深圳市光明新区汇新智能产业园5栋
0755-2923 7775

新闻动态

首页 > 新闻动态 > 技术文章

小间距LED显示屏持续增长,LED芯片记一功

2019-01-11 16:33:01 大元智能

从2018年的LED显示屏行业发展来看,小间距LED显示屏还在不断扩展市场份额,开始挤占DLP背投的市场空间。据光大证券研究所预测,到2020年,小间距LED显示屏对DLP背投的替代率将达到70%~80%。业内人士认为,小间距LED显示屏依然保持着增长态势,LED芯片可记一功。

大元智能小间距LED显示屏
大元智能小间距LED显示屏

芯片端的解决方案

1. 尺寸缩小芯片尺寸缩小

表面上看,就是版图设计的问题,似乎只要根据需要设计更小的版图就能解决。但是,芯片尺寸的缩小是否能无限的进行下去呢?答案是否定的。有如下几个原因制约着芯片尺寸缩小的程度:

(1)封装加工的限制。封装加工过程中,两个因素限制了芯片尺寸的缩小。一是吸嘴的限制。固晶需要吸取芯片,芯片短边尺寸必须大于吸嘴内径。目前有性价比的吸嘴内径为80um左右。二是焊线的限制。首先是焊线盘即芯片电极必须足够大,否则焊线可靠性不能保证,业内报道最小电极直径45um;其次是电极之间的间距必须足够大,否则两次焊线间必然会相互干扰。

(2)芯片加工的限制。芯片加工过程中,也有两方面的限制。其一是版图布局的限制。除了上述封装端的限制,电极大小,电极间距有要求外,电极与MESA距离、划道宽度、不同层的边界线间距等都有其限制,芯片的电流特性、SD工艺能力、光刻的加工能力决定了具体限制的范围。通常,P电极到芯片边缘的最小距离会限定在14μm以上。

其二是划裂加工能力的限制。SD划片+机械裂片工艺都有极限,芯片尺寸过小可能无法裂片。当晶圆片直径从2英寸增加到4英寸、或未来增加到6英寸时,划片裂片的难度是随之增加的,也就是说,可加工的芯片尺寸将随之增大。以4寸片为例,如果芯片短边长度小于90μm,长宽比大于1.5:1的,良率的损失将显著增加。

基于上述原因,笔者大胆预测,芯片尺寸缩小到17mil2后,芯片设计和工艺加工能力接近极限,基本再无缩小空间,除非芯片技术方案有大的突破。

2. 亮度提升

亮度提升是芯片端永恒的主题。芯片厂通过外延程式优化提升内量子效应,通过芯片结构调整提升外量子效应。

不过,一方面芯片尺寸缩小必然导致发光区面积缩小,芯片亮度下降。另一方面,小间距显示屏的点间距缩小,对单芯片亮度需求有下降。两者之间是存在互补的关系,但要留有底线。目前芯片端为了降低成本,主要是在结构上做减法,这通常要付出亮度降低的代价,因此,如何权衡取舍是业者要注意的问题。

3. 小电流下的一致性

所谓的小电流,是相对常规户内、户外芯片试用的电流来说的。如下图所示的芯片I-V曲线,常规户内、户外芯片工作于线性工作区,电流较大。而小间距LED芯片需要工作于靠近0点的非线性工作区,电流偏小。

 

LED芯片(图片来自网络)

在非线性工作区,LED芯片受半导体开关阈值影响,芯片间的差异更明显。对大批量芯片进行亮度和波长的离散性的分析,容易看到非线性工作区的离散性远大于线性工作区。这是目前芯片端的固有挑战。

应对这个问题的办法首先是外延方向的优化,以降低线性工作区下限为主;其次是芯片分光上的优化,将不同特性芯片区分开来。

4. 寄生电容一致性

目前芯片端没有条件直接测量芯片的电容特性。电容特性与常规测量项目之间的关系尚不明朗,有待业者去总结。芯片端优化的方向一是外延上调整,一是电性分档上的细化,但成本很高,不推荐。

5. 可靠性

芯片端可靠性可以用芯片封装和老化过程中的各项参数来描述。但总的说来,芯片上屏以后的可靠性的影响因素,重点在ESD和IR两项。

ESD是指抗静电能力。据IC行业报道,50%以上芯片的失效与ESD有关。要提高芯片可靠性,必须提升ESD能力。但是,在相同外延片,相同芯片结构的条件下,芯片尺寸变小必然带来ESD能力的削弱。这是与电流密度和芯片电容特性直接相关的,无法抗拒。

IR是指反向漏电,通常是在固定反向电压下测量芯片的反向电流值。IR反映的是芯片内部缺陷的数量。IR值越大,则说明芯片内部缺陷越多。

要提升ESD能力和IR表现,必须在外延结构和芯片结构方面做出更多优化。在芯片分档时,通过严格的分档标准,可以有效的把ESD能力和IR表现较弱的芯片剔除掉,从而提升芯片上屏后的可靠性。

技术的发展,将带给产品更大变革,也将惠及更多的用户,大元科技会持续关注LED显示屏技术的发展,推出更多能够满足客户需求的小间距LED显示屏产品。

 

上一篇:好的LED显示屏,LED测试必不可少 2019/1/16

下一篇:除了信息网络化,未来展厅还有那些发展趋势 2019/1/13

相关新闻

  • 创意LED显示屏、数字LED显示屏尽在大元智能!做屏,我们是用心的……