運(yùn)用倒裝COB封裝及黑色半固化片的Mini-LED板

程勝偉 黨曉坤 向 華 楊 俊

（惠州中京電子科技有限公司 ，廣東 惠州 519029）

0 前言

傳統(tǒng)LED拼接屏板點(diǎn)節(jié)距（Pitch）＞1.25 mm，采用SMD封裝方式，其組裝的LED顯示屏畫面像素顆?；⒘炼鹊?，在室外環(huán)境中使用或搬運(yùn)過(guò)程中容易出現(xiàn)壞燈、死燈等問題，不能滿足現(xiàn)階段高密度、超高清晰度及高可靠性的要求。且傳統(tǒng)拼接屏以印刷啞黑油墨做底色，因油墨印刷厚度不均勻問題，導(dǎo)致組屏后有色差，影響顯示效果。

本文介紹Mini-LED（小發(fā)光二極管）拼接屏板節(jié)距為0.9 mm，采用倒裝COB封裝方式，同時(shí)使用黑色半固化片取代了啞黑油墨做底色，是一款很有技術(shù)特點(diǎn)前端的產(chǎn)品。

1 產(chǎn)品概要

該Mini-LED拼接屏板為二壓二階6層HDI板，該產(chǎn)品在燈珠面的圖形設(shè)計(jì)上，工藝制作、封裝方式有以下幾點(diǎn)特殊之處。

（1）該產(chǎn)品燈珠面（L6面）有15萬(wàn)個(gè)連接盤（Pad），每個(gè)Pad上都設(shè)有盲孔，每三對(duì)Pad縱向排列一起形成一個(gè)燈組（圖1a），燈組與燈組進(jìn)行矩陣排列起來(lái)形成燈珠面（圖1b）。其中燈組與燈組間的中心間距為0.9 mm，此中心距離稱為點(diǎn)節(jié)距。

（2）該Mini-LED拼接屏板在壓合時(shí)次外層壓黑半固化片，防焊印刷時(shí)燈珠面不印防焊油墨，控制面印油墨，然后單面曝光、顯影。

（3）該產(chǎn)品對(duì)燈面Pad的平整度要求非常高，不能有盲孔印，填孔電鍍后需通過(guò)機(jī)械磨板的方式將盲孔磨平。

（4）該產(chǎn)品燈珠面Pad間間距很小，除了管控Pad大小外，還需重點(diǎn)管控Pad間距。

（5）該產(chǎn)品采用倒裝COB的封裝方式進(jìn)行封裝燈珠芯片。

2 產(chǎn)品制作

2.1 基本信息

產(chǎn)品的基本信息和疊構(gòu)圖見表1和圖2所示。

表1 產(chǎn)品基本信息

圖2 疊構(gòu)圖

2.2 工藝流程設(shè)計(jì)

開料→埋孔鉆孔→埋孔電鍍→芯層→芯層AOI→壓合（L2、L5）→棕化減銅→激光孔→填孔電鍍→次外層→次外層AOI→壓合（L1、L6）→棕化減銅→激光孔→填孔電鍍→機(jī)械研磨→鉆NPTH孔→外層→外層AOI→防焊→文字→化金→控深鉆→CNC→飛針→FQC→包裝

2.3 制作難點(diǎn)

（1）二次壓合使用黑半固化片，壓合程式需滿足黑半固化片的特性要求，否則會(huì)發(fā)生爆板等信賴性問題。

（2）填孔電鍍后，需控制盲孔凹陷或凸起，不能有盲孔印。

（3）該產(chǎn)品需管控Pad與Pad上幅間距，而Pad與Pad原稿間距為50 μm，補(bǔ)償空間很小，這需考慮到電鍍銅厚、干膜解析能力、曝光能量大小，蝕刻因子等因素，抓出最合理的參數(shù)，否則出現(xiàn)Pad與Pad上幅間距超出管控要求，或者蝕刻毛邊、蝕刻不凈的問題。

（4）原稿盲孔ring42.5 μm ，盲孔對(duì)準(zhǔn)度要求很高，需避免盲孔偏破的問題。

（5）Pad與Pad間距小，外層AOI易出現(xiàn)小短路漏失問題。

（6）燈珠面未印防焊油墨，防焊后容易發(fā)生Pad刮傷不良。

2.4 關(guān)鍵制作技術(shù)的探究

2.4.1 黑半固化片壓合

二次壓合時(shí)需用黑半固化片壓合，黑半固化片有環(huán)氧樹脂體系，還有BT樹脂體系，其填充料都為黑色高分子化合物。環(huán)氧樹脂體系黑半固化片要求升溫速率在2.0～2.5 ℃/min，固化時(shí)間190 ℃≥60 min，全壓壓力400 PSI；BT樹脂體系黑半固化片要求升溫速率在3.0 ℃/min以上，固化時(shí)間195 ℃≥60 min，全壓壓力450 PSI。

在壓合時(shí)，各公司需根據(jù)的壓機(jī)能力，選擇相應(yīng)的黑半固化片，選擇合適的壓合參數(shù)，才能確保壓合后信賴性合格。

2.4.2 Pad與Pad上幅間距管控

該產(chǎn)品需管控成品P ad與P ad上幅間距在60 μm±20%內(nèi)，考慮后工序（防焊前處理+化金）的損銅量，蝕刻后Pad與Pad的上幅間距需管控在55 μm±11 μm ，對(duì)應(yīng)的Pad與Pad下幅間距在40 μm～50 μm之間。此管控項(xiàng)的技術(shù)關(guān)鍵在于電鍍后面銅厚度的控制，銅厚均為20 μm±5 μm，采用干膜是可隆LDI-7233，選擇合理的Pad補(bǔ)償大小、曝光、蝕刻參數(shù)，為此作了4種加工方案進(jìn)行對(duì)比（見表1）。

小結(jié)：方案一，蝕刻后Pad上幅間距超出要求，不能滿足該產(chǎn)品制作要求；方案二，蝕刻后Pad與Pad上幅間距合格，但16 mj曝光能量偏高，有曝光不良發(fā)生，不能滿足該產(chǎn)品制作要求；方案三，蝕刻后Pad與Pad上幅間距在管控范圍內(nèi)，AOI掃描后報(bào)點(diǎn)少，能正常檢修，滿足該產(chǎn)品制作要求；方案四，蝕刻后Pad與Pad上幅間距合格，但修稿Pad間距30 μm，超出LDI-7233干膜的解析能力，出現(xiàn)大量蝕刻不凈的問題，不能滿足該產(chǎn)品制作要求。

2.4.3 盲孔對(duì)準(zhǔn)度

該產(chǎn)品原稿盲孔環(huán)42.5 μm，盲孔所在 Pad與Pad原稿間距為50 μm，因LDI-7233干膜的解析能力可做到35 μm，故PAD補(bǔ)償加15 μm補(bǔ)償，確保間距為35 μm。補(bǔ)償后盲孔環(huán)僅為50 μm，容易發(fā)生盲孔偏破的問題，這對(duì)盲孔對(duì)準(zhǔn)度的要求很高。在曝光工序影響對(duì)準(zhǔn)度的因素主要是曝光機(jī)、抓取的靶標(biāo)類型和對(duì)位參數(shù)。故加工該產(chǎn)品，使用了對(duì)位精度高的奧寶全自動(dòng)LDI曝光機(jī)，不同的對(duì)位靶標(biāo)類型和對(duì)位參數(shù)，制作了幾種對(duì)位方案，其結(jié)果見表2。

小結(jié)：不同類型靶標(biāo)的對(duì)位精度從高到低排序?yàn)?，環(huán)形靶＞副靶孔＞靶孔。因?yàn)榄h(huán)形靶與盲孔是激光機(jī)臺(tái)用相同的漲縮系數(shù)一起加工出的，抓環(huán)形靶對(duì)位相當(dāng)于抓盲孔對(duì)位，所以環(huán)形靶的對(duì)位精度最高。副靶孔和靶孔受到打靶機(jī)加工精度與激光機(jī)加工精度的疊加影響，對(duì)位精度不如環(huán)形靶；靶孔同時(shí)也是鉆孔用的銷釘孔，鉆孔打銷釘后靶孔有輕微的變形，其對(duì)位的精度不如副靶孔。另外，使用自動(dòng)漲縮對(duì)位要好于使用固定漲縮，因?yàn)槭褂米詣?dòng)漲縮可避免不同板之間的漲縮差異?？傊瑢?duì)于加工盲孔對(duì)位精度要求很高的產(chǎn)品，需使用激光燒出的環(huán)形靶對(duì)位，若出現(xiàn)曝光機(jī)無(wú)法抓取環(huán)形靶的異常情形，可使用副靶孔對(duì)位，采用自動(dòng)漲縮，可能會(huì)有小比例發(fā)生盲孔偏破問題。

表1 Pad與Pad上幅間距的制作方案及結(jié)果

表2 不同對(duì)位方案制作結(jié)果

3 產(chǎn)品封裝方式

3.1 倒裝COB封裝

該產(chǎn)品采用倒裝COB方式封裝，倒裝COB封裝是指將RGB倒裝芯片，使用固晶錫膏直接焊接在PCB燈面焊盤上，再進(jìn)行灌封裝膠、固化、切割，形成COB單元板，COB單元板進(jìn)行裝配形成顯示單元（見圖3）。

圖3 倒裝芯片

3.2 倒裝COB封裝特點(diǎn)

倒裝COB封裝技術(shù)可實(shí)現(xiàn)LED無(wú)引線芯片級(jí)封裝，相對(duì)于傳統(tǒng)的SMD封裝方式，主要有以下三大優(yōu)勢(shì)：

3.2.1 超高可靠性

（1）倒裝每個(gè)像素單元只需6個(gè)金屬鍵合點(diǎn)，不焊引線，有效解決焊線虛焊，斷線不良問題，可靠性進(jìn)一步提升。

（2）電極與接板接觸面積大，不但提高焊接牢固性，同時(shí)LED芯片熱量直接通過(guò)焊點(diǎn)直接傳導(dǎo)到基板，降低結(jié)溫，提高器件壽命及色彩穩(wěn)定性。

3.2.2 超高密度超高清顯示。

（1）倒裝COB時(shí)真正的芯片級(jí)封裝，COB封裝只有發(fā)光芯片尺寸限制，突破正裝芯片的點(diǎn)間距極限，可以實(shí)現(xiàn)更高密度的解決方案。

（2）倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片，可以避開 P-GaN上透明導(dǎo)電層吸光和電極焊盤遮光的問題，提高芯片亮度，芯片面積占比更小，除發(fā)光芯片以外區(qū)域全部黑色，黑屏?xí)r更黑，可提高顯示屏的對(duì)比度；

3.2.3 近屏體驗(yàn)更佳

（1）倒裝產(chǎn)品沒有打線，封裝厚度更薄，可弱化模塊間的彩線及亮暗線問題，近距離觀看效果好；（2） 倒裝芯片表面無(wú)遮擋，有良好的可視角度和側(cè)視均勻性，能實(shí)現(xiàn)最大廣角與最佳顯示效果，可達(dá)到近180度完美的觀看效果。（3）同等亮度功耗降低20%，同時(shí)屏體表面溫度大幅降低，降低對(duì)近屏人員影響

4 應(yīng)用黑半固化片的特點(diǎn)

傳統(tǒng)拼接屏燈珠面均印刷啞黑油墨做底色，以襯托屏顯效果，在防焊印刷過(guò)程中，油墨粘度、印刷位置、印刷垃圾、曝光垃圾等多因素影響，不同區(qū)域的油墨厚度差異較大，特別是基材上油墨厚度與線路上的油墨厚度差異，同時(shí)容易發(fā)生點(diǎn)狀露銅、露基材等不良問題，導(dǎo)致底色一致性難以控制，影響組屏后的顯示效果。該產(chǎn)品燈面使用黑半固化片代替啞黑油墨，壓合后黑半固化片填充均勻性良好，不同位置的黑半固化片厚度差異可以控制在10%以內(nèi)，黑半固化片的厚度也大于油墨厚度，故黑半固化片作為底色，其底色一致性強(qiáng)于啞黑油墨，組屏后有更好的顯示效果。

5 結(jié)語(yǔ)

該產(chǎn)品采用倒裝COB封裝方式，組屏后有超高可靠性、超高密度和超高清顯示，同時(shí)使用黑色半固化片做底色，可保證LED拼接板底色的一致性，組屏具有更好的顯示效果，是Mini-LED拼接屏板的發(fā)展新方向。