Mini Display: Opakowanie COB czy POB, Które jest lepsze?

Wraz z rozwojem technologii LED, podświetlenie Mini LED (w skrócie Mini BLU) stało się najbardziej obiecującą technologią wyświetlania w segmencie wyświetlaczy HD. Technologia ta przyciąga do wejścia na rynek czołowych producentów LED z segmentu chipów, opakowań midstream i downstream display. Przyspiesza również komercjalizację Mini BLU.

Wśród nich opakowanie LED jest kluczowym ogniwem, które określa wydajność LED, koszt produkcji, a nawet produkcję na dużą skalę produktów Mini BLU. Techniczna droga do najlepszego rozwiązania w zakresie opakowań nigdy się nie zatrzymała. Dlatego obecnie skupiamy się na konkurencji między POB i COB.

COB kontra POB Technologia pakowania

W tradycyjnych rozwiązaniach podświetlania LED, opakowania SMD flip-chip zdominowały podejście do enkapsulacji LED. Wraz z wejściem branży w erę miniaturyzacji LED, wraz z dojrzewaniem technologii flip-chip, stopniowo pojawiły się technologie opakowań flip-chip SMD i COB. Konkurencja między dwoma głównymi Mini LED nasila się.

Technologia pakowania COB:

Technologia COB polega na montażu dużej liczby diod LED bezpośrednio na podłożu (głównie PCB lub podłożach szklanych) poprzez łączenie matrycowe, a następnie na ich zintegrowanej hermetyzacji.

Technologia COB przyjmuje wysoce zintegrowaną strukturę pakowania paneli na poziomie pikseli po jednej stronie podłoża, podczas gdy komponenty układu scalonego sterownika są rozmieszczone po stronie odwrotnej. Dzięki wyeliminowaniu konieczności stosowania wsporników lub pinów lutowniczych, COB umożliwia optyczne odległości mieszania (OD) zbliżające się do zera, co pozwala na projektowanie ultracienkich modułów podświetlenia.

Jednakże proces COB wymaga wysokiej precyzji i złożonej produkcji, a w porównaniu z tradycyjnymi procesami POB, wykorzystuje się w nim zaawansowany sprzęt.

 Ponadto zintegrowana hermetyzacja utrudnia przeróbkę wadliwych produktów.

Rozwiązania COB są jednak droższe od POB ze względu na pewne czynniki, takie jak złożoność procesu, alokacja kosztów sprzętu itp.

Technologia POB:

POB (Package-on-Board), powszechnie nazywane w branży rozwiązaniem „Starry Sky”. Polega ono na najpierw zatopieniu poszczególnych chipów LED w dyskretnych koralikach lampowych, które następnie są montowane na podłożu za pomocą SMT. Zasadniczo różni się to od zintegrowanego podejścia COB.

Kluczowe różnice:

• COB: bezpośrednie łączenie układu scalonego z podłożem, zintegrowana obudowa, zminimalizowana średnica zewnętrzna, cieńsze moduły, wyższy koszt.
• POB: Wstępnie zapakowane dyskretne diody LED, montaż SMT, prostszy proces, niższy koszt, ale grubsza konstrukcja podświetlenia.

Schemat struktury obudowy POB Flip-Chip SMD

Obecnie rozwiązania podświetlenia POB można podzielić na typy flip-chip SMD i CSP na podstawie struktury obudowy. Technologia POB flip-chip SMD oferuje dojrzałe procesy, stosunkowo niskie koszty i dużą wykonalność masowej produkcji.

Jednakże ze względu na ograniczenia rozmiaru opakowania, wymaga ono zazwyczaj większych wartości OD (odległości optycznej), co skutkuje węższym zastosowaniem w porównaniu z rozwiązaniami COB.

Schemat struktury pakietu POB-CSP

CSP (Chip Scale Package) to technologia pakowania na poziomie chipów. Objętość po pakowaniu jest około 1.2 razy większa od rozmiaru chipa. Umożliwia więc ultra-małe wartości OD porównywalne z rozwiązaniami COB, przy jednoczesnym zachowaniu niższych kosztów niż COB.

 Jednakże niezwykle kompaktowe rozmiary diod LED CSP wiążą się z takimi problemami, jak zbyt małe odstępy między elektrodami i niewystarczająca powierzchnia padów, co może powodować wyciek światła, nierównomierne mieszanie się kolorów lub przesłuch optyczny z powodu niewystarczającego pokrycia żywicą enkapsulacyjną.

Porównanie technologii COB i POB

Obecnie dwa rozwiązania opakowaniowe dla jednostek Mini LED backlight, COB i POB, mają wyraźne zalety i ograniczenia, co prowadzi do ich przyjęcia w różnych produktach w zależności od zapotrzebowania rynku.

Kryteria porównania COB POB

Kryteria porównawcze	KACZAN	POB
Łańcuch branżowy	Wymaga przebudowy i integracji	Dojrzałe Mamuśki
Inwestowanie	Wysoki (wymaga inwestycji wtórnych)	Niski
Typ Chipa	Produkcja płytek kwadratowych	Wafle okrągłe produkowane masowo
Precyzja podłoża	Wysokie wymagania	Niskie wymagania
Przeróbka Trudność	Wysoki (proces złożony)	Niski (możliwa ręczna przeróbka)
Scenariusze aplikacji	Ultracienkie podświetlenie (np. tablety, laptopy, wyświetlacze do gier)	Podświetlenie dużych ekranów (np. telewizory średniej i niskiej klasy, monitory, samochody)

Analiza krytyczna

Łańcuch przemysłowy:POB > COB

COB obejmuje łączenie na poziomie chipów, wymagające wyższych standardów technicznych dla sprzętu, materiałów i procesów. Dojrzałość łańcucha dostaw pozostaje niedorozwinięta.

POB korzysta z dojrzałego łańcucha dostaw. Umożliwia masową produkcję bez większych modernizacji istniejących linii, znacznie obniżając koszty.

Surowce:POB > COB

COB wymaga kwadratowych płytek, które mają bardziej rygorystyczne specyfikacje materiałowe.

POB wykorzystuje ekonomiczne okrągłe płytki produkowane na dużą skalę, co pozwala na zmniejszenie rozmiarów układów scalonych i obniżenie kosztów.

Wydajność produkcji: Flip-Chip SMD > CSP > COB

Technologia COB wymaga bardzo wysokiej precyzji i kontroli jakości, co skutkuje niższą wydajnością modułów.

aby zapewnić wskaźniki zdawalności, potrzebne są dodatkowe procesy:

•  SPI do inspekcji pasty lutowniczej
• AOI do kontroli wizualnej
• testowanie wydajności, starzenie się

W przypadku podłoży PCB, POB flip-chip SMD przewyższa COB ze względu na większe pola lutownicze, dojrzałe procesy i luźniejsze wymagania dotyczące precyzji podłoża. Wydajność POB-CSP mieści się pomiędzy flip-chip SMD i COB.

Elastyczność przeróbek: POB > COB

Zintegrowana hermetyzacja COB utrudnia przeróbki uszkodzonych jednostek.

POB umożliwia ręczną wymianę pojedynczych uszkodzonych diod LED, co obniża koszty konserwacji.

Scenariusze zastosowań: COB > POB

COB osiąga zerową odległość optyczną (0OD) i ultracienkie konstrukcje. Jest idealny do tabletów, laptopów i monitorów do gier. Mniejsze panele również poprawiają wydajność i efektywność kosztową.

POB jest ograniczony rozmiarem pakietu. Jest używany głównie w modułach o dużej średnicy zewnętrznej dla rynków wrażliwych na koszty, takich jak telewizory średniej/niskiej klasy, monitory i wyświetlacze samochodowe.

• COB: Priorytetem są ultracienkie, zaawansowane technologicznie projekty, ale firma musi stawiać czoła wyzwaniom związanym z kosztami, wydajnością i koniecznością przeróbek.
• POB: Wyróżnia się opłacalnością, skalowalnością i prostotą, dominując na rynkach dużych ekranów, na których grubość nie ma aż tak dużego znaczenia.

Które rozwiązanie w zakresie opakowań LED oferuje optymalną ścieżkę do produkcji masowej?

Jak podkreślono w powyższej analizie porównawczej, konkurencja między modelami COB i POB opiera się przede wszystkim na kompromisie między wydajnością a kosztami.

Umiejętność znalezienia optymalnej równowagi między niskimi kosztami wdrożenia a wysoką wydajnością, co ostatecznie zdefiniuje potencjał rozwojowy obu technologii.

Partner Doitvision"Rozwiązanie ACSP

Schematyczna struktura pakietu

Doitvision Partners to wiodący producent zintegrowanych urządzeń (IDM) wysokiej klasy półprzewodnikowych źródeł światła. Firma dysponuje przewagą w zakresie integracji w całym łańcuchu przemysłowym, dzięki dogłębnej wiedzy specjalistycznej w zakresie procesów produkcji, pakowania i testowania.

Aby sprostać wyzwaniom związanym z wyborem ścieżki pakowania dla Mini BLU (Backlight Unit), Partner systematycznie wprowadzał innowacje w rozwiązaniach COB i tradycyjnych POB, wprowadzając opatentowaną technologię podświetlenia ACSP (Advanced Chip Scale Packaging). To przełomowe rozwiązanie łączy zalety obu podejść, jednocześnie zwiększając wydajność i efektywność kosztową.

Zalety wydajności

W Mini BLU zastosowano własną konstrukcję chipów typu flip-chip oraz technologię ACSP, co pozwoliło na uzyskanie kompaktowej obudowy o wymiarach zaledwie 1.1–1.2 raza większych od wymiarów chipa.

Kąt emisji światła diod LED został rozszerzony ze 140° do prawie 180°, co pozwoliło na zastosowanie ultracienkiej konstrukcji 0OD (zerowa odległość optyczna) umożliwiającej płynne mieszanie kolorów.

Ta wszechstronność sprawdza się w aplikacjach AR/VR, tabletach/laptopach, monitorach, telewizorach, wyświetlaczach samochodowych i innych segmentach wyświetlaczy pełnowymiarowych.

Ponadto rozwiązanie ACSP obejmuje unikalną technologię rozszerzania elektrod i procesy lutowania rozpływowego, co skutecznie rozwiązuje problemy z wydajnością spowodowane wyciekiem światła i nierównomiernym mieszaniem kolorów, charakterystyczne dla konwencjonalnych obudów CSP.

Optymalizacja kosztów

Wykorzystując swój pionowo zintegrowany łańcuch dostaw, Nasz Partner wdraża kompleksową kontrolę kosztów, obejmującą projektowanie układów scalonych, symulację optyczną, procesy pakowania i projektowanie sterowników. Technologia ACSP znacząco zwiększa wydajność produkcji, jednocześnie dodatkowo obniżając koszty wytwarzania.

Wniosek

Przedstawiliśmy różnicę między technologią opakowań COB i POB. Jako czołowy producent wyświetlaczy LED COB, stale wprowadzamy innowacje technologiczne we współpracy z naszymi znakomitymi partnerami. Dzięki temu nasz ekran LED COB jest nie tylko wysokiej jakości, ale również przystępny cenowo. Jeśli jesteś zainteresowany naszym wyświetlaczem LED COB , skontaktuj się z nami.