SMD封装双组份环氧胶

作者：网站管理员　来源：本站原创　日期：2022-10-22 22:32:40　点击：954　属于：技术专题

LED三大封装：SMD，COB，IMD

-小间距LED持续景气Mini LED蓄势待发

Edited by 4thInstitute

【摘要】

1)COB虽然封装成本高，但是其减少传统的固晶工艺，重量有所减轻，可往轻薄化方向发展

2)不过，进入COB领域，需要重新购买设备、生产线等，要求企业拥有深厚的资金实力

3)而IMD技术可以沿用SMD设备、生产线以及人员经验等

◼小间距向商显渗透，市场持续景气

小间距LED显示屏拥有LCD拼接屏和DLP拼接屏不具备的无缝拼接、高亮度范围可调、色彩还原度高、显示均匀性和一致性好、能耗低寿命长等优势。小间距LED显示屏订单规模不断壮大，成本因规模效应快速下降，渗透率快速提升。小间距LED逐渐从室外走向室内，对DLP、LCD拼接屏替代趋势明显。

◼LED封装工艺进入新周期

封装表面的处理工艺不同，像素间存在光色差异，容易导致混光不一致，校正难度高等问题，进而影响显示效果。LED显示屏（主要是小间距）行业发展至今，除传统直插工艺外，已形成包括SMD、COB、IMD等在内的多种封装工艺。

◼Mini/Micro LED蓄势待发

Mini LED既可作为LCD背光源应用于大尺寸显示屏、智能手机、车用面板以及笔记本等产品，也可以RGB三色LED芯片实现自发光显示；Micro LED具备极小间距、高对比度和高刷新率，适用于智能手表、AR、VR等近距离观看的智能穿戴设备。Mini LED背光应用已进入量产阶段，未来巨量转移技术的解决，必将大力的推进MicroLED的商业化进程，MicroLED蓄势待发。

一、LED的应用领域：

LED应用领域LED下游应用领域主要包括通用照明、景观照明、显示屏、背光应用、信号及指示、汽车照明等领域。2018年LED产业数据显示，占比最高的通用照明行业已趋于饱和，而显示屏及景观照明应用领域产值有良好增长趋势。

LED各应用领域产值占比：

二、LED显示行业产业链概况：

2018年中国LED领域市场竞争格局

据Arizton预测，2021-2024全球MiniLED市场规模有望从1.5亿美元增至23.2亿美元，其间每年同比增速皆高达140%以上。

MiniLED全球市场规模及增速（百万美元，%）

三、封装工艺技术进入新周期

Mini LED显示的基本结构

与传统小间距相比，MiniLED在晶体尺寸持续缩小的过程中，在材料、设备、芯片、驱动IC、PCB设计和封装等各环节均面临新的技术难题。从技术本身来看，主要是良率、效率、一致性和可靠性的问题，其中尤其以封装工艺为要点。

除传统直插工艺外，已形成包括SMD、COB、IMD等在内的多种封装工艺。

从性能、成本、产业规律三大维度，对POB、COB、COG三项封装技术进行对比：性能上，POB、COB、COG各有特色。其中，POB适合大尺寸；COB和COG更适合中小尺寸。成本上，POB是目前最为成熟的技术，且容易形成标准化产品，成本比较亲民。

产业规律上，POB是短期内最容易实现的一项技术；COB属于中长期的发展方向；但如果追求成本更具优势、精度要求更高的LED显示产品，则COG有望成为未来的主流方向。瑞丰光电当前主要是以COB模组产品为主，并向POB、COG横向扩展。

COB方案未来前景广阔。COB封装技术难度较大，亟需解决光学一致性、墨色一致性、拼接缝隙的问题，目前产品的一次通过率仍然较低。

3.1小间距市场主流封装-SMD工艺

SMD是表面贴装器件（Surface Mounted Devices）的简称，采用SMD工艺的LED封装厂将裸芯片固定在支架上，通过金线将二者进行电气连接，最后用环氧树脂进行保护。SMD封装后的灯珠交给显示屏厂商，通过回流焊将焊点和PCB进行连接，并形成模组进行装配。SMD封装的小间距产品，一般将LED灯珠裸露在外，或者采用面罩的方式。SMD使用表面贴装技术（SMT）,自动化程度比较高，且具有体积小、散射角大、发光均匀性好、可靠性高等优点。

SMD封装工艺示意图：

SMD LED产品

SMD工艺问世后很快占据了LED显示屏封装工艺的市场，采用SMD封装工艺的企业在LED应用市场占据较大份额。SMD封装具备技术成熟稳定、制造成本低、散热效果好、维修方便等优点，目前仍为传统小间距主流方案。

然而，由于SMD器件变得更小，灯板上焊点面积也急剧缩小，对SMT贴片工艺要求大幅提升，同时厂家生产效率也受极大影响。例如：P1.5的产品，每平米需要贴44万颗灯，而到了P1.0的产品，每平米需要贴100万颗灯，不仅贴片的数量增加了约2.3倍，同时SMT机器的贴片速度也需要大幅的下调，整体生产效率会受到极大的影响。

SMD小间距显示单元制造技术路线

过小的SMD器件，也给售后服务带来了极大困难，客户的使用现场，几乎无法完成1mm以内的产品维修。另一方面，当前市场发展迅速，小间距LED芯片呈微缩化趋势，SMD的表贴封装形式面临技术瓶颈，已经难以在更小间距的领域发挥更大的作用。

3.2有效解决高密度封装-COB工艺

COB，即板上芯片封装技术（Chip on Board）。与SMD将灯珠与PCB进行焊接不同，COB工艺先在基底表面用导热环氧树脂(掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅片安放点，再通过粘胶剂或焊料将LED芯片用导电或非导电胶粘附在互联基板上，最后通过引线（金线）键合实现芯片与PCB板间电互连。LED晶元固定于显示基板的前表面，薄膜粘贴在显示基板前表面，LED晶元为普通红、绿、蓝LED发光芯片，实现集成封装。

COB封装与SMD封装横截面对比

COB封装集合了上游芯片，中游封装及下游显示等技术，因此需要上、中、下游企业的紧密合作才能推动COB LED显示屏大规模应用。相比起SMD封装形式，COB封装的小间距具有“密度越小，优势（轻薄、防撞抗压、柔韧性、显示效果好、防潮抗摔等各个方面）越明显”的特征。

COB封装与SMD封装工艺流程对比

从工艺流程来看，采用COB工艺，产业链附加值从下游显示向中游封装转移。中游封装环节具备高度集成性，LED芯片与PCB板组成的集成体已经具备显示产品的特征，下游显示屏更多承担组装性的工作。

COB小间距显示单元制造技术路线

但目前COB工艺产业积累不足，其推广需要对现有产线和设备进行大规模改造，对厂商资本开支提出较高要求。此外，还面对一些技术难题：

1）封装一次通过率不高、对比度低、维护成本高等;

2）显色均匀性不如采用分光分色的SMD器件贴片后的显示屏；

3）需要固晶、焊线工艺，因此焊线环节问题较多且其工艺难度与焊盘面积成反比。

4）由于不良率高，造成制造成本远超SMD工艺。

LED显示芯片封装和组装技术路线对比

3.3经济与技术的结合-IMD工艺

目前市场上小间距封装主流工艺的除COB封装工艺外还有IMD集成封装工艺,即将两个及以上的像素结构集合在一个封装单元里，目前以四合一技术应用最为成熟。

IMD工艺上依然沿用的是表贴工艺，结合了SMD、COB优点。从像素结构来看，传统SMD封装基本是一个像素；COB封装是将LED芯片直接封装到模组基板上，再对每个大单元进行整体模封，一个封装结构拥有成百上千个像素点；而IMD“四合一”即一个封装结构中有四个基本像素结构，其本质上依然是四个由12颗RGB-LED芯片合成的“灯珠”。“四合一”LED模组采用的是正装的芯片，随着封装厂家对芯片做出更多的要求，后期还可能会推出“六合一”甚至“N合一”各种方案。

IMD在分选上延续了小间距的成熟分选技术，可以对器件进行波长、亮度精挑细选，并且不同模具出来的器件在编带前得到了均匀分散，有效避免了封装时细微差异导致贴板后出现局部色差，因此色彩一致性更好。COB的封装形式决定了其无法对模组中的每一单元像素进行分光分色，不同批次的胶水、不同批次的板厚、不同时期的配比、液态高温流动性，都或多或少存在微小差异。

COB和IMD技术各有千秋，COB虽然封装成本高，但是其减少传统的固晶工艺，重量有所减轻，可往轻薄化方向发展。不过，进入COB领域，需要重新购买设备、生产线等，要求企业拥有深厚的资金实力。而IMD技术可以沿用SMD的设备、生产线以及人员经验等。

四、Mini/MicroLED蓄势待发，空间无限

Mini LED既可作为LCD背光源应用于大尺寸显示屏、智能手机、车用面板以及笔记本等产品，也可以RGB三色LED芯片实现自发光显示；Micro LED具备极小间距、高对比度和高刷新率，适用于智能手表、AR、VR等近距离观看的智能穿戴设备。Mini LED背光应用已进入量产阶段，未来巨量转移技术的解决，必将大力的推进MicroLED的商业化进程。

小间距LED与Mini LED、MicroLED工艺对比

五、MicroLED的关键技术

5.1转移技术

目前MicroLED量产的关键技术便是巨量转移技术，巨量转移指的是通过某种高精度设备将大量Micro LED晶粒或器件转移到目标基板上或者电路上。

5.2彩色化技术

彩色化是Micro LED显示商业化的关键技术，现在主要彩色化方式有如下几种:UV/蓝光LED+发光介质法、三色RGB法、透镜合成法。

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八、MiniLED设备厂商铆足干劲

点测分选等封测设备厂商作为能够优化制程控制良率、提高效率与降低成本的关键，在MiniLED产业链中的地位将会日益凸显。

作为苹果Mini LED点测分选设备供应商，惠特科技计划投资逾12亿人民币建厂抢占商机；并于今年2月份正式启动Mini LED检测代工业务。惠特预计今年MiniLED检测代工设备机台规模将建置1000台。

作为较早进入MiniLED领域的国产品牌，华腾半导体在分光、编带的细分领域一直保持非常高的占比。目前，华腾半导体Mini四合一设备已经开始出货，客户包括国内的几家龙头显示封装企业。

当前，各家封装企业仍在尝试不同的封装工艺，华腾半导体始终与各工艺的代表企业保持合作，在产品研发阶段为客户提供设备方案支持，在新的工艺上形成了自己的设备解决方案。

由于MiniLED尺寸比传统LED芯片的尺寸更小，所以对原有的设备技术在转移速度、放置精度、以及生产良率等都提出了新的挑战。在所有相关设备中，巨量转移设备尤为关键。

来自新加坡的半导体封装设备厂商K&S携手Rohinni联合推出Mini LED转移设备PIXALUX，此设备是第一台真正实现Mini LED巨量转移的设备。目前，K&S与ROHINNI共同研发的巨量转移技术已被证实能满足更高产量的需求。

除此以外，K&S还通过收购美国科技公司Uniqarta的知识产权及其专利组合，加强和扩展了K＆S的整个Mini/Micro LED技术产品组合。

除了K&S，ASM太平洋也拥有独特的巨量转移接合技术，推出全自动巨量焊接产线OceanLine，提供的精准排序、转移与接合方案，优化MiniLED制程效率及操作过程。此外，ASM太平洋还推出AD420固晶设备，全面覆盖封装解决方案。

值得一提的是，ASM太平洋联手希达电子，在2020年共同打造了基于Mini COB封装技术的智能生产工厂，新增Mini LED产能7000KK/年。

MiniLED设备关键技术难点

众所周知，速度、精度和良率涉及到MiniLED产品最终的价格竞争力，是MiniLED设备厂商致力于提升的技术指标。

Mini LED显示屏像素数量巨大，像素颗粒十分微小，巨量转移的效率和良率成为限制MiniLED显示规模化应用的最大瓶颈。

K&S专注于巨量转移相关设备领域，认为Mini LED直显产品生产过程中，巨量转移速度依然是瓶颈，需要进一步提高精度和良品率，才能凸显巨量转移的成本优势。

目前，K&S的PIXALUX设备现已量产成熟，能够处理大约125µm左右的芯片。相较于过去的传统单颗拾放技术，K&S的设备将转移速度提升了3到5倍，实现10到15µm的精准度，达到一小时180000的转移数量，并且转移良率非常高。

未来随着巨量转移技术的进一步突破，Mini LED的生产成本将进一步降低，MiniLED商用进程有望加速。

由于Mini LED属于微尺寸显示范畴，封装工艺难度也有所增加，对点测分选设备的精度和速度有了更高的要求。

得益于测试技术的突破和换向测试功能的优化，目前，华腾半导体Mini LED分光机的运行速度已突破18K/h，是2019年的三倍，精度和良率依然维持在一个非常高的水准，亮度测试偏差低于3%，波长小于0.3nm。

然而，华腾半导体认为，尽管Mini LED分光机在运行速度上有很大的提升，但是分光、测试编带设备的速度和精度是最需要突破的难题，同时也是决定显示封装产品性能和成本的重要因素之一。

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