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聚焦COB封装 集成式COB成焦点

发布日期:2013-10-18 9:04:45

从玻壳封装到环氧树脂封装再到四脚食人鱼、贴片式SMD封装、芯片集成式COB封装等,随着大功率LED在半导体照明应用的不断深入,其封装形态已发生了多次变化。从去年各大论坛的情况来看,集成式COB封装成为业界热议的焦点,其成为主流封装形式的呼声渐高,而关于其优势与发展趋势的话题也得到充分的探讨。

  集成式COB封装的优势

  其实集成式COB封装曾风靡一时,后又归于沉寂,但从2011年来看,集成式COB封装又再次“受宠”,对此,有业内专家表示,COB封装曾风靡一时,是因为当时人们更多地从结构与应用的简便性及成本优势上考虑,但当在技术成熟度、制造工艺、材料供给、产品性能和可靠性等方面出现了暂时逾越不了的门槛时,便又归于沉寂。2011年以来,COB光源封装的技术有了较大的改良,制造工艺趋于工业化的成熟,材料供给有了较好的保障,光源产品的性能和可靠性得到了显著的提高,其再次受到重视很正常。

  “COB封装能把一两个大的芯片,分成十几个小芯片,可以做得比较小,水平散热效率比较高。垂直面角度来看,COB封装在有限的体积下可以达到比较好的效率,所以其在水平式和垂直式的散热都有比较好的表现。”亿光电子工业股份有限公司光源开发部经理赵自在接受采访时说。另外,集成式COB封装在散热性、亮度与品质、显色性以及应用等方面均比较有优势。比如COB模块化封装形式在结构上可以起到减少结合层和降低整体热阻的效果;多枚芯片支持,有助于亮度提升;合理的芯片配置,可提升光学效果;而在应用方面,封装步骤包括材料准备、焊接、组装、成型四个主要步骤,从模组到装配只需要120秒等。

  成本优势也是集成式COB封装为人看重之处,有业内人士指出,与传统LED的SMD贴片式封装以及大功率封装相比,COB封装可将多颗芯片直接封装在金属基印刷电路板MCPCB,通过基板直接散热,可以减少支架的制造工艺及其成本等。“COB封装通过将芯片直接键合或焊接到热沉上,形成电路连接。只进行一次封装,可以简化二次配光等,具有成本优势,比一般LED封装成本降低约30%”。但也有业内专家表示,目前集成COB封装本身的成本与器件光源比,还不一定有明显优势,但照明应用综合成本低;不同技术解决方案的COB光源在性能和可靠性上的表现各有千秋,与器件光源相比,大部分优势不明显,但有些解决方案的产品已经显现出明显的优势(如在光效上有20%左右的提升)。

  仍有系列问题需要解决 

  发展至今,集成式COB封装在基板技术、封装技术、检测技术、芯片技术等方面都取得了很多进步,但目前集成式COB封装仍有一些问题待解决,比如生产效率偏低,生产直通良品率偏低、光源光色度一致性控制有难度,COB封装光源还存在着标准化问题,封装厂商与照明成品工厂标准无法对接等。目前集成式COB封装存在光效偏低、散热性能和良品率有待提高的问题。一方面,COB光效偏低。集成封装光效偏低,一般比独立封装低20%~30%;一次光学透镜的多次折射造成的出光损失和热能增加缺陷待改善;目前集成式COB封装光源大多使用铝基板作为材料,铝基板COB热阻大,可靠性不高,容易出现光衰、死灯现象严重。另一方面,COB封装散热性也还有待提升,COB光源累加热集中度较高,光源热量若不能及时导出,将导致光源寿命缩短。另外,良品率尚有提升空间,比如工艺环境差和操作水平低对整体封装失控率影响大,固晶焊线水平也有待提高。对于这些问题的解决,有业内人士认为,可以通过提高封装支架、基板的反光效率,增加凹槽结构层以及采用多杯集成式COB封装技术来提升光效。同时可广泛使用陶瓷基板以及基板采用介电层散热功能MCPCB来改进散热,通过采用更高精度与稳定度的设备以及改善COB封装工厂的硬件环境设施来解决良率。不过,也有业内人士表示,陶瓷基板虽然是COB的理想材料之一,但是成本较高,尤其是在功率较小时,难于被客户接受。

  另外,MCOB(多杯集成式COB封装)也是当前一个热点,MCOB直接将芯片放在多个光学杯里进行封装,提高光通量,还可以方便实现LED面发光的封装,增加单个光源的功率,最大限度避免眩光和斑马纹,提高每瓦光效。业内专家表示,MCOB在基板和焊接技术做了一些改良,比如采用镀有高反射膜的纯金属基板,改用铝线做芯片电极连接。该COB光源在光效提升上优势明显,散热上也有一定的优势。不过,由于金属基板是良导体,在照明应用上给安规要求的实现带来了一定的难度。另外,金属基板的成本预期下降幅度有限,给大量的通用照明应用带来一定的制约,能否成为主流趋势,还得看近期有没有更好的技术突破和方案的出现。

  当前国内外均有企业涉及集成式COB封装,对于国内外技术的差异,业内人士表示,国内和国外的集成式COB光源封装的模式不尽一样,国内以金属基板封装为主,国外主要以陶瓷基板封装为主,技术路线不同,所用的关键材料档次不一样,技术水平和产品的性能、价格等方面没有绝对的可比性。一般而言,国外的企业在产品标准化、应用规范和技术支持方面有优势,而国内在这些方面还处于无序发展的状态。

  是否成主流,还需市场说了算

  在技术进步的基础上,集成式COB封装成为未来发展趋势的呼声很高。日本及国内很多企业都开始采用COB封装模式,“SMD技术从最早以前的手机背光就开始应用了,而COB封装比较偏向于客制化,照明市场更多的需要根据客户的需求做定型规格的产品,这就要求封装厂能做到在一个比较小的面积、高的密度下实现很好的封装。照明市场的启动为封装形式从SMD向COB的转换提供了一个很好的机会。不只亿光,很多企业都准备把大部分的SMD转移到COB封装”,赵自说。

  对于COB封装的市场,也有业内专家指出,集成式COB封装的市场需求正在逐步形成阶段,目前还处于部分先行企业投石问路和摸石过河的状况。应用领域应该可以覆盖大部分的LED照明应用,但大规模的应用还需等到相关标准和规范形成之后。取代传统照明产品的规格需产业链上中下游协调一致之后才能明了,最终还必须由市场说了算。

  “未来竞争的关键在于标准化和性价比的提高。对于企业来说,应充分了解市场需求;解决尚未成熟的技术,形成相对固定的工艺技术方案;解决好基础材料、关键设备问题,提高生产效率和产品良率,着力降低成本;从整个行业的角度来看,需要引导产业链上中下游协调一致,尽快形成相关规范和标准”,对于未来集成式COB封装的发展,有业内专家如是建议。

文章来源:《半导体照明》杂志中国半导体照明网








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