覆晶：改變小間距LED顯示的又一個風口

    近十年來LED顯示屏，特別是小間距LED產品的發(fā)展呈現(xiàn)出大爆發(fā)的趨勢。例如，P2.0產品的價格從每平米百萬元已經下降到2萬元。這種行業(yè)巨變，背后必然有著“巨大的技術和創(chuàng)新進步”的支撐。而2018年“覆晶”封裝技術再次成為小間距LED“新征程”的助力器。

    2018年，小間距LED產品的重要創(chuàng)新點

    小間距LED顯示產品，在2018年的主要創(chuàng)新點集中在：P0.7-p1.0產品的進一步普及和表貼小間距LED產品極限的新突破；COB小間距LED產品陣營的擴大；MINI-LED 小間距LED屏產品的進入“貨架階段”。

    其中，以占市場主導地位的表貼工藝為核心的傳統(tǒng)小間距LED產品，已經實現(xiàn)P0.8產品的“大量樣品試制”，P1.0產品實現(xiàn)了“大批量工業(yè)化供給”的階段。雖然從整體市場份額看，P0.8產品以每平米不能低于20萬元的高成本為出發(fā)點，很難獲得銷售規(guī)模。但是，作為小間距LED技術的成熟極限化產品，依然是品牌們爭奪的“技術話語和品牌形象”高地。與P0.7以下間距產品對應的LED RGB三晶體封裝結構主要是0505和0606。這些封裝結構，使用的LED晶體顆粒大小為100-300微米。對于傳統(tǒng)表貼工藝而言，這些“微小的零部件”也已經達到工藝極限。

    不過，表貼工藝在更小的間距指標上，依然有“新方法”：例如，ISE2018展會，億光研發(fā)出像素共享(虛擬像素)等方案供客戶選用。其采用四晶RGGB燈珠封裝結構，借助LED快速開關的性能優(yōu)勢，以更高的刷新頻率，實現(xiàn)亞像素的共享設計，依托人眼的視覺暫留現(xiàn)象，在基本不增加燈珠顆粒數(shù)目、表貼工藝極限尺寸難度的同時，可以實現(xiàn)小于p0.6指標的小間距LED產品。業(yè)內認為，表貼工藝在小于0.8間距的指標上，進一步拓展產品線，需要借助于封裝和成像技術的創(chuàng)新，而不是僅僅更小的燈珠顆粒：因為，更小的燈珠顆粒帶來的表貼密度和數(shù)量規(guī)模，挑戰(zhàn)了這種工藝的“成本與成品可靠性”。而四晶體虛擬共享的像素結構，將是一個很好的思路。

    如果說，表貼產品突出的是“更小間距”，那么COB技術則更看重“柔和舒適的主流顯示畫面”。CES2018和ISE2018展會上，已經可以發(fā)現(xiàn)眾多企業(yè)嶄新加盟COB技術產品。且其間距主要是P1.2-p1.9的產品——即占據(jù)市場絕對主力的產品。

    這說明，COB技術已經被更多主流企業(yè)和廠商視為傳統(tǒng)表貼工藝的“效果升級、體驗創(chuàng)新”路徑。COB技術帶來的畫質性能提升，包括柔和的畫面、對抗LED顯示的像素顆粒感，以及更為穩(wěn)定可靠的工藝特點，都是對傳統(tǒng)表貼工藝的巨大升級。尤其是在主流表貼工藝LED產品價格不斷下滑的背景下，COB技術成為了一個關鍵“提質”發(fā)展點。

    伴隨COB技術和更小間距的表貼技術（P1.0以下）產品的大量普及，小間距LED顯示實際已經進入MINI-LED晶體時代。即100-300微米的LED晶體顆粒！從像素尺寸看，只有這樣的晶體顆粒能夠滿足0606這種封裝級別的LED貼片燈珠的需求。同時，COB技術的整體封裝路徑，也使得其更適合采用更小的LED晶體顆粒，并具有更好的視覺效果和成本上的雙重價值。

    不過，從小間距LED產品自身發(fā)展看，MINI-LED很可能不僅僅是對COB和P1.0以下表貼產品的錦上添花，而是會成為全新一代的產品。尤其是與覆晶技術結合，2018年mini-led正在獲得業(yè)內更多的關注。

    什么是覆晶技術，覆晶工藝的優(yōu)勢

    覆晶技術(Flip-Chip)，也 稱“倒晶封裝”或“倒晶封裝法”。這是一種對LED晶體顆粒新興的封裝處理技術。相對于表貼工藝的燈珠或者COB工藝的CELL而言，后兩者主要是“LED晶體集合體的外包裝”封裝工藝。

    可以如此解釋覆晶工藝：LED晶體在封裝結構中的存在方式有正裝和倒裝兩種。傳統(tǒng)的表貼小間距LED和COB技術多采用正裝工藝。但是，現(xiàn)在倒裝工藝（即覆晶）進一步成熟，成為了一種重要市場選擇。尤其是100-300微米級別的LED晶體顆粒，在制作COB CELL的時候，很多上游廠商傾向于采用覆晶技術。

    從結構特點看，覆晶封裝主要的改變是：由于晶片被反轉封裝，“傳統(tǒng)LED晶片的最上層電路線路部分，變成了支撐結構、晶片襯底、電路連接圍攏的中間層”——這個結構也被叫做鳥籠封裝：晶片上的電路結構就是籠子里的鳥，晶片襯底、支撐結構、電路連接是籠子。覆晶封裝的主要技術難度是“成品率低、設備更為昂貴”。

    當然，在突破成品率上的難度和付出更昂貴的設備成本之后，覆晶封裝也有其更大的好處：支持更小的間距、更大的近180度的可視角度、更高的可靠性、更低的能耗、更好的對比度效果等等。

    從可靠性上看，正裝技術必須依賴金線進行電路連接。這個金線不僅成本更高，而且也存在穩(wěn)定性、虛焊、燒毀等問題。覆晶封裝采用的晶體電路和支撐結構基板直接貼合的方式，連接部位的接觸面積擴大數(shù)百倍，這不僅增加了“連接可靠性（包括虛焊、脫焊率大幅降低、大電流承載力顯著增強），而且使得更小顆粒LED晶體的穩(wěn)定連接成為可能”。

    從光學效能看，覆晶結構中，LED晶體固定連接等工藝過程幾乎不影響“發(fā)光面”的面積、光學結構設計。這使得整個LED晶體的光效率和可視角度都能得到很大提升。尤其是可視角度，覆晶COB設計可以提供近180度的效果，超過表貼燈珠160度和傳統(tǒng)正裝LED顆粒170度的效果。

    同時，由于覆晶工藝對小顆粒LED的支持更好，這在LED發(fā)光效率不斷提升、室內顯示應用需要較低亮度、單位顯示面積分辨率提高的背景下，通過采用更小的LED顆粒，可以實現(xiàn)成本節(jié)約和在最終顯示器的表面面積中“純黑比”更高的設計效果。進而實現(xiàn)成本優(yōu)勢和對比度顯示性能優(yōu)勢。

    總之，覆晶技術的難度雖然是明確的、但是好處也是顯而易見的。隨著其工藝技術的突破，生產困難被克服，在小間距LED終端上，覆晶必然呈現(xiàn)出“越來越被”看好的發(fā)展趨勢。

    MINI-LED時代，覆晶必然是“最終選擇”

    目前LED顯示技術有兩大發(fā)展方向：一個是更小的間距，另一個是更好的視覺體驗。對于這兩點，覆晶工藝都是“必須”的。

    一方面，在更小的像素間距上，LED晶體顆粒的尺寸必然更小。例如以表貼技術的p0.8產品，采用0606燈珠。燈珠結構只有0.6毫米見方，其中要封裝至少三顆RGB LED晶體。這些晶體顆粒的尺寸不能顯著大于300微米。甚至，為了達到更高的“純黑面積比”，以實現(xiàn)高對比度，必須使用更小的LED晶體顆粒。

    而這些更小的晶體顆粒的封裝過程，還需要保證“很好的LED晶體和支撐結構電氣連接性能”、“電氣連接結構不能占據(jù)LED晶體顆粒更多的表面面積”。滿足以上條件的最好的封裝工藝就是覆晶：將電路層封在中間，把光學層全部留給外部。

    即便是COB工藝的小間距LED產品，即便是更大間距（比如p1.5）的COB小間距LED顯示產品，小顆粒LED晶體覆晶技術以上的優(yōu)勢也依然存在。而且在LED晶體發(fā)光效率不斷提升的背景下，采用更小的LED晶體顆粒就能滿足顯示像素的亮度需求——小顆粒的LED晶體則意味著低成本——覆晶工藝的必要性更是不斷加強。

    另一方面，在提升小間距LED顯示屏的視覺體驗上，覆晶工藝也是必然的選擇。傳統(tǒng)LED顯示的最大視覺效果問題是“像素顆�；�”——表貼工藝中，LED顯示屏就是由顆粒性的像素構成的。顯然，表貼工藝無論如何改變光學設計，還是無法根本克服視覺上像素顆粒化的問題。所以，COB技術突破單個燈珠的封裝方式，而是采用CELL集合的方法一次性封裝更多的“像素”，避免顆粒化的視覺效果。

    在COB封裝中，索尼、三星格外強調自己采用的是100微米級別的LED顆粒。為何如此呢？因為，即便是COB封裝，也必須依賴LED晶體顆粒的表面光學設計、LED晶體顆粒的體積更小等創(chuàng)新，才能最大成都上克服LED顯示像素顆�；�的問題。而更小的LED晶體，則意味著覆晶工藝的巨大優(yōu)勢。

    所以，對于LED顯示的核心技術方向：更小間距、更好視覺體驗，這兩點而言，覆晶都是很好的選擇。更何況，未來的小間距LED屏一定是“小顆粒LED晶體”的時代。

    因為，在更小間距和像素上，MINI-LED晶體顆粒是必須的；在更高的純黑面積上，MINI-led晶體顆粒也是必須的；在LED發(fā)光性能提升之后，MINI-LED顆粒還意味著成本優(yōu)勢。而更小的Mini-led晶體顆粒實現(xiàn)更高的電氣連接穩(wěn)定性、更好的光學設計、更高的晶體襯底光學裸露，覆晶倒裝工藝都是良好的選擇。且LED晶體顆粒越小，覆晶的優(yōu)勢也就越突出。

    當然，覆晶工藝不是一種獨立存在的技術：表貼小間距的LED晶體顆粒也可以用覆晶工藝、COB小間距LED的晶體顆粒也可以用覆晶工藝、CoB+MINI-LED+覆晶工藝則被認為是行業(yè)第三代產品的主要技術組合。

    總之，小間距LED顯示產業(yè)依然在“技術革新”的快速車道上。在一系列貨架技術，比如COB、mini-led、覆晶等尚未普及的今天，行業(yè)必然能夠看到未來產品的“迭代換新”。這樣的產業(yè)格局下，如何在最新技術和產品上占據(jù)時間周期優(yōu)勢，將是小間距LED品牌們“長盛不衰”的關鍵所在。