激光剥离&分离一体机|助力Micro LED技术发展

随着市场对显示质量的更高要求,Micro LED芯片凭借其尺寸小、集成度高和自发光等特点,与传统的LCD和OLED显示屏相比,基于Micro LED芯片的显示屏具备高像素、高色彩饱和度、快速(纳秒)响应时间、低能耗、高亮度和长寿命等显著优势,因此被称为次世代的显示技术霸主。


01   Micro LED中的激光剥离技术

基于GaN发光材料的Micro LED芯片,由于GaN与蓝宝石的晶格失配度较低且成本低廉,蓝宝石衬底成为Micro LED发光材料生长的主流衬底。但是,如果使用蓝宝石作为Micro LED的最终衬底材料,蓝宝石的不导电性、差导热性会在光效率和散热性方面给Micro LED带来很大的限制,而且不利于Micro LED在柔性显示方向的发展。此外,对于下游加工过程而言,蓝宝石体积也过于庞大,其厚度是Micro LED芯片的50~100倍。

基于上述原因,如何从蓝宝石衬底上移走Micro LED,并且尽量不影响芯片的良率成为影响Micro LED发展的关键技术。使用激光将芯片从蓝宝石衬底上剥离的技术已经成功在LED、Mini LED 等产品上得到了充分验证。


激光剥离(LLO)技术通过利用高能脉冲激光束穿透蓝宝石基板,聚焦在蓝宝石衬底与外延生长的GaN材料的交界面(GaN缓冲层)。光子能量介于蓝宝石带隙和GaN带隙之间,因此,蓝宝石不会产生光子吸收,但交界面缓冲层的GaN将大量吸收光子能量,化学分解形成金属Ga和氮气。如果对蓝宝石衬底与外延生长的GaN材料的交界面进行整片均匀扫描,即可实现蓝宝石衬底与Micro LED 晶元的整片剥离。


02 准分子激光器在Micro LED激光剥离中的应用

由于Micro LED芯片尺寸超小、技术难度大,良率低和成本居高不下成为影响Micro LED显示技术大规模商用化的主要因素。

我们经过不断的研发试验和对比得出(如图1所示),在激光剥离工序中,使用准分子激光器有利于提高Micro LED的剥离良率。


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图1 使用准分子激光器和DPSS激光器的剥离设备对比


03 激光剥离&分离一体机

大族显视与半导体一直走在LED显示行业装备的前沿,凭借深厚的技术积淀和创新探索,积极对新型显示Micro LED产业进行战略布局,2013年便开始对激光剥离(LLO)技术进行研发及技术储备。针对Micro LED加工应用,大族显视与半导体已成功研发并推出使用准分子激光器的激光剥离&分离一体机(如图2所示),可以实现从蓝宝石衬底上的特定位置,或是整面剥离氮化镓、胶材等材料,具备行业领先性。此设备通过严苛的工艺验证,已形成销售并稳定量产,赢得行业客户的认可。


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图2 激光剥离&分离一体机

设备特点

● 剥离工艺效果稳定,加工良率高,剥离良率可达99.9%以上;

● 可实现最小尺寸10um,间距10um的芯片加工;

● 自动CCD校正,可满足对不同规格产品精准识别定位;

● 可兼容2/4/6/8inch的TS及6inch以下wafer;

● 自动上下料,无人值守全自动运行;

● 配备超高精度运动平台,全闭环控制,有效提高系统单位时间内的产能;

● 具备激光剥离加工后盖板与转移基板自动分离功能。


加工效果

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大族显视与半导体针对Micro LED生产工艺流程已进行全面系统的技术战略布局,目前可提供的解决方案有:激光切割、激光剥离、激光修复等。大族显视与半导体作为国产化高端装备领先供应商,将持续创新技术,以创新重塑价值,提供更多专业解决方案,为新型显示产业的高质量发展赋能。



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