도입 이후 LED 스크린, 이 과정은 계속 진행되고 있으며, 픽셀 밀도가 점점 더 높아지고 있습니다. 이는 패키징 기술의 발전과 분리될 수 없습니다.
LED 디스플레이 산업에서 플립칩 COB 기술은 더욱 진보된 패키징 기술입니다. 공정 흐름은 어떻게 되며, 어떤 장점이 있을까요? 이 글을 통해 자세히 알아보겠습니다.
플립칩 COB 기술이란 무엇입니까?
과거에는 더욱 성숙한 LED 패키징 기술이 개발되어 일반적으로 LED 칩의 앞면을 위로 하여 기판에 장착한 다음, LED 칩과 브래킷 사이에 금속 리드 용접을 하여 전기적 연결을 완료하였습니다.
플립칩 COB 기술은 기존 LED 패키징 기술을 개량한 기술로, LED 칩을 기판 위에 거꾸로 직접 장착하여 LED 칩 접점이 기판에 직접 접촉하도록 합니다.
이러한 LED 칩 장착 방식은 LED 칩 전극과 브라켓 사이의 리드 연결을 절약하고, 전력 소비와 열 손실을 줄이며, 구조가 훨씬 간단해져 설치 배열을 더욱 컴팩트하게 할 수 있습니다. 즉, 픽셀 피치가 더 작고 픽셀 밀도가 더 높습니다.
플립칩 COB 기술의 공정 흐름
웨이퍼 품질 검사 및 세척
플립칩 COB 기술을 진행하기 전에 웨이퍼의 품질 검사를 수행하여 웨이퍼의 품질이 양호하고 치수가 요구 사항에 맞는지 확인해야 합니다.
적합한 웨이퍼를 선별한 후, 웨이퍼 표면에 먼지와 기름 얼룩이 없는지 확인하기 위해 웨이퍼를 세척합니다.
하부 금속층 증착
바닥 금속층은 마그네트론 스퍼터링을 통해 웨이퍼에 증착되며, 티타늄이나 구리와 같은 금속을 시드층으로 사용하는 것이 더 일반적입니다.
포토레지스트 코팅
금속층의 증착이 완료된 웨이퍼 표면에 절연 물질인 폴리이미드를 코팅하고, 웨이퍼를 순차적으로 노출 및 현상하여 범프의 개구 위치를 만듭니다.
두 번째 사진석판술
그 다음 단계로 도금할 영역을 열기 위해 포토레지스트를 포토리소그래피로 인쇄하여 개구부를 만들어야 합니다.
전기 도금
열린 부분에 주석-은 합금을 전기 도금하여 범프를 형성합니다.
포토레지스트 제거
도금이 완료되면 포토레지스트가 제거되고, 처음에 증착되었던 금속 시드층이 노출됩니다.
UBM 에칭
전기 도금으로 형성된 범프 아래의 금속 시드층만 유지되고 나머지 금속층은 제거됩니다.
리플로우
주석-은 합금 층을 녹여 리플로우 공정을 통해 리플로우시키면 매끄러운 솔더볼 모양이 완성됩니다.
칩 마운팅
LED 칩 범프를 기판에 맞추고 리플로우 공정이나 핫프레스 접합 공정을 통해 LED 칩을 기판에 접합합니다.
바닥 채우기
칩과 기판의 접합이 완료되면, LED 칩과 기판 사이의 남은 틈을 페인트로 채워 LED 칩과 기판의 연결 강도를 높입니다.
경화
위의 단계를 완료하면 플립칩 COB 기술 패키지가 기본적으로 완성되지만 최종 경화를 수행해야 합니다.
캡슐화된 LED 칩과 기판 구성 요소는 필러 프라이머의 경화를 위해 경화 오븐에 넣어져 모든 구성 요소의 연결 안정성을 강화합니다.
품질 검사
모든 플립칩 COB 기술 패키징 단계를 완료한 후에는 품질 검사 후 부품을 캡슐화하여 결함이 있는 제품이 다음 생산 단계에 들어가지 않도록 해야 합니다.
플립칩 COB 기술의 장점
열 손실 감소
전류가 금속을 통과하는 한, 금속의 품질에 관계없이, 전원 공급 과정에서 저항으로 인해 저항열이 발생하고, 이로 인해 전기 에너지의 일부가 열에너지로 손실됩니다.
LED 모듈 플립칩 COB 기술로 패키징되어 용접해야 할 금속 리드가 적고 변환해야 할 열 에너지도 적습니다.
더 높은 효율성
플립칩 COB 설계는 LED 부품 구조가 간단하고, 전류 전달 속도가 빠르며, 공정 중 열 손실을 줄이고, 전기 에너지의 손실이 적습니다. 즉, 전기 에너지의 변환 속도가 높고 LED의 효율이 높습니다.
통계에 따르면 플립칩 COB 기술을 적용한 LED 모듈은 일반 LED 모듈보다 전력 손실이 약 45% 적습니다.
더 높은 신뢰성
플립칩 COB 기술은 LED 모듈의 구조를 단순화하고, 많은 전자 부품의 수를 줄이며, 고장률을 초래할 수 있는 납 납땜이 없으므로 플립칩 COB 기술을 사용하여 생산된 LED 모듈의 전반적인 안정성과 신뢰성이 더 강하고, 견고하며, 내구성이 뛰어납니다.
더 나은 조명 품질
전기 에너지의 활용도가 높고, 광출력이 강하며, 플립칩 COB 기술은 기존 패키징 기술보다 더 높은 밝기를 구현할 수 있습니다. 또한 플립칩 COB 기술로 제조된 LED 모듈의 더욱 안정적인 특성으로 인해 이 패키징 기술의 LED 디스플레이는 색상 균일성과 색상 일관성이 뛰어납니다.
컴팩트한 디자인
플립칩 COB 기술은 커넥터와 금속 리드의 수를 줄임으로써 LED 모듈 구조를 간소화합니다. 즉, 칩을 더욱 컴팩트하게 장착할 수 있고, 더 작은 픽셀 피치 LED 디스플레이를 실현할 수 있습니다.
플립칩 COB 기술의 진화 역사
21세기 초 DIP 기술이 시장에 본격적으로 적용되기 시작했는데, 당시에는 대부분 단색 또는 듀얼 컬러 LED 디스플레이 일부 텍스트 정보를 표시하는 데 사용되었으며, 역과 매장 입구에 사용되었으며, DIP 기술로 제작된 LED 디스플레이의 픽셀 피치가 크고, 비디오 재생 모니터로서의 화면 해상도가 낮고, 화질이 충분히 선명하지 않아 중거리에서 장거리 시청에만 적합했습니다.
SMD 기술이 도입된 후 몇 년 후 SMD 기술이 개발되면서 저비용, 고성능, 고화질 특성을 갖춘 LED 디스플레이가 시장을 빠르게 점유하게 되었습니다. LED 디스플레이도 초기의 저해상도에서 점차 고화질 영상과 역동적인 영상 디스플레이로 진화했습니다. SMD 기술은 계속 발전하고 있으며 픽셀 피치가 점점 작아지고 LED 화면의 영상은 점점 더 선명하고 섬세해지고 있습니다.
2016년에 COB 기술이 나오기 시작했는데, SMD 기술보다 더 작은 픽셀 피치를 실현할 수 있고, 공정 비용도 시장에서 감당할 수 있는 범위 내에 있기 때문에 출시되자마자 시장의 호응을 얻어 대량 생산에 들어갔습니다.
2017년에는 COB 기술을 기반으로 LED의 성능과 품질을 개선한 플립칩 COB 기술이 등장했지만, 비용과 공정 문제로 인해 대량 생산에 들어가지 못했으며, 지난 2년 동안 시장 점유율이 크게 늘어나기 시작했습니다.
COB 기술과 플립칩 COB 기술의 차이점
설치
COB 기술은 LED 칩을 기판 위에 위로 향하게 설치하고, 칩을 설치한 후 금속 리드를 사용하여 LED 칩과 기판을 연결해야 합니다.
플립칩 COB 기술은 LED 칩을 기판 위에 거꾸로 설치하는 방식으로, 칩을 설치한 후에는 금속 리드를 사용하여 LED 칩을 기판에 연결할 필요가 없습니다.
열 관리
COB 기술은 배선 연결 구조가 더 많고, 열 에너지 변환이 더 많으며, 구조적 특성으로 인해 COB 기술 LED 칩이 방열판에서 멀리 떨어져 있어 방열이 느립니다.
플립칩 COB 기술은 리드 연결을 줄이고, 열 에너지 변환이 적으며, 칩 층을 기판에 더 가깝게 구조화하여 방열이 더 빠릅니다.
제조 복잡성
COB 기술은 LED 시장에서 오랫동안 사용되어 왔으며, 공정이 성숙하고, 제조 공정이 간단하며, 비용이 저렴하여 현재 시장에서 큰 점유율을 차지하고 있습니다.
플립칩 COB 기술 제조 공정은 더 복잡하지만 LED 모듈의 전반적인 성능으로 볼 때 플립칩 COB 기술은 COB 기술로 만든 완제품보다 우수하지만, 칩 COB 기술 제조 비용은 더 높습니다.
픽셀 밀도
COB기술은 약 1mm의 미세피치 LED모듈을 구현할 수 있으나, 0.4mm 이하의 미세피치 LED모듈은 COB기술로는 구현할 수 없습니다.
플립칩 COB 기술로 제작된 LED 모듈 칩과 기판의 연결 구조는 간단하며, 칩 배열을 더욱 밀접하게 할 수 있습니다. COB 기술을 기반으로 플립칩 COB 기술은 더 작은 픽셀 피치와 더 높은 픽셀 밀도를 실현할 수 있습니다.
결론
기존 COB 기술을 기반으로 Flip Chip COB 기술을 적용하여 LED 패키징 기술 더 높은 수준의 기술적 혁신을 이루기 위해 플립칩 COB 기술을 사용하면 LED 모듈의 전력 소비를 줄이고 안정성을 높이며 픽셀 밀도를 높일 수 있습니다.
현재 COB 기술보다 비용이 높지만, 기술의 성장과 공정 성숙도에 따라 플립칩 COB 기술의 생산 비용은 점차 기본 수준으로 수렴될 것입니다.
플립칩 COB 기술에 대한 미래 시장 수요는 의심의 여지가 없습니다.
