浅谈一下MicroLED封装材料
年德州理工发明Micro-LED,年Sony展示55英寸的CrystalLEDdisplay(Micro-LED样机),在近几年Micro-LED产业如火如荼。市场研究机构Omdia预计,到年,microLED显示器的出货量将达约万片,将产生约70亿美元的收入。到年,该市场的收入将增长到超过亿美元,届时整个显示器行业的市场规模超过亿美元。
一、MicroLED技术MicroLED技术,即LED微缩化和矩阵化技术,指在一个芯片上集成高密度微小尺寸的LED阵列,是将LED进行薄膜化、微缩化和矩阵化的一种技术。MicroLED技术将目前的LED微缩至长度仅50微米左右,是原本LED的1%,通过巨量转移技术,将微米等级的RGB三色的MicroLED移至基板上,可以形成任意尺寸的MicroLED显示屏。
二、MicroLED工作原理Micro-LED是将LED结构进行薄膜化、微小化、阵列化以及尺寸缩小到1~10μm左右,通过批量式转移到基板上后再利用物理沉积完成保护层和电极,之后进行封装完成Micro-LED的显示。但是制作成显示器,需要整个表面覆盖LED阵列结构,必须将每一个像素点进行单独可控、单独驱动,利用垂直交错的正负栅极连接每一个Micro-LED的正负极,依次通电,通过扫描方式点亮Micro-LED进行图形显示。
三、、MicroLED封装技术LED芯片尺寸和显示屏间距的减小对封装提出了更高的要求。目前,常用的MicroLED封装方式主要有Chip型SMD封装、N合一IMD封装和COB封装。
1、Chip型SMD封装指将单个LED像素固晶在BT板上,然后使用封装胶封装发光芯片,得到Chip型封装的单个像素;使用SMD技术将Chip型封装的单个像素贴片在PCB板上,即可得到LED显示模组。Chip型SMD封装为单像素封装,尺寸较小,焊点面积较小、焊点数目较多,随着LED芯片尺寸及显示屏像素间距的减小,单个SMD器件气密性较差,容易受到水汽侵蚀,同时易磕碰,防护性较差,焊点距离过近也容易造成短路风险,因而不适用MicroLED微间距显示。
2、N合一IMD封装指将N个像素单元(多为2个或4个)固晶在BT板上,之后使用封装胶将N个像素单元整体封装,与单像素SMD分立封装相比具有较高的集成度,可有效改善单个SMD器件气密性和防护性较差等问题,容易受到水汽侵蚀,同时易磕碰,防护性较差,同时继承了单个SMD器件的成熟工艺、技术难度和成本较低,但N合一IMD封装集成度仍然较低,对于0.6mm以下的微间距显示,N合一IMD封装工艺难度较大,且显示效果、可靠性及寿命较差。
、COB封装指将多个像素的裸芯片直接固晶在PCB板上,之后整体封装胶层。与Chip型SMD封装和N合一IMD封装相比,COB封装将多个LED芯片整体封装,防护性和气密性极大提升,更适用于小尺寸芯片封装和微间距显示产品。同时,COB封装中不额外使用BT板,而是将LED芯片直接封装到PCB板上,导热通道短,散热性能更好,更适用于高像素密度显示。表2对比了上述三种封装方式的特点,COB封装具有最高的集成度,理论上可实现最小的像素间距、最高的可靠性和最长的显示寿命,是MicroLED的最佳封装方案。
四、MicroLED优势与LCD、OLED相比,Micro-LED具有更大的优势。
1、色彩表现力Micro-LED在色彩表现能力上是出类拔萃的,微米LED发光频谱其主波长的半高全宽FWHM仅约20nm,可提供极高的色饱和度,通常可大于%NTSC,这与当下顶级的OLED显示器所能提供的色域几乎是一致的。同时由于LED无机物的稳定性,让色彩无论在使用多少时间后都可以保持一致性与稳定性,这一点是OLED所无法比拟的。同时Micro-LED也兼顾显示纯黑色的特性,而且是像素级别的纯黑色,这一点要比MiniLED的分区背光控制要来得更加直接和纯粹。
2、光电转化效率高Micro-LED能实现的另外一点就是省电和超高的亮度,在传统LCD电视中,显示效率约为%,LCD中的TFT的损耗很小,因为它是电压驱动的。但是由于彩色滤光片、偏光片和LC材料中的能量损失,所以就导致LCD的效率很低。而Micro-LED由于结构简单,能耗较小,拥有更高的光电转换效率,功率消耗量可低至LCD的10%、OLED的50%,在大幅度减少单位用电的同时还允许更高的能量用于直接发光,让最高亮度可以去到近尼特。
五、MicroLED封装材料针对MicroLED封装工艺,蕞达主要推出三系封装材料,包括:底部填充胶、MicroLED固晶胶和MicroLED巨量转移材料等。
1、底部填充胶对于MicroLED芯片封装来说,芯片组件中的材料并不一定平整,而且各种材料的材质也会不一样。MicroLED芯片中焊接的材料有电路板、电子元器件等材料,还有可能存在其他的金属焊盘等。它们的热膨胀系数都是不一样的,可能会导致组件内的应力集中,并且芯片的焊点都非常小,很容易在热膨胀期间破裂。而底部填充胶其良好的流动性能够适应各组件热膨胀系数的变化。尽管MicroLED芯片焊点都比较小,但底部填充胶可以有效保护这些焊点,在固化过程中也不会导致弯曲变形,增加了生产的品质保障。而且底部填充胶本身也是具有粘接能力的,无论是遇到跌落、冲击还是机械振动,都能够有效保护芯片和线路板的粘合,不会轻易让它们断裂。
针对MicroLED芯片封装要求,蕞达主要推出三款产品:EP环氧底部填充胶、EP环氧底部填充胶和EP环氧底部填充胶。
(1)EP环氧底部填充胶,快速固化和低CTE,用于倒装芯片底部填充,在高温下具有良好的处理能力。
(2)EP环氧底部填充胶,快速固化倒装芯片底部填充剂,用于柔性电路上倒装芯片封装,适用于小间距芯片封装应用。
()EP环氧底部填充胶,快速流动,低温固化,可返修环氧树脂底部填充剂,有效保护芯片或焊点,防止其受到机械应力冲击,适用于MiniLED和MicroLED等封装。
2、MicroLED固晶胶MicroLED封装方式主要有三种:Chip型SMD封装、N合一IMD封装和COB封装。
针对MicroLED芯片封装要求,蕞达推出三款固晶胶:EP导电胶、EP导电胶和EP导电胶。
(1)EP导电胶,银填充芯片贴装粘合剂,低温固化、良好的点胶性能,对各种基材具有良好的附着力,适用于≤10x10mm芯片尺寸封装。
(2)EP导电胶,银填充芯片贴装粘合剂,低应力、与围坝胶和填充胶兼容,出色的点胶性能和作业效率、烘箱固化,适用于≤10x10mm芯片尺寸封装。
()EP导电胶,银填充芯片贴装粘合剂,高模量、高剪切强度、、疏水性、烘箱固化,对Cu、Ag,、PPF和Au有优异的附着力,适用于≤2x2mm芯片尺寸封装。
、MicroLED巨量转移材料MicroLED就是将微发光二极管全部焊接至液晶基板上。先制造出每颗MicroLED晶体,其体积最小的可以小于0纳米,而目前最小的miniLED为0.2毫米,一次制造一个,然后用工业机器人包装和组装成一个显示屏,机器人每次都会把它们一个个挑出来,先放到较小的液晶基板上,然后再把基板组装到最终的显示屏上。这种精密组装技术被称为“巨量转移技术”。
针对巨量转移技术和转移载体材料的要求,蕞达主要推出一款可间距精准转移晶片的SI有机硅胶膜,它质地柔软、平整度高、表面微黏性、耐高低温,专门设计用于小尺寸MicroLED的巨量转移。
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