隨著LED應用市場的逐漸成熟,用戶對產(chǎn)品的穩(wěn)定、可靠性需求越來越高,特別是在同等條件下,要求產(chǎn)品可以實現(xiàn)更優(yōu)的能效指標、更低的功耗,以及更具競爭力的產(chǎn)品價格。正是基于此,與傳統(tǒng)LEDSMD貼片式封裝和大功率封裝相比,板上芯片(COB)集成封裝技術將多顆LED芯片直接封裝在金屬基印刷電路板上,作為一個照明模塊通過基板直接散熱,不僅能減少支架的制造工藝及其成本,而且還具有減少熱阻的散熱優(yōu)勢,因此成為照明企業(yè)主推的一種封裝方式。
COB光源除了散熱性能好、造價成本低之外,還能進行個性化設計。但在技術上,COB封裝仍存在光衰、壽命短、可靠性差等不足之處,如能得到解決,將是未來封裝發(fā)展的主導方向之一。
COB性能趨穩(wěn)定,應用廣泛
COB產(chǎn)品主要應用于商業(yè)照明市場,隨著技術提升,高功率的COB產(chǎn)品性能趨于穩(wěn)定,近來逐漸被應用于戶外照明,包括LED工礦燈、路燈等市場。由于高功率LED與COB LED具有中功率所沒有的產(chǎn)品設計優(yōu)勢與高光強,將能提升高端照明市場的競爭優(yōu)勢。
首先,在高階商用照明市場以照明應用于博物館、美術館等展示空間用的市場,主要以筒燈、投射燈與反射燈為主。根據(jù)數(shù)據(jù),2016年全球高端商業(yè)照明市場,在使用最廣泛的筒燈和軌道射燈中,分別有40%和75%都采用COB光源(按燈具數(shù)量計算,主要以功率30W以下的COB為主),之后分別以11%和6%的復合增長率成長。
另外,車用COB也是COB的應用領域之一。但是,由于COB市場本身是一個小眾市場體量較小,而車用COB又是該小眾市場的分支之一,因此業(yè)內(nèi)人士關注較少。但是,隨著眾多COB廠家開始大規(guī)模切入車用COB市場,車用COB很快淪為價格戰(zhàn)的主戰(zhàn)場。兆馳節(jié)能副總經(jīng)理鄭海斌表示,性價比是王道,這個看法他并不認同。他認為,車用COB主要是后裝市場,進入門坎相對低,價格競爭比較大是正?,F(xiàn)象。對于任何市場,只要進入產(chǎn)品標準化階段,都可以叫做紅海市場。
此外,工業(yè)照明給中小型COB企業(yè)帶來新的機會。據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)指出,LED工業(yè)照明未來幾年將快速增長,2016年LED工業(yè)照明市場規(guī)模達29.32 億美金,之后將以每年16%以上的速度成長, 2016年的成長速度甚至高達24%,到2018年,市場規(guī)模將達39.35 億美金。同時,由于工業(yè)照明情況大多走的是隱形工程渠道,可以免去價格戰(zhàn)和規(guī)模戰(zhàn)的廝殺。
COB封裝的優(yōu)劣勢分析
COB封裝的應用在照明領域已經(jīng)應用了多年,其在各方面都存在諸多優(yōu)勢,所以得到了諸多照明企業(yè)的青睞,那么COB封裝技術應用在顯示屏上面,又會擦出怎樣的火花?會不會也有一些層面出現(xiàn)水土不服的現(xiàn)象呢?一起來分析一下COB封裝的優(yōu)勢以及不足之處。據(jù)了解,COB封裝技術應用在顯示屏上,有著傳統(tǒng)封裝技術不可比擬的優(yōu)勢。
1.超輕?。嚎筛鶕?jù)客戶的實際需求,采用厚度從0.4-1.2mm厚度的PCB板,使重量最少降低到原來傳統(tǒng)產(chǎn)品的1/3,可為客戶顯著降低結(jié)構、運輸和工程成本。
2.防撞抗壓:COB產(chǎn)品是直接將LED芯片封裝在PCB板的凹形燈位內(nèi),然后用環(huán)氧樹脂膠封裝固化,燈點表面凸起成球面,光滑而堅硬,耐撞耐磨。
3.大視角:COB封裝采用的是淺井球面發(fā)光,視角大于175度,接近180度,而且具有更優(yōu)秀的光學漫散色渾光效果。
4.可彎曲:可彎曲能力是COB封裝所獨有的特性,PCB的彎曲不會對封裝好的LED芯片造成破壞,因此使用COB模組可方便地制作LED弧形屏,圓形屏,波浪形屏。是酒吧、夜總會個性化造型屏的理想基材??勺龅綗o縫隙拼接,制作結(jié)構簡單,而且價格遠遠低于柔性線路板和傳統(tǒng)顯示屏模組制作的LED異形屏。
5.散熱能力強:COB產(chǎn)品是把燈封裝在PCB板上,通過PCB板上的銅箔快速將燈芯的熱量傳出,而且PCB板的銅箔厚度都有嚴格的工藝要求,加上沉金工藝,幾乎不會造成嚴重的光衰減。所以很少死燈,大大延長了LED顯示屏的壽命。
6、耐磨、易清潔:燈點表面凸起成球面,光滑而堅硬,耐撞耐磨;出現(xiàn)壞點,可以逐點維修;沒有面罩,有灰塵用水或布即可清潔。
7、全天候優(yōu)良特性:采用三重防護處理,防水、潮、腐、塵、靜電、氧化、紫外效果突出;滿足全天候工作條件,零下30度到零上80度的溫差環(huán)境仍可正常使用。
要說起來,COB顯示封裝的優(yōu)勢還真是不少,尤其是與傳統(tǒng)的封裝形式一對比,那么對比效果就更加明顯。既然存在著諸多的優(yōu)勢,為什么沒有在LED顯示屏的發(fā)展早期得到大規(guī)模的運用呢?COB封裝的不足之處又體現(xiàn)在哪里呢?深圳韋僑順光電有限公司副總經(jīng)理胡志軍表示:“COB封裝唯一的缺點是屏面墨色不好掌控,就是在燈不點亮的時候,表面墨色不一致的問題?!鄙钲谑袏W蕾達科技有限公司市場總監(jiān)楊銳也坦言:“COB顯示封裝的硬傷就在于表面的一致性不夠,這個問題不解決,就很難得到客戶的認可?!?/p>
COB封裝工藝解讀
COB的封裝技術又被歸類為免封裝或者省封裝的模式,但是這種封裝方式卻并不是省去封裝環(huán)節(jié),而是省去封裝流程,和貼片工藝相比,COB的封裝流程要省去幾個步驟,在一定程度上節(jié)省了時間和工藝,也在一定程度上節(jié)約了成本。SMD的生產(chǎn)工藝需要經(jīng)過固晶、焊線、點膠、烘烤、沖壓、分光分色、編帶、貼片等環(huán)節(jié),而COB的工藝在這個基礎上進行簡化,首先將IC貼在線路板上然后固晶、焊線、測試、點膠、烘烤,成為成品。
單就生產(chǎn)流程上來看,就省去了幾個步驟,業(yè)內(nèi)人士表示,這樣一來,就可以節(jié)省很大一部分的成本。值得注意的一點是,COB的封裝不需要過回流焊,這也成為COB的優(yōu)勢之一。 奧蕾達市場總監(jiān)楊銳表示常規(guī)的封裝是將燈珠放在PCB板上進行焊接,燈越來越密的時候,燈腳也會越來越小,那么對于焊接的精密度要求會越高。一個平方有多少顆燈,一個燈有四個腳,那么一個平方就會有許多的焊點,這個時候,對于焊點的要求是很高的,那么唯一的解決辦法就是把焊點縮小。很小的焊錫穩(wěn)定度很差的,可能隨便碰一下,就有可能脫落,這是SMD所無法避免的問題;COB封裝省去分光分色,烘干等流程,最關鍵的區(qū)別就是去掉焊錫這個流程,SMD在焊錫的過程中,對于溫度的把控極難掌握,溫度過高,會對燈造成損壞,過低,則焊錫沒有完全融化。很容易造成虛焊、假焊等現(xiàn)象,對于燈珠的穩(wěn)定性提升是一大挑戰(zhàn)。而COB沒有這個流程,那么穩(wěn)定性就會得到很大的提升。
傳統(tǒng)LED顯示屏的加工工藝比較繁多,尤其是在經(jīng)過回流焊的過程中,高溫狀態(tài)下SMD燈珠支架和環(huán)氧樹脂的膨脹系數(shù)不一樣,極易造成支架和環(huán)氧樹脂封裝殼脫落,出現(xiàn)縫隙,在后期的使用中逐漸出現(xiàn)死燈現(xiàn)象,導致不良率較高。而COB顯示屏之所以更穩(wěn)定,是因為在加工工藝上不存在回流焊貼燈,即使有后期的回流焊貼IC工序,二極管芯片已用環(huán)氧樹脂膠封裝固化保護好了,就避免了焊機內(nèi)高溫焊錫時造成的燈珠支架和環(huán)氧樹脂間出現(xiàn)縫隙的問題。
COB封裝面臨的挑戰(zhàn)
一種新產(chǎn)品以及新技術新工藝的出現(xiàn),從來不會順風順水,要在研發(fā)以及生產(chǎn)過程中不斷測試,不斷嘗試,才會發(fā)現(xiàn)問題所在,才能對癥下藥實時解決。每一個問題的出現(xiàn),都是研發(fā)人員攻關的過程,在這個過程中,充滿艱辛,但是同時也伴隨著成就與滿足。所有新興事物的發(fā)展都在一點一點的完善,也在一步一步接近成功。但是就目前而言,COB封裝技術發(fā)展還并不能稱之為成熟,畢竟新事物的發(fā)展成熟還尚需時日?,F(xiàn)階段,COB的封裝技術還面臨一些挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn),也在企業(yè)的不斷努力之中逐步完善。 據(jù)了解,目前,COB的封裝技術目前還存在三個方面的挑戰(zhàn)。
1、封裝過程的一次通過率
COB封裝方式由于其特性,COB封裝是要在一塊大的板子上,這塊板子上最多擁有1024顆燈,SMD如果封壞了一顆燈,只需要換一顆就行了,但是COB封裝的1024顆燈封裝完成之后,要進行測試,所有燈確認沒有問題之后,才能進行封膠。如何保證整板1024顆燈完全完好,一次通過率是非常大的挑戰(zhàn)。
2、成品一次通過率
COB產(chǎn)品是先封燈,封完燈之后,IC驅(qū)動器件要進行過回流焊工藝處理,如何保證燈面在過回流焊處理的時候,爐內(nèi)240度的高溫不對燈造成損害。這又是一大挑戰(zhàn),和SMD相比,COB節(jié)省了燈面過回流焊的處理,但是器件面和SMD一樣,都需要過回流焊處理的,也就是說SMD要過兩次回流焊,不同的是,SMD過回流焊的時候,爐內(nèi)的溫度會對燈面造成兩種損傷,一種是焊線,溫度過高,就會急劇性快速膨脹,會造成燈絲拉斷,第二個是爐內(nèi)熱量通過支架的4個管腳迅速傳遞到燈芯上,燈芯上可能會造成細小的碎化損傷,這種損傷很致命,檢測往往很難發(fā)現(xiàn),包括做老化測試也很難檢測出,但是晶體的這種細小的損傷細微的裂縫,經(jīng)過一段時間的
使用,這種弊端就會凸顯出來,繼而導致燈失效。而COB就是要保證在燈面過回流焊的時候,爐內(nèi)高溫不對其造成損害,保證良品率,這也是非常重要的層面。
3、整燈維修
對于COB燈的維護,需要專業(yè)的一起來進行修護與維護。而單燈維護有一個最大的問題就是,修好之后,燈的周圍會出現(xiàn)一個圈,修一顆燈,周邊一圈都會被焊槍熏到,維修難度也比較高。
存在挑戰(zhàn)就需要找出相應的解決辦法,目前來說,COB封裝在封裝以及維護過程中遇到的問題,企業(yè)都拿出了相應的解決方案,比如在燈面過回流焊的時候,采用某種方式將燈面進行保護,減小損傷;在維護過程中采用逐點校正技術,保證燈珠之間的一致性。
COB封裝的發(fā)展趨勢探究
COB封裝有一個優(yōu)勢就是直接在PCB板上進行封裝,不受燈珠的限制,所以,對于COB來說點間距這個說法并不科學,理論上來說,COB封裝想要達到高密,是非常容易的。借用行業(yè)人士一句話來說,COB封裝就是為小間距量身打造的。
奧蕾達市場總監(jiān)楊銳表示“COB不走常規(guī)屏路線,那樣做出來的產(chǎn)品就會失去意義,COB主要運用就在小間距顯示屏,目前小間距顯示屏在安防領域有較多的運用,所以COB顯示屏的一個主要應用領域就在于安防。”
韋僑順光電有限公司副總經(jīng)理胡志軍也表達了同樣的觀點,“SMD需要解決焊腳問題,一個燈珠有四個焊腳,那么隨著顯示屏的密度更高,單位平方米中所使用的燈珠將會更多,焊腳將會越來越密,這個問題不解決,對于表貼來說小型化是一個非常大的挑戰(zhàn),COB把支架這一部分略過,幾百萬個焊點的難題全部被拋之腦后,所以小型化做起來更輕松。” “COB封裝的一個特點就是能夠很好的解決戶外防護的問題,韋僑順采取了一個‘農(nóng)村包圍城市’的戰(zhàn)略,先發(fā)展戶外小間距,對于COB而言,即使到P3、P2.5、P1.8,都很容易實現(xiàn),所以韋僑順打算抓緊時間,把握時機,先突破戶外小間距,利用高可靠性的優(yōu)勢迂回向室內(nèi)小間距的領域滲透?!焙拒娺@樣描繪未來的發(fā)展藍圖。
“我們認為COB具有非常好的發(fā)展前景,因為COB產(chǎn)品的可靠性遠遠高于表貼產(chǎn)品,這是第一點;第二點,COB產(chǎn)品隨著點密度越小它的成本越低,越接近平民化,這是兩個非常重要的特點。它們足以支撐COB走向更美好的未來。
“對于COB來說,不受燈珠的限制。1.0以下都能很輕松地做出來,但是做出來的產(chǎn)品沒有市場就會失去它的意義和價值。COB顯示屏是未來的希望,但是這條路要想順暢地走下去,還需要一定的時間。因為要想解決一致性問題還需要做出更多的努力。COB是一種非常好的發(fā)展趨勢。因為兩者的價格差不多,但是COB成本要低15%左右,一個是工藝問題,要省去幾個工藝流程,另外就是實現(xiàn)批量化要更容易。”
COB下一個利潤增長點在哪?
在COB眾多應用領域之中,商照、車用照明等領域由于參與企業(yè)較多,競爭已經(jīng)異常激烈??v觀現(xiàn)階段的LED封裝行業(yè),部分企業(yè)進行大規(guī)模轉(zhuǎn)型,開拓泛照明領域市場,尋求多元化發(fā)展,獲取新的高毛利增長點;也有部分企業(yè)專注于LED封裝領域的產(chǎn)品升級,通過優(yōu)化產(chǎn)品性能及品質(zhì),殺出紅海。
而COB作為小眾市場之一,在商照、車用照明等領域陷入紅海時,下一個利潤增長點在哪?
對此,中昊光電總經(jīng)理王孟源認為COB市場的下一個利潤增長點在倒裝COB與光引擎COB模組應用。他預計未來3年內(nèi)倒裝COB會逐漸取代正裝COB成為主流,光引擎COB模組隨著技術的不斷成熟解決光效和安全的問題后,使得燈具更加輕盈簡單化,安裝方便快捷,也會深受市場應用端的喜愛。
另外,COB因天生就比SMD光品質(zhì)好的優(yōu)勢,從對光品質(zhì)需求最為明顯的商業(yè)照明,逐漸走進了家居照明。朗明納斯亞太區(qū)銷售副總裁李項邦對此曾表示:“就通用照明市場來說,在整個市場容量擴大的同時,消費者和用戶對光的要求也越來越高。未來COB會依托商業(yè)照明逐步涉足家居照明。從產(chǎn)品的發(fā)展來看,當LED照明發(fā)展到一定階段時,無論是商業(yè)照明還是家居照明,人們對光品質(zhì)的要求從無到有,從低到高,消費者更注重光環(huán)境帶來的感受。未來高端光源市場將會呈現(xiàn)很大的增長,企業(yè)只有抓住這樣的契機才會在今天的通用照明市場上獲得一番成就?!?/p>
此外,COB封裝在顯示產(chǎn)品應用的認可度也在逐步提高。步入2017年,“COB小間距LED”的登臺亮相給業(yè)界帶來了耳目一新的看點,突破了以往廠商多在間距“越來越小”上的比拼。相比起傳統(tǒng)(SMD)封裝形式,COB封裝的小間距具有“密度越小,優(yōu)勢(輕薄、防撞抗壓、柔韌性、顯示效果好、防潮抗摔等各個方面)越明顯”的特征。
“COB技術下的小間距,畫質(zhì)的均勻性、色彩曲線、可視角度效果都十分優(yōu)異,尤其是在戶外小間距LED封裝領域,COB的卓越顯示效果已經(jīng)陸續(xù)得到市場的認可。”長春希達的負責人王瑞光先生曾如此確認。部分業(yè)內(nèi)人士甚至認為,COB封裝將成為實現(xiàn)小間距LED電視“視覺舒適性”和“體驗效果提升”的最好技術突破。
“知恥而后勇”的國內(nèi)COB廠商
雖然,目前國產(chǎn)COB的處境較為“尷尬”,但這也表明了國產(chǎn)COB巨大的提升空間。在追趕國際COB廠商的道路上,眾多國內(nèi)COB廠商在產(chǎn)品上不斷推陳出新。
就拿中昊光電來說,“中昊會選擇一些適合中昊定位的公司去推廣產(chǎn)品,專注細分市場,把握住未來產(chǎn)品的方向,不斷推陳出新研發(fā)出更多具有前瞻性的COB產(chǎn)品,比如光引擎模組,車燈模組和可調(diào)色溫模組等等?!蓖趺显磳Ω吖ED表示。
鴻利智匯作為國內(nèi)LED封裝大廠之一,在COB產(chǎn)品研發(fā)上已處于業(yè)內(nèi)領先水平。日前,鴻利智匯針對高光效商業(yè)照明市場,宣布推出新一代高光效COB LMH系列產(chǎn)品, 光效高達162lm/W。光效提升的關鍵在于這款產(chǎn)品采用了領先獨特的COB增光圍堰工藝,結(jié)合COB沉粉技術,從而大幅度提升LED出光率和提高產(chǎn)品的可靠性。
2017年鴻利智匯在COB產(chǎn)品的升級換代中取得多次突破,在技術和性能上均走在同行的前列。鴻利智匯表示,后續(xù)公司將會持續(xù)地為市場提供更多的產(chǎn)品選擇,在商業(yè)照明領域中繼續(xù)演繹卓越的光效和光品質(zhì)。
創(chuàng)新、激情、追求卓越是國星白光LED不斷積累口碑,實現(xiàn)突破性進展的秘訣。2016年,國星推出智能照明COB受到市場廣泛關注。2017年,國星繼續(xù)打磨產(chǎn)品,星銳系列(RooStar)智能照明COB繼承了國星品牌一貫以來的精湛工藝,更注重綜合性能的提升。該系列COB產(chǎn)品已獲得美國LM-80權威認證,這也是國內(nèi)首款獲得LM-80認證的智能照明COB。
通過LM-80權威認證便是對它的最高認可,同時也意味著其在光通維持率、壽命等方面實現(xiàn)了國際領先性。此外,星銳系列(RooStar)智能照明COB還擁有Ra》 80,R9》 0的高光色質(zhì)量,可滿足高端LED智能照明市場的挑剔需求。同時,為了使器件的壽命更長,性能更穩(wěn)定,國星在星銳系列(RooStar)智能照明COB上采用了防硫化設計,硫化實驗下,器件光衰《3%,達行業(yè)頂尖水平,保證了其在性能、壽命、光效等方面的卓越表現(xiàn)。這也是國內(nèi)LED行業(yè)首次在智能照明COB上采用防硫化設計。
毫不夸張地說,隨著COB技術工藝的逐漸成熟,在激烈的市場倒逼下,國內(nèi)部分廠商COB封裝器件在性能上已能與外企媲美。
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