Ausländische Medien berichten, dass ein Forschungsteam der Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou) kürzlich ein neuartiges Mikro-LED-Transferverfahren entwickelt hat. Dieses Verfahren basiert auf einem dynamisch programmierbaren Transferkopf, der durch lokale Erwärmung die Viskosität des Polymers steuert.
Die Forscher gaben an, dass dieses neue Werkzeug Bauteile mit unterschiedlichen Geometrien gezielt bearbeiten kann und damit ein zentrales Problem beim Aufbau komplexer Mikrosysteme löst. Das Forschungsteam demonstrierte, dass das Transfersystem funktionsfähige Mikro-LEDs mit Abmessungen von 45 × 25 Mikrometern selektiv sortieren und transferieren und sie in kundenspezifischen Layouts anordnen kann, ohne ihre Leistung zu beeinträchtigen.
Im Rahmen der Forschungsarbeiten gelang es den Wissenschaftlern, Halbleiterchips, 90 Nanometer dicke Kupferfilme und kugelförmige Polystyrol-Mikrokügelchen mit einem Durchmesser von 50 Mikrometern erfolgreich zu übertragen. Die Platzierungsgenauigkeit dieser Komponenten war extrem hoch, mit einer Positionsabweichung von weniger als 0,7 Mikrometern und einem Rotationsfehler von weniger als 0,04 Radiant.
Für den Aufbau dieses Transfersystems entwickelte das Forschungsteam ein spezielles Polymer, das bei 44 Grad Celsius eine rasche physikalische Umwandlung durchläuft und von einem starren, plastischen Zustand in einen gummiartigen Zustand übergeht. Dieses Polymer wurde auf eine Anordnung unabhängig voneinander steuerbarer Mikroheizelemente aufgebracht.
Während des Transfervorgangs drückte das Team einen Stempel auf die Elementanordnung und aktivierte so spezielle Heizelemente. Diese schmolzen innerhalb von etwa 60 Millisekunden einen 50 Mikrometer großen Bereich des Polymers auf, sodass es sich an den ausgewählten Chip anlagern konnte. Anschließend kühlte das Polymer innerhalb von etwa 40 Millisekunden ab und härtete aus, wodurch der Chip fixiert wurde. Zum Umpositionieren des Elements wurden die Heizelemente erneut aktiviert, um das Polymer zu erweichen und den Chip freizugeben. Dieser temperaturgesteuerte Mechanismus ermöglicht ein Haftungsverhältnis von über 190:1.
Das Forschungsteam untersucht derzeit die Skalierung des Mikroheizer-Arrays. Dies stellt eine Herausforderung dar: Dicht gepackte Heizelemente können zu thermischem Übersprechen führen, wodurch Wärme auf benachbarte Pixel übertragen wird. Um dem entgegenzuwirken, planen die Forscher, dünnere Polymerschichten zu verwenden und eine aktive Matrix-Ansteuerschaltung einzuführen, ähnlich der Architektur kommerzieller Flachbildfernseher. So lassen sich großflächige Arrays ohne übermäßig komplexe Verkabelung steuern.
Das Forschungsteam untersucht derzeit die Skalierung des Mikroheizer-Arrays. Dies stellt eine Herausforderung dar: Dicht gepackte Heizelemente können zu thermischem Übersprechen führen, wodurch Wärme auf benachbarte Pixel übertragen wird. Um dem entgegenzuwirken, planen die Forscher, dünnere Polymerschichten zu verwenden und eine aktive Matrix-Ansteuerschaltung einzuführen, ähnlich der Architektur kommerzieller Flachbildfernseher. So lassen sich großflächige Arrays ohne übermäßig komplexe Verkabelung steuern.
