CN111261568A - 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，该微元件的转移装置包括至少一个吸附转移组，吸附转移组包括：吸嘴，吸嘴具有真空通道，且包括连通真空通道的第一腔室；吸引力产生体，吸引力产生体位于真空通道内；活动件，活动件位于第一腔室中；其中，吸引力产生体产生吸力，以使活动件靠近吸引力产生体而堵塞真空通道，撤销/改变吸引力产生体的吸力，以使活动件远离吸引力产生体而使真空通道畅通。通过上述方式能够实现微元件的巨量转移且能够对每个吸嘴进行精确控制，有利于精确定位坏点，对坏点进行修复。

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领域，特别是涉及一种微元件的转移装置及转移方法。

背景技术

微元件技术是指在衬底上以高密度集成的微小尺寸的元件阵列。目前，微间距发光二极管(Micro LED)技术逐渐成为研究热门，工业界期待有高品质的微元件产品进入市场。

在制造微元件的过程中，首先在施体基板上形成微元件，接着将微元件转移到接收基板上。接收基板例如是驱动基板。在制造微元件过程中的一个困难在于：如何将微元件从施体基板上转移到接收基板上。

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，但静电拾取并不可靠。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种微元件的转移装置及微元件的转移方法，能够可靠地实现微元件的批量转移。

为解决上述技术问题之一，本申请采用的一个技术方案是：提供一种微元件的转移装置，该转移装置包括至少一个吸附转移组，吸附转移组包括：吸嘴，吸嘴具有真空通道，且包括连通真空通道的第一腔室；吸引力产生体，吸引力产生体位于真空通道内；活动件，活动件位于第一腔室中；其中，吸引力产生体产生吸力，以使活动件靠近吸引力产生体而堵塞真空通道，撤销/改变吸引力产生体的吸力，以使活动件远离吸引力产生体而使真空通道畅通。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种微元件的转移方法，该转移方法包括将吸嘴移至微元件处；通过真空通道对吸嘴进行抽真空以使微元件吸附于吸嘴上；通过吸引力产生体产生吸力，使活动件靠近吸引力产生体而堵塞真空通道；转移微元件至目标位置；通过撤销/改变吸引力产生体所产生的吸力，以使活动件远离吸引力产生体而使真空通道畅通，进而释放微元件。

本申请的有益效果是：本申请提供的微元件的转移装置采用真空吸附的方式，且采用吸引力产生体与活动件相互吸引或分离来关闭或打开吸嘴中的真空通道，对吸嘴完成真空到大气的转换过程，实现对微元件的吸附与分离，进而可靠地实现微元件的批量转移。

另外，本申请能够实现对每个吸嘴精确控制，有利于精确的定位坏点，以方便对坏点进行修复。

附图说明

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2是本申请微元件的转移装置第二开口位于公共腔壁的中间位置时的结构示意图；

图3是本申请微元件转移装置第一腔室与第二通道呈上下设置的结构示意图；

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是本申请微元件的转移方法一实施例结构示意图。

具体实施方式

本申请提供一种微元件的转移装置及其转移方法，为使本申请的目的、技术方案和技术效果更加明确、清楚，以下对本申请进一步详细说明，应当理解此处所描述的具体实施条例仅用于解释本申请，并不用于限定本申请。

微元件在显示领域具有很强的应用前景。但现有巨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巨量转移，本申请提供一种微元件的转移装置，其中，微元件可以是微型LED器件、二极管、晶体管、集成电路芯片等，但并不一定限于此。下面将结合附图对该微元件的转移装置及其转移方法进行详细介绍。

请参阅图1，图1是本申请微元件的转移装置第一实施例结构示意图，该微元件的转移装置包括至少一个吸附转移组，该吸附转移组包括吸嘴11，吸引力产生体12，活动件13。

其中，吸嘴11具有真空通道111及第一腔室112，且真空通道111连通第一腔室112；吸引力产生体12位于真空通道111内，活动件13位于第一腔室中，吸引力产生体12可产生吸力，使活动件13靠近吸引力产生体12而堵塞于真空通道111，此时吸嘴11利用真空压力吸附微元件14。撤销/改变吸引力产生体12产生的吸力，使活动件13远离吸引力产生体12，进而使真空通道111畅通，微元件14与吸嘴11分离。

进一步的，吸嘴11包括真空通道111及与真空通道111连通的第一腔室112，该真空通道111包括通过第一腔室112连通的第一通道114和第二通道115，第一腔室112上设有第一开口113，可选的，第一开口113的形状可以为圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形、梯形或正多边形等。该第一开口113用于进气和排气以实现吸嘴11的真空吸附及分离微元件14。且活动件13的横截面的面积大于或等于第一开口113的面积。吸引力产生体12位于第一开口113一侧的第一通道114中。第二通道115与第一腔室112位于第一开口113远离第一通道114的另一侧且第一腔室112与第二通道115通过第二开口117连通。

该第二开口117的位置并不限定，在一个实施例中，其可在第一腔室112与第二通道115的公共腔壁上的任意位置，只要能使第二通道115与第一腔室112连通即可。在一个具体的实施例中，如图1所示第二开口117位于第一腔室112与第二通道115的公共腔壁的顶部，在其他可替代的实施例中，具体见图2所示，第二开口117可位于第一腔室112与第二通道115的公共腔壁的中间。可选的，第二开口117还可位于第一腔室112与第二通道115的公共腔壁的底部。

进一步的，在一个具体的实施例中，第一腔室112与第二通道115可为图1中所示的横向并列设置，第二开口117设置在第一腔室112的侧壁上。在其他可替代的实施例中，第一腔室112与第二通道115还可为如图3所示的呈竖向上下设置，第二开口117设置在第一腔室112的底壁上，此种方式可减小相邻吸嘴11之间的间距。

进一步，活动件13的横截面大于第一开口113的面积，活动件13能够在第一腔室112内完全堵塞第一开口113。活动件13可以为弹性材料也可为刚性材料，活动件13的形状可为球形、椭球形、方体或椎体等，优选方体，方体的活动件13的密封性更好，增加了转移装置的可靠性。

进一步的，为了能够增加第一开口113的密封性，活动件13与第一开口113相对的一侧设置有第二弹性密封体131，第一腔室112包括靠近第一通道114一侧的第一腔体壁1121，在该第一腔体壁1121上设有该第一开口113，第一腔体壁1121在靠近活动件13的一侧设置有第一弹性密封体1122。由于密封体具有一定的弹性，因此还可起到减振的作用，从而延长转移装置的使用寿命。在一个具体的实施例中，优选地，第一弹性密封体1122和第二弹性密封体131为聚二甲基硅氧烷，该物质成本较低且具有良好的化学惰性。在其他可替代的实施例中，第一弹性密封体1122和第二弹性密封体131还可为全氟聚醚、聚四氢呋喃、聚环氧乙烷、聚氧杂环丁烷、聚异戊二烯、聚丁二烯、基于氟烯烃的含氟弹性体等物质。

当要关闭第一开口113时，通过吸引力产生体12产生吸力，活动件13则在吸力的作用下靠近吸引力产生体12，使活动件13能堵塞第一开口113，以实现真空通道111的堵塞。即活动件13通过吸引力产生体12的吸附作用下完成真空通道111的堵塞，活动件13在未移动时位于第一腔室112的底部，第一腔室112的深度越深，则需要吸引力产生体12产生的吸引力就越大，具体的吸力的大小根据具体的情况进行设置即可。

当要打开第一开口113时，撤销/改变吸引力产生体12产生的吸力，使得活动件13不再受吸附力的作用与第一开口113分离，以实现真空通道111的畅通。

在一个具体的实施例中，吸引力产生体12为电极控制电路及电极，电极连接电极控制电路，活动件13为带电活动件。具体的，电极控制电路输出与带电活动件相反属性的电荷至电极，使得带电活动件靠近电极并堵塞于真空通道111，电极控制电路撤销/改变输出至电极的电荷，使带电活动件远离电极，进而使得真空通道111畅通，当真空通道111堵塞时，吸嘴11利用真空压力吸附微元件14，当真空通道111畅通时，微元件14与吸嘴11分离。

进一步的，带电活动件带有正电荷或者负电荷，带电活动件的材质包括带电粒子、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、导电材料中的至少一种，优选带电粒子。带电粒子的带电稳定性较强，且所带的电荷量容易控制。该带电粒子可以是任何一种带电或容易获得电荷的粒子，如单一颜料粒子或各种复合粒子。此种带电粒子可通过表面吸附、化学键合和聚合合成等方法制备得到。

可选的，电极为与第一开口113间隔设置的金属板，金属板一侧固定于第一通道114的通道壁，另一侧向外延伸且遮盖第一开口113远离第一腔室112一侧的开口。可选的，金属板具有至少一个贯穿孔，以方便第一开口113的进气或排气。电极的形状可为长方形、圆形、椭圆、正多边形等。在一个优选的实施方式中，电极的长度大于第一开口113的长度，以使带电活动件通过第一开口113的受力更加均匀，在靠近电极时能更容易完全堵塞第一开口113。在其他可替代的实施例中，电极的长度也可小于第一开口113的长度，只要电极能在第一开口113处产生足够的吸力吸引带电活动体即可。

在一个优选的实施例中，电极为金属铂板，铂板具有较好的稳定性，能提高金属板的使用寿命。在其他可替代的实施例中，该金属板为铝板、钼板、钛板、镍板、锡板、铁板等金属中的至少一种。电极在电极控制电路的作用下，可以带有正电荷或者负电荷。

在其他可替代的实施例中，吸引力产生体12为电磁控制电路及电感线圈，活动件13为磁体，电感线圈连接电磁控制电路产生电磁场，当要堵塞真空通道111时，电磁控制电路控制电感线圈产生磁吸力，以使磁体靠近电感线圈而堵塞真空通道111，当要打开真空通道111时，或撤销/改变电磁控制电路控制电感线圈所产生的磁吸力以使磁体远离电感线圈，进而使真空通道111畅通。磁体的材料包括永磁铁氧体、钐钴或者钕铁硼的至少一种，优选永铁磁氧体。永磁铁氧体的材料价格便宜，可节省转移装置的成本。可选的，为了增加电感线圈产生磁场的强度，在电感线圈中设置有金属棒，该金属棒为具有铁磁特性的物质，比如铁棒、铝棒、镍棒、钴棒等。

具体的，吸嘴11上第二通道115的末端至少设置有一个第三开口116用于吸附微元件14，关于第三开口116的个数，可以根据要吸附微元件14的情况具体选择，可为一个、两个、三个等，但并不限于此。且吸嘴11上用于吸附微元件14的第三开口116的横截面小于微元件14的横截面，以防止微元件14被吸入吸嘴11内。吸嘴11具有真空通道111，用于进气和排气以利用真空吸附原理吸附和分离微元件14。

该微元件的转移装置具体的工作过程为：移动吸嘴11，使吸嘴11的第三开口116与微元件14接触，利用真空通道111对吸嘴11进行抽真空，当微元件14吸附于第三开口116上时，活动件13在吸引力产生体12的吸附力作用下靠近吸引力产生体12，以堵塞第一开口113，以实现微元件14的吸附转移。当微元件14转移到指定的位置后，则撤销/改变吸引力产生体12所产生的吸力，使活动件13不再受吸附力作用，而从第三开口116处与吸嘴11分离。

区别于现有技术，本申请实施例利用吸引力产生体和活动件当开关的作用来控制吸嘴中真空通道的打开和闭合，进行真空到大气的转换过程。具体地，吸引力产生体产生吸力，使得活动件靠近吸引力产生体并堵塞于真空通道，撤销/改变吸引力产生体产生的吸力，使活动件远离吸引力产生体，进而使得真空通道畅通。实现对微元件的吸附与分离，进而实现微元件的批量转移。

转移装置中的每一个吸嘴都是通过控制电路单独控制、互不影响的对微元件进行转移，即每次转移的过程中可以只控制部分吸嘴来吸取并转移微元件，也可以控制全部的吸嘴来吸取并转移微元件，具体根据实际情况而定。即本申请能够实现对每个吸嘴的精确控制，有利于精确的定位坏点，以方便对坏点进行修复。

请参阅图4，图4是本申请提供的微元件的转移装置第二实施例的结构示意图。区别于上述任一实施例，本实施例中为了能让活动件13能够有更多的时间调整方向以使得其能更准确的堵塞第一开口113，在第一腔室112内盛载有液体，活动件13至少部分浸没于该液体中，优选的，带电活动件13的密度大于液体的密度，使得活动件13能沉于该液体的底部。在液体中的活动件13受到吸引力产生体12的吸附力进行运动时，能够受到液体的缓冲力，减缓活动件13的运动速度，以使活动件13能够有更多时间来调整方向，从而能够更加准确的堵塞第一开口113。在一个优选的实施例中，该液体为水，在其他可替代的实施例中，该液体还可为氯化钠溶液、苯等其他一些不易挥发且不与活动件13和吸嘴11发生反应的有机或无机液体。

优选的，第一腔室112与第二通道115横向并列设置，并通过第二开口117连通，其中第二开口117的开口面积小于活动件13在第二开口117方向上的投影，第二开口117的形状可为圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形、梯形或正多边形等。其中，液体的深度小于第二开口117至第一腔室112底壁的距离，以防止液体通过第二开口117流入真空通道111中污染微元件14。

区别于现有技术，本实施例具有上述实施例技术效果的同时，在该微元件的转移装置中还通过在第一腔室内盛载液体，使活动件在移动时能够有更多的时间调整其方向，以能够更加准确的堵塞第一开口，使第一开口具有更好的密封性，从而提高微元件吸附的可靠性。

请参阅图5，图5是本申请提供的微元件的转移方法一实施例流程示意图，该转移方法具体包括：

S51：将吸嘴移至微元件处。

在一个具体的实施例中，请参阅图1，将吸嘴11移动至微元件14处，使吸嘴11上的第三开口116与微元件14接触，从而堵塞第三开口116。

S52：通过真空通道对所述吸嘴进行抽真空以使微元件吸附于吸嘴上。

在一个具体的实施例中，请参阅图1，当吸嘴11的第三开口116被微元件14堵塞后，对吸嘴11通过第一通道114与第二通道115进行抽真空，此时吸嘴11内的空气逐渐被抽出，微元件14在外面空气的压力下吸附于第三开口116上。

当吸嘴11内的空气越来越少，此时微元件114在第三开口116处吸附的越来越紧密。当微元件14完全吸附于吸嘴11上后，抽真空操作随即停止。

S53：通过吸引力产生体产生吸力，使活动件靠近吸引力产生体而堵塞真空通道，进而转移微元件。

在一个具体的实施例中，请参阅图1，当微元件14吸附于吸嘴11上后，在停止抽真空的同时，吸引力产生体12产生吸力，使活动件13在吸引力产生体12的吸力的作用下逐渐靠近第一开口113处，进而堵塞真空通道111，使微元件14能够吸附于吸嘴11上进而进行微元件14的转移。

在一个具体的实施例中，吸引力产生体12为电极控制电路及电极，电极连接控制电路，活动件13为带电活动件。具体的，电极控制电路输出与带电活动件相反属性的电荷至电极，使得带电活动件靠近电极并堵塞于真空通道111，吸嘴11利用真空压力吸附微元件14。

在其他可替代的实施例中，吸引力产生体12为电磁控制电路及电感线圈，活动件13为磁体，电感线圈连接电磁控制电路产生电磁场，当要堵塞真空通道111时，电磁控制电路控制电感线圈产生磁吸力，以使磁体靠近所述电感线圈而堵塞所述真空通道111，吸嘴11利用真空压力吸附住微元件14。

S54：转移微元件至目标位置。

在一个具体的实施例中，请参阅图1，当真空通道111关闭后，移动吸附有微元件14的转移装置至目标位置，该目标位置为微元件14需要被转移的位置，移动到目标位置后，并进行相应的对准操作。

S55：通过撤销/改变吸引力产生体所产生的吸力，以使活动件远离吸引力产生体而使真空通道畅通，进而释放微元件。

在一个具体的实施例中，请参阅图1，当微元件14转移到指定的地方后，需要将微元件14从吸嘴11上释放。通过撤销/改变吸引力产生体12的吸力，使吸引力产生体12与活动件13能够分开，活动件13远离第一开口113处，进而使得第一开口113畅通，空气进入吸嘴，使得微元件14不再受外界压强的作用，从而从吸嘴11上释放，以完成微元件14的转移。

当吸引力产生体12为电极控制电路及电极、活动件13为带电活动件时，电极连接电极控制电路，电极控制电路撤销/改变输出至电极的电荷，使带电活动件远离电极，进而使得真空通道111畅通，微元件14与吸嘴11分离。

当吸引力产生体12为电磁控制电路及电感线圈、活动件13为磁体时，撤销/改变电感线圈连接电磁控制电路产生电磁场以使磁体远离电感线圈，进而使真空通道111畅通，微元件14与吸嘴11分离。

区别于现有技术，本实施例的微元件的转移方法利用吸引力产生体、活动件充当开关的作用来控制吸嘴中第一开口的打开和闭合，进行真空到大气的转换过程。具体地，吸引力产生体产生吸力时，活动件靠近吸引力产生体并堵塞于真空通道，撤销/改变吸引力产生体产生的吸力，使活动件远离吸引力产生体，进而使得真空通道畅通。实现对微元件的吸附与分离，进而实现微元件的批量转移。转移装置中的每一个吸嘴都是通过控制电路单独控制、互不影响的对微元件进行转移，即每次转移的过程中可以只控制部分吸嘴来吸取并转移微元件，也可以控制全部的吸嘴来吸取并转移微元件，具体根据实际情况而定。即本转移方法能够实现对每个吸嘴的精确控制，有利于精确的定位坏点，以方便对坏点进行修复。

以上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 (10)

1.一种微元件的转移装置，其特征在于，所述转移装置包括：至少一个吸附转移组，所述吸附转移组包括：

吸嘴，所述吸嘴具有真空通道，且包括连通所述真空通道的第一腔室；

吸引力产生体，所述吸引力产生体位于所述真空通道内；

活动件，所述活动件位于所述第一腔室中；

其中，所述吸引力产生体产生吸力，以使所述活动件靠近所述吸引力产生体而堵塞所述真空通道，撤销/改变所述吸引力产生体的吸力，以使所述活动件远离所述吸引力产生体而使所述真空通道畅通。

2.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述吸引力产生体包括电极控制电路及电极，所述电极连接所述电极控制电路，所述活动件为带电活动件，其中，所述电极控制电路用于输出与所述带电活动件相反属性的电荷至所述电极，使得所述带电活动件靠近所述电极并堵塞所述真空通道，或撤销/改变输出至所述电极的电荷，使所述带电活动件远离所述电极，进而使得所述真空通道畅通。

3.根据权利要求2所述的转移装置，其特征在于，所述带电活动件的材料包括带电粒子、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、导电材料中的至少一种，优选带电粒子。

4.根据权利要求2所述的转移装置，其特征在于，所述电极具有至少一个贯穿孔。

5.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述吸引力产生体包括电磁控制电路及电感线圈，所述电感线圈连接所述电磁控制电路，所述活动件为磁体，其中所述电磁控制电路控制所述电感线圈产生磁吸力，以使所述磁体靠近所述电感线圈而堵塞所述真空通道，或撤销/改变所述磁吸力以使所述磁体远离所述电感线圈，进而使所述真空通道畅通。

6.根据权利要求1-5任一项所述的转移装置，其特征在于，

所述真空通道包括通过所述第一腔室连通的第一通道和第二通道，

所述第一腔室上设有第一开口，所述吸引力产生体位于所述第一开口一侧的所述第一通道中，所述第二通道与所述第一腔室位于所述第一开口远离所述第一通道的另一侧且连通，所述活动件的横截面的面积大于或等于所述第一开口的面积。

7.根据权利要求6所述的转移装置，其特征在于，

所述第一腔室包括靠近所述第一通道一侧的第一腔体壁，所述第一腔体壁上设有所述第一开口，所述第一腔体壁在靠近所述活动件的一侧设置有第一弹性密封体，所述活动件在靠近所述第一腔体壁的一侧设置有第二弹性密封体。

8.根据权利要求7所述的转移装置，其特征在于，所述第一弹性密封体和所述第二弹性密封体包括聚二甲基硅氧烷、全氟聚醚、聚四氢呋喃、聚环氧乙烷、聚氧杂环丁烷、聚异戊二烯、聚丁二烯、基于氟烯烃的含氟弹性体中的至少一种，优选聚二甲基硅氧烷。

9.根据权利要求6所述的转移装置，其特征在于，

所述第一腔室通过第二开口与所述第二通道连通，所述第二通道末端还设有用于吸附所述微元件的第三开口，所述第三开口的横截面面积小于或等于所述微元件的横截面面积。

10.一种用于微元件的转移方法，其特征在于，所述转移方法包括：

将吸嘴移至所述微元件处；

通过真空通道对所述吸嘴进行抽真空以使所述微元件吸附于所述吸嘴上；

通过吸引力产生体产生吸力，使所述活动件靠近所述吸引力产生体而堵塞所述真空通道；

转移所述微元件至目标位置；

通过撤销/改变所述吸引力产生体所产生的吸力，以使所述活动件远离所述吸引力产生体而使所述真空通道畅通，进而释放所述微元件。

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