Mini-Display: COB- vs. POB-Verpackung, was ist besser?

Mit zunehmender Reife der LED-Technologie hat sich die Mini-LED- Hintergrundbeleuchtung (Mini BLU) zur vielversprechendsten Displaytechnologie für HD-Displays entwickelt. Führende LED-Hersteller aus den Bereichen Chipherstellung, Gehäusefertigung und Displaytechnologie sind von dieser Technologie begeistert und treiben die Kommerzialisierung von Mini BLU voran.

Die LED-Verpackung ist dabei das entscheidende Bindeglied, das die LED-Leistung, die Produktionskosten und sogar die Großserienproduktion von Mini-BLU-Produkten bestimmt. Der technische Weg zur besten Verpackungslösung ist ungebrochen. Der aktuelle Fokus liegt daher auf dem Wettbewerb zwischen POB und COB.

COB vs. POB Verpackungstechnologie

Bei herkömmlichen LED-Hintergrundbeleuchtungslösungen dominierte die SMD-Flip-Chip-Verpackung die LED-Verkapselung. Mit dem Eintritt der Branche in das Zeitalter der LED-Miniaturisierung und der Weiterentwicklung der Flip-Chip-Technologie entwickelten sich schrittweise Flip-Chip-SMD- und COB-Verpackungstechnologien. Der Wettbewerb zwischen den beiden großen Mini-LEDs verschärft sich.

COB-Verpackungstechnologie:

Bei COB wird eine große Anzahl von LED-Chips durch Die-Bonding direkt auf einem Substrat (hauptsächlich PCB- oder Glassubstrate) montiert, gefolgt von einer integrierten Kapselung.

Die COB-Technologie verwendet eine hochintegrierte Pixel-Panel-Verpackungsstruktur auf einer Seite des Substrats, während die Treiber-IC-Komponenten auf der Rückseite angeordnet sind. Da keine Halterungen oder Lötstifte erforderlich sind, ermöglicht COB eine optische Mischdistanz (OD) nahe Null und ermöglicht so ultradünne Designs für Hintergrundbeleuchtungsmodule.

Allerdings erfordert der COB-Prozess eine hohe Präzision und eine komplexe Fertigung und erfordert im Vergleich zu herkömmlichen POB-Arbeitsabläufen fortschrittlichere Geräte.

 Zudem erschwert die integrierte Kapselung die Nacharbeit fehlerhafter Produkte.

Allerdings sind COB-Lösungen aufgrund einiger Faktoren wie Prozesskomplexität und Gerätekostenzuweisung usw. teurer als POB-Lösungen.

POB-Technologie:

POB (Package-on-Board), in der Branche allgemein als „Starry Sky“-Lösung bezeichnet, beinhaltet die Verkapselung einzelner LED-Chips in diskrete Leuchtperlen, die dann mittels SMT auf dem Substrat montiert werden. Dies unterscheidet sich grundlegend vom integrierten COB-Ansatz.

Hauptunterschiede:

• COB: Direkte Chip-Substrat-Verbindung, integrierte Kapselung, minimierter Außendurchmesser, dünnere Module, höhere Kosten.
• POB: Vorverpackte diskrete LEDs, SMT-Montage, einfacherer Prozess, geringere Kosten, aber dickeres Hintergrundbeleuchtungsdesign.

Schematische Darstellung der POB-Flip-Chip-SMD-Gehäusestruktur

Derzeit lassen sich POB-Hintergrundbeleuchtungslösungen anhand ihrer Gehäusestruktur in Flip-Chip-SMD- und CSP-Typen unterteilen. Die POB-Flip-Chip-SMD-Technologie bietet ausgereifte Prozesse, relativ niedrige Kosten und eine hohe Durchführbarkeit in der Massenproduktion.

Aufgrund von Einschränkungen bei der Paketgröße sind jedoch im Allgemeinen größere OD-Werte (optische Distanz) erforderlich, was im Vergleich zu COB-Lösungen zu einer eingeschränkteren Anwendung führt.

Schema der POB-CSP-Paketstruktur

CSP (Chip Scale Package) ist eine Chip-Level-Packaging-Technologie. Das Volumen nach dem Packaging beträgt etwa das 1.2-fache der Chipgröße. Dadurch sind ultrakleine OD-Werte vergleichbar mit COB-Lösungen möglich, bei gleichzeitig geringeren Kosten als bei COB.

 Die extrem kompakte Größe von CSP-LEDs führt jedoch zu Herausforderungen wie einem zu geringen Abstand zwischen den Elektrodenpads und einer unzureichenden Padfläche, was aufgrund einer unzureichenden Abdeckung mit Vergussharz zu Lichtlecks, ungleichmäßiger Farbmischung oder optischem Übersprechen führen kann.

Vergleich von COB- und POB-Technologien

Derzeit gibt es zwei Verpackungslösungen für Mini-LED-Hintergrundbeleuchtungseinheiten: COB und POB. Diese weisen unterschiedliche Vorteile und Nachteile auf, weshalb sie je nach Marktnachfrage in unterschiedlichen Produkten eingesetzt werden.

Vergleichskriterien COB POB

Vergleichskriterien	COB	POB
Industriekette	Erfordert Neuentwicklung und Integration	Reife Haut
Investment Management	Hoch (erfordert Sekundärinvestitionen)	Niedrig
Chip-Typ	Herstellung quadratischer Wafer	Rundwaffeln in Massenproduktion
Substratpräzision	Hohe Anforderungen	Geringe Anforderungen
Schwierigkeiten bei der Nacharbeit	Hoch (komplexer Prozess)	Gering (manuelle Nacharbeit möglich)
Anwendungsszenarien	Ultradünne Hintergrundbeleuchtung (z. B. Tablets, Laptops, Gaming-Displays)	Hintergrundbeleuchtung für große Bildschirme (z. B. Fernseher der mittleren/unteren Preisklasse, Monitore, Automobile)

Kritische Analyse

Industriekette:POB > COB

COB umfasst das Bonden auf Chipebene und erfordert höhere technische Standards für Geräte, Materialien und Prozesse. Die Lieferkette ist noch unterentwickelt.

POB profitiert von einer ausgereiften Lieferkette. Sie ermöglicht Massenproduktion ohne größere Umrüstungen bestehender Produktionslinien und senkt so die Kosten erheblich.

Rohstoffe:POB > COB

COB erfordert quadratische Wafer, für die strengere Materialspezifikationen gelten.

POB verwendet kostengünstige, im großen Maßstab produzierte runde Wafer und ermöglicht so kleinere Chipgrößen und niedrigere Kosten.

Produktionsausbeute: Flip-Chip SMD > CSP > COB

COB erfordert höchste Präzision und Qualitätskontrolle, was zu geringeren Modulerträgen führt.

Um Erfolgsquoten sicherzustellen, sind zusätzliche Prozesse erforderlich:

•  SPI zur Lötpasteninspektion
• AOI zur visuellen Inspektion
• Leistungstests, Alterung

Bei PCB-Substraten übertrifft POB-Flip-Chip-SMD COB aufgrund größerer Lötflächen, ausgereifter Prozesse und geringerer Anforderungen an die Substratpräzision. Die POB-CSP-Ausbeute liegt zwischen Flip-Chip-SMD und COB.

Flexibilität bei der Nacharbeit: POB > COB

Die integrierte Kapselung von COB erschwert die Nacharbeit defekter Einheiten.

POB ermöglicht den manuellen Austausch einzelner defekter LEDs und ermöglicht so eine kostengünstige Wartung.

Anwendungsszenarien: COB > POB

COB erreicht eine optische Distanz von null Grad (0OD) und ermöglicht ultraflache Designs. Es eignet sich ideal für Tablets, Laptops und Gaming-Monitore. Kleinere Panels verbessern zudem die Ausbeute und die Kosteneffizienz.

POB ist durch die Gehäusegröße begrenzt. Es wird hauptsächlich in Modulen mit großem Außendurchmesser für kostensensitive Märkte wie Fernseher der mittleren und unteren Preisklasse, Monitore und Autodisplays verwendet.

• COB: Ultradünne High-End-Designs stehen im Vordergrund, es gibt jedoch Herausforderungen hinsichtlich Kosten, Ertrag und Nacharbeit.
• POB: Es zeichnet sich durch Kosteneffizienz, Skalierbarkeit und Einfachheit aus und dominiert die Großbildmärkte, bei denen die Dicke weniger entscheidend ist.

Welche LED-Verpackungslösung bietet den optimalen Weg für die Massenproduktion?

Wie in der oben stehenden Vergleichsanalyse hervorgehoben, hängt der Wettbewerb zwischen COB und POB in erster Linie vom Kompromiss zwischen Leistung und Kosten ab.

Die Fähigkeit, ein optimales Gleichgewicht zwischen kostengünstiger Implementierung und hoher Leistung zu finden, wird letztendlich das Entwicklungspotenzial beider Technologien bestimmen.

Doitvision Partner's ACSP-Lösung

Schematische Darstellung der Paketstruktur

Doitvision Partners ist ein führender IDM (Integrated Device Manufacturer) von High-End-Halbleiterlichtquellen. Das Unternehmen verfügt über Integrationsvorteile entlang der gesamten industriellen Wertschöpfungskette und über tiefgreifende Expertise in den Bereichen Fertigung, Verpackung und Testverfahren.

Um die Herausforderungen bei der Auswahl des Packaging-Pfads für Mini BLU (Backlight Unit) zu bewältigen, hat The Partner COB- und herkömmliche POB-Lösungen iterativ weiterentwickelt und seine proprietäre ACSP-Backlight-Technologie (Advanced Chip Scale Packaging) eingeführt. Dieser Durchbruch vereint die Stärken beider Ansätze und verbessert gleichzeitig Leistung und Kosteneffizienz.

Leistungsvorteile

Der Mini BLU verwendet hauseigene Flip-Chip-Designs und die ACSP-Technologie und erreicht so eine kompakte Gehäusegröße von nur dem 1.1- bis 1.2-Fachen der Chipabmessungen.

Der Lichtemissionswinkel der LEDs wird von 140° auf nahezu 180° erweitert, was ein ultradünnes 0OD-Design (Zero Optical Distance) für nahtlose Farbmischung ermöglicht.

Diese Vielseitigkeit unterstützt Anwendungen in den Bereichen AR/VR, Tablets/Laptops, Monitore, Fernseher, Autodisplays und andere Displaysegmente in voller Größe.

Darüber hinaus umfasst die ACSP-Lösung eine einzigartige Elektrodenerweiterungstechnologie und sekundäre Reflow-Lötprozesse, wodurch Ertragsprobleme, die durch Lichtlecks und ungleichmäßige Farbmischung verursacht werden, die bei herkömmlichen CSP-Verpackungen auftreten, effektiv gelöst werden.

Kostenoptimierung

Unser Partner nutzt seine vertikal integrierte Lieferkette und implementiert eine durchgängige Kostenkontrolle, die Chipdesign, optische Simulation, Verpackungsprozesse und Treiberentwicklung umfasst. Die ACSP-Technologie verbessert die Produktionsausbeute signifikant und senkt gleichzeitig die Fertigungskosten weiter.

Fazit

Wir haben die Unterschiede zwischen COB- und POB-Verpackungstechnologie erläutert. Als führender Hersteller von COB-LED-Displays entwickeln wir gemeinsam mit unseren Partnern stets innovative Technologien. Daher sind unsere COB-LED-Bildschirme nicht nur qualitativ hochwertig, sondern auch erschwinglich. Bei Interesse an unseren COB-LED-Displays kontaktieren Sie uns bitte.