分析可以看到，COB小間距顯示技術，解決了SMD分立器件LED小間距顯示技術的不足，是融合了LED封裝與LED顯示的創新技術，具有非常明顯的技術優勢。隨著2018年市場主流小點間距向P1.2或者更小點間距下探，COB小間距顯示產品必將迎來市場更快的爆發。

參考文獻：

[1]關積珍，陸家和．LED顯示屏的技術及其市場和產業發展[J]激光與紅外，2003(6)：466-467．

[2]高敏．LED顯示屏發展綜述[J]．數字產業，201 5(8)：107

[3]張寅，施豐華，徐文飛，等．大功率白光LED封裝技術[J]．照明工程學報，2012，23(3)：52—55．