Mini LED指由尺寸介于50-200μm之间的芯片构成的LED器件。Mini LED 技术在 2021 年获得较快速发展，Mini LED 背光出货量将从2020 年的 50 万台增加到 2021 年的 890 万台。随着供应链的成熟和制造成本的降低，据机构的分析显示，Mini LED 背光产品销量最大的三个细分市场将是电视、笔记本电脑和平板电脑。机构预测，到 2025 年，总出货量将超过 4800 万台。
相比芯片尺寸大于200μm的传统LED，Mini LED在前道制造和后道封装环节均有工艺改进，有望为设备企业带来新的机遇。今天给大家介绍一下Mini LED对工艺与设备提出的新挑战、相关的设备企业，如有错误欢迎加群交流指正。
一、Mini LED芯片制备工艺及对设备的需求
Mini LED芯片和LED芯片制造流程基本一致，但对部分设备提出更高要求。与传统LED相比，Mini LED芯片制造流程基本一致。
LED芯片制造的主要流程及设备
LED芯片制备包括衬底、外延和芯片加工三大环节。
③ 芯片加工：在外延片上通过光刻、刻蚀、溅射、蒸镀等工艺形成最终的芯片结构。
LED芯片加工主要流程图示
然而，更小的芯片尺寸和点间距，对芯片制造和封装提出了更高的要求。Mini LED制造流程难度提升主要在外延和检测分选两个步骤，对相关设备提出了更高的要求。
1、MOCVD设备
外延片的制备是LED芯片制造的重要环节，需要通过MOCVD设备实现。MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition)即金属有机化合物化学气相沉积工艺。
LED外延片结构图示
Mini LED外延片对波长均匀性和缺陷控制要求提高，传统的MOCVD设备需要升级。
Mini/Micro MOCVD设备改进需求
2、测试分选设备
测试分选是Mini LED芯片出厂前的重要环节。LED测试通常分为芯片端测试和封装端测试。在芯片测试端，由于Mini LED生产工艺尚不成熟且良率不足，行业普遍采用全测全分模式，芯片出厂前需进行至少一次光电测试，以剔除不良芯片，满足下游对良率的需求。
LED芯片测试装置图示
测试完成、确定芯片光电等级后，由分选装置将芯片分拣排列，以供下游封装和使用。测试和分选工序可由同一台机器(一体机)完成，也可分别由两台机器完成。
LED芯片分选装置图示
Mini LED对芯片的一致性与可靠性要求更严格，需要测试分选设备层面的提升。芯片检测环节效率低、耗时长，成为Mini LED成本控制的瓶颈之一，要求测试分选设备厂商不断提升设备速度与精度。
二、Mini LED封装工艺及对设备的需求
Mini LED时代，芯片微缩化增加了封装难度，促成了不同封装技术的开发，SMD、IMD、COB、COG(Chip On Glass)等路线百花齐放。
IMD(Integrated Matrix Devices)方案通常被视为两种方案的折中，将多颗芯片（通常为4-9颗）封装在单个结构中，然后再组装到基板上。
各封装方案优劣势比较
COB包括正装和倒装COB。可靠性和稳定性强，更容易实现小间距显示。随着产业链生态的逐步成熟，倒装COB有望成为Mini LED主流的封装方式。 
Mini LED封装工艺流程
随着LED芯片尺寸缩小，单位面积芯片用量急剧增加，生产速度与良率的平衡成为厂商的重要挑战。一方面，提高速度有助于降低生产成本，是实现量产的关键；另一方面，如果速度提高时良率无法保证，返修工序会相应加重，从而抬升成本。Mini LED封装流程中，固晶机、检测设备和返修设备涉及到芯片的巨量处理，与作业速度和良率息息相关，是量产的关键设备。
1、固晶机
固晶机是LED封装的重要设备。在 LED封装流程中，固晶机用于将晶片从晶片盘吸取后贴装到 PCB（印刷线路板）或支架的指定区域，并进行缺陷检测。固晶方案主要有四种Pick & Place、刺晶、弹性转印、激光剥离转移，Pick & Place和刺晶为目前主要的固晶方案。
Pick&Place
① 对晶片和 PCB/支架板进行图像识别、定位及图像处理。
② 通过银胶拾取装置对支架板的给定位置进行点胶处理。
③ 利用晶片吸取装置将晶片准确放置于点胶处固定。
刺晶 
将排布芯片的蓝膜置于刺针和PCB板/玻璃板之间，芯片面朝下。刺针向下推动蓝膜发生形变，使芯片与基板发生接触并固定。这一方案无需逐个识别芯片位置，因此速度远快于拾取放置方式，但蓝膜形变可能导致精度受到限制。
弹性转印 
使用弹性印模进行芯片转移，让LED以范德华力粘附在转移头上，或转印到目标衬底片的预定位置上。实现转移的原理包括控制剥离速度、控制印章曲率、制作微结构、使用形状记忆聚合物等。此方案适合小面积、柔性屏幕，包括可穿戴设备屏幕等制作。
激光剥离转移 
图案化激光剥离，即应用激光直接从原有衬底上剥离LED芯片以实现转移。使用准分子激光，选择性地照射在氮化镓外延层生长界面上的特定区域，再通过紫外线曝光产生镓单质和氮气，使外延片平行转移至新衬底，实现精准的阵列转移。
Mini LED要求实现高精度、高速度固晶。传统固晶设备在对P1.0以下Mini LED进行贴片时，为满足精度要求，贴片速度被迫大幅降低，影响生产效率。因此更高精度和速度的固晶机是Mini LED量产的关键设备。
2、返修设备
测试设备是Mini LED最终产品良率的重要保障。LED封装完成后，需再次进行光电测试，并进行色度学参数测试。Mini LED可通过AOI(Automated Optical Inspection，自动光学检测)设备进行检测，应用视觉方案检测固晶和焊接情况、产品外观情况，亦可对点亮后的LED进行测试。
微组半导体(左)&盟拓科技(右)Mini LED返修设备
对微米尺寸且数量庞大的LED灯珠进行有效检测并修复坏点难度很大，封装后的Mini LED返修对设备厂商提出挑战。目前市场上尚无标准化的技术路线。部分设备产品可实现的功能包括自动获取不良坐标和不良类型、自动剔除不良元件（超声波或激光）和清理焊盘、自动重置焊锡或银胶、二次固晶和焊接等。
三、设备企业概述
根据现有资料，小编粗略的统计了一下相关设备供应商，准备整理一份设备供应商介绍PPT，后期将分享给大家，为保证PPT更加精确，欢迎大家补充，各相关企业积极提供资料。
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参考资料：平安证券研究所《Mini LED爆发在即，设备先行机遇何在？》——Mini LED系列专题报告（二）
2021年是Mini LED 量产元年，Mini LED应用正在快速增长。Mini LED产业链从芯片，封装，到模组以及显示器，到最终的终端产品，如平板电脑，笔电，汽车，电视，游戏机，VR；设备方面有固晶机，点胶机，AOI，清洗设备等等，为此，艾邦新建有Mini LED全产业链微信群，欢迎您识别二维码加入。
原文始发于微信公众号（艾邦LED）：Mini LED市场爆发在即，工艺改进为设备企业带来新机遇
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