Mini-LED扇出型板級封裝無鉛錫膏測試
Mini-LED扇出型板級封裝無鉛錫膏測試
Mini-LED作為一種新型顯示技術(shù)包含了成千上萬顆微米級LED芯片，從而實現(xiàn)了廣色域，高對比度顯示，已經(jīng)被應(yīng)用于大屏高清顯示行業(yè)中。Mini-LED顯示技術(shù)包括直顯和背光。其中Mini-LED直顯技術(shù)采用RGB芯片進行封裝，通過形成PN結(jié)并施加電流來實現(xiàn)發(fā)光功能。芯片密度大對封裝難度提出了挑戰(zhàn)。扇出型封裝因為能夠為焊接元件提供更多的I/O且能將LED間距降到50μm以下而被應(yīng)用于mini-LED封裝。本文會介紹mini-LED扇出型板級封裝的性能。
為了驗證芯片級扇出型板級封裝制造小型LED RGB顯示的可行性，Lau(2021)采用了12個RGB芯片分4組制成了表面組裝元件(SMD)并進行焊接性能測試。Mini-LED芯片之間的間距為80μm，單個像素點間距為?80μm。SMD具體參數(shù)如圖1所示。SAC305錫膏被印刷在PCB上并完成回流形成焊料球，隨后通過拾取和放置(pick&place)將SMD放置在PCB上并完成回流焊接 (圖2)。
圖1. Mini-LED RGB表面貼裝組件。
圖2. SMD放置在PCB上并完成焊接。
跌落測試
Lau總共選擇了22個樣品進行跌落測試。跌落的高度被設(shè)定在648mm。測試發(fā)現(xiàn)在經(jīng)歷100次跌落后，所有LED芯片仍然能夠正常發(fā)光，表明SAC305錫膏形成的焊點抗跌落性能良好，能夠滿足100次跌落的需求。但是再布線層(RDL)的Cu層出現(xiàn)了裂痕，導(dǎo)致LED芯片與RDL的連接變得不緊密。因此針對再布線層的設(shè)計還需要完善。
圖3. 100次跌落后的亮燈數(shù)。
熱循環(huán)測試
熱循環(huán)測試的溫度區(qū)間被設(shè)定在-40-85℃。一個循環(huán)周期為60分鐘。Lau發(fā)現(xiàn)在85°C時, 焊點的最大累積蠕動應(yīng)變較小。只有小片區(qū)域發(fā)現(xiàn)蠕變值稍大。類似的，在-40℃情況下，最大累計蠕動應(yīng)變很小。此外，對于每一個熱循環(huán)周期，累積蠕動應(yīng)變率小于1%。這驗證了SAC305錫膏能夠在mini-LED焊接保持良好的抗蠕變性。同時表明扇出型板級封裝在mini-LED的應(yīng)用頗有前景。
圖4. 焊接結(jié)構(gòu)累計蠕變。(a): 85℃, 450s; (b): -40℃, 2250s。
深圳市福英達能夠生產(chǎn)用于mini-LED芯片焊接的T6以上的超微錫膏產(chǎn)品，包括了印刷型錫鉍銀低溫錫膏和錫銀銅中溫錫膏，能夠用于二次回流的不同階段。焊接后導(dǎo)電性和機械強度優(yōu)秀，光衰小。
參考文獻
Lau, J.H. (2021). “Fan-Out Panel-Level Packaging of Mini-LED RGB Display”. Semiconductor Advanced Packaging.
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