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Infineon

CMW銅磁晶片方案解決MicroLED產製難題

  • 台北訊

Micro LED市場需求殷切,但也因為微小化產品優勢,導致Micro LED量產出現許多加工難題,一方面晶片在極度微縮後導致加工難度驟增,過於微小的晶片移轉布局已成為左右終端產品良率與生產成本的關鍵。

Micro LED相較於常規LED光源,其實有著相當多新穎零組件的附加優勢,尤其Micro LED在極致微小化優勢前提,單位面積可置放的光源晶片數量更多,可以發揮的產品樣態也會因為元件特性而大幅優化,讓終端產品能有跳躍式效能、品質或應用效益加乘效果,吸引LED大廠積極布局Micro LED產製關鍵技術。

洪瑞華教授深度參與CMW銅磁晶片產學合作,銅磁晶片技術方案應用於Micro LED光源與零組件製造生產,可改善生產效率與產品良率。

超薄IR power chip 20um。

Micro LED尺寸極小 LED顯示器應用效益可期

Micro LED的產品效益,正因爲LED光源在極致微縮後,單一零組件體積大幅縮小、基於Micro LED特性獨有的材料特性,反而成為導入的終端應用的新賣點,例如,當用於LED顯示器時,當單一光點極度縮小至Micro LED水準後,其實可經由更緊緻的光源排列創造更細緻的顯示效果,甚至透過Micro LED零組件的大量排佈,甚至可無縫做出極大畫面顯示屏幕,或是生產大面積曲面屏幕,這些只是Micro LED新一代光源加入LED顯示器市場的重大技術推展方向,這也讓相關業者對Micro LED新一代光源應用抱予極大期待。

即便Micro LED應用值得期待,但也因其尺寸極致微縮,另一方面也創造出新的生產技術難點,其中最大的產製瓶頸就是尺寸問題。

Micro LED零組件產業定義多半在50um以下,其所使用的晶片在未封裝狀態下至少都需要遠小於50um水準,但問題來了,當晶片極小狀態下,已經無法單純使用器械加工產製,光源器件廠商必須找新的方案突破晶片體積過小的加工難題,甚至在需要做成Micro LED模組光源或是元件密集排佈,晶片大量巨量轉移的問題就更加考驗製程效益、成本、良率。

極小Micro LED晶片 加工製程難度高

在眾多巨量轉移技術方案中,CMW銅磁晶片方案是晶呈科技經過7年內部研發,獲得科技部開發型產學合作計畫項目、並由交通大學洪瑞華教授進行產品測試與製程優化所開發出來的成果,有別於一般LED光源的晶片轉移方案,CMW銅磁晶片可讓LED光源晶片在元件特性附加磁性特性,透過晶片本身的磁性狀態,可以應用磁力的方向性與吸引特性,在儘可能不破壞晶片的前提下輕易做到微小晶片的定位、擺放與在加工前的處理程序。

洪瑞華教授談到,傳統LED光源電極布局大致就兩種,垂直跟水平電極布局差異,因為光源不同,就會有不同的封裝,基於封裝方案的限制就會牽涉到要用什麼方式去轉移晶片,尤其是在Micro LED製程目前使用極小的晶片進行光源製作,已經不能夠一顆顆去做晶片的取放,這部分製作程序就會牽涉到「巨量轉移」的技術,對於現有眾多微小晶片取放程序方案中,其實多少都會對光源晶片造成缺損或是效能減損,而CMW銅磁晶片透過磁性進行巨量轉移,只要生產治具開發得宜,不僅在產製效率、巨量轉移後的晶片品質,都可以維持一定的成本與生產效率,這也是目前發展Micro LED廠商關注的重點技術方案之一。

傳統基板減薄加工 材料強度也會因此劣化

洪瑞華教授指出,傳統藍、綠光LED因為應用藍寶石基板材料,可以發現若基板因應Micro LED條件需求需極度減薄處理,會發現晶片可能會因為減薄加工導致晶片產生翹曲,而在單位晶片已經產生翹曲要再進行分離加工的難度就更高,若選擇再將材料晶片進行壓平再處理,也極容易使藍寶石晶片在加工處理過程中發生缺損或破裂。

未來Micro LED製程方案,量產面臨最大的挑戰就是精密取放、與巨量轉移的技術方案,生產過程中可能會使用到暫時性的基板接著、或是永久性的基板接著,在晶片、轉移方式決定後,就是思考電路的接著,就必須評估導電性的材料來把LED與電路板做接著,而在整個零組件封裝完成後,就須決定光源的呈現顏色,像是可以做RGB或比較單純用單色光搭配不同材料。

洪瑞華教授兼系主任深度參與晶呈科技CMW銅磁晶片產學合作計畫,對於CMW銅磁晶片技術方案應用於Micro LED光源與零組件製造生產,可以利用其賦予晶片磁性的特性,大幅優化Micro LED晶片製程舊技術方案可能導致的晶片缺損或大量熱加工影響晶片效能、壽命問題。

CMW銅磁晶片 晶片磁力特性可依生產需求調整

CMW銅磁晶片本身即具備超薄、磁性、與可濕式化學切割的材料特性,未來在Micro LED與LED產業均具相當大的發展潛能,雖然早期金屬基板的多數研究都聚焦在高功率型晶片散熱效能優化重點,但實際參與CMW銅磁晶片產學專案發現,當光源晶片金屬基板賦予導磁特性後,在處理加工、特殊製程晶片置放需要,甚至是大面積光源矩陣的密集精密晶片排佈需求,具備磁力的CMW銅磁晶片反而能發揮高效、精準的巨量轉移效益。

甚至在CMW銅磁晶片目前已可以達到滿足Micro LED需要的極小面積、薄化晶片需求,而在極致微縮尺寸下CMW銅磁晶片還能維持磁性特性,這對於Micro LED即小晶片因應生產程序需求的晶片移轉,製程可改用磁性方式置放、精準定位光源晶片,不僅使用微弱磁力可控制晶片精確擺放外,晶片導磁特性甚至可以因應加工或完成品需求,可在製程中追加熱處理,透過一定的材料加溫處理將CMW銅磁晶片的磁性特性消除,使用彈性相當大。