Micro LED:MiP封装的本质是COB的上游
“加大MIP封装产品的推广力度,是目前Micro LED产品大量问世、普及的现实路径!”面对2024年MIP封装LED产品的更大规模涌现,以及头部厂商的“建厂、扩产”热情,行业人士如此定义MIP的现实意义!
MIP技术解决Micro LED落地难题
Micro LED被誉为未来显示之王。其具有高性能、高可靠、低成本的潜在技术优势。但是,实现Micro LED应用市场化,也面临众多技术难题:
首先是Micro LED微芯片的制备。其中,在更小尺度上,保持极高的电量子效应是关键技术。不过对于LED大屏直显、彩电显示、车载等所需要的分辨率颗粒度而言,这一点上现有材料和工艺技术已经可以满足规模应用的需求。例如,0202MIP芯片,作为最新一代产品已经列入量产日程。行业预计,2024年底,会有更多基于0202MIP芯片的LED大屏产品问世。
其次是,Micro LED微芯片和基板电路的集成匹配问题。Micro LED的尺寸往往小于50微米,甚至在10微米以下。而传统PCB板电路,很难有如此高精度下的“连接”性能。二者的匹配度不足。MIP封装,通过预封装处理扇出微芯片的连接点,让micro级别即50微米以下的芯片,变成Mini级别即150微米以上的结构,进而实现可连接性的大幅改善。
值得一提的是,即便采用玻璃基板新材料,解决PCB板极限线宽问题后,MIP的扇出连接的结合尺寸更大的优势,也有利于极大提升玻璃基板上的集成效率。
第三是,Micro LED显示面临巨量集成的更高难度。芯片尺寸变小、显示PPI密度增加,从质量到数量层面,均增加了巨量转移的难度。
采用MIP封装工艺可以对巨量转移技术难度形成至少两重改善。RGB封装集成的MIP,可以进行一致性分拣、进行不良剔除。同时不用担心不良剔除导致的良性像素点浪费问题——传统的COB直接芯片集成,往往意味着如果不能修复不良点,就要整个CELL报废。所以,一方面,对于MIP封装过程而言,所需要的巨量转移良率更低,即需要5个9甚至4个9的良率即可;而直接芯片CELL大规模集成则需要6个9以上的良率(可结合修复技术);另一方面,MIP封装后,更大尺寸的灯珠部件,在终端面板集成上,可选择的技术方案更多、技术成熟度更高,同时因为有了MIP封装层保护,器件失效可能性更低、可维修性也更好。
所以,MIP工艺的出现,从“理想者”角度看,是对现有巨量转移、基板、集成工艺中的不足的妥协;但是从“渐渐发展”的角度看,则更是利用成熟技术、推动Micro LED快速落地的现实选择,是已有技术的“平衡点、最佳结合点”。
对于同等间距的大屏显示而言,从Mini进化到Micro LED,至少意味着微芯片材料方面实现原来的5倍产出效率、甚至10倍产出效率。这对于LED大屏显示产品整体成本下降、市场拓宽具有极大的意义。利用一切有利技术优势推动Micro LED尽快普及,是行业的共识。
MIP与COB已经“殊途同归”
早期市场,将MIP和COB视为竞争关系,甚至是替代性关系。这种认识将MIP的意义缩小了,也将COB的意义缩小了,更是忽视了MIP和COB之间的必然的“同归”关系。
首先,MIP封装后的器件,可以用于“直接表贴”工艺。这可以更好的兼容产业链已有的最大终端产能,推动MIP在P1.0以上间距,尤其是为Micro LED在P2.0以上间距的应用提供了可能。这是目前MIP被最多提及的应用方向。但是,问题在于,如0202级别的MIP封装真的适配于表贴工艺吗?——其实,传统表贴工艺无法高效处理这样小同时像素密度足够高的0202独立器件大规模集成。
第二,MIP封装可以获得COB的支持。一方面,MIP+表贴工艺集成的终端产品,亦可以采用封胶、注胶设计,实现更好的强度、稳定度和可靠性;另一方面,超小尺寸的MIP封装,例如0202规格等,最合适的集成工艺依然是COB集成。即对0202MIP器件做二次芯片级集成,依然采用巨量转移工艺和COB标准流程实现终端制造。
第三,MIP封装自身可视为最小的COB封装结构,即只有一个像素、RGB三个微芯片的COB CELL。同时,随着这种封装工艺稳定度提升,为了提升下游集成效率,在形成标准化分辨率尺度的产品上,可以开发N in one的MIP封装工艺,即可能含有4个像素、或者12个像素的小型COB封装……如果巨量转移工艺持续成熟,这种封装规模可以更大,那就直接变成了Micro LED直接COB终端产品。
第四,拥有COB封装级技术的企业,利用该技术已经在全面进入MIP封装市场。即MIP封装器件的供应商,不仅是传统封装企业,也包括COB类型的LED大屏终端企业。COB封装和MIP封装在工艺和技术难点上高度相通,让COB路线在过去十年的进步和积累,都能很好的在MIP时代成为“高效资产”。
由此可见,MIP和COB的关系,远比表面看起来不同的两大封装技术所表现出来的要复杂。其中最核心的是,二者的一致性、协同性,远大于竞争性。可预见,今天LED市场中COB头部品牌,都渴望在MIP市场上占据一席之地。甚至是依托两大技术的互补与差异化,获得更强的市场竞争力。
MIP封装技术更新进展,升级与量产同步
MIP封装与表贴工艺结合是基本应用模式,也是目前最常规的应用。但是,这不意味着MIP不能有更新的创新。例如,芯映光电 XT-CMB0202-T 产品既能无缝兼容COB封装工艺——MCOB=MiP+COB的方案,是未来MIP在P1.0以下高端市场的重要技术路径。
同时,MIP技术也在发展“真芯”工艺,即无衬底的Micro芯片的应用。该技术让MIP封装可以获得媲美倒装COB封装的效果,在出光均匀性、混色能力和大视角色准方面获得极大的性能提升,且长期看更适配于P0.5以下间距指标、车载新兴市场等应用需求。
当然,MIP技术最关键的进步还是不断突破极限。在器件上,0202被认为是关键目标产品,单一器件就可以适配和满足P0.3到P1.2等主流高端间距应用需求。而进一步向0101突破,则可以实现更多在中等尺寸显示产品上,包括20英寸以上PC显示器、车载屏幕的基本应用。
在Micro LED芯片上,MIP也在“更小的尺度上不断前进”。目前,0202主要对应的是1*2mil的RGB芯片(即25*50微米),封装体大小250*250um。这类产品对于Micro LED而言,只是入门级别的尺寸。未来如何在更小尺寸上实现更高效材料利用是重要发展方向——毕竟,Micro LED颗粒尺度缩小一半,单位的晶圆理论上就能产出4倍的像素点。
此外,除了PCB板的MIP封装之外,行业企业亦在研究基于玻璃基板的MIP封装产品。玻璃基板渴望对于巨量工艺和更小尺寸的LED芯片更为友好。
MIP技术自身持续进步,以及产业链上下游更多的认可和共识、更深刻的技术理解与更多的未来想象,这是MIP技术在2024年大发展的前提。据悉,全球LED智慧显示第一的洲明科技计划于2024年底扩产MIP产能6000KK/月,正式拉开了Micro LED大规模应用能力建设的序幕。行业预计,由2024年开始,基于MIP技术支持的Micro LED直显大屏需求将出现爆发式增长态势。