小间距器件封装:以“小”为尊
摘要:作为LED产业链的中游环节,LED器件的封装在LED产业的发展中承上启下,地位举足轻重。在基于LED器件的各类应用产品中,LED器件占到总成本的40%至70%,且LED应用产品的各项性能往往70%以上由LED器件的性能决定。
LED显示屏器件的发展主要分为四个阶段,首先是上世纪八十年代末出现的点阵模组,主要用于证券、银行等图文显示;后来出现了直插管,在大型户外显示屏、广场、体育馆应用较为普遍,产品以346、546为代表;随后出现了直插系列,如265;2000年到2005年时出现了贴片,代表器件有3528等;到近几年,LED显示屏封装器件进一步小型化,在小间距封装领域,出现了“以表贴封装为主COB封装快速兴起”的新局面,表贴封装代表器件有1010等。
作为LED产业链的中游环节,LED器件的封装在LED产业的发展中承上启下,地位举足轻重。在基于LED器件的各类应用产品中,LED器件占到总成本的40%至70%,且LED应用产品的各项性能往往70%以上由LED器件的性能决定。
在LED显示屏的生产流程中,封装是相当重要的一环,封装的作用是将外引线连接到LED芯片的电极上,同时保护好LED芯片,并且起到提高发光效率的作用。LED应用产品的可靠性是与封装技术水平密切相关的,好的封装可以让LED具备更好的发光效率和散热环境,进而提升LED的寿命。
和传统LED显示屏不同的是,小间距LED作为一种高密度显示屏,随着间距不断趋于小型化,每平方米所需的灯珠数量会急剧上升,灯珠密度变得越来越高,对其可靠性也提出了严重的考验。小间距产品拥有较高的准入门槛,对封装技术的要求也更为苛刻,尤其是封装材料和封装工艺。
为了获得更好的观赏效果,人们对显示屏的画面要求从简单的全彩到逼真、还原色彩的真实性,同时还要在更小的显示屏上实现如同电视一样舒适、清晰地图像显示。有需求就会有市场,高密度小间距LED显示屏就是在这种大背景下诞生的。随着技术的不断创新和成熟,众多LED企业开始进军小间距市场,小间距相关器件及产品迅速成为众企追捧的“香饽饽”。
争先恐后 众企积极布局小间距器件封装
作为行业内的火热话题之一,小间距LED显示屏不仅制造了足够的话题来吸引关注,同时也让生产企业赚得盆满钵满。小间距高密度的特点导致其对灯珠需求量的增加,上游的封装厂商也名利双收。在小间距封装领域,表贴封装一直占据市场主导地位,代表企业有亿光、宏齐、日亚、国星、晶台等。近两年异军突起的COB封装迅速在行业内掀起了一阵“免封装”的风潮,为小间距封装形式提供了另外一种可能,代表企业有韦侨顺、奥蕾达等。
小间距LED显示屏凭借其无缝拼接、广色域、广视角、高对比度、高刷新频率、快速响应速度、色彩自然真实、寿命长等自身优势,能有效替代传统大屏,如LCD、DLP、PDP、投影等,目前主要应用于商用领域,未来在监控调度、智慧中心等领域大有可为,市场前景非常广阔。预计到2017年,小间距LED显示屏市场规模将达350亿元。
作为小间距封装领域的先行者与引领者,亿光电子在2010年推出1010灯珠,2012年推出了0808封装,2014年10月推出了0505产品。在下游市场,亿光电子携手利亚德,合作开发出P0.8mm超高清LED电视,打破了传统LED背光电视的尺寸限制。
台湾LED封装厂商宏齐同样看好LED小间距市场,2013年积极推出小间距灯珠,封装规格从2020推进至0606,更小尺寸的0404产品也在计划中。宏齐目前应用LED小间距封装的型号有2020、1010与0606三个规格。另外,宏齐与聚积科技一同成立新锐精密,共同开发应用于小间距产品的驱动IC,期望通过更完善的解决方案扩大市场份额。
在LED显示屏小间距时代,日亚化学也不甘落后推出了NESM180A,此产品是日亚3合1产品中最小型的LED,采用黑色封装,实现高对比度,可应用小间距产品P2.5。作为高端LED显示屏封装品牌的另一代表的科锐,其官网上最小尺寸的LED为CLMVB-FKA(2×2mm)。
国星光电2012年10月份推出了可应用P2-2.5的龙珠(1.5mm×1.5mm),2013年推出可用于P1.5 LED显示屏的龙芯(1.1×1.0mm)产品,2014明星产品1010全彩器件及融合多项专利技术的ReeStar系列,2015年的拳头产品0808 LED小间距全彩器件,国内首创超小尺寸,全黑基板、黑色哑光分装工艺实现高对比度显示效果。
晶台在2014年成功研发并推出了LED显示屏小间距封装器件1010产品。2015年初,晶台推出全新升级的第二代室内小间距封装器件“蜂鸟”系列1010,其在散热性和气密性方面表现*秀,顺利通过严苛的一级防潮等级测试,并已获得国际发明专利。
在COB封装方面,如何实现“COB封装+灯驱合一”一直是一个技术难点,但随着技术的革新和突破,COB产品的点间距已经做得越来越小,深圳韦侨顺光电已于去年推出COB户外小间距P3全彩显示屏,大有在户外和表贴一决高下之势。而同为COB封装代表企业的奥蕾达,目前最小间距COB产品为室内超清小间距ACTV-1.5,点间距为1.5mm。
小间距开拓新蓝海 机遇与挑战并存
LED封装企业在小间距器件研发方面积极布局不遗余力,LED显示屏企业自然也不会放过小间距LED这一高利润的产品。去年可谓小间距LED显示屏集中爆发的一年,多家LED显示屏上市企业的业绩增长都不同程度受惠于小间距产品订单的增多。
据了解,利亚德在年初披露的《投资者关系活动记录表》中表示,其2014年小间距电视订单为6.7亿元;艾比森在发布的2014年财报中表示,小间距显示屏2014年订单额近2.3亿元,较去年同期增长约200%;洲明科技也在2014年财报中指出其业绩提升的主要原因为其在外销、小间距领域的规划部署得到了积极有效的落实,其中,UTV小间距系列产品外销实现收入较去年同期增长260%。
随着LED显示屏封装器件工艺的进步,封装器件的小型化已经是不可逆转的趋势。小间距LED显示屏拥有不可替代的显著优势,已经成为推动行业发展的一股强大动力,也为LED封装市场带来了更大的商机。
虽然小间距器件封装前景可期,但是考验也接踵而至。国星光电RGB器件事业部副总经理欧阳小波认为,小间距器件由于尺寸小,精度要求比较高,所以对封装设备的精度、工艺管控能力等各方面都提出了较高的要求。而国星光电早就开始布局小间距显示器件市场,不管是生产工艺,还是生产规模以及制造管理方面都处于领先水平,国星光电将以更加完善的工艺来推动LED小间距显示器件的进步。
对此,深圳市晶台股份有限公司技术总监邵鹏睿则表示,从应用上讲,小间距器件对整个加工成本和精度的要求会越来越高;从封装上讲,器件小型化给灯珠的产品设计、结构设计、光学设计等各方面带来一系列考验,同时也对可靠性和亮度提出了更高的要求。要解决这些问题,需要不断创新,针对器件的可靠性、客户的使用性和客户的维护性等多方面考虑去做产品的设计。在户外领域,显示屏分辨率越高,灯珠数量越多,单位面积的功耗也越大,如何提高器件的亮度,降低整个显示屏的功率,关键在于灯珠。针对不同的应用场合,晶台会采取不同的产品结构和光学设计来适应。
小间距器件封装未来发展趋势
小间距市场的火热催生了小间距器件封装的热潮,但由于小间距高精高密的特点,对封装工艺也提出了更高的要求。首先,封装器件的尺寸必须很小,不然难以做出高密度显示屏;其次,要具备高可靠性,毕竟维修不便,而且影响客户体验;再次,小间距要进军民用市场,走进千家万户,要解决长时间观看易产生疲劳感的问题,同时还应做到“低亮度”,这些都需要从工艺上进行改进;最后,小间距产品灯珠密度高,所以LED封装企业要有足够的产能供应。
在未来,封装尺寸会继续小型化,新的材料和新的结构也会不断出现。随着小间距产品走出室内走进户外,恶劣的户外环境对产品的可靠性提出了更高的要求。由于热固型材料EMC、热塑性PCT、改性PPA以及类陶瓷塑料等具有耐高温、抗紫外以及低吸水率等更高更好的环境耐受性,未来或将被广泛应用。
在市场推广方面,高密度小间距LED显示屏已经登堂入“室”,广泛应用于商业地产、指挥中心、公共监控指挥系统、广电演播中心、会议中心、高级宾馆和酒店、通信行业等场所。
高密度小间距LED显示屏在商用领域已经取得了不错的成绩,但何时能在民用市场普及还未有定论。以小间距LED电视为例,不适合长时间观看等技术短板暂且不提,单就其高昂的成本而言,这一点在注重性价比的民用市场尤其致命。
关于如何在封装环节控制成本的问题,国星光电欧阳小波表示:“随着产能的增加,生产规模的增大,应用领域的不断扩展,我们认为高密度小尺寸器件的价格每年至少下降20%。因此,未来几年,高密度小间距LED显示屏将会逐渐成熟起来,*秀的器件厂商有责任也有能力为这个新兴细分市场做出自己的推动作用。”
晶台股份邵鹏睿则认为要在封装环节降低成本,需要从供应链和技术创新两方面进行努力。首先,在供应链的掌控方面,与上游厂家形成战略合作,降低成本,形成规模;其次,通过对产品结构设计的优化,尽量降低失效成本,提高产品的集中性、一致性。“现在材料成本基本上稳定下来了,主要还是得通过技术创新来降低成本,开发出可持续、失效率更低的产品来。”邵鹏睿补充道。
总结
相关数据显示,2014年我国LED封装行业规模达到568亿元,较2013年473亿元增长20.1%,2013年较2012年397亿元增长19%。在未来几年内,预计我国LED封装行业规模仍将保持增长态势,但增速会趋缓。
随着小间距显示屏市场不断扩大,推出小间距器件封装的企业也越来越多,目前小间距封装主要采取SMD或者COB工艺,其中SMD封装是目前市场上毫无疑问的主流封装形式,约占封装市场产值的60%;同时COB封装市场接受程度越来越高,虽然目前还无法撼动SMD主流封装的地位,但未来必将成为SMD封装的一个强劲对手。
在任何一个行业,随着技术的成熟以及产业规模的不断扩大,都会导致成本的不断下降,在LED显示屏行业,自然也不例外,不过,这需要一个长期的过程,并非一朝一夕能够完成。笔者认为,小间距LED产品在民用市场普及需要一个契机,即应用规模与应用成本达到一个相对平衡的状态,在此之前,商用市场仍会占据主导地位。
来源:搜搜LED网
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