CN112750742A - 取料装置及其取料方法 - Google Patents
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Abstract
一种取料装置及其取料方法。用以拾取多个微型元件的取料装置包含弹性板材、基板、温控粘着层、至少一发热元件以及电源。弹性板材具有相对的第一表面以及第二表面，基板设置于第一表面，温控粘着层设置于第二表面并配置用以粘着微型元件，发热元件设置于第二表面与温控粘着层之间，电源电性连接发热元件。温控粘着层的粘度随着温控粘着层的温度改变。取料装置能选择性地拾取粘附于承载基板的微型元件。
Description
技术领域
本发明是关于取料装置以及取料方法，且特别是关于针对微型元件的取料装置以及取料方法。
背景技术
随着科技的进步，电子产品已经大幅度地融入了消费者的生活中。为要满足消费者的需求，电子产品除了要在功能上不断提升外，电子产品在设计上也变得越来越轻巧。
然而，在电子产品的生产过程中，如何有效处理及转移大量体积重量越来越小的零件，无疑是业界一个非常重视的发展议题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种取料装置，其能选择性地拾取粘附于承载基板的微型元件。
根据本发明的一实施方式，一种用以拾取多个微型元件的取料装置，其包含弹性板材、基板、温控粘着层、至少一发热元件以及电源。弹性板材具有相对的第一表面以及第二表面，基板设置于第一表面，温控粘着层设置于第二表面并配置用以粘着微型元件，发热元件设置于第二表面与温控粘着层之间，电源电性连接发热元件。温控粘着层的粘度随着温控粘着层的温度改变。
在本发明一或多个实施方式中，当上述的温控粘着层的温度上升时，温控粘着层的粘度上升。
在本发明一或多个实施方式中，当上述的温控粘着层的温度下降时，温控粘着层的粘度下降。
在本发明一或多个实施方式中，上述的发热元件的数量为多个，且发热元件平均分布于第二表面与温控粘着层之间。
在本发明一或多个实施方式中，上述的基板包含玻璃、石英、硅基板、陶瓷基板或蓝宝石。
在本发明一或多个实施方式中，上述的弹性板材包含聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane；PDMS)。
根据本发明的一实施方式，一种用以拾取多个微型元件的取料方法包含对至少一发热元件通电以使发热元件加热；以加热的发热元件向温控粘着层导热至第一温度，以使温控粘着层的粘度上升；以及以粘度上升的温控粘着层粘着微型元件。
在本发明一或多个实施方式中，上述的取料方法还包含当微型元件接触接收基板后，停止对发热元件通电，以使温控粘着层的温度下降至第二温度，以令温控粘着层的粘度下降；以及放置微型元件于接收基板上，且温控粘着层远离接收基板。
在本发明一或多个实施方式中，上述的发热元件的数量为多个，停止通电的步骤还包含对发热元件中的至少一停止通电，及对发热元件中的至少另一保持通电。
在本发明一或多个实施方式中，上述的第一温度的范围为约80度与约120度之间，而第二温度的范围为约25度与约35度之间。
本发明上述实施方式至少具有以下优点：
(1)使用者可以根据发热元件的分布方式及实际位置，选择性地拾取粘附于承载基板的微型元件。
(2)由于把微型元件粘附于或脱离于温控粘着层的操作是仅透过对发热元件进行或停止通电，其操作方式简单容易，因此对于把微型元件从承载基板转移至接收基板的操作，能够为使用者带来显著的方便。
(3)透过选择性地对发热元件停止通电或保持通电，使用者便可简单容易地把相应的微型元件从取料装置放置于接收基板上，或是让微型元件随取料装置离开接收基板。
附图说明
图1为绘示依照本发明一实施方式的取料装置的正面示意图；
图2为绘示图1的取料装置的侧视图；
图3为绘示图1的取料装置的侧视图，其中取料装置正准备拾取微型元件；
图4为绘示图1的取料装置的侧视图，其中取料装置拾取了微型元件；
图5为绘示图1的取料装置的侧视图，其中取料装置靠近接收基板；
图6为绘示图1的取料装置的侧视图，其中取料装置于接收基板上放置微型元件；
图7为绘示图1的取料装置的侧视图，其中取料装置于接收基板上放置部分微型元件；
图8为绘示图1的取料装置的侧视图，其中取料装置靠近另一接收基板；
图9为绘示依照本发明一实施方式的取料方法的流程图。
【符号说明】
100：取料装置
110：弹性板材
111：第一表面
112：第二表面
120：基板
130：温控粘着层
140、140A、140B：发热元件
142：加热线路
150：电源
200、200A、200B、200C、200D：微型元件
300：承载基板
400：接收基板
420、520：可固化粘着材
500：接收基板
900：方法
910～950：步骤
具体实施方式
以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。且若实施上为可能，不同实施例的特征是可以交互应用。
除非另有定义，本文所使用的所有词汇(包括技术和科学术语)具有其通常的意涵，其意涵是能够被熟悉此领域者所理解。更进一步的说，上述之词汇在普遍常用的字典中的定义，在本说明书的内容中应被解读为与本发明相关领域一致的意涵。除非有特别明确定义，这些词汇将不被解释为理想化的或过于正式的意涵。
请参照图1及图2。图1为绘示依照本发明一实施方式的取料装置100的正面示意图。图2为绘示图1的取料装置100的侧视图。在本实施方式中，本发明提供用以拾取多个微型元件200(请见图3～图7)的取料装置100。如图1～图2所示，取料装置100包含弹性板材110、基板120、温控粘着层130、至少一发热元件140以及电源150。弹性板材110具有相对的第一表面111以及第二表面112，基板120设置于弹性板材110的第一表面111，温控粘着层130设置于弹性板材110的第二表面112，并且，温控粘着层130配置用以粘着微型元件200，发热元件140可为电阻较大的金属，并设置于弹性板材110的第二表面112与温控粘着层130之间，电源150电性连接发热元件140。此外，弹性板材110的第二表面112上配置多个加热线路142，加热线路142连接于电源150和发热元件140之间。当电源150开启时，电源150供应电流经由加热线路142至发热元件140，进而调整温控粘着层130的温度上升或下降，而温控粘着层130的粘度会随着温控粘着层130的温度上升或下降而改变。在实务的应用中，微型元件200可为半导体晶片、微型发光二极管(Micro LED)或电子元件(例如电阻、电容、感应元件…)等，但本发明并不以此为限。
更具体而言，当温控粘着层130的温度上升时，温控粘着层130的粘度上升，而当温控粘着层130的温度下降时，温控粘着层130的粘度下降。
在实务的应用中，基板120可包含玻璃、石英、硅基板、陶瓷基板或蓝宝石等材料。另外，弹性板材110可为高分子材料的弹性体，例如弹性聚合物材料。举例而言，弹性板材110可包含聚硅氧烷基材料，例如聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane；PDMS)。然而，应了解到，以上所举基板120以及弹性板材110的材料种类仅为例示，并非用以限制本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，应视实际需要，适当选择基板120以及弹性板材110的材料种类。
根据实际状况，发热元件140的数量为多个，并且，发热元件140平均分布于弹性板材110的第二表面112与温控粘着层130之间，在本实施方式中，如图1～图2所示，发热元件140以矩阵的方式排列于弹性板材110的第二表面112与温控粘着层130之间。
请参照图3。图3为绘示图1的取料装置100的侧视图，其中取料装置100正准备拾取微型元件200。在本实施方式中，如图3所示，微型元件200原本粘附于承载基板300上，承载基板300用以置放微型元件200，以便后续的工序进行。在一实施例中，承载基板300可以是微型元件的成长基板，以微型元件200为微型发光二极管(Micro LED)为例，成长基板为半导体磊晶片，于其上形成Micro LED。在取料装置100从承载基板300拾取微型元件200前，使用者先以电源150(请见图1)对发热元件140通电，以使发热元件140因自身的电阻而加热，而发热元件140的热力向彼此连接的温控粘着层130传导，以使温控粘着层130加热至第一温度。如上所述，当温控粘着层130的温度上升时，温控粘着层130的粘度也会上升，因此，当温控粘着层130的温度上升至第一温度时，温控粘着层130的粘度也上升至对应的第一粘度。在本实施方式中，举例而言，第一温度的范围为约80度与约120度之间，但本发明并不以此为限。
请参照图4。图4为绘示图1的取料装置100的侧视图，其中取料装置100拾取了部分微型元件200A。当温控粘着层130的粘度上升至第一粘度后，使用者可使取料装置100靠近承载基板300，并以温控粘着层130接触微型元件200A。由于温控粘着层130的粘度已上升至第一粘度，因此温控粘着层130能够有效粘着微型元件200A，如图4所示。相对而言，微型元件200A粘附于承载基板300的粘力比温控粘着层130的第一粘度小，因此，当取料装置100粘着微型元件200A而离开并转移至下一个工作点时，微型元件200A会粘附于温控粘着层130并随着取料装置100离开，而不会被承载基板300粘着而继续停留在承载基板300上。
值得注意的是，在本实施方式中，如上所述，发热元件140以矩阵的方式排列于弹性板材110的第二表面112与温控粘着层130之间，因此，当发热元件140因电阻而加热时，温控粘着层130受热的范围也是局部性地对应发热元件140的矩阵分布。换句话说，当温控粘着层130对应于发热元件140的部分被加热至第一温度时，温控粘着层130对应于发热元件140之间的部分不会被加热至第一温度。
如此一来，使用者可以根据发热元件140的分布方式及实际位置，选择性地拾取粘附于承载基板300的微型元件200A，而不会误取到微型元件200B。如图4所示，当取料装置100完成了拾取微型元件200的动作而离开承载基板300时，只有对应于发热元件140的位置的微型元件200A被拾取并粘附于温控粘着层130上，而没有对应于发热元件140的位置的微型元件200B则维持粘附于承载基板300上。
请参照图5～图6。图5为绘示图1的取料装置100的侧视图，其中取料装置100靠近接收基板400。图6为绘示图1的取料装置100的侧视图，其中取料装置100于接收基板400上放置微型元件200A。
当取料装置100完成了拾取微型元件200A的动作而离开承载基板300后，取料装置100会转移微型元件200A至接收基板400。其中，接收基板400可为暂置基板或电路基板，但本发明并不以此为限。如图5和图6所示，接收基板400是以电路基板做为实施例，在电路基板表面上设有多个可固化粘着材420。取料装置100靠近接收基板400并且控制微型元件200A对应接收基板400上的可固化粘着材420的位置，使得微型元件200A藉由可固化粘着材420固定在接收基板400上。
举例而言，当微型元件200A接触接收基板400后，电源150停止对发热元件140通电，以使温控粘着层130的温度下降至第二温度。如上所述，当温控粘着层130的温度下降时，温控粘着层130的粘度也会下降，因此，当温控粘着层130的温度下降至第二温度时，温控粘着层130的粘度也下降至对应的第二粘度。进一步而言，第二粘度比第一粘度小，也就是说，温控粘着层130处于第二温度时比处于第一温度时具有更弱的粘附力。在本实施方式中，举例而言，第二温度的范围为约25度与约35度之间，但本发明并不以此为限。
当微型元件200A接触接收基板400而温控粘着层130的粘度下降至第二粘度后，微型元件200A无法再粘附于温控粘着层130上，会置放于接收基板400上，如图6所示。此外，微型元件200A将透过可固化粘着材420粘附于接收基板400上，然后温控粘着层130远离接收基板400。如此一来，把微型元件200A从承载基板300转移至接收基板400的程序亦告完成。
由于把微型元件200A粘附于或脱离于温控粘着层130的操作是仅透过对发热元件140进行或停止通电，其操作方式简单容易，因此对于把微型元件200A从承载基板300转移至接收基板400的操作，能够为使用者带来显著的方便。
再者，根据实际需要，停止对发热元件140通电的步骤还包含当发热元件140的数量为多个，对发热元件140中的至少一停止通电，及对发热元件140中的至少另一保持通电。当使用者欲选择性地把粘附于温控粘着层130的微型元件200放置于接收基板400时，使用者可对应地对相关的发热元件140A停止通电，并把其余的发热元件140B保持通电，如图7所示。图7为绘示图1的取料装置100的侧视图，其中取料装置100于接收基板400上放置部分微型元件200C。具体而言，位置上对应于通电发热元件140B的温控粘着层130，其粘度维持于第一粘度，而位置上对应于停电发热元件140A的温控粘着层130，其粘度则下降至第二粘度。被只有第二粘度的温控粘着层130所粘着的微型元件200C无法再粘附于温控粘着层130上，微型元件200C将粘附于接收基板400上。相对地，被具有第一粘度的温控粘着层130所粘着的微型元件200D，将会随温控粘着层130远离接收基板400，而不会粘附于接收基板400上。如此一来，透过选择性地对发热元件140停止通电或保持通电，使用者便可简单容易地把相应的微型元件200C从取料装置100放置于接收基板400上，或是让微型元件200D随取料装置100离开接收基板400。
在一实施例中，接收基板400上的可固化粘着材420可为焊料。焊料具有导电成分且焊料于高温下形成共晶键结使微型元件200焊接于接收基板400上，形成稳固的连接结构，其粘着力远大于微型元件200与温控粘着层130之间的粘力。在此情况下，即使电源150没有停止对发热元件140通电以降低温控粘着层130的粘度，当取料装置100远离接收基板400时，微型元件200会因为稳固的连接结构停留于接收基板400上，而不会随取料装置100离开。
由此可知，本发明可应用于微型元件200的移转以及协助制作含有微型元件200的装置。以制备微型发光二极管显示器(Micro LED Display)为例，微型元件200可为微型发光二极管晶片，透过本发明的取料装置100从承载基板300上移转微型发光二极管晶片200至接收基板400，其中接收基板400为显示器的电路基板，例如薄膜晶体管基板、含有导电线路的玻璃基板、石英基板或硅基板等。
请参照图8，其绘示图1的取料装置100的侧视图，其中取料装置100靠近另一接收基板500。在图8中，接收基板500为暂置基板，其表面上设有多个可固化粘着材520(根据实际状况，多个可固化粘着材520亦可彼此连接而成为一整层，但本发明并不以此为限)。此外，可固化粘着材520可为不具导电性的粘着材，例如硅胶或环氧树脂等。承图4，当取料装置100从承载基板300上拾取微型元件200A后，欲移转微型元件200A于接收基板500上(如图8所示)，电源150停止对发热元件140通电，以使温控粘着层130的温度下降至第二温度，而温控粘着层130的粘度也下降至对应的第二粘度。当微型元件200A接触接收基板500而温控粘着层130的粘度下降至第二粘度后，微型元件200A无法再粘附于温控粘着层130上，接着微型元件200A将透过可固化粘着材520粘附于接收基板500上，然后温控粘着层130远离接收基板500。如此一来，把微型元件200A从承载基板300转移至接收基板500的程序亦告完成。
请参照图9。图9为绘示依照本发明一实施方式的取料方法900的流程图。除了上述的取料装置100之外，本发明的另一态样在于提供一种取料方法900，如图9所示，取料方法900包含下列步骤(应了解到，在一些实施方式中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)：
(1)对至少一发热元件140通电以使发热元件140加热(步骤910)。
(2)以加热的发热元件140向温控粘着层130导热至第一温度，以使温控粘着层130的粘度上升(步骤920)。
(3)以粘度上升的温控粘着层130粘着微型元件200(步骤930)。
(4)当微型元件200A接触接收基板400/500后，停止对发热元件140通电，以使温控粘着层130的温度下降至第二温度，从而使温控粘着层130的粘度下降(步骤940)。
(5)放置微型元件200A于接收基板400/500上，且温控粘着层130远离接收基板400/500(步骤950)。
综上所述，本发明上述实施方式所揭露的技术方案至少具有以下优点：
(1)使用者可以根据发热元件的分布方式及实际位置，选择性地拾取粘附于承载基板的微型元件。
(2)由于把微型元件粘附于或脱离于温控粘着层的操作是仅透过对发热元件进行或停止通电，其操作方式简单容易，因此对于把微型元件从承载基板转移至接收基板的操作，能够为使用者带来显著的方便。
(3)透过选择性地对发热元件停止通电或保持通电，使用者便可简单容易地把相应的微型元件从取料装置放置于接收基板上，或是让微型元件随取料装置离开接收基板。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种取料装置，用以拾取多个微型元件，其特征在于，该取料装置包含：
一弹性板材，具有相对的一第一表面以及一第二表面；
一基板，设置于该第一表面；
一温控粘着层，设置于该第二表面，并配置用以粘着所述多个微型元件；
至少一发热元件，设置于该第二表面与该温控粘着层之间；以及
一电源，电性连接该发热元件，
其中，该温控粘着层的粘度随着该温控粘着层的温度改变。
2.根据权利要求1所述的取料装置，其特征在于，当该温控粘着层的温度上升时，该温控粘着层的粘度上升。
3.根据权利要求1所述的取料装置，其特征在于，当该温控粘着层的温度下降时，该温控粘着层的粘度下降。
4.根据权利要求1所述的取料装置，其特征在于，该发热元件的数量为多个，且所述多个发热元件平均分布于该第二表面与该温控粘着层之间。
5.根据权利要求1所述的取料装置，其特征在于，该基板包含玻璃、石英、硅基板、陶瓷基板或蓝宝石。
6.根据权利要求1所述的取料装置，其特征在于，该弹性板材包含聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane；PDMS)。
7.一种取料方法，用以拾取多个微型元件，其特征在于，该方法包含：
对至少一发热元件通电以使该发热元件加热；
以加热的该发热元件向一温控粘着层导热至一第一温度，以使该温控粘着层的粘度上升；以及
以粘度上升的该温控粘着层粘着所述多个微型元件。
8.根据权利要求7所述的取料方法，其特征在于，还包含：
当所述多个微型元件接触一接收基板后，停止对该发热元件通电，以使该温控粘着层的温度下降至一第二温度，以令该温控粘着层的粘度下降；以及
放置所述多个微型元件于该接收基板上，且该温控粘着层远离该接收基板。
9.根据权利要求8所述的取料方法，其特征在于，该发热元件的数量为多个，停止通电还包含：
对所述多个发热元件中的至少一停止通电，及对所述多个发热元件中的至少另一保持通电。
10.根据权利要求8所述的取料方法，其特征在于，该第一温度的范围为80度与120度之间，而该第二温度的范围为25度与35度之间。
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