MiniLED專題研究報告

MiniLED一、MiniLEDLEDLED①襯底。LED芯片通常使用藍(lán)寶石襯底，流程包括藍(lán)寶石晶體生長、切片、拋光等。②外延。在藍(lán)寶石襯底上生長不同特性的GaN外延層，形成PNLED③芯片加工：在外延片上通過光刻、刻蝕、濺射、蒸鍍等工藝形成最終的芯片構(gòu)造。具體包括：刻蝕。通過ICPNGaN臺面暴露出來，形成PN階。濺射。在P臺面上濺射蒸鍍一層電流擴(kuò)展層，實現(xiàn)更好的導(dǎo)電性〔N-GaN導(dǎo)電性良好，無需此步驟〕。蒸鍍。LED芯片需要使用金屬作為電極與焊接介質(zhì)，通常通過蒸鍍工藝形成金屬電極。光刻：上述步驟均需要光刻來實現(xiàn)圖形化，使LED沉積或暴露。測試分選：LED芯片制備完成后，需要對其進(jìn)行檢測分選，以保證進(jìn)入下一步驟的良率。外延：MiniLEDMOCVD外延片的制備是LEDMOCVD實現(xiàn)。一個LED70-80層厚度的沉積層，各沉積層均會影響最終產(chǎn)品的發(fā)光特性，因此外延生長環(huán)節(jié)是LEDMOCVD(Metal-organicChemicalVaporDeposition)即金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積工藝，是LEDMOCVDMiniLEDMOCVD設(shè)備需要升級。隨著LED芯片良率成為廠商無法回避的挑戰(zhàn)。提高良率可以有效的降低生產(chǎn)本錢。就外延環(huán)節(jié)而言，提高良率的關(guān)鍵在于波長均勻性和缺陷密度，這對MOCVD芯片加工：倒裝芯片優(yōu)勢明顯，滲透率有望逐步提升依據(jù)構(gòu)造劃分，LED芯片可分為水平、垂直、倒裝三類，其工藝流程存在肯定差異。水平構(gòu)造：最常見的構(gòu)造，PN制作流程相對最為簡潔。垂直構(gòu)造：PN垂直構(gòu)造無需刻蝕PN臺階，但需要剝離藍(lán)寶石襯底，并增加一層導(dǎo)電襯底。芯片底部蒸鍍金屬薄膜，作為電極的同時可將出射光反射到正面。襯底剝離工藝難度較大，肯定程度制約了垂直構(gòu)造的進(jìn)展。倒裝構(gòu)造：外觀類似于水平構(gòu)造的翻轉(zhuǎn)，但制作流程存在差異，本錢也比水平芯片高。為了使光線從芯片反面出射，倒裝芯片一方面需要在P-GaN或剝離藍(lán)寶石襯底，以削減光線損失。在MiniLED規(guī)格下，倒裝構(gòu)造芯片存在發(fā)光效率高、散熱好等優(yōu)勢。倒裝芯片滲透率有望逐步提升。二、MiniLED封裝路線：LEDSMD、IMD和COB依據(jù)封裝構(gòu)造的集成度，LEDSMD、COBIMD(n合一)三類。SMD〔SurfaceMountedDevices)是先將單個芯片封裝成燈珠，再將其組裝至基板上的封裝方案，單個封裝構(gòu)造中只包含1個像素。COB(ChiponBoard)方案則是將多顆LEDPCB電路板相連，省去LED中可包含大量像素。IMD(IntegratedMatrixDevices)方案通常被視為兩種方案的折中，將多顆芯片〔4-9〕封裝在單個構(gòu)造中，然后再組裝到基板上。依據(jù)芯片封裝方向，LED裝方案使用水平或垂直構(gòu)造芯片，芯片通過焊線與PCB基板相連；倒裝方案使用倒裝芯片，無需引線焊接，金屬電極通過回流焊與基板相連。倒裝方式具有多項優(yōu)勢：1〕出光面無遮擋，提升了光效；2〕電極與基板接觸面積大，改善了焊線虛焊、斷線不良問題，牢靠性更強(qiáng)；3〕芯片熱量直接通過焊點(diǎn)傳導(dǎo)到基板，易于散熱，提高器件壽命及色彩穩(wěn)定性。MiniLEDLED/回流焊機(jī)、灌膠機(jī)、檢測與返修設(shè)備等。固晶機(jī)用于芯片貼裝環(huán)節(jié)；焊線機(jī)用于正裝芯片與基板之間的引線鍵合；回流焊機(jī)用于倒裝工藝下的芯片焊接；灌膠機(jī)用于封膠環(huán)節(jié)；檢測設(shè)備用于生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的檢測；返修設(shè)備用于去除和替換存在缺陷的局部晶粒。MiniLEDLED單位面積芯片用量急劇增加，生產(chǎn)速度與良率的平衡成為廠商的重要挑戰(zhàn)。一方面，提高速度有助于降低生產(chǎn)本錢，是實現(xiàn)量產(chǎn)的關(guān)鍵；另一方面，假設(shè)速度提高時良率無法保證，返修工序會相應(yīng)加重，從而抬升本錢。MiniLED修設(shè)備涉及到芯片的巨量處理，與作業(yè)速度和良率息息相關(guān)，是量產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。固晶環(huán)節(jié)：芯片轉(zhuǎn)移技術(shù)是提升MiniLED固晶機(jī)是LEDLED封裝流程中，固晶機(jī)用于將晶片從晶片盤吸取后貼裝到PCB〔印刷線路板〕或支架的指定區(qū)域，并進(jìn)展缺陷檢測。常見的Pick&Place為：①對晶片和PCB/支架板進(jìn)展圖像識別、定位及圖像處理。②通過銀膠拾取裝置對支架板的給定位置進(jìn)展點(diǎn)膠處理。③利用晶片吸取裝置將晶片準(zhǔn)確放置于點(diǎn)膠處固定。芯片轉(zhuǎn)移技術(shù)的突破是MiniLEDMiniLED的大量轉(zhuǎn)移是突破產(chǎn)能瓶頸的關(guān)鍵，對固晶機(jī)芯片轉(zhuǎn)移的精度和速度提出了更高需求。目前，固晶機(jī)芯片轉(zhuǎn)移方案主要包括傳統(tǒng)的拾取放置方案(Pick&Place)、刺晶方案和激光轉(zhuǎn)移方案。此外，為了應(yīng)對將來MicroLED的更高要求，各廠商分別推出了不同的巨量轉(zhuǎn)移方案。芯片轉(zhuǎn)移速度和精度的突破，有望成為將來固晶設(shè)備廠商的關(guān)鍵競爭點(diǎn)。測試與返修環(huán)節(jié)：工藝與設(shè)備路線各異，設(shè)備商多方探究MiniLEDLED需再次進(jìn)展光電測試，并進(jìn)展色度學(xué)參數(shù)測試。MiniLEDAOI(AutomatedOpticalInspection，自動光學(xué)檢測)設(shè)備進(jìn)展檢測，應(yīng)用視覺方案檢測固晶和焊接狀況、產(chǎn)品外觀狀況，亦可對點(diǎn)亮后的LEDMiniLED備標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，各廠商提供的設(shè)備路線與工藝不盡一樣，但均要求檢測精度和速度的不斷提升。MiniLED的痛點(diǎn)與難點(diǎn)，設(shè)備廠商多方探究。對微米尺寸且數(shù)量浩大的LED燈珠進(jìn)展有效檢測并修復(fù)壞點(diǎn)難度很大，封裝后的MiniLED返修對設(shè)備廠商提出挑戰(zhàn)。目前市場上尚無標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)路線。局部設(shè)備產(chǎn)品可實現(xiàn)的功能包括自動獵取不良坐標(biāo)和不良類型、自動剔除不良元件 〔超聲波或激光〕和清理焊盤、自動重置焊錫或銀膠、二次固晶和焊接等。設(shè)備廠商的多方探究有利于加速M(fèi)iniLED的量產(chǎn)運(yùn)用。三、設(shè)備企業(yè)布局狀況國內(nèi)重點(diǎn)公司聚焦中微公司：公司是國產(chǎn)刻蝕設(shè)備和MOCVD，MOCVDICP蝕設(shè)備業(yè)務(wù)有望受益于MiniLED爆發(fā)。MOCVD2023年6MiniLEDPrismoUniMaxMOCVDICPICP內(nèi)刻蝕設(shè)備龍頭有望受益于MiniLEDICP北方華創(chuàng)：公司半導(dǎo)體設(shè)備布局全面，受益于MiniLED設(shè)備和PVD設(shè)備有望量價齊升。公司是國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備龍頭，設(shè)備業(yè)務(wù)布局廣泛。公司LED理氣相沉積〔PVD〕設(shè)備、清洗設(shè)