CN106328576A - 用于微元件转移的转置头的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于微元件转移的转置头的制作方法，所述转置头包括：具有真空路径的腔体，以及具有阵列式吸嘴和阵列式真空路径部件的套件，所述吸嘴被设置成分别与所述真空路径部件相通，所述真空路径部件被形成为分别与形成于所述腔体中的真空路径相通，且所述吸嘴使用真空压力吸附微元件或释放微元件，所述真空压力经由各通路中的真空路径部件和真空路径传送，当所述套件安装到所述腔体时，套件的上表面设置有光电开关组件，用于控制各通路中的真空路径部件与真空路径的开或关，从而控制吸嘴使用真空压力吸附或释放所需的微元件，其特征在于：制作具有阵列式微孔结构的套件，所述阵列式微孔结构用于作为真空路径部件或者吸嘴。
Description
技术领域
本发明涉及用于显示的微元件，更具体地，涉及一种用于微元件转移的转置头的制作方法。
背景技术
微元件技术是指在衬底上以高密度集成的微小尺寸的元件阵列。目前，微间距发光二极管（Micro LED）技术逐渐成为研究热门，工业界期待有高品质的微元件产品进入市场。高品质微间距发光二极管产品会对市场上已有的诸如LCD/OLED的传统显示产品产生深刻影响。
在制造微元件的过程中，首先在施体基板上形成微元件，接着将微元件转移到接收基板上。接收基板例如是显示屏。在制造微元件过程中的一个困难在于：如何将微元件从施体基板上转移到接收基板上。
传统转移微元件的方法为借由基板接合（Wafer Bonding）将微元件自转移基板转移至接收基板。转移方法的其中一种实施方法为直接转移，也就是直接将微元件阵列自转移基板接合至接收基板，之后再将转移基板移除。另一种实施方法为间接转移。此方法包含两次接合/ 剥离的步骤，首先，转移基板自施体基板提取微元件阵列，接着转移基板再将微元件阵列接合至接收基板，最后再把转移基板移除。其中，提取微元件阵列一般通过静电拾取的方式来执行。在静电拾取的过程中需要使用转移头阵列。转移头阵列的结构相对复杂，并需要考虑它的可靠性。制造转移头阵列需要额外的成本。在利用转移头阵列的拾取之前需要产生相位改变。另外，在使用转移头阵列的制造过程中，微元件用于相位改变的热预算受到限制，通常小于350℃，或者更具体地，小于200℃；否则，微元件的性能会劣化。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种用于微元件转移的转置头的制作方法，所述转置头包括：具有真空路径的腔体，以及具有阵列式吸嘴和阵列式真空路径部件的套件，所述吸嘴被设置成分别与所述真空路径部件相通，所述真空路径部件被形成为分别与形成于所述腔体中的真空路径相通，且所述吸嘴使用真空压力吸附微元件或释放微元件，所述真空压力经由各通路中的真空路径部件和真空路径传送，当所述套件安装到所述腔体时，套件的上表面设置有光电开关组件，用于控制各通路中的真空路径部件与真空路径的开或关，从而控制吸嘴使用真空压力吸附或释放所需的微元件，其特征在于：制作具有阵列式微孔结构的套件，所述阵列式微孔结构用于作为真空路径部件或者吸嘴。
优选地，所述阵列式微孔结构采用激光处理或者硅穿孔技术（TSV）或者拉丝工艺或者前述任意工艺技术组合形成。
优选地，所述阵列式微孔结构具有第一开口和第二开口，所述第一开口尺寸大于或者等于所述第二开口。
优选地，所述阵列式微孔结构的尺寸介于1~100μm。
优选地，所述阵列式微孔结构的间距介于1~100μm。
优选地，所述阵列式微孔结构的截面为圆形或者椭圆形或者正方形或者矩形或者三角形或者梯形或正多边形。
优选地，所述套件的材质为金属或者硅或者陶瓷或者玻璃或者塑料或者前述任意组合。
优选地，所述吸嘴的材质为金属或者硅或者陶瓷或者玻璃或者塑料或者前述任意组合。
优选地，所述阵列式微孔结构的内表面形成导电层或者绝缘层或者其它功能层。
本发明还提供一种用于微元件转移的转置头，其采用前述的任意一种用于微元件转移的转置头的制作方法制得。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或权利要求的技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1~图5为本发明实施例1的用于微元件转移的转置头的制作流程示意图。
图6为本发明实施例1的转置头用于微元件转移的示意图。
图7为本发明实施例2的转置头用于微元件转移的示意图。
图8为本发明实施例3的转置头用于微元件转移的示意图。
图中标示：100：基板；200：微元件；300：转置头；301：具有真空路径的腔体；302：套件；303：吸嘴；304：真空路径部件；305：光电开关组件；306：功能层。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
具体实施例
实施例1
本发明的实施例描述了用于转移微元件的转置头及采用该转置头进行转移微元件的方法。其中，微元件可以是微型LED器件、二极管、晶体管、集成电路(IC) 芯片等，其尺寸可为1~100μm，但并不一定限于此，并且实施例的某些方面可适用于更大和更小的尺寸。
图1~图5显示了一种用于微元件转移的转置头的制作流程示意图，其主要包括以下工艺步骤：
请参考附图1，提供一套件302，该套件的材质可以选用金属或者硅或者陶瓷或者玻璃或者塑料或者前述任意组合，本实施例优选硅基板作为套件材质。
请参考附图2，于硅基板上制作阵列式微孔结构3021，阵列式微孔结构可以用于作为真空路径部件或者吸嘴，所述阵列式微孔结构采用拉丝工艺或者硅穿孔技术（TSV）或者激光处理或者前述任意工艺技术组合形成，本实施例优选采用激光打孔技术，采用功率密度为108~1010W/cm2的激光束，阵列式微孔结构3021的截面可以为圆形或者椭圆形或者正方形或者矩形或者三角形或者梯形或正多边形，本实施例优选截面为圆形，微孔结构的直径W介于1~100μm，间距D介于1~100μm。
请参考附图3，将硅基板进行薄型化处理，在薄型化处理之前，硅基板的厚度可以设置但不限于0.01~0.6mm，其还可以根据实际需要对薄片的厚度作出适应性调整。优选地，所述硅基板的厚度为0.01~0.4mm。更佳地，所述硅基板的厚度为0.1~0.3mm。薄型化处理可以采用研磨、化学机械抛光或电浆蚀刻等工艺达成，经薄型化处理后，于阵列式微孔结构3021的上、下表面分别形成第一开口3022和第二开口3023，第一开口尺寸大于或者等于第二开口，本实施例优选第一开口尺寸等于第二开口尺寸。
请参考附图4，在第一开口3022处制作光电开关组件305，优选包括DMD芯片，DMD芯片具有微反射镜。本实施例优选阵列式微孔结构3021作为真空路径部件304，第二开口3023作为吸嘴303，从而不需额外制作吸嘴。
请参考附图5，于套件302上方制作具有真空路径的腔体301，如此制得用于微元件转移的转置头300。
请参考附图6，详细说明本发明实施例1的转置头如何用于微元件转移。
提供基板100，该基板可以是生长基板或者承载基板，本实施例优选承载基板，承载基板的材质可为玻璃、硅、聚碳酸酯（Polycarbonate）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（Acrylonitrile Butadiene Styrene）或其任意组合。应该了解到，以上所举的承载基板的具体实施方式仅为例示，并非用以限制本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，应视实际需要，灵活选择基板100的具体实施方式。在基板100上放置若干个微元件200，微元件可以是尚未进行晶片切割工艺的晶圆或者发光二极管或者激光二极管，本实施例优选微元件为薄膜发光二极管（Thin Light-emitting Diode），厚度可为约0.5μm至约100μm。微元件200的形状可为圆柱体，且圆柱体的半径可为约0.5μm至约500μm，但并不限于此，微元件200还可以为三角柱体、立方体、长方体、六角柱体、八角柱体或者其他多角柱体。
将转置头300，朝向并接触位于基板100上的微元件200。转置头300包括：具有真空路径的腔体301，以及具有阵列式吸嘴303和阵列式真空路径部件304的套件302，吸嘴303被设置成分别与真空路径部件304相通，真空路径部件304被形成为分别与形成于腔体301中的真空路径相通，且吸嘴303使用真空压力吸附微元件或释放微元件，真空压力经由各通路中的真空路径部件和真空路径传送。当套件302安装到具有真空路径的腔体301时，套件的上表面设置有光电开关组件305，用于控制各通路中的真空路径部件与真空路径的开或关，从而控制吸嘴使用真空压力吸附或释放所需的微元件。本实施例的吸嘴、真空路径部件、微元件数目均为3个，定义图6中的吸嘴/真空路径部件/微元件从左至右为第1个、第2个和第3个。如需要吸附位于承载基板100上的第1个和第3个微元件，只需通过光电开关组件305控制第1个真空路径部件和真空路径的通路为打开状态（ON），第2个真空路径部件和真空路径的通路为关闭状态（OFF），第3个真空路径部件和真空路径的通路为打开状态（ON）。具体来说，光电开关组件305优选包括DMD芯片，DMD芯片具有微反射镜，通过改变微反射镜与套件的上表面之间的夹角，以控制各通路中的真空路径部件与真空路径的开或关。优选地，所述夹角小于等于12°，当所述夹角为零时，第2个真空路径部件与真空路径的通路关闭；当所述夹角为α=8°时，第1个真空路径部件与真空路径的通路打开；当所述夹角为β=12°时，第3个真空路径部件与真空路径的通路打开。需要说明的是，通过改变微反射镜与套件的上表面之间的夹角，可以控制各通路中的真空路径部件与真空路径的开或关，也可以控制真空压力的大小。
如上所述，转置头300朝向并接触位于基板100上的微元件200，吸嘴使用真空压力吸附微元件，藉由光电开关组件控制各通路中的真空路径部件与真空路径的开或关，以提取所需的微元件。提供一接收基板（图中未示出），转置头300朝向该接收基板。接收基板，可以选用汽车玻璃、玻璃片、柔性电子基底诸如有电路的柔性膜、显示器背板、太阳能玻璃、金属、聚合物、聚合物复合物，以及玻璃纤维。吸嘴303使用真空压力释放微元件200，藉由光电开关组件305控制各通路中的真空路径部件与真空路径的开或关，以释放所需的微元件于接收基板上。
本实施例的转置头用于微元件转移的方法可以用于制作电子装置，可以广泛用于电子设备中，该电子设备可以是手机、平板电脑等。
实施例2
请参考附图7，与实施例1区别的是，本实施例的阵列式微孔结构3021采用硅穿孔技术（TSV）形成，穿孔深度小于20μm，阵列式微孔结构3021的圆形直径W介于1~100μm，间距D介于1~100μm，第一开口3022尺寸小于第二开口3023尺寸，如此更有利于发挥吸嘴的吸附作用。此外，本实施例还在阵列式微孔结构的内表面形成功能层306，比如导电层或者绝缘层或者其它功能层，优选金属强化层作为功能层。
实施例3
请参考附图8，与实施例1区别的是，本实施例在阵列式微孔结构3021的第二开口3023处制作吸嘴，该吸嘴的材质可以选用金属或者硅或者陶瓷或者玻璃或者塑料或者前述任意组合，本实施例优选铁氟龙塑料。吸嘴的制作工艺可以选用诸如拉丝工艺或者硅穿孔技术（TSV）或者激光处理或者前述任意工艺技术组合，优选采用拉丝工艺达成。
尽管已经描述本发明的示例性实施例，但是理解的是，本发明不应限于这些示例性实施例而是本领域的技术人员能够在如上文的权利要求所要求的本发明的精神和范围内进行各种变化和修改。
Claims (10)
1.用于微元件转移的转置头的制作方法，所述转置头包括：具有真空路径的腔体，以及具有阵列式吸嘴和阵列式真空路径部件的套件，所述吸嘴被设置成分别与所述真空路径部件相通，所述真空路径部件被形成为分别与形成于所述腔体中的真空路径相通，且所述吸嘴使用真空压力吸附微元件或释放微元件，所述真空压力经由各通路中的真空路径部件和真空路径传送，当所述套件安装到所述腔体时，套件的上表面设置有光电开关组件，用于控制各通路中的真空路径部件与真空路径的开或关，从而控制吸嘴使用真空压力吸附或释放所需的微元件，其特征在于：制作具有阵列式微孔结构的套件，所述阵列式微孔结构用于作为真空路径部件或者吸嘴。
2.根据权利要求1所述的用于微元件转移的转置头的制作方法，其特征在于：所述阵列式微孔结构采用激光处理或者硅穿孔技术（TSV）或者拉丝工艺或者前述任意工艺技术组合形成。
3.根据权利要求1所述的用于微元件转移的转置头的制作方法，其特征在于：所述阵列式微孔结构具有第一开口和第二开口，所述第一开口尺寸大于或者等于所述第二开口。
4.根据权利要求1所述的用于微元件转移的转置头的制作方法，其特征在于：所述阵列式微孔结构的尺寸介于1~100μm。
5.根据权利要求1所述的用于微元件转移的转置头的制作方法，其特征在于：所述阵列式微孔结构的间距介于1~100μm。
6.根据权利要求1所述的用于微元件转移的转置头的制作方法，其特征在于：所述阵列式微孔结构的截面为圆形或者椭圆形或者正方形或者矩形或者三角形或者梯形或正多边形。
7.根据权利要求1所述的用于微元件转移的转置头的制作方法，其特征在于：所述套件的材质为金属或者硅或者陶瓷或者玻璃或者塑料或者前述任意组合。
8.根据权利要求1所述的用于微元件转移的转置头的制作方法，其特征在于：所述吸嘴的材质为金属或者硅或者陶瓷或者玻璃或者塑料或者前述任意组合。
9.根据权利要求1所述的用于微元件转移的转置头的制作方法，其特征在于：所述阵列式微孔结构的内表面形成导电层或者绝缘层或者其它功能层。
10.一种用于微元件转移的转置头，其特征在于：采用上述权利要求1~9所述的任意一种用于微元件转移的转置头的制作方法制得。
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