Comment la technologie du processus MIP permet-elle une percée dans les écrans LED ultra-HD à pas fin ?

Avec le développement rapide du marché des écrans LED d'intérieur, la technologie d'affichage LED ultra-HD à petit pas s'est imposée comme une solution incontournable ces dernières années. Ses applications sont nombreuses dans les complexes commerciaux, les systèmes de surveillance, les centres de commandement, les établissements d'enseignement, les installations énergétiques et de radiodiffusion et les salles de conférence.

Les pas de pixels, notamment P2.5, P1.8, P1.5 et même P1.2, sont devenus très répandus et largement utilisés, tandis que la demande du marché continue de croître régulièrement pour des distances de visualisation plus courtes et des résolutions plus élevées.

De plus, la technologie LED devrait étendre son application à des affichages diversifiés tels que :

• systèmes de télévision
•  électronique automobile
•  équipement médical
• Appareils électroménagers 3C

Emballage CMS vers une taille plus petite

La technologie d'affichage LED couleur utilise des puces LED tricolores - rouge (R), vert (G) et bleu (B) - qui génèrent une sortie lumineuse et une reproduction riche des couleurs grâce à des connexions de circuits à commande électrique.

À mesure que les pas de pixels continuent de diminuer et que les densités de pixels augmentent, des progrès significatifs ont été réalisés dans les processus de conditionnement des puces.

Les écrans LED P2.5 traditionnels utilisaient des boîtiers LED SMD 2121 (2.1 mm × 2.1 mm), tandis que l'ère de la technologie à pas fin a adopté des boîtiers 1010 (1.0 mm × 1.0 mm) plus petits pour l'écran LED P1.2.

Cette miniaturisation permet une conception rationnelle des écrans LED d'intérieur. Actuellement, le consensus du secteur reconnaît une tendance irréversible vers des résolutions plus élevées et des pas de pixel réduits.

Dans ce contexte, les écrans LED P0.9, P0.7, P0.4 et même sub-P0.1 ouvrent progressivement de nouvelles perspectives pour des applications diversifiées. Ces avancées technologiques stimuleront non seulement l'innovation en matière de technologie d'affichage, mais offriront également des expériences visuelles améliorées.

La naissance de la technologie COB

Face à l'augmentation des exigences de densité de pixels sur les surfaces d'affichage plus petites, la taille des émetteurs LED doit être réduite proportionnellement à la finesse des pas de pixels. Face à cette tendance, la technologie COB (Chip on Board) s'est imposée comme une solution adaptée. S'appuyant sur des composants flip-chip et une architecture de cathode commune, la technologie COB a apporté des avancées significatives aux écrans LED, à partir du pas P1.0.

Contrairement aux procédés CMS traditionnels qui reposent sur la soudure par fils, le COB élimine entièrement cette étape, ce qui améliore les rendements et réduit les coûts de fabrication. Le module est alors entièrement encapsulé dans un film protecteur qui remplace le boîtier CMS classique. Ce revêtement offre non seulement une résistance à l'eau, à la poussière et aux chocs, mais utilise également une base noire multicouche pour empêcher les fuites de lumière, améliorant ainsi la fiabilité de l'appareil et les performances d'affichage.

Cependant, le passage à la plage de micro-pas (inférieure à P1.0) pose de nouveaux défis. Les circuits imprimés HDI conventionnels, caractérisés par des largeurs de ligne, un espacement, une épaisseur de cuivre et un nombre de couches spécifiques, peinent à répondre aux exigences des circuits à micro-pas. Pour y remédier, des techniques MSAP (Modified Semi-Additive Process) sont utilisées. Parmi celles-ci, le transfert d'image, le cuivrage et la gravure flash permettent des structures de circuit verticales améliorant le rendement global de production. Néanmoins, chaque ligne de circuit d'une conception à micro-pas doit répondre à des normes de qualité strictes, ce qui complexifie et complexifie le processus de fabrication.

Le COB nécessite des circuits imprimés à très haute densité, ce qui augmente intrinsèquement les coûts de fabrication. De plus, les processus back-end, comme le collage de puces, sont confrontés à une baisse de rendement et à une baisse de l'efficacité de la production en série. Lors de l'utilisation de machines de collage de puces, des pastilles de plus grande taille (W) et des espaces plus larges (GAP) améliorent considérablement le taux de réussite du collage direct. Cependant, avec la réduction constante de la taille des puces et le resserrement des exigences de pas, le câblage filaire traditionnel avec des fils d'or verticaux devient obsolète. Les conceptions de puces retournées évoluent vers des dimensions plus petites, ce qui conduit à des pastilles et des espaces encore plus petits.

Les écarts de dilatation thermique entre la puce et le substrat du circuit imprimé, les légers décalages lors du collage des puces et les défauts d'alignement des pastilles réduisent encore davantage les rendements de collage. Dans les scénarios à pas ultrafin, où des micro-pastilles denses dominent la surface, le moindre écart peut entraîner une baisse significative du rendement, une augmentation des coûts de production et un allongement des cycles de fabrication.

Percée technologique MIP

Pour relever les défis techniques et financiers liés aux écrans LED à micro-pas, la technologie MIP introduit une architecture de packaging innovante au niveau de la puce. Cette approche exploite les circuits semi-conducteurs multicouches pour agrandir les plots d'électrode et augmenter leur espacement, améliorant ainsi considérablement le rendement de collage des puces.

Pour les puces Micro LED de moins de 50 microns (1 mil équivalent à 25.4 μm), le MIP constitue une avancée majeure en allégeant les contraintes de conception des circuits imprimés, passant d'une largeur de ligne et d'un espacement inférieurs à 50 μm à environ 100 μm. Cela permet aux petits pads intégrés de se connecter efficacement aux pads plus grands, tout en élargissant les espaces entre les pads pour réduire les risques de court-circuit.

Le MIP assure la compatibilité avec les matériaux et procédés de fabrication des circuits imprimés HDI existants, éliminant ainsi la dépendance aux circuits imprimés MSAP, plus complexes et plus coûteux. Les fabricants peuvent conserver leurs lignes et équipements de production actuels, garantissant ainsi un rendement stable, une efficacité constante des processus et une évolutivité accrue. Cela améliore considérablement la faisabilité de la production de masse des écrans Micro LED.

Au-delà de la compatibilité avec les circuits imprimés, la technologie MIP est également applicable aux substrats en verre, ce qui contribue à réduire les coûts des matériaux de base. Elle permet également l'utilisation de puces entièrement bleues combinées à la conversion de points quantiques sur silicium pour obtenir une émission RVB pleine couleur. Cela élargit le champ d'application de la technologie MIP aux écrans de nouvelle génération utilisant des puces ultra-compactes telles que les puces 0202 et 0101. Par conséquent, la technologie MIP devrait jouer un rôle clé dans le développement de nouveaux marchés émergents de l'océan bleu.

Schéma de la conception de pontage et d'espacement des pads élargis de MIP.  

Du point de vue du procédé, le MIP utilise une technique d'encapsulation de type semi-conducteur, spécialement conçue pour les LED à puce retournée ultra-compactes. Elle permet d'étendre les électrodes de la puce d'origine à travers les couches du circuit, augmentant ainsi l'espacement entre les pastilles et simplifiant le processus de collage.

Ces puces peuvent toujours être montées à l'aide des matrices de collage et des circuits imprimés HDI existants, complétant ainsi un module d'affichage LED micro-pitch complet. Si des soudures défectueuses sont détectées lors du post-traitement ou des tests, seule l'unité défectueuse doit être remplacée. Cela améliore le rendement du produit tout en réduisant les coûts de maintenance et la complexité de la production.

Optimisation de l'extension des électrodes et de l'espacement des pastilles du MIP.

Dans la production d'écrans LED à micro-pas, le processus de fabrication MIP représente une itération avancée de la technologie COB traditionnelle.

Au cours des étapes intermédiaires et avant de la fabrication des puces, le MIP intègre des processus semi-conducteurs supplémentaires, tels que la photolithographie, le revêtement de couche isolante, la métallisation des électrodes et la gravure de circuits, pour étendre les zones d'électrodes et optimiser la disposition des circuits, améliorant ainsi le rendement de la production de masse.

Les étapes intermédiaires et finales comprennent le découpage, les tests, le tri et le transfert direct sur bande bleue. Cette approche modulaire permet une adaptation flexible des processus de production afin de répondre aux diverses exigences des produits, tout en utilisant les équipements de collage de puces, les technologies de transfert de masse et le moulage par encapsulation existants.

Le résultat est un flux de production rationalisé et hautement efficace qui non seulement améliore la qualité des produits, les taux de rendement et le débit, mais permet également une intégration transparente dans les processus existants.

La polyvalence du MIP ouvre encore plus de possibilités pour des applications industrielles plus larges.  

Flux de processus de fabrication MIP vs. COB.  

Alors que la technologie LED évolue des petits pas aux micro-pas, les LED CMS traditionnelles, avec leurs broches exposées et leur faible résistance aux environnements, sont de plus en plus inadaptées aux applications intérieures. Les tendances futures se concentreront sur les pas ultra-fins, inférieurs à P0.9, notamment :  

• – P0.7 pour les téléviseurs à résolution 2K standard
• – P0.3 pour les systèmes de résolution 4K
• – Écrans LED 8K
• – Appareils portables (montres intelligentes, lunettes AR/VR) et panneaux automobiles.  

Ces applications représentent de vastes marchés inexploités. Pour les écrans LED d'intérieur à micro-pas et à ultra-haute densité, les facteurs de succès essentiels incluent une qualité d'affichage supérieure (zéro pixel mort), une protection environnementale robuste et une gestion thermique optimisée.

Les innovations de conception de MIP répondent à ces exigences, le positionnant comme une technologie fondamentale pour les écrans miniaturisés ultra-haute définition de nouvelle génération dans les industries émergentes.  

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Doitvision: Pionnier de l'avenir des écrans à micro-pas

Doitvision est un pionnier de la technologie d'affichage à micro-pas, recherchant sans relâche une résolution physique ultra-haute définition 8K+.

En transcendant les normes actuelles en matière de sources vidéo et les limitations de transmission, Doitvision vise à offrir des expériences visuelles inégalées. Cet engagement se traduit par la création d'écrans d'affichage impeccables et de qualité supérieure.  

Basée à Shenzhen, Doitvision exploite sa propre usine de fabrication, spécialisée dans la R&D interne et la conception de produits de pointe.

En étroite collaboration avec les fabricants de puces en amont et les fournisseurs d'emballages/modules intermédiaires, la société fournit des écrans LED personnalisés pour les applications commerciales.

Grâce à des modèles de vente diversifiés, notamment des partenariats basés sur des projets, de l'ingénierie et des canaux de distribution, Doitvision remodèle l'industrie de l'affichage LED.  

En tant que fournisseur d'écrans LED haute performance , Doitvision poursuit ses progrès dans trois domaines clés :

• – Dimensions et résolution standardisées  
• - Efficacité énergétique et taux de défaillance réduits
• – Installation/maintenance simplifiée

Doitvision a lancé un écran micro-pitch 55K de 2 pouces utilisant la technologie MIP, consolidant ainsi son leadership dans les solutions visuelles ultra-fines.

Conclusion:

Nous avons présenté en détail la technologie du procédé MIP. En tant que fabricant expérimenté d'écrans LED à micro-pas, nous proposons une variété de solutions d'affichage HD de haute qualité. N'hésitez pas à nous contacter à tout moment.