MiniLED設(shè)備生產(chǎn)過程面臨哪些難題

自MiniLED及Micro LED概念提出以來，有一種盛行的觀點(diǎn)認(rèn)為MiniLED將成為Micro LED的過渡產(chǎn)品。但其實(shí)，一些業(yè)者并不這么認(rèn)為。

例如，設(shè)備廠商K&S認(rèn)為MiniLED和Micro LED各具特點(diǎn)，他們并非誰取代誰、誰是誰的過渡問題。在背光和大屏幕直顯領(lǐng)域，MiniLED更合適；而在小屏幕超高清晰領(lǐng)域，Micro LED會(huì)更合適。ASM太平洋則認(rèn)為MiniLED在顯示領(lǐng)域?qū)?huì)成為大贏家，且不容易被Micro LED所取代。此外，在2018年LEDinside對(duì)LED驅(qū)動(dòng)IC廠商聚積科技的一次訪談中，聚積董事長(zhǎng)楊立昌先生也表示不認(rèn)為MiniLED只是一個(gè)過渡性產(chǎn)品，當(dāng)時(shí)，他就非?？春肕iniLED在背光與RGB顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。

如我們所見，2019年，各種MiniLED產(chǎn)品花式出場(chǎng)，潛力開始釋放，發(fā)展趨勢(shì)也已清晰明朗。是的！2020年起，MiniLED將會(huì)有一番作為。不過，這個(gè)過程仍存在許多技術(shù)挑戰(zhàn)。由于MiniLED使用量相比傳統(tǒng)LED使用量呈現(xiàn)倍數(shù)增長(zhǎng)，無論是MiniLED背光還是Mini RGB顯示應(yīng)用，各環(huán)節(jié)廠商都必須攻克速度、精度、一致性與良率等問題，才能降低成本，從而實(shí)現(xiàn)終極大規(guī)模商用化的美好愿景。

速度、精度、一致性與良率等技術(shù)難題貫穿MiniLED設(shè)備、芯片、封裝到應(yīng)用端整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，LEDinside曾于2019年做過相關(guān)的專題報(bào)道，但主要針對(duì)芯片、封裝與應(yīng)用端。這一次，我們將焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)了設(shè)備端，了解這些難題在設(shè)備端如何體現(xiàn)以及設(shè)備廠商如何跨過這一道道門檻。

針對(duì)MiniLED設(shè)備生產(chǎn)過程中遇到的問題，封測(cè)設(shè)備廠商標(biāo)譜指出振動(dòng)盤供料系統(tǒng)、機(jī)械零部件、檢測(cè)系統(tǒng)以及影像系統(tǒng)等方面的問題。

標(biāo)譜表示，由于尺寸小，集成度高，MiniLED對(duì)封測(cè)設(shè)備的振動(dòng)盤供料系統(tǒng)提出了高要求。目前，封測(cè)設(shè)備的振動(dòng)盤供料系統(tǒng)由于成本和貨期的問題，大部分都是采用國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品。然而，因起步較晚，國(guó)產(chǎn)振動(dòng)盤在控制精度、表面處理和穩(wěn)定性等方面與進(jìn)口振動(dòng)盤仍有一定的差距。

同時(shí)，MiniLED設(shè)備對(duì)機(jī)械零部件的整體精度要求也特別高。在實(shí)際操作中，雖然單個(gè)零件的精度可以達(dá)到要求，但所有零件組裝成整體之后則難以達(dá)到要求。

此外，標(biāo)譜還提到，基于MiniLED本身特性以及使用特性，分光分色測(cè)試儀和檢測(cè)外觀的影像系統(tǒng)等檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性、穩(wěn)定性以及測(cè)試精度都必須滿足更高的要求。

針對(duì)這些設(shè)備上的技術(shù)問題，標(biāo)譜已提前多年布局。2014年，標(biāo)譜建立機(jī)加廠，并逐年加大投入，采購(gòu)高精度生產(chǎn)設(shè)備，盡量保持自己生產(chǎn)高精度零件，外協(xié)加工普通零件。

2015年，標(biāo)譜專門成立振動(dòng)盤事業(yè)部，采購(gòu)高精度5軸加工中心，同時(shí)還建立振動(dòng)盤研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)全系列振動(dòng)盤供料系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工和組裝調(diào)試。

另外，標(biāo)譜成立之初的核心團(tuán)隊(duì)就包含影像工程師，并于2019年獨(dú)立形成檢測(cè)系統(tǒng)研發(fā)部。此部門主要收集試產(chǎn)和售后反饋的客戶需求，通過分析客戶需求來設(shè)計(jì)更新、更高、更準(zhǔn)的測(cè)試系統(tǒng)。

值得一提的是，標(biāo)譜大力投入的研發(fā)部門一直致力于設(shè)計(jì)更合理的方案，以減少人工操作，減少設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，這一點(diǎn)在大規(guī)模生產(chǎn)過程中意義重大。

華騰半導(dǎo)體主要提到了分光編帶設(shè)備以及測(cè)試設(shè)備的速度與精度問題。

華騰表示，第一個(gè)難點(diǎn)在于分光編帶設(shè)備的速度。與傳統(tǒng)設(shè)備相比，MiniLED自動(dòng)分光編帶設(shè)備產(chǎn)能較低，但其對(duì)機(jī)臺(tái)的運(yùn)行速度卻有更高的要求。由于目前MiniLED多采用集成封裝的形式，芯片用量是傳統(tǒng)用量的N倍，相應(yīng)的測(cè)試時(shí)間會(huì)成倍增長(zhǎng)，因此設(shè)備的速度必須比傳統(tǒng)的設(shè)備快很多，產(chǎn)能才不至于受到很大的影響。

第二個(gè)難點(diǎn)在于測(cè)試精度。以亮度指標(biāo)為例，傳統(tǒng)3顆LED芯片的測(cè)試要求偏差在3%以內(nèi)，而對(duì)于MiniLED來說，3N顆芯片的測(cè)試偏差仍然需要控制在3%以內(nèi)，這是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

但是，對(duì)于設(shè)備的這些關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，華騰已經(jīng)有了自己的解決方案。據(jù)其介紹，公司設(shè)備在小間距LED上的良好表現(xiàn)，讓華騰成為有機(jī)會(huì)最早進(jìn)入MiniLED領(lǐng)域的設(shè)備廠商之一。據(jù)了解，華騰已針對(duì)MiniLED推出了具備高精度和高良率等特點(diǎn)的全自動(dòng)測(cè)試分選機(jī)（HT7600）和全自動(dòng)編帶機(jī)（HT6000）。

梭特科技指出了分選機(jī)和固晶機(jī)取放（Pick & Place）過程中面臨的難題。

梭特表示，現(xiàn)行的方式依舊是采取一顆一顆芯片進(jìn)行取放或COB打件（Die Bond）方式，速度和精度不足就會(huì)導(dǎo)致高成本問題，這也是目前阻礙MiniLED量產(chǎn)的問題之一。

鑒于此，梭特預(yù)計(jì)今年下半年推出FOB 先進(jìn)封裝制程系列設(shè)備，此設(shè)備能夠幫助LED顯示屏客戶解決生產(chǎn)成本問題。據(jù)介紹，此設(shè)備主要是利用高精度和高速的混Bin排片技術(shù)，再通過巨量轉(zhuǎn)移將RGB 芯片同時(shí)移載到同一片載具上， 最后再一次性進(jìn)行高效率的固晶制程。

ASM太平洋則強(qiáng)調(diào)了焊接、返修及自動(dòng)化作業(yè)等過程中的速度與良率之間的關(guān)系問題。

ASM太平洋表示，提升生產(chǎn)速度是ASM太平洋研發(fā)的必然項(xiàng)目。然而，高速度雖有助降低生產(chǎn)成本，但同時(shí)還需考慮良率問題；尤其是針對(duì)尺寸越細(xì)小的MiniLED，若良率稍低，便會(huì)加重返修工序，進(jìn)而增加生產(chǎn)成本。所以，廠商需平衡速度與良率之間的關(guān)系，才能在競(jìng)賽中獲勝。

目前，ASM太平洋已推出了全自動(dòng)巨量焊接產(chǎn)線Ocean Line，并且，其高速、高精度焊接、返修機(jī)臺(tái)、自動(dòng)化方案均已接單投產(chǎn)。

巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備廠商K&S指出了速度、精度與良率三個(gè)研發(fā)難點(diǎn)以及它們與成本之間的關(guān)系。

K&S認(rèn)為，MiniLED的終端應(yīng)用產(chǎn)品對(duì)MiniLED的使用量極大，因此這些產(chǎn)品對(duì)速度、精度、良率的要求沒有上限。同時(shí)，速度、精度與良率還直接與最終產(chǎn)品的成本掛鉤，而成本則是目前阻礙MiniLED量產(chǎn)的一個(gè)瓶頸問題。因此，未來K&S會(huì)持續(xù)專注于提升巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備的速度、精度與良率。K&S還提出，對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來講，如何降低MiniLED Die的生產(chǎn)成本也是未來要攻克的問題。

據(jù)介紹，巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備生產(chǎn)過程涉及高速高精度驅(qū)動(dòng)與控制、機(jī)械運(yùn)動(dòng)與其他很多物理化學(xué)特性的應(yīng)用、光學(xué)識(shí)別與計(jì)算等，量產(chǎn)難度極高。該公司已與Rohinni公司共同推出了MiniLED巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備 PIXALUX，此設(shè)備在速度、精度與良率上都具有明顯的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)階段，K&S的MiniLED巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備已在客戶方得以應(yīng)用，并開始生產(chǎn)。

北方華創(chuàng)主要強(qiáng)調(diào)設(shè)備的整體性能，除速度、精度等技術(shù)難點(diǎn)以外，還有一致性的問題。

北方華創(chuàng)表示，MiniLED提高對(duì)設(shè)備精細(xì)程度的要求。伴隨芯片尺寸的縮小，LED芯片工藝方面需要更好的一致性、更少的顆粒和更優(yōu)的膜層質(zhì)量。在一致性方面，MiniLED顯示產(chǎn)品對(duì)芯片的電流和顏色的一致性，Mini COB封裝技術(shù)的光學(xué)一致性和PCB板墨色一致性，以及像素間的混光一致性和表面一致性等皆需要提升到更高的水平。

北方華創(chuàng)認(rèn)為，LED行業(yè)目前已處于紅海市場(chǎng)，MiniLED作為新的產(chǎn)品應(yīng)用，需要在初期以更優(yōu)越的性能打開市場(chǎng)，而設(shè)備作為首要環(huán)節(jié)，需要最先提高相關(guān)技術(shù)水平。同時(shí)，隨著市場(chǎng)的發(fā)展，終端產(chǎn)品的價(jià)格逐漸下降，從設(shè)備端來看，則需要加快實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比的需求。對(duì)北方華創(chuàng)而言，現(xiàn)有的設(shè)備技術(shù)已可以滿足MiniLED技術(shù)要求，公司在機(jī)型和腔室類型方面配置靈活。另外，北方華創(chuàng)還指出，無論是MiniLED還是Micro LED，后段制程的難點(diǎn)會(huì)多于前段制程。

綜上，設(shè)備環(huán)節(jié)面臨的技術(shù)難題，相關(guān)廠商已有相應(yīng)的解決方案。如LEDinside所了解，設(shè)備端已準(zhǔn)備就緒，那么從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看，進(jìn)展如何？

北方華創(chuàng)表示，從外延芯片端看，目前量產(chǎn)技術(shù)基本完善；從封裝端看，此環(huán)節(jié)面臨的問題相對(duì)更多（如封裝形式）；從產(chǎn)品端來看，背光和顯示領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)率先進(jìn)入大眾視野，而背光應(yīng)用的潛力已無須懷疑，顯示領(lǐng)域也有較大的機(jī)會(huì)可以導(dǎo)入大規(guī)模使用。

ASM太平洋指出，目前來看，MiniLED 產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展尚未達(dá)到完善及成熟的程度。例如，在芯片供應(yīng)方面，3x5mil、2x4mil 等 MiniLED 芯片還有待量產(chǎn)。在基板方面，適用于MiniLED 的基板價(jià)格高企，且占整體物料成本的比重高達(dá)甚至超過5成，因此，良率和成本都有待優(yōu)化。但ASM太平洋認(rèn)為，在背光應(yīng)用上，LCD 配合MiniLED背光的方案完全有能力與OLED方案比拼；在顯示應(yīng)用上，MiniLED的應(yīng)用將有機(jī)會(huì)從超小間距顯示屏市場(chǎng)擴(kuò)大至間距大于P0.7的顯示屏市場(chǎng)。

根據(jù)LEDinside分析，憑借局部調(diào)光、更高對(duì)比度和更高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，加上物料成本低等相對(duì)的成本優(yōu)勢(shì)，MiniLED已成功切入背光市場(chǎng)和RGB顯示市場(chǎng)。并且，MiniLED于2019年正式在顯示器領(lǐng)域與OLED直接競(jìng)爭(zhēng)?；贛iniLED強(qiáng)勁的需求量以及廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，各大廠商均看好MiniLED的前景，接下來，只要產(chǎn)業(yè)鏈所有環(huán)節(jié)協(xié)力進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，MiniLED產(chǎn)品將很快能夠全面打開市場(chǎng)，進(jìn)而提高市占率。（文：LEDinside Janice）
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