立穩直顯式 Mini LED 根基,梭特科技兵分多路全力轉型先進封裝

作者 | 發布日期 2024 年 05 月 15 日 9:00 | 分類 半導體 , 封裝測試 line share follow us in feedly line share
立穩直顯式 Mini LED 根基,梭特科技兵分多路全力轉型先進封裝


在 2010 年成立之初,梭特科技便以 LED 分選機在業界嶄露頭角。如今,除了 Mini LED 直顯顯示器  FOB 製程解決方案,成為該公司今後發展的三大重點之一外,原本看好的 Hybrid Bonding,雖然因為前後站技術問題導致產業導入時間延後,但該公司隨即將相關資源彈性地分配到 TC Bond 與 Micro Bonding 技術上,再加上 fan out 巨量移轉排片技術,成為梭特科技轉型半導體先進封裝設備市場的新突破點。 

早在公司成立之初,擅長取放技術(Pick & Place)的梭特科技便以 LED 分選機(Mapping Sorter)在業界打響名號,如今中國裝機量已累積 15,000 多台,舉凡晶元光電、三安光電與華燦光電等各大廠皆大量採用,市占率幾近 90% 以上,該公司名符其實地成為該領域的龍頭廠商。

分選機完美再進化!FOB 打造 Mini LED 直顯顯示器最佳方案

梭特科技總經理暨技術長盧彥豪表示,除了 LED 分選機之外梭特在 LED 領域仍有持續的重大佈局,亦即會將發展重點放在全新自主研發的 FOB(Film on Board)封裝技術,它有望取代傳統主流 COB(Chip on Board)封裝技術,成為今後量產高品質、高良率與低成本直顯式 Mini LED 顯示器的最佳解決方案。

傳統 COB 封裝製程中,除了最前端的分選機外,在過 reflow(回流焊接)之前,固晶機扮演最關鍵的角色。盧彥豪表示,但在 FOB 製程中卻完全將固晶機排除。這是因為當前分選機的每小時單位產量(UPH)超過 40~60K/H,精度達到 +-10µm,與固晶機不相上下,甚至更好。而且分選機的混色能力比固晶機更易操作。更重要的是梭特突破性將分選機 Bin 模成功當作巨轉的載體,分選機因此蛻變成為巨量轉移與過 reflow 前的關鍵設備。

透過 FOB 技術,梭特科技左打 Mini LED、右打 MiP

FOB 製程大致包括四道工序,首先透過梭特 ST-668 分混排三合一設備進行分選、混晶與排片,經最佳混色邏輯運算,高精度地將晶粒轉移到特殊膜上,令人關注的是,ST-668 一機三用,集分選機、混色機與固晶機於一身。然後再利用梭特的 FB-20 將 LED 轉移到客戶的 PCB 板上。該機透過「巨量轉移」取代傳統固晶機,有效簡化製程並降低成本。

此外,FOB 製程不像 COB 製程會將 RGB 圓片分成許多 Bin 別,而會合成一個中心 Bin 固定一致的波長效果。盧彥豪強調指出,透過特殊的混 Bin 技術,可以控制不同生產批次(Lot)之間的色域座標保持一致,不僅達到無色偏、低庫存的效益,且精準度可達 0.2 奈米。該公司專利分混方法,能獲得比炒燈還要均色的效果,解決了當前產業一直無解的直顯面板維修及備料問題。

第二道程序會透過 RT-668 修補機進行充分的 AOI 檢查,一旦發現不良品,藉由除晶與補晶程序完成修補。該機台在特殊模上先修補再過 reflow,可以達到最高直通率,進而確保品質與良率。反觀 COB 製程是過 reflow 之後才進行不良品的檢查與返修,所以難度較高、品質掌控度較差。

第三道與第四道分別是巨量轉移程序與過 reflow 階段,經由 FB-20 巨量轉移自動對位與焊接機將 PCB 顯示基板及預排好的 LED 方片上下對位貼合。在進行加熱後,便完成固晶作業。這兩道工序不僅可以確保基板上的 LED 晶粒的平整度高、低角度的色偏也最低,而且作業時間非常短,可大幅改善過去助焊劑或錫膏因待機時間過長而導致乾涸的問題。

今後,即使面對不同晶片、不同錫膏量或基板翹曲等問題,FOB 巨量轉移技術也能輕鬆克服。不僅如此,該技術能讓晶圓上的所有良好晶粒全部利用,不會造成不必要的浪費,大幅降低生產成本。

雖然盧彥豪不諱言一開始對 Micro LED 抱持保守的態度,但看好 MiP(Micro LED in Pakage)封裝技術的優勢(更高更佳的焊接牢固性、良率、壽命、晶粒平整度及出光光形),再加上已成功透過上述自家專利分混排方法與混 Bin 技術,不僅徹底解決過去 Micro LED 不同批次之間炒燈後色度與亮度不一的狀況,甚至達到完美無色偏的表現。上述四道 FOB 製程也適用在直顯式 MiP 應用上,梭特 FOB技術也將成為量產 100% 良率直顯示 MiP 顯示器的最佳解決方案。

彈性轉換轉型策略,Hybrid Bonding 與 Micro Bonding 資源重整

早自 2014 年起,梭特便以堅實的取放技術切入半導體設備領域,直到現在,該公司專門針對晶片尺寸封裝(WLCSP)、扇出型晶圓級封裝(FOWLP)及扇出型面板級封裝(FOPLP)等製程的 12 吋晶圓分選機與預排式巨量轉移固晶設備在市場上皆有不錯的銷售成績。

近年來梭特科技積極轉型,首要目標就是異質封裝整合技術(Hybrid Bonding)這個當前半導體先進封裝領域最熱門的技術之一。盧彥豪表示,隨著 AI 晶片的需求量攀升,3D 先進封裝已成為先進封裝製程的重要技術。換言之,後摩爾定律時代的重點不再是縮小晶片尺寸,而是如何解決並提升每瓦特算力的能耗問題,以及提高晶片之間的資料傳輸效率。除了矽光子(CPO)新興技術外,能夠實現超微接點、超細間距、銲錫球零厚度等優勢的 Hybrid Bonding,也成為各大 CPU、GPU、AI 晶片商與記憶體商改善上述問題的重點發展技術。

梭特科技自 2021 年與工研院合作起,投入 Hybrid Bonding 技術的開發已歷經 3 年,相關專利已達 20 件以上,包括對位方法、貼合波(Bonding wave)、六面清潔等技術突破。其中,精度問題一直是 Hybrid Bonding 技術的最大痛點之一,梭特一項發明專利,讓精度達到 0.2micron meter,徹底解決了這個難題。該公司 2022 年便已推出 DB-20 奈米級超高精度 Hybrid Bonder,預計今年將會推出第三代的 Hybrid Bonder 固晶設備。

目前梭特科技與台灣世界級的積體電路製造廠及封裝廠皆已締結 Hybrid Bonding、fan out 技術合作協議,雖然基於保密協定,無法透露合作細節。但能與業界居於全球龍頭地位的合作夥伴共同致力於技術上的突破,亦讓梭特成為先進封裝領域擁握有專有技術的半導體設備製造商,此外,盧彥豪指出,該公司另外也投入集團接合(Gang Bonding)技術的研發。打從 4 年前該公司的 Gang Bonder 固晶機便在中國有一定的銷售量,今年的訂單量也頗為可觀。

值得注意的是,有鑑於 Hybrid Bonding 需要克服的技術難度大而且繁多,客戶轉型採用的難度及成本也高,梭特科技在去年底緊急調轉策略轉型的方向盤,先暫緩 Hybrid Bonding 的相關開發,而將資源重新分配到 TC Bond/Micro Bonding 應用之相關設備的佈局。相信不久,我們將看到更多導入梭特科技全新 TC Bond/Micro Bonding 固晶機的使用案例,這將成為該公司轉型先進封裝之旅上再創營收高峰的新突破點。

(首圖為梭特科技總經理暨技術長盧彥豪;來源:科技新報)