CN101114597A - 微组件对位组装方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微组件对位组装方法，其是包括有下列步骤：提供一载具，其是具有复数个组合端点；分别在所述复数个组合端点上形成一凸层；在所述凸层上形成一液珠；提供一微组件在所述液珠上；去除所述液珠，使所述微组件与所述组合端点连接。在前述的方法中，主要是利用液珠来使所述微组件自动对位，使得所述微组件顺利与所述组合端点相连接。利用所述方法可以本发明更提供一种微组件对位组装装置，使得微组件对位组装得以自动化进行。

Description

微组件对位组装方法与装置
技术领域
本发明涉及的是一种装配设备，特别涉及的是一种利用液珠来进行微组件封装对位以及通过自动化输送以及制程装置的设置，以完成大量且快速封装之一种微组件对位组装方法与装置。
背景技术
目前常见的射频识别电子卷标(Radio Frequency Identification Tag，RFID tag)及发光二极管(Light Emitter Diode，LED)是两种使用微组件的代表产品，此类产品的特色是其晶粒的大小都属于一种很微小的尺寸且使用量高的产品。在所述产品的成本结构中，封装制程所占的比例相当高，以现有的技术而言，约占有20％以上。然而在这微利的时代，如何能够大量且降低封装的成本，成为一个技术发展的重要课题。
在现有的封装技术中大概可以分为三种技术，第一种为流体自组装技术(FluidSelf Assembly，FSA)。请参阅图1所示，所述图为流体自组装示意图。所述技术主要为在一硅基板20上蚀刻相对应在微组件21外型的复数个凹槽22数组。然后将是基板20置在溶液1中，并且将大量的微组件21丢入在溶液1中，利用所述溶液1的流动带动所述微组件21进行运动。由在硅基板20上具有与所述微组件21外型相对应的凹槽22，因此，所述微组件21会掉落至所述凹槽22中，达到对位的目的。
流体自组装技术虽可达到对位的目的，却具有几个缺点，(1)、微组件的背面需要先蚀刻出特殊造型，另外微组件的表面需经过改质的处理以形成疏水性表面。(2)、装置极为庞大，须具备相关回收装置、水溶液控制装置以及干燥装置等。(3)、微组件因长时间置在液体内，容易造成损坏的风险。(4)，需要准备高在目标数量的微小晶粒，以提高掉入凹槽的机率。
第二种方式为选取及放置(Pick and Place)的方式，其工作原理是以一机械手臂作为微组件的撷取、传送与定位的手段，将微组件撷取的后，而传送置基板上的特定位置。所述方法具有下列的缺点：(1)、需要有完整的位置感测装置，讯号处理装置与位置调整装置，因此装置的设计复杂。(2)、需要较长的时间来定位。(3)、对在精度的定位要求很高，当微组件越小时，其单位成本越高。(4)、一次仅能放置一颗，难以提高单位时间的产出。(5)、难以用在小在厘米等级以下的微组件。
第三种方式，为顶针结合的方式。请参阅图2A以及图2B所示，所述图为现有的顶针结合示意图，首先参阅图2A所示，一载台32上具有复数个微组件33，在载台32内部与微组件33对应的位置上具有复数个顶针34。在所述微组件33上方具有一承载带30，其是具有复数个组合端点31。请参阅图2A所示，当所述微组件33要跟组合端点31结合时，是将承载带30上的组合端点31与微组件33上的接点35对齐后，利用载台32内的顶针34将所述微组件33顶起，使所述微组件33与所述组合端点31接合。
上述的顶针结合的方式，具有下列缺点：(1)、对在定位的精度要求高，无形中增加了成本的负担。(2)、承载带容易变形，同时使用多支顶针将微组件顶起与承载带的组合端点结合，对位精度不易控制。
综合上述的现有技术，可以了解现有技术在大量生产，制造成本以及定位精度控制上还是无法因应市场的需要。因此，亟需一种微组件对位组装方法与装置，来解决现有技术所产生的问题。
发明内容
本发明的主要目的是在于，提供一微组件对位组装方法与装置，其是在一凸部上形成液珠，再在液珠上置放微组件，并在去除液珠的过程中，达到使微组件精确对位在适当位置的目的。
本发明的次要目的是在于，提供一微组件对位组装方法与装置，导入一自动化封装作业流程，通过整合自动化传输以及设置各种封装所需的制程装置，达到使得微组件得以大量且快速定位进而降低生产成本的目的。
本发明的另一目的是在于，提供一微组件对位组装方法与装置，导入一自动化封装作业流程，通过整合自动化传输以及设置各种封装所需的制程装置，达到适应不同载具以对微组件进行组装的目的。
为了达到上述的目的，本发明提供一种微组件对位组装方法，其是包括有下列步骤：提供一具有复数个组合端点的载具；分别形成一凸层在所述复数个组合端点上；形成一液珠在所述凸层上；提供一微组件在所述液珠上；去除所述液珠，使所述微组件与所述组合端点连接；以及通过一固着方式将所述微组件固定在所述载具上。
较佳的是，所述凸层为一亲水性材料以及疏水性材料其中之一。
较佳的是，所述载具择为一卷带以及一基板其中之一。
较佳的是，去除所述液珠的方式为自然风干以及利用加热方式来烘烤的方式其中之一。
较佳的是，形成所述凸层的方式是以一转印滚筒印制以及网板印制其中之一。
较佳的是，形成所述液珠的方式是可利用喷雾方式、浸润方式、点滴方式以及利用容置有液体且具有复数个细孔之一容器，使所述细孔产生所述液珠的方式其中之一。其中，更可以提供一压力施加在所述容器内的液体上。
较佳的是，所述液珠的材料是可选择为水、油、酒精、液态胶以及液态金属其中之一。
较佳的是，所述固着方式更包括有下列步骤：在所述微组件上以一胶材进行点胶；以及硬化所述胶材。
为了达到上述的目的，本发明更提供一种微组件对位组装方法，其是包括有下列步骤：提供一具有复数个组合端点的载具；分别形成一胶层在所述复数个组合端点上；形成一液珠在所述胶层上；提供一微组件在所述液珠上；去除所述液珠，使所述微组件与所述组合端点连接；以及接合所述胶层与所述微组件。
较佳的是，接合所述微组件与所述胶层的方式为超音波或者是加热的方式。
为了达到上述的目的，本发明更提供一种微组件对位组装装置，包括：一输送装置，其是可提供输送具有复数个组合端点之一载具；一转置装置，其是可接收所述载具，并在所述组合端点上形成一凸层；一液珠产生装置，其是可接收具有所述凸层的所述载具，并在所述凸层上形成一液珠；一整列转置装置，其是可提供复数个微组件，并将所述微组件置放在所述液珠上；一液珠去除装置，其是可接收具有所述复数个微组件的所述载具，并去除所述液珠，使所述微组件与所述组合端点相连接；以及一覆胶装置，其是可接收由所述液珠去除装置出来的载具，然后提供一胶材以固定所述微组件在所述载具上。
较佳的是，所述输送装置为一滚轮输送装置以及一载台输送装置其中之一。
较佳的是，所述液珠去除装置为一风量产生装置以及烘烤装置其中之一。
较佳的是，所述转置装置为一滚筒装置以及网板印刷装置其中之一。
较佳的是，所述液珠产生装置更包括有一容器，其是具有可容置一液体的容置空间，所述容器之一侧具有复数个细孔与所述容置空间相连通。其中，所述液珠产生装置更包括有一压力产生单元，可提供压力作用在所述液体上。此外，所述液珠产生装置为一喷雾产生装置。所述喷雾产生装置可选择为一压电式喷雾装置、热泡式喷雾装置以及超音波喷雾装置其中之一。
较佳的是，所述覆胶装置更包括有：一点胶单元，其是可提供所述胶材在所述微组件上；一烘烤单元，其是可提供烘干所述胶材；以及一冷却单元，其是可提供冷却所述胶材。
为了达到上述的目的，本发明更提供一种微组件对位组装装置，包括：一输送装置，其是可提供输送具有复数个组合端点之一载具；一转置装置，其是可接收所述载具，并在所述组合端点上形成一胶层；一液珠产生装置，其是可接收具有所述胶层的所述载具，并在所述胶层上形成一液珠；一整列转置装置，其是可提供复数个微组件，并将所述微组件置放在所述液珠上；一液珠去除装置，其是可接收具有所述复数个微组件的所述载具，并去除所述液珠，使所述微组件与所述组合端点相连接；以及一接合装置，其是可提供能量使所述胶层与所述微组件接合。
较佳的是，所述接合装置为一超音波接合装置或者是一加热装置。
附图说明
图1为流体自组装示意图；
图2A以及图2B为现有的顶针结合示意图；
图3为本发明微组件对位组装方法的第一较佳实施例流程示意图；
图4为本发明微组件对位组装装置的第一较佳实施例示意图；
图5A为本发明的载具较佳实施例示意图；
图5B为本发明的载具上的组合端点示意图；
图6A以及6B为本发明微组件对位组装装置中的转置装置第一以及第二较佳实施例示意图；
图6C为在载具上形成凸层示意图；
图7为本发明液珠产生装置的第一较佳实施例示意图；
图8A为发明液珠产生装置的第二较佳实施例示意图；
图8B为发明液珠产生装置的第三较佳实施例示意图；
图9A为本发明的整列转置装置示意图；
图9B为在所述液珠上置放微组件的示意图；
图10A为去除液珠后微组件在凸层上的示意图；
图10B为以胶材固定所述微组件的示意图；
图11A为本发明的载具另一较佳实施例示意图；
图11B为本发明微组件对位组装装置第二较佳实施例示意图；
图12为本发明微组件对位组装方法的第二较佳实施例流程示意图；
图13为本发明微组件对位组装装置的第三较佳实施例示意图；
图14A为在所述液珠上置放微组件的示意图；
图14B为使所述微组件与所述胶层接合示意图。
附图标记说明：1-溶液；20-基板；21-微组件；22-凹槽；30-承载带；31-组合端点；32-载台；33-微组件；34-顶针；35-接点；3-微组件对位组装装置；30-输送装置；31、31a、31b-转置装置；310-滚筒；311-网版；312-凸层；313-胶层；32、32a、32b-液珠产生装置；320、320a、320b-容器；321-细孔；322-荣置空间；321b-滴嘴；33-整列转置装置；330-凹洞；331-承接板；332-真空吸附通道；34-液珠去除装置；35-覆胶装置；350-胶材；36-检测装置；4-微组件对位组装方法；40～45-步骤；5-溶液；60-承载台；61-载台输送装置；7-微组件对位组装方法；70～75-步骤；8-微组件对位组装装置；80-输送装置；81-转置装置；82-液珠产生装置；83-整列转置装置；84-液珠去除装置；85-覆胶装置；86-检测装置；90、90a、90b-载具；901-组合端点；9010、9011-电性端点；902-组合端点；91-压力。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的上述和另外的技术特征和优点做更详细的说明。
请参阅图3所示，所述图为本发明微组件对位组装方法的第一较佳实施例流程示意图。所述微组件对位组装方法4是包括有下列步骤：首先以步骤40提供一载具，所述载具是具有复数个组合端点，可与微组件作电性连接。其中，所述载具可以为一卷带式的载具或者是已经裁切为适当大小的软性基板或者是电路板；所述微组件可为射频识别卷标芯片、发光二极管芯片或者是其它被动组件。接下来进行步骤41，分别在所述组合端点上形成一凸层。其中，所述凸层是可选择为一亲水性材料以及疏水性材料其中之一。接着进行步骤42，在所述凸层上形成一液珠，所述液珠的材料是可选择为水、油、酒精、液态胶以及液态金属其中之一。然后进行步骤43，将微组件置放在所述液珠上。接下来进行步骤44，去除所述液珠，使所述微组件与所述组合端点相连接。最后再进行步骤45，以一固着方式将所述微组件固着在所述载具上。
请参阅图4所示，所述图为本发明微组件对位组装装置的第一较佳实施例示意图。为了实现前述的方法，本发明提供一微组件对位组装装置3，其是包括有一输送装置30、一转置装置31、一液珠产生装置32、一整列转置装置33、一液珠去除装置34以及一覆胶装置35。所述输送装置30，其是可提供输送具有复数个组合端点之一载具90。请参阅图5A所示，本实施例的装置所使用的载具为一卷带式的载具90a，载具90a上有复数个组合端点901。请参阅图5B所示，所述组合端点901在本实施例中为具有电性的端点9010、9011。因此，在本实施例中，所述输送装置30是由复数个滚轮所组成的卷对卷(roll-to-roll)的滚轮输送装置。
再回到图4所示，所述转置装置31，其是可接收所述载具90，并在所述组合端点上形成一凸层。所述凸层可选择为一亲水性材料以及疏水性材料其中之一。请参阅图6A以及6B所示，所述图是分别为本发明微组件对位组装装置中的转置装置第一以及第二较佳实施例示意图。如图6A中所显示的转置装置31a是利用一滚筒310以转印的方式，将凸层形成在所述载具90上。除了滚筒转印的外，也可以使用如图6B的方式，所述转置装置31b利用一网板311，将凸层转印在所述载具90上。转印或者是印刷的方式在载具90上所形成的凸层312如图6C所示。
再回到图4，所述液珠产生装置32，其是可接收具有所述凸层的所述载具90，并在所述凸层上形成一液珠。请参阅图7所示，所述液珠产生装置32更包括有一容器320，其是具有可容置一液体5的容置空间322，所述容器320之一侧具有复数个细孔321与所述容置空间320相连通。较佳者，所述液珠产生装置32更包括有一压力产生单元，可提供压力91作用在所述液体5上，以产生液珠50在所述载具上。除了前述的方式外，所述液珠产生装置32可以使用喷雾制造液体喷雾，由在所述凸层上具有疏水性的材料，因此通过所述喷雾区的载具可在凸层上形成液珠。
请参阅图8A所示，所述图为发明液珠产生装置的第二较佳实施例示意图。在本实施例中所述液珠产生装置32a为使用浸润的方式来产生。亦即，提供容置有液体的容器320a然后使所述载具90形成有凸层的丨面通过所述容器320a，使得所述凸层与所述液体接触，待所述凸层离开所述容器320a时，由在所述凸层为疏水性或者是亲水性的材料，因此可以凝聚液珠在所述凸层上。此外，形成所述液珠的方式可以使用可以产生喷雾的装置，如压电装置的喷雾头、热泡式(Thermalbubble)的喷雾组件或者是超音波的喷雾装置，来产生液体喷雾在所述凸层上凝聚成液珠。另外，请参阅图8B所示，所述图为发明液珠产生装置的第三较佳实施例示意图。本实施例的液珠产生装置32b为点滴的方式来产生液珠50，其是利用具有容置一液体的容器320b，在容器前端具有滴嘴321b，通过适当的控制使所述滴嘴321b产生液珠50在所述凸层312上。
如图9A所示，所述图为所述整列转置装置示意图。所述整列转置装置33，其是可提供复数个微组件4，并将所述微组件置4放在所述液珠50上。在本实施例中所述整列转置装置33是唯一具有复数个凹洞330的承接板331，所述凹洞330内容置有微组件4，并透过真空吸附通道332以负压固定所述微组件4。请参阅图9B所示，所述图为在所述液珠上置放微组件的示意图。通过所述整列转置装置可以将所述微组件4转置至所述液珠50上。
再回到图4所示，所述液珠去除装置34，其是可接收具有所述复数个微组件的所述载具，并去除所述液珠，使所述微组件与所述组合端点相连接。所述液珠去除装置34可以使用烘烤的方式或者是自然风干的方式来去除所述液珠。去除所述液珠的后，如图5B以及十A所示，所述微组件4会迭在所述凸层312上，而使所述微组件4与所述组合端点(图中未示)相连接。最后，如图4以及图10B所示，利用所述覆胶装置35，其是可接收由所述液珠去除装置出来的载具90，然后提供一胶材350以固定所述微组件4在所述载具90上。所述覆胶装置35更包括有：一点胶单元，其是可提供所述胶材350在所述微组件4上；一烘烤单元，其是可提供烘干所述胶材350；以及一冷却单元，其是可提供冷却所述胶材350。将所述胶材350硬化的后，可以通过一检测装置36，以检测微组件4与所述组合端组连接后的电性状态。
请参阅图11A所示，所述图为本发明的载具另一较佳实施例示意图。除了前述的卷对卷方式外，所述载具90b也可以为裁切为适当大小的基材，如电路基板或软性电路板等，然后将所述载具置放在一承载台60上。再利用图11B所示的载台输送装置61，例如：输送带或者是具有移动载台的装置以步进方式，输送所述承载台60，依序进行本发明微组件对位组装方法的制造流程。
接下来说明本发明的液珠对位原理，请参阅图9B所示，当微组件4接触到液珠50时，利用液珠50的一表面张力以移动微组件4至所述凸层312的表面上。所述微组件4会在最小表面自由能的作用下，与凸层312产生自我对准的作用。因为通过所述凸层312的边缘对所述液珠50所产生的边缘效应作用下，仅会有一最小自由能的位置，因此所述微组件4会在所述最小自由能的作用下，到达最小表面自由能的位置，达到自动精确对位的目的。本发明可以导入微小芯片的封装过程，并且达成数组式快速大量封装的效果。
请参阅图12所示，所述图为本发明微组件对位组装方法的第二较佳实施例示意图。所述微组件对位组装方法7是包括有下列步骤：首先以步骤70提供一载具，所述载具是具有复数个组合端点，可与微组件作电性连接。其中，所述载具可以为一卷带式的载具或者是已经裁切为适当大小的基板或者是电路板；所述微组件可为射频识别卷标芯片、发光二极管芯片或者是其它被动组件。接下来进行步骤71，分别在所述复数个组合端点上形成一胶层。接着进行步骤72，在所述胶层上形成一液珠，所述液珠的材料是可选择为水、油、酒精、液态胶以及液态金属其中之一。然后进行步骤73，将微组件置放在所述液珠上。接下来进行步骤74，去除所述液珠，使所述微组件与所述组合端点相连接。最后再进行步骤75，接合所述胶层与所述微组件。其中，接合所述胶层与微组件的方式可选择为超音波或者是加热的方式。
请参阅图13所示，所述图为本发明微组件对位组装装置的第三较佳实施例示意图。本实施例是以卷对卷的方式来做说明，为了实现前述的方法，本发明提供一微组件对位组装装置8，其是包括有一输送装置、一转置装置、一液珠产生装置、一整列转置装置、一液珠去除装置以及一接合装置。所述输送装置，其是可提供输送具有复数个组合端点之一载具，在本实施例中所述载具为一卷带。所述输送装置、所述液珠产称装置、所述整列转置装置以及所述液珠去除装置是如同前述的第一较佳实施例所述，在此不作赘述。
所述转置装式，为一黏胶转印机，可以用如图6A或者是6B，以转印滚筒或者是网板来形成一胶层在所述载具上。然后通过所述液珠产生装置在所述胶层上形成液珠，接着，如图14A所示，由所述整列转置装置将微组件数组以一个微组件对应一个液珠，让微组件接触在所述液珠上。接着利用所述液珠去除装置将所述液珠去除，以形成如图14B的状态。最后通过所述结合装置将所述胶层与所述微组件进行黏着，以使得所述微组件固着在所述载具上。所述结合装置可为一超音波装置或者是一加热装置。
唯以上所述者，仅为本发明的较佳实施例，当不能以的限制本发明范围。即大凡依本发明权利要求所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，故都应视为本发明的进一步实施状况。例如：本发明所谓的组合端点并不一定是要与所述微组件有电性连接关是，所以所述微组件并不一定要是电子组件，所以前述的RFID芯片、LED芯片或者是其它微小的被动组件仅为本发明为说明的实施例而已，并不以此为限。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都会落入本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种微组件对位组装方法，其特征在于，其包括有下列步骤：
提供一具有复数个组合端点的载具；
分别形成一凸层在所述复数个组合端点上；
形成一液珠在所述凸层上；
提供一微组件在所述液珠上；
去除所述液珠，使所述微组件与所述组合端点连接；以及
通过一固着方式将所述微组件固定在所述载具上。
2.如权利要求1所述的微组件对位组装方法，其特征在于，其中形成所述液珠的方式是选择利用喷雾方式、浸润方式、点滴方式以及利用容置有液体且具有复数个细孔之一容器，使所述细孔产生所述液珠的方式其中之一。
3.如权利要求2所述的微组件对位组装方法，其特征在于，其中还提供一压力施加在所述容器内的液体上。
4.如权利要求1所述的微组件对位组装方法，其特征在于，其中所述固着方式还包括有下列步骤：
在所述微组件上以一胶材进行点胶；以及
硬化所述胶材。
5.一种微组件对位组装方法，其特征在于，其包括有下列步骤：
提供一具有复数个组合端点的载具；
分别形成一胶层在所述复数个组合端点上；
形成一液珠在所述胶层上；
提供一微组件在所述液珠上；
去除所述液珠，使所述微组件与所述组合端点连接；以及
接合所述胶层与所述微组件。
6.如权利要求5所述的微组件对位组装方法，其特征在于，形成所述液珠的方式是选择利用喷雾方式、浸润方式、点滴方式以及利用容置有液体且具有复数个细孔之一容器，使所述细孔产生所述液珠的方式其中之一。。
7.如权利要求6所述的微组件对位组装方法，其特征在于，还提供一压力施加在所述容器内的液体上。
8.如权利要求5所述的微组件对位组装方法，其特征在于，接合所述微组件与所述胶层的方式为超音波以及加热方式其中之一。
9.一种用以实现权利要求1-4所述的微组件对位组装方法的微组件对位组装装置，其特征在于，其包含有：
一输送装置，其提供输送具有复数个组合端点之一载具；
一转置装置，其接收所述载具，并在所述组合端点上形成一凸层；
一液珠产生装置，其接收具有所述凸层的所述载具，并在所述凸层上形成一液珠；
一整列转置装置，其提供复数个微组件，并将所述微组件置放在所述液珠上；
一液珠去除装置，其接收具有所述复数个微组件的所述载具，并去除所述液珠，使所述微组件与所述组合端点相连接；以及
一覆胶装置，其是接收由所述液珠去除装置出来的载具，然后提供一胶材以固定所述微组件在所述载具上。
10.如权利要求9所述的微组件对位组装装置，其特征在于，所述液珠产生装置更包括有一容器，其具有容置一液体的容置空间，所述容器之一侧具有复数个细孔与所述容置空间相连通，所述液珠产生装置更包括有一压力产生单元，提供压力作用在所述液体上。
11.如权利要求9所述的微组件对位组装装置，其特征在于，所述液珠产生装置为一喷雾产生装置，所述喷雾产生装置可选择为一压电式喷雾装置、热泡式喷雾装置以及超音波喷雾装置其中之一。
12.如权利要求9所述的微组件对位组装装置，其特征在于，所述覆胶装置更包括有：
一点胶单元，其提供所述胶材在所述微组件上；
一烘烤单元，其提供烘干所述胶材；以及
一冷却单元，其提供冷却所述胶材。
13.一种用以实现权利要求5-8所述的微组件对位组装方法的微组件对位组装装置，其包含有：
一输送装置，其提供输送具有复数个组合端点之一载具；
一转置装置，其接收所述载具，并在所述组合端点上形成一胶层；
一液珠产生装置，其接收具有所述胶层的所述载具，并在所述胶层上形成一液珠；
一整列转置装置，其提供复数个微组件，并将所述微组件置放在所述液珠上；
一液珠去除装置，其接收具有所述复数个微组件的所述载具，并去除所述液珠，使所述微组件与所述组合端点相连接；以及
一接合装置，其提供能量使所述胶层与所述微组件接合。
14.如权利要求13所述的微组件对位组装装置，其特征在于，所述液珠产生装置更包括有一容器，其具有容置一液体的容置空间，所述容器之一侧具有复数个细孔与所述容置空间相连通，所述液珠产生装置更包括有一压力产生单元，提供压力作用在所述液体上。
15.如权利要求13所述的微组件对位组装装置，其特征在于，所述液珠产生装置为一喷雾产生装置，所述喷雾产生装置为一压电式喷雾装置、热泡式喷雾装置以及超音波喷雾装置其中之一。
16.如权利要求13所述的微组件对位组装装置，其特征在于，所述接合装置为一超音波接合装置以及一加热装置其中之一。
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