巨量轉移技術
關注創建者：CINNO 創建時間：2023-03-28
巨量轉移技術的實例教程
2024年7月3日，以「跨越創新·技術融合」為主題的2024國際Mini/Micro LED供應鏈創新發展峰會（IMDS 2024）在上海浦東嘉里大酒店舉辦。大族半導體Mini LED巨量轉移項目中心研發總監莊昌輝受邀并在峰會上作主題《Micro LED顯示研發進度及激光巨量轉移技術分享》的分享。
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大族半導體的Micro LED發展之路
自2019年起，大族半導體率先在國內啟動Micro LED領域的激光加工設備研發，先后開發了準分子激光剝離、固體及準分子激光巨量轉移、全段激光修復、激光鍵合、玻璃基板測走線無縫拼接等多項國內首創的技術設備，成為國內唯一一家完成Micro LED領域激光應用全套解決方案的公司。
盡管行業在此過程中面臨了不少挑戰，尤其是早期蘋果項目的取消對行業信心造成了一定打擊，但國內企業如京東方等仍在積極開拓車載、大型電視和AR等更具潛力的應用領域。莊昌輝堅信：“Micro LED技術的發展道路雖然曲折，但其核心技術優勢決定了前景是光明的。”
激光巨量轉移技術加速Micro LED商業化
激光巨量轉移技術被認為是Micro LED制造中的關鍵技術，莊昌輝表示：“我們主要從準分子激光和固體激光兩個方向對激光巨量轉移技術進行技術開發。準分子系統具有較大的工藝窗口和高良率優勢，一次可以轉移多顆芯片，適用于大規模生產；固體激光系統則因其靈活性，特別適用于需要快速修復的應用場景。
展開 被譽為“下一代顯示技術”的Micro-LED正處于商業化關鍵節點，技術突破在即，商業應用在望。日前，The Information報道稱，近十年來，蘋果一直在投入巨資自主研發Micro-LED技術，以擺脫三星作為其供應商。傳聞蘋果計劃將Micro-LED技術先引入智能手表，再引入iPhone等產品，而搭載Micro-LED技術的Apple Watch預計2024年面世。
從技術上看，Micro-LED技術應用于如三星前段時間推出的大屏幕電視上所需的技術，與應用于小屏幕的智能穿戴等產品上，所采取的技術方案并不完全相同。前者的技術挑戰在于巨量轉移，而后者則在于全彩顯示。資料顯示，當前蘋果在上述兩個技術領域都已經有了一定的技術儲備。
《2023 Micro-LED產業技術洞察白皮書》，添加微信即可獲取
蘋果巨量轉移技術儲備全球第一
由于Micro-LED發光層和驅動基板生長工藝差異，很難通過生長工藝將顯示陣列和驅動器件集成起來，所以需要轉移步驟將制作好的Micro-LED晶粒轉移到驅動電路基板上。
以一個4K電視為例，需要轉移的晶粒就高達2400萬顆（以4000 x 2000 x RGB三色計算），即使一次轉移1萬顆，也需要重復2400次，轉移過程中的轉移效率、精度、良率問題將重點影響轉移后顯示性能。
根據智慧芽最新發布的《2023 Micro-LED產業技術洞察白皮書》顯示，在巨量轉移技術領域，該方向領頭的創新主體以美國蘋果和XDC為主，兩者在巨量轉移方向技術儲備最多。
值得一提的是，白皮書中針對蘋果（包括其收購的Luxvue）公司的核心專利家族進行了詳細的解讀，深入拆解了蘋果圍繞巨量轉移技術開展的全面的專利保護布局。
展開 Micro LED巨量轉移設備是采用激光轉移技術，利用特殊整形后的方形光斑，結合高速振鏡掃描，可以實現高速加工，將微米級Micro LED芯片逐一轉移到下層基板（玻璃或者膜材）上。Micro LED巨量轉移設備是Micro LED生產過程中的核心裝備之一，是影響Micro LED的良率與制造成本的關鍵。
Micro LED激光巨量轉移技術示意圖
大族半導體自2019年開始對激光巨量轉移技術進行布局，探索應對Micro LED芯片轉移要求的關鍵解決方案，于2021年11月，自主研發并推出國內首臺固體Micro LED激光巨量轉移設備；于2022年10月，自主研發并推出國內首臺準分子Micro LED激光巨量轉移設備，均通過頭部客戶驗證，實現銷售。
Micro LED激光巨量轉移設備
設備特點：
利用整形后的光斑，選擇性的將芯片轉移到下基板；
芯片落位精準，且無損傷；
可以實現全部轉移和任意位置的轉移。
加工效果：
大族半導體將持續憑借相對全面的布局與整合能力，為Micro LED提高更強的核心競爭力，加快Micro LED商業化發展步伐。未來，大族半導體也將不斷優化產業布局與完善自身產品結構，堅持對產品品質始終如一的高標準、嚴要求，持續自主創新發展理念，與行業共同進步，協同發展。
展開 Micro LED COG封裝工藝制程是使用激光剝離設備將生長基板上的芯片剝離到臨時基板上，再通過激光巨量轉移設備將三色RGB芯片依次轉移到驅動電路基板后，采用激光巨量鍵合設備將芯片和焊盤進行鍵合，最后進行大屏拼接的過程。當然，各工藝制程環節中均穿插了AOI檢測、激光去除和激光修補的動作。激光剝離技術和激光巨量轉移技術在前兩期中均有詳細講述（可點擊文末鏈接查看），本期我們重點講述Micro LED制程中最重要的環節之一—激光巨量鍵合技術。
Micro LED COG常規制程
Micro LED芯片尺寸的縮小，意味著在制造同樣尺寸大小的顯示屏幕時，Micro LED的驅動電路基板上需要鍵合更多數量的芯片，其焊點大幅增加，鍵合工藝難度因此大幅提升，這對芯片鍵合的制造工藝和設備提出了更高的要求。
傳統鍵合方式利用印章、靜電力等巨量轉移的方式將芯片與目標基板進行貼合后，再采用加熱加壓的方式將芯粒和焊盤進行共晶合金鍵合。目前鍵合多采用Au-In鍵合、Au-Au鍵合和Au-Sn鍵合，效果穩定，鍵合強度大，但Au單價偏高，影響生產成本，不符合Micro LED的商業化發展趨勢；不僅如此，傳統鍵合方式還要克服因為溫度升高，轉移頭和目標基板的熱膨脹系數不一樣而導致的對位偏移等問題。
展開 CINNO Research產業資訊，4月18日，微印刷技術領導者VueReal公司宣布融資1440萬美元，超額完成其由Cycle Capital領投的B輪融資。這筆資金將主要用于公司進一步擴大其客戶群和人力團隊，提升其現有設備設施能力。
本輪融資包括3家主要投資商，包括Cycle Capital、TDK和Vitro。作為領投公司的Cycle Capital是一家非常有影響力的投資公司，另外它也是一個領先的清潔技術風險投資平臺。作為另一家戰略投資者的TDK公司則是智能社會電子解決方案的全球領導者，而Vitro公司是NA玻璃制造領域的領導者。除此以外，本輪投資合作伙伴還包括加拿大經濟發展部門和BDC Capital的Cleantech Practice。VUEREAL之前的投資者還有三星投資、LG電子和維易科精密儀器。
新一輪融資將加速VueReal低功耗微印刷平臺的商業化進程，它將有助于公司為客戶提供更廣泛的定制化顯示產品，為增強現實、智能手表、智能手機、汽車、標牌和透明顯示器等提供更為全面的用例。
“VueReal的巨量轉移技術平臺是下一代Micro-LED顯示器商業化的關鍵技術之一。Micro-LED顯示器在降低能耗的同時還可以提供更好的性能，這將為日常電子消費品的革新提供動力。
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激光巨量轉移技術加速Micro LED商業化
激光巨量轉移技術被認為是Micro LED制造中的關鍵技術，莊昌輝表示：“我們主要從準分子激光和固體激光兩個方向對激光巨量轉移技術進行技術開發。準分子系統具有較大的工藝窗口和高良率優勢，一次可以轉移多顆芯片，適用于大規模生產；固體激光系統則因其靈活性，特別適用于需要快速修復的應用場景。
他強調，盡管Micro LED技術面臨巨量轉移和全彩顯示等挑戰，但憑借海茲定律和行業內不斷的技術突破，Micro LED仍被視為未來終極顯示方案。初芯集團通過“3+N”產業投資模式”運營模式，致力于支持行業的長遠發展，并將在激光轉移和量子點技術等方向進行重點布局。
環保生產：VueReal公司的巨量轉移技術，可以更有效地使用材料和能源，支持有環保意識的制造過程。
關于VueReal公司
VueReal公司是MicroSolid Printing?技術開發的先驅，其極具環保意識的微像素制造工藝正在徹底改變微半導體器件行業。該平臺能夠實現Micro-LED和其他微型半導體器件的高效轉移，為用戶提供無與倫比的效率、可靠性和可擴展性。
CINNO Research產業資訊，碳化硅（SiC）是一種寬帶隙半導體材料，可用于制作高電壓和高電流半導體組件，有助于開發電動汽車等現代電力應用的節能系統。不過一直以來，碳化硅材料都非常的脆，這使得制造工廠無法使用一些傳統面向硅等不太脆材料的半導體設備直接對其進行加工。然而現在，市場對該材料的需求正不斷增加，且目前加工這一類較脆材料的成本也在不斷攀升，該行業和市場正面臨著規模進一步擴張的困難。
這項技術克服了巨量轉移技術無法適用的問題，大大降低了像素尺寸，從20微米到2微米，實現了高分辨率。同時，JBD攻克了紅光亮度問題，在2023年達到了100萬尼特的超高亮度，綠光、藍光也取得突破。
Micro LED量產化的關鍵技術難題，業界仍然持續向解決方案努力攻關，包括芯片的外延、驅動、巨量轉移等。目前技術方面已經取得一些重要突破，如采用新的材料和制造工藝提高Micro LED的亮度、飽和度和對比度，此外也有采用新的組裝技術來提升制造效率和可靠性。
Micro LED量產化的關鍵技術難題，業界仍然持續向解決方案努力攻關，包括芯片的外延、驅動、巨量轉移等。目前技術方面已經取得一些重要突破，如采用新的材料和制造工藝提高Micro LED的亮度、飽和度和對比度，此外也有采用新的組裝技術來提升制造效率和可靠性。
演講主題：《MicroLED巨量轉移技術介紹》
演講嘉賓：海目星激光 先進激光事業部總經理 彭信翰
海目星激光先進激光事業部總經理彭信翰做出主題分享，他表示MicroLED技術是一種新型的顯示技術，相比于傳統的顯示技術，其在亮度、色域、響應時間、能效和長期可靠性等方面均具有顯著優勢。然而，MicroLED技術商業化面臨著一些挑戰，其中巨量轉移技術是最大的瓶頸之一。
專家們將從市場、技術、應用等方面分享多場主題報告，內容覆蓋半導體先進封裝技術、Micro LED巨量轉移技術、半導體制程與晶圓檢測、新能源汽車的激光應用等前沿技術應用。
我們誠摯歡迎來自泛半導體制程領域的專家、學者、企業家蒞臨，一起謀產業機會、促行業發展，共同探討光子技術在泛半導體制程領域的應用大局。
激光剝離技術和激光巨量轉移技術在前兩期中均有詳細講述（可點擊文末鏈接查看），本期我們重點講述Micro LED制程中最重要的環節之一—激光巨量鍵合技術。
