Mini LED 제조 process의 이해
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- 2020. 8. 8.
Local Dimming을 구현하기 위한 기술로서 큰 화두가 되고 있는 Mini LED의 제조 공정에 대해서 알아보고자 합니다. Mini LED 제조 process는 기본적으로 LED 제조 process를 따르며 1)에피 성장), 2)칩 제조, 3)패키징, 4)모듈 공정의 단계를 거쳐서 진행됩니다.
1. Epitaxial Growth(에피 성장)
에피 성장은 같거나 다른 재료의 결정을 특정 방향으로 어떤 기판 위에 성장 시키는 것입니다. GaN, P/N-GaN, InGaN 등의 여러가지 화합물을 기판 위에 MOCVD 장비로 증착시키는데 GaN계 화합물을 기판 위에 증착이 어렵고 원가 경쟁력이 낮아서 주로 사파이어 기판이 사용되어 집니다. 현재 액상 (LPE), 기상(VPE), 분자선(MPE), 에피택시(Epitaxy)의 방법이 있지만 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)라 불리우는 기상 에피택시의 방법만이 상업적으로 활용되어 지고 있습니다.
2. Chip process(칩 제조)
노광(Photo lithgrafhy), 식각(Etching), 금속전극증착(Metallization), 후면가공(Lapping/polishing), 칩절단 (scribing/breaking)의 과정을 거치는 칩공정은 Wafer에 전극을 만들고 개별 칩으로 절단하는 단계입니다. Mini LED는 디스플레이용보다 백라이트 용으로 상용화되는 추세로서 백라이트용 Mini LED 칩은 기존 LED처럼 GaN 기반의 Blue LED가 사용되어집니다. 현재 Mini LED 칩은 중국과 대만 업체들이 활발히 개발 및 양산 진행중입니다.
3. Packaging / Module assembly (패키징 / 모듈 조립)
LED package는 안에 LED Chip을 실장하고 PCB에 부착이 가능하도록 연결고리 같은 역할을 해줍니다. 패키징은 LED Value chain 내 경쟁이 가장 치열한 사업입니다. Mini LED는 기본적으로 칩 사이즈가 작기 때문에 패키징도 동반 축소되어야합니다.
* LED package 종류
1) 표면 실장형(SMD) - 램프형 대비 배열이 쉽고 작게 만들 수 있는 SMD방식은 Package의 옆면 또는 아랫면 프레임 또는 패드를 만들어 기판 표면에 실장해 대량 생산에 유리한 면이 있습니다.
2) COB(Chip On Board) - 하나의 모듈을 만들기 위해 여러 개의 LED Chip을 그대로 기판 위에 실장하고 Chip마다 별도의 패키지를 사용하지 않기 때문에 같은 공간에 더 많은 LED Chip을 실장할 수 있습니다.
기본 LED는 주로 SMD 패키징 방식을 사용하는데 SMD는 10개의 다이오드가 한 개씩 각각 기판에 붙어 있고 각각의 다이오드마다 PCB와 Driver IC가 필요합니다. 반면 COB 방식은 9개 이상의 다이오드를 바로 PCB에 부착시킬 수 있습니다. 따라서 다이오드를 개별적으로 패키지를 할 필요가 없어 절감이 가능하고 Pixel Pitch를 줄일 수 있으며 두께도 얇게 구현할 수 있습니다.
*LED Packge의 기능
1) Chip 구동시 발행하는 열을 외부로 방출시켜 줍니다.
2) Chip으로부터 방출된 빛을 밖으로 추출해 줍니다.
3) LED Chip을 외부의 충격으로부터 보호해 줍니다.
4) Chip을 외부와 전기적으로 연결해주는 기능이 있습니다.
4. Panel / Set maker
현재 Mini LED를 LCD 백라이트로 채택한 제품들은 대만 및 중국 업체들을 통하여 활발하게 진행되고 있으며 한국의 LG 및 삼성 디스플레이도 Mini LED 제품 상용화에 발빠르게 움직이고 있습니다. 특히 대만의 패널 업체들은 OLED 시장에서 뒤쳐져 있기 때문에 Mini LED시장을 선점하려는 의지를 강하게 보여주고 있습니다. TV SET 업체들 뿐 아니라 애플에서도 Mini LED를 채택한 제품을 개발중이며 OLED로 넘어가는 과도기에 있어서 얼마나 시장에 영향을 줄 수 있을지 주목되고 있습니다.