董剛:Micro-LED Display的製造解決方案

2020-12-06 中關村在線

12月12日,由中國光學光電子行業協會液晶分會、中國半導體照明/LED產業與應用聯盟、中國電子材料行業協會、南京平板顯示行業協會、臺灣顯示器產業聯合總會五家行業協會聯合主辦,南京經濟技術開發區管理委員會、中國半導體行業協會、中國光學光電子行業協會發光二極體顯示應用分會、南京華東電子信息科技股份有限公司、國家平板顯示工程技術研究中心共同協辦,華夏幸福基業股份有限公司戰略合作,上海舜聯文化傳播有限公司承辦的「2019第三屆中國(國際)Micro-LED顯示高峰論壇」在中國南京隆重召開。


東麗工程株式會社海外專任理事董剛

各位領導、各位專家、各位業界的同仁,大家下午好,我是日本工程公司的董剛,我今天的演講題目是Micro-leddisplay的製造解決方案。我演講的主要內容有下面幾個方面,一個是簡單介紹一下我們公司,第二個是介紹一下我們在Micro-leddisplay的生產方面的一些設備技術,主要是面向量產的。最後介紹一下,我們在巨量傳輸方面的一些新的研發。

我們集團最早是從化工起家的,像現在優衣庫的好多衣服的材料都是自己做的。那麼現在它電子材料,特別是最近幾年的碳素纖維,還有水處理、海水淡化,還有一些生命科學方面也是從原來的一些傳統產業向各個方面發展。現在全球大概有將近5萬人,年銷售額大概是220億美金規模。那麼我現在所在的公司主要有兩塊,一塊是工程,是設計一些醫療醫藥方面的工廠,還有一個就是我們的鋰電池的一些設備。另外就是我們在電子這一方面的,在電子這一方面,我們主要是聚焦在兩個方面,一個是display,一個是半導體,那麼Micro-led它實際上是既有的是也跟半導體有關,所以我們這幾十年的工作,正好趕上了現在Micro-led這樣一個新的發展。所以在這一方面我們把半導和液晶方面的一些設備、技術,擴大應用到了Micro-led生產這一方面。我們的總部在東京,其他在中國,在東南亞、在韓國、在我們中國臺灣都有,那麼在中國的話,我們現在叫上海華麗工程技術有限公司,那麼在上海也有我們的公司,其他幾個地方都有分布。

我們在display這方面的,有彩膜的鍍膜機,還有我們現在做Micro-led方面ingoodjob的機器,我們有雷射方面的一些技術。半導體這一方面,怎麼把它應用到Micro-led這邊巨量傳輸這一方面。那麼右邊的話是我們一個半導體用的ay,這是一個技術。那麼我們進一步發展,把它用到我們Micro-led巨量的檢測。剛才我講的做一個總結,我們在半導體跟display這兩方面,有檢測設備,有雷射,那么正好用到Micro-led。量產生產這一方面,生產解決方案,就是一個生產線的原型,最早的話是從左邊上面開始一直轉到下面右邊這邊。那麼他在晶圓上面,多少伏下來以後,你在做把基本上去轉之前,你一定要分清楚哪個是好的,哪個是壞的,不能連好帶壞全轉過去,要麼就要去做檢測,那麼現在LED的檢測,原來的話是用探針,但是如果做到很小的話,現在做到Micro-led的話,你這個探針就是一個不可能的事情,很難的事情,而且這個數量也非常大。那麼我們正好是做ly,我們以前開發了一個做叫螢光檢測。我在LED上你打螢光的時候,它裡邊不是有螢光材料,它可以有反應。有它發光,可以不用接觸直接檢測到,而且可以檢出它的發光的程度,灰度有情況,那麼這個的話是我們現在的一個Micro-led顯示這方面量產的的產品之一。那麼檢測出來以後,他這個是良品還是不良品,我要把這個不良品給他打掉,這個的話是用雷射來把它取掉。那麼打的時候如果是一個晶片壞掉了,你可以打一個,有的時候它的一個範圍,我這個範圍也要打掉,所以雷射去打晶片的時候,這個範圍要精準,也可以可調這樣的。那麼這樣做了一些準備的時候,我就可以把良品去給它傳輸到sharpstraight上面去。那麼這個傳輸我們現在已經有試驗的,就我們的客戶在用的。叫stamp方式。用一塊一塊的給它傳過去,我們那麼傳過去以後,還是要需要檢測,因為它傳過去以後,傳輸過程中也會發生不良,你要去檢測,那麼有不良的時候你還要去修復,實際上修復就是一個非常長的過程,剛才前面幾位已經講了,那麼根據你傳輸的良品率的高低,你所花的修復的時間,實際上要比你傳輸的時間還要長。所以這也是我們下面真正的要實現量產,需要解決的一個非常重要的一個問題,也是一個非常大的挑戰。

下面我就把我們這三個主要的設備的一個簡單的情況給大家介紹一下。第1個就是我剛才講的我們外觀檢測設備,我們所說的外觀不僅僅是檢測LED外觀,而且可以檢測它能不能發光。這個設備主要用在前邊,我們的巨量傳輸之前跟傳輸之後的檢測,這是一個設備,兩邊都可以做的。那麼在傳輸之前,我們主要是想看看晶片是好的還是壞的,能不能發光。我傳輸之後也是一樣的,他們有沒有外觀傳輸之後的一些缺陷?它這個原理我們叫pl檢測。我剛才講的,根據它的螢光。發光那麼主要是兩個目的,一個我要在傳輸之前看看本身Micro-led晶片的好壞,另外的話在傳輸之後,我要看一下整個傳輸過程的質量。那麼通過這樣一個設備,我們就可以得到這樣一些東西。那麼在傳輸之前,我也看一下本身它的裡邊一些生產情況,然後他們能不能發光?最後我們可以得到這樣一個是晶圓的話,就可以得到一個的map。那麼這個上面的話我就可以顯示出來,每個晶片是哪個是好的,哪個是不好的。我說哪個是發光有缺陷這樣的。那麼我在傳輸的時候,我就可以把好的東西給它傳過去。那麼他也是在整個上面,他的坐標都有,這個數據到下邊整個的量產的時候,都可以應用。這個的話在我們傳輸之後,在檢測的時候,還有一些外觀的東西,或者是電機上面沒有放上去各種各樣的這種外觀的一些缺陷,極限性的缺陷,都可以檢測出來。那麼這個製備之後,我們就要做一些修復,或者是要把壞的這些東西去給它打掉。那麼它主要也是用在兩個方面,一個是我們巨量傳輸之前,在晶圓上我已經查出來它有壞的了,我先把它打掉。你不要傳過去了。另外傳輸之後,我在檢測了以後,它也有一些不良的東西也可以用,雷射可以給它打掉。那麼這個的話就是我們設備的基本構成,我就不多說了。一個是光學的,我們叫beam,這個可調,可小可大。另外的話它需要精度,因為Micro-led這個東西越做越小,要求精度越高越要準確。這個就是我們在打的過程中,比方說像左邊你打一個晶片還是打兩個晶片?右邊那個的話,他可能一個範圍都有問題了,那麼我要把雷射幕給它放大,它這個不是圓的,我們把它調整可以做的。

下面我們用於巨量轉移的一個東西,這個就是他有兩個用途,第1個用途還是右上角做巨量傳輸的,已經弄好了的東西,把它傳過去,那麼傳的話,onebyone也可以。我們現在可以做到30*30~70*70,一次大概能轉移六七千,七八千的情況,要根據你Micro-led的大小,還有性能的情況,此外我們的合作的display的廠家,我們一起合作來做。那麼做完了以後,轉移完了以後,經過檢測,那麼還有需要一些修復,修復的時候也可以用這個設備。oneby one還是幾個一起來做,也可以用這個東西來做。這個的話剛才說的pickon thepress這樣一個轉移的示意圖,一塊一塊的RGB把它放上去。那麼這個的話是個比較詳細的一個轉移的process的示意圖。一開始,你要把晶片放在一個我們叫carry中間上面,然後在轉移之前上面是個轉移頭,我要用camera知道要具體轉移哪幾個晶片,你要對準,然後去到那個地方去。把晶片弄起來,然後再放上去,放到基板上面去。然後才是最後把它真正的壓上去。那麼轉完了以後,下一步去再轉的時候,你要再檢測一下,到底轉的頭上邊是不是有殘留的晶片?要去檢測,需要清洗,大概是這麼一個過程。這個的話,我們巨量轉移設備的主要的技術指標關鍵點是精度、準確性,還有一個效率。效率的話,現在真正的量產來講的話,可能還達不到那樣的一個要求。這個的話,我們真正的已經有客戶大量使用的這樣一個作為一個pickandplace是吧?也是這樣的方式的設備,它有兩個頭,一次的話大概是轉移這麼一塊,大概在10秒鐘左右。有一個是bonding,還有一個這兩個同時交替的,要去取去拿,拿過來以後放上去,然後這樣反覆的做。我們現在已經有10級的,有些客戶拿這個東西已經做出產品來,但是真正的從量產的角度來講的話,跟我們現在的lcd液晶和OLED來講的話,真正的Micro-led的量產的話,我覺得是一個很長的路走,特別是剛才提到巨量轉移,它是一個機械性的東西,你搞來搞去是吧?不可能有很高的效率。那麼我們現在正在開發的一個基於雷射的來做的一個東西。現在只做出一些簡單的樣機來。這個我們現在面臨的一些東西,我們現在做的一些設備已經做出來了,那麼面臨的挑戰是怎麼提高效率。簡單的講,上邊是一個載體,Led放在上面,然後從上面打,儘管從上面打到柱子的話,晶片的可以調到下面。要跟你上面雷射強度波長要配合,那麼我雷射打就不像之前提的方式,它是按同樣的pt搬過去的。用雷射打按照前面有檢測出來的map,我就想往哪個地方打,坐標都有,就可以直接給它打上去了。這是巨量傳輸的情況。那麼這到了最後修復的也一樣的。我們現在做試驗的話,大概現在可以一秒鐘到1萬以上,這當然跟材料有關係。我們本身也是一個做材料的公司,基於我們的設備和材料,一起在做這一方面的東西。這個還處於一個研發階段,如果大家有興趣的話,我們也希望有一個長期的這樣合作共同開發這個東西。

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