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台實實業以奈米線技術解決Micro LED巨量轉移的挑戰

  • 尤嘉禾台北

透過NanoWired技術貼合的LED。台實實業

台實實業代理德國Nanowired GmbH的金屬奈米線技術與製程機台,看好奈米線技術在半導體3D封裝、HDI多層板、軟硬版接合、車用電子、Micro LED巨量轉移等產業上,解決產業上棘手的回焊(Reflow)高溫熱處理問題,奈米線金屬做為一種高精密度互連(Interconnection)的微結構,其NanoWired GmbH特殊的奈米線專利可控制奈米線的長度、角度與線寬等製作各種不同組合的奈米結構,而形成在一般常溫下做為連接金屬接點的嶄新技術,換句話說,在常溫下用奈米結構就可以連接金屬接點,對於熱處理製程而損失良率的半導體產品,開了一扇窗。

傳統使用高溫錫爐焊接的製程,對於溫度敏感的半導體晶片,現在有了新的選擇,這對於全球全力發展Micro LED的製程有非常特殊的優勢,為了Micro LED顯示技術,動員了台灣上、中、下游的供應鏈,雖然產業界聚焦於解決在磊晶元件製作、巨量轉移、固晶接合、缺陷檢修等製程上所面臨的問題,然而LED會因為製程中的熱而產生發光效率下降、加速元件衰竭與減少壽命的問題,同時Micro LED的尺寸非常小,回焊時容易產生位移等考量,所以Micro LED的製程仍須面對相同的挑戰。

Micro LED依據終端產品的應用領域不同,以採用PCB,玻璃基板或陶瓷作為Micro LED的背板的機會較大,並主要採用刷焊錫的方式來當作固晶的方式,由於Micro LED晶粒尺寸較小,解決Micro LED焊錫的短路與空焊等問題皆是挑戰,對於奈米線而言恰好提供一個深具前瞻性的解決方案。

Nanowired GmbH所開發的奈米線製程機台,透過半導體技術讓奈米線生長於極小的區域 (2um Pad),主要由光罩遮蔽(Mask)、奈米線生長(NanoWiring)、光阻去除(strip)與堆疊(Stacking)四個關鍵製程所組成,當中核心的奈米線連結製程又細分三種主要連結技術,分別是KlettWelding、KlettSintering與KlettSintering+,以KlettWelding為例,使用攝氏23度、60毫秒的壓合時間條件下,將兩個金屬接點黏貼,並得到15~20 MPa的接合應力。

Nanowired GmbH還開發特殊奈米線金屬材質的膠帶(Tape),用黏貼不同的晶圓,目前已經針對晶圓對晶圓(Wafer To Wafer)貼合或三維晶片(3D IC)堆疊的製程來驗證,對於台灣面板廠進行的Micro LED巨量轉移的技術驗證,目前產業界以Stamp巨量轉移技術較為成熟,該製程採用2×2吋大小的轉移頭,目前產業界對於Nanowired GmbH技術用做為Micro LED的固晶與連接機板有高度興趣,相關的驗證待機台到位後將展開一系列的測試,由於低溫與對位精密度高的奈米線優勢,可望提供新的製程改善的契機。

事實上,在歐洲市場Nanowired GmbH技術用在汽車工業的製程上,提供銅接點接觸電阻(Contact resistance)小於 1 µΩ/mm²的要求,又要兼具足以承受60 MPa的雙軸向應力的拉扯作用的技術,讓這個技術得到關鍵的賣點,目前德國市場上的領導車廠已經開始使用Nanowired GmbH所開發的奈米線技術進行相關的測試,並得到相當良好的結果。

2021年全球面板廠訂單能見度佳,更加速台灣廠商積極朝向Micro LED的顯示器技術的量產進度,隨著上游LED元件尺寸微型化加劇,大舉強化縮小元件尺寸技術的布局,同時也多管齊下開發Micro LED的巨量轉移技術也更臻成熟,台實實業代理Nanowired GmbH的金屬奈米線技術將進一步提供冷壓焊接攜手台灣產業界一起創造市場的價值。