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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顯示螢幕技術多年來隨著消費的升級而持續革新,如今的LED顯示螢幕不僅一直在挑戰極致完美畫質的極限,也在持續突破應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、更細緻。從供應鏈的角度來看,變化則體現在LED顯示螢幕Pixel Pitch(點間距)的微縮化、LED晶片及封裝尺寸的微型化,而且這已經成為LED顯示螢幕進一步發展的趨勢。在萬物互聯、8K超高清視頻、人工智慧等新潮之下,市場對高清、高刷、高對比的需求已然明確,未來,LED顯示螢幕將持續朝向小間距、微間距的方向發展。
根據TrendForce集邦諮詢《2023全球LED顯示螢幕市場分析報告》數據顯示,從2021年到2026年,全球LED顯示螢幕市場規模呈現穩步增長的態勢,按照間距劃分,P2.5以上顯示螢幕預期增長較為平緩,而小間距和微間距預期保持快速成長的趨勢,其中,微間距顯示螢幕市場規模的年復合增長率達36%。
(Source:TrendForce集邦諮詢)
封裝方案多分天下,MiP優勢凸顯
LED顯示螢幕間距微縮之下,封裝方案呈現多技術競爭、共存的格局,主流封裝方案現以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集邦諮詢新型顯示產業研討會現場,晶台光電研發總監嚴春偉先生進一步對MiP相關的技術、製程、優勢和應用展開詳細的介紹。按照晶台的理解,MiP是指Micro LED晶片在前段製程上進行晶片級封裝,封裝後的MiP可以再封裝成MCOB。
如下圖所示,整個製程流程首先用Micro LED的晶片封裝成MiP的封裝,再經過SMT拼裝成MiP的模組,最終再封裝成MCOB。嚴春偉表示,MCOB實際上就是用MiP所製作的COB,MCOB=MiP+COB。
據嚴春偉介紹,MiP封裝的核心技術包括:扇出型(Fan-out)封裝技術和晶片轉移技術。
扇出型封裝技術來源於半導體,所用Micro LED的晶片焊盤非常小,經過MiP封裝之後可以得到更大的焊盤,便於下游客戶使用,這樣就解決了下游製程的痛點,降低下游基板精度的限制,提升了下游客戶使用的良率。
晶片轉移技術目前有四種:Pick & Place、針刺轉移、彈性印章、雷射剝離。其中,針刺轉移相對而言生產效率比較高,但該技術對基板的精度和平整度有比較高的要求。而雷射剝離則是當下最受看好的轉移技術,不但生產效率高、良率高,而且精度高,但目前該技術的成本相對較高,技術也還不夠成熟。
目前,晶台的MiP產品基於扇出型封裝技術,採用針刺+雷射焊接技術及半導體載板級基板,晶片轉移精度更高,顯示效果更均勻,大角度無麻點。
嚴春偉認為,相較IMD、COB和COG封裝技術,MiP可以實現更小間距、更高清的顯示,符合LED顯示行業發展趨勢,同時具有成本低、技術難度低的優點,綜合來看,是當下所有封裝技術方案中較優的選擇。
綜合成本低,1顆MiP燈珠價格=1組RGB晶片
對於下游LED顯示螢幕廠商來說,採用哪一種封裝方案,成本是最主要的考量因素,而晶台直言能夠實現1顆MiP燈珠價格=1組RGB晶片成本,這就意味著相比現有COB方案,MiP在成本上的優勢非常明顯。那麼,這是如何實現的?
嚴春偉介紹,晶台已推出MC1010、MC0606、MC0404三款MiP產品,具有晶片轉移精度高、兼容性強、可靠性高、低成本等優點,可混Bin提高墨色一致性,實現超高對比度、超大顯示角度的出色顯示效果。
產品綜合成本低主要有兩大秘訣:一是採用Micro LED晶片,相比傳統COB所用的大尺寸晶片,晶片材料成本大幅降低;二是採用圓片生產,取消了晶片端的測試分選和混光,易於檢測修復。
除了自身環節嚴格控本之外,在下游基板、固定資產投入、生產費用等方面,MiP封裝方案也能夠幫助客戶降低綜合成本。
嚴春偉指出,採用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;由於MiP封裝兼容傳統SMT設備,客戶也無需額外採購新設備,同時使用MiP製作MCOB,也可以直接使用普通廠房,而傳統COB需要高潔淨的無塵車間,廠房建設費用非常昂貴,因此,使用MiP製造MCOB,可以幫助下游減少固定資產的投入。
另外,在生產製程上,基於MiP製備MCOB是採用SMT製程,生產製程更加成熟,而傳統COB目前製程還不夠成熟。同時,MiP的焊盤更大,生產良率更高,傳統COB焊盤小、良率低,並且MiP一次性可以完成RGB晶片的貼裝,返修較簡單;而傳統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,晶台MiP產品具有墨色一致性好、高可靠性、高防護性、免校正、自主可控、柔性製造、顯示效果佳等特點。在降低自身成本的基礎上,其MiP產品還有助於客戶在PCB板、設備投入、廠房投入、由檢測返修等產生的人工費用方面降低成本,實現綜合成本的下降,符合顯示螢幕高清化發展的方向,是未來LED小間距、微間距顯示螢幕的理想方案。
(文:LEDinside Janice)