「Micro LED前瞻技術」二等獎 – Uniqarta推出組裝及轉移Micro LED的雷射技術

提高轉移效率是Micro LED顯示技術商業化至關重要的一環。如何有效、大量地轉移Micro LED並精確組裝到目標位置是全球Micro LED技術開發者們面臨的重大挑戰。

美國新創公司Uniqarta專注於開發積體電路組裝的創新方法,本次「Micro LED前瞻技術」徵文中,Uniqarta於其論文“Laser-Enabled Extremely-High Rate Technology for μLED Assembly”( 運用雷射技術達成Micro LED超高轉移率)闡述了Micro LED轉移的雷射技術,獲得比賽第二名。LEDinside採訪了Uniqarta的CEO兼聯合創始人Ronn Kliger,深入了解該項技術的獨創性和最新進展。

Kliger與我們分享了開發這項組裝技術的來龍去脈。該技術最初是由北達科他州州立大學的教授Val R. Marinov在2008-2013年間研發的。隨後Marinov和Kliger在2013年共同創立了Uniqarta,推動該技術的商業化。該技術研發的初衷,其實是為轉移RFID晶片而非Micro LED,然而在2016年,Kliger和Marinov決定將研發重點轉向LED,包括Micro和Mini LED應用。


(Ronn Kliger, Uniqarta CEO 及創辦人)


(Val R. Marinov 及 Ronn Kliger; 照片由Uniqarta提供)

雷射轉移Micro LED和Mini LED的難點

在將重心轉移到LED之後,Kliger認為,需針對LED的特性微調其技術,並指出這項技術應用於Micro LED的三個挑戰。第一項挑戰在於,在轉移之前,需要將Micro LED從磊晶移動到載體。其次是,將這些厚度僅為6微米、與一粒灰塵一樣小的Micro LED精確地放置在目標基板上的困難度非常高。第三,因為Micro LED的晶片跟間距都很小,要將晶片連上電路,也充滿挑戰。Uniqarta的雷射轉移方法不僅關注轉移過程,也嘗試提出能同時解決這三個挑戰的解決方案。

目前,Uniqarta雷射技術可以處理的最小尺寸為10μm,該解決方案每小時可轉移1400萬個單位,且偏差在6μm以內。Kliger表示,他們還在不斷優化該技術。

現階段由於Mini LED產品的市場已經開始發展,Uniqarta先將重心放在即將快速成長的Mini LED技術上。Mini LED由於晶片的尺寸較大,跟Micro LED技術相比之下,我們通常認為後者的技術更加複雜。然而,Kliger指出,其實在處理Mini LED晶片時,也有比Micro LED更具挑戰的難點。他說明,Mini LED目前的晶片切割工藝會導致LED晶粒之間的距離產生誤差;因而在雷射轉移過程中,必須同時調整和校正間距誤差,讓Mini LED的轉移過程變得更困難。

該雷射轉移技術也可用於LED晶片的分類。Kliger說明,與傳統的取放方法相比,Uniqarta的技術可以依據客戶提供的分類目標,只轉移需要的LED晶片。


(來源: Uniqarta)

Uniqarta雷射轉移方法的獨創性

Kliger指出,使用雷射將晶片從載體材料轉移到目標基板其實並非創新技術。然而,過去使用的方法,是用雷射燒蝕一層剝離層,將晶片結合到載體。這些方法無法用於Micro LED,因為轉移精準度難以控制,此外,Micro LED晶片也可能被雷射損壞或受到剝離層材料殘留物的影響。

Kliger強調,Uniqarta開發的技術與其他方法不同。其獨特之處在於,在雷射轉移過程中,他們開發出一種稱為「動態剝離層(DRL)」的特殊材料。這種材料,在雷射打下去的時候,會推擠晶片,讓晶片剝離。而此該動態釋放層也能將轉移過程中位置錯誤的狀況減到最少,同時讓LED晶粒免受雷射影響。

此外,Uniqarta結合多束和單束雷射,能在轉移過程中避開損壞的晶粒,只轉移品質完好的。透過切換不同雷射模式,Uniqarta可以能有效並準確地傳輸LED晶片。


(圖片來源:Uniqarta)


(圖片來源:Uniqarta)

雷射轉移技術當前的應用與進展

Uniqarta一直與產業內的各家廠商密切合作,包括LED製造商和設備製造商,以推行其創新技術。通過與其設備製造商的合作,Uniqarta將為終端用戶提供使用雷射轉移方法的設備。

根據Kliger的說法,該技術的第一項應用將Mini LED晶粒的排序,預計到2020年初將進入量產階段。之後,背光應用和小間距顯示器也會逐漸進入市場。除了轉移技術外,Uniqarta也將為此兩種應用提出LED的電路連接方案,提供客戶在雷射轉移過程之前用於目標PCB板。

論文比賽評審講評
台灣工研院「巨量微組裝產業推動聯盟」(CIMS)的評審們認為Uniqarta的轉移技術是可行的,同時希望進一步確認材料的打線方法。而台灣國立交通大學的評審,則強調該方法可實現之高速傳輸。他們都認可該技術的獨創性,並期待Uniqarta的技術在Mini LED和Micro LED領域未來的發展。

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