Micro LED轉(zhuǎn)移技術(shù)與量產(chǎn)的可行性

    集邦咨詢LED研究中心（LEDinside）最新報(bào)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(bào)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

    Micro LED技術(shù)，目前面臨相當(dāng)多的技術(shù)挑戰(zhàn)，LEDinside研究副理?xiàng)罡粚毐硎?Micro LED制程共計(jì)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(jì)、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。

    Micro LED顯示屏制造成本居高不下，原因在于相關(guān)轉(zhuǎn)移技術(shù)瓶頸仍待突破，區(qū)分為以下七大要素，如生產(chǎn)設(shè)備精密度的要求、制程良率的提升、產(chǎn)出速度（UPH：Unit Per Hour）的效率提升、制程能力的控制、生產(chǎn)方式之最佳化確定、檢測設(shè)備及儀器的精確穩(wěn)定性、壞點(diǎn)維修方式、制程加工成本的降低...等。由于涉及的產(chǎn)業(yè)橫跨LED、半導(dǎo)體、面板上下游供應(yīng)鏈，包括芯片、機(jī)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(dá)到四個標(biāo)準(zhǔn)差等級，才有機(jī)會產(chǎn)品商品化但加工及維修成本仍然很高，若要達(dá)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(dá)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(dá)到轉(zhuǎn)移之作用，當(dāng)光源尺寸在100μm時也可借由固晶機(jī)（Die Bonder）設(shè)備達(dá)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(yán)重考驗(yàn)。

    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(jī)（Flip Chip Bonder）的精密度是±1.5μm （每次移轉(zhuǎn)為單一芯片） ，皆無法達(dá)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?yàn)橐袁F(xiàn)有機(jī)臺來開發(fā)Micro LED技術(shù)及研發(fā)像素?cái)?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)包含靜電吸附、凡得瓦力轉(zhuǎn)印、雷射激光燒蝕、相變化轉(zhuǎn)移、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Ktoper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。

    以現(xiàn)況來說室內(nèi)顯示屏、智慧手表、智慧手環(huán)的應(yīng)用，將會是首先實(shí)現(xiàn)Micro LED的產(chǎn)品，由于轉(zhuǎn)移技術(shù)的困難度甚高及各應(yīng)用產(chǎn)品的像素?cái)?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?cái)?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(開拓普)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(jì)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。