CN111128789B - 微元件的转移装置及其转移方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微元件的转移装置及其转移方法，该转移装置包括：贴片头，该贴片头的一侧包括有阵列排布的多个凸块，凸块上设置有粘附层，当粘附层为第一状态时，粘附层具有粘性，并用于粘附微元件，当粘附层为第二状态时，粘附层粘性消失，并释放微元件；顶针平台，位于粘贴有微元件的柔性膜层的背面，顶针平台包括有顶针和顶针孔，顶针穿设顶针孔以顶出微元件，使微元件粘附于贴片头的粘附层上。通过使用本申请的转移装置，能实现微元件的大量转移，且转移过程简单，转移成本较低。

Description

微元件的转移装置及其转移方法

技术领域

本申请涉及微元件处理技术，特别是涉及一种微元件的转移装置及其转移方法。

背景技术

由于微元件的尺寸较小，数量巨多，一块显示屏上会有几万个，甚至几十万个小颗粒，若一颗一颗绑定到背板上需要消耗大量时间，因此，怎样将尺寸非常小的微元件大批量转移到背板上是一件很困难的事情。

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，但静电拾取可靠性比较差。

发明内容

本申请主要提供一种微元件的转移装置及其转移方法，通过贴片头可以一次拾取多个微元件，从而达到微元件大量转移的效果。

为解决上述技术问题，本申请采用的一技术方案是：提供一种微元件的转移装置，该转移装置包括：贴片头，贴片头的一侧包括有阵列排布的多个凸块，凸块上设置有粘附层，当粘附层为第一状态时，粘附层具有粘性，并用于粘附微元件，当粘附层为第二状态时，粘附层粘性消失，并释放微元件；顶针平台，位于粘贴有微元件的柔性膜层的背面，即柔性膜层中远离所述微元件的一侧，顶针平台包括有顶针和顶针孔，顶针穿设顶针孔以顶出微元件，使微元件粘附于贴片头的粘附层上。

其中，顶针平台还包括有真空孔，真空孔与顶针孔间隔设置，真空孔用于形成真空路径以吸附无需转移的微元件。

其中，顶针孔横截面积小于微元件的横截面积，且真空孔的横截面积小于微元件的横截面积。

其中，粘附层的材料为热熔压敏胶，热熔压敏胶在第一状态时具有粘性且在第二状态时粘性消失。

其中，柔性膜上有阵列排布的金属环，金属环围绕微元件设置。

其中，柔性膜为第三状态时，柔性膜的粘连度为a，并用于粘附微元件；柔性膜为第四状态时，柔性膜的粘连度为b，并用于释放微元件，其中a大于b。

其中，柔性膜为UV膜。

其中，凸块上的粘附层的面积小于微元件横截面积。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是：提供一种微元件的转移方法，该转移方法包括：将顶针平台移动至粘贴有微元件的柔性膜层的背面，即柔性膜层中远离所述微元件的一侧；将贴片头移动至柔性膜层粘贴有微元件的一侧，使得贴片头上的粘附层与需要转移的微元件相对设置，其中，粘附层处于第一状态；控制顶针平台中的顶针穿设顶针孔顶出需要转移的微元件，同时通过真空孔吸附住无需转移的微元件，从而使需要转移的微元件粘附于粘附层上，使无需转移的微元件吸附于柔性膜层上；使粘附层处于第二状态，从而释放微元件。

其中，粘附层通过钢网印刷的方式形成。

本申请的有益效果是：本申请的微元件的转移装置通过顶针平台和贴片头上阵列排布的带有粘性的凸块一次性可粘取多个微元件，从而实现了微元件的大量转移。另外，本申请的转移过程只需顶针平台的顶出微元件至凸块的粘附层上，转移过程简单，转移成本也较低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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。其中：

图1是本申请微元件的转移装置第一实施例结构示意图；

图2a是本申请中制作粘附层的钢网一实施方式结构示意图；

图2b是本申请放置热熔压敏胶之后的钢网的结构示意图；

图2c是本申请热熔压敏胶漏过网孔时钢网的结构示意图；

图2d是本申请带有热熔压敏胶的贴片头的结构示意图；

图3a是本申请拾走微元件的贴片头一实施方式的结构示意图；

图3b是本申请与焊盘对准后的贴片头的结构示意图；

图3c是本申请微元件与焊盘接触时贴片头的结构示意图；

图3d是本申请微元件落入焊盘后吸收基板的结构示意图；

图4是本申请微元件的转移装置第二实施例结构示意图；

图5是本申请转移装置转移微元件后微元件的分布结构示意图；

图6a是本申请附着有微元件的衬底基板的结构示意图；

图6b是本申请将带有微元件的衬底基板倒置后的结构示意图；

图6c是本申请激光剥离衬底基板后粘附有微元件的UV膜的结构示意图；

图6d是本申请降粘性后的粘附有微元件的UV膜的结构示意图；

图7是本申请微元件的转移方法一实施方式的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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的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。

微元件在显示领域具有很强的应用前景。但是由于微元件太过于“微型”，组件可能要小于100微米，生产的难点在于如何将数百万个微小的微元件组件传输和粘贴到一块面板上去。现有批量转移技术一直是限制其应用的瓶颈，为了能够更加方便的实现微元件的批量转移，本申请提供一种微元件的转移装置。其中，微元件可以是发光元件、液晶控制元件、光电变换元件、压电元件、薄膜电晶体元件、薄膜二极体元件、电阻元件、开关元件、微小磁性元件、微小光学元件等，但并不一定限于此。微元件的形状可为圆柱体，但并不限于此，微元件还可以制作成三角柱体、立方体、长方体、六角柱体、八角柱体或其他多角柱体。下面将结合附图对该微元件的转移装置进行详细介绍。

请参阅图1，图1是本申请微元件的转移装置第一实施例的结构示意图，该转移装置包括有贴片头11和顶针平台12，贴片头11的一侧设置有阵列排布的多个凸块111，顶针平台12与贴片头11设有多个凸块111的一侧相对设置。

具体的，贴片头11上设置的凸块111的形状可为长方体、圆柱体、六角柱体等，在一个实施例中，凸块111的数量可为10～100个，在其他替代的实施例中，凸块111的数量可大于100，具体可按需设置。且在凸块111远离贴片头11的一侧设置有粘附层112，在一个优选的实施例中，粘附层112的面积等于凸块111的横截面积。粘附层112用于粘附/释放微元件14，粘附层112包括有第一状态和第二状态，当粘附层112处于第一状态时，其具有粘性，能够粘取微元件14。当粘附层112处于第二状态时，其粘性消失，用于释放粘取的微元件14。为了能够更好的粘附微元件14，避免相邻微元件14之间的干扰，在一个优选的实施例中，粘附层112的面积是微元件14横截面积的80％。

在一个具体的实施例中，粘附层112的材料为热熔压敏胶，热熔压敏胶主要由合成橡胶和树脂及橡胶油等混合加热成熔融状态再涂布于棉纸、布或塑料薄膜等基材上而制成的一种新型胶粘带，成本低廉，且其最大的特点是其粘性受温度影响较明显。热熔压敏胶在常温下，处于第一状态，即其具有粘性，能够粘附微元件14。当对其进行加热，使其温度升高至一定温度时，其粘性消失，此时其处于第二状态，优选的，避免损坏微元件14，将热熔压敏胶加温至150摄氏度时，使其处于第二状态，即其粘性消失，从而释放微元件14。对于热熔压敏胶的加热，在一个具体的实施例中可直接在贴片头11上通过热敏电阻对其进行加热，在其他可替代的实施例中还可利用电磁感应的方式进行加热。

在另一个具体的实施例中，粘附层112可为钢网印刷层，即其可用钢网印刷的方法将热熔压敏胶涂覆到凸块111上。具体的形成方法为：(1)制作一块带有网孔22的钢网，网孔22的尺寸大小和间距与贴片头11上的凸块111相同，制作好的钢网结构示意图如图2a所示，钢网内设有一个容纳腔21及与容纳腔21相连的网孔22；(2)在钢网上的容纳腔21内放置热熔压敏胶，热熔压敏胶在常温下具有粘性，放置热熔压敏胶之后的钢网的结构示意图如图2b所示，此时热熔压敏胶在容纳腔21内；(3)如图2c所示，钢网的网孔22与贴片头11的凸块111对准，刮刀开始刷胶，胶漏过网孔22；(4)通过钢网印刷的方式热熔压敏胶刷到贴片头11上，如图2d所示，带有热熔压敏胶的贴片头11制作完成。

顶针平台12，位于粘贴有微元件14的柔性膜层13的背面，顶针平台12包括有顶针121和顶针孔122，顶针121穿设顶针孔122以顶出微元件14，使微元件14粘附于贴片头11的粘附层112上。顶针孔122之间的间距与要转移的微元件14之间的间距相等。为了能够更好的顶出微元件14，在一个优选的实施例中，顶针孔122横截面积小于微元件14的横截面积以避免干扰相邻微元件14的转移，具体的，顶针孔122的横截面积可为微元件14横截面积的50％～80％。

在一个具体的实施例中，微元件14的转移过程为：(1)当贴片头11来拾取微元件14时，顶针121开始从顶针孔122漏出，顶出微元件14，微元件14开始从柔性膜13上脱膜；(2)贴片头11拾走被顶针121顶出的微元件14，如图3a所示，微元件14粘附于贴片头11上；(3)通过机台的电耦合器件相机将贴片头11上的微元件14与吸收该微元件14的吸收基板15上的焊盘151对准，如图3b所示，焊盘151与微元件14相对设置；(3)微元件14与吸收基板15接触贴合，将贴片头11加热到一定温度时粘性消失，使微元件14从贴片头11上脱落，微元件14绑定到吸收基板15上，具体如图3c所示；(4)将微元件14焊接固定于吸收基板15上，焊接后的吸收基板15如图3d所示，微元件14落入吸收基板15的焊盘151上；(5)用去胶机去除微元件14表面残留的胶或被有机溶剂清洗掉。

区别于现有技术，本实施例的微元件的转移装置通过顶针平台和贴片头上阵列排布的带有粘性的凸块一次性可粘取多个微元件，从而实现了微元件的大量转移，另外，本申请的转移过程只需顶针平台的顶出微元件至凸块的粘附层上，转移过程简单，转移成本也较低。

请参阅图4，图4是本申请微元件的转移装置第二实施例结构示意图。区别于上述任一实施例，本实施例的转移装置的顶针平台12不仅包括有顶针121和顶针孔122，其还包括有真空孔123。顶针121穿设顶针孔122以顶出微元件14，使微元件14粘附于贴片头11的粘附层112上。真空孔123与顶针孔122间隔设置，真空孔123用于形成真空路径以吸附无需转移的微元件14，且真空孔123的横截面积小于所述微元件14的横截面积以避免干扰相邻微元件14的转移。

具体的，当贴片头11来拾取微元件14时，顶针121开始从顶针孔122漏出，顶出微元件14，微元件14开始从柔性膜13上脱膜，转移后微元件14分布的结构示意图如图5所示，旁边未被拾取的微元件14被真空吸住，贴片头11拾走掉被顶针121顶出的微元件14，而无需转移的微元件14则被真空孔123吸附在柔性膜13上。微元件14转移的其他步骤与第一实施例中相同，关于微元件14吸附转移的其他具体步骤，详见上述第一实施例的附图及文字说明，在此不再赘述。

进一步的，柔性膜13上粘附有微元件14，在一个优选的实施例中，柔性膜13上阵列排布有金属环，该金属环围绕微元件14设置，以使金属环支撑着整片柔性膜13扩张一个平整的面。

柔性膜13包括第三状态和第四状态，柔性膜13为第三状态时，柔性膜13的粘连度为a，并用于粘附微元件14；柔性膜13为第四状态时，柔性膜13的粘连度为b，其中a大于b，并用于降低粘连度后方便微元件14的转移。优选的，柔性膜13为UV(UltraViolet；紫外线)膜，UV膜自身具有粘性，用于粘附微元件14，当对UV膜通过解UV设备处理后粘性将降低，以方便释放微元件14。

将衬底基板16上的微元件14转移到柔性膜13上的具体步骤为：(1)已做好外延的微元件14在衬底基板16上，如图6a所示，此时微元件附着于衬底基板上；(2)将带有微元件14的衬底基板16反转到贴有金属环的UV膜上，倒置的衬底基板16如图6b所示；(3)通过激光剥离掉衬底基板16，微元件14全部转移到了UV膜上，转移后的UV膜如图6c所示；(4)通过解UV设备，降低UV膜的粘性，方便后面的微元件14的拾取，待拾取微元件14的UV膜如图6d所示。此时微元件14粘附的粘性降低，方便顶针121顶出微元件14使微元件14从UV膜上脱落。

区别于现有技术，本实施例的微元件的转移装置，通过顶针平台中的顶针顶出需要转移的微元件，通过顶针平台中的真空孔形成真空路径吸附住无需转移的微元件，使得贴片头上阵列排布的带有粘性的凸块精确的粘取多个需要转移的微元件，从而实现了微元件的大量转移。且相比上一实施例，本实施例的转移装置中通过真空孔吸附无需转移的微元件，使得整个转移过程更加可靠。另外，本实施例的转移过程只需顶针平台的顶出微元件至凸块的粘附层上，通过真空孔吸附住无需转移的微元件，转移过程简单，转移成本也较低。

请参阅图7所示，图7是本申请微元件的转移方法一实施例的流程示意图，该微元件的转移方法利用上述实施例中的转移装置，下面将结合图7对该转移方法进行详细介绍。

S71：将顶针平台移动至粘贴有微元件的柔性膜层的背面，即柔性膜层中远离微元件的一侧。

移动顶针平台，将其移动至粘贴有微元件的柔性膜层的背面，即柔性膜层中远离微元件的一侧，将顶针孔对准至需要移动的微元件，将真空孔对准至无需转移的微元件。

在一个优选的实施例中，通过激光剥离的方法将衬底基板上生长的所述微元件剥离到所述柔性膜上，具体的转移方法详见附图6a～图6d及相关的文字说明，在此不再赘述。

S72：将贴片头移动至柔性膜层粘贴有所述微元件的一侧，使得所述贴片头与所述微元件相对设置，其中，粘附层处于第一状态。

将转移装置中的贴片头移动至柔性膜层粘附有微元件的一侧，使得贴片头上的粘附层对准需要转移的微元件。在进行微元件吸取的过程中，让粘附层处于第一状态，即粘附层具有粘性的状态。在一个具体的实施例中，粘附层的材料为热熔压敏胶时，热熔压敏胶在常温下具有粘性，能够粘附微元件。

S73：通过所述顶针平台中的顶针穿设顶针孔顶出需要转移的微元件，同时通过真空孔吸附住无需转移的微元件，从而使需要转移的微元件粘附于贴片头的粘附层上，使无需转移的微元件吸附于柔性膜层上。

当转移装置移动到对应的位置后，控制顶针平台中的顶针穿设顶针孔顶出需要转移的微元件至贴片头的粘附层上，通过顶针平台上的真空孔吸附住无需转移的微元件，使无需转移的微元件仍然粘贴于柔性膜层上，通过此种方式避免了无需转移的微元件对转移过程的干扰，提高了转移的可靠性。

在一个优选的实施例中，粘附层采用钢网印刷的方式制得，具体的制作方法，详见附图2a～图2d及相关的文字说明，在此不再赘述。

S74：使所述粘附层处于第二状态，从而释放所述微元件。

当贴片头粘取需要转移的微元件后，将贴片头移动至吸收基板处，将微元件与吸收基板的焊盘对准后，使粘附层处于第二状态。在一个具体的实施例中，当粘附层为热熔压敏胶时，通过对热熔压敏胶进行加热，使热熔压敏胶的粘性消失，微元件从粘附层上脱落，从而完成微元件的转移。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种微元件的转移系统，其特征在于，所述转移系统包括：

贴片头，所述贴片头的一侧包括有阵列排布的多个凸块，所述凸块上设置有粘附层，当所述粘附层为第一状态时，所述粘附层具有粘性，并用于粘附所述微元件，当所述粘附层为第二状态时，所述粘附层粘性消失，并释放所述微元件；

顶针平台，位于粘贴有所述微元件的柔性膜中远离所述微元件的一侧，所述顶针平台包括有顶针和顶针孔，所述顶针穿设所述顶针孔以顶出所述微元件，使所述微元件粘附于所述贴片头的所述粘附层上；

其中，所述顶针孔之间的间距与要转移的所述微元件之间的间距相等；

所述顶针平台还包括有真空孔，所述真空孔与所述顶针孔间隔设置，所述真空孔用于形成真空路径以吸附无需转移的所述微元件。

2.根据权利要求1所述的转移系统，其特征在于，所述顶针孔的横截面积小于所述微元件的横截面积，且所述真空孔的横截面积小于所述微元件的横截面积。

3.根据权利要求1所述的转移系统，其特征在于，所述粘附层的材料为热熔压敏胶，所述热熔压敏胶在第一状态时具有粘性且在第二状态时粘性消失。

4.根据权利要求1所述的转移系统，其特征在于，所述柔性膜上有阵列排布的金属环，所述金属环围绕所述微元件设置。

5.根据权利要求1所述的转移系统，其特征在于，

所述柔性膜为第三状态时，所述柔性膜的粘连度为a，并用于粘附所述微元件；

所述柔性膜为第四状态时，所述柔性膜的粘连度为b，并用于释放所述微元件，其中a大于b。

6.根据权利要求5所述的转移系统，其特征在于，所述柔性膜为UV膜。

7.根据权利要求1所述的转移系统，其特征在于，所述凸块上的所述粘附层的面积小于所述微元件的横截面积。

8.一种微元件的转移方法，其特征在于，所述转移方法包括：

将顶针平台移动至粘贴有所述微元件的柔性膜中远离所述微元件的一侧；

将贴片头移动至所述柔性膜层粘贴有所述微元件的一侧，使得所述贴片头上的粘附层与需要转移的所述微元件相对设置，其中，所述粘附层处于第一状态；

控制所述顶针平台中的顶针穿设顶针孔顶出需要转移的所述微元件，同时通过真空孔吸附住无需转移的所述微元件，从而使需要转移的所述微元件粘附于所述粘附层上，使无需转移的所述微元件吸附于所述柔性膜层上；其中，所述顶针孔之间的间距与要转移的所述微元件之间的间距相等；所述真空孔与所述顶针孔间隔设置；

使所述粘附层处于第二状态，从而释放所述微元件。

9.根据权利要求8所述的转移方法 ，其特征在于，所述粘附层通过钢网印刷的方式形成。

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