CN112768572A - 基于高速扫描激光转印的微型led巨量转移方法及装置 - Google Patents
基于高速扫描激光转印的微型led巨量转移方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112768572A CN112768572A CN202110019640.7A CN202110019640A CN112768572A CN 112768572 A CN112768572 A CN 112768572A CN 202110019640 A CN202110019640 A CN 202110019640A CN 112768572 A CN112768572 A CN 112768572A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- femtosecond laser
- substrate
- micro led
- led chip
- receiving substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000010023 transfer printing Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 141
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims abstract description 61
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims abstract description 61
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 9
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 2
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0095—Post-treatment of devices, e.g. annealing, recrystallisation or short-circuit elimination
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67144—Apparatus for mounting on conductive members, e.g. leadframes or conductors on insulating substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/93—Batch processes
- H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
- H01L2224/95001—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus, e.g. removable or sacrificial coating, film or substrate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移方法及装置，其方法包括以下步骤：S1、准备微型LED芯片、接收基板、发射基板和飞秒激光器，发射基板包括透明基板、聚酰亚胺层、粘结层；S2、将微型LED芯片粘附在粘结层上，然后将发射基板置于接收基板正上方；S3、启动飞秒激光器，使飞秒激光聚焦在透明基板与聚酰亚胺层的交界处，形成一个热气腔，热气腔内的热气向下挤压聚酰亚胺层和粘结层，将微型LED芯片推向接收基板，使其落入接收基板的待接收微型LED芯片的位置。本发明通过紫外飞秒激光烧蚀聚酰亚胺浅层区，产生的高压气体将Micro‑LED芯片层推向接收基板，转移速率高，对器件零损伤。
Description
技术领域
本发明属于半导体光电技术领域，尤其涉及一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移方法及装置。
背景技术
Micro-LED技术，即LED微缩化和矩阵化技术，即在一个芯片上集成高密度微小尺寸的LED阵列，像素尺寸在100微米以下。Micro-LED技术是一种新的自发光显示技术，相比传统LCD、OLED等，Micro LED有着功耗低、响应快、寿命长、光效率高等特点。随着显示屏尺寸增加，需要将百万甚至千万微米级尺寸大小的LED芯片进行转移，传统转移工艺已无法满足。
Micro-LED各种巨量转移技术在现阶段大致上可以分类为以下几项。
1.X-Celeprint的Elastomer Stamp技术，采用高精度控制的打印头，进行弹性印模，利用范德华力让LED黏附在转移头上，然后放置到目标衬底片上去。但是实现这个过程首先需要对原基板进行复杂处理。
2.流体自组装法：通过重力和毛细管力驱动和捕获微型发光二极管到驱动集成电路阵列上，此过程在流体中进行，例如异丙醇、丙酮或蒸馏水。然而这种方法转移良率不高，且增加了后续清洗烘干等步骤。
3.静电力方式：一般使用双极结构的转印头，对一硅电极通正电压从衬底上抓取LED，在转印头对准接收基板后，向另外一个硅电极施加负电压，即可达到释放的效果。然而此项技术中过高电压容易把器件击穿。
4.韩国机械与材料研究所的卷轴转印技术：该工艺用辊印先后控制薄膜晶体管阵列和Micro-LED拾取并放置到临时基板上，形成有源矩阵发光二极管连接，可为柔性、可拉伸和轻质显示器提供高达每秒10000个器件的传输速率。然而这种方法技术难度非常大，且转移过程中Micro-LED容易脱落。
发明内容
为解决现有Micro-LED巨量转移环节中存在的良率、效率的问题，本发明提供一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移方法，包括以下步骤：
S1、准备微型LED芯片、接收基板、发射基板和飞秒激光器，所述发射基板包括透明基板、设置在所述透明基板上的聚酰亚胺层以及设置在所述聚酰亚胺层上的粘结层；
S2、先将微型LED芯片粘附在粘结层上，然后将粘附有微型LED芯片的发射基板置于接收基板的正上方，使待转移的微型LED芯片对准接收基板的待接收微型LED芯片的位置；
S3、启动飞秒激光器，其发射出的飞秒激光通过透明基板聚焦在透明基板与聚酰亚胺层的交界处，该交界处位于微型LED芯片的正上方，所述飞秒激光使聚酰亚胺层被烧蚀并在透明基板与聚酰亚胺层之间形成一个热气腔，所述热气腔内的热气向下挤压具有弹性特质的聚酰亚胺层和粘结层，将微型LED芯片推向接收基板，使其落入接收基板的待接收微型LED芯片的位置，并与接收基板形成欧姆接触。
按上述技术方案，步骤S1中，在飞秒激光器与接收基板之间设置有光束整形机构，用于使飞秒激光器发射出的飞秒激光的照射区具有均匀相同的激光通量。
按上述技术方案，所述光束整形机构包括沿飞秒激光传播方向依次设置的扩束镜、光束整形器、反射镜、补偿多面镜、扫描振镜和远心平场镜；
所述扩束镜用于对飞秒激光脉冲进行扩束且准直，使其光束尺寸覆盖微型LED芯片衬底；
所述光束整形器用于使经过所述扩束镜的飞秒激光束由高斯形态转换成准平行或平顶光束；
所述反射镜用于将整形后的飞秒激光束反射至补偿多面镜；
所述补偿多面镜设置于扫描振镜前，用于对扫描振镜进行失真矫正；
所述扫描振镜，用于控制飞秒激光束运动轨迹，以输出用户定义图案；
所述远心平场镜设置于扫描振镜的正下方且位于发射基板的正上方，用于对飞秒激光束进行聚焦，以实现恒定的飞秒激光光子与物质相互作用。
按上述技术方案，步骤S1中，接收基板放置于一载物台上，所述载物台设置于远心平场镜的下方，可在水平面内移动。
按上述技术方案，所述载物台上设置有用于夹持接收基板的夹持机构。
按上述技术方案，提供一控制器，所述控制器分别与飞秒激光器、扫描振镜和载物台连接，用于单独控制三者的工作状态。
按上述技术方案，所述微型LED芯片与接收基板待接收微型LED芯片的位置之间的距离小于等于10μm。
相应的，本发明还提供一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移装置，包括发射基板、接收基板和飞秒激光器；所述发射基板包括透明基板、设置在所述透明基板上的聚酰亚胺层以及设置在所述聚酰亚胺层上的粘结层，所述粘结层用于粘附微型LED芯片；所述接收基板上设有用于接收微型LED芯片的凹槽，所述接收基板置于发射基板的下方，且其凹槽对准待转移的微型LED芯片；所述飞秒激光器用于发射飞秒激光，所述飞秒激光通过透明基板聚焦在透明基板与聚酰亚胺层的交界处，该交界处位于微型LED芯片的正上方。
按上述技术方案，所述聚酰亚胺层的厚度为2-4μm，所述粘结层的厚度小于等于聚酰亚胺层厚度的25％。
按上述技术方案，所述聚酰亚胺层的厚度为3μm。
本发明产生的有益效果是：本发明通过在发射基板的透明基板与粘结层之间增设一层聚酰亚胺层，并采用飞秒激光器，利用其发射的飞秒激光聚焦在透明基板与聚酰亚胺层的交界处，使聚酰亚胺层被烧蚀，超快飞秒激光的脉冲宽度远小于电子-声子耦合时间尺度，使得烧蚀过程中产生的热量来不及传递给晶格，从而消除飞秒激光与蓝宝石衬底材料相互作用产生的热损伤，烧蚀产生的热气产生冲力，向下挤压具有弹性特质的聚酰亚胺层和粘结层，该冲力远大于粘结层的粘结力，使得微型LED芯片脱离粘结层落入接收基板的待接收微型LED芯片的位置，并与接收基板形成欧姆接触，由于飞秒激光只作用在聚酰亚胺层的浅层区(浅层区的厚度小于聚酰亚胺层，粘附剂层不发生烧蚀)，因此烧蚀产物不会污染Micro-LED；此外，飞秒激光将能量在时间上高度集中，飞秒激光诱导向前转移过程中所需脉冲能量阈值较低，相比传统激光驱动转移技术功耗更低。
本发明通过紫外飞秒激光烧蚀聚酰亚胺浅层区，产生的高压气体转化为机械脉冲，把Micro-LED芯片层推向接收基板，转移速率高，对器件零损伤。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移装置实施例的结构示意图；
图2是微型LED芯片粘附在粘结层上时接收基板和发射基板的结构示意图；
图3是聚酰亚胺层被烧蚀时接收基板和发射基板的结构示意图；
图4是接收微型LED芯片后接收基板的结构示意图；
图5是本发明中倒装Micro-LED的结构示意图。
图中：1-飞秒激光器；2扩束镜；3-光束整形器；4-第一反射镜；5-第二反射镜；6-第一补偿多面镜；7-第二补偿多面镜；8-扫描振镜；9-远心平场镜；9.1-凹镜；9.2-凸镜；11-载物台；12-控制器；100-微型LED芯片；200-接收基板；300-发射基板；301-透明基板；302-聚酰亚胺层；303-粘结层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图4所示，一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移方法，包括以下步骤：
S1、准备微型LED芯片100、接收基板200、发射基板300和飞秒激光器1，发射基板300包括透明基板301、设置在透明基板301上的聚酰亚胺层302以及设置在聚酰亚胺层302上的粘结层303；
S2、先将微型LED芯片100粘附在粘结层303上，然后将粘附有微型LED芯片100的发射基板300置于接收基板200的正上方，使待转移的微型LED芯片100对准接收基板200的待接收微型LED芯片的位置；
S3、启动飞秒激光器1，其发射出的飞秒激光通过透明基板聚焦在透明基板与聚酰亚胺层的交界处，该交界处位于微型LED芯片的正上方，飞秒激光使聚酰亚胺层被烧蚀并在透明基板与聚酰亚胺层之间形成一个热气腔，热气腔内的热气向下挤压具有弹性特质的聚酰亚胺层和粘结层，将微型LED芯片推向接收基板，使其落入接收基板的待接收微型LED芯片的位置，并与接收基板形成欧姆接触。
在本发明的优选实施例中，如图1所示，步骤S1中，在飞秒激光器1与接收基板之间设置有光束整形机构，用于使飞秒激光器发射出的飞秒激光的照射区具有均匀相同的激光通量。
具体的，如图1所示，光束整形机构包括沿飞秒激光传播方向依次设置的扩束镜2、光束整形器3、反射镜(包括第一反射镜4和第二反射镜5)、补偿多面镜(包括第一补偿多面镜6、第二补偿镜7)、扫描振镜8和远心平场镜9(包括一个凹镜9.1和一个凸镜9.2)；扩束镜用于对飞秒激光脉冲进行扩束且准直，使其光束尺寸覆盖微型LED芯片衬底；光束整形器用于使经过扩束镜的飞秒激光束由高斯形态转换成准平行或平顶光束；反射镜用于改变激光束方向，将整形后的飞秒激光束反射至补偿多面镜；补偿多面镜设置于扫描振镜前，用于高速激光扫描下对扫描振镜进行失真矫正；扫描振镜，用于控制飞秒激光束运动轨迹，以输出用户定义图案，其通过一个能够输出用户定义位图的功能，飞秒激光可以以像素式被精准控制，从而能够造出个体曝光图案，达到超高灵活性和准确线扫描效果；远心平场镜为一个凹透镜和凸透镜组合，设置于扫描振镜的正下方且位于发射基板的正上方，用于对飞秒激光束进行聚焦，以实现恒定的飞秒激光光子与物质相互作用。
在本发明的优选实施例中，如图1所示，步骤S1中，接收基板放置于一载物台11上，载物台11设置于远心平场镜9的下方，可在水平面内移动。
在本发明的优选实施例中，如图1所示，载物台11上设置有用于夹持接收基板的夹持机构(图中未示意)。
在本发明的优选实施例中，如图1所示，提供一控制器12，控制器12分别与飞秒激光器1、扫描振镜8和载物台11连接，用于单独控制三者的工作状态。
在本发明的优选实施例中，如图2所示，微型LED芯片与接收基板待接收微型LED芯片的位置之间的距离非常接近，一般小于等于10μm(约为10μm间隙)。烧蚀后产生气泡会使释放层变形，变形后不应超过这个厚度，即膨胀后的释放层不能与接收基板接触，在此情况下，微型LED芯片与接收基板之间的距离值不应过大。
相应的，本发明还提供一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移装置，如图1-图4所示，包括发射基板300、接收基板200和飞秒激光器1；发射基板300包括透明基板301、设置在透明基板301上的聚酰亚胺层302以及设置在聚酰亚胺层302上的粘结层303，粘结层用于粘附微型LED芯片100；接收基板上设有用于接收微型LED芯片的凹槽，接收基板置于发射基板的下方，且其凹槽对准待转移的微型LED芯片；飞秒激光器1用于发射飞秒激光，飞秒激光通过透明基板聚焦在透明基板与聚酰亚胺层的交界处，该交界处位于微型LED芯片的正上方。
在本发明的优选实施例中，如图2-图4所示，聚酰亚胺层的厚度为2-4μm，粘结层的厚度小于等于聚酰亚胺层厚度的25％，优选的，聚酰亚胺层的厚度为3μm。
旋涂在透明玻璃基板上的聚酰亚胺(PI)层，其厚度为3μm左右，PI层上为压敏粘结剂层，其厚度不超过PI层厚度的25％，PI层与压敏粘结剂层共同构成弹性动力释放层(牺牲层)，待转移Micro-LED芯片层通过牺牲层与透明玻璃基板连接。具体的，如图5所示，Micro-LED芯片层为倒装结构，包括蓝宝石层、n-GaN层、MQWs层、p-GaN层、P电极和N电极。聚酰亚胺(PI)燃烧时会放出刺激性的烟雾。
接收基板为预先制备好的驱动背板，包括TFT驱动背板或CMOS驱动背板，驱动背板上的像素间距和转移基板上Micro-LED芯片间距相同。
本发明在具体应用时，其实现微型LED巨量转移的方法包括如下步骤：
1、将发射基板通过夹持装置水平置于远心平场镜正下方，透明玻璃基板面为靠近远心平场镜的一面；将接收基板置于载物台上，使待转移的Micro-LED对准接收基板待接收的位置，Micro-LED与接收基板对应位置之间约为10μm间隙；
2、设置飞秒激光器各项参数，使发射出的紫外飞秒激光光线经过光路传输照在发射基板上，激光经远心镜透过透明玻璃基板聚焦在透明玻璃基板与聚酰亚胺层界面处，聚酰亚胺浅层区域被烧蚀，产生高压气体(气体的推力大于粘附剂层对LED的粘附力，此时可以理解为是高压气体)，利用剩余聚酰亚胺和粘结层的弹性特质，通过气体热膨胀将Micro-LED芯片层推向接收基板，Micro-LED上的正负电极与接收基板相应位置完成对接；
3、启动控制器前应先对准，设置好扫描速度，载物台运形式等，启动控制器控制激光器、扫描振镜、载物台协同运作(控制器可单独控制三者工作状态，比如扫描振镜在转动，激光器可以不输出激光)，使飞秒激光光斑在发射基板上二维扫描，实现Micro-LED巨量转移。
本发明具有以下优点：
1、采用的是超快飞秒激光，脉冲宽度远小于电子-声子耦合时间尺度，烧蚀过程中产生的热量来不及传递给晶格，可以消除飞秒激光与蓝宝石衬底材料相互作用产生的热损伤；
2、由于飞秒激光只作用在聚酰亚胺的浅层区，因此烧蚀产物不会污染Micro-LED；
3、秒激光将能量在时间上高度集中，飞秒激光诱导向前转移过程中所需脉冲能量阈值较低，相比传统激光驱动转移技术功耗更低；
4、倒装结构的Micro-LED，无需引线键合，且发光效率高。
与接收基板上表面的距离，由于没做过实验，所以无法给出合适的范围，这边写10μm是考虑到
采用倒装结构的Micro-LED，无需引线键合，且发光效率高。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备微型LED芯片、接收基板、发射基板和飞秒激光器，所述发射基板包括透明基板、设置在所述透明基板上的聚酰亚胺层以及设置在所述聚酰亚胺层上的粘结层；
S2、先将微型LED芯片粘附在粘结层上，然后将粘附有微型LED芯片的发射基板置于接收基板的正上方，使待转移的微型LED芯片对准接收基板的待接收微型LED芯片的位置；
S3、启动飞秒激光器，其发射出的飞秒激光通过透明基板聚焦在透明基板与聚酰亚胺层的交界处，该交界处位于微型LED芯片的正上方，所述飞秒激光使聚酰亚胺层被烧蚀并在透明基板与聚酰亚胺层之间形成一个热气腔，所述热气腔内的热气向下挤压具有弹性特质的聚酰亚胺层和粘结层，将微型LED芯片推向接收基板，使其落入接收基板的待接收微型LED芯片的位置，并与接收基板形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移方法，其特征在于，步骤S1中，在飞秒激光器与接收基板之间设置有光束整形机构，用于使飞秒激光器发射出的飞秒激光的照射区具有均匀相同的激光通量。
3.根据权利要求2所述的一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移方法，其特征在于，所述光束整形机构包括沿飞秒激光传播方向依次设置的扩束镜、光束整形器、反射镜、补偿多面镜、扫描振镜和远心平场镜；
所述扩束镜用于对飞秒激光脉冲进行扩束且准直，使其光束尺寸覆盖微型LED芯片衬底；
所述光束整形器用于使经过所述扩束镜的飞秒激光束由高斯形态转换成准平行或平顶光束；
所述反射镜用于将整形后的飞秒激光束反射至补偿多面镜；
所述补偿多面镜设置于扫描振镜前，用于对扫描振镜进行失真矫正；
所述扫描振镜，用于控制飞秒激光束运动轨迹，以输出用户定义图案；
所述远心平场镜设置于扫描振镜的正下方且位于发射基板的正上方，用于对飞秒激光束进行聚焦，以实现恒定的飞秒激光光子与物质相互作用。
4.根据权利要求3所述的一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移方法，其特征在于，步骤S1中，接收基板放置于一载物台上，所述载物台设置于远心平场镜的下方，可在水平面内移动。
5.根据权利要求4所述的一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移方法，其特征在于，所述载物台上设置有用于夹持接收基板的夹持机构。
6.根据权利要求4所述的一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移方法，其特征在于，提供一控制器，所述控制器分别与飞秒激光器、扫描振镜和载物台连接，用于单独控制三者的工作状态。
7.根据权利要求1所述的一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移方法，其特征在于，所述微型LED芯片与接收基板待接收微型LED芯片的位置之间的距离小于等于10μm。
8.一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移装置，其特征在于，包括发射基板、接收基板和飞秒激光器；所述发射基板包括透明基板、设置在所述透明基板上的聚酰亚胺层以及设置在所述聚酰亚胺层上的粘结层，所述粘结层用于粘附微型LED芯片；所述接收基板上设有用于接收微型LED芯片的凹槽，所述接收基板置于发射基板的下方，且其凹槽对准待转移的微型LED芯片；所述飞秒激光器用于发射飞秒激光，所述飞秒激光通过透明基板聚焦在透明基板与聚酰亚胺层的交界处，该交界处位于微型LED芯片的正上方。
9.根据权利要求8所述的一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移装置，其特征在于，所述聚酰亚胺层的厚度为2-4μm，所述粘结层的厚度小于等于聚酰亚胺层厚度的25％。
10.根据权利要求9所述的一种基于高速扫描激光转印的微型LED巨量转移装置，其特征在于，所述聚酰亚胺层的厚度为3μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110019640.7A CN112768572B (zh) | 2021-01-07 | 2021-01-07 | 基于高速扫描激光转印的微型led巨量转移方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110019640.7A CN112768572B (zh) | 2021-01-07 | 2021-01-07 | 基于高速扫描激光转印的微型led巨量转移方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112768572A true CN112768572A (zh) | 2021-05-07 |
| CN112768572B CN112768572B (zh) | 2022-10-11 |
Family
ID=75700782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110019640.7A Active CN112768572B (zh) | 2021-01-07 | 2021-01-07 | 基于高速扫描激光转印的微型led巨量转移方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112768572B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113399822A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-09-17 | 清华大学 | 一种激光辅助原位巨量转移方法及系统 |
| CN113594309A (zh) * | 2021-10-08 | 2021-11-02 | 罗化芯显示科技开发(江苏)有限公司 | 微型发光二极管单元的转移方法以及微型发光二极管显示面板 |
| CN113764551A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-07 | 东莞市中麒光电技术有限公司 | 一种led芯片转移方法 |
| CN113764548A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-12-07 | 浙江清华柔性电子技术研究院 | 微型器件的转移方法 |
| CN114156222A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-08 | 京东方科技集团股份有限公司 | 转移基板、发光基板及其制备方法、显示装置 |
| CN116798912A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-09-22 | 佑光智能半导体科技(深圳)有限公司 | 一种led晶片固晶装置及固晶方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140238592A1 (en) * | 2011-04-11 | 2014-08-28 | Ndsu Research Foundation | Selective laser-assisted transfer of discrete components |
| WO2019005818A1 (en) * | 2017-06-26 | 2019-01-03 | Tesoro Scientific, Inc. | LIGHT EMITTING DIODE (LED) MASS TRANSFER APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| KR102022303B1 (ko) * | 2018-03-15 | 2019-09-18 | 한국광기술원 | 미세 led 패키지 생산 장치 및 방법 |
| WO2019246366A1 (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | Veeco Instruments Inc. | Micro-led transfer methods using light-based debonding |
-
2021
- 2021-01-07 CN CN202110019640.7A patent/CN112768572B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140238592A1 (en) * | 2011-04-11 | 2014-08-28 | Ndsu Research Foundation | Selective laser-assisted transfer of discrete components |
| WO2019005818A1 (en) * | 2017-06-26 | 2019-01-03 | Tesoro Scientific, Inc. | LIGHT EMITTING DIODE (LED) MASS TRANSFER APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| KR102022303B1 (ko) * | 2018-03-15 | 2019-09-18 | 한국광기술원 | 미세 led 패키지 생산 장치 및 방법 |
| WO2019246366A1 (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | Veeco Instruments Inc. | Micro-led transfer methods using light-based debonding |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113399822A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-09-17 | 清华大学 | 一种激光辅助原位巨量转移方法及系统 |
| WO2023000632A1 (zh) * | 2021-07-20 | 2023-01-26 | 清华大学 | 一种激光辅助原位巨量转移方法及系统 |
| CN113764548A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-12-07 | 浙江清华柔性电子技术研究院 | 微型器件的转移方法 |
| CN113764551A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-07 | 东莞市中麒光电技术有限公司 | 一种led芯片转移方法 |
| CN113594309A (zh) * | 2021-10-08 | 2021-11-02 | 罗化芯显示科技开发(江苏)有限公司 | 微型发光二极管单元的转移方法以及微型发光二极管显示面板 |
| CN114156222A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-08 | 京东方科技集团股份有限公司 | 转移基板、发光基板及其制备方法、显示装置 |
| CN116798912A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-09-22 | 佑光智能半导体科技(深圳)有限公司 | 一种led晶片固晶装置及固晶方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112768572B (zh) | 2022-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112768572B (zh) | 基于高速扫描激光转印的微型led巨量转移方法及装置 | |
| US11804397B2 (en) | Parallel assembly of discrete components onto a substrate | |
| CN109661122B (zh) | 一种适用于微型发光二极管的选择性巨量转移方法 | |
| US11908981B2 (en) | Laser printing of color converter devices on micro led display devices and methods | |
| CN113399822B (zh) | 一种激光辅助原位巨量转移方法及系统 | |
| CN112908897B (zh) | 基于无掩膜光刻的MicroLED芯片粘附式阵列转移方法 | |
| TW202036838A (zh) | 發光二極體(led)巨量轉移裝置及製造方法 | |
| US20200168498A1 (en) | Parallel assembly of discrete components onto a substrate | |
| US9966499B2 (en) | Light emitting diode structure, light emitting diode device and the manufacturing method thereof | |
| TW202006987A (zh) | 使用基於光之脫膠之微型led轉移方法 | |
| US10707105B1 (en) | Selective shape memory alloy pick-up head | |
| KR101972480B1 (ko) | 마이크로 소자를 타겟 오브젝트에 동시에 전사하는 장치 | |
| KR20180024228A (ko) | 디스플레이 패널 및 이의 제조방법 | |
| JP6926018B2 (ja) | 転写基板ならびにこれを用いた実装方法および画像表示装置の製造方法 | |
| JP7228130B2 (ja) | 保持部材、転写部材、転写部材の製造方法及び発光基板の製造方法 | |
| CN116995017A (zh) | 一种基于激光工艺的微型led巨量转移装置及方法 | |
| JP2020136337A (ja) | 保持装置、転写装置および転写方法 | |
| CN113284819A (zh) | 一种巨量转移方法 | |
| TW202312513A (zh) | 用於轉移發光二極體的裝置及方法 | |
| US20230369533A1 (en) | Laser projection proximity mass transfer device, method and equipment | |
| CN117062858A (zh) | 连接膜和连接结构体的制造方法 | |
| KR102647405B1 (ko) | 빅셀을 이용한 마이크로 led의 리페어 장치 및 방법 | |
| US20240213400A1 (en) | Method for integrating semiconductor chips on a substrate | |
| CN214705862U (zh) | 一种用于微小芯片转移的节距调整装置 | |
| TWI810025B (zh) | 利用轉移方式的超小型發光二極體晶片返修裝置以及返修方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |