2020-02-12

OKI Data|自主研发EFB打印制程Micro LED商业化,目标

OKI Data|自主研发EFB打印制程Micro LED商业化,目标2020年秋实现全彩显示

CINNOResearch 产业资讯,根据日媒 limo 报道,OKIData 位于日本群马县高崎市西横手町,是 OKI(冲电气)集团下唯一的半导体工厂,也是LED统括工厂,负责量产打印机 PrintHead。近日 OKIData 灵活运用自主研发的 LED 生产制程,已经开始力求实现 MicroLEDDisplay 商业化。


开发用于打印机的 LED


OKI 集团开始着手研发用于本公司打印机的 LEDPrintHead 要追溯到 50 多年前的 1966 年。当时,热敏头技术在市场上处于主导地位,但是作为一种差异化技术,OKI 集团考虑在电子摄像工艺中使用 LEDArrayHead。


OKIData 开发的 MicroLEDDisplay 样品


1977 年,通过与日本电信电话公司横须贺电气通信研究所合作研发的形式,着手研发 LEDArrayHead。1981 年成功量产,同年发布了搭载了第一代 LEDArrayHead 的全球首例 PagePrinter――“OPP6100”。1985 年,作为后续机型,又发布了台式高速“OPP6220”,这实质上是世界首次量产 LED 打印机。


磨练量产技术


负责量产的 LED 统括工厂是 2009 年瑞萨科技出让给 OKIdata 的,从过去 OKI 东京都八王子市的工厂中转移了生产设备,并于 2010 年 4 月开始稼动。占地面积 6,400 平方米,建筑面积 2,900 平方米,使用面积 9,000 平方米,一楼、二楼合计共有 2,760 平方米的清洁室(CleanRoom)。


一楼是使用了 6inchGaAs 晶圆的 LED 芯片和 EFB工程,二楼是把芯片焊接到印刷线路板上的 PrintHead 工程,年度可以稳定地生产约 4,000 万颗芯片,直接从业人员 20 人,与相邻的瑞萨电子高崎事业所共用存储室。用于检测 PrintHead 光学特性等的一部分设备已经实现内制化,且试做、量产的产线一体化,也许可以称之为“日本最小的半导体量产工厂”。


在这个 LED 统括工厂生产的 LEDArray 首先在泰国清迈工厂进行 COB(ChiponBoard)封装,A4 主要在泰国的大城府(Ayutthaya,阿犹地亚)工厂、A3 主要在是中国深圳工厂进行组装 LEDHead、打印机主体。大尺寸的 A0-A2 主要在 LED 统括工厂从芯片开始实行“一贯制”生产。LEDPrintHead 的外销比例几乎上升到 3 成左右,高精细的 1,200dpi 产品的生产比例每年都在提高。


自主制造技术 EFB


在 LED 统括工厂从事的 EFB 工艺流程中,首先 6inch 的 GaAs 晶圆上堆积作为 LED 发光层的外延层,外延层由 OKI 自主设计,购买外发代工的元件进行外延晶圆的生产。LED 打印机使用的是波长为 750nm-800nm 左右的红色 AlGaAs。


利用独特的“化学剥离法”从 GaAs 晶圆上剥离 LED 发光层薄膜。虽然没有明确公布 EFB 工艺,由于是使用“化学剥离法”,在 GaAs 晶圆和 LED 发光层之间,形成“化学剥离法”的选择性可能蚀刻的牺牲层。外延薄膜的厚度约为 2um。


而且,利用分子间的结合力把剥离的 LED 薄膜贴合到上面有 LED 驱动 IC 的硅晶圆上。驱动 IC 是晶圆状、且从外部购买。贴合到硅晶圆上的精度为±2um。贴合后,使用光刻工艺形成 LED 元件、用电将 LED 元件和驱动 IC 连接在一起的薄膜配线。此外,经过切割工程把芯片封装到印刷线路板上,通过 Wire 把芯片和基板连接在一起。


曾量产但中断了商业化进程


OKIData 曾在 2010 年 -2013 年期间,灵活运用 EFB 工艺,致力于 MicroLEDDisplay 的商业化。与从事于车载、可穿戴设备相关等数家公司合作开发了不足 1inch 的高辉度、小型显示屏。后来,也曾为其中的一家公司供给双筒望远镜取景器。但是,当时被要求更换液晶显示屏,由于成本非常严峻,没有进行长期的业务,一度中断了业务。


但近年来,MicroLED 获得世界瞩目,其附加价值再次得以重新评估,为实现商业化,再次开始了研发。据说,也有其他公司向 OKIData 进行询价,历经 10 年,终于可以看到了市场,力求实现在直射阳光下也可以使用的小型、高精细、高辉度显示屏的实用化。


确立 GaN系列 LED 的量产


也验证了 EFB 技术是否对蓝色、绿色的 GaN 系列 LED 有效,利用样品剥离了 LED 发光层的薄膜,基本确立了利用分子间结合力往异种基板上贴合的技术。通过确立此次技术,可以把 RGB 的 LED 高密度地集成到异种基板上。


利用 EFB 工艺剥离的 LED 发光层


OKIData 还打算着手确立检查和修复等修复技术。例如如何检测不点亮元件,仅对不点亮元件进行有选择地贴合、剥离技术,正在推进中。


OKI 集团在每年 11 月,都会召开汇集集团最新技术的内部展览会、内部研讨会,即“OKIPREMIUMFAIR”。据研发小组表示,当下的目标是 2020 年展示 MicroLED 的 F 全彩显示样品。


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