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評估分析Micro LED轉移技術與量產(chǎn)的可行性

編輯:songqiuxia 2017-07-18 09:23:43 瀏覽:1003  來源:LEDinside

Micro LED技術在當前面臨著相當多的挑戰(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- Micro LED轉移技術與檢測維修技術分析報告表示,Micro LED制程中,巨量轉移是一關鍵性制程,如何快速且精準的將Micro LED轉移至目標,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轉移技術分析

  LEDinside研究副理楊富寶表示,Micro LED制程共計四大關鍵技術,轉移技術是目前最困難的關鍵制程之一,其他包括電路驅動設計、色彩轉換方式、檢測設備及方法、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移技術相關瓶頸仍待突破。大致區(qū)分為以下七大要素:

1. 生產(chǎn)設備精密度的要求

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、半導體、面板上下游供應鏈,包括芯片、機臺、材料、檢測設備等都與過去的規(guī)格相異,提高了技術的門檻,而異業(yè)間的溝通整合也增加了研發(fā)時程。

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(圖:LEDinside整理)

  LEDinside以工業(yè)制程六個標準差做為Micro LED量產(chǎn)可行性評估依據(jù)。轉移制程良率須達到四個標準差等級,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,其轉移良率至少要達到五個標準差以上,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設備即可達到轉移之作用,當光源尺寸在100μm時也可借由固晶機(Die Bonder)設備達到芯片轉移,當光源尺寸不斷的縮小至10μm時,現(xiàn)狀的轉移(Pick & Place)設備其精密度及準確度將面臨嚴重考驗。

  Micro LED制程的設備的精密度需小于±1.5μm才能精確的轉移至目標背板,目前現(xiàn)況轉移設備(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 (每次移轉為單一芯片) ,皆無法達到Micro LED巨量轉移的精密度規(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,在巨量轉移上將無法應用上,但Wafer Bonding(外延級焊接)現(xiàn)狀的應用是因為以現(xiàn)有機臺來開發(fā)Micro LED技術及研發(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),未來轉移技術將是以薄膜轉移(Thin Film Transfer)的各種技術為主。

  五大薄膜轉移技術包含:

1. 靜電吸附

2. 凡得瓦力轉印

3. 雷射激光燒蝕

4. 相變化轉移

5. 流體裝配

流體組裝方式是一種高速度的組裝技術,對各式之產(chǎn)品應用皆有較高的產(chǎn)出量(UPH),可以大幅度縮減組裝工時及成本。

  轉移技術的選擇需視不同之應用產(chǎn)品決定,最主要是考量設備投資、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)展順遂的關鍵因素。

  按照當前的情況,智慧手環(huán)、智慧手表、室內(nèi)顯示屏的應用,將會是率先實現(xiàn)使用Micro LED的電子產(chǎn)品。但是由于轉移技術的困難度比較高及各應用產(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備(Wafer Bonding)來做研發(fā)及選擇像素數(shù)量(Pixel Volume)較少之應用產(chǎn)品為目標,以縮短開發(fā)的時間,也有廠商直接朝向薄膜轉移 (Thin Film Transfer)技術的方向發(fā)展,但因設備需另外設計及調(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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