Micro LED技術(shù)在當(dāng)前面臨著相當(dāng)多的挑戰(zhàn),集邦咨詢LED研究中心(LEDinside)最新報告3Q17 Micro LED次世代顯示技術(shù)- Micro LED轉(zhuǎn)移技術(shù)與檢測維修技術(shù)分析報告表示,Micro LED制程中,巨量轉(zhuǎn)移是一關(guān)鍵性制程,如何快速且精準(zhǔn)的將Micro LED轉(zhuǎn)移至目標(biāo),UPH (Unit Per Hour)及良率的提升將是首要努力的課題方向之一。
Micro LED轉(zhuǎn)移技術(shù)分析
LEDinside研究副理楊富寶表示,Micro LED制程共計四大關(guān)鍵技術(shù),轉(zhuǎn)移技術(shù)是目前最困難的關(guān)鍵制程之一,其他包括電路驅(qū)動設(shè)計、色彩轉(zhuǎn)換方式、檢測設(shè)備及方法、晶圓波長的均勻度控制等,也都是尚待突破的技術(shù)瓶頸。
為什么Micro LED制造成本會居高不下?原因在于制程中還有很多轉(zhuǎn)移技術(shù)相關(guān)瓶頸仍待突破。大致區(qū)分為以下七大要素:
1. 生產(chǎn)設(shè)備精密度的要求
2. 制程良率的提升、產(chǎn)出速度(UPH:Unit Per Hour)的效率提升
3. 制程能力的控制
4. 生產(chǎn)方式之最佳化確定
5.檢測設(shè)備及儀器的精確穩(wěn)定性
6. 壞點維修方式
7. 制程加工成本的降低
由于Micro LED涉及的產(chǎn)業(yè)橫跨LED、半導(dǎo)體、面板上下游供應(yīng)鏈,包括芯片、機臺、材料、檢測設(shè)備等都與過去的規(guī)格相異,提高了技術(shù)的門檻,而異業(yè)間的溝通整合也增加了研發(fā)時程。
(圖:LEDinside整理)
LEDinside以工業(yè)制程六個標(biāo)準(zhǔn)差做為Micro LED量產(chǎn)可行性評估依據(jù)。轉(zhuǎn)移制程良率須達到四個標(biāo)準(zhǔn)差等級,才有機會產(chǎn)品商品化但加工及維修成本仍然很高,若要達到成熟的產(chǎn)品及具有競爭性的加工成本,其轉(zhuǎn)移良率至少要達到五個標(biāo)準(zhǔn)差以上,才能真正成為成熟的商品化產(chǎn)品。
Micro LED量產(chǎn)可行性評估
一般傳統(tǒng)的LED例如3030的封裝體其光源尺寸3,000μm,可借由SMT設(shè)備即可達到轉(zhuǎn)移之作用,當(dāng)光源尺寸在100μm時也可借由固晶機(Die Bonder)設(shè)備達到芯片轉(zhuǎn)移,當(dāng)光源尺寸不斷的縮小至10μm時,現(xiàn)狀的轉(zhuǎn)移(Pick & Place)設(shè)備其精密度及準(zhǔn)確度將面臨嚴重考驗。
Micro LED制程的設(shè)備的精密度需小于±1.5μm才能精確的轉(zhuǎn)移至目標(biāo)背板,目前現(xiàn)況轉(zhuǎn)移設(shè)備(Pick & Place)的精密度是±34μm (Multi-chip per Transfer),覆晶固晶機(Flip Chip Bonder)的精密度是±1.5μm (每次移轉(zhuǎn)為單一芯片) ,皆無法達到Micro LED巨量轉(zhuǎn)移的精密度規(guī)格需求。
芯片級銲接 (Chip Bonding)及外延級焊接 (Wafer Bonding)由于產(chǎn)能過低及工時成本過高,在巨量轉(zhuǎn)移上將無法應(yīng)用上,但Wafer Bonding(外延級焊接)現(xiàn)狀的應(yīng)用是因為以現(xiàn)有機臺來開發(fā)Micro LED技術(shù)及研發(fā)像素數(shù)量(Pixel Volume)較小的產(chǎn)品,但產(chǎn)能及工時成本皆是挑戰(zhàn),未來轉(zhuǎn)移技術(shù)將是以薄膜轉(zhuǎn)移(Thin Film Transfer)的各種技術(shù)為主。
五大薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)包含:
1. 靜電吸附
2. 凡得瓦力轉(zhuǎn)印
3. 雷射激光燒蝕
4. 相變化轉(zhuǎn)移
5. 流體裝配
流體組裝方式是一種高速度的組裝技術(shù),對各式之產(chǎn)品應(yīng)用皆有較高的產(chǎn)出量(UPH),可以大幅度縮減組裝工時及成本。
轉(zhuǎn)移技術(shù)的選擇需視不同之應(yīng)用產(chǎn)品決定,最主要是考量設(shè)備投資、產(chǎn)出量(UPH)及加工成本等因素,另外各廠家之制程能力及良率的控制,可視為產(chǎn)品發(fā)展順?biāo)斓年P(guān)鍵因素。
按照當(dāng)前的情況,智慧手環(huán)、智慧手表、室內(nèi)顯示屏的應(yīng)用,將會是率先實現(xiàn)使用Micro LED的電子產(chǎn)品。但是由于轉(zhuǎn)移技術(shù)的困難度比較高及各應(yīng)用產(chǎn)品的像素數(shù)量(Pixel Volume)的不同,投入的廠商先以既有的外延焊接設(shè)備(Wafer Bonding)來做研發(fā)及選擇像素數(shù)量(Pixel Volume)較少之應(yīng)用產(chǎn)品為目標(biāo),以縮短開發(fā)的時間,也有廠商直接朝向薄膜轉(zhuǎn)移 (Thin Film Transfer)技術(shù)的方向發(fā)展,但因設(shè)備需另外設(shè)計及調(diào)整,必需投入資源甚多及消耗更長的研發(fā)時間,也將會產(chǎn)生更多的制程問題。
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