CN110299317A - 一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统及转移方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，排列换能器阵列包括沿第一方向一一对应的排列超声换能器。相对的排列超声换能器之间可以形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以及偏置行波场；一维排列驻波声场可以将晶片固定在波节附近，而偏置行波场可以清除不位于波节中心的晶片；转移换能器阵列包括沿第二方向一一对应的转移超声换能器。转移超声换能器可以在固定基板表面形成二维驻波声场将晶片固定在波节附近，而二维驻波声场包括的声场回复力可以沿第一方向移动晶片，实现晶片的大批量移动。本发明还提供了一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法，同样具有上述有益效果。

Description

一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统及转移方法

技术领域

本发明涉及电子半导体技术领域，特别是涉及一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统及一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法。

背景技术

二十一世纪，全球照明产业进入一个LED照明为首的新时代，市场对LED的需求量逐年增多，因此全球Micro-LED(微发光二极管)市场规模增长迅速，且在未来的时间里依旧拥有高速增长的趋势。近年来，Micro-LED因为其高亮度、低功耗、超高解析度与色彩饱和度的特点受到越来越多的关注，Micro-LED是将传统的LED结构进行薄膜化、微小化、阵列化所得的晶片，该晶片的尺寸仅在1～10μm。因为晶片的尺寸及间距微小，Micro-LED在画质上能够实现高ppi，从而在手机和穿戴装置等中小尺寸显示荧幕上的应用已经受到了各家厂商的关注。由于Micro-LED的尺寸在微米级别，所以制约Micro-LED生产的一个最大问题是晶片的巨量微转移，即把微米级大小的Micro-LED晶片从施主晶圆上精准抓取，扩大阵列距离，妥善安放固定到目标衬底上，以传统LED晶片通过机械手取放的方法，制作一台显示器需要2-15周，远远不能满足产业化的需求，因此，亟需提出新的方法来提高Micro-LED的转移效率，准确放置晶片，以提高Micro-LED显示技术的发展步伐。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，可以同时大量转移晶片；本发明还提供了一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法，可以同时大量转移晶片。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，包括排列基板、排列换能器阵列、固定基板、转移换能器阵列、微流体发生装置和控制中心；

所述排列换能器阵列设置于所述排列基板表面沿第一方向相对的两个侧边，所述排列换能器阵列包括沿所述第一方向一一对应的排列超声换能器；所述微流体发生装置用于将晶片从所述排列基板表面转移至所述固定基板表面；

所述转移换能器阵列设置于所述固定基板表面沿第二方向相对的两个侧边，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述转移换能器阵列包括沿所述第二方向一一对应的转移超声换能器；

所述控制中心用于控制所述排列超声换能器，在相对应的两个所述排列超声换能器之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以及偏置行波场；

所述控制中心还用于控制所述转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，所述二维驻波声场包括沿所述第一方向的声场回复力。

可选的，所述二维驻波声场中，沿所述第二方向波节的位置与所述排列超声换能器的位置相对应。

可选的，所述固定基板表面设置有用于固定所述晶片的固定件。

可选的，所述固定件包括固定吸盘和固定槽，所述固定吸盘位于所述固定槽内。

可选的，所述控制中心包括处理器和开关控制电源；

所述开关控制电源分别与所述排列换能器阵列以及所述转移换能器阵列电连接；

所述处理器用于通过所述开关控制电源控制所述排列超声换能器形成所述一维排列驻波声场，以及所述偏置行波场；

所述处理器还用于通过所述开关控制电源控制所述转移超声换能器形成所述二维驻波声场。

可选的，还包括摄像头和机械手；

所述摄像头用于获取所述固定基板表面的晶片分布图像；

所述控制中心用于：

通过所述晶片分布图像确定所述固定基板表面的晶片分布信息；

根据所述晶片分布信息控制所述机械手调整所述固定基板表面晶片的位置。

本发明还提供了一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法，应用于控制中心，包括：

控制排列换能器阵列中的排列超声换能器，在沿第一方向相对的两个所述排列超声换能器之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以在所述波节处固定晶片；所述排列换能器阵列设置于排列基板表面沿所述第一方向相对的两个侧边，所述排列换能器阵列包括沿所述第一方向一一对应的所述排列超声换能器；

控制所述排列超声换能器，在沿所述第一方向相对的两个所述排列超声换能器之间形成偏置行波场，以清除不位于所述波节中心的晶片；

通过微流体发生装置将仅位于所述波节中心的晶片转移至固定基板表面；

控制转移换能器阵列中的转移超声换能器，在所述固定基板表面形成二维驻波声场，以沿所述第一方向将所述晶片转移至预设位置；所述二维驻波声场包括沿所述第一方向的声场回复力，所述转移换能器阵列设置于所述固定基板表面沿第二方向相对的两个侧边，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述转移换能器阵列包括沿所述第二方向一一对应的转移超声换能器。

可选的，通过微流体发生装置将仅位于所述波节中心的晶片转移至固定基板表面包括：

通过微流体发生装置，将仅位于所述波节中心的晶片转移至所述转移换能器阵列中预设位置的所述转移超声换能器之间；

对应的，所述控制转移换能器阵列中的转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，以沿所述第一方向将所述晶片转移至预设位置包括：

S1：将布置有所述晶片的转移超声换能器设置为当前转移超声换能器，向所述当前转移超声换能器输入第一电压，以在所述当前转移超声换能器之间形成一维固定驻波声场，在所述一维固定驻波声场的波节处固定所述晶片；

S2：向与所述当前转移超声换能器相邻的目标转移超声换能器输入大于所述第一电压的第二电压，以在所述当前转移超声换能器以及所述目标转移超声换能器之间形成二维驻波声场，将所述晶片从所述当前转移超声换能器转换至所述目标转移超声换能器；所述二维驻波声场包括从所述当前转移超声换能器指向所述沿所述目标转移超声换能器的声场回复力；

循环所述S1至S2，以将所述晶片转移至预设位置。

可选的，在所述控制转移换能器阵列中的转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，以沿所述第一方向将所述晶片转移至预设位置之后，所述方法还包括：

通过固定件固定转移至所述预设位置的晶片；所述固定基板表面设置有用于固定所述晶片的固定件。

可选的，在所述控制转移换能器阵列中的转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，以沿所述第一方向将所述晶片转移至预设位置之后，所述方法还包括：

通过摄像头获取所述固定基板表面的晶片分布图像；

通过所述晶片分布图像确定所述固定基板表面的晶片分布信息；

根据所述晶片分布信息控制机械手调整所述固定基板表面晶片的位置。

本发明所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，排列基板表面沿第一方向相对的两个侧边设置有排列换能器阵列，排列换能器阵列包括沿第一方向一一对应的排列超声换能器。相对的排列超声换能器之间可以形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以及偏置行波场；其中一维排列驻波声场可以将晶片固定在波节附近，而偏置行波场可以清除不位于波节中心的晶片，从而实现晶片在排列基板规则排列成一列；固定基板表面沿第二方向相对的两个侧边设置有转移换能器阵列，转移换能器阵列包括沿第二方向一一对应的转移超声换能器。转移超声换能器可以在固定基板表面形成二维驻波声场将晶片固定在波节附近，而二维驻波声场包括的声场回复力可以沿第一方向移动晶片，从而将晶片移动至预设位置，实现晶片的大批量移动。由于上述晶片的移动方式可以整列进行，从而可以实现晶片的大批量转移，从而满足产业化的需求；同时在大批量移动过程中为非接触式，不与外界部件，例如机械手接触，从而可以有效避免晶片在转移过程中受到损伤。

本发明还提供了一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统的结构示意图；

图2为图1中固定基板的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种具体的晶片转移系统的结构示意图；

图4至图9为本发明实施例所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法的工艺流程图；

图10至图15为本发明实施例所提供的一种具体的晶片转移方法的工艺流程图。

图中：1.排列基板、2.排列换能器阵列、21.排列超声换能器、3.固定基板、31.固定吸盘、4.转移换能器阵列、41.转移超声换能器、5.控制中心、51.处理器、52.开关控制电源、6.摄像头、7.机械手。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统。在现有技术中，通常是采用物理器械接触驱动的方式来转移晶片。但是由于晶片的尺寸过于微小，使用物理器械进行接触式驱动时，由于物理器械尺寸的限制无法实现大批量晶片的转移；同时在接触式驱动时，物理器械，例如机械手可能会损伤晶片，从而造成晶片良品率的下降。

而本发明所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，排列基板表面沿第一方向相对的两个侧边设置有排列换能器阵列，排列换能器阵列包括沿第一方向一一对应的排列超声换能器。相对的排列超声换能器之间可以形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以及偏置行波场；其中一维排列驻波声场可以将晶片固定在波节附近，而偏置行波场可以清除不位于波节中心的晶片，从而实现晶片在排列基板规则排列成一列；固定基板表面沿第二方向相对的两个侧边设置有转移换能器阵列，转移换能器阵列包括沿第二方向一一对应的转移超声换能器。转移超声换能器可以在固定基板表面形成二维驻波声场将晶片固定在波节附近，而二维驻波声场包括的声场回复力可以沿第一方向移动晶片，从而将晶片移动至预设位置，实现晶片的大批量移动。由于上述晶片的移动方式可以整列进行，从而可以实现晶片的大批量转移，从而满足产业化的需求；同时在大批量移动过程中为非接触式，不与外界部件，例如机械手接触，从而可以有效避免晶片在转移过程中受到损伤。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1以及图2，图1为本发明实施例所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统的结构示意图；图2为图1中固定基板的俯视结构示意图。

参见图1，在本发明实施例中，所述晶片转移系统包括排列基板1、排列换能器阵列2、固定基板3、转移换能器阵列4、微流体发生装置和控制中心5；所述排列换能器阵列2设置于所述排列基板1表面沿第一方向相对的两个侧边，所述排列换能器阵列2包括沿所述第一方向一一对应的排列超声换能器21；所述微流体发生装置用于将晶片从所述排列基板1表面转移至所述固定基板3表面；所述转移换能器阵列4设置于所述固定基板3表面沿第二方向相对的两个侧边，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述转移换能器阵列4包括沿所述第二方向一一对应的转移超声换能器41；所述控制中心5用于控制所述排列超声换能器21，在相对应的两个所述排列超声换能器21之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以及偏置行波场；所述控制中心5还用于控制所述转移超声换能器41在所述固定基板3表面形成二维驻波声场，所述二维驻波声场包括沿所述第一方向的声场回复力。

在本发明实施例中，排列基板1表面用于形成一列规则排列的晶片。上述排列基板1通常呈矩形，该排列基板1具有沿第一方向相对的两个侧边，在排列基板1表面沿该两个侧边设置有排列换能器阵列2，该排列换能器阵列2包括沿第一方向一一对应的排列超声换能器21。即上述排列换能器阵列2包括两列排列超声换能器21，任一列排列超声换能器21位于排列基板1沿第一方向相对的两个侧边中的任一侧边，任一列排列超声换能器21沿排列基板1的侧边设置。通常情况下，排列超声换能器21会沿排列基板1的侧边均匀分布，即任意相邻的两个排列超声换能器21之间的间距均相等。

上述两列排列超声换能器21之间，沿第一方向具有一一对应的排列超声换能器21，相对应的两个排列超声换能器21分别位于排列基板1相对的两个侧边且相互对应。需要说明的是，在本发明实施例中排列超声换能器21所产生声波的频率均相同。控制中心5向排列超声换能器21施加适当的驱动信号之后，排列超声换能器21的致动材料将产生一定频率的振动以产生声波，而相对设置的两个排列超声换能器21之间产生的声波会相互叠加。有关排列超声换能器21以及排列换能器阵列2的具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。

当排列超声换能器21产生声波的半波长可以被相对设置的两个排列超声换能器21之间间距整除，则在相对设置的两个排列超声换能器21之间可以形成一维驻波声场。在本发明实施例中，相对设置的两个排列超声换能器21之间会在排列基板1表面形成仅包括一个波节的一维驻波声场，该波节通常位于相对设置的两个排列超声换能器21之间的中点。由于在本发明实施例中沿排列基板1侧边分布有多个排列超声换能器21，使得多个仅包括一个波节的一维驻波声场也会沿排列基板1侧边分布，即波节会在排列基板1表面呈一直线分布。由于一维驻波声场中仅波节处的位置不变且振幅为零，即位于波节处的晶片将不受外力可以保持位置不变，而其余位置的晶片将受一维驻波声场的作用力向波节处移动。由于波节会在排列基板1表面呈一直线分布，从而使得晶片可以在排列基板1表面呈一直线分布。需要说明的是，在相对转移超声换能器41之间仅产生一维驻波声场时，相对的两个转移超声换能器41所输出声波的振幅需要相同。

在本发明实施例中，通过控制中心5可以在相对设置的转移超声换能器41中间，在一维驻波声场的基础上叠加一偏置行波场。有关该偏置行波场具体的形成步骤将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。上述偏置行波场可以将原本位于一维驻波声场波节附近的晶片中，不位于波节中心的晶片沿偏置行波场指向方向推出排列基板1，此时在每个波节处通常仅固定有一个晶片，即相对设置的两个转移超声换能器41之间仅固定有一个晶片，而多个晶片会沿波节在排列基板1表面呈一直线分布。当转移超声换能器41沿排列基板1侧边均与分布时，晶片也会在排列基板1表面沿一直线均匀分布。

在本发明实施例中，微流体发生装置用于将晶片从排列基板1表面转移至固定基板3表面。具体的，上述微流体发生装置用于产生微流体并通过微流体技术控制微流体的流向等等。上述微流体在微流体发生装置的控制下可以将位于排列基板1表面的晶片大批量的转移至固定基板3表面。有关微流体发生装置的具体结构以及具体工作原理可以参考现有技术，在此不再进行赘述。使用微流体发生装置转移晶片可以实现大批量非接触式的晶片转移。需要说明的是，在本发明实施例中使用微流体发生装置转移晶片时，不需要严格保证晶片之间的间距等不发生变化，因为后续在固定基板3表面产生的驻波可以对晶片位置进行校正。

在本发明实施例中，固定基板3表面用于形成多列规则排列的晶片。上述固定基板3通常呈矩形，该固定基板3具有沿第二方向相对的两个侧边，上述第二方向与第一方向相互垂直。在固定基板3表面沿该两个侧边设置有转移换能器阵列4，该转移换能器阵列4包括沿第二方向一一对应的转移超声换能器41。即上述转移换能器阵列4包括两列转移超声换能器41，任一列转移超声换能器41位于固定基板3沿第二方向相对的两个侧边的任一侧边，任一转移超声换能器41沿固定基板3的侧边设置。通常情况下，转移超声换能器41会沿固定基板3侧边均匀分布，即任一相邻的两个转移超声换能器41之间的间距均相等。

上述两列转移超声换能器41之间，沿第二方向具有一一对应的转移超声换能器41，相对应的两个转移超声换能器41分别位于固定基板3相对的两个侧边且相互对应。需要说明的是，在本发明实施例中转移超声换能器41所产生声波的频率均相同。上述转移超声换能器41的结构以及工作原理与排列超声换能器21大体一致，在此不再进行赘述。

一组相对设置的转移超声换能器41之间可以形成一维驻波声场，而相邻的多组相对设置的转移超声换能器41可以在固定基板3表面生成二维驻波声场，即在本发明实施例中二维驻波声场是由多个一维驻波声场相互叠加而成。在本发明实施例中，控制中心5可以控制转移换能器阵列4在固定基板3表面形成二维驻波声场，该二维驻波声场需要包括沿第一方向的声场回复力。有关该具有声场回复力的二维驻波声场的形成步骤将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。在该声场回复力的作用下，位于某一对相对设置的转移超声换能器41之间的晶片可以沿声场回复力的方向移动，从而实现整列晶片的移动，并最终移动至晶片的预设位置。

需要说明的是，上述二维驻波声场中，沿第二方向的波节所处位置通常需要与排列转移阵列中排列超声换能器21的位置相对应，以在将晶片从排列基板1转移至固定基板3之后，便于在通过二维驻波声场对晶片进行定位，将晶片固定在固定基板3表面。

还需要说明的是，由于晶片需要在转移基板表面以及固定基板3表面移动，上述转移基板表面以及固定基板3表面通常需要为光滑表面，以使晶片可以在转移基板表面以及固定基板3表面自由移动。另外，为了增强转移基板表面以及固定基板3表面的驻波声场，上述转移基板表面以及固定基板3表面还可以设置均匀液体或者是凝胶，以增强转移基板表面以及固定基板3表面的驻波声场。通常情况下，上述转移基板沿第一方向相对的两侧可以设置晶片回收装置，以回收在偏置行波场作用下推离排列基板1表面的晶片。有关晶片回收装置的具体结构可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。

参见图2，具体的，为了避免在固定基板3表面转移晶片的过程中，在转移待转移晶片时影响已转移晶片的位置，上述固定基板3表面可以设置有用于固定所述晶片的固定件，该固定件可以固定已经处于预设位置的晶片。具体的，上述固定件通常包括固定吸盘31和固定槽，所述固定吸盘31位于所述固定槽内。上述固定槽可以用于容纳固定吸盘31，从而避免固定吸盘31突出固定基板3表面对晶片转移的过程造成干扰。上述固定吸盘31可以向已经处于预设位置的晶片施加指向固定基板3的力，从而将已经处于预设位置的晶片固定在固定基板3表面。有关固定吸盘31的具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。

由于上述排列超声换能器21以及转移超声换能器41的作用是将电能转换成机械能以产生声波，相应的上述控制中心5可以包括处理器51和开关控制电源52，其中开关控制电源52需要分别与排列换能器阵列2以及转移换能器阵列4电连接。上述开关控制电源52可以根据处理器51的指令生成对应的电信号，并将该电信号传递至对应的与排列换能器阵列2或转移换能器阵列4，以产生上述例如一维驻波声场、二维驻波声场、偏置行波场等各种声场。具体的，所述处理器51用于通过所述开关控制电源52控制所述排列超声换能器21形成所述一维排列驻波声场，以及所述偏置行波场；所述处理器51还用于通过所述开关控制电源52控制所述转移超声换能器41形成所述二维驻波声场。

本发明实施例所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，排列基板1表面沿第一方向相对的两个侧边设置有排列换能器阵列2，排列换能器阵列2包括沿第一方向一一对应的排列超声换能器21。相对的排列超声换能器21之间可以形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以及偏置行波场；其中一维排列驻波声场可以将晶片固定在波节附近，而偏置行波场可以清除不位于波节中心的晶片，从而实现晶片在排列基板1规则排列成一列；固定基板3表面沿第二方向相对的两个侧边设置有转移换能器阵列4，转移换能器阵列4包括沿第二方向一一对应的转移超声换能器41。转移超声换能器41可以在固定基板3表面形成二维驻波声场将晶片固定在波节附近，而二维驻波声场包括的声场回复力可以沿第一方向移动晶片，从而将晶片移动至预设位置，实现晶片的大批量移动。由于上述晶片的移动方式可以整列进行，从而可以实现晶片的大批量转移，从而满足产业化的需求；同时在大批量移动过程中为非接触式，不与外界部件，例如机械手接触，从而可以有效避免晶片在转移过程中受到损伤。

有关本发明所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统的具体结构将在下述发明实施例中做详细介绍。

请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种具体的晶片转移系统的结构示意图。

区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，进一步的对晶片转移系统的结构进行具体限定。其余内容已在上述发明实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。

参见图3，在本发明实施例中，所述晶片转移系统还可以包括摄像头6和机械手7；所述摄像头6用于获取所述固定基板3表面的晶片分布图像；所述控制中心5用于通过所述晶片分布图像确定所述固定基板3表面的晶片分布信息；根据所述晶片分布信息控制所述机械手7调整所述固定基板3表面晶片的位置。

由于在上述发明实施例中通过转移换能器阵列4以及转移换能器阵列4所产生的各种声场容易受外界环境的干扰，从而导致某些晶片没有移动到预设位置，或者是某些预设位置留有多个晶片。则在本发明实施例中，可以通过机械手7对固定基板3表面晶片的位置进行微调。

具体的，上述摄像头6可以获取固定基板3表面的晶片分布图像，该晶片分布图像包括有固定基板3表面晶片的分布信息。上述摄像头6会将获取的晶片分布图像发送至控制中心5，该控制中心5会基于图像识别技术从晶片分布图像中分析出晶片分布信息，并根据该晶片分布信息确认固定基板3表面晶片是否存在错位，该错位包括晶片缺位以及晶片重叠。当固定基板3表面晶片存在错位时，控制中心5将会根据晶片分布信息控制机械手7调整固定基板3表面晶片的位置。有关机械手7具体的结构以及机械手7具体的控制方法可以参考现有技术，在此不再进行赘述。

本发明实施例所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，可以基于图像识别技术控制机械手7对固定基板3表面晶片的位置进行微调，从而保证晶片转移的成功率。

下面对本发明实施例所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法进行介绍，下文描述的晶片转移方法与上文描述的晶片转移系统可相互对应参照。

请参考图4至图9，图4至图9为本发明实施例所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法的工艺流程图。

参见图4，在本发明实施例中，所述晶片转移方法应用于控制中心5，该方法包括：

S101：控制排列换能器阵列中的排列超声换能器，在沿第一方向相对的两个排列超声换能器之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以在波节处固定晶片。

在本发明实施例中，所述排列换能器阵列2设置于排列基板1表面沿所述第一方向相对的两个侧边，所述排列换能器阵列2包括沿所述第一方向一一对应的所述排列超声换能器21。有关排列基板1以及换能器阵列的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

参见图5，在本步骤之前，会将晶片放置在转移基板表面，此时晶片呈无序排列。参见图6与图7，在本步骤中，通常会控制排列超声换能器21生成相同频率，相同振幅的声波，以在沿第一方向相对设置的排列超声换能器21之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场。此时呈无序排列的晶片会在一维排列驻波声场的作用下向波节处移动，并最终集中在波节附近。有关一维排列驻波声场具体形成的条件可以参考现有技术，在此不再进行赘述。

S102：控制排列超声换能器，在沿第一方向相对的两个排列超声换能器之间形成偏置行波场，以清除不位于波节中心的晶片。

参见图8至图9，在本步骤中，会在上述一维排列驻波声场中叠加一偏置行波场，以清除排列基板1表面不位于波节中心的晶片。具体的，在本步骤中需要改变相对设置的两个排列超声换能器21之间输出声波振幅的大小关系。在S101中控制排列超声换能整列产生一维排列驻波声场之后，可以在相对设置的两个排列超声换能器21中，维持任一个排列超声换能器21的输入电压不变，减小另一个排列超声换能器21的输入电压，即减少另一排列超声换能器21输出声波的振幅。此时在相对设置的两个排列超声换能器21之间会形成指向减小输入电压的排列超声换能器21一侧的偏置行波场，该偏置行波场会将原本位于一维排列驻波声场波节附近的晶片中，不位于波节中心的晶片沿偏置行波场指向方向推出排列基板1，此时在每个波节处通常仅固定有一个晶片，即相对设置的两个排列超声换能器21之间仅固定有一个晶片，而多个晶片会沿波节在排列基板1表面呈一直线分布。

S103：通过微流体发生装置将仅位于波节中心的晶片转移至固定基板表面。

有关固定基板3的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。在本步骤中，会通过微流体发生装置基于微流体技术控制微流体，将位于排列基板1表面仅位于波节中心的晶片转移至固定基板3表面。有关微流体发生装置及相关技术可以参考现有技术，在此不再进行赘述。需要说明的是，在本步骤中不需要严格保证晶片之间的间距等不发生变化，因为后续在固定基板3表面产生的驻波可以对晶片位置进行校正。

S104：控制转移换能器阵列中的转移超声换能器，在固定基板表面形成二维驻波声场，以沿第一方向将所述晶片转移至预设位置。

在本发明实施例中，所述二维驻波声场包括沿所述第一方向的声场回复力，所述转移换能器阵列4设置于所述固定基板3表面沿第二方向相对的两个侧边，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述转移换能器阵列4包括沿所述第二方向一一对应的转移超声换能器41。有关转移换能器阵列4以及转移超声换能器41的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

在本步骤中，二维驻波声场包括的声场回复力可以将排成一列的晶片整体沿声场回复力的方向移动，从而将晶片移动至预设位置，完成晶片的转移。有关上述二维驻波声场以及声场回复力的形成步骤将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

本发明实施例所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法，可以先实现晶片在排列基板1规则排列成一列，再实现沿第一方向移动呈整列分布的晶片，实现晶片的大批量移动。由于上述晶片的移动方式可以整列进行，从而可以实现晶片的大批量转移，从而满足产业化的需求；同时在大批量移动过程中为非接触式，不与外界部件，例如机械手接触，从而可以有效避免晶片在转移过程中受到损伤。

有关本发明所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。

请参考图10至图15，图10至图15为本发明实施例所提供的一种具体的晶片转移方法的工艺流程图。

参见图10，在本发明实施例中，所述晶片转移方法应用于控制中心5，该方法包括：

S201：控制排列换能器阵列中的排列超声换能器，在沿第一方向相对的两个排列超声换能器之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以在波节处固定晶片。

S202：控制排列超声换能器，在沿第一方向相对的两个排列超声换能器之间形成偏置行波场，以清除不位于波节中心的晶片。

上述S201至S202分别与上述发明实施例中S101至S102基本一致，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。

S203：通过微流体发生装置，将仅位于波节中心的晶片转移至转移换能器阵列中预设位置的转移超声换能器之间。

本步骤与上述发明实施例中S103基本一致，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。在本步骤中，具体会将排列基板1表面的晶片转移至转移换能器阵列4中预设位置的转移超声换能器41之间，以便通过转移超声换能器41对晶片进行定位。

S1：将布置有晶片的转移超声换能器设置为当前转移超声换能器，向当前转移超声换能器输入第一电压，以在当前转移超声换能器之间形成一维固定驻波声场，在一维固定驻波声场的波节处固定晶片。

参见图11，在本步骤中，当晶片转移至某一对相对设置的转移超声换能器41之间时，把该对转移超声换能器41作为当前转移超声换能器41，并向该当前转移超声换能器41输入第一电压，从而使得当前转移超声换能器41产生对应该第一电压的一维固定驻波声场，该一维固定驻波声场的振幅对应上述第一电压。

需要说明的是，当晶片刚从排列基板1转移至固定基板3时，在晶片两端的当前转移超声换能器41所产生的一维固定驻波声场可以将晶片固定在该一维固定驻波声场的波节处。通常情况下，该一维固定驻波声场的波节位置需要对应上述排列超声换能器21的位置。

S2：向与当前转移超声换能器相邻的目标转移超声换能器输入大于第一电压的第二电压，以在当前转移超声换能器以及目标转移超声换能器之间形成二维驻波声场，将晶片从当前转移超声换能器转换至目标转移超声换能器。

在本发明实施例中，二维驻波声场包括从当前转移超声换能器41指向沿所述目标转移超声换能器41的声场回复力。

参见图12以及图13，在本步骤中，会向与上述当前转移超声换能器41相邻的目标转移超声换能器41输入第二电压，该第二电压需要大于第一电压，从而使得上述目标转移超声换能器41会产生振幅更大的一维固定驻波声场，该目标转移超声换能器41产生的一维固定驻波声场会与上述当前转移超声换能器41产生的一维固定驻波声场相互作用，从而形成二维驻波声场，并且该二维驻波声场中包括有从当前转移超声换能器41指向目标转移超声换能器41的声场回复力，该声场回复力会将晶片从当前转移超声换能器41之间位置推动至目标转移超声换能器41之间位置，从而实现固定基板3表面晶片的移动。

S204：循环所述S1至S2，以将晶片转移至预设位置。

参见图14以及图15，在本步骤中，会循环上述S1至S2，以将晶片转移至预设位置。具体的，本步骤通常具体为判断是否已向晶片预设位置所对应的目标转移超声换能器41施加预设时长的第二电压。若是，则执行后续步骤；若否，则执行S1。在本步骤中，每循环一次S1至S2，可以将晶片沿第一方向移动长度为相邻转移超声换能器41之间间距的距离；每循环一次S1至S2，需要关闭原当前转移超声换能器41，并将原目标转移超声换能器41作为新的当前转移超声换能器41，且将向该新的当前转移超声换能器41的电压降低至第二电压。

S205：通过摄像头获取固定基板表面的晶片分布图像。

有关摄像头6的具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。在本步骤中，会通过摄像头6获取固定基板3表面的晶片分布图像，该晶片分布图像包括有固定基板3表面晶片的分布信息。

S206：通过晶片分布图像确定固定基板表面的晶片分布信息。

在本步骤中，会基于图像识别技术从晶片分布图像中分析出晶片分布信息，并根据该晶片分布信息确认固定基板3表面晶片是否存在错位，该错位包括晶片缺位以及晶片重叠。

S207：根据晶片分布信息控制机械手调整固定基板表面晶片的位置。

在本步骤中，当固定基板3表面晶片存在错位时，会根据晶片分布信息控制机械手7调整固定基板3表面晶片的位置。有关机械手7具体的结构以及机械手7具体的控制方法可以参考现有技术，在此不再进行赘述。在本步骤中，基于图像识别技术控制机械手7对固定基板3表面晶片的位置进行微调，可以保证晶片转移的成功率。

S208：通过固定件固定转移至预设位置的晶片。

在本发明实施例中，所述固定基板3表面设置有用于固定所述晶片的固定件。有关固定件的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。在本步骤中，通过固定件固定晶片可以固定已经处于预设位置的晶片，以便后续对晶片进行焊接等。

本发明实施例所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法，具体提供了一种生成包括声场回复力的二维驻波声场的方法；并且通过摄像头6以及机械手7可以对固定基板3表面晶片的位置进行微调，保证晶片转移的成功率；通过固定件可以固定处于预设位置的晶片。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统及一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，其特征在于，包括排列基板、排列换能器阵列、固定基板、转移换能器阵列、微流体发生装置和控制中心；

所述排列换能器阵列设置于所述排列基板表面沿第一方向相对的两个侧边，所述排列换能器阵列包括沿所述第一方向一一对应的排列超声换能器；所述微流体发生装置用于将晶片从所述排列基板表面转移至所述固定基板表面；

所述转移换能器阵列设置于所述固定基板表面沿第二方向相对的两个侧边，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述转移换能器阵列包括沿所述第二方向一一对应的转移超声换能器；

所述控制中心用于控制所述排列超声换能器，在相对应的两个所述排列超声换能器之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以及偏置行波场；

所述控制中心还用于控制所述转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，所述二维驻波声场包括沿所述第一方向的声场回复力。

2.根据权利要求1所述的晶片转移系统，其特征在于，所述二维驻波声场中，沿所述第二方向波节的位置与所述排列超声换能器的位置相对应。

3.根据权利要求1所述的晶片转移系统，其特征在于，所述固定基板表面设置有用于固定所述晶片的固定件。

4.根据权利要求3所述的晶片转移系统，其特征在于，所述固定件包括固定吸盘和固定槽，所述固定吸盘位于所述固定槽内。

5.根据权利要求1所述的晶片转移系统，其特征在于，所述控制中心包括处理器和开关控制电源；

所述开关控制电源分别与所述排列换能器阵列以及所述转移换能器阵列电连接；

所述处理器用于通过所述开关控制电源控制所述排列超声换能器形成所述一维排列驻波声场，以及所述偏置行波场；

所述处理器还用于通过所述开关控制电源控制所述转移超声换能器形成所述二维驻波声场。

6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的晶片转移系统，其特征在于，还包括摄像头和机械手；

所述摄像头用于获取所述固定基板表面的晶片分布图像；

所述控制中心用于：

通过所述晶片分布图像确定所述固定基板表面的晶片分布信息；

根据所述晶片分布信息控制所述机械手调整所述固定基板表面晶片的位置。

7.一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法，其特征在于，应用于控制中心，包括：

控制排列换能器阵列中的排列超声换能器，在沿第一方向相对的两个所述排列超声换能器之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以在所述波节处固定晶片；所述排列换能器阵列设置于排列基板表面沿所述第一方向相对的两个侧边，所述排列换能器阵列包括沿所述第一方向一一对应的所述排列超声换能器；

控制所述排列超声换能器，在沿所述第一方向相对的两个所述排列超声换能器之间形成偏置行波场，以清除不位于所述波节中心的晶片；

通过微流体发生装置将仅位于所述波节中心的晶片转移至固定基板表面；

控制转移换能器阵列中的转移超声换能器，在所述固定基板表面形成二维驻波声场，以沿所述第一方向将所述晶片转移至预设位置；所述二维驻波声场包括沿所述第一方向的声场回复力，所述转移换能器阵列设置于所述固定基板表面沿第二方向相对的两个侧边，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述转移换能器阵列包括沿所述第二方向一一对应的转移超声换能器。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过微流体发生装置将仅位于所述波节中心的晶片转移至固定基板表面包括：

通过微流体发生装置，将仅位于所述波节中心的晶片转移至所述转移换能器阵列中预设位置的所述转移超声换能器之间；

对应的，所述控制转移换能器阵列中的转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，以沿所述第一方向将所述晶片转移至预设位置包括：

S1：将布置有所述晶片的转移超声换能器设置为当前转移超声换能器，向所述当前转移超声换能器输入第一电压，以在所述当前转移超声换能器之间形成一维固定驻波声场，在所述一维固定驻波声场的波节处固定所述晶片；

S2：向与所述当前转移超声换能器相邻的目标转移超声换能器输入大于所述第一电压的第二电压，以在所述当前转移超声换能器以及所述目标转移超声换能器之间形成二维驻波声场，将所述晶片从所述当前转移超声换能器转换至所述目标转移超声换能器；所述二维驻波声场包括从所述当前转移超声换能器指向所述沿所述目标转移超声换能器的声场回复力；

循环所述S1至S2，以将所述晶片转移至预设位置。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述控制转移换能器阵列中的转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，以沿所述第一方向将所述晶片转移至预设位置之后，所述方法还包括：

通过固定件固定转移至所述预设位置的晶片；所述固定基板表面设置有用于固定所述晶片的固定件。

10.根据权利要求7至9任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在所述控制转移换能器阵列中的转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，以沿所述第一方向将所述晶片转移至预设位置之后，所述方法还包括：

通过摄像头获取所述固定基板表面的晶片分布图像；

通过所述晶片分布图像确定所述固定基板表面的晶片分布信息；

根据所述晶片分布信息控制机械手调整所述固定基板表面晶片的位置。