全倒装COB工艺难度在于阻焊环节与表面处理环节,Mini LED,Mini RGB LED,Mini/Micro LED

   2023-01-12 6230

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                                    Mini LED 背光是 LCD 升级的重要方案

Mini LED 又称次毫米发光二极管,是指采用数十微米级的 LED 晶体构成的显 示屏,介于 Micro LED 和小间距显示之间。Micro LED 是新一代显示技术,即 LED 微缩化和矩阵化技术,指在一个芯片上集成高密度微小尺寸的 LED 阵列,一般将 100 微米以下尺寸晶粒构成的显示屏称为 Micro LED 显示屏,100 微米以上称之为 Mini LED,点间距一般在 P0.4-P1.2。小间距 LED 显示屏是指 LED 点间距在 P2.5(2.5米)及以下的 LED 显示屏。

从终端应用场景来分,Mini LED 的应用领域可以分为背光和直接显示两大场景。

Mini LED直显使用 RGB 的 LED 灯珠直接作为像素进行显示,作为小间距显示 屏的升级替代产品,可以提升可靠性和像素密度,在尺寸及 PPI 上面受到限制,因此 多应用在大尺寸显示如室外大屏、指挥中心大屏、墙幕显示等领域。

Mini LED 背光是 LCD 面临 OLED 压力和**显示 Micro LED 又存在技术颈下的产物。采用 Mini LED 背光的 LCD,可以大幅提升现有的液晶画面效果,同时 成本相对比较容易控制,有望成为市场的主流。

OLED 在对比度、黑场表现、色域、响应速度、可视角度方面相较于目前 LCD 液晶显示均有革命性提升,但成本偏高,且因为是有机材料,还面临 寿命短的问题。

Micro LED 具有自发光、高亮度、高可靠度及反应时间快、体积小、轻薄, 还能轻易实现高清节能的效果,

但在一些关键技术和设备上还未取得突破,还无 法大规模商业化。

Mini LED 目前主要用于 LCD 背光源,从性能上看,Mini LED 背光显示能 够以全矩阵式的方式进行分区调光,如低分辨率的黑白画面,强化显示画面 的高对比度以及高分辨率,达到 HDR 效果,同时 Mini LED 的芯片尺寸持续缩小,能增加控光区域,让画面更加细致,显示效果和厚度接近OLED,且具有省电功能。此外,由于具有异型切割特性,搭配软性基板亦可达成高 曲面背光的形式,可以用于生产曲面屏。从量产上看,相比 Micro LED, Mini LED 技术难度更低,更容易实现量产。

1.2、 技术逐步成熟、成本下降,Mini LED 背光商业化启动

随着 Mini LED 技术的逐步成熟、成本的下降,终端厂商纷纷导入 Mini LED 背 光产品。2020 年 10 月 22 日,TCL 发布了全球首个基于 IGZO 玻璃基板的主动式 Mini-LED 142 寸显示屏,小米、康佳等厂商也已发布 Mini LED 背光产品,三星、 LG、长虹等 2021 年来均推出了此类产品,集邦咨询预计 2021 年 Mini LED 背光电 视将会达到 440 万台,占整体电视市场比重约 2%。平板方面,苹果 2021Q1 发布了 12.9 寸的 Mini LED 背光 iPad Pro。LEDinside 预计,到 2023 年,Mini LED 背光产品 市场规模将超过 10 亿美元。

Mini LED 背光商业化的启动为整个产业链注入了全新活力。由于 Mini LED 市 场潜力大,LED 上中下游企业纷纷布局,设备、芯片、封装、背光模组、面板、终 端品牌厂商都对该技术投入了大量的资金与精力,以求取得先机,占领行业制高点, 这也推动了 Mini LED 产业驶入快速成长的车道。

2、 设备:Mini LED 背光需求起量,设备厂商*先受益

Mini LED 工艺包括前道制造与后道封装,制备流程与 LED 制备流程大抵相似, 大部分设备与 LED 制造设备一致,升级改造即可使用,但部分工艺对设备提出了更 高的要求,有望给设备厂及中下配套产业链带来新的机遇,如前道工艺中的 MOCVD 和测试分选设 备,以及后道封装中的固晶机和返修设备。


2.1、 前道制造:MOCVD 与测试分选设备是保证良率的核心

与 LED 芯片制备相似,Mini LED 前道制造包括衬底、外延、芯片加工三大步 骤。衬底材料多为蓝宝石,流程包括蓝宝石晶体生长、切片、抛光等;外延指通过 MOCVD 加工,在衬底上生产具有特定单晶薄膜外延片的过程;芯片加工包含刻蚀、 溅射、蒸镀、光刻、测试分选等多个步骤,形成金属电极、制备完成后,对其进行检 测分选。

Mini LED 的磊晶步骤对 MOCVD 设备提出更高要求。磊晶为衬底、外延阶段 的重要工艺,指在衬底材料上,如蓝宝石、硅、GaAs 等,通过 MOCVD 制成具有特 定单晶薄膜外延片的过程,主要应用于发光层的制作,是芯片厂*核心的环节。由于 磊晶的光效率会随 LED 晶片尺寸的缩小而下降,LED 的尺寸越小,有缺陷的比例就 越高,叠加蓝宝石衬底散热性能较差的问题,Mini LED 制备对 MOCVD 设备的均匀 性及波长一致性提出了较高的要求,这也是提高良率、降低成本的关键所在。

LED 芯片加工有三种结构,分别为水平、垂直、倒装三类,其工艺流程存在一 定差异,但倒装芯片优势明显。水平结构是*为常见的结构,P 电极和 N 电极都位 于芯片表面,是*为简单的制作流程。垂直结构的 P 电极位于芯片表面,而 N 电极 位于芯片底部,无需刻蚀 PN 台阶,衬底剥离工艺难度较大。倒装结构类似水平结构 的翻转,但成本比水平芯片高,制作流程也存在差别,技术难度低于垂直结构,在 Mini LED 规格下,倒装结构芯片存在发光效率高、散热好等优势,有望成为 Mini LED 的主流结构。

现有的 LED 加工设备几乎完全能够满足 Mini LED 的加工需求。与 LED 加工 流程类似,Mini LED 设备支出占比*高的为光刻机与刻蚀机,由于 Mini LED 对此 类设备的精度要求更低,Mini LED 加工环节面临的困难更多来自芯片设计与流程优 化,对设备硬性升级并无要求,现有 LED 加工设备技术成熟,基本能够满足需求。

测试分选设备上,Mini LED 设备制造厂商需要提高准度与速度。LED 测试分 为测试与分选两道工序,可由一体机完成,可靠性强但是速度较慢;也可由两台机器 分别完成,速度相对提升,但由于数据在两台机器间传递导致可靠性降低。Mini LED 对芯片一致性与可靠性的要求更高,意味着设备制造厂商需要提高准度与速度,以 解决芯片检测环节效率低、耗时长的问题。

2.2、 后道封装:固晶机与返修设备提升质量,改善良率

倒装+COB 将成 Mini LED 主流封装方向。LED 封装的目的在于保护芯片,能 起到稳定性能、提高发光效率与提高使用寿命的作用,主要工艺流程分为为固晶、焊 线、封胶、烘烤、切割、分 BIN 及包装等环节。LED 封装按照集成度区分可分为 SMD、 COB 与 IMD 三类,按照芯片正反方向可分为正装与倒装,由于倒装+COB 具有散热 性好,可靠性高,保护力度更强以减少维修成本等种种优点,倒装+COB 有望成为 Mini LED 的主流封装方向。

SMD,正装,倒装COB对比.png

正装,倒装,全倒装.png



核心提示:Mini LED 背光是 LCD 升级的重要方案Mini LED 又称次毫米发光二极管,是指采用数十微米级的 LED 晶体构成的显 示屏,介于 Micro
 
标签: 电子元件 LED系列产品 LED显示屏
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