目前我們經常聽到圈子內朋友說MINI LED 那么他的技術難點在哪里，且聽迷你光電為大家介紹！
做Mini LED顯示面板產品，涉及到LED芯片、封裝、PCB板設計制造、材料、設備、測試、修復、生產工藝、驅動IC、控制發(fā)送接收、電源、節(jié)能、箱體拼接、一致性校正、面板防護等多種綜合性技術， 其中LED芯片技術和LED芯片的封裝技術是其最重要的兩項底層支撐技術，那么其它的綜合性技術與芯片、封裝技術又是一種怎樣的共生關系呢？本文將就此展開討論，使大家對LED顯示行業(yè)的Mini LED技術的關鍵點有一個大概的輪廓了解，不至于在聽到Mini LED技術時就云里霧里的迷失方向或被神秘化。有不對的地方，希望大家批評指正。
在不同的行業(yè)，Mini LED技術概念具有不同的語境和含義。比如LCD行業(yè)，Mini LED往往指的是背光面板技術。5mm燈珠間距的直下式背光面板就可稱得上是Mini LED技術了。但在LED顯示行業(yè)，這是無法想象的，因為5mm的像素間距連小間距技術都算不上。所以我們今天討論的問題，僅限于LED顯示領域，像素間距是在1.5mm-0.3mm范圍內的Mini LED技術。但這里的討論對LCD行業(yè)的背光面板技術也具有一定的參考價值。
一、Mini LED的芯片技術
LED芯片技術已從正裝時代過渡到倒裝時代，倒裝芯片的應用是大勢所趨。LED芯片的尺寸也規(guī)范在了50-200µm之間。目前在1.5-1.2mm像素間距范圍內，還可以使用正裝芯片，在1.2-0.7mm像素間距范圍內，有紅光用正裝、藍綠光用倒裝的解決方案，在0.7-0.3mm像素范圍內，RGB都要使用倒裝芯片。因此Mini LED產品就會有正裝芯片和倒裝芯片之分。
在Mini LED產品上使用倒裝芯片技術的優(yōu)勢是可以提升亮度、更加節(jié)電、有更好的對比度效果，更少的設備投入和更高的生產效率，可以實現更小的像素物理空間布局，也可以有效改善顯示面板像素的內失效問題。
所以，隨著像素間距向著更小的0.3mm目標方向努力，正裝芯片技術將會全部過渡到倒裝芯片技術。
二、Mini LED的封裝技術
伴隨著LED芯片技術的發(fā)展，LED封裝技術也有了理論和工藝實踐上的創(chuàng)新與突破，正在從支架型封裝燈驅分離技術時代過渡到無支架型集成封裝燈驅合一技術時代，在封裝技術演化的過程中，還出現了一種暫時性的支架型有限集成封裝燈驅分離技術。
在支架型封裝的燈驅分離技術分類中，我們知道有DIP技術和SMD技術。但做Mini LED顯示產品，只有SMD技術可以把像素間距較穩(wěn)定的做在1.2-1.5mm區(qū)間。但這種技術面對Mini LED顯示產品的面板級像素失控率和整屏像素失控率的百萬級指標要求，會感到力不從心，在制造像素間距P1.2以下的顯示產品時，遇到了許多無法克服的技術瓶頸問題，逐漸喪失市場優(yōu)勢。
支架型有限集成封裝燈驅分離技術，從時間上描述是在支架型封裝技術和無支架型集成封裝技術之后出現的一種過渡性的封裝技術形態(tài)。在這類技術分類中，目前我們看到有2in1封裝技術、4in1封裝技術、Nin1(IMD)封裝技術。它們即想汲取COBIP (COB集成封裝）的集成化思想，又不想放棄SMD支架型封裝技術的簡單性，所以產品上一直難有脫胎換骨的變化。這種技術從本質上說就是SMD和COBIP的混合體封裝技術，大部分傳承了SMD的基因，只有限的引入了COB封裝元素和集成化思想，因此也被稱之為COBLIP (Chip On Board Limited Integrated Packaging)技術。由于沒有有效地減少支架引腳的措施，還是屬于支架型封裝燈驅分離技術范疇，不能從根本上解決由支架引腳引發(fā)的像素外失效問題。盡管有支架引腳減少數量的優(yōu)化改良方案，但這種努力的效果不明顯，無法真正擺脫萬級或十萬級的面板級像素失控率和整屏像素率低階能力的事實，在Mini LED 的1.2-0.9mm像素區(qū)間, 會遇到與SMD封裝技術相同的技術瓶頸問題。另外從產業(yè)技術升級的角度來看，未來的4K、8K超高清視頻顯示產品、Mini LED顯示產品需要的一定是高階的面板級的百萬級顯示產品。而這種過渡型技術，盡管產業(yè)鏈上的封裝企業(yè)可以把器件做到百萬級，但下游企業(yè)用這種百萬級的器件做到面板級就會變成十萬級的產品，實際上是一種產業(yè)資源的浪費，是嚴重的產業(yè)問題，應引起全行業(yè)的重視。
無支架型集成封裝燈驅合一技術是伴隨著COB封裝技術引入行業(yè)后發(fā)展起來的創(chuàng)新體系技術，相對于支架型封裝體系技術而言它的技術特征就是無支架引腳和高集成度。這種技術形態(tài)最早出現在2010年，在PCB板的一面做無支架引腳的COB高集成度像素面板級封裝，在PCB板的另一面布置驅動IC器件，所以是一塊板的無支架引腳的高集成度封裝燈驅合一技術解決方案，稱為COBIP（Chip On Board Integrated Packaging）技術。COBIP技術是新體系技術的第 一代創(chuàng)體系技術。它除了自身擁有的多種差異化優(yōu)勢外，其對行業(yè)最大的貢獻就是可以有效解決LED顯示面板的像素失控點過多的問題。根據我們的研究：近40年來支架型分立式器件封裝技術和由這一體系技術所主導的LED顯示面板制造技術在解決led顯示屏像素失控點過多的問題上，技術能力始終無法突破萬級。到2017年行業(yè)對面板級像素失控率最嚴格的標準指標還是1/10000。造成這種現象最主要的原因是分立式封裝器件使用了支架引腳技術。COBIP技術把燈珠顯示面的支架引腳全部省掉，面板級的控制像素失效技術能力提升兩個數量級，使像素失控率指標可達室內百萬級、戶外十萬級水平。后面COBIP技術還會使用全倒裝化LED芯片來解決LED顯示面板像素的內失效問題，那么ppm百萬級的指標要求對COBIP技術來說僅僅是起步水平。COBIP技術的問題是它僅解決了燈珠顯示面的無支架引腳化，但并沒有解決驅動IC面的支架引腳產生的失效問題，還屬于半無支架引腳技術，它將這一問題留給了新體系技術的第二代COCIP技術來解決，會使其成為一個名副其實的全無支架引腳技術。COBIP技術能有效而顯著地降低LED顯示面板的像素失效，而COCIP技術解決的是驅動IC封裝器件的引腳失效問題，將會非常顯著的提升led顯示屏系統的整體可靠性。這一技術優(yōu)勢會為LED顯示的4K、8K超高清視頻顯示產品，Mini LED顯示產品提供底層高階面板制造技術。
三、Mini LED技術中封裝技術比芯片技術更重要
為什么會提出這樣一種觀點？我們先做下面的一個形象的接力+跨欄設計，如圖一所示：
在有5個賽段和5個分區(qū)的接力+跨欄賽道上，起點處可以看到有五個LED倒裝芯片的參賽選手，它們分別對應5個分區(qū)賽道上在接力區(qū)等待的SMD封裝技術、2in1封裝技術、4in1封裝技術、Nin1封裝技術和COBIP封裝技術，LED倒裝芯片們跑完了第 一賽段后把接力棒分別交給了這5種封裝技術，在第二賽段和第三賽段之間設置了解決面板級像素失效能力的第 一個萬級欄，像素失控率指標設定在1/10000，這時你會注意到SMD封裝技術已沒有能力越過，被淘汰了下來。剩下的4位封裝技術選手繼續(xù)在第三段賽道上向前。這里需要說明的是，在第二賽段上如果2in1、4in1和Nin1封裝技術（IMD)沒有做引腳數量減少的優(yōu)化解決方案，而且使用的是全正裝芯片做的封裝器件，和SMD封裝技術的結果一樣，也是不能跨越過第 一個萬級欄的。但如果用了倒裝芯片而沒有做器件引腳數量減少的優(yōu)化，萬級欄可能剛剛有能力越過，但很危險，處于臨界的邊緣，取決于各企業(yè)的封裝技術能力。我們的研究認為，對COBLIP技術分類來說，面板級像素失效控制能力的提升與封裝器件引腳數量的減少有高度相關性，引腳數量減少一半，能力可以提升一倍（達到1/20000=5/100000)。所以在第三賽段和第四賽段之間設置了十萬級欄，像素失控率指標設定在5/100000，是基于目前看到的2in1、4in1和Nin1封裝技術（IMD)與SMD封裝技術相比封裝器件焊接引腳數量基本上都是減少了一半。如果是這樣，前面的十萬級欄風險很大。器件集成度越低，風險越大。在這類技術中我們知道2in1的器件集成度最低。但如果器件引腳減少的數量大于50%，就可以躍過這個十萬級欄。這個5/100000的十萬級欄基本上就是支架型封裝燈驅分離體系技術與無支架型集成封裝燈驅合一體系技術的分水嶺。在第四賽段與第五賽段之間我們設置了比萬級欄高兩個數量級的百萬級欄，像素失控率指標設定在5/1000000（這道跨欄是檢驗所有Mini LED技術中有關封裝概念技術的試金石。我們認為目前只有COBIP封裝技術可以跨越過去，這是基于我們有近10年的實際案例數據支撐。用全正裝芯片技術做COBIP全彩顯示面板，客戶端使用一年后，像素失控率基本上維持在5ppm左右。我們的封裝設備還不算先進，如果行業(yè)同行用更好的設備，使用全倒裝芯片+COBIP封裝技術，滿足我們新的技術規(guī)范中的百萬級像素失控率指標要求應該是很輕松的事。
用這張圖我們是想說明，只有封裝體系技術的創(chuàng)新才能夠產生如此大的差異變化, 體系技術的突破是思想理論的突破，而不是技術的概念性炒作或所謂的COB封裝代差技術所能帶來的能力效果。
為了進一步說明封裝技術比芯片技術更重要，我們繪制了圖二。圖二也體現出了目前行業(yè)做Mini LED的產業(yè)系統生態(tài)圈：
在圖二中處于頂層的技術是LED芯片技術區(qū)，相對處于行業(yè)產業(yè)鏈的上游。在這個區(qū)里我們選擇了目前最前沿的倒裝芯片技術只是為了說明提出的問題，實際上放置正裝芯片的道理是一樣的。產業(yè)鏈的中部位置是LED芯片封裝技術層，LED芯片來到這個層后有兩個方向性的技術路線，不同的封裝體系技術會選擇相同的LED芯片，所以LED芯片具有被選擇性。一旦被不同的封裝體系技術選中，就會產生出不同等級的Mini LED顯示面板。在最下面的第三層我們看到有很多輔助的LED顯示面板綜合性技術，它們既可為萬級或十萬級的顯示面板制造技術服務，也可為百萬級的顯示面板制造技術服務，形成了整個Mini LED產業(yè)系統的共生關系。
圖二還用以說明，LED芯片技術和LED芯片封裝技術是Mini LED顯示面板制造技術中最重要的兩個底層支撐技術，缺一不可。LED芯片永遠離不開封裝技術對它的保護。這兩種底層支撐技術相比較而言，封裝技術顯得尤為重要。因為LED芯片技術只能體現行業(yè)技術水平的發(fā)展高度，但它不能決定行業(yè)的發(fā)展方向，行業(yè)的發(fā)展方向從來都是由封裝體系技術所主導的，原因是LED芯片具有被選擇性，同樣的芯片被不同的封裝體系技術所選中，生產出的Mini LED顯示面板差別巨大。
為了更好的理解上述封裝技術的分類與定位，我們推出封裝技術的三級技術層級概念：
體系技術層級
在LED的封裝技術中體系技術是最 高等級的技術。什么樣的技術可以稱之為體系技術呢？一定是具有較為完整的思想理論和理論體系的技術。體系技術特征鮮明，其特點是對行業(yè)的發(fā)展具有方向性的引領作用和持久的影響力，也是所有封裝技術發(fā)展的本源。像支架型封裝燈驅分離技術和無支架型集成封裝燈驅合一技術都屬于體系技術的范疇。
兩種封裝體系技術的特征如圖三所示：
代差技術層級
代差技術的重要性低于體系技術，其技術地位僅次于體系技術層級。 它沒有自己完整的技術理論，只有代差技術的優(yōu)越論， 依附或演化于某一體系技術框架內。這種層級的技術壽命期大概有十年左右的時間，之后會被新興的代差技術所取代。像支架型封裝燈驅分離體系技術中的DIP封裝技術、SMD封裝技術、無支架型集成封裝燈驅合一體系技術中的COBIP封裝技術、COCIP封裝技術都是屬于這一層級的技術。
DIP與SMD之間的代差特征就是相對于PCB板垂直引腳與平面引腳的差異。
COBIP與COCIP之間的代差特征就是半無支架引腳和全無支架引腳的差異。
改良技術層級
改良技術層級最低，一般是對某個代差技術所做出的優(yōu)化與改良。是從某一代差技術中派生出來的，引入了一些技術元素概念，沒有明顯的技術特征，只有改良技術的優(yōu)越論。相對來說技術邏輯較為混亂，有時相對矛盾和不完整。應用領域不具有全局的代表性，技術壽命期不長， 一般3-5年左右就會自行消亡。從DIP封裝技術中派生出的點陣模塊封裝技術，從SMD封裝技術中派生出的2ni1、4in1、Nin1（IMD）封裝技術等，都屬于這一層級的技術，也可稱之為半代技術。
比如從支架體系第 一代的DIP封裝技術中派生出的點陣模塊技術和COB（三合一）集成封裝技術，它們都引入了有限像素集成封裝思想，但它們的器件引腳和DIP是一樣的，都是垂直于PCB板的方向，所以將它們定位于支架體系的一代半技術。
又比如從支架體系第二代的SMD封裝技術中派生出的COBLIP (2in1、4in1、Nni1 (IMD)封裝技術)，它們也都同樣引入了有限像素集成封裝思想，但它們的器件引腳和SMD是一樣的，都是平行于PCB板的平面方向，所以將它們定位于支架體系的二代半技術。
我們都知道的事實是支架型封裝燈驅分離體系技術下的萬級LED顯示面板制造技術已經主導了行業(yè)近40年的發(fā)展，在4K、8K超高清視頻顯示產品、Mini LED顯示產品百萬級的像素失控率能力指標要求下，我們認為無支架型集成封裝燈驅合一體系技術也將會主導行業(yè)的發(fā)展大勢幾十年。這和我們2015年隱喻的提出：＂行業(yè)未來技術的發(fā)展，6腳的跑不過4腳的，4腳的跑不過無腳的＂道理是一脈相承的。這里提到所謂的“腳”，指的就是封裝器件的引腳。封裝體系技術的演變就是從“有引腳”過渡到“無引腳”。
通過上面的梳理，面對Mini LED的各種技術概念，我們很容易看清其中的封裝技術的分類及在其中的技術定位。
下面從LED顯示面板像素失效的角度分析，同樣可以得到封裝技術比芯片技術更重要的判斷。請看下面的圖四，在LED顯示面板的像素失效中，像素的外失效數量與內失效數量的量化柱狀對比圖。
根據我們的研究發(fā)現，LED的像素失效分為內失效與外失效。內失效主要是在像素膠體內部由LED芯片缺陷或LED芯片的封裝工藝造成的。外失效的成因比較復雜，但主要被認為是封裝器件引腳由SMT的焊接工藝缺陷造成的。其次是在復雜的環(huán)境應用條件下，由靜電、磕碰或潮濕鹽霧環(huán)境因素攻擊了器件引腳產生的氧化問題造成的。外失效數量占總失效數量的90%強，內失效數量不足10%弱。
LED倒裝芯片在解決像素失效能力方面是有限的，它只能解決圖四中那個不到10%的紅區(qū)內的像素內失效問題。如果是用全正裝封裝技術，RGB 3顆芯片、5條焊線、10個邦定焊點，共有18個工藝質量控制點。如果用正倒混合封裝技術，R芯片用正裝，GB芯片用倒裝，就有3顆芯片、1條焊線、2個邦定焊點、4個倒裝芯片電極焊接點共10個工藝質量控制點。如果使用全倒裝封裝技術，就只有RGB 3顆芯片和6個倒裝芯片電極焊接點，共9個工藝質量控制點。所以混裝封裝的可靠性相比較正裝封裝，理論上可以提升44%的能力。而全倒裝封裝相比較全正裝封裝可以提升50%的能力。而混裝封裝與全倒裝封裝僅相差6%，能力接近，實際應用需從效率和成本角度考慮決定使用哪種倒裝芯片和封裝技術更劃算。在兩種封裝體系技術中，都有這種全正裝、混裝和全倒裝的實操，所以Mini LED就有正裝、混裝和倒裝的分類，它們也應該算到封裝技術的范疇內。
無論全倒裝芯片封裝技術如何發(fā)力，它就只能解決像素內失效的10%的那個紅區(qū)內的問題，最多可以把10%的紅區(qū)能力提升50%，也就是可減少一半的像素內失效。但倒裝芯片封裝技術根本無法解決圖四中的90%的黃區(qū)的像素外失效問題。黃區(qū)問題的根本性解決只能靠無支架引腳的集成封裝體系技術。
如果把全倒裝芯片技術用在支架型封裝體系技術中，你就會發(fā)現像素外失效問題依然存在，而且無解。盡管你使用了全倒裝芯片，像素內失效在10%的紅區(qū)內也減少了50%，但這又有什么用？從100%總失效結構中只能做出5%的減少努力，倒裝芯片的作用發(fā)揮不出來，其實是一種資源的浪費。
所以全倒裝芯片的作用要依賴無支架集成封裝體系技術才能發(fā)揮出來，被不同的封裝體系技術所選中，達到的能力效果差別巨大。
四、Ｍini LED的芯片和封裝技術及其技術組合之間的能力PK
這里所進行的對比是指在解決像素失效能力方面各種底層支撐技術以及它們之間的技術組合展現出的能力對比，使上面敘述的文字得以直觀的展現出來。
首先我們設計了單一項的LED芯片技術和LED芯片封裝技術的能力對比圖，用以說明這些技術在解決像素失效的能力方面的權重到底有多大。如圖五所示，這里給出的對比分析模型是以SMD技術產生的所有像素失效的100%做為參照基準的，假設是把90%的失效分給外失效，10%的失效分給內失效。這是一種趨勢分析模型，不可能做到100%的準確，主要用來進行方向性判斷。從圖五中可以看到各種單一項技術能解決的像素失效問題的能力以及它們到底是用來解決內失效還是外失效的？
下面對圖五中單一項技術的比較逐一進行說明：
正裝封裝：之前SMD的技術采用的都是正裝芯片，所以很容易理解，Mini LED用正裝芯片封裝在解決像素失效方面不會有任何的能力提升。
混裝封裝：把內失效降低到5.6%, 外失效沒有降低，總失效數量與SMD封裝技術相比降低到95.6%，能力提升有限。
全倒裝封裝：把內失效降低到5%, 外失效沒有降低，總失效數量與SMD封裝技術相比降低到95%，能力提升有限。
2in1-8引腳、4in1-16引腳、Nin1-Nx4引腳封裝：與SMD封裝技術一樣，總失效數量不會降低，所以沒有任何的能力提升。
2in1-4引腳、4in1-8引腳、Nin1-Nx2引腳封裝：與SMD封裝技術相比，變化比較明顯，主要是由于將封裝器件的引腳數量減少了一半，可以把像素外失效數量從90%降低到45%，使總像素失效數量下降到55%，能力提升比較明顯，但最終還是不能完全解決由支架引腳造成的像素外失效問題，外失效問題依然無解。
COBIP和COCIP封裝：完全解決了SMD封裝技術由支架引腳產生的像素外失效問題，與SMD技術相比，90%的像素外失效問題全部解決，總失效數量減少到10%，能力提升顯著，在外失效問題的解決上不留任何隱患。
其次，在了解了單一項技術的權重以后，我們設計了LED芯片和LED芯片封裝技術的組合拳，看看各種組合技術解決方案的能力有多強。如圖六所示：
在圖五中我們看到，正裝芯片技術本身對減少像素失效能力的提升沒有作用，在圖六中與傳統的支架封裝體系技術相結合，我們沒有把它放進去。但正裝芯片借助無支架集成封裝體系技術，還是有價值的。所以有正裝芯片封裝與COBIP和COCIP封裝技術的組合。
下面對圖六中LED芯片技術與LED芯片封裝技術的組合解決方案在解決像素失效的能力上進行比較，逐一說明：
SMD封裝、2in1-8引腳、4in1-16引腳、Nin1-Nx4引腳封裝技術+混合芯片封裝解決方案，可以降低像素的內失效到5.6%，完全無法解決像素外失效問題，可以把像素總失效降低到95.6%, 幾乎沒有能力的提升。
SMD封裝、2in1-8引腳、4in1-16引腳、Nin1-Nx4引腳封裝技術+全倒裝芯片封裝解決方案，可以降低像素的內失效倒5%，完全無法解決像素外失效問題，可以把像素總失效降低到95%, 盡管使用了全倒裝概念，能力依然沒有什么提升。
2in1-４引腳、4in1-８引腳、Nin1-Nx２引腳封裝技術+混合芯片封裝解決方案，可以降低像素內失效到5.6%, 降低像素外失效到45%，綜合降低總像素失效到50.6%，雖然解決像素失效的能力有一定的提升，但無法根除像素的外失效問題。
2in1-４引腳、4in1-８引腳、Nin1-Nx２引腳封裝技術+全倒裝芯片封裝解決方案，可以降低像素內失效到5%, 降低像素外失效到45%，綜合降低總像素失效到50%，雖然解決像素失效的能力有一定的提升，但同樣無法根除像素的外失效問題。
COBIP、COCIP封裝技術+正裝芯片封裝解決方案，無支架引腳技術徹底解決了像素的外失效問題，使傳統技術的像素外失效問題從90%降到0，使像素總失效降到10%，能力提升顯著。
COBIP、COCIP封裝技術+混裝芯片封裝解決方案，比和正裝芯片封裝相結合的解決方案又有了提升，不僅沒有了像素外失效問題，把像素內失效問題降低到5.6%，總像素失效降低到5.6%。
COBIP、COCIP封裝技術+全倒裝芯片封裝解決方案，沒有了像素外失效問題，把像素內失效問題減少到5%，總像素失效降低到5%。與COBIP、COCIP封裝技術+正裝芯片封裝解決方案相比較，體系封裝技術內自身能力比較又從10%降到了5%, 能力得到１倍的提升。
五、結束語
芯片技術體現高度，封裝技術決定方向。在提升LED顯示面板像素失控能力方面，方向比高度更重要。也就是文章第三部分提出的觀點“封裝技術比芯片技術更重要”。我們認為：未來Mini LED的最 佳技術路線是全倒裝芯片封裝技術+無支架型集成封裝燈驅合一體系技術。而前期行業(yè)在小間距顯示技術上發(fā)力的COB集成封裝技術應準確的定位于無支架型集成封裝燈驅合一體系技術中的第 一代COBIP技術，而這代技術也僅僅是Mini LED的低階門檻技術，COBIP+Mini LED并不是最 好和最終的解決方案。第二代的COCIP技術可以解決COBIP技術在向0.3mm的方向努力過程中碰到的瓶頸問題，我們認為Mini LED的高階技術路線是全倒裝芯片技術+COCIP封裝技術。對行業(yè)中提出的COB封裝+Mini LED的路線不認同，至少認為不太嚴謹。因為在兩種封裝體系技術中，你都會看到COB封裝技術的身影。COB封裝與不同的封裝體系技術思想相結合，結出的果是不一樣的。對COB封裝技術內出現了代差的提法，以及未來會出現COB封裝+Micro LED的概念我們更不認同，只有體系技術內才會有代差技術的演變，我們知道COB封裝不是Micro LED的底層支撐技術，COBIP技術也僅僅就是Mini LED的入門技術，對用COB封裝技術就能搞出Micro LED不能理解，謝謝大家！
