本月初,一个专门的MicroLED大规模转移论坛在相关行业引起了广泛关注。来自各个领域的600多名研究人员希望从全国各地涌向成都,以听取“大规模转移的创新与突破”主题。分享,但是在整个论坛之后,尽管两位学者发表了台湾研究团队的演讲和相关经验,但大多数与会者感到他们并没有听说MicroLED的巨大转移和云中的伟大创新。突破性信息。一些与会者说,这是对当前行业形势下大规模转移的不实说法!
在过去的两年中,随着MicroLED技术的广泛关注,它也带动了MicroLED技术和产业的快速发展。市场上充斥着有关MicroLED的信息,许多公司声称拥有MicroLED技术并实现了量产,但知情人士表示,目前还没有成熟的MicroLED技术,因此所谓的MicroLED产品的量产就是是不是炒作?
之所以有可能对MicroLED概念进行大肆宣传,是因为业界尚未就MicroLED的定义达成完全共识。不同领域对MicroLED的定义有不同的看法。从简单的技术迭代理解的角度来看,上游和面板显示公司在芯片尺寸,倒装芯片和薄膜传输(去基板)方面定义了MiniLED和MicroLED。例如,台湾Epistar认为传统的LED芯片在200至300μm之间,MiniLED在50至60μm之间,而MicroLED在15μm及以下之间。从容易理解大屏幕显示应用的角度来看,许多中游和LED显示应用公司更倾向于使用间距来定义MiniLED和MicroLED。根据其实际应用,一家国内直接显示制造商Leyard使用倒装芯片封装(使用常规或传质工艺将显示产品创建为MiniLED)将芯片的两个尺寸定义为100至300μm。如果芯片的二维尺寸小于100μm,则将通过倒装芯片封装工艺制造的显示产品定义为MicroLED。但是,业界通常将50-200μm定义为MiniLED,而小于50μm的芯片就是MicroLED。尽管在芯片尺寸方面仍有很多争议,对MicroLED的不同定义不难看出,大规模传输技术已成为处理芯片的共识。什么是传质技术?
什么是传质技术?
(大众转移)?
传质是一个学术术语,通常用于物料处理过程的设计中,它涵盖了物质或颗粒在物理系统中的扩散和对流。物质转移特别是描述一种化学或物理机制,是一种传输现象,这意味着大量的点(分子或颗粒)从一端移动到另一端,可以是一个阶段或多个阶段,包括液体或气体阶段,有时可能以固体形式发生。传质的一个典型例子是水的“蒸发”。由于蒸发的现象,大量的水颗粒可以移动到另一种物质。扩散也是如此。在MicroLED区域中,在源基板上生长了芯片之后,必须通过一些高精度设备将大量MicroLED芯片与源基板分离并转移到目标基板或驱动板上,才能实现Meet应用此步骤称为传质技术。传质技术之所以引起MicroLED用户注意的原因是,传统的LED封装工艺通常采用真空吸附进行传递,但是由于真空管只能达到物理极限以下约80μm,因此MicroLED的尺寸基本上小于50μm,真空吸附工艺不再适用于MicroLED时代。这是一个很大的问题,数百万甚至数千万个LED级别的LED芯片正确有效地传输到电路板上。以4KTV为例,要传输的芯片数量高达2400万个(4000 x2000 x RGB三色计算),即使同时发送10,000件,也必须重复2400次。由于要转移的LED芯片尺寸较小(大约是头发的1/10),因此需要高度精确和精致的操作。在传输过程中必须移动成千上万甚至数十万个LED。非常大,要求很高。高传输率。当前,MicroLED的最大挑战是将大量微米级的LED芯片与目标基板或电路上的高精度器件相匹配,并将传输效率提高到99.9999%(通常称为“六个九”),并且每个芯片的精度必须控制在正负0.5μm之内。
为了回应各方在MicroLED的大规模转移方面所取得的突破,南方科技大学MicroLED研究中心的刘兆军教授承认,任何关于MicroLED芯片“ Rogue”之外的传质讨论都是并且质量转移必须在50μm以下进行。MicroLED芯片很有意义。芯片制造商目前只提供很少的50μm以下的芯片,基本上没有大批量产品,如果不能大规模传质,那就毫无意义了,Eagle Semiconductor的创始人Di迪菲也是如此,他认为这是错误的谈论当前工业环境中的众多主题。由于MicroLED晶圆中所含化合物半导体材料的一致性,有必要完成要在芯片侧转移的相关芯片的分选。但是,当前行业根本缺乏相关芯片的分选能力。也没有相关的分拣设备可供出售。因此,如果说当前的行业现状是通过大规模技术转让来解决的,那么真正的问题是无法解决的。
大规模转移技术的最新进展
为了突破大规模传输技术,一组国际和台湾制造商,例如Luxvue,Cooledge,VueReal,X-Celeprint,工研院,KIMM,Innovasonic,PlayNitride,Rohinni,Uniqarta,Optovate,Coherent,Nthdegree,E-Lux,SelfArray等等。通过前瞻性研究,我们开发了精确拾取(FinePick / Place)技术-“静电力”,“范德华力”和“磁力”;选择性释放(SelectiveRelease),自组织(self-组织和转让(RollPrinting)技术以及其他具有代表性的大规模转让技术学校。
目前,传质已经发展了各种各样的技术流派,尽管它们基于不同的原理,但它们都必须将芯片与源生长衬底分开,然后通过某种作用方式将LED芯片选择性地放置在目标衬底上。其中,基板分离包括通过机械应力,化学腐蚀或激光作用等在源基板上进行整体批处理,以利于后续的组装过程。芯片拾取和放置过程是传质技术中最重要的环节,从过程的角度来看,实现高精度和选择性批次选择和放置是每种技术类型的核心内容。精确拾取技术(FinePick / Place)精确抓取技术是传质技术研发公司的一项创新,它延续了传统的LED芯片真空吸附传递原理,即力被MicroLED芯片准确地大量吸收,然后精确地传递到目标基板上。实现精确放置的过程。精密夹持传质技术已经产生了三种技术解决方案,即“静电力”,“范德华力”和“磁力”,这是由于不同的应用方法和机械原理。“静电力”的传输技术使用了传输头采用两阶段结构,在转移过程中施加正负电压,当衬底拾取LED时,一个硅电极带正电并被LED吸附,如果需要将LED放在在转移头处于预定位置时,另一个硅电极带负电以完成转移。对于采用静电技术解决方案的代表性制造商,包括被苹果收购的LuxVue和MikroMesa。
Van der Waals技术也称为微密封件传输技术(μTP),它使用弹性柱塞结合高精度运动来控制打印头,并使用Van der Waals技术改变打印头的速度,从而使LED发光棒在头部或预定位置的传动装置上印制在目标基板上。它代表X-Celeprint和AUO等公司。磁转移技术是在切割前在MicroLED上混合铁,钴和镍等磁性材料,并利用电磁吸附和释放,磁转移技术的仓库由台湾工业技术研究院(ITRI)和PlayNitride代表。
精密拣选技术利用静电力,范德华力,磁力等机械原理产生拣取和放置芯片的力,转移头用于完成选择性操作,转移次数取决于芯片的大小转移头。大多数技术对芯片都有特殊要求,例如,在传递电磁力时必须在芯片中内置铁和镍之类的磁性材料;微密封转移技术要求芯片与基板之间的连接结构较弱,这在一定程度上影响了芯片的性能。影响芯片的发光特性。
选择性释放技术(
选择性发布)
通过有选择地松开而不通过拾取连接,LED可以直接从原始基板上转移出来,当前实现最佳效果的方法是结构化激光剥离(p-LLO),即用准分子激光照射。然后,将生长界面上氮化镓层上稀疏分离的模具尺寸区域暴露于紫外线下,以生成镓和氮,可以将其平行转移到基板上以实现精确的光学对准。结构化激光方案使用激光快速扫描原始基板,以便将日期过长的MicroLED芯片分离并转移到中间载体上,然后通过激光将MicroLED转移到目标基板上。代表性的制造商是Uniqarta,Optovate和Coherent。
相比之下,由于复杂的机械剥离和刻蚀工艺以及刻蚀程度的不均匀性,随后的选择性吸收力必须根据选择性低的单个刻蚀结构的断裂特性进行调整;化学剥离会受到影响。由化学反应速率决定。另外,后期需要添加化学溶液的干燥步骤,工艺时间更长,采用激光剥离技术可以实现高效剥离,为后续的后续操作提供了方便选择性安装过程相比前两者。需要进一步解决。激光控制传输技术基于激光与物质之间的作用机理,通过烧蚀或直接释放产生传输芯片的功率,并通过掩蔽,点聚焦和放置来实现选择性并且,与其他技术相比,激光维修具有可以熔化坏点的优点,对提高良率有很大的作用。虽然激光透射可以实现快速,选择性的透射,但是有很多因素影响透射精度:激光参数(如激光能量密度,脉冲频率,光斑尺寸等),转印装置的几何参数(如板间距,切屑间距)等以及激光设备的价格昂贵比较高。
自组织技术(self-organization)
自组织技术目前以液体自组织和磁性引导为代表,液体自组织技术使用刷桶在基板上滚动,从而将MicroLED芯片置于液体悬浮液中,并将MicroLED芯片置于在流体力的作用下,相应的凹槽中的磁性导板将MicroLED芯片外的热磁膜包裹起来,并在磁场的引导下将MicroLED芯片快速定位在特定位置。代表性的制造商是e-Lux和Nthdegree,它们已被富士康收购。尽管自组装技术始终可以在流体流动过程中实现精确的位置和组装,但是其选择性很差,并且后续的故障修复将非常困难。
卷筒印刷技术通过使用辊进行印刷来转移TFT和MicroLED并将转移技术转移到玻璃基板上,然后将两者有机结合以形成有源矩阵MicroLED面板。受PDMS压印方法的启发,由韩国机械与材料研究所创建的代表性研究机构KIMM拍摄了一次性转移膜,并在其上涂有辊印以转移组件:首先拾取多个TFT,然后将其放置在临时膜上。基板,然后将TFT元件放在顶部,转移基板进行第二次转移,从半导体晶圆上移除MicroLED芯片,然后将其准确地放置在基板上。在室温下焊接以实现此目的,将连接先前沉积的晶体管,并且两个互连的阵列将被转移到目标基板上,成为有源矩阵MicroLED显示器。
除了上面介绍的各种主要传质技术的选择性和准确性外,传质速率也是提高经济性和时间效率,确定各种传质技术实用性的关键参数-精密夹持中的滚压技术,流体组件具有最快的传输速度-每小时5000万个芯片,而卷对卷滚动时,印刷的传输速率达到每小时3600万个芯片,而弹性体密封件的传输速率达到每小时100万个芯片。从传输速度的观点来看,流体组装技术可以提供最佳的传输性能,但是该技术的开发仍在进行中。相对而言,流体装配技术具有最高的传输率,但是由于流体力控制技术的困难,与其他技术相比,成功的可能性很小,并且实施难度更大:辊子传递技术和微密封件传输技术简单,传输速率更高。但是,选择性差,以后的维护连接不容易实现,导致产量保证差。由于转印头尺寸的限制,在进行类似静电和磁性转印的情况下,转印速度大大降低,但是选择性比较好,产率很高。可以使用激光辅助技术,因为其传输速度快,可靠性高。流动性和选择性好可以应用于任何尺寸的面板的转移,并且在未来的大规模转移技术中具有很高的技术优势。当前的自组织,转移和激光引导转移技术更受欢迎,并有望成为主流的大规模转移技术,但涉及的大量转移的效率和产量仍处于艰难的提升过程中。相关技术可能需要2到3年的时间才能成熟。总的来说,MicroLED显示技术仍处于起步阶段,大规模广播等限制因素使其无法普及,可以大规模商业化。未来的应用将有两个方向:一个方向用于小屏幕和超高分辨率,另一个方向用于大屏幕以确保超高分辨率显示器,并且装配率低于大型应用。区。这意味着需要更多的芯片来参与传输过程,并且相对于速度和成本而言,通常,由于传输次数少且相对低,小型显示器应用(例如便携式时钟)是MicroLED显示器最容易的应用难度。对于电视等中型和大型应用而言,决定性因素是成本。即,为了以低成本实现大批量,高速传输,该技术仍需要突破,并且商业化的可能性仍然相对较小。