Micro LED轉移技術與量產可行性評估分析

OFweek顯示網訊：集邦諮詢LED研究中心（LEDinside）最新報告3Q17 Micro LED次世代顯示技術- Micro LED轉移技術與檢測維修技術分析報告表示，Micro LED製程中，巨量轉移是一關鍵性製程，如何快速且精準的將Micro LED轉移至目標，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轉移技術分析

Micro LED技術，目前面臨相當多的技術挑戰，LEDinside研究副理楊富寶表示,Micro LED製程共計四大關鍵技術，轉移技術是目前最困難的關鍵製程之一，其他包括電路驅動設計、色彩轉換方式、檢測設備及方法、晶圓波長的均勻度控制等，也都是尚待突破的技術瓶頸。

Micro LED製造成本居高不下，原因在於相關轉移技術瓶頸仍待突破，區分為以下七大要素，如生產設備精密度的要求、製程良率的提升、產出速度（UPH：Unit Per Hour）的效率提升、製程能力的控制、生產方式之最佳化確定、檢測設備及儀器的精確穩定性、壞點維修方式、製程加工成本的降低...等。由於涉及的產業橫跨LED、半導體、面板上下游供應鏈，包括晶元、機台、材料、檢測設備等都與過去的規格相異，提高了技術的門檻，而異業間的溝通整合也增加了研發時程。

(圖：LEDinside整理)

LEDinside以工業製程六個標準差做為Micro LED量產可行性評估依據。轉移製程良率須達到四個標準差等級，才有機會產品商品化但加工及維修成本仍然很高，若要達到成熟的產品及具有競爭性的加工成本，其轉移良率至少要達到五個標準差以上，才能真正成為成熟的商品化產品。

Micro LED量產可行性評估

一般傳統的LED例如3030的封裝體其光源尺寸3,000μm，可藉由SMT設備即可達到轉移之作用，當光源尺寸在100μm時也可藉由固晶機（Die Bonder）設備達到晶元轉移，當光源尺寸不斷的縮小至10μm時，現狀的轉移（Pick & Place）設備其精密度及準確度將面臨嚴重考驗。

Micro LED製程的設備的精密度需小於±1.5μm才能精確的轉移至目標背板，目前現況轉移設備（Pick & Place）的精密度是±34μm （Multi-chip per Transfer），覆晶固晶機（Flip Chip Bonder）的精密度是±1.5μm （每次移轉為單一晶元） ，皆無法達到Micro LED巨量轉移的精密度規格需求。

晶元級銲接 （Chip Bonding）及外延級焊接 （Wafer Bonding）由於產能過低及工時成本過高，在巨量轉移上將無法應用上，但Wafer Bonding（外延級焊接）現狀的應用是因為以現有機台來開發Micro LED技術及研發像素數量（Pixel Volume）較小的產品，但產能及工時成本皆是挑戰，未來轉移技術將是以薄膜轉移（Thin Film Transfer）的各種技術為主。

五大薄膜轉移技術包含靜電吸附、凡得瓦力轉印、雷射激光燒蝕、相變化轉移、流體裝配。流體組裝方式是一種高速度的組裝技術，對各式之產品應用皆有較高的產出量（UPH），可以大幅度縮減組裝工時及成本。

轉移技術的選擇需視不同之應用產品決定，最主要是考量設備投資、產出量（UPH）及加工成本等因素，另外各廠家之製程能力及良率的控制，可視為產品發展順遂的關鍵因素。

以現況來說室內顯示屏、智慧手錶、智慧手環的應用，將會是首先實現Micro LED的產品，由於轉移技術的困難度甚高及各應用產品的像素數量(Pixel Volume)的不同，投入的廠商先以既有的外延焊接設備（Wafer Bonding）來做研發及選擇像素數量（Pixel Volume）較少之應用產品為目標，以縮短開發的時間，也有廠商直接朝向薄膜轉移 （Thin Film Transfer）技術的方向發展，但因設備需另外設計及調整，必需投入資源甚多及消耗更長的研發時間，也將會產生更多的製程問題。

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