前言：
近年來，隨著芯片、材料、設(shè)備、工藝等科技的飛速發(fā)展，LED顯示技術(shù)作為一項重要的信息展示技術(shù)，正經(jīng)歷著革命性的變革。在眾多創(chuàng)新中，無支架去引腳集成封裝技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢和地位引起了廣泛關(guān)注，成為推動LED顯示技術(shù)邁向新時代的引領(lǐng)力量。追求無支架是我們的終極目標，去引腳則是我們?yōu)閷崿F(xiàn)這一目標而付出努力的過程。其實，無支架去引腳集成封裝技術(shù)對我們來說并不陌生，早在2010年，直顯行業(yè)中首次出現(xiàn)了COBIP（Chip On Borad Integrated Packaging）技術(shù)專利和應用，而該技術(shù)就是去支架引腳化集成封裝技術(shù)的初級形態(tài)。文章中強調(diào)“無支架去引腳”的原因在于我們在進行集成型COB產(chǎn)業(yè)技術(shù)實踐的過程中發(fā)現(xiàn)了許多有趣的問題和現(xiàn)象。其中一個重要的發(fā)現(xiàn)是：“LED顯示面板的可靠性與封裝器件的支架引腳數(shù)量有重要的相關(guān)性。要想徹底解決LED顯示面板的過多失效問題，最好的主動性解決方案就是封裝技術(shù)去支架引腳化。支架引腳去得越徹底，面板失效問題就解決得越好。”這也是我們在研究中獲得的一項重要認知。
圖一、LED直顯行業(yè)的兩種封裝體系技術(shù)
迄今為止，LED直顯行業(yè)涌現(xiàn)出兩種以封裝技術(shù)為主導的產(chǎn)業(yè)體系化技術(shù)，分別是支架引腳型單器件封裝燈驅(qū)分離體系技術(shù)和無支架去引腳集成封裝燈驅(qū)合一體系技術(shù),如圖一所示。通過對COBIP技術(shù)的深入實踐研究，我們深感有必要對直顯行業(yè)的封裝技術(shù)進行體系化分類。相較于傳統(tǒng)的支架型技術(shù)，新體系技術(shù)正嶄露頭角，為COBIP技術(shù)提供理論支撐，同時揭示COBIP技術(shù)產(chǎn)業(yè)化向前發(fā)展的內(nèi)生動力本質(zhì)。支架型體系技術(shù)已主導了行業(yè)30多年的發(fā)展，而未來幾十年的趨勢將由無支架型體系技術(shù)主導。從分離走向集成不僅僅是主旋律，更是LED顯示技術(shù)的必由之路。封裝體系技術(shù)的研究題目宏大，我們期待未來能與大家一同深入專題研討。本文重點簡要介紹無支架去引腳集成封裝技術(shù)的核心內(nèi)容。
縱觀LED直顯產(chǎn)業(yè)鏈我們迎來了物聯(lián)網(wǎng)5G環(huán)境下4K和8K顯示時代的到來，同時Mini LED和Micro LED的微間距顯示技術(shù)也帶來了工藝瓶頸挑戰(zhàn)。各大平臺與之相關(guān)的產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)化標準已將LED顯示面板的最重要、最關(guān)鍵的基因性評價指標提升至百萬級。在國家實現(xiàn)雙碳目標的奮斗需求、資源節(jié)約型社會發(fā)展需求和各種新型顯示技術(shù)應用形態(tài)的出現(xiàn)下，企業(yè)產(chǎn)品進入民用消費級市場的決心也日益凸顯。在這樣的大環(huán)境下，我們不禁要問，封裝技術(shù)如果不搞“無支架去引腳”，是否足以滿足未來的發(fā)展需求呢？
一、技術(shù)的核心特征
1. 設(shè)計特征
無支架去引腳集成封裝是一種體系化技術(shù)，采用集成化設(shè)計理念。其設(shè)計特征核心在于將LED顯示面板的底層支撐技術(shù)，如LED芯片、驅(qū)動IC芯片、PCB線路板等進行深度整合，實現(xiàn)了燈驅(qū)和顯示像素的一體化設(shè)計。獨特之處在于去除了傳統(tǒng)設(shè)計中器件類封裝技術(shù)所采用的支架和引腳元素，摒棄了燈驅(qū)分離的架構(gòu)方案。LED芯片和驅(qū)動IC芯片能夠更加緊密地結(jié)合在一起，實現(xiàn)了燈驅(qū)合一或燈驅(qū)同像素內(nèi)合封架構(gòu)方案，從而提高LED顯示面板的整體集成度。
2. 工藝特征
傳統(tǒng)體系技術(shù)LED顯示面板的生產(chǎn)工藝采用封裝后的器件級焊接技術(shù)。相較之下，新體系技術(shù)LED顯示面板的生產(chǎn)工藝采用封裝中芯片級的焊接技術(shù)。這種工藝不僅前置性處理了焊接工藝和一次通過率的問題，而且具有更高的精密度挑戰(zhàn)性。
圖二、裸晶芯片級高精度固焊COBIP技術(shù)
3. 產(chǎn)品特征
新體系技術(shù)LED顯示面板是一塊板的燈驅(qū)合一或燈驅(qū)合封集成架構(gòu)，而非傳統(tǒng)體系技術(shù)的兩塊板的燈驅(qū)分離架構(gòu)。
4. 產(chǎn)業(yè)特征
相較于傳統(tǒng)體系技術(shù)產(chǎn)業(yè)，新體系技術(shù)具有更高的產(chǎn)業(yè)集成度。第一代COBIP技術(shù)實現(xiàn)了行業(yè)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)縱向集成，即封裝企業(yè)與顯示屏制造企業(yè)的集成化生產(chǎn)。第二代COCIP技術(shù)更進一步，可以實現(xiàn)行業(yè)間的跨產(chǎn)業(yè)橫向集成，即直顯行業(yè)COBIP企業(yè)與驅(qū)動IC行業(yè)封裝企業(yè)的集成化生產(chǎn)。
二、優(yōu)勢
1. 理論優(yōu)勢
1.1 理論框架完備
通過對COBIP技術(shù)的系統(tǒng)總結(jié)，新體系技術(shù)形成了理論核心——"去支架引腳化"及相對完整的理論體系。這為未來在該體系框架內(nèi)演化的代差技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了理論依據(jù)。
1.2 技術(shù)演化的想象空間
COBIP技術(shù)作為新體系技術(shù)框架內(nèi)的第一代技術(shù)，是新體系技術(shù)發(fā)展的初級形態(tài)和未來發(fā)展的門檻性技術(shù)。第二代技術(shù)，如COCIP和CNCIP，完成了COBIP技術(shù)未能解決的問題，即將驅(qū)動IC裸晶化，實現(xiàn)了全去支架引腳化目標。未來在新體系技術(shù)框架內(nèi)代差技術(shù)演化的想象空間仍然巨大，但都會遵循無支架去引腳集成化的理論原則。
2. 技術(shù)優(yōu)勢
2.1 解決傳統(tǒng)技術(shù)面臨的瓶頸
傳統(tǒng)體系技術(shù)在應對新型顯示技術(shù)的要求上已觸及發(fā)展天花板，而新體系技術(shù)則可繼續(xù)推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。其優(yōu)勢體現(xiàn)在解決LED顯示面板失效、導熱、散熱、光衰減等問題上，提高了產(chǎn)品的可靠性、導熱性和光學一致性效果，同時改善了視頻信號處理的動態(tài)響應速度，LED顯示面板具有完美的熱均分布，顯著改善了顯示畫質(zhì)。
2.2 產(chǎn)品特性的改變
隨著新體系技術(shù)的不斷演化，LED顯示產(chǎn)品的性狀將發(fā)生根本性的改變，變得更加輕薄、柔性、可透明，演化至終極目標——薄膜顯示材料。LED顯示產(chǎn)品不再局限于傳統(tǒng)的屏顯技術(shù)，而是朝著貼顯、牌顯、袋顯、可穿戴顯示、卷軸顯示和膜顯等多元化應用形態(tài)發(fā)展。
圖三、 無支架去引腳集成封裝CNCIP技術(shù)
3. 產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢
3.1 資源利用效率提升
新體系技術(shù)在產(chǎn)業(yè)內(nèi)的縱向和橫向集成化整合能更好地利用人、材、物資源，符合社會發(fā)展需要的資源節(jié)約型產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)標準化、智能化、規(guī)模化、脈動化、定制化和集約化協(xié)調(diào)平衡。
3.2 高質(zhì)量發(fā)展
實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的標準化和規(guī)模化發(fā)展，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，是新體系技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化中的優(yōu)勢。這將推動LED直顯行業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展。
4. 社會發(fā)展優(yōu)勢
4.1 節(jié)約社會資源
采用新體系技術(shù)的產(chǎn)品在碳軌跡評價和社會資源節(jié)約效果方面具有明顯的優(yōu)勢。新體系技術(shù)有望更好地實現(xiàn)國家實現(xiàn)雙碳目標的奮斗需求，得到國家產(chǎn)業(yè)政策的大力扶持。
5. 市場優(yōu)勢
5.1 拓展消費級市場
新體系技術(shù)的可靠性、低成本和多元化應用形態(tài)將使LED直顯行業(yè)的產(chǎn)品更易進入民用的消費級市場，從而拓展市場規(guī)模，使產(chǎn)業(yè)規(guī)模不再停滯在幾百億。
5.2 高可靠性產(chǎn)品
隨著新體系技術(shù)的推動，LED直顯產(chǎn)品將變得更加可靠，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)規(guī)模不再成為矛盾，從而更好地滿足市場需求。
三、標準與基因性評價指標
1. 標準
新體系技術(shù)積極參與LED顯示產(chǎn)品標準的制定工作，已涉及的團體標準有：
l《Mini LED商用顯示屏通用技術(shù)規(guī)范》T/SLDA01-2020
該標準首次采納了LED顯示產(chǎn)品按封裝體系化技術(shù)分類，具有劃時代意義。
l《綠色低碳產(chǎn)品評價技術(shù)規(guī)范Mini LED顯示屏》T/CIET 224-2023
l《產(chǎn)品碳足跡評價導則Mini LED顯示屏》T/CIET225-2023
l《車載光信息交互系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》T/GOTA005-2022
未來，新體系技術(shù)將繼續(xù)參與更多LED顯示產(chǎn)品標準的制定工作，拓展和完善相關(guān)標準。
2. 基因性評價指標
基因性評價指標用于檢驗LED顯示面板的可靠性和抗失效能力，類似于人體強弱與基因因素的關(guān)系。這些評價指標對LED顯示面板所使用的封裝體系技術(shù)具有重要意義。
l總失效率評價標準
建議采用總失效率作為評價指標，包括板前失效率（像素失控率）和板后失效率（驅(qū)動IC失控率），參看圖四。
圖四、關(guān)于LED顯示面板的總失效研究
公式：總失效率 = 板前失效率 + 板后失效率
l產(chǎn)品出廠時評判標準
建議總失效率控制在以下范圍：
總失效率（（0-9）/PPM）= 像素失控率（（0-4.5）/PPM）+ 驅(qū)動IC失控率（（0-4.5）/PPM）
l產(chǎn)品使用10000小時后評判標準
建議總失效率控制在以下范圍：
總失效率（（10-30）/PPM）= 像素失控率（（5-15）/PPM）+ 驅(qū)動IC失控率（（5-15）/PPM）
l關(guān)注團體標準中的評價標準
我們關(guān)注到在上述的T/SLDA01-2020團標中，這一指標比我們建議的還要嚴格，只是遺憾地缺失了驅(qū)動IC失控率的評估指標，我們想在后續(xù)的標準增定時應該會給予考慮。參見圖五。
圖五、T/SLDA01-2020團標中的像素失控率指標評估標準
3. 未來展望
新體系技術(shù)將繼續(xù)擔任標準制定的積極角色，參與更多LED顯示產(chǎn)品標準的制定。此外，提出的基因性評價指標標準建議有望在新時代高質(zhì)量發(fā)展中起到推動作用，全面而科學地評價LED顯示面板的可靠性，使產(chǎn)業(yè)進入百萬級（個位數(shù)/PPM）新時代。
四、對COB技術(shù)的再認知
從封裝體系技術(shù)的發(fā)展角度，對COB技術(shù)在LED直顯行業(yè)的兩種發(fā)展路線進行再認知，參見圖六。
圖六、COB封裝在LED直顯行業(yè)的兩條技術(shù)路線
1. COBLIP（Chip On Board Limited Integrated Packaging）
這是COB技術(shù)的一種發(fā)展路線，被稱為COB有限集成封裝技術(shù)。在這種技術(shù)中，使用COB在燈板上做像素集成封裝，形成帶有支架和引腳的獨立封裝器件。然后，將該器件焊接到帶有驅(qū)動IC器件和電路的PCB板上。這屬于支架引腳型單器件封裝燈驅(qū)分離體系技術(shù)框架內(nèi)的COB技術(shù)。典型的例子包括2007年出現(xiàn)的三合一全彩點陣模塊技術(shù)和2016年以后出現(xiàn)的IMD或Nin1技術(shù)。這些技術(shù)被簡稱為器件型COB技術(shù)。
2. COBIP（Chip On Board Integrated Packaging）
這是另一種COB技術(shù)的發(fā)展路線，采用在一塊PCB板上使用COB進行多像素集成封裝，并在同一塊PCB板的另一面焊接驅(qū)動IC器件。這實現(xiàn)了一塊板的燈驅(qū)合一集成封裝技術(shù)，屬于無支架去引腳集成封裝燈驅(qū)合一體系技術(shù)框架內(nèi)的第一代技術(shù)，簡稱為集成型COB技術(shù)。
3. 對兩種COB技術(shù)的評價
通過對LED顯示面板失效和實案數(shù)據(jù)的研究，發(fā)現(xiàn)器件型COB技術(shù)與集成型COB技術(shù)在像素失控率指標評價上存在顯著差異。器件型COB技術(shù)通常只能達到十萬級，即50/PPM左右，而集成型COB技術(shù)則具備進入百萬級（（0-9）/PPM以內(nèi)）的能力。
關(guān)鍵觀點：
lLED顯示面板的可靠性與封裝器件的支架引腳數(shù)量的多少有重要相關(guān)性。
l器件型COB技術(shù)雖然在去引腳上有改良，但仍未擺脫支架型體系技術(shù)框架的束縛。
l集成型COB技術(shù)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展上取得了令人振奮的進展，尤其在Mini LED直顯產(chǎn)品方面表現(xiàn)出色，內(nèi)生動力是其采用了去支架引腳化集成封裝技術(shù)。
l集成型COB技術(shù)+RGB全倒裝芯片組合方案目前被認為是實現(xiàn)Mini LED直顯產(chǎn)品最佳的技術(shù)路線。
4. 展望與警示
l從新體系技術(shù)發(fā)展看，集成型COB技術(shù)僅是一個入門級的門檻技術(shù)，并不是終極高階目標方案。
l需要客觀、理性、公正地看待集成型COB技術(shù)，既看到其內(nèi)生成長動力，也看到其存在的不足，不可將其過分神話與Micro LED產(chǎn)品劃等號。
l集成型COB技術(shù)尚不具備實現(xiàn)Micro LED產(chǎn)品的能力。
通過認知COB技術(shù)在LED直顯行業(yè)中的發(fā)展，可以更好地理解其技術(shù)特點、局限性以及未來的發(fā)展方向。
五、技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)和對未來發(fā)展的預測
1. 技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
盡管無支架去引腳集成封裝技術(shù)在直顯Mini LED產(chǎn)品領(lǐng)域取得顯著成果，但仍然面臨一些挑戰(zhàn)：
l制造復雜性增加： 高度集成化設(shè)計可能增加制造過程的復雜性，對工藝提出更高要求。
l散熱效果： 如何在保持高度集成化的同時確保產(chǎn)品的散熱效果是需要解決的問題，尤其對于高亮度、高功耗的顯示產(chǎn)品。
這些挑戰(zhàn)需要產(chǎn)業(yè)在材料、設(shè)備和工藝方案上深入?yún)f(xié)調(diào)配合，尋找突破點來解決，但已經(jīng)引起全球性關(guān)注，產(chǎn)業(yè)正在共同努力應對。
2. 對未來發(fā)展的預測
站在體系技術(shù)的高度看問題，我們認為：”未來行業(yè)的發(fā)展方向還是由封裝技術(shù)所主導“。在以COBIP技術(shù)作為Mini LED產(chǎn)品底層支撐技術(shù)發(fā)展影響力的帶動下，2020年會成為直顯行業(yè)發(fā)展的重要歷史時間節(jié)點。從這一時刻起至2030年這10年期，我們看到行業(yè)體系技術(shù)正經(jīng)歷由分離走向集成的交疊過渡期，也是產(chǎn)業(yè)技術(shù)由低端向高端轉(zhuǎn)型的黃金期。這一時期行業(yè)各種慨念技術(shù)撲面而來，令人眼花繚亂，難辨真假、無所適從。行業(yè)同仁展現(xiàn)出的激進、迷茫、焦慮、恐懼的心理狀態(tài)是很正常的表現(xiàn)。封裝技術(shù)體系化的分類思想和方法或許能幫您了解過往、理清思路、看清方向。過渡期的頭半程，即前5年，集成型COB技術(shù)微小間距顯示產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)規(guī)模預計將超越傳統(tǒng)技術(shù)。在其推動下，這些產(chǎn)品將攜帶新的體系技術(shù)優(yōu)勢和年均成本價格優(yōu)勢，走入更多通用和專業(yè)應用領(lǐng)域。如集成型COB車載后窗透明廣告貼顯示產(chǎn)品應用于國內(nèi)外戶外移動傳媒運營領(lǐng)域，見圖七。集成型COB戶外小間距和常規(guī)間距顯示應用領(lǐng)域，集成型COB室內(nèi)、半戶外、戶外和租賃的高亮度、低功耗、低衰減、抗磕碰高端透明顯示應用領(lǐng)域以及需要集成型COB的高可靠性和低維護率特性的專業(yè)顯示應用領(lǐng)域。過渡期的后半程，集成型COB技術(shù)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展將出現(xiàn)加快趨勢，迭代應用向傳統(tǒng)的LED顯示領(lǐng)域快速滲透和不斷開拓出更多的新應用領(lǐng)域。這一期間發(fā)展速度或許會出現(xiàn)指數(shù)級的變化。10年期后行業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代基本完成，將步入后COB集成時代。無支架去引腳集成封裝技術(shù)將會深入人心。
無支架去引腳集成封裝以其自身強大的技術(shù)能力與優(yōu)勢帶動、整合和集成產(chǎn)業(yè)資源，提高生產(chǎn)效率、降低成本和提升產(chǎn)品性能。在新體系技術(shù)的加持下，LCD行業(yè)和LED直顯行業(yè)會出現(xiàn)相互融合的現(xiàn)象，Mini LED和Micro LED技術(shù)會更加成熟，新體系技術(shù)會外溢它的影響力，更多地被用到LCD的背光板制造上，產(chǎn)業(yè)規(guī)模急劇放大，它們將會帶動高端的商業(yè)顯示、電視、監(jiān)視器等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新技術(shù)的普及化應用。也會為戶外傳媒、智慧城市，建筑與顯示帶來更多的協(xié)調(diào)一致的充滿美感的顯示應用解決方案，推動LED顯示技術(shù)的升級。與智能化和互聯(lián)網(wǎng)化技術(shù)相結(jié)合，LED顯示技術(shù)與產(chǎn)品將實現(xiàn)更多的智能化功能，提升用戶體驗。新體系技術(shù)的一塊板集成架構(gòu)理念，將會使用更加環(huán)保的材料和工藝，顯著降低能耗、節(jié)約資源和減少對環(huán)境的影響。新體系技術(shù)的獨特優(yōu)勢和產(chǎn)品應用形態(tài)，將會快步拓展進新的應用場景，如AR/VR、無人駕駛、車載光信息交互、智能家電與家居、可穿戴顯示、可粘貼顯示、便攜帶智連拼接顯示、離線綠能節(jié)電顯示、卷簾顯示、無人機舞美與高空3D顯示等軍用和民用領(lǐng)域。
圖七、集成型COB技術(shù)車用后窗透明廣告貼產(chǎn)品用于車載移動傳媒運營
一旦進入后COB集成時代，隨著設(shè)備、工藝技術(shù)能力的進一步提升，材料、無線通信、光感微供電等技術(shù)的不斷進步，在可以預見的時間內(nèi)，我們認為：“至少還應有兩種技術(shù)會被無支架去引腳化地集成到那一塊神奇的板上來，屆時就會出現(xiàn)我們所說的終極理想目標膜顯技術(shù)卷材產(chǎn)品，人們可任意裁剪隨意粘貼的顯示材料。今天我們隨處可見的晶膜屏概念產(chǎn)品要想達到這個目標，還有很長的路要走，需要底層技術(shù)和工藝技術(shù)的共同努力突破。總之實現(xiàn)目標已不再是夢想。
結(jié)語：
如前文所述，必由之路絕非空言，期望行業(yè)同仁認真對待。無支架去引腳的集成封裝技術(shù)作為新型LED顯示技術(shù)的重要組成部分，以其獨特的技術(shù)特征和廣泛的應用前景，正在引領(lǐng)LED顯示技術(shù)的發(fā)展方向。面對種種挑戰(zhàn)，我們將持續(xù)努力，不斷推動這一技術(shù)的創(chuàng)新和突破，為LED顯示技術(shù)開創(chuàng)更為輝煌的明天貢獻我們的力量。
請注意，本文僅代表個人觀點，旨在拋磚引玉。如有不妥之處，敬請批評指正。同時，希望行業(yè)同仁能夠從中獲得啟發(fā)和幫助，共同促進LED顯示技術(shù)的進步。
