“Mini LED，要怎么检？”之升级篇

去年8月本公众号发出“Mini LED，要怎么检？”一文后，得到了很多业内朋友的关注。半年之后，在明锐研发团队的努力下，进一步完善了Mini LED的整线检测方案，增加了锡膏检测SPI及背光点胶AOI，在实际评估与应用中表现优异。因此小编在原推文基础上，更新文章如下，希望对大家有所启发。

如果你关注行业新闻，最近一两年应该经常会看到有关Mini LED的新闻登上“热搜”。正逐渐兴起的Mini LED是什么？Mini LED给工业视觉检测带来的挑战又是什么？今天我们要从明锐的老本行，工业视觉检查的角度，来谈谈Mini LED。

Mini LED是什么？

Mini LED 是「次毫米发光二极管」，指芯片尺寸介于 50~200μm 之间的 LED。由于 Mini LED 尺寸介于传统 LED 与 Micro LED 之间，是在传统 LED 背光基础上的改良版本，目前也算是 Micro LED 发展过程中的最佳替代品。下面这张图，解释了传统LCD、OLED、Mini LED、Micro LED的各自特性。

Mini LED有什么优势？

Mini LED 比起传统 LED 来说，颗粒更小、显示效果更加细腻、亮度更高，同时比 OLED 更省电，而且支持精确调光，不会产生 LED 的背光不匀的问题。目前可将 Mini LED 视为 LED 到 Micro LED 之间的过渡，相比于 Micro LED 的低良率，Mini LED 明显在量产方面更有优势，苹果从 2021 年开始在 iPad Pro 和 MacBook 采用了Mini LED。苹果之所以全面转向 Mini LED 面板，主要是 Mini LED 有以下优势：

- 轻薄、省电

- 亮度、对比度均超越HDR（即苹果口中的 XDR）

- 色域更广、颜色更饱和

- 峰值亮度提升 3~5 倍 (>1000nit)

- 显示寿命比 OLED 延长 3~5 倍

- 可比 OLED 省电多达 80%

- 成本比 OLED 更低

Mini LED的应用及工艺

从应用来看，Mini LED可分为背光和RGB显示两个方向。

1. Mini LED背光技术通常采用蓝色芯片搭配转色材料实现白色背光，再结合液晶面板实现画面显示。Mini LED背光具有局域调光（Local Dimming）技术，能够通过精细分区，对整体画面进行动态调光，从而实现高动态对比度。应用场景包括可穿戴显示设备、电视、车载显示、电竞和笔电显示等。

▼ Mini LED背光产品整板图（未通电）

▼ Mini LED背光板产线示意图

2. Mini RGB显示是自发光技术，相当于小间距显示屏的技术升级版，通常是由RGB Mini LED芯片组成显示像素，再通过SMT或COB封装的方式贴在驱动基板上，作为显示屏直接显示，应用场景包括可穿戴显示、高清移动显示、车载显示、高清大尺寸显示等。

▼ Mini RGB直显芯片图

▼ Mini RGB直显板产线示意图

由于技术尚不成熟、成本偏高，Mini RGB显示尚未到达冲刺量产阶段。不过，会议室、指挥监控、高端商业显示、安防等公共服务大尺寸显示的需求正在被激发。

Mini LED如何检？

先做个对比，在我们熟悉的SMT工艺中，目前已量产使用的最小CHIP元件为01005（公制尺寸为400μm*200μm），而Mini LED的颗粒尺寸在50~200μm之间，最小的尺寸为125μm*75μm，大小仅相当于01005CHIP元件的1/9，这要求检测设备的视觉更加精细，AOI镜头要有微米级的分辨率，才足够拍清楚每颗LED芯片的细节。并且，在一块Mini LED板上，最多可达十万颗LED芯片，这不但要求硬件上配置更大像素的相机保证视野面积，以确保检测速度跟上产线速度，而且超大的计算量也是对算法及软件的一个挑战。除了检查Mini LED芯片的错漏反偏等不良，对Mini LED的性能要求，是每颗LED颗粒均能正常发光。这时需要给面板供电，让每颗Mini LED颗粒亮起来，这被称为LED的点亮测试。检查每颗LED颗粒是否正常发光，也是AOI检测不可或缺的环节。

Mini LED给检测设备带来的新挑战，总结如下：

1. 更小的芯片尺寸对分辨率的要求更高

2. 更薄的锡膏厚度对于SPI还原精度的要求更高

3. 更小的芯片尺寸要求更小的偏移检测能力，重复精度要求更高

4. 10万数量级的芯片检测要求电脑硬件和AOI软件具有更快的计算能力

5. 针对大尺寸背光板，要求检测速度更快

6. 针对背光产品透明lens胶的检测，对算法能力要求更高

应新的挑战，明锐成立了Mini LED专门项目组，经过一年多的努力，目前已逐一攻破了这些技术难关。

对于Mini LED的锡膏检测，锡膏厚度仅有20-50um，焊盘尺寸仅70-200um，明锐SPI提供了5um分辨率的镜头方案，以满足高精度检测需求，并可支持数量超20万焊盘的检测程序无卡顿，另外锡丝短路算法，可有效拦截Mini LED 超小间距焊盘间的连锡不良。

▼ 明锐SPI镜头下的Mini LED锡膏3D图像

对Mini LED的微小芯片检测要求，明锐AOI提供了不同分辨率的镜头方案，包括2.3μm、3.4μm、4.3μm、6.3μm等，可针对不同的芯片尺寸提供相应的解决方案。另外更高分辨率会导致镜头景深变小，这样可能因板弯变形而出现拍图模糊，明锐AOI为此设计了真空吸平台、Z轴可调等选配功能。同时Mini LED的微小芯片对设备的重复性提出了更高要求，明锐AOI通过升级现有的硬件机械平台，确保机械重复精度达到±10μm以内，配合AOI软件算法的进一步优化，确保其重复性可以达到±1个像素。

在Mini LED背光检测过程中，点胶固化后，由于lens胶呈不规则透明状，对于检测算法能力要求很高，明锐通过特殊的光学处理、高精度的轮廓切割算法，可精确检出lens胶直径与偏心距，与二次元检测的精度误差控制在15μm以内。同时结合AI深度学习算法，针对气泡、褶皱、塌陷、剥离等低对比度的不良进行特征点提取，实现检出。

▼ 明锐AOI镜头下的Mini LED背光炉后图像

（在优化打光参数条件下）

▼ 明锐AOI镜头下的Mini LED点胶后图像

在Mini RGB直显产品检测中，通常会遇到几万甚至10万以上的芯片检测数量，因超大的计算量可能导致设备软件出现长时间的卡顿或者闪退，明锐AOI通过对软件程序读写、软件操作、检测算法等各方面的大幅优化，目前已做到了满足10万数量级芯片检测，未来将逐步满足20万数量级芯片的检测要求。

▼ 明锐AOI镜头下的Mini RGB直显炉前图像

▼ 明锐AOI镜头下的Mini RGB直显炉后点亮图像

Mini LED背光在今年迎来了量产元年，尤其在电视背光领域已推出多款高阶Mini LED背光液晶电视。电视背光板尺寸大（500*300mm或更大），单片检测时间要求在60s以内（甚至40s），明锐AOI通过提高FOV拍照速度，优化软件计算速度，优化光学及传动等手段，为势必进入主流的Mini LED市场，时刻准备着最优的工业视觉检查方案。