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MicroLED屏,要“搬“上亿次芯片?——拆解MicroLED量产线上的激光工艺链

更新时间:2026-08-10  |  点击率:18

1. 技术背景:一种"无法一次成型"的显示技术


MicroLED(mLED/μLED)以微米级发光二极管为发光单元,行业普遍以芯片尺寸小于50µm、或发光面积小于0.003mm²作为界定标准。其自发光、可调光、可关断的特性,带来了亮度、对比度和像素密度上的综合优势——从三星CES 2018展出的大尺寸拼接屏"The Wall",到AR/VR近眼微显示,都是它锁定的应用方向。


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但与OLED、LCD面板在单一衬底上连续成膜不同,MicroLED面板的制造是"分线作战":GaN外延在蓝宝石衬底上生长并完成芯片加工,显示背板(玻璃基板)在另一条产线制备,最后再把数以百万、上千万计的微米级芯片从生长衬底转移到背板上。当前芯片尺寸多在20~50µm,下一代产品预计将下探至10µm以下。芯片越小、数量越多,"如何把芯片取下来、搬过去、修好坏点"这三个问题就越尖锐。


2. 传统方案的问题:三个环节,三道坎



  • 剥离难:GaN外延层与蓝宝石衬底结合牢固,机械分离极易损伤微米级芯片,且衬底无法回收利用;

  • 转移难:机械摆放(Pick & Place)受速度与定位精度限制;倒装键合(Flip-Chip Bonding)精度虽高,但每次只能处理一颗芯片。面对上千万颗芯片的转移任务,两类方案的吞吐量都与量产节拍相差数个数量级;

  • 良率低:死灯可能产生于外延、芯片加工、转移等任意环节。一张1920×1080全彩全高清面板要把死灯控制在5颗以内,像素良率必须达到99.9999%——这超出了当前常规制造手段可企及的水平,单纯追求“无制造"并不现实。图片



3. 技术原理:两束激光各管一段


激光剥离(LLO) 负责"取下来"。利用蓝宝石与GaN对激光吸收特性的差异:193~355nm波长的紫外激光、纳秒级脉宽,穿透透明的蓝宝石衬底后被GaN界面层吸收,界面瞬间升温至约900°C,外延层与衬底整面分离——全程无机械力作用,蓝宝石衬底可回收复用。该工艺的成败取决于激光光束质量与过程控制。3D-Micromac面向此工序的microMIRA激光剥离系统可实现大面积、均匀、无应力的高速剥离,已在电子厂商的量产线中应用多年。


激光诱导前向转移(LIFT) 负责"搬过去"。激光在此不做传统意义上的材料加工,而是作为触发工具:供体基板倒置对准目标基板,受控激光能量加热芯片与衬底界面使芯片脱离,芯片在重力作用下精准落到目标位置。激光的选择性可以做到单颗转移,也可以一次转移多颗,从而兼顾精度与吞吐量。


4. 产品解决方案:microCETI激光巨量转移平台


3D-Micromac将LIFT工艺集成于microCETI平台,面向MicroLED显示制造的激光转移环节,核心工艺指标包括:


  • 转移速率约每小时1.3亿颗MicroLED,为目前公开资料中转移速率最高的方案量级,直接摊薄单位面板的转移成本;

  • 定位精度优于2µm,满足微米级芯片的高精度对位要求,并适配更小尺寸的下一代芯片;

  • 单颗/多颗选择性转移,可按正常转移与坏点补位两种模式灵活切换。

在完整工艺链中,microCETI所处的位置是:LLO剥离→芯片转至玻璃中间基板→光致发光/电致发光检测→键合至显示背板→相机复检→激光修整/修复剔除失效芯片并以新芯片补位→循环直至达到目标良率。


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5. 应用领域



  • 室内外大尺寸MicroLED显示屏制造;

  • AR/VR高分辨率微显示器件制造;

  • MicroLED显示面板量产线的巨量转移工序;

  • 失效MicroLED芯片的激光修整、剔除与补位修复。



6. 技术优势:把工艺价值落到数字上


  • 速度即成本:约1.3亿颗/小时的转移速率,是降低MicroLED显示综合制造成本的关键杠杆;

  • 精度即适用性:优于2µm的定位精度,覆盖当前20~50µm芯片并面向10µm以下世代;

  • 无接触即低损伤:激光选择性触发,无机械接触力,保护脆弱的微米级芯片;

  • 修复即良率:与检测和激光修复工序构成闭环,用"可修复"对冲"良率不够",比单纯追求极限制造良率更具工程可行性。


问题解答:

Q1:MicroLED制造为什么不能像OLED一样在一片衬底上完成?

A1:MicroLED的GaN发光层需要在蓝宝石衬底上外延生长并完成芯片加工,而驱动背板是另一套工艺体系,两者无法在同一衬底上一次成型,因此必须增加"芯片转移"这一环节——这正是MicroLED制造区别于传统显示的根本难点。


Q2:激光剥离(LLO)会不会损伤芯片?

A2:LLO利用的是材料对激光的选择性吸收:紫外激光穿透蓝宝石后被GaN界面层吸收并瞬间加热至约900°C实现分离,过程无机械力。成功的关键在于激光光束质量与过程控制,控制得当可在整面剥离的同时不损伤下方功能层,蓝宝石衬底还可回收复用。


Q3:每小时1.3亿颗的转移速率意味着什么?

A3:以一张数百万像素的显示面板计算,传统逐颗键合方式需要极长的节拍时间;约1.3亿颗/小时的LIFT转移速率将转移环节的时间压缩到量产可接受的范围,是MicroLED显示降本的核心变量之一。