소형 픽셀 COB LED 디스플레이 기술: COB LED 패키징 공정 및 가격은 무엇인가요?

소형 픽셀 피치의 COB LED 스크린이 점점 더 인기를 얻고 있는 가운데, 이 혁신적인 패키징 기술이 전자 부품 통합 방식을 어떻게 혁신적으로 변화시키는지 알고 계십니까? 이 기술 덕분에 더욱 작고 효율적인 기기를 만들 수 있는 이유는 무엇일까요? 오늘 Doitvision에서 COB 기술의 세부 사항을 소개해 드립니다.

COB(Chip-on-Board) PCB란 무엇인가요?

COB 기술은 전자 부품을 PCB에 직접 장착하는 방식입니다. 이 방식에서는 기존의 독립형 패키지 부품을 사용하지 않고, 집적 회로(IC)를 PCB 표면에 직접 부착합니다. 따라서 기존의 세라믹이나 플라스틱 패키징에 대한 의존도를 없애고, 더 작고 가벼운 전자 기기 및 시스템을 구현할 수 있습니다.

칩 장착 시, 솔더 범프 또는 접착제를 사용하여 소형화되고 효율적인 조립을 구현합니다. 직접 본딩은 칩과 PCB 사이의 전기 경로를 단축하여 탁월한 전기적 성능을 제공하고 신호 손실을 최소화합니다.

또한 COB 기술은 칩이 보드에 통합된 방열판이나 열 패드와 직접 접촉하므로 효과적인 열 관리 기능을 제공합니다.

COB는 뛰어난 전기적 성능, 컴팩트한 설치 공간, 견고한 열적 특성 덕분에 다음과 같이 공간이 제한된 애플리케이션에 이상적입니다.

• 웨어러블 기기
• 휴대 전화
• LED 조명
• 전력 전자.

더욱이 COB 기술은 소형화를 촉진하고 고도로 통합된 전자 시스템을 구현할 수 있습니다.

COB PCB는 어떻게 제조되나요?

기판 준비:

이 공정은 PCB 표면을 청소하고 칩을 결합할 사전 정의된 영역에 전도성 접착제를 바르는 것으로 시작됩니다.

다이 부착:

포장되지 않은 반도체 칩(베어 다이)을 집어 올려 접착제가 코팅된 PCB 영역에 정확하게 배치합니다. 일반적으로 픽앤플레이스 장비 또는 특수 장비를 사용합니다.

접착 :

칩이 배치되면 전도성 솔더 범프를 사용하여 보드에 본딩됩니다. 이를 통해 다이와 PCB의 전도성 트레이스 사이에 안정적인 전기적 연결이 형성됩니다.

와이어 본딩:

어떤 경우에는 와이어 본딩이 사용되는데, 여기서 얇은 금속선(대개 금)을 사용하여 칩의 접촉 패드를 PCB 트레이스에 연결하여 전기 신호를 전송합니다.

캡슐화 :

에폭시 수지와 같은 봉지재는 칩과 본딩 와이어를 환경 요인으로부터 보호하기 위해 도포됩니다. 이는 어셈블리 위에 보호층을 형성합니다.

테스트 :

COB 조립품은 신뢰성과 기능성을 보장하기 위해 열 사이클링, 전기적 성능 검사, 시각 검사 등 엄격한 테스트를 거칩니다.

최종 조립:

모든 테스트를 통과한 COB PCB는 LED 조명기구, 스마트폰 또는 기타 전자 장치와 같은 최종 사용 장치에 통합할 준비가 됩니다.

주요 기술적 통찰력:

COB 기술은 접착제를 사용하여 반도체 다이를 PCB 기판에 직접 접합한 후, 기판 회로에 연결하고 어셈블리를 캡슐화합니다. 기존 부품 패키징의 필요성을 없애 표면실장(SMT)을 최적화합니다.

COB 대 SMT:

COB의 근본적인 차이점은 세라믹이나 플라스틱 패키징 없이 핀 수가 많은 능동 소자(예: IC)에 초점을 맞춘다는 점입니다. 따라서 기존 SMT 방식에 비해 더 얇고 가벼우며 집적도가 높은 설계를 가능하게 합니다.

투석 칩 온 보드 응용 프로그램

COB 기술은 베어 반도체 다이를 인쇄 회로 기판(PCB)에 직접 실장하는 방식입니다. 배선 연결이 완료되면 일반적으로 칩 위에 에폭시 수지 캡슐화를 도포하여 상호 연결을 보호합니다. 베어 다이는 접착제를 사용하여 PCB에 고정되고 와이어 본딩을 통해 기판의 전도성 트레이스에 전기적으로 연결됩니다. 마지막으로 에폭시 수지는 절연 및 보호 기능을 제공합니다.

이 공정에서는 패키지되지 않은 집적 회로(IC)를 신호 조정 및 지원 회로를 포함하는 PCB에 실장합니다. IC와 해당 PCB 패드 사이의 전기적 연결은 금도금 와이어 본딩을 사용하여 이루어집니다. 그런 다음 칩과 본딩 와이어를 보호하기 위해 칩 위에 보호 코팅을 도포합니다.

COB 기술의 주요 장점:

소형화: COB는 회로 크기와 무게를 줄이는 데 이상적인 솔루션이며, 특히 기존 조립 방식으로는 설계 제약을 충족할 수 없을 때 유용합니다.

컴팩트한 디자인: 부피가 큰 부품 패키징을 제거함으로써 COB는 시스템의 설치 공간을 크게 줄여 소형화 애플리케이션에 이상적입니다.

조립 유연성: COB는 고유한 통합 옵션을 제공합니다. 실리콘 다이는 PCB 표면에 직접 접착되고 전도성 패드 또는 금선을 통해 연결됩니다. 기계적 응력과 유해한 빛 노출로부터 어셈블리를 보호하기 위해 불투명 에폭시 보호층이 추가됩니다.

기술적인 작업 흐름:

• 다이 부착: 베어 다이는 접착제를 사용하여 PCB에 접합됩니다.
• 와이어 본딩: 금선은 다이와 PCB 트레이스 사이에 전기 경로를 생성합니다.
• 캡슐화: 에폭시 수지는 조립품을 절연하고 보호하기 위해 적용됩니다.
• 보호 코팅: 최종 층은 환경적 요인으로부터 내구성을 보장합니다.

COB 기술은 매우 컴팩트하고 가벼우며 안정적인 시스템을 구현할 수 있어, 정밀성, 내구성, 공간 효율성이 매우 중요한 투석 장비와 같은 의료 기기에 특히 적합합니다.

주요 특징 및 장점 옥수수 속 기술

• 고전압 및 저전압 설계: 다양한 사용 사례를 위해 고전압 및 저전압 애플리케이션을 모두 지원합니다.
• 맞춤형 코팅: 맞춤형 캡슐화 재료(예: 에폭시, 실리콘)는 내구성과 환경 저항성을 향상시킵니다.
• 다층 및 양면 PCB: 복잡한 회로와 고밀도 통합이 가능합니다.
• 기능적 보드 테스트: 엄격한 조립 전후 테스트를 통해 신뢰성과 성능을 보장합니다.
• 대량 또는 소량 생산: 대량 생산이나 틈새 시장의 소량 생산에 맞게 확장 가능합니다.
• 폭넓은 온도 범위: 극한 온도(-40°C ~ +150°C)에서도 안정적으로 작동합니다.
• 비용 경쟁력 있는 솔루션: 기존 포장 방식을 없애 재료비와 조립 비용을 절감합니다.
• 턴키 솔루션: 종단 간 설계, 조립, 테스트 서비스로 개발을 간소화합니다.

총 소유 비용: COB LED vs SMD LED

COB LED 디스플레이 투자 평가 시 진정한 기준은 일반적인 5년 수명 주기 동안의 총 소유 비용입니다. COB 기술은 지속적인 사후 유지보수 비용 지출을 초기 품질 투자로 전환시켜 줍니다.

초기 구매 비용 측면에서, 1.5 픽셀 미만의 초미세 픽셀 피치를 가진 COB 패널은 동급 SMD 모듈에 비해 10~20%의 추가 비용이 발생할 수 있습니다. 이는 정밀한 다이 접착 및 캡슐화 공정 때문입니다. 하지만 플립칩 COB 제조 규모가 커짐에 따라 이러한 가격 차이는 점차 줄어들고 있습니다.

숨겨진 절감 효과: 유지보수 및 인건비. COB는 바로 이 부분에서 예산을 근본적으로 바꿔놓습니다. SMD 램프는 노출되어 있어, 실수로 만지거나 청소 중 사고가 발생하거나 운송 중 진동이 있어도 LED가 떨어져 나갈 수 있습니다. 그 결과 현장 수리 인건비, 전문 기술자 고용, 리프트 임대 비용이 발생하며, 이러한 비용은 2년 안에 모듈 가격을 초과하는 경우가 많습니다. 반면 COB는 단단한 에폭시 층이 LED 칩을 완전히 감싸고 있어 표면이 긁힘과 충격에 강합니다. Doitvision의 COB 패널은 출고 시 불량 화소율이 5PPM 미만이며, 이러한 거의 완벽한 상태를 수년간 유지합니다. 50제곱미터 규모의 관제실 비디오 월에 COB LED 스크린을 사용하면 설치 후 수리 인건비를 스크린 수명 기간 동안 5,000~15,000달러 절감할 수 있습니다.

에너지 소비 측면에서 플립칩 COB 설계는 와트당 더 높은 루멘을 제공합니다. 와이어 본딩으로 인한 간섭을 제거하고 열 전달 경로를 개선함으로써 동일한 체감 밝기를 유지하면서 구동 전류를 줄일 수 있습니다. 24시간 7일 가동되는 환경에서 대형 COB 디스플레이는 전기 요금을 약 15~20% 절감할 수 있습니다. 이러한 지속적인 비용 절감은 시설 운영 예산에 직접적인 영향을 미칩니다.

실제 비용 시나리오: 20제곱미터 P1.2 비디오 월의 5년 예상 비용

COB의 초기 투자 비용은 다소 높지만, 계획되지 않은 유지보수가 크게 줄어들고 에너지 절약 효과까지 더해지면 총 소유 비용은 보증 기간 내에 본전과 같아집니다. 이후에는 비용이 상당히 낮아집니다. 무엇보다 중요한 것은 중요한 환경에서 화면 다운타임으로 인한 운영 위험을 방지할 수 있다는 점입니다.

COB, SMD, GOB, DIP: 1.5펜스 이하 가격대에서 어떤 LED 기술이 최고일까요?

아래에서는 데이터에 기반한 의사결정을 내리는 데 도움이 되도록 네 가지 주요 기술을 객관적으로 평가합니다.

P1.5mm 미만 적용 분야

• SMD 픽셀 피치가 더 크고 손상 위험이 낮은 P1.8 이상에서는 여전히 비용 경쟁력이 있습니다.
• 덩어리 SMD의 내구성을 향상시키는 부가 공정이지만, 개별 램프 비드에 내재된 픽셀 수준의 검정색 구현 및 열적 한계 문제는 해결하지 못합니다.
• 옥수수 속 플립칩 COB는 근거리에서 끊김 없는 시청 경험, 방해 없는 뛰어난 신뢰성, 그리고 장기적인 안정성을 제공하는 최적의 아키텍처 솔루션입니다. 이러한 이유로 Doitvision은 엔지니어링 팀을 전담하여 제어실, 스튜디오 및 고급 기업 공간을 위한 플립칩 COB 기술 개발에 전념하고 있습니다.

COB LED 조명이란?

COB LED 기술은 여러 개의 LED 칩을 기판 재료(예: 탄화규소 SiC 또는 사파이어)에 직접 장착하여 고밀도 LED 어레이를 만드는 기술입니다. COB LED는 기존 LED 설계에 비해 여러 가지 장점을 제공하는 신기술입니다.

더 높은 광속 밀도: 기존 기술처럼 단일 DIP LED나 소수의 SMD LED 에 의존하는 것이 아니라, 여러 개의 LED 칩을 하나의 어레이로 통합하여 구현했습니다.

균일한 광 출력: 칩 간격이 좁아 그림자나 핫스팟이 최소화되어 일관되고 고강도의 조명을 생성합니다.

공간 효율성: 컴팩트한 디자인으로 높은 밝기를 유지하면서도 설치 공간을 줄였습니다.

단순화된 회로: 대부분의 COB 설계는 두 개의 접점을 갖춘 단일 회로 구성을 사용하여 조립과 전기적 연결을 간소화합니다.

COB LED 기술의 주요 이점:

• 초소형 사이즈: 공간이 제한된 환경에 이상적입니다.
• 향상된 밝기: 특히 가까운 거리에서 탁월한 강도를 제공합니다.
• 균일한 조명: 정밀 작업을 위한 일관된 조명 분포.
• 간소화된 디자인: 열 및 전기 관리가 간소화되었습니다.
• 향상된 열 성능: 직접 기판 접합으로 방열이 강화되어 안정성과 수명이 향상됩니다.

COB LED는 자동차 조명, 의료 기기, 무대 조명, 가전 제품에 널리 사용됩니다.

고급 COB 아키텍처: 와이어 본딩 vs. 플립칩

모든 COB LED 디스플레이가 동일한 품질을 갖는 것은 아닙니다. 근본적인 차이점은 LED 칩이 기판에 연결되는 방식에 있습니다. 전문 구매자로서 여러분은 장기적인 신뢰성과 뛰어난 시각적 성능을 필요로 합니다.

와이어 본딩 COB(기존 방식) 에서는 LED 칩이 위쪽을 향하도록 장착됩니다. 매우 얇은 금선을 사용하여 칩의 상단 전극을 PCB 패드에 연결한 후 전체 어셈블리를 밀봉합니다. 비용 효율적이고 성숙한 방식이지만, 이 설계에는 두 가지 잠재적인 단점이 있습니다. 첫째, 섬세한 금선은 특히 열팽창 스트레스 하에서 고장 발생 가능성이 높으며, 둘째, 금선이 빛 방출을 부분적으로 방해하여 극단적인 각도에서 작은 그림자와 불균일한 밝기를 유발할 수 있습니다.

플립칩 COB(차세대 표준) 는 초미세 픽셀 피치 LED 디스플레이의 잠재력을 진정으로 실현하는 기술입니다. LED 칩이 뒤집힌 상태로 금속 범프 또는 필러를 통해 기판에 직접 접합됩니다. 따라서 금선이 필요하지 않습니다.

• 뛰어난 열 관리: 발광층에서 발생하는 열은 전도성이 낮은 사파이어 기판을 거치지 않고 가장 짧은 경로를 통해 PCB로 직접 전달됩니다. 와이어 본딩 방식과 비교했을 때, 이는 열 저항을 최대 5배까지 감소시켜 LED의 수명을 획기적으로 연장하고 밝기 저하를 줄여줍니다.
• 방해받지 않는 광 출력: 발광면에 전선이 없는 플립칩 COB는 더욱 넓고 균일한 광장을 제공합니다. 또한 전선 단선으로 인한 "애벌레 모양"의 불량 화소 클러스터 발생 위험을 완전히 제거합니다.
• 향상된 신뢰성: 완전 금속 솔리드 스테이트 본딩 방식은 물리적 충격과 열 변동에 대한 내구성이 뛰어납니다. 따라서 플립칩 COB 스크린은 렌탈 홈스테이징, 고급 소매점, 그리고 중요 제어실에 이상적입니다.

도이트비전은 현재 플립칩 COB LED 스크린 대량 생산에 주력하고 있습니다. 이를 통해 고객에게 현재 이용 가능한 가장 안정적이고 시각적으로 뛰어난 기술을 제공할 수 있습니다.

공통 음극 COB LED 기술

공통 음극 기술은 에너지 절약형 전원 공급 설계 방식입니다. 고급형 COB LED 디스플레이에 널리 채택되고 있습니다.

기존 LED 디스플레이는 여러 LED 칩이 동일한 전압을 공유하는 공통 애노드 구조를 사용하는 경우가 많습니다. 반면, 공통 캐소드 기술은 적색, 녹색, 청색 칩에 각각 독립적으로 전압을 공급합니다.

이러한 최적화된 전력 분배는 불필요한 에너지 손실과 열 발생을 줄여줍니다.

공통 음극 COB LED 디스플레이의 장점은 다음과 같습니다.

• 전력 소비량 20%~40% 절감

• 작동 온도 감소

• 화면 표시 안정성 향상

• LED 수명 연장

• 에너지 효율 향상

제어실 및 모니터링 센터와 같이 24시간 내내 가동이 필요한 애플리케이션의 경우, Doitvision의 공통 음극 COB 디스플레이는 장기적으로 상당한 운영 비용 절감 효과를 제공합니다.

COB LED 디스플레이 명암비 및 HDR 성능

COB LED 디스플레이의 가장 큰 장점 중 하나는 뛰어난 화질입니다.

COB 기술은 빛 반사를 최소화한 초평면 디스플레이 표면을 구현하기 때문입니다. 기존 SMD LED 디스플레이와 비교했을 때, COB는 훨씬 뛰어난 블랙 레벨과 명암비를 제공합니다.

최신 COB LED 디스플레이는 10,000:1을 초과하는 명암비를 구현하여 다음과 같은 성능을 제공합니다.

• 더욱 진한 검정색 표현

• 더 나은 회색조 전환

• HDR 효과 개선

• 더 높은 이미지 심도

• 향상된 시각적 사실감

많은 고급형 COB LED 디스플레이는 HDR10 기술도 지원합니다.

XR 가상 프로덕션

방송 스튜디오

• 기업 쇼룸

고급 회의실

• 고급 소매 애플리케이션

COB LED 디스플레이 권장 시청 거리

일반적으로 최소 시청 거리는 픽셀 피치 값(미터)과 거의 같습니다.

회의실이나 스튜디오와 같이 가까이서 봐야 하는 실내 환경에서는 픽셀 피치가 작은 COB 디스플레이가 뛰어난 이미지 선명도와 더욱 부드러운 시각적 성능을 제공합니다.

4K COB LED 디스플레이 크기 계산기

많은 고객들이 COB LED 디스플레이를 사용하여 진정한 4K 해상도를 구현하는 데 필요한 화면 크기에 대해 알고 싶어합니다.

필요한 디스플레이 크기는 선택한 픽셀 피치에 따라 달라집니다.

고급 회의실 및 방송 환경에 P1.2 COB는 이미지 품질과 프로젝트 비용 간의 탁월한 균형을 제공하기 때문에 가장 인기 있는 선택지 중 하나입니다.

COB 포장 공정

COB 기술은 비용 효율적이고 공간 절약적인 솔루션을 제공합니다. 다른 포장 방식에 비해 제조 공정이 성숙되어 있지만, 특정 한계점과 기술적 과제도 존재합니다.

장점:

• 낮은 비용: COB 포장은 기존 포장과 비교했을 때 가격이 약 3분의 1 정도입니다.
• 공간 효율성: 부피가 큰 구성 요소 케이스를 제거하여 컴팩트한 디자인이 가능합니다.
• 검증된 제조: 안정적인 생산을 위해 확립된 프로세스를 활용합니다.

제한 사항 :

• 장비 요구 사항: 특수 납땜 및 캡슐화 도구가 필요하므로 생산 속도가 느려질 수 있습니다.
• 환경적 민감성: PCB 조립 시에는 습도, 온도, 청결을 엄격하게 제어하는 ​​것이 중요합니다.
• 유지관리의 복잡성: 통합되고 캡슐화된 설계로 인해 수리나 재작업이 어렵습니다.

성능 고려 사항:

향상된 신호 무결성: COB는 패키징 재료의 기생 효과를 최소화함으로써 IC 성능을 개선할 수 있습니다.

설계 과제:

기판 연결성: COB 설계의 리드 프레임 칩이나 BGA(볼 그리드 어레이) 구성으로 인해 VCC/접지 연결이 최적화되지 않을 수 있습니다.

CTE 불일치: 재료 간의 열팽창 계수(CTE) 차이로 인해 기계적 응력이 발생하여 납땜 접합부나 트레이스에 오류가 발생할 위험이 있습니다.

열 관리: 밀집된 레이아웃에서 열 축적을 완화하기 위해 신중한 설계가 필요합니다.

COB는 비용과 소형화를 우선시하는 애플리케이션에 인기 있는 선택이지만, 기술적 제약으로 인해 신중한 설계와 공정 최적화가 필요합니다.

‌1단계: 결정 확장‌

확장기는 제조업체에서 제공한 LED 칩 필름을 균일하게 늘립니다. 필름 표면에 촘촘하게 부착된 LED 칩들을 분리하여 픽앤플레이스 작업을 용이하게 합니다.

2단계: 접착제 도포

확장된 크리스털 링을 은 페이스트가 도포된 백킹 머신 표면에 놓습니다. 디스펜싱 머신이 PCB에 적절한 양의 은 페이스트를 도포하여 일괄 LED 칩 실장을 수행합니다.

3단계: PCB에 LED 칩 배치

은 페이스트로 코팅된 확장 크리스털 링을 픽앤플레이스 머신에 장착합니다. 작업자는 현미경으로 본딩 도구를 사용하여 LED 칩을 PCB에 정밀하게 배치합니다.

4단계: 천공 PCB의 열 사이클링

천공된 PCB를 열 사이클 오븐에 넣고 일정 시간 동안 유지하십시오. 은 페이스트가 경화되면 제거하십시오(장시간 노출 시 LED 코팅이 산화되거나 황변할 수 있습니다). 이 단계는 LED 칩 본딩에만 적용되며 IC 칩 본딩에는 적용되지 않습니다.

‌5단계: IC 칩 부착‌

디스펜서를 사용하여 PCB의 IC 위치에 빨간색 접착제를 바릅니다. 정전기 방지 도구(빨간색 또는 검은색 접착제)를 사용하여 IC 다이를 접착제 위에 정확하게 위치시킵니다.

‌6단계: 경화 과정‌

접착제로 접합된 부품을 온도 안정을 위해 크고 평평한 가열판이 있는 열 사이클 오븐에 넣습니다. 자연 경화는 선택 사항이지만 오랜 시간이 필요합니다.

‌7단계: 와이어 본딩‌

알루미늄 와이어 본더를 사용하여 칩 패드(LED/IC)와 해당 PCB 패드 사이에 상호 연결을 생성하여 COB(Chip-on-Board) 내부 배선을 완성합니다.

‌8단계: 사전 테스트‌

특수 테스트 장비(예: 고정밀 안정화 전원 공급 장치)를 사용하여 COB 기판을 평가합니다. 기준에 맞지 않는 제품은 폐기하고 재작업합니다.

9단계: 캡슐화

디스펜서를 사용하여 접합된 LED 모듈에 AB 에폭시를 계량하여 도포합니다. IC를 검은색 에폭시로 캡슐화한 후, 고객 사양에 따라 외관 캡슐화를 진행합니다.

‌10단계: 최종 경화‌

캡슐화된 PCB를 제어된 온도의 열 사이클 오븐에서 경화합니다. 공정 요건에 따라 건조 시간을 조정하십시오.

‌11단계: 사후 테스트‌

전용 테스트 도구를 사용하여 캡슐화된 PCB에 대한 전기적 성능 테스트를 수행하여 품질 등급을 확정합니다.

COB LED 디스플레이 가격 안내

COB LED 디스플레이 가격은 픽셀 피치, 밝기, 케이스 재질, 주사율, 시스템 구성 등 여러 요인에 따라 달라집니다.

아래는 실내용 COB LED 디스플레이의 일반적인 참고 가격 범위입니다.

결론 :

COB 기술은 전자 산업에 혁신적인 변화를 가져왔습니다. 기존 패키징 기술로는 얻을 수 없었던 더 많은 장점을 제공합니다.

칩을 기판에 직접 장착하는 COB 기술은 전자 기기를 더욱 작고 가벼우며 에너지 효율이 높은 제품으로 만들어줍니다. 불필요한 패키징을 제거하고 전기 연결 경로를 단축함으로써 전기적 성능을 향상시키고 신호 손실을 줄이며 효과적인 열 관리를 가능하게 합니다. 이러한 최첨단 기술을 통해 COB 디스플레이는 점점 더 고화질(HD)을 구현하고 있습니다. 최고의 COB LED 비디오 월 제조업체 로서 , COB LED 디스플레이가 필요하시면 언제든지 문의해 주십시오.