一、LED顯示屏應用現(xiàn)況
LED的發(fā)展歷史,可以追溯到1970年代,最早的GaP、GaAsP同質結紅、黃、綠色低發(fā)光效率的LED已開始應用于指示燈、數(shù)字和文字顯示。從此LED的使用開始進入多種應用領域,包括宇航、飛機、汽車、工業(yè)應用、通信、消費類產品等,遍及國民經(jīng)濟各部門和千家萬戶。LED的應用與發(fā)展,從LED顯示屏產業(yè)的成長軌跡,亦可以一窺究竟。包括:1.LED發(fā)光效率提升,要達到原相同的亮度,通過LED電流值可以變小,因此將可延長電源使用壽命。2.另外LED燈尺寸越來越小,從插件燈(DIP)一路走到表貼燈(SMD),現(xiàn)在市場上甚至已出現(xiàn)0606的SMD燈。這樣的發(fā)展歷程,讓LED顯示屏的點間距可以縮小,也能夠從戶外走向戶內,所以整體顯示屏的工藝設計,亦必須不斷精進。就目前應用規(guī)格,戶外屏常用(見圖1):P10、P12、P16、P19、P20、P21、P22、P26,尤以P10是戶外廣告屏常用規(guī)格;戶內屏常用(見圖2):P3、P3.75、P4、P5,亦有廠商可以做到P1.5,P2,今日在地鐵站(如北京三元橋站)都可以看到戶內廣告屏被廣泛應用。
二、LED驅動芯片小型化封裝趨勢
LED顯示屏產業(yè)在制作技術上快速發(fā)展,顯示屏生產廠家已經(jīng)無法用過去產品高度同質化、削價競爭策略,來取得市場份額。面對各種應用以及市場需求,如超密屏或是租賃屏,在設計上必須以更高的標準制作,才得以面對激烈的市場競爭。包括箱體結構要求美觀、整體重量必須輕薄,讓使用者在現(xiàn)場組裝、拆卸變得簡單,節(jié)省組裝時間;甚至有的廠家直接將數(shù)據(jù)、電源接口做到箱體之間的接合處、箱體之間無任何導線連接,減少積灰的可能性,降低故障率的發(fā)生。因此,針對箱體設計輕薄化,市場對驅動IC封裝技術的要求也是越來越高。從最早的SOP(聚積產品編碼為GF)封裝,SSOP(聚積產品編碼為GP)封裝,QFN封裝(聚積產品編碼為GFN),發(fā)展至現(xiàn)在mSSOP(聚積產品編碼為GM)封裝,可以發(fā)現(xiàn),LED驅動IC尺寸輕巧化是必然趨勢,這也考驗驅動IC廠商在做產品設計時的能力,必須在有限的芯片面積中,將功能擴張到極致。
三、為何要導入GM(mSSOP封裝)?GM封裝優(yōu)勢為何?
A.GM(mSSOP)封裝取代GP(SSOP)封裝優(yōu)勢
燈驅合一兩層板方案,模塊制作總成本降低7%
就目前戶外LED廣告屏市場而言,P10/4掃的規(guī)格為主流,使用GM封裝的LED驅動IC,相對于傳統(tǒng)GP封裝驅動IC,將可以減少一層驅動版的使用;另外,亦可以單面上件,背面剪腳后不棘手,簡化整體生產工序,提高產能,最重要的是可以降低模塊制作總成本達7%。
較小封裝面積,有利PCB走線設計
GM封裝面積較GP封裝面積少37%,因此無論是針對插件燈(DIP)或表貼燈(SMD)型態(tài)的LED顯示屏PCB設計,LAYOUT更簡單,也可以節(jié)省板層數(shù)的使用。
配合LED燈發(fā)光效率提升,搭配最適電流值
前文提及LED燈發(fā)光效率躍升,所以現(xiàn)在戶外LED顯示屏要達到跟過去使用時相同的亮度,可以使用較小的電流。就目前市場經(jīng)驗觀察,戶外LED顯示屏應用電流大多落于20mA±10%,如聚積MBI5120,MBI5124,MBI515x,等GM封裝產品最大電流多設定在20~25mA之間,符合市場主流需求。
PIN腳設計同GP封裝,簡易導入程序
GM封裝的PIN腳功能定義與GP封裝完全相同,所以在將原有GP封裝轉換為GM封裝時,僅需將原PCB板稍做修改即可完美替換。
B.GM(mSSOP)封裝取代GFN(QFN)封裝優(yōu)勢
提升LED顯示屏產品良率,減低虛焊和連錫狀況產生
在使用QFN封裝時,常見問題是QFN封裝的PIN腳、散熱焊盤與PCB板焊盤容易出現(xiàn)虛焊或相鄰PIN腳間連錫不良現(xiàn)象,導致不良率升高。相對而言,GM封裝對SMT工藝要求較低,有助降低生產不良率,減少客訴客服的成本支出。
12貼片速度提升10%,產能快速提升
GM封裝貼片速度比QFN封裝速度快10%,有助提高整體產能。
降低高技術人力需求
GM封裝測試、維修相對于QFN容易,因此只需一般技術人員即可操作,減少高端人力費用,將資源做更有效率的應用。
四、導入GM(mSSOP)封裝注意事項
目前GM(mSSOP)封裝面市約半年,針對導入時常見疑問,以下總結了相關SMT方面的經(jīng)驗,供廠家在導入時可以參考,加速導入速度:
PCB相關
a.確認PCBPAD是否已氧化,上線前需以清洗劑清洗
b.PCB若不是真空包裝上線前需烘烤
c.確認板邊MARK點
d.機板需過AOI和X-RAY
鋼網(wǎng)相關
a.建議厚度為0.12mm
b.清洗次數(shù)建議每使用3~5次印刷后,必須清潔1次
其他
a.BGA.CSP.QFP等非真空包裝IC若已拆原廠包裝均須置入烤箱烘烤:110+/-5℃24HR;
b.確認與檢查貼裝壓力
c.上線前需先使用爐溫板求取爐溫曲線
五、結論
微型化是所有消費電子產品的設計驅動力,消費電子產品向著輕薄、微型、的發(fā)展方向。世界第一臺計算機占地1500平方英尺,重達30噸,發(fā)展至現(xiàn)在手中的PAD;“大磚頭”便攜式手機發(fā)展至現(xiàn)在的智能手機;因應LED顯示屏設計導向以及整體市場需求,從歷史上我們可以看到過去GP(SSOP)封裝代替GF(SOP)封裝的現(xiàn)象,因此可大膽預期GM(mSSOP)封裝也將替代大多數(shù)的GP(SSOP)封裝。
導入嶄新的GM封裝,代表LED顯示屏制作工藝的提升,也證明在研發(fā)能力上的進步。無論是以GM封裝取代GP封裝或是取代QFN封裝,產品的質量都能夠提升,相信越來越多的GM使用經(jīng)驗,可以讓LED顯示屏制作跨入下一個時代。
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