CN111244009B - 微元件的转移装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种微元件的转移装置，包括真空腔体，真空腔体内形成有真空空间，真空腔体上形成有连通真空空间和外界的多个真空吸孔；真空吸孔用于吸取微元件；多个可动质量块，设置于真空腔体内，每一可动质量块对应一真空吸孔设置；多个电极组件，固定于真空腔体内，每一电极组对应一真空吸孔设置；其中，在电极组件未通电时，可动质量块悬置于真空吸孔上方，且打开真空吸孔；在电极组件通电时，可动质量块被电极组件吸引或排斥而移动，以封堵真空吸孔。本申请微元件转移装置可控制每个真空吸孔的打开关闭，以实现对微元件的转移。

Description

微元件的转移装置

技术领域

本申请涉及微元件的转移技术领域，特别是涉及一种微元件的转移装置。

背景技术

人们日常生活所使用的设备中，元件微小化成为发展趋势之一，例如在显示设备中应用微型发光二极管(Micro-LED)，即表示在显示面板上集成多个微小尺寸的微型发光二极管(LED，Liquid Emitting Diode)，微型发光二极管具有极高的发光效率和寿命，因此，越来越多的企业开始研发微型发光二极管显示面板，微型发光二极管有希望成为下一代显示技术。

现有技术中，由于制备工艺的限制，其无法很好地实现微型元件的转移。

发明内容

本申请提供一种微元件的转移装置及转移系统，以解决现有技术中无法实现微元件的转移问题。

为解决上述技术问题，本申请提供一种微元件的转移装置，包括：真空腔体，真空腔体内形成有真空空间，真空腔体上形成有连通真空空间和外界的多个真空吸孔；真空吸孔用于吸取微元件；多个可动质量块，设置于真空腔体内，每一可动质量块对应一真空吸孔设置；多个电极组件，固定于真空腔体内，每一电极组对应一真空吸孔设置；其中，在电极组件未通电时，可动质量块悬置于真空吸孔上方，且打开真空吸孔；在电极组件通电时，可动质量块被电极组件吸引或排斥而移动，以封堵真空吸孔。

本申请微元件的转移装置设置悬置于真空吸孔上方的可动质量块，通过电极组件来控制可动质量块的移动，以封堵或打开真空吸孔，打开的即可吸附微元件，继而实现对微元件的转移。

进一步地，通过选择性的控制部分电极组件通电，使得部分可动质量块移动以封堵真空吸孔，其他未封堵的真空吸孔可对微元件选择性的吸取转移，因而本申请可实现对微元件的选择性吸取转移。

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是本申请微元件的转移装置一实施例的结构示意图；

图2是本申请微元件的转移装置另一实施例的结构示意图；

图3是本申请微元件的转移装置又一实施例的结构示意图；

图4是图3所示转移装置实施例选择性吸取微元件的示意图；

图5是图3所示转移装置实施例中可动质量块的一种设置方式的结构示意图；

图6是图3所示转移装置实施例中可动质量块的另一种设置方式的结构示意图；

图7是图3所示转移装置实施例中可动质量块的又一种设置方式的结构示意图；

图8是图3所示转移装置实施例中可动质量块的又一种设置方式的结构示意图；

图9是图3所示转移装置实施例制造工艺的流程示意图；

图10是图9所示流程的制造过程示意图。

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，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，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。

本申请的转移装置用于实现微元件的转移，以微型发光二极管显示面板为例，本申请转移装置能够实现微型发光二极管的转移，进一步能够实现批量的微型发光二极管的选择性转移。其他与微型发光二极管有相同微小特征的微元件均可采用本申请的转移装置实现转移。微型发光二极管即本申请所述的微元件在显示面板中用于实现像素的自发光，一个微元件用作一个像素点，在当前显示面板中，像素点个数一般成千上万，因而对应在显示面板上所设置的微元件也有成千上万个。本申请提出的转移装置中设置悬置于真空吸孔上方的可动质量块，通过电极组件来控制每个可动质量块的移动，从而封堵或打开真空吸孔，实现对微元件的吸取转移；进一步的，本申请转移装置中可选择性的控制部分电极组件通电，从而使部分可动质量块移动以封堵部分真空吸孔，其他未封堵的真空吸孔则可对其对应的微元件进行吸取转移，继而实现多个微元件的选择性吸取转移。

具体来说，请参阅图1，图1是本申请微元件的转移装置一实施例的结构示意图。本实施例转移装置100包括真空腔体11、多个可动质量块12和多个电极组件13。

其中，真空腔体11内形成有真空空间111，即真空腔体11连接有真空泵，以使得真空腔体11内部形成真空空间111。真空腔体11上则形成有联通真空空间和外界的多个真空吸孔112，当真空泵抽取真空腔体11使真空腔体11形成真空空间时，可通过该真空吸孔112吸取微元件。

多个可动质量块12设置于真空腔体11内，即连接于真空腔体11内，位于真空空间111中，每一可动质量块12对应一真空吸孔112设置，即一个可动质量块12用于控制一个真空吸孔112的打开关闭。

多个电极组件13也固定于真空腔体11内，每一电极组件13对应一真空吸孔112设置，也即一个电极组件13对应控制一个真空吸孔112的打开关闭。

实现真空吸孔112打开关闭的控制是通过对电极组件13进行通放电控制实现的，在电极组件13未通电时，可动质量块12悬置在真空吸孔112上方，可动质量块12为悬空设置，并未堵塞真空吸孔112，此时真空吸孔112连通真空腔体11，即真空吸孔112处于打开状态，可吸取微元件。

在电极组件13通电时，可动质量块12则被电极组件13吸引或排斥而发生移动，以封堵真空吸孔112；电极组件13可以是片状导电材料，可动质量块12也可对应为片状导电材料，当电极组件13通电时，电极组件13产生静电，对可动质量块12产生静电吸附作用力。电极组件13还可是导电线圈，可动质量块12可对应为片状磁铁，当电极组件13通电时，电极组件13形成磁场，可对可动质量块12产生吸附或排斥作用力。本申请转移装置100还连接有或内部设置有控制电路，以实现对电极组件13的通电控制。

在实现对微元件的转移时，可通过控制每个电极组件的通放电，以控制每个可动质量块12对真空吸孔112的打开封堵，从而实现对微元件的选择性吸取转移。

具体来说，在图1所示实施例中，真空腔体11采用方形箱体的结构，包括相对设置的上壁113和下壁114，多个真空吸孔112均设置在下壁114上，且当转移装置100应用于Micro-LED的转移时，多个真空吸孔112也对应Micro-LED的排列方式呈阵列排布。

电极组件13包括闭合电极131，图1中闭合电极131设置在下壁114内表面，且真空吸孔112贯穿闭合电极131，当控制闭合电极131通电时，可动质量块12被吸附至闭合电极131上，即由悬置在真空吸孔112上，移动到封堵真空吸孔112。当控制闭合电极131接地放电时，闭合电极131对可动质量块12没有吸附作用力，此时可动质量块12可恢复到悬置于真空吸孔112上的状态即打开真空吸孔112。该实施例利用一个闭合电极、该闭合电极的静电吸附作用、以及可动质量块12的悬置状态来控制真空吸孔112的打开关闭，继而实现微元件选择性的吸取转移。

除了可利用闭合电极131的吸引力，还可利用电极排斥力，例如图2所示，图2是本申请微元件的转移装置另一实施例的结构示意图。其中，将闭合电极131对应真空吸孔112设置在上壁113内表面，当控制闭合电极131通电时，可动质量块12则在闭合电极131的排斥下移动至真空吸孔112且封堵真空吸孔112。而当控制闭合电极131放电时，闭合电极131对可动质量块12没有排斥作用，此时可动质量块12则可恢复到悬置于真空吸孔112上的状态即打开真空吸孔112。

当电极组件13不通电时，可动质量块121会自然悬置于真空吸孔112上方，图1和图2所示实施例均利用了自然悬置的状态来对应在吸取转移微元件时控制真空吸孔开启的情况。但在该情况下真空吸取微元件时，真空吸孔处可能出现气流造成可动质量块121的运动，导致真空吸孔无法稳定的处于打开状态。对此，本申请进一步提出一实施例，请参阅图3，图3是本申请微元件的转移装置又一实施例的结构示意图。

图3所示实施例中，电极组件13进一步包括通路电极132，与闭合电极131相对设置。当利用电极吸引力实现控制时，闭合电极131设置在下壁114内表面，通路电极132则设置在上壁113内表面。当利用电极排斥力实现控制时，闭合电极131设置在上壁113内表面，通路电极132设置在下壁114内表面。

图3所示实施例中利用电极吸引力实现控制，对真空吸孔112的控制可结合图4，图4是图3所示转移装置实施例选择性吸取微元件的示意图。

图3中闭合电极131设置在下壁114内表面，通路电极132设置在上壁113内表面。当控制闭合电极131a通电，通路电极132a不通电时，可动质量块12a吸附于闭合电极131a上，以封堵真空吸孔112a，此时，该真空吸孔112a无法吸取微元件200。当控制通路电极132b通电时，闭合电极131b不通电时，可动质量块12b吸附于通路电极132b上，打开真空吸孔112b，该真空吸孔112b可吸取微元件200。利用电极排斥力实现控制的方式与图3所示的类似，具体不再赘述。

上述利用电极组件13吸引力实现可动质量块12移动的实施例中，可动质量块12和电极组件13均可采用硅材料或金属材料，金属材料具体可以是银、铂、锌、钨、钼等材料。一般来说，硅材料制得的元件相较于金属材料的要厚，因而对于被真空吸孔112b贯穿的电极可优先采用金属材料制成。例如图3所示的实施例中，闭合电极131为金属材料，通路电极132为硅材料，可动质量块12也为硅材料。其中，可动质量块12和通路电极132优先选用低阻硅材料，此时，对通路电极132通低功率的电即可实现其对可动质量块12的吸附。

在闭合电极131和通路电极132表面还设置有绝缘层，绝缘层可用于防止闭合电极132和通路电极132上的电荷流失，具体来说，绝缘层选用氧化铝、氧化镁等绝缘材料。

上述实施例中，可动质量块12可相互连接构成网状结构实现悬空设置，也可通过悬臂梁实现悬空设置，例如图5-图8所示，图5-图8是图3所示转移装置实施例中可动质量块的四种设置方式的结构示意图。图5中真空腔体11中设置有固定座115，可动质量块12通过悬臂梁14连接到该固定座115，继而可实现悬置于真空吸孔112上方。其中，固定座115可固定设置于上壁113或下壁114，具体可设置在电极组件13之间的剩余位置。连接于固定座115上，位于悬臂梁14自由端的可动质量块12则对应电极组件13设置。以电极组件13吸附可动质量块12为例，当电极组件13通电时，对可动质量块12产生作用力，可动质量块12被吸附，由于悬臂梁14具有一定弹性，因而可动质量块12可完全吸附在电极组件13上，从而封堵真空吸孔112；而当电极组件13不通电或接地时，电极组件13上的电荷流失，其对可动质量块12没有作用力，可动质量块12可在悬臂梁14的弹力作用下恢复悬置到真空吸孔112的上方，继而使真空吸孔112处于打开状态。

图6与图5结构类似，其中一个可动质量块12通过两个悬臂梁14连接于两个固定座115之间。同样，在电极组件13通电时，对可动质量块12产生作用力，将可动质量块12吸附在电极组件13上，从而封堵真空吸孔112；当电极组件13未通电或接地时，电极组件13上电荷流失，对可动质量块12没有作用力，可动质量块12在悬臂梁14的弹力作用下恢复悬置到真空吸孔112上方，使真空吸孔112处于打开状态。图6中的结构稳定性高，可提升吸附稳定性，进而提升转移效率。

在图7中则是设置公共的固定座115，而在两固定座115之间设置连接梁15，可动质量块12则通过悬臂梁14连接到连接梁15上，不用设置过多的固定座，简化工艺。

图8中多个可动质量块12通过连接梁15相互连接构成网状结构，且整体连接在真空腔体11中，每个可动质量块12悬置于一真空吸孔112上。与图5原理类似，也由电极组件13控制实现真空吸孔112的打开关闭。

对于实现了选择性吸取转移微元件的本申请转移装置，以图3所示实施例为例，下面介绍该转移装置的制造方法。请参阅图9和图10，图9是图3所示转移装置实施例制造工艺的流程示意图，图10是图9所示流程的制造过程示意图。制造过程包括以下步骤。

S101：提供第一硅片，在第一硅片上形成通路电极。

具体来说，该第一硅片31可以是SOI硅片，包括衬底层311和顶层硅312，如图10a，该顶层硅312的厚度为1μm～50μm，电阻率小于1Ω*cm。本步骤S101可利用顶层硅312形成通路电极，首先，对顶层硅312进行刻蚀，形成浅腔及保留形成在浅腔中的固定座(图未示)，浅腔深度为1μm～10μm，如图10b。其次，对刻蚀后的顶层硅312进行图案化处理，得到通路电极3121，如图10c；其中，固定座厚度为顶层硅312原厚度，通路电极3121厚度为顶层硅312刻蚀后的厚度。最后，还可在通路电极3121上形成绝缘层。

S102：提供第二硅片，将第二硅片与第一硅片键合。

S103：对第二硅片进行图案化处理，形成可动质量块。

该第二硅片32也可以是SOI硅片，在与第一硅片31键合后，去除该SOI硅片中的衬底层，保留顶层硅，同样第二硅片32的厚度为1μm～100μm，电阻率小于1Ω*cm。

具体来说，第二硅片32与第一硅片31中的固定座键合，且与通路电极3121不接触，如图10d。因而在对第二硅片32进行图案化处理后，可利用第二硅片形成连接在固定座上的悬臂梁(图未示)以及可动质量块321，该可动质量块321与通路电极3121不接触，如图10e。

S104：提供第三硅片，在第三硅片上形成闭合电极。

该第三硅片33可以是SOI硅片，顶层硅厚度可以是5μm～100μm，由于该硅片的顶层硅不用做制造闭合电极，因而对其电阻率没有要求。而后续步骤中需要在该硅片的顶层硅上形成真空吸孔，因而顶层硅的厚度较其他两个硅片大。

对于本步骤S104，首先，对顶层硅进行刻蚀形成浅腔，浅腔深度为1μm～10μm，如图10f。其次，在浅腔中溅射金属，以形成闭合电极331及金属布线，如图10g，在溅射金属之前，还需在浅腔中形成绝缘层以隔离顶层硅及金材质属的闭合电极331。最后，还可在闭合电极331上形成绝缘层。

S105：将完成步骤S104后的第三硅片与完成步骤S103后的第一硅片和第二硅片键合，并在第三硅片上形成真空吸孔。

键合后，由于第三硅片33上的浅腔处理，因而闭合电极331也不接触可动质量块321。在本步骤S105中对第三硅片33进行深硅刻蚀，形成真空吸孔332，如图10h。若第三硅片33为SOI硅片，在键合后，还需去除衬底层。最终得到的转移装置300中，可动质量块321即悬置于真空吸孔上方。

采用上述制造方法制得的转移装置中，利用一控制电路连接至通路电极3121和闭合电极331选择性的通电，从而控制可动质量块321的运动，实现对真空吸孔332的打开关闭控制，继而实现微元件的选择性吸取转移。

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装置，其特征在于，所述转移装置包括：

真空腔体，所述真空腔体内形成有真空空间，所述真空腔体上形成有连通所述真空空间和外界的多个真空吸孔；所述真空吸孔用于吸取所述微元件；

多个可动质量块，设置于所述真空腔体内，每一所述可动质量块对应一所述真空吸孔设置；

多个电极组件，固定于所述真空腔体内，每一所述电极组件对应一所述真空吸孔设置；

其中，在所述电极组件未通电时，所述可动质量块悬置于所述真空吸孔上方，且打开所述真空吸孔；在所述电极组件通电时，所述可动质量块被所述电极组件吸引或排斥而移动，以封堵所述真空吸孔；

所述真空腔体内设置有固定座，所述可动质量块通过悬臂梁连接于所述固定座以悬置于所述真空吸孔上方，所述悬臂梁具有弹性，当所述电极组件不通电或接地时，所述电极组件上的电荷流失，其对所述可动质量块没有作用力，所述可动质量块可在所述悬臂梁的弹力作用下恢复悬置到所述真空吸孔的上方，继而使所述真空吸孔处于打开状态。

2.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述真空腔体包括相对设置的上壁和下壁，所述多个真空吸孔均形成在所述下壁上。

3.根据权利要求2所述的转移装置，其特征在于，所述电极组件包括闭合电极，设置在所述下壁内表面，所述真空吸孔贯穿所述闭合电极，在所述闭合电极通电时，所述可动质量块吸附于所述闭合电极上，封堵所述真空吸孔；

或者，设置在所述上壁内表面，对应所述真空吸孔设置，在所述闭合电极通电时，所述可动质量块在所述闭合电极的排斥下封堵于所述真空吸孔。

4.根据权利要求3所述的转移装置，其特征在于，所述电极组件进一步包括：通路电极，与所述闭合电极相对设置，设置在所述上壁内表面，在所述通路电极通电时，所述可动质量块吸附于所述通路电极，打开所述真空吸孔；

或者，设置在所述下壁内表面，所述真空吸孔贯穿所述通路电极，在所述通路电极通电时，所述可动质量块在所述通路电极的排斥下，打开所述真空吸孔。

5.根据权利要求4所述的转移装置，其特征在于，设置在所述下壁表面的所述闭合电极包括金属材料，设置在所述上壁表面的所述通路电极包括硅材料，所述可动质量块包括硅材料。

6.根据权利要求4所述的转移装置，其特征在于，所述闭合电极和所述通路电极表面均设置有绝缘层。

7.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，一个所述可动质量块通过一个所述悬臂梁连接于一个所述固定座；或者，一个所述可动质量块通过两个所述悬臂梁连接于两个所述固定座之间。

8.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述固定座的数量为至少两个，至少两个所述固定座之间设置有连接梁，所述可动质量块通过所述悬臂梁连接于所述连接梁以悬置于所述真空吸孔上方。

9.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述多个真空吸孔阵列设置。

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