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LED ディスプレイ技術は超微細ピクセルピッチと高信頼性を目指して進化し続けており、COB (チップオンボード)は、狭ピッチおよびミニ LED ディスプレイの中核的なパッケージング ソリューションとなっています。チップ電極の方向と電気的相互接続モードに基づいて、COB パッケージングは​​ 2 つの主流の技術的ルートに分かれています。フロントマウント COB およびフリップチップ COB。両者はチップ構造、放熱性能、表示効果、製造プロセスにおいて根本的に異なります。このペーパーでは、2 つのパッケージング技術の主要な違いを体系的に比較し、業界標準に準拠したフリップチップ Mini COB の完全な量産プロセスを詳しく説明します。

1. COBパッケージング技術の概要

COB パッケージングの中心原理は、ベア LED チップを PCB 基板に直接実装し、その後全体をカプセル化してチップを保護し、光学性能を最適化することです。従来の個別の SMD ランプ ビーズのパッケージングと比較して、COB は個々のランプ ビーズの独立したパッケージング プロセスを排除し、より高いピクセル密度、より優れた全体的な構造強度、およびモジュールの優れた耐環境性を可能にします。

チップの電極の配置と電気的相互接続の形式に従って、COB はフロントマウントとフリップチップの技術的ルートに分割され、これらが合わせて現在の LED ディスプレイ画面の主流のパッケージング システムを形成します。

2. フロントマウント COB とフリップチップ COB の主要な技術的違い

2.1 構造原理: ワイヤボンディング vs はんだバンプ直接はんだ付け

最も重要な違いは、LED チップと PCB 基板の間の電気接続方式にあります。

• フロントマウント COB:従来のパッケージ構造。 LEDチップの発光面は上を向いています。チップの正極と負極は、金または銅のワイヤボンディングを介して PCB パッドに電気的に接続されます。電流はチップの前面電極から金属ワイヤを通って基板に流れます。簡単に言うと、チップは上を向いており、金線が導電性ブリッジとして機能します。
• フリップチップ COB:チップは、発光面が下を向くように上下逆に配置されます。金属バンプはチップの電極側に事前に製造されており、PCB パッド上のはんだペーストには直接溶融およびはんだ付けされ、金属ワイヤが完全に除去されます。電流はバンプを介して垂直に伝導し、バンプが基板に直接接続された上下逆のチップ設計を実現します。

この基本的な構造の違いにより、放熱、信頼性、ディスプレイ性能において 2 つの製品間の総合的な性能差が生じます。

2.2 放熱性能：熱抵抗の違いが一目瞭然

放熱能力は、LED ディスプレイの最大輝度、光減衰率、耐用年数を直接決定します。 2 つの COB タイプはまったく異なる熱伝導経路を採用しています。

• フロントマウント COB:チップによって発生した熱は、PCB に伝わる前にチップ基板とダイアタッチ接着剤を通過する必要があります。金属ワイヤは熱伝導率が低いため、電極付近に熱が蓄積し、全体の熱抵抗が高くなります。
• フリップチップ COB:チップ電極は金属バンプを介してPCBパッドにしっかりと取り付けられており、熱伝導経路が大幅に短縮されます。全体的な熱抵抗は、フロントマウント COB よりも 30% 以上低くなります。熱放散の改善により、チップはより高い駆動電流で動作し、長期的な光減衰が少なく耐用年数が延長されるとともに、より高い輝度を実現できます。

2.3 信頼性とピクセルピッチの適応性

(1) 製品の信頼性

金属ワイヤは、フロントマウント COB の重大な弱点です。長期にわたる熱サイクルや外部振動により、ワイヤの断線やパッドの冷えたはんだ接合が容易に発生し、これがディスプレイ画面のランプ切れ故障の主な原因となります。

フリップチップ COB はワイヤ構造を完全に放棄します。チップはより高い機械的強度で基板に接着され、優れた耐衝撃性と温度サイクル耐性を実現します。ボンディングワイヤの断線による故障を根本的に排除します。

(2) 超微細画素ピッチへの対応

フロントマウント COB には、ワイヤボンディング操作用の予約スペースが必要です。画素ピッチがP0.9以下に縮小すると、製造難易度や不良率が急激に上昇します。

フリップチップ COB はワイヤボンディングのための予備スペースを必要とせず、高密度のチップ配置が可能です。これは、P0.7 以下のピクセル ピッチを備えたハイエンド ディスプレイ画面の中核的な技術サポートとして機能します。

2.4 発光効率と表示性能

• フロントマウント COB:光はチップの前面から直接放射されますが、金属ワイヤが光路の一部をブロックし、有効発光面積が減少します。単一チップの発光角度は集中しており、画面の黒色の均一性と光混合効果は封止プロセスの調整に大きく依存します。
• フリップチップ COB:光はチップ基板側から出射し、基板での乱反射を経てより均一になります。ワイヤーの閉塞がなければ、実効光度比が高くなります。表面コーティング技術と組み合わせることで、優れた黒色の一貫性と画面のコントラストを実現し、繊細で透明感のある画像を表現します。

2.5 製造工程と総合コスト

• フロントマウント COB:接合装置や生産ラインへの投資閾値が低い、成熟した十分にサポートされたプロセス システム。中級から低級の従来の狭ピッチディスプレイスクリーンにとって、明らかなコスト上の利点を誇ります。
• フリップチップ COB:ダイアタッチの位置合わせ精度、はんだペーストの印刷、リフローオーブンの温度曲線制御に厳しい基準が課せられ、機器調達やプロセスの研究開発に多額の先行投資が必要となります。それにもかかわらず、量産歩留まりを向上させ、販売後の再加工コストを削減する余地が大きく、ハイエンドの超微細ピッチの商用シナリオに対して優れた全体的なコストパフォーマンスを実現します。