车规级MINICOB直显屏技术
摘要：作为一种新型电子元器件，MINICOB直显封装技术快速发展，当前已经形成了较为成熟的技术体系，本文研究MINICOB直显封装技术在汽车领域中的运用，分析车规级MINICOB直显屏技术的设计方案，包括车辆基板结构设计、电路结构设计、工艺功能等，并开展工艺可靠性分析，对优化汽车生产技术具有一定的运用价值。
关键词：MINICOB直显屏技术；汽车生产技术；基板结构；可靠性分析
目前Mini LED商业化应用已成熟，正在大规模普及，具有巨大的市场前景。相关机构报告显示，2020年Mini LED全球市场规模达到0.61亿美元，其中Mini LED市场正在快速成长，预计2023年全球市场规模将扩张至9.31亿美元。到2024年，全球Mini/Micro LED市场规模将达42亿美元。国内市场方面，2020年全国Mini LED市场规模大约为37.8亿元，2026年市场规模将会达到431亿元，2020年到2026年CAGR将达到50%。我国新能源汽车设计中不断探索运用Mini LED，进一步提升了汽车设计的科学性。
1.MINICOB直显屏技术与汽车领域的融合分析
小间距与COB等技术带动了Mini RGB市场的迅速发展。面板巨头BOE、华星2020年相继推出采用COB技术路线Mini/Micro LED屏当前主要应用领域为商显市场，如电影院显示、交通显示控制大厅、租赁显示、体育场馆显示等以及公共显示领域的拼接电视墙等，MINI直显技术在车载显示等领域中也具有较大的运用价值，对新能源汽车开发提供了技术设计路径。
基于国家“十四五”规划中针对新能源汽车的战略规划，《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》明确了新能源汽车在2025和2035年的发展目标。汽车整车制造行业快速发展，2020年我国新能源汽车销量实现136.70万辆，较2019年同比增长13.35%。按照《规划》中提到的，到2025年我国新能源汽车的销售量占汽车新车销售总量的20%左右，预计达到600万辆左右。NICOB直显屏技术的运用为新能源汽车的设计提供了技术支持[1]。
2.车规级MINICOB直显屏技术的设计方案
2.1车辆基板结构设计
在车辆PCB基板正面布置显示区域A，在显示区域A中布置RGBLED芯片阵列，PCB基板背
面设置线路功能区D,在线路功能区设置驱动电子元件；PCB基板的周边区域B为工艺边区域，在工艺边区域B中设置沟槽结构区域C，通过沟槽结构的设计，有效增加封装胶层与PCB基板层的接触面积，有效延长了水汽通过封装胶与PCB基板界面的路径，大大提高MINICOB显示模组的可靠性；PCB基板厚度a设计为2.0mm；兼顾模压时PCB基板的强度和气密性的效果，沟槽的深度b设计为1.2mm；切割线L设置在沟槽结构区域C内部，切割线到沟槽结构边缘的距离c设计为200µm；单元板尺寸设计为120*28.5mm；像素点间距设计为P1.5[2]。
封装设计结构见图1。
图1封装设计结构图
图中：1、沟槽型PCB基板；2、RGB倒装芯片，4*8mil；3、环氧树脂，厚度200µm；4、驱动IC；5、切割线；6、切割侧面厚度c为200µm；7、防水胶。
2.2电路结构设计
共阴方案设计中，共阴将RGB阴极级联在一起，红光单独给一个低电压，可以减少一部分电阻，最终散热得到有效改善。需要车机提供两个电压2.8V和3.8V，减少热量的产生。结合生产制程能力，进行规级MINICOB直显屏技术指标设计，打件精度中X、Y共线性尺寸公差≤0.10mm，Z向倾角浮高标准≤0.1mm，空洞率≤15%，灯板曲翘管控中H≤对角线*0.2%，反射片贴片精度贴片公差≤0.3mm。在工艺设计层面，先SMT贴电子元器件，后固晶模压[3]，见图2。
图2  工艺流程
2.3工艺功能
固晶丝网印刷精度控制中运用专用固晶丝印治具，印刷后进行SPI检测及返修。固晶面锡膏印刷SPI检测中确定SPI检测标准，开展SPI设备操作培训。模压翘曲中避空治具设计，镂空位置增加气压。沟槽位置切割精度控制中做专用切割治具，做切割线标识。工艺功能设计见表1。
表1 工艺功能设计
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功能项
与客户端匹配的功能项
外形尺寸
120x28.5x2mm
封装形式
COB(chiponboard)
像素组成
1R1G1B
像素间距
1.5mm
芯片尺寸
100*200um
分辨率
80*19
亮度
≥2000nits
温
6500K
域
125%NTSC
可视角度
>170°
扫描数
19扫
刷新率
3840Hz
最大功耗
5W
工作电压
2.8V/3.8V
可靠性
满足车规测试
环保
RoHS
3.车规级MINICOB直显屏技术测试
3.1银膏可靠性测试
从外观与工艺、单元板测试层面进行银膏可靠性测试，在外观及工艺测试中，运用粘度计进行粘度测试，保证符合参考数值。印刷效果评估中，保证锡育大小覆盖焊盘80-90%，连续印刷在线时长不低于8H，厚度均匀，SPI检验直通率>99%。印刷后室温存放24H没有明显坍塌现象[4]。作业时间评估中，保证6H后印刷和初始无明显差异。推力数据指导中，要求4x8mil芯片推力大于等于60g，回流焊曲线保证达到最佳熔融效果，锡膏润湿性好，布满整个焊盘，焊点光亮,无锡珠，无阻焊剂飞溅等,随机测试100pcs,空洞率均值<10%。P1.5单元板单元板测试中，24H60°C90%储存环境下，开展剪切力实验，实验后推力均值/实验前推力均值≥70%。168H、336H、504H、1000H-40°C温度存储下，评估存储情况，保证试验后焊点无结晶、锡须、裂痕及电子迁移等，无因锡膏问题导致的暗亮/死灯、串亮现象。168H、336H、504H、1000H60°C90%RH全白点亮高温高湿环境下进行测量，同样保证试验后焊点无锡须、裂痕及电子迁移等，无因锡膏问题导致的暗亮/死灯、串亮。在冷热冲击下进行测量，保证试验后检查焊点是否有龟裂，不能超过焊点本身10%；无因锡膏问题导致的暗亮/死灯,串亮[5]。规级MINICOB直显屏技术可靠性测试见表2。
表2 规级MINICOB直显屏技术可靠性测试
哈弗h2图片
测试项目
IV/nit
Cx
Cy
实验前
gps辐射实验后
维持率
实验前
实验后
△Cx
实验前
实验后
△Cy
85℃高温储存
1000H
2226.7
2212.4
99.36%
0.2377
0.2398
0.0021
0.2309
0.23
-0.0009
85℃高温存储
1000H
2295.4
2276.8
99.19%
0.2408
0.2431
0.0023
0.2325
0.2335
0.001
85℃85%RH高温高湿存储1000H
2182.1
2141.4
98.13%
0.2381
0.2416
0.0035
0.2261
0.2281
0.002
冷热冲击-40℃~100℃
1000cyc
2190.3
2032
92.77%
0.2386
0.235
-0.0036
0.2289
0.222
-0.0069
硫化试验
车门有个小凹坑怎么办48H
2086.8
昆仑轮胎
2082.1
99.77%
0.239
0.2391
0.0001
0.2299
0.2308
什么是二手车置换0.0009
3.2环氧树脂可靠性测试