點間距微縮是顯示屏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，說明了作為半導(dǎo)體的一大分支，摩爾定律對于LED產(chǎn)業(yè)同樣適用。當(dāng)前正裝芯片進入紅海市場，接下來的技術(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)品進入紅海市場，倒裝Mini LED初露頭角
目前，P4、P3、P2.5、P1.56、P1.25已經(jīng)逐步進入紅海市場，毛利潤持續(xù)下降，甚至有些封裝廠家出現(xiàn)了負利潤狀況。同時，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，一直以來都是小間距的主力市場，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)勢開始嶄露頭角。
二合一海報
倒裝芯片簡化工藝，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，加上1010 chip型燈珠是切割型產(chǎn)品，其膠體與基板分層會導(dǎo)致濕氣的流入。芯片正表面粘上濕氣后，在電場的影響下，會加劇P、N極產(chǎn)生金屬離子遷移的風(fēng)險。顯然，IMD方案采用正裝芯片，存在一定的物理極限，無法滿足小間距產(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，可靠性更強。
圖1：正裝、倒裝結(jié)構(gòu)對比圖
實現(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)勢更加明顯。由于正裝芯片有兩個焊線點，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兩個焊點在底部，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，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)致使用時易出現(xiàn)燈珠脫落的現(xiàn)象，給用戶帶來諸多困擾。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，則會進一步加劇光形的偏移。中麒光電二合一全倒裝Mini LED，因為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)薄，出光效率高，光形匹配性強，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)可實現(xiàn)單芯片及多芯片模組的無金線封裝，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。
摩爾定律，二合一全倒裝Mini LED未來可期
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，但自動化程度不高，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，自動化程度高，隨著半導(dǎo)體摩爾定律，價格是注定會根據(jù)市場規(guī)律逐步下降。
2020年雖然受到疫情侵襲，但Mini/Micro LED呈逆勢增長，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，進一步催化了Mini LED的爆發(fā)，推動了LED顯示產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
圖片2020行家年會暨LED及第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高峰論壇正在報名，更多Mini&Micro LED相關(guān)信息盡在新型顯示專場，新型顯示專場將于12月30日9：00-17：30在深圳四季酒店四季宴會廳進行。中麒光電總監(jiān)李星先生將帶來「中麒光電二合一為Mini LED市場注入新型分立器件封裝結(jié)構(gòu)」的主題演講，敬請期待！
