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東捷6M+突圍良率困境,開創Micro LED技術新紀元
電子設備
2022.12.19
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「如何將上千萬顆的LED靠巨量轉移,用最短的時間植在每個面板上,並且達到100%的良率?」降低Micro LED成本,讓市場接受度更高,是現今每個開發Micro LED的廠商,都在亟欲解決的課題。

Micro LED與Mini LED具有高解析度的觀看體驗,還能應用在可捲曲、可饒性變形的材質上,或利用高開口率的特性打造透明顯示器,讓顯示器多了更廣泛多元的應用。自發光的優勢,少了濾色板干擾,比傳統LED螢幕更為節能,為顯示器的技術與市場,帶來革命性的新世紀。

 

 

東捷科技自1999年開始積極投入開發LCD的製造設備,應用雷射修補技術,2003年推出第一台雷射修補設備,為LCD產業奠定0亮點的高標準,讓民眾都能獲得最佳的視覺享受。2015更成立雷射實驗室,進行各種雷射的應用研究,為客戶尋找最佳的雷射應用方案。

 

2022年東捷科技將雷射應用在Micro LED的巨量轉移與巨量修補上,整合了Mini LED、Micro LED、Mass Transfer、Mass Rapair、Metal Repair、Momentary Process等六大技術,發表「6M+」Micro LED整體製造方案,此技術涵蓋了Micro LED的各站製程,讓以往遭遇瓶頸的關鍵製程,出現了更有效的解決方案。 

 

 

東捷研發中心蔡志豪博士表示:「Micro LED的巨量轉移製造技術經過這幾年不斷的演進,從一開始Pick And Place的方式,到現今以熱壓與雷射兩個巨量移轉的技術為主流,雷射本來就是東捷的強項,以雷射應用為基礎,透過『光耦合熔接』,也就是雷射熔接技術,進行相關設備的開發。」

 

熱壓巨轉方式的缺點在於,抓取LED料件的STAMP HEAD(取料頭)是一種高分子的黏性材料,經過重複性連續的加熱加壓後容易變質因而降低黏性,高溫亦使高分子變形而造成平整度不佳使良率無法提高,需要經常更換,製造成本也將增加。

 

東捷運用雷射打造自動化製程設備,整合了巨轉製程所需要之各項檢測及對位等功能,在STAMP HEAD加壓LED時,雷射在極短的時間同時執行到位熔接,使LED熔接於目標背板上的同時也脫離了STAMP HEAD,而且STAMP HEAD不會與雷射有所接觸進而產生物理性的變質,除了減少生產過程中的損耗,同時Place & Bonding的巨轉技術也減少了製程流程,使製造成本大幅降低,生產速度也因此提高,讓客戶的Micro LED的產品更具有低價格高產能的優勢。

 

蔡博士認為,目前Micro LED最大的困境在於,每個大約10吋的Micro LED模塊上,R、G、B三個顏色的LED各有數百萬顆,因此,合理的良率下,總計有超過上千萬顆的LED模塊裡面,也有少說數千顆LED有損壞的可能,這也是Micro LED顯示器良率持續提升不了,造成價格居高不下的主要原因之一。

 

東捷提出的6M+方案,包括在每一次的巨轉後,運用自動化的光學檢查(Automated optical inspection)技術,在上千萬顆LED的模塊上運用AI自動針對損壞的數百甚至數千個損壞的LED進行定位,只要一個動作便能完成批次的維修更換,透過這樣的巨量修補方式,可以在短時間就能讓每個模塊達到100%的良率。

 

Contrel Mass Transfer Master Contrel Laser Trimming Master​​​​​​​
Contrel Mass Transfer Master      Contrel Laser Trimming Master

 

蔡博士:「目前市面常見的修補方式叫做定址化的修補(selective mass addressable repair technology),在每一次修補都會先將損壞的LED定位後,將好的LED排在暫時性Carrier上且一塊Carrier僅能對應一個小區塊,修完一個區塊就得丟,非常浪費時間與耗材。

 

東捷將Micro LED修補方式賦予新的定義,每個LED模塊上損壞的LED位置皆為不同,因此透過STAMP HEAD一次性抓取大量LED,透過軟體自動運算,使HEAD上的LED自動尋求匹配的缺陷位置,接著搭配雷射進行選擇性熔接進而完成巨量修補,能夠一次重複性修復多個區塊,使修補效率提升至最大。 

 

每個LED透過雷射熔接的時間不到一毫秒(ms,MilliSeconds),運用雷射的方式進行巨量移轉或是巨量修補,已經漸漸成為未來Micor LED製造上的主流技術。相較於其他品牌的雷射設備來說,東捷的設備能讓設備壽命更長,材料更省,省去多餘且繁雜的步驟達到更好效率。

 

一般評估Micro LED產能的數據單位叫做 UPH (UPH;Unit per Hour),也就是每個小時可以移轉的LED顆數。在相同的解析度條件下,透過東捷6M+ Micro LED方案,UPH是其他巨轉設備對手的五倍以上,以往製造10吋的LED模塊一片需要花費2小時的時間,透過6M+的設備不到10分鐘就能完成。

 

在背板材質上,除了現今螢幕常用的玻璃背板之外,有可撓特性的聚醯亞胺(Polyimide,PI)也能使用雷射進行Micro LED的製造,打造可捲曲的柔性螢幕,讓螢幕的未來性,多了更廣泛的應用型態。

 

東捷科技營運長葉公旭表示:「根據業界分析,未來靠著更強大的巨量移轉與修補技術,以及相關材料費用也逐漸下滑,預估Micro LED到2025年,成本會降到現在5~10%。」

 

 

 

Contrel Metal Repair Master Contrel LED Repair Master
Contrel Metal Repair Master Contrel LED Repair Master

 

不同於其他品牌的雷射巨量移轉與修補方案,許多需要專屬特殊的耗材與配件,因此整體成本更高。東捷的6M+方案在這方面來說限制較少,製程也更加簡單,降低耗材的使用與浪費,花費時間更短,效率更高,除此之外,東捷也有規劃自動化生產線的能力,從巨量轉移到AOI檢測、LED Trimming,接著巨量修補甚至是模塊拼接,東捷皆可一手包辦,達到Micro LED/Mini LED一條龍產線,讓客戶有更多選擇,創造出更多的獲利空間,用最好的品質與更實惠的價格站穩Micro LED或Mini LED的市場,同時將製造成本與時間大幅降低,讓所有民眾,能更輕易的邁向下一個LED世代,奠定更高的品質標準。

 

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關於東捷科技

https://www.contrel.com.tw/

 

東捷科技成立於1998年,總部位於台南,創立後致力於設計生產世界級的自動化、檢測和雷射修補設備,24年來與各大面板、半導體和PCB客戶與時俱進,以客製化的設計提供最佳化產線設備給客戶,東捷在面板業的設備,從前段的ARRAY、中段的CELL到後段的LCM,皆有完整的各式製程機台與產線之間製程連結機台,還有整廠整線的完整產品,讓面板業客戶生產線高度自動化、智慧化。
東捷是雷射修補的專家,在面板業更是大尺寸面板微米線路修補的最大供應商,工業4.0 與AI為產品持續精進的主軸,如收集廠房環境資料的廠區巡檢車及數據收集、分析及可視化呈現的系統建制,自主開發的AI deep learning瑕疵檢測及修補路徑規劃技術,有效解決各客戶端過度依靠人力的痛點。
近年來東捷也成功打入Mini/Micro LED 顯示器設備市場,掌握Mini/Micro LED核心技術提供關鍵製程完整解決方案,從檢測移除、巨量轉移、到巨量修補等各式設備皆已由客戶打樣驗證中,為未來公司成長動能來源。