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ASM IC封装设备ASM 太平洋全速进军Mini/ Micro LED – Yole Développement专访

2022-02-17 09:51:12

ASM IC封装设备ASM 太平洋全速进军Mini/ Micro LED – Yole Développement专访

ASM IC封装设备

微间距直显LED 显示屏和高性能LCD 背光对 MiniLED 芯片的需求越来越大(请参阅我们的CES 2021Review 和对Apple的MiniLED iPad Pro背光架构的初步想法),这样加速推动了Mini LED 的应用。大量的 LED 芯片制造和组装需求,其尺寸远远小于过去20年行业中所使用的,在处理、产能、精准度和购置成本各方面都带来了一系列新挑战。

与此同时,LED 芯片尺寸更小的 Micro LED (有时尺寸小至2-3 ?m)自发光显示屏正在各方面取得进展。投资不断增加,合作伙伴关系也倍增,数十家大公司和初创公司已经推出了原型,一批商业产品甚至在2021 年推出市面。随着持续被看好的前景,设备制造商对开发和提供Micro LED 专用设备的兴趣日益增加。尽管受到缺乏标准生产流程的阻碍,但仍有一些公司在开发一站式解决方案,包括巨量转移、检测、返修和测试。正如我们的报告Micro LEDDisplays – Market, Industry and Technology Trends 2021中所广泛谈论的,来自信誉良好的设备制造商所提供的既强大又可生产的现成工具是Micro LED 年轻历史上的重要里程碑:LCD 或 OLED直至具备可大批量生产的设备之后,才促使其应用起飞。

ASM 太平洋科技,作为一家先进封装设备供应商,对快速发展的Mini LED市场和新兴的Micro LED机遇作出了快速反应。公司已经研发出一系列设备,来满足Mini LED和Micro LED显示屏制造商的需求。

Yole Développement 的分析师 Eric Virey 和 Zine Bouhamri 与 ASM太平洋业务发展高级总监顾志豪先生(Jonathan Ku),就公司的 Mini LED 和 Micro LED 战略与前景进行了交谈。

Yole Développement (YD): 首先,您能否向我们的读者介绍一下您自己和ASM太平洋?

JonathanKu (JK): 我是 Jonathan Ku,是ASM太平洋光电业务发展高级总监,主要负责开发 Mini LED 和Micro LED 先进显示器的封装解决方案。我在ASM太平洋工作超过20年,专注于光电/ LED 业务发展。

YD:目前对于Mini LED 和Micro LED 还没有普遍接受的定义,这样常会造成混淆。ASM太平洋是如何定义及区分这两种技术的呢?

JK:是的,我们也知道这种情况,因为有时看到关于Micro LED 电视或显示器的产品宣传,然而实际上却是组装的Mini LED 产品。ASM太平洋早于2016 年开始开发Mini LED 和 Micro LED 封装解决方案,当时我们通过芯片尺寸来区分这两种技术 (即Mini LED: 50?m -200?m; Micro LED: 小于50?m)。最近,我们更改了定义,Micro LED 是没有像蓝宝石那样的底材。

YD:您认为MiniLED 产品制造商面对的主要挑战是什么?

JK:成本!无论与良品率、组装生产力、还是焊接更小且更便宜芯片的能力相关的,每个人都在努力降低成本。针对所有技术障碍,ASM太平洋提供关键工艺解决方案,进行分类、混合、焊接及返修,为客户实现成本效益的生产。

YD:直显 RGBLED 显示屏与 LCD背光应用之间的要求有没有分别?

JK:有很大不同。其实LCD 背光不是Mini LED 技术,其芯片尺寸通常超过200?m,并且芯片间距很大(范围为2-10mm不等),所以除了大面板尺寸的特别要求外,基本上都可以用传统固晶机以较低的技术处理。RGB LED 直显的芯片间距比背光小得多,芯片尺寸也小很多。一两年前,5x9mil芯片尺寸还是主流,而去年已变成了4x8mil。今年,我们大多数客户都测试了3x5mil焊接,这样他们可以更低的芯片成本生产,并且为微间距显示器(小于P0.6)做好准备。几家封装公司甚至开始了2x4mil固晶评估,以生产小于 P0.4的超微间距显示屏。然而,基板成本是大批量生产3x5mil 和 2x4mil的主要障碍。这就需要基板供应商取得突破,以降低超微间距基板的制造成本。

YD:您能介绍一下贵公司的 MiniLED 产品吗?

JK:在Mini LED 直显方面,我们开发了 VORTEX 平台,可处理小至50?m x 100?m的Mini LED芯片,为大型 LED显示屏提供高速度、高精度的 Pick & Place COB解决方案。凭借XYθ校正能力,VORTEX 不需牺牲产能以换取精度,是不折不扣的高速、高精度。加上其强大的检测能力,使 VORTEX能提供高良率解决方案,进行焊后检测确保焊接质量。因此特别适用于小至P0.4的超微间距RGB Mini LED直显。

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VORTEX 在 Mini LED 微间距直显的特点 

(由ASM太平洋提供)

至于 Mini LED LCD背光应用领域,我们有AD420XL 固晶机,是高速度、高精度Pick & Place COB解决方案,适用于局部调光的大尺寸LCD BLU和超微间距的 LED 显示器,可处理小至75?m x 125?m 的LED 芯片。凭借其XYθ 校正功能,不需牺牲产能以换取精度,是不折不扣的高速、高精度。目标应用是局部调光的大尺寸LCD BLU 、PCB、玻璃基板等。

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AD420XL In-Line Linker 自动化 

(由 ASM太平洋提供)

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RW300 Mini LED 自动返修机台 

(由 ASM太平洋提供)

我们还提供有Mini LED 返修解决方案,RW300。它是RGB LED 显示屏的一站式返修解决方案:去晶并重新焊上新芯片。专为微间距和超微间距的RGB 显示屏而设计,适用于小至P0.5 直显以及小至75?m x 125?m 的芯片,同时配备 RGB 多晶圆处理。此工艺干净利落,使用高精度激光器及具有出色芯片倾斜控制的zhuanli固晶技术。此设备可处理的基板尺寸大为200×250mm。

最后,客户对于RGB显示屏质量的极要求,在回流焊无法达到该质量的情况下,我们亦有巨量转移焊接平台,AD300Mini,其放置精度高达± 2?m ,角度精度达 ± 0.005°。VORTEX将 Mini LED 芯片从已分选的晶圆上快速转移到临时载体上,然后使用 AD300Mini进行原位巨量焊接。

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AD300Mini Mini LED 巨量焊接 

(由 ASM太平洋提供)

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巨量焊接 Mini LED 专为高端的 RGB 直显显示屏设计 

(由 ASM太平洋提供)

YD:Mini LED 器件制造商似乎在不同决策之间犹豫不决。有些会牺牲性能和产量而选择入门级的固晶机。另一些似乎热衷于采用更昂贵、更尖端的工艺和设备。这是个别公司的策略,还是只反映出不同的应用需求?

JK:这实际上取决于不同公司的策略和应用。例如,在LCD 背光 (BLU) 应用,有些公司购买 COB 固晶设备,而有些公司仍使用传统的 POB 技术。而RGB 直显通常取决于像素间距。如果客户的目标是使用75?m x 125?m 甚至50?m x 100?m的小尺寸LED 芯片来生产超微间距显示屏 (P0.4-P0.6),那么就很有必要购买高精度(拼高良率) 高速(拼生产力) 的设备。一些竞争对手试图放慢其现有传统固晶机来焊接Mini LED,但收效甚微。一般而言,客户需要牺牲固晶良率,并为返修的需要而花费额外的成本和资源。

要求高质量且良好焊接共面控制显示屏的客户已经购买了ASM太平洋的排晶和巨量焊接解决方案来实现。如上所述,对于这些应用,VORTEX 可配置为排晶平台,以供 AD300Mini 进行巨量转移焊接。这是完美的搭配,适合应用于 P0.4 – P.6 超微间距显示屏。最后,那些认为 Mini LED 只是 Micro LED 的踏脚石的客户购买了 VORTEX 跟 AD300Pro,该解决方案目前可用于高端 Mini LED 直显,但经过精心改装后能够原位焊接最小的Micro LED。

YD:您能评论一下贵公司的Mini LED 客户的业务组合(应用、公司类型、位置等)吗?

JK:在微间距RGB 直显和LCD 背光领域,我们的客户包括面板制造商、LED封装厂以及主要的直显制造商,遍布中国大陆、台湾、日本、韩国、欧洲和美国。

YD:ASM太平洋现在是否正在努力解决Mini LED 相关的其他挑战?

JK:当然,追求卓越永不停止。我们一直致力于提高生产力,同时提高焊接精度。这样能帮助客户改善在处理小芯片和超微间距的良率。

YD:Micro LED 自发光显示器很有前景,但仍处于发展早期。ASM太平洋是什么时候决定进入这个市场的呢?

JK:从2017 年开始,ASM太平洋与台湾的一家Micro LED 初创公司合作,推出了世界上一个巨量拾取与焊接解决方案。

YD:您能介绍一下贵公司在Micro LED 领域的产品吗?在印章尺寸、周期、芯片尺寸、焊接等方面有什么主要特征?

JK:ASM太平洋是Micro LED 巨量拾取、巨量转移和焊接最早的先锋。因此,我们在几年前就已经发布了一个生产平台。新机型AD300Pro 帮助我们在当前的试运营玩家市场中,占据了 90% 以上的市场份额。

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AD300Pro 专为 Micro LED 设计 

(由 ASM太平洋提供)

现在最常见的转移印章尺寸为37x37mm,也有公司使用49x49mm的尺寸。焊接良率很大程度上受印章与基板的共面性影响。通常芯片尺寸为5 - 50?m。周期时间是高度依赖于材料和工艺,而我们的定位校准时间只需几秒。我们以100% 的良率一次性完成数十万颗芯片的焊接,及至数亿颗芯片的时产能。

YD:初创公司、显示器制造商、科研机构等已经开发了几十种转移工艺概念。AD300Pro的起源是什么?你们是否在内部开发了巨量转移工艺或者与其他合作伙伴开发?几个月前,VueReal宣布AD300Pro可与其巨量转移技术结合。你们还有没有与其他工艺开发者合作?

JK:是的。市面上有几十种转移工艺概念,但大多都仍在实验测试模式。AD300Pro 是目前生产模式中最成熟的巨量转移焊接平台。ASM太平洋自主开发了巨量转移焊接工艺。此外,我们也与市场上不同的材料供应商紧密合作,以实现我们的目标。我们经常与其他工艺开发人员讨论,并愿意听取他们的建议,探讨合作的可能性。

YD:印章技术和激光技术大概是目前先进、流行的Micro LED 巨量转移概念(自组装技术紧随其后) 。您认为每种技术的优缺点有哪些?ASM太平洋对Micro LED 的激光工艺感兴趣吗?

JK:印章技术仍是市面上流行、成熟的巨量转移概念。而激光技术是一种可行的 Micro LED 转移工艺。需要技术突破的是如何处理只有几微米厚的Micro LED 外延层转移。ASM太平洋正在开发一种用于Micro LED 转移的独有激光工艺。当整合出更多测试数据,我们就会向市场发布。

YD:总括而言,Micro LED转移取得了显着进展。为了筹备Micro LED 2021,采访30多家公司,与前几年相比,我们发现很大变化:大多数公司似乎不再将巨量转移视作基本障碍。依您所见,要进一步改善工艺和设备并实现大批量生产消费级的Micro LED 产品,还需要些什么?

JK:是的,我也同意巨量转移不再是一个基本障碍,因为大多数重要玩家都使用AD300Pro 来实现这个目标。要实现大批量生产消费级的Micro LED 产品,其关键应该是在前端和后端工艺,比如Micro LED 晶圆良率、分选、焊接、板上返修等等。

YD:您是否预期最终会看到Micro LED 与Mini LED 技术交叉应用?比如AD300Pro 中实施的巨量转移概念是否也适用于某些Mini LED 应用?

JK:肯定是的。这正正就是ASM太平洋在两年前开发了OCEAN Line (Mini LED 排晶 + AD300Pro 巨量焊接)的原因,为整块显示屏提供良好的焊接共面控制。

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OCEAN Line 巨量焊接制程 

(由 ASM太平洋提供)

YD:在Mini LED 和 Micro LED 领域,ASM太平洋下一步有什么计划?接下来的数月、数年里,我们应该可以看到些什么?

JK:Mini LED 和 Micro LED 都使用高密度矩阵焊接工艺,这需要高速度和灵活封装工艺来推动低成本、高效率的生产。ASM太平洋现在正朝着这个方向努力,同时在开发能支持Mini/ Micro LED 大批量生产的创新设备。我们也致力于前端和返修工艺以整合完整解决方案,加快 Mini/ Micro LED 产品商业化。

ASM太平洋还提供工厂自动化解决方案。去年该方案帮助一些Mini LED 客户开始大批量生产RGB 超微间距显示屏 (<P0.6)。Micro LED 封装线自动化将是未来几个月的重点。


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