晶粒微型化，再現 LED 光明盛世！——K&S 聯袂 Rohinni 攻克「巨量轉移」難題
前言：
IC60流光溢彩4：精簡製程優化成本效益
著眼於反應快、功耗低、亮度高、色彩細膩、使用壽命長及元件相對簡單等優點，MiniLED 和 MicroLED (μLED) 被視為新興顯示技術，但在 LED 晶粒 (Die) 微型化的同時，如何將數以萬計的晶粒「巨量轉移」(Mass Transfer) 到基板 (Substrate) 或 PCB 背板，是業界公認的關鍵技術挑戰。然而，早期作法易受晶粒大小、解析度、像素密度 (PPI) 牽制，須事先另行加以分類 (sorting)、排列、就定位，工程浩大且耗費的時間和資金可觀，應對 MiniLED 尚可；若如法炮製在 MicroLED，恐因 LED 晶粒用量大增、致使成本暴漲百倍！
圖1：MiniLED vs. MicroLED (μLED) 之製程比較
資料來源：Kulicke and Soffa Industries (K&S) 提供
「PIXALUX」晶圓級貼裝，省略事先分類、挑揀晶粒工序
成立於 1951 年、伴隨 IC 產業走過耳順之年的專業半導體封裝設備商庫力索法 (Kulicke and Soffa Industries，簡稱 K&S)，即嗅到了此一商機；看好 MiniLED 在室內／戶外大型顯示的強勁成長動能，以及不需背光模組、即使在陽光直射下亦能清晰顯示的 MicroLED，在未來 3～5 年後可望滲透至手機、汽車、虛擬實境／擴增實境 (VR/AR) 的巨大潛力，特與擅長製程技術的 Rohinni LLC (Rohinni) 公司，聯袂於日前台灣國際半導體展 (SEMICON) 宣佈為 Mini / MicroLED 推出先進貼裝 (placement) 方案「PIXALUX」，將一舉解決現有巨量轉移的弊端與痛點。
成立於 1951 年、伴隨 IC 產業走過耳順之年的專業半導體封裝設備商庫力索法 (Kulicke and Soffa Industries，簡稱 K&S)，即嗅到了此一商機；看好 MiniLED 在室內／戶外大型顯示的強勁成長動能，以及不需背光模組、即使在陽光直射下亦能清晰顯示的 MicroLED，在未來 3～5 年後可望滲透至手機、汽車、虛擬實境／擴增實境 (VR/AR) 的巨大潛力，特與擅長製程技術的 Rohinni LLC (Rohinni) 公司，聯袂於日前台灣國際半導體展 (SEMICON) 宣佈為 Mini / MicroLED 推出先進貼裝 (placement) 方案「PIXALUX」，將一舉解決現有巨量轉移的弊端與痛點。
K&S 集團高級副總裁張贊彬揭示「PIXALUX」機台的過人之處在於：貼裝速度、精準度與自動分類功能，且不受藍寶石／玻璃／塑膠等基板材質或尺寸限制。它每秒可貼裝 50 顆晶粒，換算下來每小時的產能可達 18 萬顆晶粒；相較於傳統不斷重複挑揀、貼裝 (Stamp Pick & Place) 的 3～5 萬顆產能，足足是 3～6 倍！並可兼顧集中準確度 (Ca) 與離散精密度 (Cp)，在製程能力指標 (Cpk)＞1.0 的條件下，貼裝誤差區間為 +/- 10μm。更重要的是，「PIXALUX」的自動分類有利於在同一批 4～6 吋晶圓上製作不同規格的 LED 晶粒或與 IC 混線生產。
照片人物：K&S 集團高級副總裁張贊彬
「良率」是微型 LED 普及前提，99.9999% 方具競爭力
一般來說，從晶圓切割、取下的晶粒須先交由專業部門依不同尺寸／波長／亮度／電氣特性分類並篩選出合格者，才能進行後段貼合製程。「PIXALUX」藉由獨步全球的軟體分析及硬體配置，可省略分類與挑揀工序、直接將整片晶圓上的合格晶粒精準貼裝至基板或電路板，每次工作週期至少加速 24 小時；且晶粒和晶粒的間距可微縮至 2mm，可最大化晶圓面積效益，意謂同樣大小的晶圓可產出更多晶粒。「別小看這個自動分類動作，據悉目前僅 Rohinni 一家有能力做到；而我們雙方只用了一年，就讓這項劃時代技術成功商品化」，張贊彬說。
一般來說，從晶圓切割、取下的晶粒須先交由專業部門依不同尺寸／波長／亮度／電氣特性分類並篩選出合格者，才能進行後段貼合製程。「PIXALUX」藉由獨步全球的軟體分析及硬體配置，可省略分類與挑揀工序、直接將整片晶圓上的合格晶粒精準貼裝至基板或電路板，每次工作週期至少加速 24 小時；且晶粒和晶粒的間距可微縮至 2mm，可最大化晶圓面積效益，意謂同樣大小的晶圓可產出更多晶粒。「別小看這個自動分類動作，據悉目前僅 Rohinni 一家有能力做到；而我們雙方只用了一年，就讓這項劃時代技術成功商品化」，張贊彬說。
Rohinni 營運副總裁 Brad Telin 表示，「PIXALUX」可容許的晶粒尺寸正從 100μm X 100μm 往 50μm X 50μm 挺進，基本上，微型化極限未有定論；只要探針可觸碰檢測到的範圍都可接受，具體取決於「晶圓廠的製程進展」、確保不會造成電路斷訊即可。他認為，「良率攸關微型 LED 在市場的普及快慢，須有 99.9999% 的水準方具競爭力，通常與解析度成反比」。毫無懸念，「PIXALUX」已順利達標；另一方面，經過精密計算的最適體積 (1,170mm x 1,844mm)，可為廠房爭取更多生產「坪效」——每次作業可疊放 10 片晶圓、每片可產出逾 30 萬顆晶粒。
照片人物：Rohinni 營運副總裁 Brad Telin
K&S 為後段製程設備及 PCB 系統廠／組裝代工廠建置溝通平台
張贊彬宣示，K&S 去年全球營收超過 8 億美元，為實現攻頂 10 億美元的願景，擬從四方面多管齊下：持續耕耘傳統半導體封裝設備、新增耗材等售後市場 (AM) 業務、開拓新的行業應用以及跨入先進封裝領域，而 Mini / MicroLED 就是他們鎖定的新應用之一，預計今年 10 月中旬後陸續提供客戶試機；近期目標是經過三年的推廣及市場歷練，冀於 2021 年搶下 10～20% 市佔率。不過他強調，整體產業的發展勢頭還是主要變數，與結構、製程與電路設計的演進息息相關；就像近年扇出型晶圓級封裝 (FOWLP) 雖炒得火熱，但整體市場規模仍不如預期。
張贊彬宣示，K&S 去年全球營收超過 8 億美元，為實現攻頂 10 億美元的願景，擬從四方面多管齊下：持續耕耘傳統半導體封裝設備、新增耗材等售後市場 (AM) 業務、開拓新的行業應用以及跨入先進封裝領域，而 Mini / MicroLED 就是他們鎖定的新應用之一，預計今年 10 月中旬後陸續提供客戶試機；近期目標是經過三年的推廣及市場歷練，冀於 2021 年搶下 10～20% 市佔率。不過他強調，整體產業的發展勢頭還是主要變數，與結構、製程與電路設計的演進息息相關；就像近年扇出型晶圓級封裝 (FOWLP) 雖炒得火熱，但整體市場規模仍不如預期。
「猶記 IC 問世四十週年時，就有人預言傳統封裝將被淘汰，但因為成本考量，先進封裝迄今未成主流；但不可否認，打線的長期需求確實在下降，須積極尋求新的解決方案以支撐企業成長」，張贊彬說。在後段封測領域縱橫多年，K&S 認為後段製程設備有必要與 PCB 系統廠／組裝代工廠建立聯繫，特別是訴求可靠度與「零瑕疵」的汽車電子，更需將重要參數及可能的交互影響整合到製程中。因此，K&S 正勠力在國際電子生產商聯盟 (iNEMI) 串聯終端領導廠商，就問題導向集思廣益，以有效降低成本、提高良率，期許 2～3 年後能見到初步成果。
圖2：「PIXALUX」晶圓級貼裝擁有出色的速度、精準度及良率表現，另自動分類功能支援混線生產
資料來源：Kulicke and Soffa Industries (K&S) 提供
