CN110349889B - 一种微小芯片的批量转移装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种微小芯片的批量转移装置，包括导轨及芯片转移模块；所述导轨两侧包括沿所述导轨延伸方向排列的导轨电极；所述芯片转移模块套装在所述导轨上，且所述芯片转移模块与所述导轨之间具有间隙；所述芯片转移模块内侧包括与所述导轨电极相对应的芯片转移模块电极，通过改变所述导轨电极与所述芯片转移模块电极的电场强度，使所述芯片转移模块沿所述导轨宏动。本申请通过改变所述导轨电极不同位置的电场强度，精确控制所述芯片转移模块的位置，本申请提供的技术方案，在对所述芯片转移模块实现长行程的间距调整的同时，相比与现有技术，还大大减小了所述微小芯片的批量转移装置的占用空间，提高芯片转移的效率。

Description

一种微小芯片的批量转移装置
技术领域
本申请涉及芯片领域，特别是涉及一种微小芯片的批量转移装置。
背景技术
随着芯片集成化极速发展。传统的固晶、焊线、倒装等芯片器件封装效率已达到极限，无法满足其行业发展需求，全球都在寻求新的突破。先进封装是后摩尔时代应对高密度、高集成度芯片封装的重大技术变革。能否实现规模化芯片阵列转移，是先进封装技术能否成为行业引领性主流技术的关键核心问题。
芯片用量越来越多、尺寸越来越小，单颗芯片独立封装技术的效率无法跟上需求，亟需芯片批量转移与规模化封装的新工艺与装备；且在先进显示Micro-LED封装中数量更加庞大，对巨量芯片转移的需求更加突出。
事实上，由于晶圆上的芯片密度与安装基板上芯片的密度不一样，芯片在巨量转移的过程中，是需要精确地调整间距和对位偏差的，虽然在世界范围内，存在许多的巨量转移方案，但是他们大多数没有考虑到芯片间距调整的问题。如现有技术中使用范围最广的利用弹性伸缩材料调整间距的装置，弹性伸缩材料的伸缩率小于0.1％，伸缩材料的行程如果要达到1μm那么，伸缩材料本体的长度至少得1000μm。而芯片间距要求在1-100μm之间调整，该机构直接使用伸缩材料伸缩来改变芯片间距，伸缩材料本体(1000μm)已远远超过芯片间距的最大长度(100μm),故在实际应用中，不可能实现大行程的间距调整。因此，找到一种在满足芯片调整间距的精度的前提下，实现长行程间距(1-100μm)调整的方法，是本领域技术人员亟待解决的问题。
申请内容
本申请的目的是提供一种微小芯片的批量转移装置，以解决现有技术中芯片调整间距的精度太低，不能实现长行程的间距调整。
为解决上述技术问题，本申请提供一种微小芯片的批量转移装置，包括导轨及芯片转移模块；
所述导轨两侧包括沿所述导轨延伸方向排列的导轨电极；
所述芯片转移模块套装在所述导轨上，且所述芯片转移模块与所述导轨之间具有间隙；
所述芯片转移模块内侧包括与所述导轨电极相对应的芯片转移模块电极，通过改变所述导轨电极与所述芯片转移模块电极的电场强度，使所述芯片转移模块沿所述导轨宏动。
可选地，在所述微小芯片的批量转移装置中，所述导轨上表面设置有气孔，所述气孔在所述芯片转移模块沿导轨所述导轨宏动时喷出气流，使所述芯片转移模块与所述导轨无接触。
可选地，在所述微小芯片的批量转移装置中，所述导轨上表面具有两列沿所述导轨的延伸方向的排列的对称分布的气孔。
可选地，在所述微小芯片的批量转移装置中，还包括分压挡板，所述分压挡板设置于所述导轨上方；
当所述芯片转移模块的通孔的下表面与所述导轨的下表面接触时，所述芯片转移模块的上表面与所述分压挡板接触。
可选地，在所述微小芯片的批量转移装置中，当所述芯片转移模块的通孔的下表面与所述导轨的下表面接触时，所述芯片转移模块的底面水平。
可选地，在所述微小芯片的批量转移装置中，所述芯片转移模块的通孔的上侧内表面设置有块状压电材料，所述块状压电材料可通过调节电信号进行伸缩；
当所述块状压电材料伸长时，所述芯片转移模块相对于所述导轨向上移动，使所述芯片转移模块的通孔的下表面与所述导轨的下表面紧密接触，通过摩擦力固定所述芯片转移模块与所述导轨的相对位置。
可选地，在所述微小芯片的批量转移装置中，所述芯片转移模块包括平面微动平台与悬挂装置；
所述平面微动平台设置于所述悬挂装置下方，所述悬挂装置与所述平面微动平台围成腔体，所述腔体中设置有连接块；
所述连接块与所述悬挂装置通过沿第一方向延伸的第一双层压电梁连接；所述连接块与所述微动平台通过沿第二方向延伸的第二双层压电梁连接；
所述第一双层压电梁与所述第二双层压电梁为可伸缩的双层压电梁。
可选地，在所述微小芯片的批量转移装置中，所述第一方向与所述第二方向为在同一平面内相互垂直的两个方向。
可选地，在所述微小芯片的批量转移装置中，所述连接块为正方形连接块。
可选地，在所述微小芯片的批量转移装置中，还包括机器视觉装置；
所述机器视觉装置包括CCD相机，所述CCD相机设置在所述微小芯片的批量转移装置的底部，镜头向上，通过机器视觉反馈所述芯片转移模块的间距数据，使所述微小芯片的批量转移装置能通过所述间距数据调整所述芯片转移模块的间距。
本申请所提供的微小芯片的批量转移装置，包括导轨及芯片转移模块；所述导轨两侧包括沿所述导轨延伸方向排列的导轨电极；所述芯片转移模块套装在所述导轨上，且所述芯片转移模块与所述导轨之间具有间隙；所述芯片转移模块内侧包括与所述导轨电极相对应的芯片转移模块电极，通过改变所述导轨电极与所述芯片转移模块电极的电场强度，使所述芯片转移模块沿所述导轨宏动。本申请通过改变所述导轨电极不同位置的电场强度，与所述芯片转移模块的芯片转移模块电极相配合，精确控制所述芯片转移模块的位置，举例说明，假设芯片转移模块A现处于导轨的a位置与b位置之间，而现需要将芯片转移模块A移动到导轨上的a位置，则可以使a位置处的导轨电极带正电，b位置带负电，同时使芯片转移模块A的芯片转移模块电极带负电，这样，芯片转移模块A就会在来自a位置的引力与b位置的斥力的共同作用下，通过调整轨道各处的电场强度大小，便会精准到达a位置。本申请提供的技术方案，在对所述芯片转移模块实现长行程的间距调整的同时，相比与现有技术，还大大减小了所述微小芯片的批量转移装置的占用空间，在相同空间占用下，可一次性转移更多芯片，提高芯片转移的效率。
附图说明
为了更清楚的说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请提供的微小芯片的批量转移装置的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本申请提供的微小芯片的批量转移装置的另一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本申请提供的微小芯片的批量转移装置的又一种具体实施方式的结构示意图；
图4为本申请提供的微小芯片的批量转移装置的又一种具体实施方式的芯片转移模块的立体结构图；
图5为本申请提供的微小芯片的批量转移装置的又一种具体实施方式的平面微动平台与悬挂装置连接处的结构示意图；
图6为本申请提供的微小芯片的批量转移装置的又一种具体实施方式的平面微动平台与悬挂装置连接处的俯视图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请的核心是提供一种微小芯片的批量转移装置，其具体实施方式的结构示意图如图1所示，称其为具体实施方式一，包括导轨100及芯片转移模块200；
所述导轨100两侧包括沿所述导轨100延伸方向排列的导轨电极101；
所述芯片转移模块200套装在所述导轨100上，且所述芯片转移模块200与所述导轨100之间具有间隙；
所述芯片转移模块200内侧包括与所述导轨电极101相对应的芯片转移模块电极201，通过改变所述导轨电极101与所述芯片转移模块电极201的电场强度，使所述芯片转移模块200沿所述导轨100宏动。
特别的，还包括分压挡板103，所述分压挡板103设置于所述导轨100上方；
当所述芯片转移模块200的通孔的下表面与所述导轨100的下表面接触时，所述芯片转移模块200的上表面与所述分压挡板103接触。当压装时，需要通过所述芯片转移模块200对待转移芯片加压，而压力也会传导到为所述芯片转移模块200提供支撑的所述导轨100上，长此以往所述导轨100可能对发生弯折甚至断裂，本改进增设了分压挡板103，当压装压力过大时，所述芯片转移模块200会将压力传导至所述分压挡板103上，而非使所述导轨100形变。为了更清楚地了解所述分压挡板103与所述导轨100的位置关系，可以查看图3，图3为加装所述分压挡板103后的所述微小芯片的批量转移装置的一种具体实施方式的结构示意图。
另外，当所述芯片转移模块200的通孔的下表面与所述导轨100的下表面接触时，所述芯片转移模块200的底面水平，以便保证在压装时所述待转移芯片处于水平状态，以免压装过程中由于受力不均匀导致所述待转移芯片受损。
需要注意的是，所述芯片转移模块200的通孔的上侧内表面设置有块状压电材料202，所述块状压电材料202可通过调节电信号进行伸缩；
当所述块状压电材料202伸长时，所述芯片转移模块200相对于所述导轨100向上移动，使所述芯片转移模块200的通孔的下表面与所述导轨100的下表面紧密接触，通过摩擦力固定所述芯片转移模块200与所述导轨100的相对位置。通过所述块状压电材料202提供摩擦力固定所述芯片转移模块200后，既可以保证压装时所述芯片转移模块200不会发生滑移，同时还能在不影响已固定的芯片转移模块200的前提下对个别未固定的芯片转移模块200进行宏动，进一步提高了操作精度，图1及图4中分别表示出一种所述块状压电材料202的安装方式，图4为所述芯片转移模块200的立体图。
需要特别注意的是，还包括机器视觉装置；
所述机器视觉装置包括CCD相机，所述CCD相机设置在所述微小芯片的批量转移装置的底部，镜头向上，通过机器视觉反馈所述芯片转移模块200的间距数据，使所述微小芯片的批量转移装置能通过所述间距数据调整所述芯片转移模块200的间距。
本申请所提供的微小芯片的批量转移装置，包括导轨100及芯片转移模块200；所述导轨100两侧包括沿所述导轨100延伸方向排列的导轨电极101；所述芯片转移模块200套装在所述导轨100上，且所述芯片转移模块200与所述导轨100之间具有间隙；所述芯片转移模块200内侧包括与所述导轨电极101相对应的芯片转移模块电极201，通过改变所述导轨电极101与所述芯片转移模块电极201的电场强度，使所述芯片转移模块200沿所述导轨100宏动。本申请通过改变所述导轨电极101不同位置的电场强度，与所述芯片转移模块200的芯片转移模块电极201相配合，精确控制所述芯片转移模块200的位置，举例说明，假设芯片转移模块200A现处于导轨100的a位置与b位置之间，而现需要将芯片转移模块200A移动到导轨100上的a位置，则可以使a位置处的导轨电极101带正电，b位置带负电，同时使芯片转移模块200A的芯片转移模块电极201带负电，这样，芯片转移模块200A就会在来自a位置的引力与b位置的斥力的共同作用下，通过调整轨道100各处的电场强度大小，便会精准到达a位置。本申请提供的技术方案，在对所述芯片转移模块200实现长行程的间距调整的同时，相比与现有技术，还大大减小了所述微小芯片的批量转移装置的占用空间，在相同空间占用下，可一次性转移更多芯片，提高芯片转移的效率。
在具体实施方式一的基础上，进一步增设气孔102，得到具体实施方式二，其结构示意图如图2所示，包括导轨100及芯片转移模块200；
所述导轨100两侧包括沿所述导轨100延伸方向排列的导轨电极101；
所述芯片转移模块200套装在所述导轨100上，且所述芯片转移模块200与所述导轨100之间具有间隙；
所述芯片转移模块200内侧包括与所述导轨电极101相对应的芯片转移模块电极201，通过改变所述导轨电极101与所述芯片转移模块电极201的电场强度，使所述芯片转移模块200沿所述导轨100宏动；
所述导轨100上表面设置有气孔102，所述气孔102在所述芯片转移模块200沿导轨100所述导轨100宏动时喷出气流，使所述芯片转移模块200与所述导轨100无接触。
本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式在所述导轨100上表面增设了气孔102，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。
本具体实施方式中在所述导轨100上方设置了气孔102，在所述芯片转移模块200需要沿所述导轨100宏动时向上方喷出气流，使所述导轨100与所述芯片转移模块200之间无直接接触，进而使所述芯片转移模块200沿所述导轨100宏动时不会受摩擦力干扰，进而提升所述芯片转移模块200在宏动时的精度与可控性，使所述宏动的精度达到0.5微米。当然，经上述说明不难看出，本改进的实质是减小所述芯片转移装置与所述导轨100之间的压力，进而减小摩擦力，因此在实际操作中所述芯片转移装置与所述导轨100不必彻底无接触，也可以是所述气孔102喷出气体并未完全将所述芯片转移装置与所述导轨100分离，但已经减小了两者之间的压力，此种情况也应划归本申请的保护范围。
更进一步地，所述导轨100上表面具有两列沿所述导轨100的延伸方向的排列的对称分布的气孔102。上述气孔102分布更有利于所述芯片转移装置在宏动时保持受力平衡，提升所述微小芯片的批量转移装置的工作可靠性，并延长器件的使用寿命。
在具体实施方式二的基础上，进一步限定所述芯片转移模块200的结构，得到具体实施方式三，及其结构示意图如图5所示，包括导轨100及芯片转移模块200；
所述导轨100两侧包括沿所述导轨100延伸方向排列的导轨电极101；
所述芯片转移模块200套装在所述导轨100上，且所述芯片转移模块200与所述导轨100之间具有间隙；
所述芯片转移模块200内侧包括与所述导轨电极101相对应的芯片转移模块电极201，通过改变所述导轨电极101与所述芯片转移模块电极201的电场强度，使所述芯片转移模块200沿所述导轨100宏动；
所述导轨100上表面设置有气孔102，所述气孔102在所述芯片转移模块200沿导轨100所述导轨100宏动时喷出气流，使所述芯片转移模块200与所述导轨100无接触；
所述芯片转移模块200包括平面微动平台220与悬挂装置210；
所述平面微动平台220设置于所述悬挂装置210下方，所述悬挂装置210与所述平面微动平台220围成腔体，所述腔体中设置有连接块230；
所述连接块230与所述悬挂装置210通过沿第一方向延伸的第一双层压电梁240连接；所述连接块230与所述微动平台通过沿第二方向延伸的第二双层压电梁250连接；
所述第一双层压电梁240与所述第二双层压电梁250为可伸缩的双层压电梁。
本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于，本具体实施方式限定了所述芯片转移模块200包括平面微动平台220与悬挂装置210，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。
在将待转移芯片转移到预定位置后，需要将所述待转移芯片进行压装，由于所述转移芯片结构精细且较为脆弱，因此保证压装时所述待转移芯片的水平就很重要，本具体实施方式将所述芯片转移模块200分为所述悬挂装置210与所述平面微动平台220，通过可微动的连接块230将所述悬挂装置210与所述平面微动平台220连接在一起，压装时通过所述芯片转移模块200与所述导轨100表面紧密贴合，保证所述芯片转移模块200的下表面水平，也就保证了所述待转移芯片水平，在此基础上，通过所述双层压电梁带动所述平面微动平台220在水平方向上微动，进一步对所述待转移芯片的间距进行微调。所述双层压电梁为两层压电材料贴合在一起组成的梁状结构，工作时，两层压电材料一层伸展、一层收缩(或两层均伸展或均收缩，但材料的伸缩率不同)，使所述双层压电梁本身产生挠度和转角，驱动所述平面微动平台220产生位移。
更进一步地，所述第一方向与所述第二方向为在同一平面内相互垂直的两个方向。两方向相互垂直可在计算水平移动时直接采用直角坐标系，为后续计算提供了方便，减少了计算量。
更进一步地，所述连接块230为正方形连接块230。正方形连接块230加工更方便，且与双层压电梁连接时更容易定位，提高调整间距时的操作精度。
所述平面微动平台220下表面有两个硅电极，所述硅电极表面涂有绝缘涂层，当两个硅电极分别施加正负电压，可通过静电力，实现对Micro-LED芯片的抓取，断电则释放。具体的，当所述硅电极随所述芯片转移模块200靠近所述待转移芯片，使底部两个硅电极带相反电场强度的电，与所述待转移芯片接触时，所述绝缘涂层阻隔了电子的传递，在硅电极电场影响下，所述待转移芯片靠近两个电极的位置发生电荷聚集，产生静电力，吸附芯片，使底部电极失去电性，则静电力消失，释放所述待转移芯片。图6为图5结构的俯视图。
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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
需要说明的是，在本说明书中，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。
以上对本申请所提供的微小芯片的批量转移装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请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申请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，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种微小芯片的批量转移装置，其特征在于，包括导轨及芯片转移模块；
所述导轨两侧包括沿所述导轨延伸方向排列的导轨电极；所述导轨上表面设置有气孔，所述气孔在所述芯片转移模块沿所述导轨宏动时喷出气流，使所述芯片转移模块与所述导轨无接触；
所述芯片转移模块套装在所述导轨上，且所述芯片转移模块与所述导轨之间具有间隙；
所述芯片转移模块内侧包括与所述导轨电极相对应的芯片转移模块电极，通过改变所述导轨电极与所述芯片转移模块电极的电场强度，使所述芯片转移模块沿所述导轨宏动。
2.如权利要求1所述的微小芯片的批量转移装置，其特征在于，所述导轨上表面具有两列沿所述导轨的延伸方向的排列的对称分布的气孔。
3.如权利要求1所述的微小芯片的批量转移装置，其特征在于，还包括分压挡板，所述分压挡板设置于所述导轨上方；
当所述芯片转移模块的通孔的下表面与所述导轨的下表面接触时，所述芯片转移模块的上表面与所述分压挡板接触。
4.如权利要求3所述的微小芯片的批量转移装置，其特征在于，当所述芯片转移模块的通孔的下表面与所述导轨的下表面接触时，所述芯片转移模块的底面水平。
5.如权利要求1所述的微小芯片的批量转移装置，其特征在于，所述芯片转移模块的通孔的上侧内表面设置有块状压电材料，所述块状压电材料可通过调节电信号进行伸缩；
当所述块状压电材料伸长时，所述芯片转移模块相对于所述导轨向上移动，使所述芯片转移模块的通孔的下表面与所述导轨的下表面紧密接触，通过摩擦力固定所述芯片转移模块与所述导轨的相对位置。
6.如权利要求1所述的微小芯片的批量转移装置，其特征在于，所述芯片转移模块包括平面微动平台与悬挂装置；
所述平面微动平台设置于所述悬挂装置下方，所述悬挂装置与所述平面微动平台围成腔体，所述腔体中设置有连接块；
所述连接块与所述悬挂装置通过沿第一方向延伸的第一双层压电梁连接；所述连接块与所述微动平台通过沿第二方向延伸的第二双层压电梁连接；
所述第一双层压电梁与所述第二双层压电梁为可伸缩的双层压电梁。
7.如权利要求6所述的微小芯片的批量转移装置，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向为在同一平面内相互垂直的两个方向。
8.如权利要求7所述的微小芯片的批量转移装置，其特征在于，所述连接块为正方形连接块。
9.如权利要求1至8任一项所述的微小芯片的批量转移装置，其特征在于，还包括机器视觉装置；
所述机器视觉装置包括CCD相机，所述CCD相机设置在所述微小芯片的批量转移装置的底部，镜头向上，通过机器视觉反馈所述芯片转移模块的间距数据，使所述微小芯片的批量转移装置能通过所述间距数据调整所述芯片转移模块的间距。
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