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LED三大封装：SMD，COB，IMD

小间距 LED 持续景气Mini LED 蓄势待发

COB 虽然封装成本高，但是其减少传统的固晶工艺，重量有所减轻，可往轻薄化方向发展。不过，进入COB领域，需要重新购买设备、生产线等，要求企业拥有深厚的资金实力。而IMD技术可以沿用SMD设备、生产线以及人员经验等。

◼ 小间距向商显渗透，市场持续景气

小间距LED 显示屏拥有LCD 拼接屏和DLP 拼接屏不具备的无缝拼接、高亮度范围可调、色彩还原度高、显示均匀性和一致性好、能耗低寿命长等优势。小间距LED 显示屏订单规模不断壮大，成本因规模效应快速下降，渗透率快速提升。小间距 LED 逐渐从室外走向室内，对 DLP、LCD拼接屏替代趋势明显。

◼ LED 封装工艺进入新周期

封装表面的处理工艺不同，像素间存在光色差异，容易导致混光不一致，校正难度高等问题，进而影响显示效果。LED显示屏（主要是小间距）行业发展至今，除传统直插工艺外，已形成包括SMD、COB、IMD 等在内的多种封装工艺。

◼ Mini/Micro LED 蓄势待发

Mini LED 既可作为 LCD 背光源应用于大尺寸显示屏、智能手机、车用面板以及笔记本等产品，也可以 RGB 三色 LED 芯片实现自发光显示；Micro LED 具备极小间距、高对比度和高刷新率，适用于智能手表、AR、VR 等近距离观看的智能穿戴设备。Mini LED 背光应用已进入量产阶段，未来巨量转移技术的解决，必将大力的推进 MicroLED 的商业化进程，MicroLED蓄势待发。

一、LED的应用领域

LED 应用领域 LED 下游应用领域主要包括通用照明、景观照明、显示屏、背光应用、信号及指示、汽车照明等领域。2018年 LED 产业数据显示，占比最高的通用照明行业已趋于饱和，而显示屏及景观照明应用领域产值有良好增长趋势。

LED各应用领域产值占比：

二、LED显示行业产业链概况

2018 年中国LED 领域市场竞争格局

据Arizton 预测，2021-2024全球 MiniLED 市场规模有望从1.5 亿美元增至23.2 亿美元，其间每年同比增速皆高达140%以上。

MiniLED 全球市场规模及增速（百万美元，%）

三、封装工艺技术进入新周期

Mini LED 显示的基本结构

与传统小间距相比，MiniLED 在晶体尺寸持续缩小的过程中，在材料、设备、芯片、驱动IC、PCB设计和封装等各环节均面临新的技术难题。从技术本身来看，主要是良率、效率、一致性和可靠性的问题，其中尤其以封装工艺为要点。

除传统直插工艺外，已形成包括SMD、COB、IMD等在内的多种封装工艺。

从性能、成本、产业规律三大维度，对POB、COB、COG三项封装技术进行对比：性能上，POB、COB、COG各有特色。其中，POB适合大尺寸；COB和COG更适合中小尺寸。成本上，POB是目前最为成熟的技术，且容易形成标准化产品，成本比较亲民。

产业规律上，POB是短期内最容易实现的一项技术；COB属于中长期的发展方向；但如果追求成本更具优势、精度要求更高的LED显示产品，则COG有望成为未来的主流方向。瑞丰光电当前主要是以COB模组产品为主，并向POB、COG横向扩展。

COB方案未来前景广阔。COB 封装技术难度较大，亟需解决光学一致性、墨色一致性、拼接缝隙的问题，目前产品的一次通过率仍然较低。

3.1 小间距市场主流封装-SMD工艺

SMD 是表面贴装器件（Surface Mounted Devices）的简称，采用 SMD 工艺的 LED 封装厂将裸芯片固定在支架上，通过金线将二者进行电气连接，最后用环氧树脂进行保护。SMD封装后的灯珠交给显示屏厂商，通过回流焊将焊点和PCB 进行连接，并形成模组进行装配。SMD封装的小间距产品，一般将LED 灯珠裸露在外，或者采用面罩的方式。SMD使用表面贴装技术（SMT）,自动化程度比较高，且具有体积小、散射角大、发光均匀性好、可靠性高等优点。

SMD 封装工艺示意图

SMD LED产品

SMD 工艺问世后很快占据了 LED 显示屏封装工艺的市场，采用 SMD 封装工艺的企业在 LED 应用市场占据较大份额。SMD 封装具备技术成熟稳定、制造成本低、散热效果好、维修方便等优点，目前仍为传统小间距主流方案。

然而，由于SMD 器件变得更小，灯板上焊点面积也急剧缩小，对SMT 贴片工艺要求大幅提升，同时厂家生产效率也受极大影响。例如：P1.5的产品，每平米需要贴44万颗灯，而到了 P1.0 的产品，每平米需要贴 100 万颗灯，不仅贴片的数量增加了约2.3 倍，同时 SMT 机器的贴片速度也需要大幅的下调，整体生产效率会受到极大的影响。

SMD 小间距显示单元制造技术路线

过小的SMD 器件，也给售后服务带来了极大困难，客户的使用现场，几乎无法完成1mm 以内的产品维修。另一方面，当前市场发展迅速，小间距LED 芯片呈微缩化趋势，SMD的表贴封装形式面临技术瓶颈，已经难以在更小间距的领域发挥更大的作用。

3.2 有效解决高密度封装-COB工艺

COB，即板上芯片封装技术（Chip on Board）。与 SMD 将灯珠与 PCB 进行焊接不同，COB 工艺先在基底表面用导热环氧树脂(掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅片安放点，再通过粘胶剂或焊料将 LED 芯片用导电或非导电胶粘附在互联基板上，最后通过引线（金线）键合实现芯片与PCB 板间电互连。LED晶元固定于显示基板的前表面，薄膜粘贴在显示基板前表面，LED晶元为普通红、绿、蓝LED 发光芯片，实现集成封装。

COB 封装与SMD 封装横截面对比

COB 封装与SMD 封装工艺流程对比

COB 小间距显示单元制造技术路线

LED 显示芯片封装和组装技术路线对比

3.3 经济与技术的结合-IMD 工艺

目前市场上小间距封装主流工艺的除COB 封装工艺外还有IMD 集成封装工艺,即将两个及以上的像素结构集合在一个封装单元里，目前以四合一技术应用最为成熟。

IMD 工艺上依然沿用的是表贴工艺，结合了 SMD、COB 优点。从像素结构来看，传统 SMD 封装基本是一个像素；COB 封装是将 LED 芯片直接封装到模组基板上，再对每个大单元进行整体模封，一个封装结构拥有成百上千个像素点；而IMD“四合一”即一个封装结构中有四个基本像素结构，其本质上依然是四个由12 颗RGB-LED 芯片合成的“灯珠”。“四合一”LED模组采用的是正装的芯片，随着封装厂家对芯片做出更多的要求，后期还可能会推出“六合一”甚至“N合一”各种方案。

IMD 在分选上延续了小间距的成熟分选技术，可以对器件进行波长、亮度精挑细选，并且不同模具出来的器件在编带前得到了均匀分散，有效避免了封装时细微差异导致贴板后出现局部色差，因此色彩一致性更好。COB的封装形式决定了其无法对模组中的每一单元像素进行分光分色，不同批次的胶水、不同批次的板厚、不同时期的配比、液态高温流动性，都或多或少存在微小差异。

COB 和 IMD 技术各有千秋，COB 虽然封装成本高，但是其减少传统的固晶工艺，重量有所减轻，可往轻薄化方向发展。不过，进入COB 领域，需要重新购买设备、生产线等，要求企业拥有深厚的资金实力。而IMD 技术可以沿用SMD 的设备、生产线以及人员经验等。

四、Mini/MicroLED 蓄势待发，空间无限

Mini LED 既可作为 LCD 背光源应用于大尺寸显示屏、智能手机、车用面板以及笔记本等产品，也可以 RGB 三色 LED 芯片实现自发光显示；Micro LED 具备极小间距、高对比度和高刷新率，适用于智能手表、AR、VR 等近距离观看的智能穿戴设备。Mini LED 背光应用已进入量产阶段，未来巨量转移技术的解决，必将大力的推进 MicroLED 的商业化进程。

小间距LED 与Mini LED、MicroLED 工艺对比

五、MicroLED的关键技术

5.1 转移技术

目前MicroLED 量产的关键技术便是巨量转移技术，巨量转移指的是通过某种高精度设备将大量Micro LED 晶粒或器件转移到目标基板上或者电路上。

5.2 彩色化技术

彩色化是Micro LED 显示商业化的关键技术，现在主要彩色化方式有如下几种:UV/蓝光 LED+发光介质法、三色 RGB 法、透镜合成法。

六、2019年中国大陆MiniLED背光封装厂商综合竞争力前六名

七、苹果12.9寸MiniLED背光iPadPro的供应链名单

八、MiniLED设备厂商铆足干劲

点测分选等封测设备厂商作为能够优化制程控制良率、提高效率与降低成本的关键，在MiniLED产业链中的地位将会日益凸显。

作为苹果Mini LED点测分选设备供应商，惠特科技计划投资逾12亿人民币建厂抢占商机；并于今年2月份正式启动Mini LED检测代工业务。惠特预计今年MiniLED检测代工设备机台规模将建置1000台。

作为较早进入MiniLED领域的国产品牌，华腾半导体在分光、编带的细分领域一直保持非常高的占比。目前，华腾半导体Mini四合一设备已经开始出货，客户包括国内的几家龙头显示封装企业。

当前，各家封装企业仍在尝试不同的封装工艺，华腾半导体始终与各工艺的代表企业保持合作，在产品研发阶段为客户提供设备方案支持，在新的工艺上形成了自己的设备解决方案。

由于MiniLED尺寸比传统LED芯片的尺寸更小，所以对原有的设备技术在转移速度、放置精度、以及生产良率等都提出了新的挑战。在所有相关设备中，巨量转移设备尤为关键。

来自新加坡的半导体封装设备厂商K&S携手Rohinni联合推出Mini LED转移设备PIXALUX，此设备是第一台真正实现Mini LED巨量转移的设备。目前，K&S与ROHINNI共同研发的巨量转移技术已被证实能满足更高产量的需求。

除此以外，K&S还通过收购美国科技公司Uniqarta的知识产权及其专利组合，加强和扩展了K＆S的整个Mini/Micro LED技术产品组合。

除了K&S，ASM太平洋也拥有独特的巨量转移接合技术，推出全自动巨量焊接产线 OceanLine，提供的精准排序、转移与接合方案，优化MiniLED制程效率及操作过程。此外，ASM太平洋还推出AD420固晶设备，全面覆盖封装解决方案。

值得一提的是，ASM太平洋联手希达电子，在2020年共同打造了基于Mini COB封装技术的智能生产工厂，新增Mini LED产能7000KK/年。

MiniLED设备关键技术难点

众所周知，速度、精度和良率涉及到MiniLED产品最终的价格竞争力，是MiniLED设备厂商致力于提升的技术指标。

Mini LED显示屏像素数量巨大，像素颗粒十分微小，巨量转移的效率和良率成为限制MiniLED显示规模化应用的最大瓶颈。

K&S专注于巨量转移相关设备领域，认为Mini LED直显产品生产过程中，巨量转移速度依然是瓶颈，需要进一步提高精度和良品率，才能凸显巨量转移的成本优势。

目前，K&S的PIXALUX设备现已量产成熟，能够处理大约125µm左右的芯片。相较于过去的传统单颗拾放技术，K&S的设备将转移速度提升了3到5倍，实现10到15µm的精准度，达到一小时180000的转移数量，并且转移良率非常高。

未来随着巨量转移技术的进一步突破，Mini LED的生产成本将进一步降低，MiniLED商用进程有望加速。

由于Mini LED属于微尺寸显示范畴，封装工艺难度也有所增加，对点测分选设备的精度和速度有了更高的要求。

得益于测试技术的突破和换向测试功能的优化，目前，华腾半导体Mini LED分光机的运行速度已突破18K/h，是2019年的三倍，精度和良率依然维持在一个非常高的水准，亮度测试偏差低于3%，波长小于0.3nm。

然而，华腾半导体认为，尽管Mini LED分光机在运行速度上有很大的提升，但是分光、测试编带设备的速度和精度是最需要突破的难题，同时也是决定显示封装产品性能和成本的重要因素之一。

| 来源：华安证券，川财证券，中信证券

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