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来源:今日半导体发布时间:2022-01-1383浏览
询问 AI
来源:整理自刘翔电子研究PCB行业融合新媒体Mini LED背光是当前Micro LED直显存在技术瓶颈的过渡态。Mini LED目前主要用于LCD背光源,从性能上看,Mini LED背光显示能够以全矩阵式的方式进行分区调光,如低分辨率的黑白画面,强化显示画面的高对比度以及高分辨率,达到HDR效果,同时Mini LED的芯片尺寸又持续缩小,能增加控光区域,让画面更加细致,显示效果和厚度接近OLED,且具有省电功能。此外,由于具有异型切割特性,搭配软性基板亦可达成高曲面背光的形式,可以用于生产曲面屏。从量产上看,相比Micro LED,Mini LED技术难度更低,更容易实现量产。

受制于成本因素及差异化消费需求,Mini LED背光产品率先在中高端细分市场中突围。随着Mini LED技术的逐步成熟、成本的下降,终端厂商纷纷导入Mini LED背光产品。2020年10月22日,TCL发布了全球首款基于IGZO玻璃基板的主动式Mini LED 142寸显示屏,小米、康佳等厂商也已发布Mini LED背光产品,三星、LG、长虹等2021年来均推出了此类产品,平板方面,苹果2021Q1发布了12.9寸的Mini LED背光iPad Pro。根据LEDinside预测,2023年Mini LED背光产品市场规模有望超过10亿美元。

Mini LED背光产业链蓬勃发展
COB方案是当下主流技术路径
Mini LED背光商业化的启动为全产业链注入新鲜活力。由于Mini LED市场发展向好,LED上中下游企业纷纷布局,设备、芯片、封装、背光模组、面板、终端品牌厂商都对该技术投入了大量的资金与精力,以求取得先机,占领行业制高点,这也推动了Mini LED产业驶入快速成长的车道。

Mini LED背光显示领域存在技术分歧,COB是当下主流的解决方案,未来COG方案有望取代COB。根据LED工艺及打件工艺,可分为四种方案类型,包括COB(Chip On Board,晶片直接打件到PCB)、COG(Chip On Glass,晶片打件至玻璃基板)、NCSP(Near Chip Scale Package,介于COB与POB之间,在高阶TV多分区和薄型化方面优于POB,可实现五面发光)、POB(Package On Board,无光学透镜,Mini LED采用点凸胶或透明支架等方式减少LED灯珠数量并降低成本)。其中,COB是当下主流的解决方案,取消了LED支架,更具有价格优势,缺点是打件效率较低。

COG方案相较于COB更具性能优势:①由于设备精度高、打件隧道宽,因而能够完成更大尺寸的灯板,并可支持万级分区;②生产组装效率也高于COB方案。京东方与华星光电联手推动COG方案,量产玻璃基板、助力成本下降。COG方案短期受制于生产成本高企,未来规模化量产后,有望晋升为主流方案。
Mini LED COB方案是厂商进阶的跳板
Mini LED背光COB方案下,覆铜板与PCB迎来产品进阶机遇:
① 覆铜板环节:Mini LED用的类BT载板将提升厂商产品组合的综合净利率,未来2~3年随着新进厂商加入,利润率将回归至常规产品的利润中枢。长远来看,由于国内IC封装基板行业方兴未艾,为内资覆铜板厂商提供的量产化机会有限,覆铜板厂商有望凭借Mini LED类BT材料的配方,逐步提升产品性能,进阶发展至IC封装基板所用的BT材料。
②PCB环节:预测未来随着HDI方案批量化生产能力成熟,推动HDI方案的成本下降,由于HDI更适用于轻薄短小的消费电子终端产品,有望推广至各类型的产品。从供应商结构看,海外厂商供应链体系相对封闭,而内资厂商将借助下游国内Mini LED背光产品的扩容机遇,补齐HDI国产化率低的短板。
覆铜板:
向BT载板基材演进
迎来产品进阶机遇
Mini LED覆铜板的工艺难度在于高反射率及耐高热辐射,对覆铜板的材料体系都有不同的要求。
Mini LED材料有四大特殊的性能要求:
①高反射率:为了确保LED发光效果,需要覆铜板具有高反射的特点,使得Mini LED的基板材料外观呈白色,白色覆铜板在可见光区域表面的白度与光反射率成正比,需要在原有的树脂体系中增加白色颜料、荧光剂、防氧化剂等助剂,通常采用二氧化钛作为白色颜料;
②高玻璃化温度(Tg):玻璃化温度是基板保持刚性的最高温度,传统FR-4的Tg值为130℃,而Mini LED覆铜板的Tg值达到180℃以上;
③耐紫外线变色性及耐热变色性:由于高热辐射通常会导致基板表面明显变色,会影响覆铜板的反射率,因而需要将原有的树脂体系改为脂肪族环氧树脂;
④散热性:Mini LED通常具有大功率、高亮度的特点,会导致单位面积产生高热量,进而会影响LED元件的发光效率及发光寿命,因而需要相关的覆铜板材料具有良好的散热性。





针对不同终端电子设备的Mini LED应用,覆铜板厂商提供差异化的解决方案。从终端设备尺寸来看,主要有三类解决方案:①类BT载板解决方案(白色覆铜板方案):方案采用BT树脂(与IC封装基板材料配方类似),面向32寸以下屏相关产品,针对HDI方案的PCB,壁垒高、单价高,头部消费电子终端厂商批量化应用;②中高Tg无卤材料:主要应用于75英寸以上的Mini LED背光类电视,价格相较于传统FR-4覆铜板有一定的溢价;③传统FR-4材料:应用于110英寸以上直显类设备。

Mini LED背光电视渗透率快速提升带动相关覆铜板市场快速扩容,预计2022年市场空间有望同比实现翻倍增长。传统侧光式LED背光转为Mini LED背光后,Mini LED方案下覆铜板及PCB用量增加,表面积尺寸与设备屏幕尺寸相当,假设背光电视、显示器和笔记本电脑、平板电脑单设备屏幕平均面积为1.1/0.21/0.08平米(对应55寸/24寸/12寸),单台设备采用2层覆铜板(对应6层PCB),预计2021~2022年Mini LED覆铜板平均单价为300元/平米,2023年后每年价格下降5%,对应2021~2025年覆铜板用量为1160/2657/4076/5006/5834万平米,市场规模分别为34.8/79.7/116.2/135.5/150.1亿元,其中2022年是市场扩容最快的年份,同比增长达到129.1%。

内资厂商中仅有一家实现批量化供应,其余厂商仍处于验证或小试阶段。日本三菱瓦斯善于开发BT树脂为主的材料,可应用于IC载板和Mini LED领域,针对不同的应用领域开发出五款细分产品。生益科技开发的BT树脂-玻纤布基白色CCL,属于高耐热性白色覆铜板品种,覆铜板牌号WLM1是一款白色LED用可见光高反射率材料,采用无铅兼容无卤的配方工艺,可实现在热处理和光线照射后不变色,目前已实现为北美大客户批量供应材料。


南亚新材顺应Mini LED产业发展趋势,预计将成为新进供应商。技术研发层面,公司针对Mini LED产品开发两类相关配方,一类是采用高导热配方技术,应用于大功率LED产品;另一类是IC封装配方技术,即BT载板技术,可用于小尺寸方案。生产层面,公司用于消费电子的FR-4.0型高导热覆铜板也已进入小试阶段,可以广泛应用于高亮度LED照明、LED背光板等领域,处于国内领先水平,预计将导入韩系客户供应链。

高端显示用覆铜板材料项目投入产出比在2.3~4.3,为厂商进阶生产IC载板用的覆铜板材料打下铺垫。公司公告拟以自有资金7.8亿元投资建设年产1500万平米高端显示技术用高性能覆铜板智能工厂项目,项目拟建设周期为18个月(由2021年9月至2023年2月),该项目面向江西N6工厂扩产,针对MiniLED等高端显示应用推出HDI、IC基板材料,在细分领域实现国产替代。对南亚新材高端显示覆铜板的平均单价进行不同情形的假设,测算项目投入产出比(年营业收入/投资额)在2.3~4.3之间。由于类BT材料的Mini-LED覆铜板与IC封装基板用的覆铜板工艺相似,但批量化效应显著,覆铜板厂商可通过Mini LED覆铜板量产的过程,积累配方研发与生产经验,为进阶批量生产IC载板打下铺垫。

PCB:
HDI与多层板方案双管齐下
难度在于阻焊环节
Mini LED PCB工艺难度在于阻焊环节与表面处理环节。目前终端厂商有两类PCB解决方案:① 北美客户:采用HDI方案;②韩系客户:采用低多层PCB方案。部分厂商采用双面PCB方案,成品厚度严格控制在0.15±0.05mm,由基板+铜箔+电镀铜+阻焊油墨+文字油墨5种材料加工而成,其中电镀铜厚度及阻焊油墨厚度影响成品厚度,因而阻焊难度高。下游厂商采用P0.7以下间距的Mini LED,随着间距下降,PCB层数呈现增加的趋势。Mini LED采用COB封装,对电路板的平整性要求极高,填平规格<1μm。

Mini LED背光PCB因方案不同导致均价差异,综合测算2022年市场规模有望达到159.8亿元。由于平板电脑主要用HDI方案,预计PCB平均单价达到1500元/平米;IT方向(显示器和笔记本电脑),HDI与多层PCB方案兼具,预计均价可达到800元/平米;背光电视主要采用大尺寸多层PCB方案,预计均价为600元/平米,随着厂商批量化后,良率制程提升、单价有望下降,预测2022~2025年PCB价格下降5%,对应2022~2025年PCB市场规模为159.8/230.8/269.7/300.0亿元。

从行业竞争格局来看,客户方案差异导致供应链分化。其中,台资与韩系厂商垄断小尺寸Mini LED背光PCB供应链,内资厂商切入的产品主要是大尺寸Mini LED背光PCB。

HDI与传统多层PCB方案投入产出比不同,订单利润取决于产能稼动率与产品良率。以鹏鼎控股为例,公司投建淮安园区,布局Mini LED HDI产能,其中一期工程于2020年年底投产、2021H1量产,二期工程于2021年年中开始量产,项目达产后可实现超薄线路板月产能9.3万平米/月,项目投资总额预计达到16.1亿元,若按照全年80%产能利用率、平均单价1500元/平米测算,对应项目年化收入为Mini LED投入产出比为1:0.84,随着公司产品良率爬升,净利润有望提高。

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