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长春希达电子技术有限公司
深扒|希达电子是如何坐上COB龙头之位的?

2022-06-20 10:32:40

  随着“百城千屏”、“5G+8K”等行业热词频频出现,微间距市场再度升温,千亿显示市场愈发势不可挡,特别是在今年冬奥会上,将科技感氛围全程拉满的高清大屏受到前所未有的关注。在可预见的未来,LED显示屏向超高分辨率、微小间距、超大尺寸发展已是必然趋势。而如何突破更小间距?行业围绕这一核心点进行多年技术之争,从SMD、IMD、COB……真刀真枪比拼过后,行业如今基本达成了共识:未来属于倒装COB。

 

  一、 微间距背后,独力难支的SMD与上位的COB

  2012年,小间距LED开始在市场上得到应用。仅仅数年时间,LED显示已经从P2.5下探到P0.X,正式进入微间距时代。而在此过程中,相继出现了多种生产封装工艺。

  在LED显示技术发展的初期,SMD技术一直占据市场的主导地位,SMD又称为表贴工艺技术,将单个或多个LED芯片粘焊在带有塑胶“杯形”外框的金属支架上(支架外引脚分别连接LED芯片的P、N极),再往塑胶外框内灌封液态封装胶,然后高温烘烤成型,最后切割分离成单个表贴封装器件。然而因该类产品珠裸露在外,在运输的过程中容易出现掉灯,坏灯的现象,同时防潮、防水、防尘、防震、防撞能力极弱,维修率很高。最致命的是,封装尺寸往更小间距发展时,受限于固晶、焊线、划片(冲切)、焊线的设备精度等因素,SMD封装的工艺难度急剧增大,良率下降,成本增加,P1.0以下无法采用SMD工艺。

  虽然如今P0.X产品遍地皆是,但当时却难以找到“差异化”路线,行业开始意识到,SMD并非LED显示的尽头——在点间距突破陷入瓶颈时,COB技术(Chip-On-Board,板上芯片封装)应运而生。COB是将LED裸芯片用导电或非导电胶粘附在PCB上,然后进行引线键合实现其电气连接,并用胶把芯片和键合引线包封。与SMD相比,COB省略了回流焊工艺这一步骤。值得一提的是,回流焊过程实际是表贴LED产品死灯和灯珠减寿的最大因素,由于减少了回流焊工艺,COB产品死灯率只有SMD产品的十分之一以下,稳定性大幅提高。

  与SMD相比,COB具有芯片更小、散热更好、简化工艺、超轻薄、防护能力强等优势。

  如此好用的技术,岂不是意味着COB已经全面替代了SMD?

  非也。COB事实上属于新型技术,成熟度不及SMD,特别是因工艺不同及生产设备更换带来的成本问题,也成为了厂商接纳COB技术的拦路虎。所以在COB应用普及的初期,许多人都迟疑不决,这也正式引出了我们今天所要谈论的话题——希达电子是如何成为COB龙头的?

 

  二、 谋新求变,寻求新突破争当“领创者”

  探索一个未知的领域,成功了将便可实现弯道超车,成为行业内的佼佼者,然而风险与荣耀总是相对的,在风险之下,谁也不敢做第一个“吃螃蟹”的人——希达电子例外。

  2001年,希达电子依托于中科院长春光机所建立。(敲重点,这个知识点是要记下来的!)

  希达电子骨子里继承国家顶尖研究院所的“创新基因”,依托中科院雄厚的研发“家底”,拥有一支以中科院专家为核心的近百人的研发团队,为研发生产奠定了坚实基础。而这样的背景也意味着希达作为一家企业注定是不普通的,它肩负着国家科研的厚望,更是LED显示技术的未来之光。因此,在选择技术路线时,希达电子注重“差异化发展”,以超前的目光预判COB集成封装技术理论将主导和影响未来行业几十年的发展方向,并对此进行了大量研究投入。

  2005年,希达电子已开始进行COB的布局探索。2007年,希达完成世界首台集成三合一COB显示屏 样机“高清晰LED全彩色集成三合一显示屏”。2008年,此项成果列入中科院2008年《科学发展报告》;2009年,该成果被评为国家首批自主创新产品,是当年243项中唯一的LED显示产品。希达电子真正成为了COB技术的开创者和领航者。

 

  三、 大有可为,倒装COB引领微间距时代

  一项技术从前期研究、成果转化到市场应用,往往具有相当长的一段时间。在2000年初,行业仍以传统显示技术为主导的社会背景下,希达电子从未停止对新型显示技术的探索。而是在2013年,突破了行业面临的“卡脖子”问题,率先完成了晶圆倒置式集成LED显示封装模块的专利申请,至此,也标志着希达完成了倒装COB技术的开发,成功走在行业技术的最前沿。

  倒装COB是正装COB的升级产品,采用无焊线封装工艺,可实现真正芯片级封装,焊接面积增大,极大的提升了产品稳定性和可靠性,主要具有以下优势:

  1. 倒装COB不但省掉焊线环节,简化生产流程,又有效的解决了焊线虚焊、断线不良问题,正装芯片金属迁移问题,可靠性大幅提升。

  2. 芯片级封装,无需打线的物理空间,可以实现更高密度。

  3. 有源层更贴近基板,缩短了热源到基板的热流路径,具有较低的热阻。

  4. 倒装芯片面积在PCB板上占比更小,基板占空比增加,具备更大的出光面积,可呈现更黑的黑场、更高的亮度和更高的对比度。发光效率更高,屏体表面温度大幅降低,近距离体验效果更佳。

  简单来说,倒装COB比COB更上一层楼,能真正实现P1.0以下芯片级封装。

  这一波,人家在“第一层”,希达电子已到了“第五层”。

 

  四、 一发力,便是势不可挡

  时光飞逝,小间距LED的发展超乎了人们的想象。我国LED显示产业步入高速发展阶段,仅仅几年时间,以希达电子为代表的手握COB技术的厂商们便开始逐一发力,P1.0以下产品如雨后春笋般冒出,宣告着COB的时代正式降临。

  2017年,希达电子承接“十三五”国家重点研发课题——“超高密度小间距LED显示关键技术开发与应用示范”,该项目是“十三五”期间唯一LED小间距显示项目,解决小间距LED显示基础研究科学问题,突破了发光芯片、封装材料、驱动器件制备等重大共性关键技术、产品应用及支撑技术,为超高清、微小间距、大尺寸显示提供了必要的技术基础。

  同期,由希达电子自主研发的“晶圆倒置式集成LED显示封装模块”获得发明专利授权,打破了长期被传统显示垄断的局面,采用全新的技术工艺,进一步简化了生产流程,在实现超高密度显示的同时,大幅度降低生产成本。值得一提的是,该技术成果荣获第二十一届中国专利优秀奖,希达电子成为LED显示屏行业唯一获奖单位。

  2019年,希达电子在实现创新发展的同时,也基于倒装COB技术建立了产业化发展布局,完成Infinity无限系列全倒装COB产品,在行业内率先完成点间距0.7mm-3.3mm全系列倒装COB LED产品的批量化生产,实现每0.1mm都有一款倒装COB产品,成为业界首家推出倒装COB全系列产品的企业。同年,希达携0.7mm倒装产品亮相荷兰展会,获得国际上的高度认可,荷兰官方媒体上发布的新闻报道中,称“真正掌握COB核心技术的只有三家企业,分别是三星索尼 、希达”。

  近几年,希达电子在微小间距领域不断取得技术突破,在2020年首次推出P0.4mm倒装COB显示样机,刷新行业点间距极限,后又延续创新之道于2021年发布业界首台点间距0.47mm倒装LED COB 2K可拼接显示器,该显示器是“十三五”国家重点研发计划“超高密度小间距LED显示关键技术开发与应用示范”重点专项的项目标志性成果,也是目前业界最小点间距产品级LED显示屏 ,至此希达电子成功晋升为行业领创者。

  希达电子面向国家重大需求从事生产研发,连续承担国家级、省级、市级重点项目,不断推动技术创新及产业化发展,此前自主研发的绿色超高清大尺寸LED显示器通过了中国科学院“弘光专项”评审。2022年更是深度聚焦客户应用需求,应势推出85吋4K、165吋8K等系列超高清微小间距显示屏产品,更好地满足专业市场、商业展览展示、家庭影院等各类细分市场对单体大尺寸、超高分辨率4K和8K深度应用需求,将再次引领行业显示潮流。

 

  五、 总结

  回过头看,希达电子技术一直走在行业最前列,而这些都得益于其预判性的格局眼光,超前的技术储备及产业化布局。如今,希达电子已形成一批以逐点校正、灰度控制、集成封装为核心的专利集群,成为行业唯一掌握COB全链条核心专利的企业,背靠中科院实力发展自身果实,又以丰硕的成果反馈给国家,成为了希达电子良性循环的源动力,也是其连续承担“十五”——“十三五”国家重点研发计划专项的底气。