從單色到全彩,從直插式Lamp燈珠到SMD燈珠、再到IMD(N合一)、COB、MiP、COG等集成式封裝方案,LED顯示屏技術(shù)多年來隨著消費的升級而持續(xù)革新,如今的LED顯示屏不僅一直在挑戰(zhàn)極致完美畫質(zhì)的極限,也在持續(xù)突破應(yīng)用場景的深度和廣度。
終端消費市場最直觀的感受便是顯示效果變得更高清、更細(xì)致。從供應(yīng)鏈的角度來看,變化則體現(xiàn)在LED顯示屏Pixel Pitch(點間距)的微縮化、LED芯片及封裝尺寸的微型化,而且這已經(jīng)成為LED顯示屏進一步發(fā)展的趨勢。在萬物互聯(lián)、8K超高清視頻、人工智能等新潮之下,市場對高清、高刷、高對比的需求已然明確,未來,LED顯示屏將持續(xù)朝向小間距、微間距的方向發(fā)展。
根據(jù)TrendForce集邦咨詢《2023全球LED顯示屏市場分析報告》數(shù)據(jù)顯示,從2021年到2026年,全球LED顯示屏市場規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)步增長的態(tài)勢,按照間距劃分,P2.5以上顯示屏預(yù)期增長較為平緩,而小間距和微間距預(yù)期保持快速成長的趨勢,其中,微間距顯示屏市場規(guī)模的年復(fù)合增長率達(dá)36%。
Source:TrendForce集邦咨詢
封裝方案多分天下,MiP優(yōu)勢凸顯
LED顯示屏間距微縮之下,封裝方案呈現(xiàn)多技術(shù)競爭、共存的格局,主流封裝方案現(xiàn)以IMD、COB、MiP為主,其中又以COB和MiP的呼聲更高,較量也更為激烈。
日前,在2023集邦咨詢新型顯示產(chǎn)業(yè)研討會現(xiàn)場,晶臺光電研發(fā)總監(jiān)嚴(yán)春偉先生進一步對MiP相關(guān)的技術(shù)、工藝、優(yōu)勢和應(yīng)用展開詳細(xì)的介紹。按照晶臺的理解,MiP是指Micro LED芯片在前段工藝上進行芯片級封裝,封裝后的MiP可以再封裝成MCOB。
如下圖所示,整個工藝流程首先用Micro LED的芯片封裝成MiP的封裝,再經(jīng)過SMT拼裝成MiP的模組,最終再封裝成MCOB。嚴(yán)春偉表示,MCOB實際上就是用MiP所制作的COB,MCOB=MiP+COB。
據(jù)嚴(yán)春偉介紹,MiP封裝的核心技術(shù)包括:扇出型(Fan-out)封裝技術(shù)和芯片轉(zhuǎn)移技術(shù)。
扇出型封裝技術(shù)來源于半導(dǎo)體,所用Micro LED的芯片焊盤非常小,經(jīng)過MiP封裝之后可以得到更大的焊盤,便于下游客戶使用,這樣就解決了下游工藝的痛點,降低下游基板精度的限制,提升了下游客戶使用的良率。
芯片轉(zhuǎn)移技術(shù)目前有四種:Pick & Place、針刺轉(zhuǎn)移、彈性印章、激光剝離。其中,針刺轉(zhuǎn)移相對而言生產(chǎn)效率比較高,但該技術(shù)對基板的精度和平整度有比較高的要求。而激光剝離則是當(dāng)下最受看好的轉(zhuǎn)移技術(shù),不但生產(chǎn)效率高、良率高,而且精度高,但目前該技術(shù)的成本相對較高,技術(shù)也還不夠成熟。
目前,晶臺的MiP產(chǎn)品基于扇出型封裝技術(shù),采用針刺+激光焊接技術(shù)及半導(dǎo)體載板級基板,芯片轉(zhuǎn)移精度更高,顯示效果更均勻,大角度無麻點。
嚴(yán)春偉認(rèn)為,相較IMD、COB和COG封裝技術(shù),MiP可以實現(xiàn)更小間距、更高清的顯示,符合LED顯示行業(yè)發(fā)展趨勢,同時具有成本低、技術(shù)難度低的優(yōu)點,綜合來看,是當(dāng)下所有封裝技術(shù)方案中較優(yōu)的選擇。
綜合成本低,1顆MiP燈珠價格=1組RGB芯片
對于下游LED顯示屏廠商來說,采用哪一種封裝方案,成本是最主要的考量因素,而晶臺直言能夠?qū)崿F(xiàn)1顆MiP燈珠價格=1組RGB芯片成本,這就意味著相比現(xiàn)有COB方案,MiP在成本上的優(yōu)勢非常明顯。那么,這是如何實現(xiàn)的?
嚴(yán)春偉介紹,晶臺已推出MC1010、MC0606、MC0404三款MiP產(chǎn)品,具有芯片轉(zhuǎn)移精度高、兼容性強、可靠性高、低成本等優(yōu)點,可混Bin提高墨色一致性,實現(xiàn)超高對比度、超大顯示角度的出色顯示效果。
產(chǎn)品綜合成本低主要有兩大秘訣:一是采用Micro LED芯片,相比傳統(tǒng)COB所用的大尺寸芯片,芯片材料成本大幅降低;二是采用圓片生產(chǎn),取消了芯片端的測試分選和混光,易于檢測修復(fù)。
除了自身環(huán)節(jié)嚴(yán)格控本之外,在下游基板、固定資產(chǎn)投入、生產(chǎn)費用等方面,MiP封裝方案也能夠幫助客戶降低綜合成本。
嚴(yán)春偉指出,采用MiP封裝方案,下游客戶可以使用普通的HDI基板,意味著基板成本可大幅降低;由于MiP封裝兼容傳統(tǒng)SMT設(shè)備,客戶也無需額外采購新設(shè)備,同時使用MiP制作MCOB,也可以直接使用普通廠房,而傳統(tǒng)COB需要高潔凈的無塵車間,廠房建設(shè)費用非常昂貴,因此,使用MiP制造MCOB,可以幫助下游減少固定資產(chǎn)的投入。
另外,在生產(chǎn)制程上,基于MiP制備MCOB是采用SMT工藝,生產(chǎn)工藝更加成熟,而傳統(tǒng)COB目前工藝還不夠成熟。同時,MiP的焊盤更大,生產(chǎn)良率更高,傳統(tǒng)COB焊盤小、良率低,并且MiP一次性可以完成RGB芯片的貼裝,返修較簡單;而傳統(tǒng)COB需要分三次貼裝RGB,效率低、返修率較高、難度大且耗時。
綜上,晶臺MiP產(chǎn)品具有墨色一致性好、高可靠性、高防護性、免校正、自主可控、柔性制造、顯示效果佳等特點。在降低自身成本的基礎(chǔ)上,其MiP產(chǎn)品還有助于客戶在PCB板、設(shè)備投入、廠房投入、由檢測返修等產(chǎn)生的人工費用方面降低成本,實現(xiàn)綜合成本的下降,符合顯示屏高清化發(fā)展的方向,是未來LED小間距、微間距顯示屏的理想方案。(文:LEDinside Janice)