Hur uppnår MIP-processtekniken ett genombrott inom ultra-HD finpitch LED-skärmar?

Med den snabba utvecklingen av marknaden för inomhus-LED-displayer har ultra-HD small-pitch LED-displayteknik framstått som en framträdande lösning de senaste åren. Användningen är omfattande i kommersiella komplex, säkerhetsövervakningssystem, kommandocentraler, utbildningsinstitutioner, energi-/sändningsanläggningar och konferensrum.

Pixelavstånd inklusive P2.5, P1.8, P1.5 och till och med P1.2 har blivit utbrett och används i stor utsträckning, medan marknadens efterfrågan fortsätter att växa stadigt för kortare betraktningsavstånd och högre upplösningar.

Dessutom förväntas LED-tekniken utöka sin tillämpning till diversifierade displayer såsom:

• TV-system
•  fordonselektronik
•  medicinsk utrustning
• 3C hushållsapparater

SMD-kapsling mot mindre storlek

LED-displaytekniken i fullfärg använder trefärgade LED-chip – röd (R), grön (G) och blå (B) – som genererar ljusstyrka och rik färgåtergivning genom elektriskt drivna kretsanslutningar.

I takt med att pixelavståndet fortsätter att krympa och pixeltätheten ökar har betydande framsteg gjorts inom chipförpackningsprocesser.

Traditionella P2.5 LED-skärmar använde 2121 (2.1 mm × 2.1 mm) SMD LED-kapslar, medan eran med fine-pitch-teknik har antagit mindre 1010 (1.0 mm × 1.0 mm) kapslar för P1.2 LED-skärmar.

Denna miniatyrisering möjliggör rationell design av LED-displayer för inomhusbruk. För närvarande råder enighet inom branschen om en oåterkallelig trend mot högre upplösningar och minskade pixelavstånd.

Mot denna bakgrund bildar LED-skärmar med P0.9, P0.7, P0.4 och till och med sub-P0.1 gradvis en ny gräns för diversifierade tillämpningar. Dessa tekniska framsteg kommer inte bara att driva ytterligare innovation inom displayteknik utan också leverera förbättrade visuella upplevelser.

COB-teknikens födelse

I takt med att kraven på pixeltäthet ökar på mindre skärmytor måste storleken på LED-emittrar minskas proportionellt i linje med finare pixelavstånd. Som svar på denna trend framträdde COB-teknik (Chip on Board) som en lämplig lösning. Genom att utnyttja flip-chip-komponenter och en gemensam katodarkitektur har COB lett till betydande framsteg för LED-skärmar, med början i P1.0-intervallet.

Till skillnad från traditionella SMD-processer som förlitar sig på trådbindning, eliminerar COB detta steg helt, vilket leder till förbättrad avkastning och minskade tillverkningskostnader. Istället är hela modulen inkapslad i en skyddande film som ersätter konventionell ytmonterad förpackning. Denna beläggning erbjuder inte bara vatten-, damm- och slagtålighet, utan använder också en flerskiktad svart basdesign för att förhindra ljusläckage, vilket ytterligare förbättrar enhetens tillförlitlighet och displayprestanda.

Att gå över till mikropitch-området (under P1.0) medför dock nya utmaningar. Konventionella HDI-kretskortskonstruktioner – med specifika linjebredder, avstånd, koppartjocklek och lagerantal – kämpar för att möta kraven från mikropitch-kretsar. För att hantera detta används MSAP-tekniker (Modified Semi-Additive Process). Dessa inkluderar bildöverföring, kopparplätering och blixtetsning, vilket möjliggör vertikala kretsstrukturer som förbättrar den totala produktionsutbytet. Ändå måste varje kretslinje i en mikropitch-design uppfylla stränga kvalitetsstandarder, vilket gör tillverkningsprocessen mer komplex och mindre förlåtande.

COB kräver kretskort med ultrahög densitet, vilket i sig ökar tillverkningskostnaderna. Dessutom står backend-processer som die bonding inför minskande utbyteshastigheter och lägre massproduktionseffektivitet. När die bonders används för att montera chip ökar större dynastorlekar (W) och bredare gap (GAP) avsevärt framgångsgraden för direktbindning. Men i takt med att chipstorlekarna fortsätter att krympa och pitchkraven skärps blir traditionell trådbindning med upprättstående guldtrådar föråldrad. Flip-chip-designer utvecklas mot mindre dimensioner, vilket leder till ännu mindre dynor och gap.

Brister i termisk expansion mellan chipet och kretskortssubstratet, små förskjutningar under bindning av brickor och feljusteringar i positioneringen av plattorna minskar ytterligare bindningsutbytet. I scenarier med ultrafin pitch, där tätt packade mikroplattor dominerar ytan, kan varje liten avvikelse resultera i betydligt lägre genomströmning, ökade produktionskostnader och förlängda tillverkningscykler.

MIP-teknikens genombrott

För att hantera de tekniska och kostnadsrelaterade utmaningarna som är förknippade med mikropitch-LED-skärmar introducerar MIP-tekniken en innovativ paketeringsarkitektur på chipnivå. Denna metod utnyttjar flerskiktade halvledarkretsdesigner för att förstora elektrodplattorna och öka avståndet mellan dem, vilket avsevärt förbättrar utbytet av chipbondning.

För Micro LED-chips under 50 mikron (där 1 mil motsvarar 25.4 μm) erbjuder MIP ett genombrott genom att lätta på kretskortsdesignbegränsningen från linjebredd och avstånd under 50 μm till cirka 100 μm. Detta gör att små on-chip-plattor kan överbryggas till större, samtidigt som plattgap breddas för att minska risken för kortslutning.

Viktigt är att MIP möjliggör kompatibilitet med befintliga HDI-kretskortsmaterial och tillverkningsprocesser, vilket eliminerar beroendet av mer komplexa och kostsamma MSAP-baserade kretskort. Tillverkare kan behålla sina nuvarande produktionslinjer och utrustning, vilket säkerställer stabil avkastning, konsekvent processeffektivitet och förbättrad skalbarhet. Detta ökar avsevärt möjligheten till massproduktion av Micro LED-skärmar.

Utöver PCB-kompatibilitet är MIP-tekniken även tillämpbar på glassubstrat, vilket bidrar till att sänka kostnaderna för basmaterial. Den möjliggör vidare användning av helt nya chip i kombination med kvantpunktskonvertering på kisel för att uppnå fullfärgs-RGB-emission. Detta utökar tillämpningsområdet för MIP till nästa generations skärmar som använder ultrasmå chip som 0202 och 0101. Som ett resultat förväntas MIP spela en nyckelroll i utvecklingen av nya och framväxande marknader för det blå havet.

Schematisk bild av MIP:s förstorade pad-bryggning och avståndsdesign.  

Ur ett processperspektiv använder MIP en halvledarliknande inkapslingsteknik som är specifikt utformad för ultrasmå flip-chip-lysdioder. Den gör det möjligt att förlänga de ursprungliga chipelektroderna genom kretslagren, vilket ökar avståndet mellan paddarna och förenklar bindningsprocessen.

Dessa kretsar kan fortfarande monteras med hjälp av befintliga lödstift och HDI-kretskort, vilket kompletterar en komplett LED-displaymodul med mikropitch. Om defekta lödfogar identifieras under efterbehandling eller testning behöver endast den felaktiga enheten bytas ut. Detta förbättrar produktutbytet samtidigt som underhållskostnader och produktionskomplexitet sänks.

MIP:s elektrodförlängning och optimering av padavstånd.

Vid produktion av micro-pitch LED-displayer representerar MIP-tillverkningsprocessen en avancerad iteration av traditionell COB-teknik.

Under de inledande till mellersta stadierna av chiptillverkningen införlivar MIP ytterligare halvledarprocesser – såsom fotolitografi, beläggning av isoleringsskikt, elektrodmetallisering och kretsetsning – för att utöka elektrodytor och optimera kretslayouter, vilket ökar massproduktionsutbytet.

De mellersta till sena stegen omfattar tärning, testning, sortering och direkt överföring på blå tejp. Denna modulära metod möjliggör flexibel anpassning av backend-processer för att möta olika produktkrav samtidigt som befintlig utrustning för formbindning, massöverföringsteknik och inkapslingsgjutning utnyttjas.

Resultatet är ett strömlinjeformat och högeffektivt produktionsarbetsflöde som inte bara förbättrar produktkvalitet, avkastning och genomströmning utan också möjliggör sömlös integration i befintliga processer.

MIPs mångsidighet öppnar ytterligare möjligheter för bredare industriella tillämpningar.  

MIP kontra COB tillverkningsprocessflöde.  

I takt med att LED-tekniken övergår från småbildsdisplayer till mikrobildsdisplayer blir traditionella SMD-LED-lampor – med sina exponerade ledare och svaga miljöbeständighet – alltmer otillräckliga för inomhusapplikationer. Framtida trender kommer att fokusera på ultrafina bildhöjder under P0.9, inklusive:  

• – P0.7 för TV-apparater med standard 2K-upplösning
• – P0.3 för system med 4K-upplösning
• – 8K LED-skärmar
• – Bärbara enheter (smartklockor, AR/VR-glasögon) och bilpaneler.  

Dessa tillämpningar representerar stora outnyttjade marknader. För inomhusbruk med mikropitch och ultrahögdensitets-LED-displayer inkluderar kritiska framgångsfaktorer överlägsen displaykvalitet (noll döda pixlar), robust miljöskydd och optimerad värmehantering.

MIPs designinnovationer möter dessa krav och positionerar företaget som en hörnstensteknik för nästa generations ultra-HD, miniatyriserade skärmar inom framväxande branscher.  

Relaterat:

MIP vs. COB Small Pixel Pitch LED-skärm: vilken är bättre?

DoitvisionPionjärer inom framtiden för Micro-Pitch-skärmar

Doitvision är en banbrytare inom micro-pitch-displayteknik och strävar obevekligt efter ultrahög upplösning på 8K+.

Genom att överträffa nuvarande standarder för videokällor och överföringsbegränsningar strävar Doitvision efter att leverera oöverträffade visuella upplevelser. Detta engagemang driver skapandet av felfria skärmar av premiumkvalitet.  

Doitvision har sitt huvudkontor i Shenzhen och driver sin egen tillverkningsanläggning som specialiserar sig på intern forskning och utveckling samt banbrytande produktdesign.

I nära samarbete med uppströms chiptillverkare och mellanstora leverantörer av förpackningar/moduler tillhandahåller företaget anpassade LED-displayer för kommersiella tillämpningar.

Genom diversifierade försäljningsmodeller – inklusive projektbaserade, tekniska och kanalpartnerskap – omformar Doitvision LED-displaybranschen.  

Som leverantör av högpresterande LED-displayer fortsätter Doitvision att utvecklas inom tre kärnområden:

• – Standardiserade dimensioner och upplösning  
• -Energieffektivitet och minskad felfrekvens
• – Förenklad installation/underhåll

Doitvision har släppt en 55-tums 2K-micro-pitch-skärm som använder MIP-teknik, vilket ytterligare stärker deras ledarskap inom ultrafina visuella lösningar.

Slutsats:

Vi har introducerat MIP-processtekniken i detalj. Som en mogen tillverkare av micro-pitch LED-displayer erbjuder vi en mängd olika fina HD-displaylösningar. Om du behöver det kan du kontakta oss när som helst.