集微网推出集成电路微信公共号: '天天IC' , 重大新闻即时发布, 天天IC, 天天集微网, 积微成著! 扫描文末二维码添加关注.
1, 鸿海威州签约将推8K+5G生态系;
鸿海集团在美国时间11日 (台北时间12日) 与美国威斯康辛州政府签约, 在鸿海集团董事长郭台铭率队之下, 正式敲定四年内当地100亿美元的投资合约, 目标推动8K+5G生态系统发展.
鸿海集团昨 (12) 日发布最新声明强调, 将在当地推动8K+5G生态系统, 该园区面积达1000英亩, 将结合当地技术, 劳动, 资本密集优势.
据鸿海集团目标, 在当地生产的世界最先进大尺寸液晶面板, 应用范围从最新世代电视, 自动驾驶汽车, 航空器系统以及教育, 娱乐, 健康医疗, 尖端制造, 办公室自动化, 互动零售到安全生活等, 全面革新消费者日常科技体验. 此外, 该园区内预计包含液晶显示面板后段模组, 显示器模组精密机构件加工以及成型, 最终产品组装等服务.
郭台铭也在声明中特地对美国总统川普等人致谢. 郭台铭表示, 感谢美国总统川普的领导以及为美国创造就业的理念, 也感谢威斯康辛州州长沃克 (Scott Walker) 以及威斯康辛州经济发展公司 (WEDC) 的合作与支持, 让鸿海能在威斯康辛州打造世界最先进的面板制造园区. 经济日报
2, 2018有两款OLED屏幕iPhone GIS展望更佳;
外电报导, 2018年的iPhone将有两款采用主动有机发光二极体 (AM OLED) 屏幕, 不仅会带动GIS业成等触控厂的出货量大增, 随着贴合难度更复杂, 出货单价将再提高, 可说是价量俱扬, 持续推升GIS的2018年获利.
2017年的iPhone X因为首度采用OLED面板, 导致贴合工序增加到15道, 加上首次采用Face ID, 使得贴合变的非常困难, 也使得iPhone X的贴合出货单价, 比iPhone 8高出50%以上, 推升GIS2017年第3季获利创历史新高.
外电报导, 2018年将有三款iPhone, 包括5.85吋与6.46吋的OLED版iPhone, 以及6.05吋的LCD版iPhone. 可以看出, OLED版iPhone在2018年还会再增加一款, 使得出货量将持续提升.
另外, 目前5.85吋全屏幕的OLED, 贴合工序太多, 已经搞的供应链人仰马翻, 2018年的6.46吋OLED, 会贴的更复杂, 这对大幅提升GIS的出货单价与2018年的获利, 将有非常大的帮助. 经济日报
3, 苹果供应商IQE筹集近亿英镑 准备扩大业务;
IQE作为威尔士领先的技术公司之一, 他们筹集了近1亿英镑, 这笔资金将会用于支持发展世界上第一个化合物半导体集群, 同时还旨在创造2000个高科技工作岗位. IQE的总部位于加迪夫, 他们将在伦敦上市. 通过配售6700多万股新股, 该公司成功筹集了9500万英镑的资金.
随着该公司业务的不断发展, 苹果公司也会受益. 因为该公司的技术被认为可以为最新版的iPhone中的新型3D传感器提供动力, 以便其可以更好的使用面部识别, 解锁等诸多的功能.
iPhone的3D传感器需要用到所谓的VSCEL晶圆, 而IQE拥有这种晶圆80%的市场份额. 所以说, 这家公司获得更多的资金继续开展业务的话, 苹果自然也是受益匪浅的.
据悉, 新一代的VSCEL晶圆的生产将会集中在纽波特的前LG Semicon铸造厂中进行, 目前第一部分的机器已经在生产当中. 该设施据说将会布置100台机器, 随着所有机器的投入使用, 这也会使得IQE目前拥有的机器数量翻一番, 要知道每一台机器的价值都超过数百万美元.
产能的不断提升将使得IQE能够应对多种大众市场机遇, 同时也能巩固其在3D传感器中使用的VCSEL晶圆的领先地位.
虽然说IQE从来都没有评论过其客户的身份, 但是外媒也提到, 与苹果公司签订的新合同将会为他们带来数百万英镑的利润. 除了苹果公司的iPhone以外, IQE预计还会将其技术用到其他设备和部门里, 比如说医疗和无人驾驶汽车.
我们都知道iPhone是通过无数不同的传感器和组件所构成的, 任何一个环节出现了问题, 对于iPhone的生产都会带来非常大的影响. 苹果当然也是希望自己每一个供应链上的伙伴, 都能保证产能, 毕竟, 没有人希望看到iPhone因为某一个组件产能出现问题而导致最终供应不足这种情况出现.
相信今年iPhone X在发售之前各种供应不足的传闻, 曾经也让不少消费者揪心不已. weiphone
4, 纳米压印技术助力卷对卷软性基板制程前景可期;
软性电子的制程大致分为两大类, 一是将软性基板搭玻璃上, 在现有制程设备下制造元件后, 再予剥离(Lift-off)的制程; 一种是直接以卷对卷(Roll to roll , R2R)的软性基板制作元件制程.
可以想见第一种制程是搭载在现有的制程上, 因此设备与制程开发的幅度较小, 产品也比较局限在不破(Unbreakable)与有弧度(Curvable)的产品, 对于可弯曲(Bendable)与可挠曲(Foldable)的产品比较难以因应; 而直接在软性基板制作元件的R2R制程则是大家期待, 具有极大经济效益的软性制程与软性元件, 真正能满足可弯曲与挠曲的最终需求.
满足图案化制程需求印刷软性电子效率佳
剥离制程开发的很早, 1999年Seiko Epson即开发Surface Free Technology by Laser Annealing(SUFTLA)的技术(1), 将TFT等元件制作在以非晶硅的剥离层薄膜上, 再用准分子雷射将非晶硅层剥离, 然后黏附在塑胶基板上, 这样只需要开发剥离的制程即可以达到在塑胶基板制作电子元件的目的. 剥离层材料是剥离制程的关键, 最主要的是要能够耐后续制程的温度, 随着PI材料高温特性的改善, PI在400℃已有一定的安定性, 因此是剥离层的适合材料. 剥离制程有目前三星(Samsung)使用的雷射剥离与工研院开发边缘机械剥离多用途软性电子基板技术(FlexUP)技术(图1).
直接在软性基板上制作电子元件最大的制程挑战, 是各个功能材料的图案化(Patterning), 传统制程是用曝光, 显影, 蚀刻, 剥膜的制程来制作电子元件. 很显然, 直接把图案 '印' 到软性基材是软性电子最有效率的加工方式. 印刷有许多技术可以应用, 但是不同的技术对于墨水特性要求与印出来的分辨率各异, 图2(4)是文献整理应用于软性电子图案化制程之技术比较表.
由图2可以看出, 相对于传统的黄光技术, 印刷技术在分辨率部份比较弱, 以2010年推出iPhone 4使用的强调高分辨率屏幕的视网膜分辨率(Retina,326 ppi)为例, 每个颜色的单色画素(Sub-pixel)小于30μm, 对照上表可以发现元件分辨率会是印刷制程的挑战, 对于需要高分辨率的电子元件来说, 喷墨(Inkjet)与微触印刷法(Micro Contact Print), 纳米压印(Nano Imprint Lithography, NIL)比较能够达到高分辨率, 而一般分辨率在几十微米甚至到百微米的元件, 如无线射频辨识系统(RFID)就适用加工速度非常快的凹版(Gravure Printing)或柔版印刷(Flexographic Printing).
喷印范围大喷墨印刷发展速度快
喷墨印刷是最被寄予厚望应用在软性电子的成膜制程, 这除了前面提到分辨率高以外, 利用喷嘴阵列(Nozzle Array)的设计可以具有大面积的喷印范围, 达到快速, 大面积制程的生产. 大日本印刷(DNP)在2007年即推出面板十代尺寸的彩色滤光片生产用喷墨印表机, 可见喷墨技术已经产业化到工业生产制造应用, 是目前软性电子图案化进展较快的制程.
成膜制程是喷墨印刷在软性电子制造时的一个挑战, 液滴成膜牵涉到复杂的动力学, 当溶液挥发时, 溶质析出成膜的平整度与溶剂种类, 挥发温度与挥发速度息息相关, 一般所谓的成膜咖啡环(Coffee Ring)是喷墨制程最容易碰到的问题如下图3所示, 透过成膜制程条件的优化, 可以在成膜温度, 喷印速度, 溶剂挥发速率与干燥温度间找到平整成膜的工作条件.
微触印刷法(Micro Contact Print, μCP)是哈佛大学Whitesides教授提出来精密的图案化方法, 其概念如下图4(6)所示, 由于微触印刷的印模(Stamp)是利用微影蚀刻的方式翻印而来, 因此其分辨率可以到微影蚀刻的等级, 后续应用时就如同盖印章般的将图案转移, 因此可以得到非常精细的图案, 本法对于具有自组单分子层(Self -assembled Monolayers, SAMs)的材料图案化更具效益. μCP的方法是精细, 高分辨率的图案法, 但是本法与材料的关联性极高, 奥地利的微机电(MEMS), 纳米技术, 半导体晶圆设备厂EV Group(EVG)即有晶圆相关的μCP设备, 但是笔者并未看到有微触印刷法的卷对卷设备.
获取纳米级图案很轻松纳米压印备受重视
纳米压印(NIL)是1995年普林斯顿大学周郁教授(Stephen Chou)开发出来, 由于技术的制程简单, 却能获取纳米级图案, 深获各界重视. 纳米压印仍是应用微影蚀刻的方式制作相对应的压印图案, 然后将图案压印到光阻材料上, 再将光阻硬化(Curing)后脱膜得到精密图案. 光阻硬化的方法可以热硬化或是光硬化或是结合光, 热硬化的方式, 其机制如图5(7)所示.
纳米压印可使用的印制材料比较多元, 并且可以制作光学微结构, 因此发展速度很快, 目前有包括周教授1999年创建的Nanonex Corp; 德克萨斯大学授权, 创立的Molecular Imprint Inc( MII); 奥地利的EVG, 德国SUSS MicroTec以及瑞典Obducat, ASML等公司都有相关的制程, 材料与设备; 台湾有设备厂商提供相关的制程与设备利用纳米压印的技术制作LED的蓝宝石晶圆图样化(Patterned Sapphire Substrate, PSS)以增加LED出光效率.
纳米压印须要施加压力于模具上, 利用卷对平面(Roll To Plate, R2P)与卷对卷(R2R)能够更精准的掌控施加的压力, 因此纳米压印特别适用于软性电子卷对卷的制程, 其制程概念如图6(a)(8)所示, 利用印模轮进行印制, 在软性基板上也可以得到非常精细的图案图6(b)(9).
总之, 软性电子的图案制化程是根据元件分辨率的需求来选择技术, 低分辨率则只要材料黏度, 表面张力, 流变性等特性能掌握, 一般的印刷技术即可以满足, 高分辨率的制程在喷墨, 微触印刷法则必须有相对应的材料搭配, 相对应用的空间比较受限制; 而纳米压印则已经有多年的开发经验, 在晶圆的制程已经有应用的实例, 是软性电子图案化有潜力的技术.
墨滴着陆精准度难掌握EHD-injet将成精密涂布利器
软性电子的制程设备可大致分为两大部份, 一是与软性基板传输等机械动作相关, 包括卷对卷传输, 张力控制, 纠偏寻边与导正; 另一部份与制程相关, 包括真空制程, 图案化制程等. 对于软性基板传输部份过去在软性膜材的光学涂布产业已经发展非常成熟, 只是未来使用到纳米压印等高分辨率的制程时, 对于对位, 基板变形补偿等会面临一些挑战外, 基本上问题不大. 至于制程部份就会面临比较多的挑战, 就前述喷墨制程与纳米压印制程对于软性基板设备之挑战分述如下.
软性电子生产用喷墨印表机最大的挑战在于喷印时墨滴着陆的精准度, 墨滴着陆的精准度取决于喷墨头液滴控制最小喷出墨滴的体积, 与墨滴着陆的偏移度. 喷墨头的加工与电控技术, 是左右墨滴体积的最大关键, 由于微机电技术越来越成熟, 墨滴的体积也从2000年30pl(pico liter, pico:10-12)发展至今已经可以达到1pl (Konica Minolta). 图7是不同墨滴大小与画素, 分辨率的相对比例图.
墨滴在30pl时直径约39μm, 墨滴着陆时会展开到约直径2倍的范围就是约80μm, 不计喷印轨迹的误差, 80μm的分辨率换算成显示器分辨率时约为90ppi, 若1pl则约为350ppi, 因此, 喷墨印刷的机械分辨率目前大约到30μm左右, 若是在高的分辨率就会受到限制. 若在基板上做一些表面处理或是档墙(Rib)来限制墨滴的位置, 则可以提高一些分辨率.
墨滴着陆的偏移度是造成误差的另一个原因, 着陆偏移度一方面是喷墨头快速移动造成的偏差, 一方面是墨滴在飞行时受到气流影响造成的偏差, 提高墨滴的飞行速度对于着陆偏差会有改善. 制程实际状况要根据墨滴的特性(如表面张力), 印头电控参数(电压, 频率), 基板平整度等参数做优化.
一个由静电纺织技术演化而来的电流体动力喷墨列技术(图8)(10) (Electrohydrodynamic Inkjet Printing, EHD-injet), 利用静电与喷墨的特性来使液滴更微细, 经过特殊设计也可以使墨滴着陆更精准, Illinois大学实验室利用5μm的喷嘴喷印出2.8μm的墨滴, 墨滴只有喷嘴的一半(12), 这显示透过导入电压的变数可以将倚赖微机电制作的喷墨头精度放宽, 同时也可提高喷印的精准度. EHD-inkjet的技术近年来在国外许多实验室设计出研发机台, 并且尝试商品化, 估计是未来软性电子精密涂布的利器.
软性基板易变形纳米压印自行对位帮助大
软性电子制程对设备的精准度是一大挑战, 对于精度要达到1~20μm的制程, 基本的机台与基材要有达到小于1μm的变动稳定度, 目前光学机台稳定度已经可以达到次微米等级以上, 但是软性基板的刚性不足, 容易变形, 而造成对位困难, 这个问题可以用承载基板来克服, 另一方面, 一般软性基材的热膨胀系数大于10 ppm/oC, 因温度上升造成的变形量很大, 补偿比较困难, 这使得纳米压印时, 不同功能材料间对位的困难.
纳米压印因为可以产生立体的结构, 经过压印的几何设计, 可以产生自行对位(Self-align)的效果, 这对需要精密对位的软性电子元件制程来说, 是一个非常有用的优势. 利用自行对位的特点, HP开发在软性基板上先制作完成整面导电层, 半导体层, 绝缘层功能材料后, 再予3D纳米压印制作3阶的光阻结构, 利用这个3阶的光阻, 分别运用蚀刻把导电层, 半导体层, 与绝缘层分别图案化, 这个Top down自行对位法称为Self-aligned imprint lithography(SAIL)法, 如图9所示(13,14).
荷兰TNO-Holst Center也利用2阶3D纳米压印的方式在导金属/绝缘层/金属上压印制作3D结构, 然后利用蚀刻与喷墨喷印有机半导体材料制作OTFT(15). TNO-Holst Center与ASML也合作发表达到1 μm的分辨率的纳米印压元件(16). 3D自行对位的纳米压印解决软性电子图案化对位的头痛问题, 该法为软性图案化制作的一个重要方法.
软性电子经过二十几年来的发展终于产品在市场驱动下逐渐崭露头角, 从2013年Samsung推出弧形的手机到今年挪威NEXT Biometrics ASA推出全球第一个LTPS的热感应可挠式指纹传感器, 都显示软性电子的产品终将逐渐一个一个商品化, 在这个市场需求驱动下, 软性电子相关的产业终将蓬勃发展, 只是软性电子产品角度来看, 软性电子在材料, 制程与设备的关联性更强, 材料, 制程与设备不同领域的整合将是成功的关键.
