3세대 반도체 광원인 LED(발광 다이오드)의 제조 공정은 기판 준비, 에피택셜 성장, 칩 절단, 패키징 및 테스트 등 여러 링크를 포괄하는 복잡한 기술 체인을 포함합니다. 최근 몇 년 동안 MicroLED 및 자동차 LED와 같은 고급 응용 분야의 부상과 함께 LED 제조 장비는 정밀도, 효율성 및 자동화 정도 측면에서 혁신적인 돌파구를 보였습니다. 이 기사에서는 핵심 공정 장비, 기술적 과제 및 미래 동향의 세 가지 차원에서 분석을 수행합니다.
사파이어, 탄화규소, 실리콘 기반 등 기판 재료의 준비는 LED 산업 체인의 초석입니다. 실리콘 기판 기술은 저렴한 비용과 강력한 호환성으로 인해 최근 몇 년 동안 연구 개발의 핫스팟이 되었습니다. 예를 들어, 난창 대학교의 장펑이 팀은 4,000번 이상의 실험을 통해 실리콘 기판에서 질화갈륨을 성장시키는 과제를 극복하여 실리콘 기반 LED 칩의 대량 생산을 촉진했습니다. MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) 기계와 같은 에피택셜 성장 장비는 온도 및 가스 유량과 같은 매개변수를 정밀하게 제어하여 에피택셜 층의 결정 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 화남 이공 대학의 연구에 따르면 에피택셜 공정을 최적화하면 웨이퍼 결함을 줄이고 MicroLED 칩의 수율을 향상시킬 수 있습니다.
칩 절단은 에칭 공정을 통해 마이크론 크기의 LED 어레이를 형성해야 하며, 대량 전송 기술은 Microleds의 대량 생산을 위한 핵심 병목 현상입니다. 기존의 기계적 전송은 ±1.5μm 오차 요구 사항을 충족하기 어렵습니다. 레이저 보조 전송 기술(예: 특허 기술의 쐐기형 푸시 블록 및 포지셔닝 로드의 공동 설계)은 자동 클램핑 및 정밀 포지셔닝을 통해 전송 효율과 수율을 크게 향상시킵니다. Yuanlisheng에서 출시한 EP-310 광전자 모듈 정밀 조립 기계는 이미지 인식 및 열압착 모듈을 통합하여 LED 렌즈 조립과 같은 고정밀 요구 시나리오에 적합합니다.
패키징 단계의 형광체 코팅 및 다이 본딩과 같은 공정은 LED의 발광 효율과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. Yuanlisheng OED-350 완전 자동 디스펜싱 기계는 레이저 높이 측정 및 자동 바늘 청소 시스템을 채택하여 균일한 코팅을 보장합니다. 감지 장비는 지능화 방향으로 발전하고 있습니다. 예를 들어 AMS Osram은 각 LED의 테스트 데이터(예: 광도 및 색상 좌표)를 패키징 표면에 인코딩하는 Data Matrix QR 코드 기술을 도입하여 광학 감지 프로세스를 단순화하고 보정 비용을 26% 절감했습니다. 화남 이공 대학의 팀은 또한 MicroLED 불량 화소의 효율적인 식별 및 수리를 위해 AOI(자동 광학 검사) 및 EL(전기 발광) 결합 기술을 제안했습니다.
MicroLED는 매우 작은 칩 크기(<50μm)로 인해 엄청난 전송 수율(99.9999% 필요)을 달성하고 측벽 결함을 제어하는 등의 과제에 직면해 있습니다. 연구에 따르면 나노 입자 보조 에칭 및 자기 조립 기술은 측벽 손상을 줄일 수 있으며, QMAT 기판 및 레이저 박리(LLO) 기술은 전송 공정을 최적화할 수 있습니다. 1
기존 LED 생산 라인은 수동 작업에 의존하여 수율 변동이 큽니다. 대만 난타이 과학 기술 대학교에서 수행한 연구에 따르면 Six Sigma DMAIC 프로세스(정의, 측정, 분석, 개선, 제어)를 통계 도구와 결합하여 사용함으로써 전면 입자 제조 공정의 결함률을 줄였습니다. Yuanlisheng EM-560 배치 기계는 플라잉 방향 모듈을 채택하여 0.6mm*0.3mm에서 8mm*8mm에 이르는 구성 요소의 고속 배치를 지원하여 전체 공정 자동화를 촉진합니다.
실리콘 기판 기술의 산업화(예: Jingneng Optoelectronics의 IDM 모델)는 수직 통합을 통해 칩 비용을 절감하는 반면, 난창의 LED 산업 클러스터는 기판에서 패키징까지 산업 체인을 보완하고 확장하여 전체 생태 레이아웃을 형성했습니다. 또한 장비의 에너지 절약 설계(예: 공기 디플렉터 박스 및 지능형 온도 제어 시스템)는 환경 보호 추세가 되었습니다.
레이저 전송 및 롤러 전송 기술은 Microleds의 대량 생산 능력을 더욱 향상시킬 것입니다. AI 기반 실시간 편차 보정 시스템과 결합하여 산업 등급 전송 효율(>50M/h)을 돌파할 것으로 예상됩니다.
Data Matrix QR 코드 및 사물 인터넷(IoT) 기술의 통합은 LED의 전체 수명 주기 동안 데이터 추적성을 가능하게 하고 공장에서 디지털화 및 맞춤형 생산을 촉진합니다.
미래 장치는 에칭과 패키징을 결합한 통합 기계 또는 유연한 기판과 호환되는 전송 인쇄 장치와 같이 다기능 통합을 고려하여 자동차 조명 및 웨어러블 디스플레이와 같은 새로운 요구 사항을 충족해야 합니다.
LED 제조 장비의 기술 혁신은 산업 체인 업그레이드의 핵심 동력입니다. 실리콘 기판 에피택시에서 Microleds의 대량 전송, 자동화된 패키징에서 지능형 감지에 이르기까지 장비의 정밀도와 지능은 산업 환경을 재구성하고 있습니다. 중국의 실리콘 기반 LED 돌파구와 데이터 기반 검사에서 AMS Osram의 성과를 통해 글로벌 LED 제조는 고효율, 친환경성 및 고부가가치로의 진화를 가속화하고 있습니다. 미래에는 장비 제조업체가 공정 한계를 지속적으로 돌파하고 재료 과학 및 AI 기술과 협력하여 더욱 복잡한 응용 시나리오의 과제를 해결해야 합니다.
