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浅谈一下Mini LED封装材料介绍
发布时间:2024-10-18 浏览:221

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MiniLED是一种LCD屏幕的背光技术。这种技术也很好理解,过去的屏幕背光都是一整块的,要亮就全亮,要关就全关,而MiniLED屏幕背光则是由很多灯珠组成,需要亮的部分就打开,不需要亮的部分就关闭。简单来说,就是单个体积变小,总体数量大幅提升,全局亮度得到了明显的提高。实际上,Mini LED应用方向分为直显和背光。Mini LED背光技术将以成本和效果相平衡的方式,切入传统LED背光的LCD电视与高价高端OLED电视之间的广阔市场。

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一、Mini LED介绍


一般而言,Mini LED指100~300微米大小的LED芯片,芯片间距在0.1~1mm之间,采用SMD、COB或IMD封装形式的微型LED器件模块。Mini LED有Mini LED背光+LCD和Mini LED显示两条创新路径双轮驱动 , 从原组件的视角,Mini LED的应用主要分为作为使用Mini LED芯片+LCD的背光方案与直接使用Mini RGB显示屏的自发光方案。显示器品质决定因素包括分辨率(像素数量)、PPI(像素密度)、观赏距离等。一般而言,3米以上使用LCD、LED屏幕,3米以下包括OLED、2~3米的Mini LED显示、1米以内的Micro OLED(VR/AR领域)。其中,LCD屏幕背光模组中,也可以通过使用Mini LED技术提升显示效果。因此,Mini LED技术既可以直接用于RGB显示,也可以用于LCD的背光模组。

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二、Mini LED背光与直显介绍


Mini LED目前的商用分为两种,直显或背光。其中直显暂时仅用在大尺寸商显上面,而在车载显示上面来说,则是背光应用。Mini LED背光目前在轻薄化方面较传统LCD其实并无明显优势,但用在对显示屏厚度没有严格要求的车载显示上却十分合适。

(1)Mini LED的背光控制实际上属于一种优化LCD显示的 local Dimming方案,它是一种直下式背光方式。但由于Mini LED尺寸非常小,分区数足够多,比如说8英寸的显示屏集成上千颗LED,因此可以实现对显示屏上极小的部分上面进行精细化控光。通过精准控光,便可以实现很高的明暗对比、动态显示,继而在对比度、HDR、色域方面都有非常大的提升。此外,采用这种背光方案在显示画面更真实的同时,还可以提升整体屏幕亮度。

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(2)Mini LED直显是将Mini LED芯片直接作为显示像素点,以此提供成像的基本单位,从而实现图像显示。Mini LED直显依然是RGB显示方式,区别在于LED芯片的尺寸为 50-200微米,因此Mini LED直显能够实现更好的RGB三原色,在像素密度和可分辨极限距离方面带来大幅度的提升。Mini LED直显将主要占据超高端显示市场和商用市场,尽管数量级较少,但这类市场售价高昂,因此体量仍然较大。未来随着技术条件成熟,像素间距可以显著缩小后,Mini LED直显将有望向较小的尺寸渗透。

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三、Mini LED背光与直显封装工艺


(1)Mini LED背光封装技术主流路线是POB和COB,两种方案各有长处。总体来看,在现时技术下POB方案更具优势,打破COB高成本的掣肘,有助于稳定Mini LED背光价格。

(2)Mini 直显制造端的变化主要体现在封装环节,传统 LED 显示封装采用 SMD 方案,一个封装结构中包含一个像素,该方案受物理极限影响,目前市面上最好的方案也只能做到P0.7。。Mini LED 直显封装技术主流路线由SMD 升级为IMD、COB方案,IMD 方案目前应用较广,COB方案未来前景广阔。

四、Mini LED背光与直显封装优势


在产业下游,Mini LED直显技术主要有三大应用场景:其一是百吋以上的商业大屏显示;其二是VR/AR等特殊尺寸屏幕上;其三是汽车领域,这个领域对于定制化屏幕尺寸有大量的需求。目前,在电视、终端显示器和电脑等主流的消费电子市场,更加倾向于选择Mini LED背光技术。

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1、Mini LED背光封装优势

(1)亮度、对比度、高HDR(即苹果口中的 XDR)

(2)色域更广、颜色更饱和

(3)峰值亮度提升 3~5 倍 (>1000nit)

(4)显示寿命比 OLED 延长 3~5 倍

(5)可比 OLED 省电多达 80%成本比 (6)OLED 更低目前有着大量的LCD产线,稍经改造,便可进行批量生产,降低Mini LED产品成本,保障产能。

2、Mini LED直显封装优势

(1)Mini LED可以进行任意大小的无缝拼接,更加丰富了大尺寸屏幕显示的使用场景。

(2)Mini LED 显示有超高密度的像素元,可增强LED显示的HDR性能,大幅提升显示器的特征性能,包括对比度、色彩深度和色彩细节度等。

五、Mini LED背光与直显应用场景


目前,在电视、终端显示器和电脑等主流的消费电子市场,厂商更加倾向于选择Mini LED背光技术。而Mini LED直显技术主要有三大应用场景:其一是百吋以上的商业大屏显示,其二是VR/AR等特殊尺寸屏幕上,其三是汽车领域,这个领域对于定制化屏幕尺寸有大量的需求。

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六、Mini LED封装材料整体方案


1、COB封装胶

在COB封装技术上,主要包括三段工艺:透镜工艺、围坝填充工艺和面涂工艺等,主要材料包括:透镜成型胶、围坝胶和光学保护胶。

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A、透镜成型胶

透镜工艺主要在Mini LED芯片上点透镜成型胶水,实现形貌尺寸一致性好的透镜形状,确保整个面板发光显色均匀,同时对芯片起到了保护作用。主要应用在间距比较大的背光产品上,间距大,相对来说透镜可以做得大一些,也可以做单点,形成透镜形状,实现在精确控光的同时起到保护作用。Mini LED的透镜自成型材料主要有四点要求:(Ⅰ)保持透镜形状高度一致性和稳定性;(Ⅱ)高透过率,可提升光效;(Ⅲ)高可靠性;(Ⅳ)与高速点胶和射胶工艺相互兼容。

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针对背光COB和Mini LED的透镜自成型材料要求,蕞达科技推出四款产品:EP2490单组份环氧光学胶、AC3122丙烯酸UV胶和EP1030CL双组分环氧胶。

(1)EP2490单组份环氧光学胶,升温固化,低收缩、低应力,粘结力强,耐湿性、耐高低温循环和长期信赖性,适用于要求光学透明性、优良的结构、机械和电气绝缘性的场合使用。

(2)AC3122丙烯酸UV胶,紫外线照射固化,机械强度高,低收缩、低应力,耐黄化、耐冷热冲击和化学品稳定,对玻璃、陶瓷、金属和大多数坚硬塑料粘结力强。

(3)EP1030CL双组分环氧胶,一种无色透明、低粘度环氧树脂胶粘剂,长期使用寿命,两组分混合后在室温下固化低收缩、抗冲击性,可以耐大多数化学品和溶剂,同时在比较宽的温度范围内具有较好的尺寸稳定性。

B、围坝胶

围坝填充工艺主要用围坝胶把单位数量的Mini LED芯片包围起来,把整个基板分成一个个小的、规则的填胶区域,接着把高性能光学胶填入围坝区域。一般用于小尺寸产品,在密度较高的产品上,没有办法做单颗喷点的时候,就会选用围坝填充方案。Mini LED的围坝胶主要有五点要求:(Ⅰ)高触变,围坝的成型性和稳定性优异;(Ⅱ)高硬度,胶体表面光滑平整,不发粘;(Ⅲ)与PCB、玻璃、金属等基板有较好的粘结;(Ⅳ)与填充的光学保护胶相容性好,不会出现界面脱离;(Ⅴ)防潮,防水,防尘,耐紫外辐射、耐高/低温等。

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针对Mini LED围坝填充要求,蕞达科技推出三款产品:EP2871单组份环氧胶、AC3214UV胶和EP1090FL双组分环氧胶。

(1)EP2871单组份白色环氧胶,中等粘度,高摇变性,升温固化,机械强度高,对玻璃、金属和PCB基板粘结力强,耐高温高湿和化学品稳定,耐候性和长期可靠性。

(2)AC3214乳白色UV胶,紫外线照射快速固化,高触变、不塌陷,高剪切强度,高剥离力,耐冷热冲击和长期信赖性,它设计用于电子元器件封装工艺中围坝成型和防水防尘等。

(3) EP1090FL双组分白色环氧胶,一种中等粘度坚韧的环氧树脂胶粘剂,长的使用寿命,固化后低收缩、高剥离强度,耐湿气、耐高低温循环和化学品稳定,适合于要求具有低应力、低收缩的围坝填充工艺场合。

C、光学保护胶

面涂工艺主要通过涂布、刮涂、喷胶或注胶模压的方式,把高性能光学胶水均匀、平整地涂覆在整块Mini LED基板上。高性能光学胶可以对Mini LED芯片底部空隙进行有效填充, 达到加固芯片, 增强Mini LED背光抗跌落性能的作用。这种工艺可以有效地防止光学串扰,提高显示的对比度。Mini LED光学保护胶主要有五点要求:(Ⅰ)粘度适中,流动性和填充性好;(Ⅱ)高透光率,出光效果好、高硬度,胶体表面光滑平整,不发粘;(Ⅲ)加热固化效率高,固化收缩率低,封装无翘曲;(Ⅳ)与PCB、玻璃、金属等基板有较好的粘结;(Ⅴ)耐高/低温,耐紫外辐射,耐湿气,耐硫化,长期使用不变黄。

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针对面涂要求,蕞达科技推出三款高性能光学保护材料:EP2492单组份环氧胶、SI6014有机硅胶水和AC3123UV胶。

(1)EP2492单组份环氧胶,高温固化,光学透明,低收缩、低应力,耐候性、耐冷热冲击和长期信赖性,适用于要求光学透明性、机械结构和电气绝缘性优良的场合使用。

(2)SI6014有机硅胶水,无色透明,低表面张力和低表面能,电气绝缘性能佳,耐候性和耐高低温特性,专门设计用于Mini LED芯片底部空隙填充和表面保护等。

(3) AC3123UV胶,紫外线照射快速固化,光学性能佳,低收缩、低应力,耐湿热和大气老化,耐介质性强,优异的剥离强度和耐冲击强度,适合光学元器件保护场合使用。

2、Mini LED底部填充胶

在Mini LED芯片封装工艺中,芯片与基板之间往往存在一定间隙,因热膨胀系数不同,芯片与基板之间会产生一定的应力冲击,降低了结构元器件的结构强度和长期可靠性,无法满足Mini LED芯片之间的抗跌落测试。

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针对Mini LED芯片封装要求,蕞达科技主要推出三款产品:EP5531环氧底部填充胶、EP5530环氧底部填充胶和EP5549环氧底部填充胶。

(1)EP5531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)EP5530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。

(3)EP5549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Mini LED、CSP和BGA封装。

3、POB液态molding封装胶

Mini LED背光技术主要包括三种:POB(Package-on-Board)、COB(Chip On Board )和COG(Chip On Glass )。其中POB的主流的封装形式有TOP支架式、Cake式和CSP式,主体工序基于“固晶—焊线(正装)—封装—测试分选”的传统封装工序,主体材料包括芯片、支架&基板、金线&锡膏和封装胶水,与传统封装工艺无太大差异。

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针对POB封装和小尺寸LED的封装工艺要求,蕞达科技推出二款液态molding封装胶水:EP2492单组份环氧胶和EP1030CL双组分环氧胶。

(1)EP2492单组份环氧胶,高温固化,光学透明,低收缩、低应力,耐候性、耐冷热冲击和长期信赖性,适用于要求光学透明性、机械结构和电气绝缘性优良的场合使用。

(2)EP1030CL双组分环氧胶,一种无色透明、低粘度环氧树脂胶粘剂,长期使用寿命,两组分混合后在室温下固化低收缩、抗冲击性,可以耐大多数化学品和溶剂,同时在比较宽的温度范围内具有较好的尺寸稳定性。

4、荧光膜封装胶

背光应用Mini-LED一般为直下式设计通过大数量Mini-LED的密布在基板上,其能够在贴覆荧光胶膜后,直接在更小的混光距离内实现具备更好的亮度均匀性、更高的色彩对比度,进而实现终端产品的超薄、高显色性、省电。同时由于其设计能够搭配柔性基板,配合曲面化也能够在保证画质的情况下实现类似OLED的曲面显示。

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针对背光Mini-LED荧光膜封装工艺要求,蕞达科技推出一款AC3423 Mini LED荧光膜封装UV胶水,中等粘度,耐弯折、抗震动冲击以及变形能力优异,折光率高,显色性能好,耐冷热冲击、耐高温老化,适合荧光膜封装。

5、Mini LED倒装芯片固晶胶

倒装Mini LED芯片封装工艺主要包括三种:印刷锡膏焊接封装、预植锡球封装和导电胶封装。其中封装材料经常出现三种问题:(Ⅰ)对于IMD封装或双面板设计的产品,客户在使用传统焊接材料时经常会出现焊点重熔导致的焊点失效等一系列可靠性问题。(Ⅱ)Mini LED微缩化和巨量转移过程中,传统的锡膏工艺也有一定的局限性,例如共面性不规整导致的麻点现象,以及PCB的涨缩、翘曲造成的焊盘偏移的情况。(Ⅲ)在某些极端情况下,传统锡膏的可印刷性已经不适用于新的工艺需求。

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针对Mini LED芯片封装材料的精度、效率和良率等要求,蕞达科技推出三款固晶胶:EP5032导电胶、EP5030导电胶和EP5860导电胶。

(1) EP5032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≤ 10 x 10mm芯片尺寸封装。

(2) EP5030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≤ 10 x 10mm芯片尺寸封装。

(3) EP5860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≤ 2x 2mm芯片尺寸封装。