LED显示屏灯驱合一最佳驱动芯片方案: mSSOP(GM )封装

    神州音响网 报道　　

　　一、LED显示屏应用现况

　　LED的发展历史，可以追溯到1970年代，最早的GaP、GaAsP同质结红、黄、绿色低发光效率的LED已开始应用于指示灯、数字和文字显示。从此LED的使用开始进入多种应用领域，包括宇航、飞机、汽车、工业应用、通信、消费类产品等，遍及国民经济各部门和千家万户。LED的应用与发展，从LED显示屏产业的成长轨迹，亦可以一窥究竟。包括:1. LED发光效率提升，要达到原相同的亮度，通过LED电流值可以变小，因此将可延长电源使用寿命。2. 另外LED灯尺寸越来越小，从插件灯(DIP)一路走到表贴灯(SMD)，现在市场上甚至已出现0606的SMD灯。这样的发展历程，让LED显示屏的点间距可以缩小，也能够从户外走向户内，所以整体显示屏的工艺设计，亦必须不断精进。就目前应用规格，户外屏常用(见图1)：P10、P12、P16、P19、P20、P21、P22、P26，尤以P10是户外广告屏常用规格;户内屏常用(见图2)：P3、P3.75、P4、P5，亦有厂商可以做到P1.5，P2，今日在地铁站(如北京三元桥站)都可以看到户内广告屏被广泛应用。

　　二、LED驱动芯片小型化封装趋势

　　LED显示屏产业在制作技术上快速发展，显示屏生产厂家已经无法用过去产品高度同质化、削价竞争策略，来取得市场份额。面对各种应用以及市场需求，如超密屏或是租赁屏，在设计上必须以更高的标准制作，才得以面对激烈的市场竞争。包括箱体结构要求美观、整体重量必须轻薄，让使用者在现场组装、拆卸变得简单，节省组装时间;甚至有的厂家直接将数据、电源接口做到箱体之间的接合处、箱体之间无任何导线连接，减少积灰的可能性，降低故障率的发生。因此，针对箱体设计轻薄化，市场对驱动IC封装技术的要求也是越来越高。从最早的SOP(聚积产品编码为GF)封装，SSOP(聚积产品编码为GP)封装，QFN封装(聚积产品编码为GFN)，发展至现在mSSOP(聚积产品编码为GM)封装(如下图3)，可以发现，LED驱动IC尺寸轻巧化是必然趋势，这也考验驱动IC厂商在做产品设计时的能力，必须在有限的芯片面积中，将功能扩张到极致。

　　三、 为何要导入GM(mSSOP封装)? GM封装优势为何?

　　A. GM(mSSOP)封装取代GP(SSOP)封装优势

　　 灯驱合一两层板方案，模块制作总成本降低7%

　　就目前户外LED广告屏市场而言，P10/4扫的规格为主流，使用GM封装的LED驱动IC，相对于传统GP封装驱动IC，将可以减少一层驱动版的使用(见图4.);另外，亦可以单面上件，背面剪脚后不棘手，简化整体生产工序，提高产能，最重要的是可以降低模块制作总成本达7%。

　　 较小封装面积，有利PCB走线设计

　　GM封装面积较GP封装面积少37%，因此无论是针对插件灯(DIP)或表贴灯(SMD)型态的LED显示屏PCB设计，LAYOUT更简单，也可以节省板层数的使用。

　　 配合LED灯发光效率提升，搭配最适电流值

　　前文提及LED灯发光效率跃升，所以现在户外LED显示屏要达到跟过去使用时相同的亮度，可以使用较小的电流。就目前市场经验观察，户外LED显示屏应用电流大多落于20mA±10%，如聚积MBI5120, MBI5124, MBI515x, 等GM封装产品最大电流多设定在20~25mA之间，符合市场主流需求。

　　 PIN脚设计同GP封装，简易导入程序

　　GM封装的PIN脚功能定义与GP封装完全相同，所以在将原有GP封装转换为GM封装时，仅需将原PCB板稍做修改即可完美替换。

　　B. GM(mSSOP)封装取代GFN(QFN)封装优势

　　 提升LED显示屏产品良率，减低虚焊和连锡状况产生

　　在使用QFN封装时，常见问题是QFN封装的PIN脚、散热焊盘与PCB板焊盘容易出现虚焊或相邻PIN脚间连锡不良现象，导致不良率升高。相对而言，GM封装对SMT工艺要求较低，有助降低生产不良率，减少客诉客服的成本支出。

　　 贴片速度提升10%，产能快速提升

　　GM封装贴片速度比QFN封装速度快10%，有助提高整体产能。

　　 降低高技术人力需求

　　GM封装测试、维修相对于QFN容易，因此只需一般技术人员即可操作，减少高端人力费用，将资源做更有效率的应用。

　　四、导入GM(mSSOP)封装注意事项

　　目前GM(mSSOP)封装面市约半年，针对导入时常见疑问，以下总结了相关SMT方面的经验，供厂家在导入时可以参考，加速导入速度：

　　 PCB相关

　　a. 确认PCB PAD是否已氧化，上线前需以清洗剂清洗

　　b. PCB若不是真空包装上线前需烘烤

　　c. 确认板边MARK点

　　d. 机板需过AOI和X-RAY

　　 钢网相关

　　a. 建议厚度为0.12mm

　　b. 清洗次数建议每使用3~5次印刷后，必须清洁1次

　　 其他

　　a. BGA. CSP. QFP等非真空包装IC若已拆原厂包装均须置入烤箱烘烤：110+/-5℃ 24HR;

　　b. 确认与检查贴装压力

　　c. 上线前需先使用炉温板求取炉温曲线

　　五、结论

　　微型化是所有消费电子产品的设计驱动力，消费电子产品向着轻薄、微型、的发展方向。世界第一台计算机占地1500平方英尺，重达30吨，发展至现在手中的PAD;“大砖头” 便携式手机发展至现在的智能手机;因应LED显示屏设计导向以及整体市场需求，从历史上我们可以看到过去GP(SSOP)封装代替GF(SOP)封装的现象，因此可大胆预期GM(mSSOP)封装也将替代大多数的GP(SSOP)封装。

　　导入崭新的GM封装，代表LED显示屏制作工艺的提升，也证明在研发能力上的进步。无论是以GM封装取代GP封装或是取代GFN封装，产品的质量都能够提升，相信越来越多的GM使用经验，可以让LED显示屏制作跨入下一个时代。