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LED顯示屏「燈驅(qū)合一」架構(gòu)最佳解決方案------迷你窄體封裝(mSSOP)
編輯:天嘯 [ 2014-9-2 10:55:24 ] 文章來源:數(shù)字標(biāo)牌網(wǎng)
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  『消費(fèi)者關(guān)心什么?』。相信這是所有企業(yè)共同關(guān)注的問題。
  幫助包括微軟(Microsoft Inc.,)等全球企業(yè),建立固定銷售流程的基思.M.伊迪斯(Keith M.Eades),于「新解決方案銷售(The New Solution Selling)」一書提到,將消費(fèi)者的購(gòu)買行為分成三個(gè)階段,分別為階段1:確定需求;階段2:評(píng)估方案;階段3:風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(如圖一)。

  圖一、消費(fèi)者關(guān)心什么?
  消費(fèi)者在初期階段1時(shí)最首先關(guān)注的是自己的「需求」,次要的是為了滿足「需求」能負(fù)擔(dān)多少的「成本」,接著再去尋找「解決方案」,最后考慮的才是「風(fēng)險(xiǎn)」。然而隨著購(gòu)買行為愈近尾聲,消費(fèi)者對(duì)「風(fēng)險(xiǎn)」的關(guān)注地位則日益增加,從初期的最不關(guān)注,到后期變成了關(guān)注首位。
  上述充份提供所有企業(yè)建立「品牌」存在的根本價(jià)值:「質(zhì)量」,「質(zhì)量」的根本源自「設(shè)計(jì)架構(gòu)」以及「材料」。對(duì)「質(zhì)量」的堅(jiān)持隨著長(zhǎng)時(shí)間的積累,即在消費(fèi)者心中形成了「信賴」,當(dāng)「信賴」變成了多數(shù)消費(fèi)者的共識(shí)時(shí),就成了「品牌」。對(duì)企業(yè)如此,對(duì)個(gè)人亦是。
  然而隨著led顯示屏行業(yè)的勃發(fā),消息者又該如何評(píng)估產(chǎn)品「風(fēng)險(xiǎn)」?

  圖二、led顯示屏模塊-燈驅(qū)分離-正面且未上防水膠、面罩
  「led顯示屏」是以「led顯示屏模塊」為一最小單位所組成。所以可以從「led顯示屏模塊」來進(jìn)行分析。
  一、電子架構(gòu):「燈驅(qū)分離」或「燈驅(qū)合一」
  l燈驅(qū)分離:
  上圖(圖二)為「led顯示屏模塊」正面且未上防水膠、面罩,從上圖我們可以認(rèn)識(shí)到正面除了「LED燈」之外并未有其它電子組件。

  圖三、led顯示屏模塊-燈驅(qū)分離-反面
  上圖(圖三)為「led顯示屏模塊」反面,圖示中有上下二層PCB板,下層即為圖二「LED燈」PCB板的背面,上層為「電子驅(qū)動(dòng)組件PCB層」,此層主要為包括「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」在內(nèi)的主動(dòng)組件及其它電阻、電容等被動(dòng)組件。
  上層「電子驅(qū)動(dòng)組件PCB層」之「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」輸出之電流,經(jīng)由「排針」進(jìn)行電子訊號(hào)連接,將電流傳輸至下層「LED燈」。我們稱此種模塊架構(gòu)為「燈離分離」架構(gòu)。
  此架構(gòu)為現(xiàn)行戶外Pitch 10(LED燈與LED燈間距10mm)的led顯示屏中的主流設(shè)計(jì),然而此種「燈離分離」架構(gòu)存在以下「風(fēng)險(xiǎn)」:
  1.「排針」:「排針」質(zhì)量在此架構(gòu)中,處于電子訊號(hào)連接的關(guān)鍵地位,但是市場(chǎng)上存在為了壓低生產(chǎn)成本,所以「排針」的質(zhì)量陸續(xù)從先前的「金排針」改成「銀排針」,再改成「銅排針」,到最后的「鐡排針」。這一過程使得「排針」容易出現(xiàn)空焊的情況,質(zhì)量不佳的「排針」易生銹,造成阻抗過高,訊號(hào)傳導(dǎo)效果變差,進(jìn)而成為led顯示屏故障率最高的零件之一。
  2.「電感」:如前述,上層「電子驅(qū)動(dòng)組件PCB層」之「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」輸出之電流,經(jīng)由「排針」進(jìn)行電子訊號(hào)連接,將電流傳輸至下層「LED燈」,此一電流路徑過長(zhǎng),會(huì)形成較嚴(yán)重的「寄生電容、寄生電感」,經(jīng)由長(zhǎng)時(shí)間的日積月累,容易造成LED燈出現(xiàn)亮暗不均的花屏現(xiàn)象。
  3.「不可靠」:如圖三所示,上下層之間存在一空間,這一空間容易積累小昆蟲、灰塵、雨水等外來物,進(jìn)而對(duì)排針與電子組件造成腐蝕,使得產(chǎn)品可靠度降低。
  上述三個(gè)「風(fēng)險(xiǎn)」都是直接影響「消費(fèi)者」。
  當(dāng)然此一架構(gòu)也存在優(yōu)點(diǎn),即當(dāng)上層「電子驅(qū)動(dòng)組件PCB層」板以及下層「LED燈」板中之電子組件以及LED燈分別出現(xiàn)故障時(shí),可分別進(jìn)行更換,可降低維修成本,其中上層「電子驅(qū)動(dòng)組件PCB層」之「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」損壞時(shí),也易于維修。從前述,可以發(fā)現(xiàn)「燈離分離」架構(gòu)帶來的優(yōu)勢(shì)并不是對(duì)「消費(fèi)者」的優(yōu)勢(shì),而是對(duì)「銷售維修」便利性產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)。
  l燈驅(qū)合一:

  圖四、燈驅(qū)合一:led顯示屏模塊-燈驅(qū)合一-正面
  不同于前述架構(gòu),有另一新設(shè)計(jì)為「燈驅(qū)合一」架構(gòu)。此架構(gòu)特色是將「電子驅(qū)動(dòng)組件PCB層」中包括「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」在內(nèi)的主動(dòng)電子組件與「LED燈」板放在同一PCB層之中,如上圖(圖四)。

  圖五、燈驅(qū)合一:led顯示屏模塊-燈驅(qū)合一-正面– 加上防水膠及面罩
  如圖五所示,接著再對(duì)「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」與「LED燈」加上防水膠及面罩,對(duì)「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」與「LED燈」進(jìn)行很完全且有效的保護(hù)。

  圖六、燈驅(qū)合一:led顯示屏模塊-燈驅(qū)合一-反面
  如圖六所示,「燈驅(qū)合一」架構(gòu)模塊,反面裸露在外的電子組件就盡剩被動(dòng)電子組件電容。
  綜合上述我們可以歸納出,「燈驅(qū)合一」架構(gòu)相較「燈驅(qū)分離」架構(gòu)存在以下「優(yōu)點(diǎn)」:
  1.「無排針」:無需「排針」的架構(gòu)設(shè)計(jì)。不必?fù)?dān)心led顯示屏,因質(zhì)量「排針」質(zhì)量不佳,進(jìn)而故障。
  2.「電感低」:「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」與「LED燈」間的電流路徑大幅度縮短, led顯示屏經(jīng)日積月累的使用后,不易因「寄生電容、寄生電感」,而使LED燈出現(xiàn)亮暗不均的花屏現(xiàn)象。
  3.「高可靠」:如圖五所示,「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」與「LED燈」加上防水膠及面罩之保護(hù),不易受小昆蟲、灰塵、雨水等外來物影響,產(chǎn)品更為可靠度。
  二、最適用「燈驅(qū)合一」架構(gòu)之「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」
  如圖五所示,「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」加上防水膠及面罩,對(duì)「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」的「質(zhì)量」要求很高,因?yàn)橐坏┘由戏浪z后,「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」才出現(xiàn)故障那么后續(xù)的維修就很麻煩,造成未受其利先蒙其害之苦。聚積科技全球創(chuàng)新推出之mSSOP(GM)迷你窄體封裝即是針對(duì)「燈驅(qū)合一」架構(gòu)推出之「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」。可以從以下六個(gè)方面進(jìn)行分析:
  1.「芯片體積」:傳統(tǒng)SSOP(GP)封裝體積過大,在戶外Pitch 10(LED燈與LED燈間距10mm)的led顯示屏模塊無法實(shí)現(xiàn)「燈驅(qū)合一」架構(gòu)。mSSOP(GM)迷你窄體封裝體積相較于SSOP(GP)封裝體積大幅減少了37%(如下圖)。「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」與「LED燈」可以共同一PCB板,讓「燈驅(qū)合一」架構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)。

  圖七、mSSOP(GM)迷你窄體封裝-體積
  「芯片效能」:在芯片效能方更,以采用聚積科技mSSOP(GM)迷你窄體封裝之產(chǎn)品MBI5120為例,其在電流精準(zhǔn)度的表現(xiàn),與原聚積科技采用SSOP(GP)封裝之效能相同,均優(yōu)于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手(如下圖八)。

  圖八、mSSOP(GM)迷你窄體封裝-電流精準(zhǔn)度
  「芯片質(zhì)量」:此封裝設(shè)計(jì)雖然是聚積科技創(chuàng)新設(shè)計(jì),以MBI5120為例,在ESD 靜電防護(hù)能力:機(jī)械模式(MM)達(dá)到400V電壓、人體模式(HBM) 達(dá)到3500V電壓,均高于商用芯片保護(hù)等級(jí)規(guī)范之200V電壓及2000V電壓。且mSSOP(GM)迷你窄體封裝的質(zhì)量均符合JEDEC JESD51、JEDEC J-STD-020C國(guó)際規(guī)范。
  不同于另一封裝設(shè)計(jì)-QFN封裝,然而此封裝過去應(yīng)用于電視、移動(dòng)電話市場(chǎng)為主,因其封裝本身較不耐壓/耐摔,所以當(dāng)應(yīng)用于led顯示屏渠道模塊市場(chǎng),時(shí)常出現(xiàn)在工廠測(cè)試沒問題,一旦經(jīng)陸上物流發(fā)貨至各省渠道時(shí),就出問產(chǎn)品質(zhì)量問題。聚積科技之創(chuàng)新封裝mSSOP(GM)迷你窄體封裝提供與SSOP(GP)相同等級(jí)之耐壓/耐摔防護(hù)(如下圖九所示)。

  圖九、mSSOP(GM)迷你窄體封裝-改善QFN的缺點(diǎn)
  「芯片散熱」:因應(yīng)封裝小型化,封裝體內(nèi)的花架尺寸也對(duì)應(yīng)縮小,而產(chǎn)生小型化封裝在散熱上的挑戰(zhàn),對(duì)此mSSOP(GM)迷你窄體封裝特別將芯片直接綁定在花架上,并藉由Pin1, GND,直接延伸到封裝外,便于經(jīng)由PCB板的銅箔迅速導(dǎo)熱,使得mSSOP(GM)迷你窄體封裝能達(dá)到不亞于SSOP(GP)封裝的散熱效果(如下圖十所示)。

  圖十、mSSOP(GM)迷你窄體封裝-散熱解決方案
  經(jīng)聚積科技將不同模塊放入環(huán)溫70度之烤箱中,經(jīng)168小時(shí)燒考實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知,燈驅(qū)合一驅(qū)動(dòng)芯片表面溫度盡較燈驅(qū)分離約增加2度(如下圖十一所示)。

  圖十一、mSSOP(GM)迷你窄體封裝-散熱實(shí)驗(yàn)
  5.「芯片防偽」:聚積科技平均每月均會(huì)收到來自終端客戶,要求聚積協(xié)助辨識(shí)其購(gòu)買之led顯示屏是否為聚積科技之產(chǎn)品,此要求多數(shù)來自「模塊」市場(chǎng)之客戶,由于mSSOP(GM)迷你窄體封裝為聚積科技全球唯一使用之創(chuàng)新封裝,且mSSOP(GM)迷你窄體封裝體積較SSOP(GP)小37%,終端客戶可輕易使用肉眼分辨其購(gòu)買之led顯示屏是否為聚積之產(chǎn)品,除此之外凡購(gòu)買聚積科技mSSOP(GM)迷你窄體封裝之客戶,聚積科技均會(huì)提供一防偽辨識(shí)貼紙,更有助于終端客戶識(shí)別(如下圖十二所示)。

  圖十二、mSSOP(GM)迷你窄體封裝-防偽標(biāo)簽
  「芯片成功案例」:至今聚積科技mSSOP(GM)迷你窄體封裝基本開關(guān)型MBI5120累計(jì)出貨量已超過50KK。國(guó)內(nèi)出口海外工廠以及國(guó)內(nèi)渠道等,也已超過二十五家公司量產(chǎn)(如下圖十三所示)。

  圖十三、mSSOP(GM)迷你窄體封裝-全球成功案例
  綜合以上所述,「燈驅(qū)合一」架構(gòu)以及最適用于「燈驅(qū)合一」架構(gòu)之「LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片」mSSOP(GM)迷你窄體封裝會(huì)成為led顯示屏市場(chǎng)之主流設(shè)計(jì)方案。
  因此聚積科技未來全系列產(chǎn)品,包括基本開關(guān)型加預(yù)充電MBI5124,低功耗S-PWM的MBI5045,及低電流支持多行掃S-PWM的MBI515X系列等等皆同時(shí)采用mSSOP(GM)迷你窄體封裝。這也顯示了聚積科技持續(xù)不斷的為led顯示屏市場(chǎng)進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新,為市場(chǎng)及客戶帶來更高的附加價(jià)值有著堅(jiān)定不移的信念。


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聚信光電是由臺(tái)灣聚積科技在中國(guó)大陸投資的獨(dú)資公司,聚積科技是一家正在快速成長(zhǎng), 以技術(shù)領(lǐng)先著名的混合訊號(hào)集成電路設(shè)計(jì)公司, 主要產(chǎn)品包括各種創(chuàng)新的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)芯片(LED Driver IC),產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涵括發(fā)光二極管顯示屏應(yīng)用(LED Display)、發(fā)光二極管照明應(yīng)用(LED Illumination)、發(fā)光二極管背光應(yīng)用(LED Backlighting)、以及電源管理應(yīng)用(Power Management)等。

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