CN105609455B - 用于转移微型元件的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于转移微型元件的装置，其包含载体与转移元件。载体包含台座、基板以及至少一个第一缓冲层。基板用以允许微型元件暂时性地设置于其上。第一缓冲层设置在台座与基板之间。转移元件包含转移头托座、转移头以及至少一个第二缓冲层。转移头托座能至少沿立轴移动，其中立轴大致垂直于基板。转移头能对微型元件施予抓力。第二缓冲层设置在转移头托座以及转移头之间。根据本发明，缓冲层可变形以吸收对微型元件的冲击力或反作用力，以保护微型元件免于损毁并维持转移头对微型元件的抓力。

Description

用于转移微型元件的装置
技术领域
本发明涉及一种用于转移微型元件的装置。
背景技术
在微型元件商品化的过程中，其中一项最主要的挑战就是整合与封装的问题。上述的微型元件例如可以是射频微机电系统微动开关、发光二极体显示系统、微机电系统震荡器或石英震荡器。
传统转移微型元件的技术包含从转移晶圆至接收晶圆的转移过程。透过具有转移头的转移装置来进行微型元件的转移。转移头将对转移晶圆上的微型元件施予抓力以进行转移。然而，在部分情况下，由于转移头与微型元件的对位并不完善，因此转移头可能会对微型元件产生冲击力，进而损伤到转移头与微型元件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于转移微型元件的装置，从而克服由于转移头与微型元件的对位不完善，而造成损伤转移头与微型元件的缺点。
根据本发明的一实施方式，一种用于转移微型元件的装置，其包含载体与转移元件。载体包含台座以及基板。基板设置于台座上，用以允许微型元件暂时性地设置于其上。转移元件包含转移头托座、转移头以及至少一个缓冲层。转移头托座能沿至少立轴移动，其中立轴大致垂直于基板。转移头能对微型元件施予抓力。缓冲层设置在转移头托座与转移头之间。
根据本发明的另一实施方式，一种用于转移微型元件的装置，其包含载体与转移元件。载体包含台座、基板以及至少一个缓冲层。基板用以允许微型元件暂时性地设置于其上。缓冲层设置在台座与基板之间。转移元件包含转移头托座以及转移头。转移头托座能沿至少立轴移动，其中立轴大致垂直于基板。转移头设置于转移头托座上，且能对微型元件施予抓力。
根据本发明的再一实施方式，一种用于转移微型元件的装置，其包含载体与转移元件。载体包含台座、基板以及至少一个第一缓冲层。基板用以允许微型元件暂时性地设置于其上。第一缓冲层设置在台座与基板之间。转移元件包含转移头托座、转移头以及至少一个第二缓冲层。转移头托座能沿至少立轴移动，其中立轴大致垂直于基板。转移头能对微型元件施予抓力。第二缓冲层设置在转移头托座与转移头之间。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的缓冲层可变形以吸收对微型元件的冲击力或反作用力，以保护微型元件免于损毁并维持转移头对微型元件的抓力。
附图说明
图1绘示根据本发明第一实施方式的转移装置的侧视图。
图2绘示图1的缓冲层的多个例示俯视图。
图3绘示根据本发明第二实施方式的转移装置的侧视图。
图4绘示图3的缓冲层的多个例示俯视图。
图5绘示根据本发明第三实施方式的转移装置的侧视图。
图6A至图6E绘示图5的转移装置的运作示意图。
图7A至图7C绘示图5的转移装置的另一运作示意图。
具体实施方式
以下将搭配图式详述本发明的多个实施方式。在可能的情况下，以下叙述与图式中相同的标号将用以表示相同或相似的部件。
在以下叙述中，微型元件是指元件的某一尺寸在1微米至1毫米之间。然而，应了解到，并不是本发明的所有实施方式都限制在1微米至1毫米之间，在部分实施方式中，元件也可以具有更大或更小的尺寸。
应了解到，当一个元件被称为在…上时，它可以泛指该元件直接在另一元件上，也可以是有其他元件存在于两者之间。相反地，当一个元件被称为直接在…上时，它是不能有其他元件存在于两者之间。
图1绘示根据本发明第一实施方式的转移装置100的侧视图。如图1所示，转移装置100包含载体110与转移元件120。载体110包含台座112以及基板114。基板114设置于台座112上，用以允许微型元件200暂时性地设置于其上。转移元件120包含转移头托座122、转移头124以及至少一个缓冲层126。转移头托座122能至少沿立轴Z移动，其中立轴Z大致垂直于基板114。转移头124能对微型元件200施予抓力。缓冲层126设置于转移头托座122与转移头124之间。
在一个或多个实施方式中，转移头124可以利用静电夹具的原理运作，例如但不限于，采用相反电荷的吸引力来拾取微型元件200。在部分实施方式中，转移头124与微型元件200之间的吸引力设计为大于基板114与微型元件200之间的吸引力，以使转移头124能够借由吸引力拾取微型元件200。在部分实施方式中，转移头124可以利用真空夹具或机械夹具的原理运作。总结来说，转移头124可以是任何能够拾取微型元件200的组件。
图2绘示图1的缓冲层126的多个例示俯视图。在部分实施方式中，缓冲层126可以是图案化的结构，或者是未经图案化的平坦层。由于平坦的缓冲层相较于图案化的缓冲层具有较大的面积，因此在相同的施力下，在平坦的缓冲层上所产生的压力，将会小于在图案化的缓冲层上所产生的压力。因此，图案化缓冲层的形变能力会优于平坦缓冲层的形变能力。
为了提升缓冲层126的形变能力，缓冲层126可选择为图案化的结构，且图案化缓冲层126的形状可以是点状、圆形、矩形、正方形、多边形或上述的任意组合。虽然图2将图案化缓冲层126仅绘示为四或五个分块，但此并不限制本发明。事实上，图案化缓冲层126的数量可以是大约2个至99个。在一个或多个实施方式中，多个缓冲层126可以堆叠在一起，且这些缓冲层126的材质可各不相同。本发明所属技术领域中具有通常知识者，可根据实际状况，例如转移头124的形状，而设计缓冲层126的配置。此外，虽然图2将转移头124的形状绘示为圆形，但此不应用以限制本发明。事实上，转移头124的形状可以是正方形、矩形、五边形、六边形、八边形或其他多边形。
再回到图1。在转移过程中，当转移头124沿立轴Z向下移动而拾取微型元件200时，转移头124将接触并推挤微型元件200。转移头124与微型元件200的接触会对微型元件200产生冲击力，此冲击力可能会破坏微型元件200与转移头124。在本实施方式中，由于缓冲层126可以变形而吸收冲击力，因此可以降低冲击力对微型元件200与转移头124的影响，并保护微型元件200不受到伤害。
此外，在部分状况下，转移头124的底面有可能不会与微型元件200的上表面平行。在这种情况下，当转移头124与微型元件200接触时，转移头124与微型元件200之间有可能会有间隙。此间隙的形成有各式各样的因素，包含但不限于，颗粒污染、翘曲变形、转移头124与微型元件200的表面不对齐等。转移头124与微型元件200之间的间隙会增加转移头124与微型元件200之间的距离，并进而降低转移头124，例如静电夹具，对微型元件200的抓力。
缓冲层126可以提供转移头124缓冲辅助。此缓冲辅助可以校正转移头124并消除间隙。更具体地说，借由此缓冲辅助，可以校正转移头124的底面，使其平行于微型元件200的上表面。因此，当转移头124推挤微型元件200时，转移头124可齐平于微型元件200。由于转移头124与微型元件200之间的间隙消除，因此可以维持转移头124对微型元件200的抓力。
关于转移装置100运作的详细叙述，将在稍后搭配图6A至图6E以及图7A与图7C说明。
缓冲层126的材质可为各种缓冲材料，例如硅氧树脂、聚甲基丙烯酸甲脂(Poly(methyl methacrylate)；PMMA)、橡胶、发泡聚合物、聚氯乙烯(Poly(vinyl chloride)；PVC)、有机粘着材料、可挠性材料或上述的任意组合。除了吸收冲击的能力之外，缓冲层126也可以具有承受高温的能力。理想上，缓冲层126可以承受大约-40度至大约300度的摄氏温度。在转移过程中，转移元件120可用以将微型元件200放置于另一受热基板上。热能可从受热基板经过转移头124而传导至缓冲层126。长期使用下，缓冲层126可能会因热能而损坏。因此，本实施方式可选择配置耐热的缓冲层126，以防止热能损坏缓冲层126。
图3绘示根据本发明第二实施方式的转移装置100的侧视图。第二实施方式与第一实施方式的差别在于缓冲层的配置。
在第二实施方式中，转移装置100包含载体110与转移元件120。载体110包含台座112、基板114以及至少一个缓冲层116。基板114用以允许微型元件200暂时性地设置于其上。缓冲层116设置在台座112以及基板114之间，而不同于第一实施方式设置在转移头托座122以及转移头124之间。转移元件120包含转移头托座122以及转移头124。转移头托座122能至少沿立轴Z移动，其中立轴Z大致垂直于基板114。转移头124设置于转移头托座122上且能对微型元件200施予抓力。
图4绘示图3的缓冲层116的多个例示俯视图。如同第一实施方式所提到的，缓冲层116可以是图案化的结构，或者是未经图案化的平坦层。同时参照图3与图4。本实施方式的缓冲层116相较于第一实施方式的缓冲层126，由于缓冲层116要承受微型元件200与基板114的重量，因此本实施方式的缓冲层116可以选择未图案化的平坦层以承受重量。但在部分实施方式中，如果图案化的缓冲层116已经足够承载微型元件200与基板114的重量，则缓冲层116也可以是图案化的结构。
本发明所属技术领域中具有通常知识者，可根据实际状况，例如基板114的形状，而设计图案化缓冲层116的配置。虽然图4将基板114的形状绘示为正方形，但此不应用以限制本发明。事实上，基板114的形状可以是圆形、矩形、五边形、六边形、八边形或其他多边形。此外，图案化缓冲层116的形状可以是点状、圆形、矩形、正方形、多边形或上述任意组合，且图案化缓冲层116配合基板114的配置。图案化缓冲层116的数量可以是大约2个至99个。在一个或多个实施方式中，多个缓冲层116可以堆叠在一起，且这些缓冲层116的材质可各不相同。
缓冲层116的材质可为各种缓冲材料，例如硅氧树脂、聚甲基丙烯酸甲脂(Poly(methyl methacrylate)；PMMA)、橡胶、发泡聚合物、聚氯乙烯(Poly(vinyl chloride)；PVC)、有机粘着材料、可挠性材料或上述的任意组合。应了解到，在第二实施方式中，由于载体110并未靠近或接触受热的元件，因此缓冲层116的材料可不需要限于耐热材料。
再回到图3。在转移过程中，当转移头124接触微型元件200时，转移头124作用于微型元件200上的冲击力将会招致基板114对微型元件200的反作用力。在本实施方式中，缓冲层116能够变形以吸收基板114对微型元件200的反作用力，进而保护微型元件200免于受损。
此外，在部分状况下，微型元件200的上表面有可能不会与转移头124的底面平行。在这种情况下，当转移头124与微型元件200接触时，转移头124与微型元件200之间有可能会有间隙。当转移头124推挤微型元件200时，缓冲层116可以提供基板114缓冲辅助。此缓冲辅助可以调整微型元件200与基板114，进而消除间隙，使得基板114上的微型元件200齐平于转移头124。也就是说，缓冲层116可以变形以校正微型元件200的上表面，使其平行于转移头124的底面。由于间隙的消除，因此可以维持转移头124对微型元件200的抓力。关于转移装置100运作的详细叙述，将在稍后搭配图6A至图6E以及图7A与图7C说明。
图5绘示根据本发明第三实施方式的转移装置100的侧视图。第三实施方式与前述的多个实施方式的不同点在于缓冲层的配置。
在第三实施方式中，转移装置100包含载体110与转移元件120。载体110包含台座112、基板114以及至少一个第一缓冲层116。基板114用以允许微型元件200暂时性地设置于其上。第一缓冲层116设置在台座112以及基板114之间。转移元件120包含转移头托座122、转移头124以及至少一个第二缓冲层126。转移头托座122能至少沿立轴Z移动，其中立轴Z大致垂直于基板114。转移头124能对微型元件200施予抓力。第二缓冲层126设置在转移头托座122以及转移头124之间。
如同前述的实施方式中，第一缓冲层116与第二缓冲层126的材质可为各种缓冲材料。第一缓冲层116与第二缓冲层126的配置在此不再重复。
图6A至图6E绘示图5的转移装置100的运作示意图。参照图6A，在部分情况下，转移装置100的载体110与转移元件120有可能没有适当地对齐。更具体地说，转移元件120的转移头124的底面有可能未与载体110的基板114平行。
参照图6B，将多个微型元件700设置于基板114上，并借由粘着物800将微型元件700暂时性地贴附于基板114上。在部分实施方式中，粘着物800的材质能够将微型元件700暂时性地维持于基板114上，例如可以是环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲脂、聚硅氧烷或上述的任意组合。在本实施方式中，粘着物800是可以变形的。
参照图6C，转移头托座122沿着立轴Z向下移动。当转移头124与微型元件700接触时，转移头124将对微型元件700施予冲击力。此冲击力将会招致基板114对微型元件700的反作用力。另一方面，由于载体110与转移元件120的表面是不对齐的，因此当转移头124的一侧124a碰触到微型元件700时，转移头124的另一侧124b却尚未碰触到微型元件700。换句话说，当转移头124与微型元件700接触时，转移头124的另一侧124b与微型元件700之间将具有间隙G。如同前述，此间隙G将会降低转移头124的抓力。
参照图6D。在本实施方式中，当转移头124与微型元件700接触时，第一缓冲层116与第二缓冲层126将会变形以吸收转移头124对微型元件700的冲击力，以及基板114对微型元件700的反作用力，借此避免冲击力及/或反作用力损坏转移头124与微型元件700。
此外，当转移头124持续推挤微型元件700时，第一缓冲层116与第二缓冲层126在靠近侧124a的位置将产生较大的形变，而在靠近侧124b的位置将产生较小的形变。这种具有不均匀形变的第一缓冲层116与第二缓冲层126可以共同运作而使微型元件700齐平于转移头124，如此一来，转移头124与微型元件700之间的间隙G将得以消除，进而维持转移头124对微型元件700的抓力。
参照图6E，由于转移头124会对微型元件700施予抓力，因此当转移头托座122沿着立轴Z向上移动时，微型元件700将被转移元件120拾取而离开载体110，更具体地说，离开粘着物800。然后，转移元件120可以移动至另一基板，释放所拾取的微型元件700。
图7A至图7C绘示图5的转移装置100的另一运作示意图。参照图7A，在部分情况下，虽然载体110与转移元件120有适当地对齐，但是由于粘着物800的厚度不均，因此使得多个微型元件700的上表面彼此并不齐平。
参照图7B，如同前述，转移头托座122沿着立轴Z向下移动。当转移头124接触微型元件700时，转移头124将会对微型元件700施予冲击力，此冲击力将会招致基板114对微型元件700的反作用力。这些冲击力与反作用力可能会损坏微型元件700。此外，由于微型元件700的上表面并非彼此齐平，因此当转移头124接触微型元件700时，一部分的微型元件700与转移头124之间会具有间隙G。如同前述，此间隙G将会降低转移头124的抓力。
参照图7C，当转移头124与微型元件700接触时，第一缓冲层116与第二缓冲层126将会变形以吸收转移头124对微型元件700的冲击力，以及基板114对微型元件700的反作用力，借此避免冲击力及/或反作用力损坏转移头124与微型元件700。
此外，当转移头124持续推挤微型元件700时，第一缓冲层116与第二缓冲层126将会产生不均匀的形变而使微型元件700与转移头124齐平，并消除微型元件700与转移头124之间的间隙G。再者，粘着物800也可以产生不均匀的形变来帮助微型元件700齐平于转移头124，进而维持转移头124对微型元件700的抓力。
本发明的多个实施方式提供一种用于转移微型元件的装置。上述的转移装置具有至少一个缓冲层，此缓冲层可变形以吸收对微型元件的冲击力并消除转移头与微型元件之间的间隙。因此，上述的缓冲层不但可以保护微型元件免于损毁，而且还可以维持转移头124对微型元件700的抓力。
虽然本发明已经以多种实施方式详细公开如上，然仍可有其他实施方式。因此，权利要求的精神与范围不应限于实施方式所叙述的内容。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种变动与润饰。有鉴于此，本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (20)

1.一种用于转移微型元件的装置，其特征在于，所述用于转移微型元件的装置包含：
载体，其包含：
台座；以及
基板，其设置于所述台座上，用以允许所述微型元件暂时性地设置于所述基板上；以及
转移元件，其包含：
转移头托座，其能沿至少一个立轴移动，其中所述立轴垂直于所述基板；
转移头，其能对所述微型元件施予抓力；以及
至少一个缓冲层，其设置在所述转移头托座与所述转移头之间，其中所述缓冲层的可压缩能力大于所述转移头的可压缩能力。
2.如权利要求1所述的用于转移微型元件的装置，其特征在于，所述缓冲层的数量为多个，且多个缓冲层堆叠在一起。
3.如权利要求1所述的用于转移微型元件的装置，其特征在于，所述缓冲层为未经图案化的平坦层。
4.如权利要求1所述的用于转移微型元件的装置，其特征在于，所述缓冲层为图案化缓冲层，所述图案化缓冲层为已图案化的结构。
5.如权利要求4所述的用于转移微型元件的装置，其特征在于，所述缓冲层的形状为圆形、多边形或上述的任意组合。
6.如权利要求4所述的用于转移微型元件的装置，其特征在于，所述图案化缓冲层的数量为多个，且所述图案化缓冲层的数量为2个至99个。
7.如权利要求1所述的用于转移微型元件的装置，其特征在于，所述缓冲层的材质为硅氧树脂、聚甲基丙烯酸甲脂、聚氯乙烯或上述的任意组合。
8.如权利要求1所述的用于转移微型元件的装置，其特征在于，当所述转移头与所述微型元件接触时，所述缓冲层将变形以吸收所述转移头施予在所述微型元件上的冲击力。
9.如权利要求1所述的用于转移微型元件的装置，其特征在于，当所述转移头推挤所述微型元件时，所述缓冲层将提供所述转移头缓冲辅助，以使所述转移头齐平于所述微型元件。
10.一种用于转移多个微型元件的装置，其特征在于，所述用于转移多个微型元件的装置包含：
载体，其包含：
台座；
基板，其用以允许所述多个微型元件暂时性地设置于所述基板上；以及
至少一个缓冲层，设置在所述台座与所述基板之间，其中所述缓冲层的可压缩能力大于所述基板的可压缩能力；以及
转移元件，其包含：
转移头托座，其能沿至少一个立轴移动，其中所述立轴垂直于所述基板；以及
转移头，其设置于所述转移头托座上，且能对所述多个微型元件施予抓力，其中当所述转移头接触所述多个微型元件中的至少一个微型元件且持续推挤时，所述缓冲层受压缩而消除所述转移头与任一所述多个微型元件之间的间隙。
11.如权利要求10所述的用于转移多个微型元件的装置，其特征在于，所述缓冲层为未经图案化的平坦层。
12.如权利要求10所述的用于转移多个微型元件的装置，其特征在于，所述缓冲层为图案化缓冲层，所述图案化缓冲层为已图案化的结构。
13.如权利要求12所述的用于转移多个微型元件的装置，其特征在于，所述缓冲层的形状为圆形、多边形或上述的任意组合。
14.如权利要求12所述的用于转移多个微型元件的装置，其特征在于，所述图案化缓冲层的数量为多个，且所述图案化缓冲层的数量为2个至99个。
15.如权利要求10所述的用于转移多个微型元件的装置，其特征在于，所述缓冲层的数量为多个，且多个缓冲层堆叠在一起。
16.如权利要求10所述的用于转移多个微型元件的装置，其特征在于，所述缓冲层的材质为硅氧树脂、聚甲基丙烯酸甲脂、聚氯乙烯或上述的任意组合。
17.如权利要求10所述的用于转移多个微型元件的装置，其特征在于，当所述转移头与所述微型元件接触时，所述缓冲层将变形以吸收所述基板施予在所述微型元件上的反作用力。
18.如权利要求10所述的用于转移多个微型元件的装置，其特征在于，当所述转移头推挤所述微型元件时，所述缓冲层将提供所述基板缓冲辅助，以使所述基板上的所述微型元件齐平于所述转移头。
19.一种用于转移多个微型元件的装置，其特征在于，所述用于转移多个微型元件的装置包含：
载体，其包含：
台座；
基板，其用以允许所述多个微型元件暂时性地设置于所述基板上；以及
至少一个第一缓冲层，其设置在所述台座与所述基板之间，其中所述第一缓冲层的可压缩能力大于所述基板的可压缩能力；以及
转移元件，其包含：
转移头托座，其能沿至少一个立轴移动，其中所述立轴垂直于所述基板；
转移头，其能对所述多个微型元件施予抓力；以及
至少一个第二缓冲层，其设置在所述转移头托座与所述转移头之间，其中所述第二缓冲层的可压缩能力大于所述转移头的可压缩能力，且当所述转移头接触所述多个微型元件中的至少一个微型元件且持续推挤时，所述第一缓冲层和所述第二缓冲层受压缩而消除所述转移头与任一所述多个微型元件之间的间隙。
20.如权利要求19所述的用于转移多个微型元件的装置，其特征在于，当所述转移头推挤所述微型元件时，所述第一缓冲层与所述第二缓冲层共同运作，以使所述微型元件齐平于所述转移头。
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