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突圍技術瓶頸 Micro LED穩健邁向量產

先前筆者曾探討了顯示器技術一路從映像管(CRT)、電漿顯示面板(PDP)、液晶顯示器(LCD),進展到今天的有機發光二極體(OLED)、迷你發光二極體(Mini LED)乃至微發光二極體(Micro LED)和Micro-in-mini。從目前產業界的發展來看,手表、手機,已經被OLED的技術所占據,已擁有一定的規模經濟和成本優勢,相較於LCD又有更省電的優點,在可攜式裝置的應用領域,其餘的顯示器技術在短時間內將很難與之抗衡。而Tablet、Notebook、TV的市場價格敏感度相當相當的高,除了LCD之外,目前其他顯示技術也很難撼動、滲透。因此,Micro LED可切入的市場將聚焦在極大和極小的應用領域,意即Public Information Display(PID)和AR/VR。然而,AR/VR是一個極度系統性整合設計的應用領域,全世界目前僅有幾家大品牌廠商有此實力可以進行整合性開發,而且如此高的解析度對TFT而言是極困難的,所以將會是CMOS的天下。所以,Micro LED最早產業化的應用領域將會是PID,這是無庸置疑的,那目前的Micro LED邁向產業化的路上還有哪些技術瓶頸有待克服呢?雖然這些技術瓶頸在其他應用領域會遇到的技術障礙有其重疊之處,但是解決方案可能會因其應用領域特性的不同而有所差異。 .巨量轉移(Mass Transfer) .接合(Bonding) .維修(Repair) .紅光Micro LED發光效率 巨量轉移的技術先前已經探討過,因此本篇文章不再贅述,將會聚焦在後面三項。 三種接合各有優勢 顧名思義,Bonding就是將Micro LED的電極和電路基板電性上接合、導通。目前在半導體、LED、TFT LCD業界常見的Bonding方式有: .異方性導電膠(ACF) .錫膏回焊(Sn-paste Reflow) .共晶接合(Eutectic Bonding) 首先,以下來談ACF。如圖1所示,ACF的原理是將大小數微米(~μm)的塑膠小球表面鍍上Ni或Ni/Au,然後混入膠中,當對這個ACF加壓加熱時,塑膠球會被壓扁,上面Micro LED的電極透過塑膠小球表面的Ni或Ni/Au導通至下面的電路基板,同時,膠受熱固化,把上下電極和塑膠小球牢牢抓住、固定住,維持電性導通。因應Micro LED的特性,塑膠小球的尺寸、密度、整體厚度、黏性,都有別於以往的ACF,需要特別為了Micro LED重新開發。但是它的缺點是壓力大及價格高,針對這些需求及弱點,筆者亦有申請並獲得數個日本及美國關於ACF的專利,來解決上述問題。 圖1 Micro LED利用ACF進行接合 其次,錫膏回焊是一個很成熟的SMT技術,具體的做法是將薄鋼板依電路基板的電極相對位置挖洞,對準、覆蓋在電路基板上,將錫膏刷上去,錫膏會透過鋼板上的洞附著在電路基板的電極上,然後將電子元件或晶片置於其上,進迴焊爐,將錫膏中的溶劑加熱去除,接著Sn和上面的晶片電極與下方的電路基板電極化合形成合金。但是這個技術受限於鋼板開孔尺寸無法縮小,就算是採用噴錫的方式,依舊無法縮小到Micro LED電極尺寸的量級,僅能適用於Mini LED大小的晶片,所以,Micro-in-mini是一個可能可以適用SMT錫膏迴焊技術的解決方案。 Eutectic Bonding,也就是共晶接合,常見的共晶系統有SnCu、SnAu、SnNi等,在共晶溫度下,二種金屬會以液態的方式融合在一起,然後降溫變回固態、接合在一起。 考量到Thermal Budget的問題,目前有許多人在Micro LED的接合上採用InAu的Eutectic Bonding,如圖2所示,因為它有一個相的Eutectic...
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需求不振/高度競爭 全球照明LED封裝市場陷衰退

根據TrendForce  LED研究(LEDinside)調查報告指出,受到總體經濟環境低迷以及照明LED封裝產品單價下跌等主要因素影響,全球照明LED封裝市場產值預計將持續下滑,2023年達到62.76億美元,2018~2023年CAGR為-3%。 TrendForce表示,由於中國國產的MOCVD機台大量普及,再加上中國地方政府補貼的助推下,中國的LED晶片新增產能持續投放,使得LED晶片價格陷入惡性競爭。特別是照明用LED晶片市場,廠商幾乎很難盈利。 此外,從總體經濟環境來看,中美貿易戰談判進展並不順利,美國對中國課徵25%關稅已成既定事實,且LED球泡燈也涵蓋在關稅清單中,將導致中國照明產品對美出口金額減少。其中,影響最嚴重的是高度依賴美國市場的照明出口企業,以及部分跨國照明企業的代工廠。儘管一部分訂單開始向越南、泰國等東南亞國家轉移,然而當地產業鏈並不完備,整體生產成本高於中國,短期內難以承接來自中國的產能轉移。因此北美市場的燈具和照明產品進口成本拉高,影響市場需求,而北美是全球最大的照明產品需求市場,連帶衝擊全球照明產業成長動能。 在上游市場低迷與終端需求不振的夾擊下,2019年第三季照明LED封裝產品均價持續下跌,跌幅約在1%~6%,其中0.2W及0.5W 2835 LED產品分別下跌6%和5%,跌幅最為顯著。 TrendForce也觀察到,由於照明品牌廠商持續精簡成本,導致封裝廠商對壓低物料成本的要求變得更迫切,因此能夠降低驅動電源成本的高壓LED方案逐漸普及,應用範圍也擴大。目前高壓LED方案主要採用9V(100mA)~18V(50mA),透過降低電流來壓縮電源內的電容元件成本。同時,該技術方案的崛起也取代原本中低功率LED的市場地位,預期照明燈具中的LED使用顆數將會減少。  
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