Hoe zorgt MIP-procestechnologie voor een doorbraak in ultra-HD fine-pitch LED-schermen?

Met de snelle ontwikkeling van de markt voor indoor LED-schermen is ultra-HD LED-schermtechnologie met een kleine pitch de afgelopen jaren een prominente oplossing geworden. Toepassingen zijn breed toepasbaar in commerciële complexen, beveiligingssystemen, commandocentra, onderwijsinstellingen, energie-/omroepfaciliteiten en vergaderruimtes.

Pixelpitch variërend van P2.5, P1.8, P1.5 en zelfs P1.2 wordt steeds breder toegepast, terwijl de vraag naar kortere kijkafstanden en hogere resoluties gestaag blijft groeien.

Bovendien wordt verwacht dat de LED-technologie haar toepassing zal uitbreiden naar een breed scala aan displays, zoals:

• televisiesystemen
•  auto-elektronica
•  medische apparatuur
• 3C huishoudelijke apparaten

SMD-verpakkingen naar kleinere formaten

De full-color LED-schermtechnologie maakt gebruik van driekleurige LED-chips – rood (R), groen (G) en blauw (B) – die een grote lichtopbrengst en rijke kleurweergave genereren via elektrisch aangestuurde circuitverbindingen.

Omdat de pixelafstand steeds kleiner wordt en de pixeldichtheid toeneemt, zijn er grote vorderingen gemaakt in de verpakkingsprocessen van chips.

Traditionele P2.5 LED-schermen maakten gebruik van 2121 (2.1 mm × 2.1 mm) SMD LED-behuizingen, terwijl de technologie met fijne pitch de kleinere 1010 (1.0 mm × 1.0 mm) behuizingen voor P1.2 LED-schermen heeft overgenomen.

Deze miniaturisatie maakt een rationeel ontwerp van LED-schermen voor binnengebruik mogelijk. Momenteel erkent de industrie een onomkeerbare trend naar hogere resoluties en kleinere pixelafstanden.

Tegen deze achtergrond vormen P0.9, P0.7, P0.4 en zelfs sub-P0.1 LED-displays geleidelijk een nieuw gebied voor diverse toepassingen. Deze technologische ontwikkelingen zullen niet alleen verdere innovatie in displaytechnologie stimuleren, maar ook zorgen voor verbeterde visuele ervaringen.

De geboorte van COB-technologie

Naarmate de eisen aan pixeldichtheid op kleinere displayoppervlakken toenemen, moet de grootte van led-emitters proportioneel worden verkleind, in lijn met de kleinere pixelafstand. Als reactie op deze trend kwam COB (Chip on Board)-technologie naar voren als een geschikte oplossing. Door gebruik te maken van flip-chipcomponenten en een gemeenschappelijke kathodearchitectuur heeft COB aanzienlijke vooruitgang geboekt in led-displays vanaf een pitchbereik van P1.0.

In tegenstelling tot traditionele SMD-processen die afhankelijk zijn van draadverbinding, elimineert COB deze stap volledig, wat leidt tot hogere opbrengsten en lagere productiekosten. In plaats daarvan is de gehele module ingekapseld met een beschermende film die conventionele oppervlaktemontage vervangt. Deze coating biedt niet alleen water-, stof- en stootbestendigheid, maar maakt ook gebruik van een meerlaags zwart basisontwerp om lichtlekkage te voorkomen, wat de betrouwbaarheid van het apparaat en de weergaveprestaties verder verbetert.

De overstap naar het micropitchbereik (onder P1.0) brengt echter nieuwe uitdagingen met zich mee. Conventionele HDI-printplaatontwerpen – met specifieke lijnbreedtes, afstanden, koperdiktes en laagaantallen – hebben moeite om te voldoen aan de eisen van micropitch-circuits. Om dit aan te pakken, worden MSAP-technieken (Modified Semi-Additive Process) gebruikt. Deze omvatten beeldoverdracht, koperplating en flash-etsen, die verticale circuitstructuren mogelijk maken die de totale productieopbrengst verbeteren. Niettemin moet elke circuitlijn in een micropitch-ontwerp voldoen aan strenge kwaliteitsnormen, waardoor het productieproces complexer en minder vergevingsgezind wordt.

COB vereist PCB's met ultrahoge dichtheid, wat inherent de productiekosten verhoogt. Bovendien hebben back-endprocessen zoals die bonding te maken met dalende opbrengsten en een lagere efficiëntie in massaproductie. Bij het gebruik van die bonding-technologie voor het monteren van chips, verbeteren grotere padgroottes (W) en bredere openingen (GAP) de slagingskans van directe bonding aanzienlijk. Naarmate de chipgroottes echter kleiner worden en de pitch-eisen strenger worden, raakt traditionele wire bonding met rechtopstaande gouden draden achterhaald. Flip-chip-ontwerpen evolueren naar kleinere afmetingen, wat leidt tot nog kleinere pads en openingen.

Een verkeerde thermische uitzetting tussen de chip en het PCB-substraat, kleine verschuivingen tijdens het verbinden van de matrijs en een verkeerde uitlijning van de padpositionering verminderen de verbindingsrendementen verder. In scenario's met een ultrafijne pitch, waarbij dicht opeengepakte micropads het oppervlak domineren, kan elke kleine afwijking leiden tot een aanzienlijk lagere doorvoer, hogere productiekosten en langere productiecycli.

Doorbraak in MIP-technologie

Om de technische en kostengerelateerde uitdagingen van micro-pitch LED-displays aan te pakken, introduceert MIP-technologie een innovatieve architectuur voor chip-level packaging. Deze aanpak maakt gebruik van meerlaagse halfgeleidercircuitontwerpen om elektrodepads te vergroten en de afstand ertussen te vergroten, wat de opbrengst van die-bonding aanzienlijk verbetert.

Voor micro-ledchips kleiner dan 50 micron (waarbij 1 mil gelijk staat aan 25.4 μm) biedt MIP een doorbraak door de PCB-ontwerpbeperking te versoepelen van een lijnbreedte en -afstand van minder dan 50 μm naar ongeveer 100 μm. Hierdoor kunnen kleine on-chip pads succesvol worden overbrugd naar grotere, terwijl de afstand tussen de pads wordt vergroot om het risico op kortsluiting te verminderen.

Belangrijk is dat MIP compatibiliteit met bestaande HDI PCB-materialen en -productieprocessen mogelijk maakt, waardoor de afhankelijkheid van complexere en duurdere MSAP-gebaseerde PCB's wordt geëlimineerd. Fabrikanten kunnen hun huidige productielijnen en -apparatuur behouden, wat zorgt voor een stabiele opbrengst, consistente procesefficiëntie en verbeterde schaalbaarheid. Dit vergroot de haalbaarheid van massaproductie van micro-LED-displays aanzienlijk.

Naast PCB-compatibiliteit is MIP-technologie ook toepasbaar op glassubstraten, wat de kosten van basismaterialen verlaagt. Het maakt bovendien het gebruik van volledig blauwe chips mogelijk in combinatie met quantumdotconversie op silicium om volledige RGB-emissie te bereiken. Dit breidt de toepassingsmogelijkheden van MIP uit naar de volgende generatie displays die gebruikmaken van ultrakleine chips zoals 0202 en 0101. MIP zal naar verwachting dan ook een sleutelrol spelen in de ontwikkeling van nieuwe en opkomende markten in de blauwe oceaan.

Schematische weergave van het vergrote pad-overbruggings- en afstandsontwerp van MIP.  

Vanuit procesperspectief maakt MIP gebruik van een inkapselingstechniek in de vorm van halfgeleiders, speciaal ontworpen voor ultrakleine flip-chip-leds. Hierdoor kunnen de originele chipelektroden door de circuitlagen heen worden verlengd, waardoor de afstand tussen de pads wordt vergroot en het bondingproces wordt vereenvoudigd.

Deze chips kunnen nog steeds worden gemonteerd met behulp van bestaande die bonders en HDI-printplaten, waarmee een complete micro-pitch LED-displaymodule ontstaat. Als er tijdens de nabewerking of het testen defecte soldeerverbindingen worden vastgesteld, hoeft alleen de defecte unit te worden vervangen. Dit verbetert de productopbrengst en verlaagt tegelijkertijd de onderhoudskosten en de productiecomplexiteit.

Optimalisatie van elektrode-extensie en pad-afstand van MIP.

Bij de productie van micro-pitch LED-schermen vertegenwoordigt het MIP-productieproces een geavanceerde versie van de traditionele COB-technologie.

Tijdens de front- en midfases van de chipfabricage integreert MIP extra halfgeleiderprocessen, zoals fotolithografie, isolatielaagcoating, elektrodemetallisatie en circuit-etsen, om de elektrodeoppervlakken uit te breiden en de circuitindeling te optimaliseren en zo de opbrengst van massaproductie te verhogen.

De midden- tot late fasen omvatten het in blokjes snijden, testen, sorteren en direct overbrengen op blauwe tape. Deze modulaire aanpak maakt flexibele aanpassing van backend-processen mogelijk om te voldoen aan diverse producteisen, terwijl gebruik wordt gemaakt van bestaande die-bonding-apparatuur, massaoverdrachtstechnologieën en encapsulatiegieten.

Het resultaat is een gestroomlijnde, uiterst efficiënte productieworkflow die niet alleen de productkwaliteit, opbrengsten en doorvoer verbetert, maar ook een naadloze integratie in bestaande processen mogelijk maakt.

De veelzijdigheid van MIP biedt nog meer mogelijkheden voor bredere industriële toepassingen.  

MIP- versus COB-productieprocesstroom.  

Naarmate de LED-technologie evolueert van displays met een kleine pitch naar displays met een micropitch, zijn traditionele SMD-LED's – met hun blootliggende aansluitingen en zwakke omgevingsbestendigheid – steeds minder geschikt voor binnentoepassingen. Toekomstige trends zullen zich richten op ultrafijne pitches onder P0.9, waaronder:  

• – P0.7 voor standaard 2K-resolutie-tv's
• – P0.3 voor systemen met 4K-resolutie
• – 8K LED-schermen
• – Draagbare apparaten (smartwatches, AR/VR-brillen) en autopanelen.  

Deze toepassingen vertegenwoordigen enorme, nog onontgonnen markten. Voor indoor micro-pitch en ultra-high-density LED-schermen zijn cruciale succesfactoren superieure weergavekwaliteit (geen dode pixels), robuuste omgevingsbescherming en geoptimaliseerd thermisch beheer.

De innovatieve ontwerpen van MIP spelen in op deze behoeften en positioneren het als hoeksteentechnologie voor de volgende generatie geminiaturiseerde displays met ultrahoge definitie in opkomende sectoren.  

Zie ook:

MIP versus. COB Small Pixel Pitch LED-display: wat is beter?

Doitvisie: Pionier in de toekomst van micro-pitch displays

Doitvision is een pionier op het gebied van micro-pitch-displaytechnologie en streeft voortdurend naar ultra-high-definition 8K+ fysieke resolutie.

Door de huidige standaarden voor videobronnen en transmissiebeperkingen te overstijgen, streeft Doitvision naar ongeëvenaarde visuele ervaringen. Deze toewijding staat garant voor de creatie van onberispelijke beeldschermen van topkwaliteit.  

Doitvision heeft het hoofdkantoor in Shenzhen en beschikt over een eigen productiefaciliteit, gespecialiseerd in intern onderzoek en ontwikkeling en geavanceerd productontwerp.

Het bedrijf werkt nauw samen met upstream chipfabrikanten en midstream verpakkings-/moduleleveranciers om op maat gemaakte LED-displays te leveren voor commerciële toepassingen.

Door middel van gediversifieerde verkoopmodellen, waaronder projectgebaseerde, technische en kanaalpartnerschappen, verandert Doitvision de LED-display-industrie.  

Als leverancier van hoogwaardige LED-displays blijft Doitvision zich ontwikkelen op drie kerngebieden:

• – Gestandaardiseerde afmetingen en resolutie  
• -Energie-efficiëntie en lagere uitvalpercentages
• – Vereenvoudigde installatie/onderhoud

Doitvision heeft een 55-inch 2K micro-pitch-display uitgebracht dat gebruikmaakt van MIP-technologie. Hiermee versterkt het bedrijf zijn leidende positie in ultrafijne visuele oplossingen.

Conclusie:

We hebben de MIP-procestechnologie uitgebreid toegelicht. Als ervaren fabrikant van micro-pitch LED-schermen bieden we een breed scala aan hoogwaardige HD-schermoplossingen. Neem gerust contact met ons op als u dat wenst.