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【AET阿爾泰】追求極致產(chǎn)品,微間距下的MIP工藝技術(shù)

來源:AET阿爾泰        編輯:ZZZ    2024-11-29 11:13:27     加入收藏

MIP(Micro LED in Package)芯片級板上封裝技術(shù)的封裝架構(gòu)方式,在多層的半導(dǎo)體電路工藝設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)放大焊盤和焊盤間距,使得固晶直通率提升

  隨著室內(nèi)顯示市場的蓬勃興起,近年來,小間距LED超高清無縫顯示技術(shù)已在商場、安防監(jiān)控、指揮中心、教育機(jī)構(gòu)、能源廣電以及會議室等眾多應(yīng)用場景中大放異彩。點(diǎn)間距P2.5、P1.8、P1.5乃至P1.2的顯示屏,已變得極為普遍且廣泛應(yīng)用;同時(shí),市場對于視距更短、解析度更高的顯示屏需求正穩(wěn)步攀升。此外,LED技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域正不斷拓展,預(yù)計(jì)將更多地融入TV電視、車載設(shè)備、醫(yī)療器械、3C家電等多個(gè)細(xì)分的顯示領(lǐng)域,展現(xiàn)出其無限的潛力與魅力。

  全彩顯示技術(shù)三原色LED有紅R、綠G、藍(lán)B三種發(fā)光芯片,芯片通過正負(fù)電極的電路連接驅(qū)動(dòng),從而發(fā)出光亮并顯現(xiàn)出豐富的色彩。隨著點(diǎn)間距的不斷縮小和像素密度的提升,發(fā)光芯片的封裝工藝也經(jīng)歷了顯著的變革。傳統(tǒng)P2.5使用2121的表貼封裝體,直到小間距時(shí)代,P1.2使用1010更小的封裝體(如下圖1),如此一來,才能夠合理的設(shè)計(jì)室內(nèi)LED顯示產(chǎn)品,

  當(dāng)前,科技產(chǎn)品正朝著更高的解析度和更小的點(diǎn)間距發(fā)展,這一趨勢已成為行業(yè)的共識。在此背景下,P0.9、P0.7、P0.4乃至P0.1以下級別的產(chǎn)品,正逐步成為顯示行業(yè)多元化應(yīng)用的新藍(lán)海。這些產(chǎn)品不僅將推動(dòng)顯示技術(shù)的進(jìn)一步革新,還將為各類應(yīng)用場景帶來更加細(xì)膩、逼真的視覺體驗(yàn)。

圖1  全彩LED封裝體外型

  由于,在更小的面積上,要求更密的顯示像素,對LED發(fā)光元件的尺度需隨著點(diǎn)間距相對縮小而設(shè)計(jì),因此COB(板上直接焊接芯片)的工藝方式應(yīng)運(yùn)而生,加上倒裝芯片的元器件和共陰的架構(gòu),使得LED產(chǎn)品在P1.0開始有了新的變化。  不同以往的是,不再需要打線工藝,從而提升良率、降低成本,并且整面覆膜代替了傳統(tǒng)表貼方式,具備防水、防塵、防磕碰等表面防護(hù)和性能,多層覆膜的底黑設(shè)計(jì)并能有防串光的效果,進(jìn)而提升良率和器件的可靠度以及產(chǎn)品的信賴性。

  但是在實(shí)現(xiàn)微間距(小于P1.0)的路上,不同以往小間距所使用的HDI PCB線寬、線距、板層、銅厚等設(shè)計(jì),透過MSAP制程的影像轉(zhuǎn)移、鍍銅和閃蝕刻等制程,以便形成線路垂直結(jié)構(gòu)提升生產(chǎn)良率,對于微間距的電路設(shè)計(jì)里每一條線路都將面臨直通率的挑戰(zhàn),COB制程所使用的超高密PCB板將面臨增加制作成本,和后段包含固晶生產(chǎn)良率下降,以及較低的量產(chǎn)效率。

  當(dāng)使用固晶機(jī)抓取焊接晶片時(shí),自然地對正負(fù)極焊盤(W)和焊盤間距尺寸(GAP)是越大越寬,將有機(jī)會使得直通率大大提升(如下圖2)。  因此,當(dāng)芯片尺寸越小、間距要求變小,正裝金線固晶方式勢必淘汰,而倒裝芯片設(shè)計(jì)的尺寸逐步發(fā)展變小,焊盤和焊盤間距也隨之縮小,加上芯片與板材之間熱膨脹系數(shù)匹配影響,以及過程中固晶動(dòng)作偏移和PCB焊盤位置偏移等因素,都會影響固晶良率的加劇降低,這對微間距上布滿密度超高、尺寸微小的每一個(gè)焊點(diǎn),都將導(dǎo)致固晶的直通率降低、成本上升和生產(chǎn)周期加長。

圖2  LED芯片關(guān)鍵尺寸

  為了解決這個(gè)微間距尺寸對工藝、直通率和成本的問題,MIP(Micro LED in Package)芯片級板上封裝技術(shù)的封裝架構(gòu)方式,在多層的半導(dǎo)體電路工藝設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)放大焊盤和焊盤間距,使得固晶直通率提升,因此對于Micro LED 在50微米以下的芯片尺寸(1 mil相當(dāng)于25.4 um),可將PCB需求50 微米以下線寬、線距的極限制作,將有機(jī)會轉(zhuǎn)化為100 微米的PCB線寬、線距需求。  如此一來,將使得原本芯片上的小焊盤能夠成功橋接大焊盤,加寬了影響短路的焊盤間距(如下圖3),同時(shí)能銜接上原本的HDI PCB材料和制備方式,不用擔(dān)心MSAP電路板的良率和更高的成本,仍然可保持現(xiàn)有的工藝技術(shù)、貼裝設(shè)備和生產(chǎn)效率,更有機(jī)會加大產(chǎn)業(yè)的量產(chǎn)規(guī)模。

  不僅如此,MIP的工藝技術(shù)優(yōu)勢,還可以廣泛應(yīng)用在玻璃基板上,并能降低板材成本,也可以使用全藍(lán)光芯片搭配半導(dǎo)體制程,使用量子點(diǎn)在硅基上制備轉(zhuǎn)色形成全彩的紅綠藍(lán)顯示,未來在0202、0101等的更小芯片和更密間距、更小尺寸的需求上,將可以被普遍、廣泛的使用在更多的新興增量、藍(lán)海市場。

圖3  MIP 橋接增大焊盤和焊盤間距示意圖

  MIP工藝對微小的倒裝芯片是進(jìn)行半導(dǎo)體方式的封裝技術(shù),使得原本的芯片電極可延展而出(如下圖4),焊盤之間的間距也可以隨著增加,灌膠、切割封裝形成分立器件的方式,仍然可使用固晶機(jī)和HDI的PCB板的基礎(chǔ),即完成微間距 Micro LED顯示模組,對于不良的焊點(diǎn)在后段檢測、測試分選上,只需更換單顆器件,在生產(chǎn)的過程中同時(shí)降低了維護(hù)的成本和難度,這將使得制造產(chǎn)品的直通率、良率提升,并且降低成本優(yōu)勢突出。

圖4  芯片電極在板層間的延展示意圖 

  Micro LED在微間距的生產(chǎn)制作過程,MIP的制造流程相當(dāng)于COB工藝的進(jìn)階版(如下圖5),主要是在前中段的芯片制作過程中,為加大電極面積和延展電路的設(shè)計(jì)可以提高量產(chǎn)直通率,因此多了黃光制備、絕緣層披覆、電極金屬化、刻蝕電路等多道的半導(dǎo)體設(shè)備制程,并在中后端進(jìn)行切割、測試分選,同時(shí)可以直接在藍(lán)膜上進(jìn)行和移轉(zhuǎn),并且在制作的過程中,可以對后端需求的產(chǎn)品型態(tài)對應(yīng)進(jìn)行不同的工藝制備,同樣使用現(xiàn)下的固晶設(shè)備、巨量轉(zhuǎn)移和封裝模壓,則可完成一整體化的量產(chǎn)工作,不僅提高了品質(zhì)直通率和生產(chǎn)效率,同時(shí)無縫銜接工藝制程,并有機(jī)會加大產(chǎn)業(yè)多元的應(yīng)用面。

          

圖5  MIP和COB制造流程圖    

  對于LED小間距走向微間距的道路,相較傳統(tǒng)過去的表貼SMD LED因引腳外露防護(hù)等級弱,已不能滿足室內(nèi)的環(huán)境要求,在未來廣泛的使用場景里,逐漸使用微間距P0.9以下,包含標(biāo)準(zhǔn)2K分辨率P0.7、標(biāo)準(zhǔn)4K分辨率P0.3的電視架構(gòu),以及8K LED顯示器和更多的穿戴式手表、眼鏡、車用面板等,都將是可以實(shí)現(xiàn)的藍(lán)海市場,同時(shí)對于室內(nèi)小微間距、超密尺度產(chǎn)品的合理設(shè)計(jì),其顯示效果、零壞點(diǎn)、防護(hù)要求將是產(chǎn)品的關(guān)鍵(如圖5)。  AET阿爾泰使命成為微間距顯示的極創(chuàng)者,追求高品質(zhì)的超高清8K+物理分辨率,敢于超越現(xiàn)下的視頻源標(biāo)準(zhǔn)解析度和傳輸媒介,單一畫面解析度對應(yīng)多物理分辨率,突破極短距離的肉眼分辨極限,獲得一極致和完美高質(zhì)量的顯示屏幕效果。

  AET阿爾泰作為顯示屏解決方案廠家,在東莞市光大產(chǎn)業(yè)科技園擁有生產(chǎn)制造廠,自主研發(fā)設(shè)計(jì)打造極致產(chǎn)品,攜手上、中游的芯片廠、封裝模組廠,并提供定制各種軍規(guī)、商顯、民用的顯示模組單元,對LED顯示行業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目、工程和渠道等多種銷售型態(tài);作為極致顯示產(chǎn)品引領(lǐng)的領(lǐng)跑者,AET阿爾泰對微間距產(chǎn)品從機(jī)構(gòu)、電子、系統(tǒng)各方面,于20-23年通過8輪的產(chǎn)品開發(fā),期間進(jìn)行達(dá)上千次的設(shè)計(jì)、試錯(cuò)、模擬、打樣、集成、重新設(shè)計(jì)、校正、優(yōu)化、測試和多重驗(yàn)證,以“標(biāo)準(zhǔn)尺寸+標(biāo)準(zhǔn)分辨率+標(biāo)準(zhǔn)接口”,解決LED顯示產(chǎn)品尺寸復(fù)雜、接口不統(tǒng)一、傳輸復(fù)雜、兼容性差、通用性差等行業(yè)痛點(diǎn),引領(lǐng)LED顯示標(biāo)準(zhǔn)化、極簡化、通用化發(fā)展,革新傳統(tǒng)“(視頻源)電腦→拼接器→發(fā)送盒→(物理分辨率)顯示屏”顯示方案,率先實(shí)現(xiàn)“(視頻源)電腦→(物理分辨率)顯示屏”極簡直連,于21年5月ISLE展會重磅展示Mini/Micro LED標(biāo)準(zhǔn)顯示單元,逐年的展會中推出QCOB、COB工藝產(chǎn)品,推動(dòng)LED顯示在標(biāo)準(zhǔn)尺寸、標(biāo)準(zhǔn)分辨率、標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)三大構(gòu)架的顛覆式創(chuàng)新,和在能耗、故障率、安裝/維護(hù)難度三大維度的指數(shù)級優(yōu)化,在2023年的展會上,AET阿爾泰推出了55吋2K微間距MIP技術(shù)類產(chǎn)品,再次展現(xiàn)了其在創(chuàng)新極致視界方面的實(shí)力,AET阿爾泰以標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)未來,致力于為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、高效的顯示解決方案。

圖6  LED在小/微間距顯示中的工藝技術(shù)發(fā)展

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