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全垂直结构Mini LED RGB显示方案的三大关键词
  2020年中国成为全球LED制造担当,而Mini/Micro LED当之无愧地成为LED最闪耀的领域。据公开资料统计,2020年立项的项目有24个,其中一半是十亿级大项目。一方面,是用户对显示产品的分辨率、色彩还原度和画质等规格的追求永无止境,从1K到8K;另一方面,成熟的LED行业太需要新的技术、新的产品和新的市场,牵引产业大发展。也正因为如此,产品开发商拥有了前进的动力,不断探索新技术,勇于挑战新高度。
  目前,Mini高清显示屏RGB方案主要有三种:
  ① 普通蓝宝石正装方案:R采用垂直正极性红光芯片,G、B采用普通正装水平芯片;
  ② 倒装方案的R采用倒装结构红光芯片,G、B采用倒装结构芯片;
  ③ 垂直方案的R采用正极性或者反极性红光,G、B采用垂直结构芯片。
  普通正装和倒装已为大家熟知,而垂直结构通常是指经过衬底剥离的薄膜LED芯片,衬底剥离后邦定新的基板或者可以不邦定基板,做成垂直芯片。
  对应屏的不同间距,三种方案优劣势也很明显:
  P0.9-P1.25mm间距现阶段是普通正装水平芯片的舞台,凭借价格低的优势,占据主要市场,垂直和倒装方案亦可实现,但更多聚焦高端应用市场。不过,综合来看,倒装方案相对垂直方案的RGB一组芯片价格高约2倍。
  P0.6-P0.9mm间距的应用上,普通正装方案由于物理空间极限限制基本很难量产,倒装和垂直方案皆可满足要求。但是,倒装方案需增加大批设备,而垂直方案封装工艺成熟度高,现有封装厂设备可以通用。此外,一组RGB垂直芯片成本是倒装芯片的1/2。
  而在更小的P0.3-P0.6mm间距的应用上,倒装芯片工艺面临较大的挑战,垂直结构方案因工艺的优势可以较好地实现。
  关键词一 杀死"毛毛虫"
  越小间距的显示屏越容易遇到"毛毛虫"的侵蚀,大部分的毛毛虫是由金属迁移导致。2018年1010器件出现的严重金属迁移问题,引起业界广泛的关注和厂商的重视。
  一般使用条件下,LED芯片电极的金属不会迁移,但随着芯片尺寸越来越小,加上湿度和温度、电解质深度等引发电位差发生变化,在芯片表面的P、N区域间、灯内PCB导电线条间,灯外电极与线条间,以及模组PCB电极或线条间,只要存在这种电位差,潜在的金属迁移趋势就已经形成,而且往往从最薄弱(即距离电小电位差最大)的地方首先发生迁移,造成漏电。对于各种RGB方案来说,我们所能做的,只是设法延长从开始形成迁移的趋势到因迁移而导致产品失效的过程时间而已。
  如果要避免或减少离子迁移,需要满足以下几点:
  1、PN区电极之间的距离L:L越大越不易迁移,或者相同条件下要经过相对更长的时间才能形成迁移失效;
  2、电位差U:U越小电化学反应速度越慢,越不易形成迁移,消隐电压越低越不容易形成迁移;
  3、湿度RH:RH越低越干燥电化学反应速度V越慢,越不易形成迁移,70 RH是警戒线;
  4、电解质浓度:电极或不同电位线条之间的电解质杂质浓度越低,越洁净越不易形成迁移;
  5、温度T:T越低,电化学反应速率越小,越不易形成迁移。
  垂直结构方案在解决金属迁移问题上有天然的优势。其优势主要有三:
  一是垂直结构芯片正负极之间距离大于135μm,而正装水平结构芯片会随着芯片尺寸的减小,其正负极距离越来越小,如6×8mil芯片电极间距68μm,而4×5.5mil芯片电极间距就小至26μm了。由于正负极在物理空间的距离较大,即使假设发生金属离子迁移后,垂直芯片灯珠寿命会比水平芯片高4倍以上,极大地提高了产品的可靠性和稳定性。
  二是垂直结构的蓝绿芯片表面为全惰性金属电极Ti/Pt/Au,较难发生金属迁移,主要性能与红光垂直芯片一样,而水平芯片电极材料使用ITO/Cr/Al,这些材料活性较强,极容易发生金属迁移。
  三是普通正装水平芯片主要使用绝缘胶,散热性极差,且芯片尺寸越小,灯内温度越高;而垂直结构芯片采用银胶,导热性能好,灯内温度相对于正装水平低很多,可以大幅度降低金属离子迁移速度。