美国MicroLED开发商宣布巨量转移技术获实质性进展

美国Micro LED开发商宣布巨量转移技术获实质性进展

美国Micro LED技术开发商VerLASE致力于开发以喷墨打印机为概念的Micro LED 巨量转移技术。昨（1）日，VerLASE宣布其Micro LED巨量转移技术获得了实质性的进展。

VerLASE Micro LED转移制程方案

报道称，VerLASE计划开发用于生产各种Micro LED芯片的工艺流程，芯片尺寸范围涵盖200 X 200 um（Mini LED）、10 X 10 um、最终到 5x5 um。同时，VerLASE还计划展示倒装和垂直薄膜LED两种结构的转移过程。

VerLASE的Micro LED技术是基于其独有的光机械驱动（PMA）技术开发的，也就是通过印章转移结构和能够准确抓取大量Micro LED的新型化学机制，将Micro LED芯片转移到所要求的衬底上，再以高精度和高速度进行分配和放置。

VerLASE宣称，只要操作充分，这项工艺可以实现极高的转移量，且空间精度高。

巨量转移技术（MassTransfer）目前看来，“巨量转移”都还是一个“量产前”技术，为了实现“巨量转移”的目标，市面上一些相当不一样的技术。现在总结如下：

如上图所示，目前根据已有的资料调查显示，巨量转移技术按照原理的不一样，主要分为四个流派：精准抓取，自组装，选择性释放和转印技术。但是即使是属于同一个技术流派，实现的方式也是很有差别，因此很难给出一个精准的划分。如下列出在巨量转移上开展开发的一些厂商：Luxvue,Cooledge, VueReal, X-Celeprint, ITRI, KIMM, Innovasonic, PlayNitride,ROHINNI, Uniqarta, Optivate, Nth degree, e-Lux, SelfArray等。

范德华力抓取技术

如下为X-Celeprint的ElastomerStamp技术，这属于pick&place阵营的范德华力派。其采用高精度控制的打印头，进行弹性印模，利用范德华力让LED黏附在转移头上，然后放置到目标衬底片上去。目前采用的弹性体（Elastomer）一般是PDMS。X-Celeprint也称其技术为Micro-Transfer_Printing（μTP)技术。

要实现这个过程，对于source基板的处理相当关键，要让制备好的LED器件能顺利地被弹性体材料（Elastomer）吸附并脱离源基底，先需要通过处理LED器件下面呈现“镂空”的状态，器件只通过锚点（Anchor）和断裂链（Techer）固定在基底上面。当喷涂弹性体后，弹性体会与器件通过范德华力结合，然后将弹性体和基底分离，器件的断裂链发生断裂，所有的器件则按照原来的阵列排布，被转移到弹性体上面。制作好“镂空”，“锚点”和“断裂点”的基底见下图所示。

Rogers,J. A., et al. (2011). Unusual strategies for using indium galliumnitride grown on silicon (111) for solid-state lighting, PNAS

X-Celeprint在其发表在“2017IEEE 67th Electronic Components and TechnologyConference”上面的论文，展示了一些源基板制作的一些概念。如下图所示，通过对器件底部的一些处理，然后通过刻蚀的方法，可以制作成时候这种转移方式的器件结构。但是详细的工艺，仍然还有待确认。

如下为X-Celeprint公司展示的实例。

磁力抓取技术

利用磁力的原理，是在LED器件中混入铁钴镍等材料，使其带上磁性。在抓取的时候，利用电磁力控制，达到转移的目的。目前ITRI，PlayNitride在这方面做了大量的工作。

静电力抓取技术

Luxvue是苹果公司在2016年收购的创业公司。其采用的是静电力的peak-place技术。其具体的实现细节我没有查到，只有如下的两个专利或许能透漏出其细节的一鳞半爪。希望后面能得到更多的细节。采用静电力的方式，一般采用具有双极结构的转移头，在转移过程中分布施加正负电压，当从衬底上抓取LED时，对一硅电极通正电，LED就会吸附到转移头上，当需要把LED放到既定位置时，对另外一个硅电极通负电，转移即可完成。

自组装技术

美国一家新创公司SelfArray展示了其开发的自组装方式。首先，其将LED外表包覆一层热解石墨薄膜，放置在磁性平台，在磁场引导下LED将快速排列到定位。采用这种方式，应该是先会处理磁性平台，让磁性平台能有设计好的阵列分布，而分割好的LED器件，在磁场的作用下能快速实现定位，然后还是会通过像PDMS一类的中间介质，转移到目标基底上去。根据推测，这种技术方式的好处有如下：

避免对源基板的器件进行复杂的结构设计去适应巨量转移工艺。

因为LED会批量切割，因此可以在转移前进行筛选，先去除不合格的LED。

采用磁性自组装，预计时间会更加快速。

源基板不需要过多考虑目标基板的实际阵列排布，预期可以有更大的设计空间。

Selfarray的官方有视频，大家可以自己去看一下：http://selfarray.com/还有一家利用流体进行自组装装配的企业是eLux。eLue于2016年在美国成立，eLux与日本夏普的渊源很深，CEOJong-Jan Lee与CTOPaul Schuele均出自夏普美国实验室（SharpLaboratories of America）。2017年富士康通过其子公司CyberNetVentureCapital向其注资1000万美元，2018年有于群创光电,AOT和夏普一起，正式收购eLux的全部股权。所谓流体自组装，就是利用流体的力量，让LED落入做好的特殊结构中，达到自组装的效果。

选择性释放技术

Uniqarta是一家英国公司，其采用其成为LEAP(Laser-EnabledAdvancedPlacement)技术。通过激光束对源基底的快速扫描，让其直接脱离源基板而集成到目标基板上。对于这种技术的前景，目前仍然需要更多技术细节的支持。

Uniqarta'sLEAP技术而Coherent的方案与Uniqarta有些类似，但其也要用到中介转移的载体，不过对于载体和源基底的分离，其采用的是线激光束。而将LED器件从载体转移到目标基底，则采用了点激光。

转印技术

如下为KIMM公司的转印技术技术，转印技术通过滚轮将TFT与LED转移到玻璃基底上面。对于这种技术，技术难度看起来非常大，特别是在于如果保证生产良率上面。