MiniLED印制板特点浅析与制作

韩 明

（广州广合科技股份有限公司，广东 广州 510730）

1 显示市场发展

近年来，随着通信技术的迅速发展，迫使着显示设备向多功能和数字化方向发展。具体来说，现代显示器件正向高密度、高分辨率、节能化、高亮度、彩色化、大屏幕的方向发展。主流显示技术发展图如图1所示。

CRT（阴极射线管）投影的亮度很低，而且体积和重量巨大，目前已经基本被淘汰。LCD是液晶显示器的统称，技术成熟，开启了大尺寸、高分辨率、高对比度的显示高画质时代，是目前市场主流。

OLED（有机二极管）是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。与LCD相比，OLED节省了背光源、液晶和彩色滤光片等结构，功耗更低，且可实现柔性化显示。LED（发光二极管）电子显示屏本身具有很多优点，例如：亮度高、工作电压低、功耗小、易于集成、驱动简单、寿命长、耐冲击且性能稳定等，其市场前景极为广阔。

Micro LED指产品芯片尺寸＜50 μm，与普通LED一样自发光，用RGB（红、绿、蓝）三种发光颜色的LED芯片组成一个个像素用于显示。对LED尺寸的微缩使得Micro LED显示有别于传统制程，巨量转移、检测、返修等工艺成为限制Micro LED规模化量产的瓶颈。以目前巨量转移、配套结构件的技术水平，受制于良率、时间成本等问题，制成Micro LED的成本比LCD和OLED面板要高出许多，短期内很难进入消费电子领域。

MiniLED指芯片尺寸在50～200 μm之间，带蓝宝石衬底的产品。据市场最新调研未来5～10年，MiniLED会持续增长，预计数量从2021年490万到2025年2530万，年均增长50%多，是目前最有潜力的市场。

2 MiniLED产品定义及特点分析

目前市场LED显示产品具体区分如图2所示。传统小间距LED市场已成熟，Micro LED还在技术发展阶段，MiniLED则处于量产上升期。

结合目前市面主流MiniLED产品设计和使用场合，对应使用的MiniLED印制板大体可以分成三种：MiniLED背光板、MiniLED灯珠板、MiniLED直显板。针对MiniLED板三类产品从设计端进行分析其特点，如表1所示。

表1 三类MiniLED板设计特点表

3 MiniLED板生产制作关键点

3.1 尺寸涨缩

MiniLED成品板装配因灯珠焊盘尺寸小，因此要求灯珠焊盘距离尺寸极差小，不同板之间用光学点距离管控。尤其MiniLED背光板，一般为0.2～0.6 mm薄板，尺寸大（部分显示产品达280×470 mm）。但是批次内板光学点中心距要求为±30 μm，而且不同板光学点距离极差R值要求＜60 μm。因此，对材料涨缩值、生产过程管控提出更高要求。

3.1.1 直线性要求

因为灯珠板正面为整齐阵列灯珠，如果外层灯珠位置直线性不好，会导致屏幕调光出现漏光、错位等不良现象。为防止异常，目前客户管控同一行每颗灯珠上下位置偏差（即X坐标值）极差值、同一列每颗灯珠左右位置偏差（即Y坐标值）极差值，一般极差值要求≤30～40 μm（如图6所示）。

灯珠焊盘成阵列设计，必须保证每组灯中心成一条直线。参考做法如下：

（1）选择单元内某个固定孔作为坐标轴零点（即X=0，Y=0）。

（2）选择固定间距多行多列灯珠标出坐标，选取以上坐标交叉点，记录每个位置坐标值（X'，Y'）数据。

（3）将所有测量的位置坐标值（X'，Y'）与标准原稿坐标值（X，Y）进行比较，可得出极差值。

（4）竖向极差值＝X'－X；横向极差值＝Y'－Y。

3.1.2 关键控制要求

终端产品对线路板的整体涨缩、线性形变均有超常规线路板要求，因此，制作此类产品需从以下方面管控：

（1）板料涨缩CTE（X、Y）值。

目前FR-4材料是常用基材，但其CTE值较大，难以满足要求。BT材料虽然价格贵，但涨缩CTE值小，且极差也小很多。现选择一款常见BT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）材料与FR-4（Tg170、Tg200）做对比实验。

①试样尺寸为300 mm×280 mm×0.21 mm，经向为300 mm，按尺寸切取试样。

②在试样的四角钻出四个定位孔（孔径3.175 mm），孔间距为2.54 mm（正方形），并用标记，经向两边分别为W1、W2，纬向为F1、F2。

③将铜箔完全蚀刻去除。

④试样在恒温恒湿箱（150±5）℃下烘4 h±10 min。烘后立即放入干燥器中冷却，1 h后取出试样。在2 h内测量距离W11、W21、F11、F21。

⑤计算：经向＝(W11-W1)/W1

纬向＝(F11-F1)/F1

试验不同材料涨缩测量对比，见表2所示。

表2 不同材料涨缩测量对比表（单位：×10-6）

小结：BT材料涨缩CTE值比普通FR4材料要好，极差在100×10-6以内，远远低于普通FR4材料。因此选择BT基材能满足客户要求。

（2）过程管控。

PCB在制作加工中，为了降低涨缩差异，关键在于尽可能释放材料加工应力，尤其是设计机加工的工序。主要控制点如下：

①开料后烤板：可使用立式烤箱或隧道炉烤箱烘烤；一方面赶走基板内水汽，另一方面可进一步固化基板。

②钻孔：尽量使用较新钻头制作，孔限寿命一般管控≤800，可减少板在钻孔过程中钻头切屑产生的应力。

③电镀、外层、阻焊工序前处理尽量使用化学处理方法制作，尽可能避免研磨带来的不规则变形。

3.2 阻焊油墨

MiniLED产品阻焊特点如下：

背光板：白色，要求反射率≥80%，黄变指数B≤3；

灯珠板：哑黑色，一般要求不高；

直显板：哑黑色，同批次无色差，要求较高。

对于目前背光板，主流市场一般要求为：白色油墨，成品IR后反射率≥80%（有的产品要求≥85%或90%）。阻焊油墨反射率与油墨自身填料类型、油墨厚度直接相关，其中，油墨填料各家不同有差异。

测试选取某家白色阻焊油墨进行测试油墨厚度与反射率关系，见图7所示。

小结：（1）随着油墨厚度的增加，反射率与油墨厚度成正比关系；

（2）当油墨厚度＞46 μm，随着油墨厚度增加，反射率达到94%后不会继续增加；

（3）IR一次后反射率降低2%～3.2%；

3.3 外形制作

一些MiniLED终端设备尺寸较大，如户外屏、大型高清电视等。受限于移植灯珠后PCBA良率影响，终端目前均选择多块屏幕拼接制作。在屏幕拼接中，为避免各屏幕中间缝隙导致漏光、色差影响。因此，对PCB的外形尺寸公差常要求控制±0.075 mm（3 mil）（常规产品要求±0.10 mm或±0.15 mm），且板上无定位孔。这对成型加工而言要求较高，目前制作方法如表3所示。

表3 无定位孔制作方法表

3.4 其他制作特点

（1）MiniLED背光板因板厚较薄，易翘曲。因此，后制程易卡板，需使用薄板生产线制作，并适当降低产线速度。

（2）白色阻焊对异物要求严格，阻焊无尘室建议使用五千级或以上，减少异物。

（3）MiniLED一些产品如：灯珠板、直显板等，阻焊常选用哑黑油墨。为避免拼接时调试色差问题，严格管控批次，确保阻焊后无混批次，从而保证颜色色差一致性。

（4）因MiniLED测试焊盘密集，且点数一般在3～4万点以上，导致电测困难。用飞针测试一般1PCS需要30～90 min，建议可选择8倍MiniLED专用测试机。

4 总结

MiniLED产品目前正处于起步发展阶段，市场需求前景十分广阔。文章从产品设计特点入手进行分类分析，并对常见设计特性进行了相关试验，供广大同行作为参考。伴随着产品升级换代，制作要求的不断变更，PCB制作新技术不断涌现，相信未来市场可期。

致谢：本项目是在黎钦源总工的技术指导下完成的，项目试验过程中得到了彭镜辉、谢明运等人极大的支持，在此，向大家表示衷心地感谢。