從封裝體系技術(shù)的分類中我們可以得到哪些新的認(rèn)知?
來源:韋僑順COB 編輯:swallow 2021-06-02 10:58:09 加入收藏
通過前述封裝體系技術(shù)的分類,結(jié)合上下游產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)走向,我們可以從封裝體系技術(shù)的分類研究中,獲得以下主要的新的認(rèn)知,如圖二所示:
1. 封裝技術(shù)三層級概念
我們認(rèn)為封裝技術(shù)是有層次的。
封裝體系技術(shù) 是處于頂端的最高層級的技術(shù),具有完整的思想理論體系,擁有主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的能力,并對其具有幾十年的影響力。左端技術(shù)已影響了行業(yè)30多年的發(fā)展,右端技術(shù)也將會影響行業(yè)發(fā)展幾十年。
代差技術(shù) 的層級地位僅次于體系技術(shù),具有某一體系技術(shù)的特征,依附于體系技術(shù)的思想存在和演化,有自己的代差技術(shù)優(yōu)化論。一般代差技術(shù)有10年左右的壽命期。像DIP、SMD、COBIP和COCIP等都屬于代差技術(shù)的范疇。
概念技術(shù) 的層級地位最低,是從某一代差技術(shù)分化出來的,具有相對應(yīng)的代差技術(shù)的特征,是對代差技術(shù)的優(yōu)化與改良。像2in1、4in1、IMD、TOPCOB、MINICOB、GOB和AOB等都屬于概念技術(shù)的范疇。概念技術(shù)的壽命期最端,一般只有3-5年左右的時間。
通過封裝體系技術(shù)的劃分和封裝技術(shù)的三級技術(shù)層級概念的提出,很容易看清以往行業(yè)內(nèi)的封裝技術(shù)的體系歸屬與層級定位,有利于理清行業(yè)概念技術(shù)滿天飛的亂像。也可對不同時期出現(xiàn)的封裝技術(shù)對行業(yè)的貢獻(xiàn)做出如下客觀的評價。
DIP技術(shù)的出現(xiàn)首次為行業(yè)和人類社會創(chuàng)造了LED顯示屏概念和產(chǎn)品。
SMD技術(shù)的出現(xiàn)解決了產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率低的問題,使LED顯示屏生產(chǎn)得以實現(xiàn)規(guī)?;?biāo)準(zhǔn)化和自動化。
點陣模塊技術(shù)的出現(xiàn)為行業(yè)做出了集成化封裝技術(shù)的嘗試與經(jīng)驗積累。
COBIP技術(shù)的出現(xiàn)解決了行業(yè)LED顯示面板像素失效過多得問題,為去支架引腳封裝技術(shù)做出開拓性的嘗試。
CNCIP和COCIP技術(shù)的出現(xiàn)將會為LED顯示系統(tǒng)整體可靠性的提高,從封裝技術(shù)進(jìn)步方面做出重要的權(quán)重貢獻(xiàn),同時會為5G時代的4K、8K超高清顯示畫面質(zhì)量提升,動態(tài)響應(yīng)速度方面,從屏體硬件角度給出高階解決方案。
2. 封裝體系技術(shù)是LED顯示面板產(chǎn)業(yè)最重要的底層支撐技術(shù)
我們認(rèn)為LED的芯片技術(shù)和LED的封裝體系技術(shù)是LED顯示面板行業(yè)最重要的兩個面板制造底層支撐技術(shù),芯片技術(shù)與封裝體系技術(shù)相比較,封裝體系技術(shù)顯得尤為重要。理由如下:圖二中產(chǎn)業(yè)鏈的芯片環(huán)節(jié),有LED和驅(qū)動IC兩種芯片,這兩種芯片來到封裝環(huán)節(jié)具有被不同的封裝體系技術(shù)的選擇性,如果走左端技術(shù)路線,LED顯示面板就具有低階制造的產(chǎn)業(yè)特征。如果走右端技術(shù)路線,LED顯示面板就具有中階和高階制造的產(chǎn)業(yè)特征。我想行業(yè)在提倡向高清新型顯示方向發(fā)展時,要對左端技術(shù)產(chǎn)生足夠的警惕。芯片技術(shù)如果走錯了方向,它們的技術(shù)優(yōu)勢就發(fā)揮不出來。所以我們說:芯片技術(shù)體現(xiàn)行業(yè)發(fā)展高度,封裝體系技術(shù)決定行業(yè)發(fā)展方向,高度與方向相比較,方向比高度更重要,也就是封裝體系技術(shù)比芯片技術(shù)更重要。 高度如果走錯了技術(shù)方向,就成為低階制造的犧牲品,技術(shù)優(yōu)勢和材料資源都被浪費掉了。
3. 關(guān)于對COB封裝、COB集成封裝技術(shù)的再認(rèn)識
COB封裝并不是LED顯示行業(yè)的技術(shù)發(fā)明,而是電子行業(yè)早就存在的一種封裝形式。COB封裝僅僅是一種無思想的封裝工藝,引入到LED顯示行業(yè)后才被賦予了新的含義。行業(yè)內(nèi)僅僅提COB技術(shù)具有多大的技術(shù)優(yōu)勢是不準(zhǔn)確和不科學(xué)的,尤其在標(biāo)準(zhǔn)制定時容易對終端客戶造成誤導(dǎo)。因為我們看到在兩種封裝體系技術(shù)的框架內(nèi)都存在COB技術(shù)的身影。在左端技術(shù)中COB被賦予了有限集成思想,而在右端技術(shù)中COB被賦予了超集成化思想。兩種不同的封裝體系化技術(shù)思想賦予了相同的COB封裝技術(shù)后, 面板效能產(chǎn)生了巨大的甚至是革命性的差異變化。所以COB封裝技術(shù)只有和更強(qiáng)大的封裝體系技術(shù)思想相結(jié)合,才會有更加美好的前景,反之只能走向衰敗。我們認(rèn)為目前COB封裝主流化的發(fā)展方向應(yīng)是COB+超級集成化封裝思想,而不是以N合1或IMD所代表的COB+有限集成化思想。也正是基于此,我們認(rèn)為LED顯示行業(yè)在談?wù)揅OB封裝技術(shù)時應(yīng)加上不同的后綴,不是COB+LIP, 就是COB+IP,這樣我們才知道談?wù)摰腃OB封裝技術(shù)是歸屬于那種封裝體系技術(shù)。在目前行業(yè)熱炒的Mini LED概念中,我們認(rèn)為只有COBIP技術(shù)才是它的入門級的門檻技術(shù)。 對COB封裝技術(shù)的神秘化炒作、對COB封裝技術(shù)的代差化炒作以及對COB技術(shù)的Micro化炒作都是錯誤的和不切實際的。全倒裝芯片+COBIP技術(shù)組合盡管是目前Mini LED最好的解決方案,但絕非是終極技術(shù)解決方案。COB封裝技術(shù)是不具有解決LED顯示面板像素失效過多問題的能力的,能解決這一行業(yè)痛點問題的能力來自于COB封裝與右端技術(shù)思想的結(jié)合。
4. 關(guān)于對COBLIP技術(shù)的認(rèn)知
COBLIP是支架型COB有限集成封裝技術(shù),是有支架引腳得封裝技術(shù),屬左端技術(shù)的2代半封裝技術(shù)。這一封裝技術(shù)下包含了2in1、4in1、Nin1、IMD、TOPCOB和MINICOB等概念技術(shù)。關(guān)于對這一技術(shù)的認(rèn)知,請參看2019年發(fā)表在行家說平臺上的文章《也談四合一封裝器件及其本質(zhì)》一文。
5. 關(guān)于“1塊板”和“2塊板”技術(shù)問題
我們認(rèn)為:左端技術(shù)的獨立封裝器件使用了支架和引腳,就必然是“2塊板”的器件引腳焊接面板集成制造技術(shù),與右端去支架引腳的1塊板技術(shù)相比較,生產(chǎn)同樣面積的LED顯示屏需要多出1倍的PCB板用量。所以“2塊板”技術(shù)帶來的產(chǎn)業(yè)問題是,上游PCB板廠增加了1倍數(shù)量的PCB板生產(chǎn)量,相應(yīng)的污染氣體、污水的排放量也多出1倍,電能的消耗、生產(chǎn)用水,資材的浪費都增加了1倍。技術(shù)理論的缺陷會導(dǎo)致上游原材料配套企業(yè)多做了1倍的無用功。從實現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和兩個目標(biāo)考慮,如果在LCD和LED兩個顯示領(lǐng)域推廣“1塊板”技術(shù),應(yīng)該是最落在實處的行動。
6. “低階制造”“中階制造”“高階制造”及“階”和“配”的關(guān)系
LED顯示面板的階級劃分是一項綜合性的評價指標(biāo),從前述由封裝體系技術(shù)所主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)特征中,很容易得出結(jié)論,左端技術(shù)就是“低階制造”。低階制造的重要標(biāo)識就是帶有支架和引腳的面板技術(shù)。這里重點討論“中階制造”和“高階制造”。
去支架引腳化封裝技術(shù)實踐努力為行業(yè)帶來了LED顯示面板的“中階制造”和“高階制造”概念。
“中階制造” 最主要的特征就是通過LED顯示面板燈珠面的去支架引腳化,使LED顯示面板級的像素失控率指標(biāo)達(dá)到室內(nèi)百萬級,這是進(jìn)入“中階制造”的標(biāo)志性的指標(biāo)。“中階制造”并沒有解決顯示面板后的驅(qū)動IC器件的去支架引腳化問題,所以還存在驅(qū)動IC引腳焊接造成的故障隱患。中階制造的代表性技術(shù)就是右端技術(shù) 框架內(nèi) 的第1代COBIP技術(shù)的三種技術(shù)形態(tài) 。中階制造的技術(shù)瓶頸問題是在向Mini LED像素間距在0.5-0.3mm階段發(fā)展時,驅(qū)動IC器件的布局空間嚴(yán)重不足,企圖通過高掃描方案來解決,會嚴(yán)重降低屏體畫面顯示質(zhì)量,有嚴(yán)重的等高線現(xiàn)象,動態(tài)響應(yīng)指標(biāo)惡化,光學(xué)一致性指標(biāo)惡化。同時印刷電路板的層數(shù)和階數(shù)都要增加,使制造成本大幅增加,導(dǎo)致產(chǎn)品無法走入民用級市場。此時是重新走回?zé)趄?qū)分離的技術(shù)解決方案嗎?顯然不是右端技術(shù)的理論方向。所以我們認(rèn)為:全倒裝COB集成封裝技術(shù)也僅是Mini LED的入門級門檻技術(shù),是Mini LED的過渡性技術(shù),并非終極的解決方案。
“高階制造” 最主要的技術(shù)特征就是要達(dá)到LED顯示面板的“全無支架引腳化”境界,首先它對LED顯示面板的重要貢獻(xiàn)在于為LED顯示屏系統(tǒng)的整體可靠性提高提供了重要的“權(quán)重”支撐。它可以解決上述“中階制造”的技術(shù)瓶頸問題。雙層PCB板的應(yīng)用使面板成本大幅降低,優(yōu)異的雙功能芯片電極實現(xiàn)點對點直連和一致性均勻設(shè)計布局,可實現(xiàn)更加優(yōu)異的動態(tài)響應(yīng),顯著減少時延和提供更好的面板散熱均勻布局。板后無器件為行業(yè)提供了更薄的顯示屏解決方案,甚至提供一種無結(jié)構(gòu)化可粘貼應(yīng)用形態(tài)。同時“高階制造”也為LCD的背光面板提供了一種更優(yōu)的解決方案。它的代表性技術(shù)就是我們目前研發(fā)的COCIP 技術(shù),屬右端技術(shù)的第2代技術(shù)。
綜上所述,我們認(rèn)為面板制造技術(shù)階級的劃分是由封裝體系技術(shù)所決定的,與圖二最下面的圖像處理技術(shù)等上屏配套技術(shù)相結(jié)合,LED顯示屏產(chǎn)品未來在評價上就會有“低階低配、低階高配、中階低配、中階高配、高階低配、高階高配”等產(chǎn)品檔次組合形態(tài),Mini LED顯示產(chǎn)品亦是如此。這就是我們新提出“階”和“配”的產(chǎn)品概念,我們的努力目標(biāo)是使“高階高配”這樣的顯示產(chǎn)品能夠盡快進(jìn)入民用級市場。
7. 對像素失效問題的再認(rèn)知
用支架引腳的“有”和“無”,對封裝體系技術(shù)進(jìn)行分類后,我們將LED顯示面板的像素失效重新定義:
像素失效總和=內(nèi)失效+外失效
內(nèi)失效: 由LED芯片的缺陷和封裝工藝造成的在像素封裝膠體內(nèi)部引發(fā)的失效
外失效: 由封裝器件的支架引腳焊接工藝造成的像素失效和復(fù)雜環(huán)境因素對支架引腳攻擊造成的失效之和。
根據(jù)COB集成封裝面板產(chǎn)品實案項目數(shù)據(jù)和對SMD封裝屏體的大樣本數(shù)據(jù)調(diào)查后,我們假設(shè)了三種情況:
?、佟?nèi)失效的數(shù)量多于外失效數(shù)量
?、凇?nèi)失效與外失效數(shù)量相等
?、邸?nèi)失效的數(shù)量少于外失效數(shù)量
在上述三種假設(shè)中,只有內(nèi)失效的數(shù)量少于外失效數(shù)量,而且是大比例的少于,假設(shè)才能支持對調(diào)查數(shù)據(jù)做出符合邏輯的解釋。 推論得出的保守結(jié)果是,內(nèi)失效數(shù)量應(yīng)占總失效數(shù)量的10%弱、外失效數(shù)量應(yīng)占總失效數(shù)量的90%強(qiáng)。
所以我們認(rèn)為:總像素失效中,內(nèi)失效和外失效數(shù)量之比基本是1:9的關(guān)系,如果總失效為100%,內(nèi)失效占比不到10%,外失效占比超過90%。
所以外失效數(shù)量遠(yuǎn)多于內(nèi)失效數(shù)量。
COB集成封裝顯示面板燈珠面無支架引腳,所以不存在外失效,面板級能達(dá)到百萬級的像素失控率指標(biāo)是很容易理解的。
左端技術(shù)由于存在支架和引腳,擺脫不掉90%以上的外失效問題困擾,這就是左端技術(shù)30多年無發(fā)突破LED顯示面板級像素失控率萬級指標(biāo)的原因所在。
8. 對像素微觀結(jié)構(gòu)的再認(rèn)知
左端技術(shù)的像素微觀結(jié)構(gòu)是一種開放型系統(tǒng)。開放型系統(tǒng)的特征就是LED芯片為實現(xiàn)電氣功能的點亮、為實現(xiàn)LED芯片熱量外導(dǎo),都需要通過封裝膠體外部的支架引腳與驅(qū)動電路板對應(yīng)引腳焊盤進(jìn)行焊接。不管左端技術(shù)將獨立封裝器件膠體內(nèi)部的氣密性解決得多么完美,但上述兩個重要功能的實現(xiàn)都是通過器件引腳與外部溝通,實質(zhì)是一個“形閉實開”(形式上封閉,實際上開放)的微結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。這種開放式的微結(jié)構(gòu)系統(tǒng)就是左端技術(shù)外失效問題過多的原因所在。
反觀右端技術(shù)的像素微觀結(jié)構(gòu)與左端技術(shù)唯一不同之處就是不存在支架引腳,沒有了支架和引腳,上述的LED芯片點亮和散熱功能的實現(xiàn)都是在像素封裝膠體內(nèi)部完成的,是一種真正封閉式的微結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
9. LED芯片技術(shù)和封裝體系技術(shù)解決面板像素失效問題的權(quán)重貢獻(xiàn)
我們說LED的芯片技術(shù)和LED的封裝體系技術(shù)是LED顯示面板最重要的兩個底層支撐技術(shù),上述在方向和高度問題的認(rèn)知上,我們已知道封裝體系技術(shù)比LED芯片技術(shù)更重要。那么在解決LED顯示面板的像素失效問題能力上,同樣右端技術(shù)中的COBIP、COCIP技術(shù)比LED芯片技術(shù)更重要。
LED倒裝芯片技術(shù)是用來解決像素的內(nèi)失效問題的,內(nèi)失效數(shù)量只占總失效數(shù)量的10%弱,用倒裝芯片技術(shù)來做,它可以解決10%里的近一半的內(nèi)失效問題,在左、右端技術(shù)中都可以貢獻(xiàn)5%左右的權(quán)重。但在左端技術(shù)中,它貢獻(xiàn)的這點權(quán)重成績會被90%的外失效問題淹沒掉。換句話說,倒裝芯片用在左端技術(shù)中優(yōu)勢根本就體現(xiàn)不出來,而且還是一種芯片原材料的浪費行為。
COBIP和COCIP技術(shù)都是用來解決外失效問題的,它對解決LED顯示面板的像素失效和器件失效問題貢獻(xiàn)了90%以上的權(quán)重。所以倒裝芯片技術(shù)只有和右端技術(shù)相結(jié)合才能體現(xiàn)出技術(shù)價值和優(yōu)勢,才會做出錦上添花。
10. 兩種封裝體系技術(shù)思想體現(xiàn)出的哲學(xué)內(nèi)涵
左端技術(shù)是從封裝“簡單”化作為技術(shù)邏輯的出發(fā)點,但之后帶來的卻是更加復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)問題和煩惱。在解決問題的方式上采用的是類似醫(yī)學(xué)上的病理學(xué)研究,提出的往往是頭疼醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳的被動式解決方案,使問題無法從根本上得到解決。
右端技術(shù)的邏輯思想出發(fā)點是在封裝環(huán)節(jié)挑戰(zhàn)“復(fù)雜和難度”,在解決問題的方式上更像是醫(yī)學(xué)上的病源學(xué)研究,把產(chǎn)生問題的源頭主動性的斬草除根,這樣在產(chǎn)業(yè)工藝道路上越走越簡單,實現(xiàn)了大道至簡的境界,不僅解決問題而且不留隱患。
11. 關(guān)于COCIP和CNCIP技術(shù)
COCIP技術(shù)的最初設(shè)想產(chǎn)生于2014年,但當(dāng)時只是一種雙功能芯片同像素內(nèi)合封的構(gòu)思。那時想合封在像素內(nèi)的驅(qū)動IC器件也只是封裝好的小尺寸的獨立封裝器件。由于材料和驅(qū)動IC技術(shù)都沒有突破,這種思想就一直被擱置到2019年。COCIP(Chip On Chip Integrated Packaging)這種技術(shù)方案把COBIP沒有解決的問題可以解決掉,使之成為一種雙功能裸晶級芯片垂直堆疊同像素合封的集成封裝技術(shù),也是符合右端技術(shù)特征的新一代全去支架引腳化封裝技術(shù)。在2020ISE展會上做了展示,引起了國內(nèi)外客戶的興趣與關(guān)注,其中荷蘭ASML光刻機(jī)技術(shù)團(tuán)隊的首席研發(fā)負(fù)責(zé)人與我們深入交談了5個小時,希望我們能在荷蘭注冊公司,把COCIP所需要的產(chǎn)業(yè)化設(shè)備交給他們?nèi)パ邪l(fā),被我們婉拒。我們目前已申請了該項技術(shù)的主發(fā)明專利。由于眾所周知的“芯片危機(jī)”和“新冠病毒”疫情的影響,先走CNCIP(Chip Next to Chip Integrated Packaging)技術(shù)解決方案作為過渡,CNCIP是一種雙功能裸晶級芯片同像素內(nèi)平面布局方案,其它技術(shù)特征與COCIP一樣。
我們認(rèn)為COCIP和CNCIP技術(shù)的歷史使命是為了用來顯著提高LED顯示屏系統(tǒng)整體可靠性的。其次COCIP技術(shù)的雙功能芯片垂直堆疊布局,會為LED顯示屏顯示畫質(zhì)帶來以下諸多革命性的技術(shù)優(yōu)勢:
?、佟?塊板集成面板技術(shù)可使PCB板的層數(shù)大幅減少,2層板就可以解決問題,使COBIP技術(shù)PCB板的多層高階高成本問題得以大幅降低。
?、凇〗鉀Q了COBIP技術(shù)在向P0.5mm以下方向發(fā)展時所面臨的板后驅(qū)動IC器件布局空間不足的問題。
?、邸‰p功能芯片電極點對點直連,實現(xiàn)了無掃描靜態(tài)顯示方式,解決了手機(jī)拍攝出現(xiàn)的掃描線問題。點對點直連,優(yōu)化了以往掃描技術(shù)的PCB板電路設(shè)計,一致的總線電路像素焊盤布局設(shè)計使COBIP技術(shù)存在一致性問題得到根本性的解決,其解決的能力優(yōu)勢遠(yuǎn)超從LED芯片端篩選納米級波長的努力。理由是掃描技術(shù)設(shè)計的驅(qū)動IC引腳到每一個控制的LED芯片引腳電路長短都是不一樣的,由電路線路長短不一致造成的光學(xué)一致性問題要遠(yuǎn)大于芯片之間亮度的差異因素。點對點直連,還為面板均勻散熱提供了最佳的布局解決方案,沒有了掃描技術(shù)電路長短不一產(chǎn)生的線路電損,電能利用效率提高。點對點直連,還為5G時代視頻信號源輸入提供了最佳的動態(tài)響應(yīng)解決方案,時延是5G時代顯示屏技術(shù)的重要考量指標(biāo),它可為時延的顯著減少提供能力。
④ 技術(shù)最有價值的應(yīng)用領(lǐng)域是LCD顯示領(lǐng)域的背光面板,因為在LCD顯示領(lǐng)域的Mini LED和Micro LED的背光技術(shù)用COCIP技術(shù)更易于實現(xiàn),所以COCIP技術(shù)是比COBIP技術(shù)更好的解決方案,不僅提供了更低的成本和更高的可靠性,還用點對點直連技術(shù)提供了上述諸多優(yōu)勢,是一種LED和LCD雙顯示領(lǐng)域需要的高階面板制造技術(shù)解決方案。
鑒于此,我們想和國內(nèi)有影響力的LCD企業(yè)合作,共同盡快將這項專利的國際專利進(jìn)行布局申請。
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