CN109256351A - 微型芯片的批量转移装置以及转移方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种微型芯片的批量转移装置以及转移方法，包括：装载模具，装载模具包括装载区和位于装载区边缘的非装载区；形成在装载区上的阵列式排列的多个芯片吸附孔；形成在非装载区上的外罩，外罩和装载模具之间形成腔室；形成在外罩上的抽气孔和充气孔；抽气装置，抽气装置的输入口与抽气孔密封连接，用于抽取腔室的气体；充气装置，充气装置的输出口与充气孔密封连接，用于向腔室充气。本发明实施例提供的技术方案通过对形成在非装载区上的外罩和装载模具之间形成腔室进行抽气和充气达到精确控制腔室内气压的目的，极大地提高了批量转移巨量待转移微型芯片的精度。

Description

微型芯片的批量转移装置以及转移方法
技术领域
本发明实施例涉及半导体显示技术领域，尤其涉及一种微型芯片的批量转移装置以及转移方法。
背景技术
将制备好的巨量的微型芯片转移至同一电路基板上，可以提高电路基板上的芯片的集成度，以至于提高设置有巨量微型芯片的电路基板的性能。
示例性的，微型LED(Micro-LED)显示面板是将LED芯片结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化的微型LED芯片，并采用CMOS集成电路工艺制成驱动电路，来实现每一个像素点定址控制和单独驱动的显示技术。Micro-LED显示面板有自发光、结构简单、体积小和节能各种优点，且与传统的LCD显示面板和OLED显示面板相比，Micro-LED显示面板在亮度、寿命、对比度、反应时间、能耗、可视角度和分辨率等各个指标展示了更为优异的性能，因此Micro-LED显示面板已经备受企业关注和加大研发，被许多产家视为下一代显示技术。
但是在现阶段Micro-LED显示面板发展并未实现产业化，主要面临的核心技术难点是Micro-LED芯片的巨量转移(Mass Transfer)技术；由于Micro-LED芯片尺寸仅在5～20μm等级左右,在将Micro-LED芯片批量式转移至电路基板过程中，易出现效率、良品率和转移精度较差的问题，给实际应用带来巨大的障碍；因此，迫切需要采用新的转移装置和方法，改进批量式转移至电路基板的Micro-LED芯片的良品率和转移精度，提高经济性能。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种微型芯片的批量转移装置以及转移方法，以解决现有技术中在将微型芯片批量式转移至电路基板过程中，易出现效率、良品率和转移精度较差，给实际应用带来巨大的障碍的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种微型芯片的批量转移装置，包括：
装载模具，所述装载模具包括装载区和位于所述装载区边缘的非装载区；
形成在所述装载区上的阵列式排列的多个芯片吸附孔；
形成在所述非装载区上的外罩，所述外罩和所述装载模具之间形成腔室；
形成在所述外罩上的抽气孔和充气孔；
抽气装置，所述抽气装置的输入口与所述抽气孔密封连接，用于抽取所述腔室的气体；
充气装置，所述充气装置的输出口与所述充气孔密封连接，用于向所述腔室充气。
可选的，还包括形成在所述非装载区上的对准标记。
可选的，还包括形成在所述装载区上的至少一个支撑组件，所述支撑组件位于多个所述芯片吸附孔之间，且位于所述外罩和所述装载模具之间形成的腔室内，用于防止所述装载模具变形。
可选的，所述装载模具的组成材料包括金属材料、陶瓷材料或者高分子材料的中的任意一种。
可选的，所述装载模具上的芯片吸附孔的形成工艺包括纳米压印工艺或者激光加工工艺。
可选的，所述支撑组件的形状为圆柱体。
可选的，所述抽气装置包括机械泵或者压电陶瓷泵。
可选的，所述充气装置包括机械泵或者压电陶瓷泵。
第二方面，本发明实施例提供了一种微型芯片的批量转移方法，基于第一方面所述的微型芯片的批量转移装置，包括：
提供样品台，所述样品台上放置有阵列式排列的多个微型芯片；
将装载模具包括的装载区上的芯片吸附孔与所述微型芯片一一对准；
下压所述装载模具，以使所述芯片吸附孔的边缘与所述微型芯片直接接触，所述微型芯片与所述装载模具包括的非装载区上的外罩之间形成密闭空间；
抽气装置抽取所述微型芯片与所述装载模具包括的非装载区上的外罩之间的气体，所述微型芯片与所述装载模具包括的非装载区上的外罩之间的气体经过所述外罩上的抽气孔从所述抽气装置的输入口被抽出，所述微型芯片与所述装载模具吸合在一起；
将所述装载模具移至电路基板上方，所述微型芯片跟随所述装载模具转移至所述电路基板上方；
充气泵装置向所述微型芯片与所述装载模具包括的非装载区上的外罩之间充气，所述微型芯片与所述装载模具分离，所述微型芯片转移至所述电路基板上。
可选的，所述将装载模具包括的装载区上的芯片吸附孔与所述微型芯片一一对准具体包括：
根据装载模具包括的非装载区上的对准标记，将所述芯片吸附孔与所述微型芯片一一对准。
本发明实施例提供了一种微型芯片的批量转移装置以及转移方法，通过芯片吸附孔的边缘与待转移的微型芯片直接接触，形成在非装载区上的外罩和装载模具之间形成腔室，抽气装置抽取腔室的气体时，以至于待转移的微型芯片可以与外罩之间形成密闭空间，此时密闭空间处于负压状态，装载模具吸合微型芯片，充气装置向腔室充气，待转移的微型芯片可以与外罩之间形成处于正压状态，装载模具释放微型芯片，实现了将待转移微型芯片批量转移的过程，本发明实施例通过对形成在非装载区上的外罩和装载模具之间形成腔室进行抽气和充气达到精确控制腔室内气压的目的，极大地提高了批量转移巨量待转移微型芯片的精度，以解决现有技术中在将巨量微型芯片批量式转移至电路基板过程中，易出现效率、良品率和转移精度较差，给实际应用带来巨大的障碍的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种微型芯片的批量转移装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的又一种微型芯片的批量转移装置的结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的一种微型芯片的批量转移方法的流程示意图；
图4-图9为本发明实施例二提供的一种微型芯片的批量转移方法各步骤对应的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
本发明实施例提供了一种微型芯片的批量转移装置。参见图1，该微型芯片的批量转移装置具体包括：装载模具100，装载模具100包括装载区101和位于装载区101边缘的非装载区102；形成在装载区101上的阵列式排列的多个芯片吸附孔1011；形成在非装载区102上的外罩200，外罩200和装载模具100之间形成腔室201；形成在外罩200上的抽气孔202和充气孔203；抽气装置300，抽气装置300的输入口301与抽气孔202密封连接，用于抽取腔室201的气体；充气装置400，充气装置400的输出口401与充气孔203密封连接，用于向腔室201充气。
透过高准度的设备，将大量的微型芯片布置在目标基板或者电路上，而此过程被称为巨量转移(Mass Transfer)技术。本发明实施例提供了一种微型芯片的批量转移装置，可以实现对待转移微型芯片的巨量转移过程。通过芯片吸附孔的边缘与待转移的微型芯片直接接触，形成在非装载区上的外罩和装载模具之间形成腔室，抽气装置抽取腔室的气体时，以至于待转移的微型芯片可以与外罩之间形成密闭空间，此时密闭空间处于负压状态，装载模具吸合微型芯片，充气装置向腔室充气，待转移的微型芯片可以与外罩之间处于正压状态，装载模具释放微型芯片，实现了将待转移微型芯片批量转移的过程。本发明实施例通过对形成在非装载区上的外罩和装载模具之间形成腔室进行抽气和充气达到精确控制腔室内气压的目的，极大地提高了批量转移巨量待转移微型芯片的精度，以解决现有技术中在将巨量微型芯片批量式转移至电路基板过程中，易出现效率、良品率和转移精度较差，给实际应用带来巨大的障碍的技术问题。
可选的，在上述技术方案的基础上，还包括形成在非装载区上的对准标记。用于根据装载模具包括的非装载区上的对准标记，将芯片吸附孔与微型芯片一一对准。
可选的，参见图2，还包括形成在装载区101上的至少一个支撑组件1012，支撑组件1012位于多个芯片吸附孔1011之间，且位于外罩200和装载模具100之间形成的腔室201内，用于防止装载模具100变形。示例性的，图中仅示出2个支撑组件1012，对于支撑组件1012的数量，本领域技术人员可以根据实际情况自行设计。
可选的，在上述技术方案的基础上，装载模具的组成材料包括金属材料、陶瓷材料或者高分子材料的中的任意一种。其中，金属材料包括但不限于：镍以及一些金属制成的非晶合金等。陶瓷材料包括但不限于：石英以及蓝宝石等。包括但不限于：聚对二甲苯(Parylene)、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)和有机玻璃(Polymethyl methacrylate，PMMA)等。
需要说明的是，微型芯片的批量转移装置的制备过程如下：
根据微型芯片的尺寸和形状，对应设计装载模具100的芯片吸附孔的尺寸和形状。装载模具100上的芯片吸附孔1011通过对装载模具100进行图形化的加工工艺形成阵列排布的通孔，即芯片吸附孔1011；然后通过键合工艺，将装载模具100的非转载区上形成带有腔室201的外罩200；之后再外罩200上形成抽气孔202和充气孔203；抽气装置300，抽气装置300的输入口301与抽气孔202密封连接，用于抽取腔室201的气体；充气装置400，充气装置400的输出口401与充气孔203密封连接，用于向腔室201充气。
可选的，在上述技术方案的基础上，装载模具100上的芯片吸附孔1011的图形化形成工艺包括纳米压印工艺或者激光加工工艺。纳米压印工艺包括但不限于：紫外固化纳米压印、热塑纳米压印、卷对卷纳米压印以及卷对板纳米压印。激光加工工艺包括但不限于：激光干涉技术以及激光直写技术。装载模具100上的芯片吸附孔1011的图形化形成工艺之后还包括刻蚀工艺，刻蚀工艺可以是干法刻蚀、湿法刻蚀或者电镀。
可选的，参见图2，在上述技术方案的基础上，支撑组件1012的形状为圆柱体。
可选的，在上述技术方案的基础上，抽气装置300包括但不限于机械泵或者压电陶瓷泵。可选的，在上述技术方案的基础上，充气装置400包括但不限于机械泵或者压电陶瓷泵。
可选的，装载模具100的材料可以是硬质材料也可以是柔性材料。
实施例二
和上述实施例基于同一构思，本发明实施例提供了一种微型芯片的批量转移方法，参见图3，该方法步骤如下：
步骤110、提供样品台，样品台上放置有阵列式排列的多个微型芯片。
参见图4，提供样品台500，样品台500上放置有阵列式排列的多个微型芯片501。
在本实施例中，微型芯片，示例性的为微型发光二极管芯片。微型发光二极管芯片具体的制备方法可以采用金属有机化学气相沉积，在洁净蓝宝石衬底上沉积氮化镓GaN外延层，外延层包含但不限于n型GaN外延层、多量子阱层、p型GaN外延层，采用光刻、清洗、刻蚀、电极沉积等芯片工艺制成如图4所示的微型发光二极管(MicroLED)芯片。
步骤120、将装载模具包括的装载区上的芯片吸附孔与微型芯片一一对准。
参见图5，将装载模具100包括的装载区101上的芯片吸附孔1011与微型芯片501一一对准。
步骤130、下压装载模具，以使芯片吸附孔的边缘与微型芯片直接接触。
参见图6，下压装载模具100，以使芯片吸附孔1011的边缘与微型芯片501直接接触。可选的，芯片吸附孔1011的面积小于或等于微型芯片501的面积。示例性的，在本实施例中，仅仅示出了芯片吸附孔1011的面积等于微型芯片501的面积的情况。
步骤140、抽气装置抽取微型芯片与装载模具包括的非装载区上的外罩之间的气体，微型芯片与装载模具包括的非装载区上的外罩之间的气体经过外罩上的抽气孔从抽气装置的输入口被抽出，微型芯片与装载模具吸合在一起。
参见图7，抽气装置抽取微型芯片501与装载模具100包括的非装载区102上的外罩200之间的气体，微型芯片501与装载模具包括的非装载区102上的外罩200之间的气体经过外罩200上的抽气孔202从抽气装置的输入口被抽出，微型芯片501与装载模具100吸合在一起。此时，微型芯片501与装载模具100包括的非装载区102上的外罩200之间的空间处于负压状态。
步骤150、将装载模具移至电路基板上方，微型芯片跟随装载模具转移至电路基板600上方。
参见图8，将装载模具100移至电路基板600上方，在范德华力和吸力的共同作用下，微型芯片501跟随装载模具100转移至电路基板600上方。
步骤160、充气泵装置向微型芯片与装载模具包括的非装载区上的外罩之间充气，微型芯片与装载模具分离，微型芯片转移至电路基板上。
参见图9，充气泵装置向微型芯片501与装载模具100包括的非装载区102上的外罩200之间充气，微型芯片501与装载模具100分离，微型芯片501转移至电路基板60上。此时，微型芯片501与装载模具100包括的非装载区102上的外罩200之间的空间处于正压状态。
对于样品台上有高密度的微型芯片时，可通过多次批量转移方法，完成微型芯片的巨量转移过程。对于样品台上有大面积的微型芯片时，可通过大面积的装载模具来实现微型芯片的巨量转移过程。
本发明实施例提供了一种微型芯片的批量转移转移方法，通过芯片吸附孔的边缘与待转移的微型芯片直接接触，形成在非装载区上的外罩和装载模具之间形成腔室，以至于待转移的微型芯片可以与外罩之间形成密闭空间，抽气装置抽取腔室的气体时，此时密闭空间处于负压状态，装载模具吸合微型芯片，充气装置向腔室充气，待转移的微型芯片可以与外罩之间处于正压状态，装载模具释放微型芯片，实现了将待转移微型芯片批量转移的过程。本发明实施例通过对形成在非装载区上的外罩和装载模具之间形成腔室进行抽气和充气达到精确控制腔室内气压的目的，极大地提高了批量转移巨量待转移微型芯片的精度，以解决现有技术中在将巨量微型芯片批量式转移至电路基板过程中，易出现效率、良品率和转移精度较差，给实际应用带来巨大的障碍的技术问题。可选的，在上述技术方案的基础上，步骤120将装载模具包括的装载区上的芯片吸附孔与微型芯片一一对准具体包括：根据装载模具包括的非装载区上的对准标记，将芯片吸附孔与微型芯片一一对准。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种微型芯片的批量转移装置，其特征在于，包括：
装载模具，所述装载模具包括装载区和位于所述装载区边缘的非装载区；
形成在所述装载区上的阵列式排列的多个芯片吸附孔；
形成在所述非装载区上的外罩，所述外罩和所述装载模具之间形成腔室；
形成在所述外罩上的抽气孔和充气孔；
抽气装置，所述抽气装置的输入口与所述抽气孔密封连接，用于抽取所述腔室的气体；
充气装置，所述充气装置的输出口与所述充气孔密封连接，用于向所述腔室充气。
2.根据权利要求1所述的微型芯片的批量转移装置，其特征在于，
还包括形成在所述非装载区上的对准标记。
3.根据权利要求1所述的微型芯片的批量转移装置，其特征在于，
还包括形成在所述装载区上的至少一个支撑组件，所述支撑组件位于多个所述芯片吸附孔之间，且位于所述外罩和所述装载模具之间形成的腔室内，用于防止所述装载模具变形。
4.根据权利要求1所述的微型芯片的批量转移装置，其特征在于，
所述装载模具的组成材料包括金属材料、陶瓷材料或者高分子材料的中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的微型芯片的批量转移装置，其特征在于，
所述装载模具上的芯片吸附孔的形成工艺包括纳米压印工艺或者激光加工工艺。
6.根据权利要求3所述的微型芯片的批量转移装置，其特征在于，
所述支撑组件的形状为圆柱体。
7.根据权利要求1所述的微型芯片的批量转移装置，其特征在于，
所述抽气装置包括机械泵或者压电陶瓷泵。
8.根据权利要求1所述的微型芯片的批量转移装置，其特征在于，
所述充气装置包括机械泵或者压电陶瓷泵。
9.一种微型芯片的批量转移方法，基于权利要求1-8任一所述的微型芯片的批量转移装置，其特征在于，包括：
提供样品台，所述样品台上放置有阵列式排列的多个微型芯片；
将装载模具包括的装载区上的芯片吸附孔与所述微型芯片一一对准；
下压所述装载模具，以使所述芯片吸附孔的边缘与所述微型芯片直接接触；
抽气装置抽取所述微型芯片与所述装载模具包括的非装载区上的外罩之间的气体，所述微型芯片与所述装载模具包括的非装载区上的外罩之间的气体经过所述外罩上的抽气孔从所述抽气装置的输入口被抽出，所述微型芯片与所述装载模具吸合在一起；
将所述装载模具移至电路基板上方，所述微型芯片跟随所述装载模具转移至所述电路基板上方；
充气泵装置向所述微型芯片与所述装载模具包括的非装载区上的外罩之间充气，所述微型芯片与所述装载模具分离，所述微型芯片转移至所述电路基板上。
10.根据权利要求9所述的微型芯片的批量转移方法，其特征在于，
所述将装载模具包括的装载区上的芯片吸附孔与所述微型芯片一一对准具体包括：
根据装载模具包括的非装载区上的对准标记，将所述芯片吸附孔与所述微型芯片一一对准。
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