點(diǎn)間距微縮是顯示屏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),說明了作為半導(dǎo)體的一大分支,摩爾定律對(duì)于LED產(chǎn)業(yè)同樣適用。當(dāng)前正裝芯片進(jìn)入紅海市場(chǎng),接下來(lái)的技術(shù)路線走向極為關(guān)鍵。近期,中麒光電正式發(fā)布全倒裝二合一Mini LED,引起產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。
P1.0以上正裝產(chǎn)品進(jìn)入紅海市場(chǎng),倒裝Mini LED初露頭角
目前,P4、P3、P2.5、P1.56、P1.25已經(jīng)逐步進(jìn)入紅海市場(chǎng),毛利潤(rùn)持續(xù)下降,甚至有些封裝廠家出現(xiàn)了負(fù)利潤(rùn)狀況。同時(shí),正裝芯片作為目前LED顯示屏產(chǎn)業(yè)的主要原材料,也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
從產(chǎn)品穩(wěn)定上看,P1.25的正裝芯片結(jié)構(gòu)產(chǎn)品1010器件,一直以來(lái)都是小間距的主力市場(chǎng),但從2018年至今,陸續(xù)出現(xiàn)燈珠批量性離子遷移的問題。為此,倒裝類的Mini LED產(chǎn)品的關(guān)注度急速上升,2020年12月,中麒光電正式推出全倒裝Mini LED 二合一新產(chǎn)品,全倒裝二合一Mini LED的基因優(yōu)勢(shì)開始嶄露頭角。
二合一海報(bào)
倒裝芯片簡(jiǎn)化工藝,優(yōu)化離子遷移問題
眾多廠商在正裝芯片降成本的路上狂奔太快,忽略了4×5mil、4×6 mil、5×7 mil芯片結(jié)構(gòu)本身在焊線工藝上存在P、N兩極過近的風(fēng)險(xiǎn),加上1010 chip型燈珠是切割型產(chǎn)品,其膠體與基板分層會(huì)導(dǎo)致濕氣的流入。芯片正表面粘上濕氣后,在電場(chǎng)的影響下,會(huì)加劇P、N極產(chǎn)生金屬離子遷移的風(fēng)險(xiǎn)。顯然,IMD方案采用正裝芯片,存在一定的物理極限,無(wú)法滿足小間距產(chǎn)品的使用需求。
相反,中麒光電Mini LED二合一新產(chǎn)品采用的倒裝芯片的P、N極在焊盤的間距是40-50μm,為正裝芯片的3倍,降低了離子遷移的風(fēng)險(xiǎn),可靠性更強(qiáng)。
圖1:正裝、倒裝結(jié)構(gòu)對(duì)比圖
實(shí)現(xiàn)光形飽滿,發(fā)光效率更高
在發(fā)光效率方面,相較于IMD多合一方案,中麒光電二合一全倒裝Mini LED產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)更加明顯。由于正裝芯片有兩個(gè)焊線點(diǎn),在P、N極正面出光,光形是不飽滿的,出光角度僅為110°,很容易出現(xiàn)色差問題。而倒裝芯片為光電分離結(jié)構(gòu),P、N兩個(gè)焊點(diǎn)在底部,電性連線和出光光形分別在正反兩面,出光角度更大,有效避免了色差問題。
同時(shí),正裝LED的R光芯片厚度在140μm左右,而G、B光芯片厚度在80-85μm左右。芯片厚度不一會(huì)導(dǎo)致出光光形難以匹配。全倒裝芯片產(chǎn)品在R、G、B芯片厚度上是80-85μm,高度相對(duì)一致,出光光形上匹配度更高。
圖3:插入正裝產(chǎn)品,全倒裝產(chǎn)品(光形圖)
結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,更薄更牢固
在結(jié)構(gòu)性問題上,正裝芯片的Mini LED產(chǎn)品比如Chip 1010,容易出現(xiàn)膠體外漏導(dǎo)致使用時(shí)易出現(xiàn)燈珠脫落的現(xiàn)象,給用戶帶來(lái)諸多困擾。中麒光電的二合一全倒裝Mini LED芯片結(jié)構(gòu)在焊接推力上,做了全面的提升,推力值高達(dá)2-3kg,有效解決了掉燈問題。此外,采用SMT印刷錫膏工藝,回焊后銅和錫的焊接強(qiáng)度更高。
在厚度上,正裝芯片結(jié)構(gòu)是打線結(jié)構(gòu),BT板上需要鍍銅、鍍鎳、鍍金,厚度為0.65-0.85㎜。全倒裝芯片是無(wú)打線結(jié)構(gòu),有很好的減薄效果,加上焊盤鍍銅、鍍錫,厚度可控制在0.4-0.5㎜,相比正裝所用板材,厚度更薄。
解決偏色問題,出光效果更優(yōu)
正裝芯片結(jié)構(gòu)的IMD多合一產(chǎn)品天然存在RGB光形不匹配的問題,若后道工序中出現(xiàn)切割偏移,則會(huì)進(jìn)一步加劇光形的偏移。中麒光電二合一全倒裝Mini LED,因?yàn)楫a(chǎn)品結(jié)構(gòu)薄,出光效率高,光形匹配性強(qiáng),在偏色問題的處理上優(yōu)于正裝IMD多合一產(chǎn)品。
圖4:正裝、倒裝光色對(duì)比圖
中麒光電巨量轉(zhuǎn)移共晶焊接工藝,更加可靠
正裝芯片結(jié)構(gòu)產(chǎn)品相對(duì)成熟,但焊線的推力值銅線在9-11g左右,金線5-6g左右,切割精度±0.015㎜,可靠性和精度仍無(wú)法充分滿足客戶的需求,這使得正裝芯片的工藝難度聚焦于焊線、切割上。
對(duì)于全倒裝芯片的封裝結(jié)構(gòu),以采用中麒光電的巨量轉(zhuǎn)移共晶焊接工藝為例,制造的二合一全倒裝Mini LED芯片底部推力可達(dá)到25-50g,而且封裝膠體更薄。此外,相較于傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu),共晶焊封裝技術(shù)可實(shí)現(xiàn)單芯片及多芯片模組的無(wú)金線封裝,保證了產(chǎn)品的高亮度、高光效、高可靠性、低熱阻、顏色一致性好和超薄封裝等諸多優(yōu)點(diǎn)。
摩爾定律,二合一全倒裝Mini LED未來(lái)可期
成本上,正裝芯片結(jié)構(gòu)產(chǎn)品由于工藝成熟,有規(guī)模優(yōu)勢(shì),但自動(dòng)化程度不高,生產(chǎn)易受人為因素影響。中麒光電的二合一全倒裝Mini LED是新工藝,自動(dòng)化程度高,隨著半導(dǎo)體摩爾定律,價(jià)格是注定會(huì)根據(jù)市場(chǎng)規(guī)律逐步下降。
2020年雖然受到疫情侵襲,但Mini/Micro LED呈逆勢(shì)增長(zhǎng),以中麒光電全倒裝Mini LED 二合一新品為代表的方案將有效解決當(dāng)前Mini LED的關(guān)鍵問題,進(jìn)一步催化了Mini LED的爆發(fā),推動(dòng)了LED顯示產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
圖片2020行家年會(huì)暨LED及第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高峰論壇正在報(bào)名,更多Mini&Micro LED相關(guān)信息盡在新型顯示專場(chǎng),新型顯示專場(chǎng)將于12月30日9:00-17:30在深圳四季酒店四季宴會(huì)廳進(jìn)行。中麒光電總監(jiān)李星先生將帶來(lái)「中麒光電二合一為Mini LED市場(chǎng)注入新型分立器件封裝結(jié)構(gòu)」的主題演講,敬請(qǐng)期待!