CN112967981B - 芯片转移头及其制作方法、固晶机及芯片转移方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种芯片转移头及其制作方法、固晶机及芯片转移方法。芯片转移头上包括负压装置；设置于负压装置上的真空吸附头，真空吸附头的吸嘴孔洞与负压装置连通；吸嘴孔洞填充有多孔材料；真空吸附头背离负压装置的一端覆盖有多孔材料。通过多孔材料将负压装置产生的吸取力分散传递到芯片上，使得与多孔材料贴合的芯片受力均匀，可以避免真空吸附头与芯片直接接触，进而避免吸取芯片时，芯片受力不均匀导致碎裂的问题；同时，释放芯片时，由于多孔材料将吸取力分散传递到芯片上，使得释放芯片时，芯片在Y轴方向，也即竖直方向的一致性会更好，避免了由于芯片受力不均匀，导致释放芯片时，角度不一致的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种芯片转移头及其制作方法、固晶机及芯片转移方法。
背景技术
微型发光二极管(Mini Light Emitting Diode,Mini-LED)显示技术基于无机半导体发光二极管(Light-emitting diode，LED)，灯珠间距在0.6-1.2mm之间的新型显示技术；Mini-LED可以应用于超大屏高清显示，如监控指挥，高清演播，高端影院，医疗检测等专业领域或者户外广告，会议会展，办公显示等商业领域；Mini-LED显示技术具有高亮度、高响应速度、低功耗、长寿命等优点，成为人们追求新一代显示技术的研究热点。在制造Mini-LED显示器过程中，需要将Mini-LED放置到电路板(Printed Circuit Board，PCB)单元板上。相关技术中，一般会通过真空吸附头将Mini-LED芯片从UV膜上吸取并放置到PCB单元板上。这种芯片转移过程中，芯片受力不均匀，释放芯片时角度容易不一致。
因此，如何使得LED芯片转移中受力均匀、释放芯片时角度一致是亟需解决的问题。
发明内容
鉴于上述相关技术的不足，本申请的目的在于提供芯片转移头及其制作方法、固晶机及芯片转移方法，旨在解决相关技术中，LED芯片转移过程中，芯片受力不均匀，释放芯片时角度不一致的问题。
一种芯片转移头，包括：
负压装置；
设置于负压装置上的真空吸附头，所述真空吸附头的吸嘴孔洞与所述负压装置连通；
吸嘴孔洞填充有多孔材料；
真空吸附头背离所述负压装置的一端覆盖有多孔材料。
上述芯片转移头，通过多孔材料将负压装置产生的吸取力分散传递到芯片上，使得与多孔材料贴合的芯片受力均匀，可以避免真空吸附头与芯片直接接触，进而避免吸取芯片时，芯片受力不均匀导致碎裂的问题；同时，释放芯片时，由于多孔材料将吸取力分散传递到芯片上，使得释放芯片时，芯片在Y轴方向，也即竖直方向的一致性会更好，避免了由于芯片受力不均匀，导致释放芯片时，角度不一致的问题。
可选地，真空吸附头侧面覆盖有多孔材料；
可选地，多孔材料背离真空吸附头一侧表面的面积与负压装置朝向多孔材料的一侧表面的面积相等。
可选地，多孔材料背离真空吸附头一侧表面的面积大于待转移芯片朝向真空吸附头一侧表面的面积。
可选地，真空吸附头背离负压装置的一端覆盖的多孔材料的高度为100微米至500微米。
可选地，多孔材料的材质为聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、或热塑性聚氨酯弹性体；
基于同样的发明构思，本申请还提供一种上述芯片转移头的制作方法，包括：
制备多孔材料；
将多孔材料与真空吸附头结合，使得多孔材料填充在真空吸附头的吸嘴孔洞，多孔材料覆盖在真空吸附头背离负压装置的一端。
通过上述方法制作的芯片转移头，通过多孔材料的孔隙结构将负压产生的吸取力分散传递到芯片上，使得与多孔材料贴合的芯片受力均匀，可以避免真空吸附头与芯片直接接触吸取芯片时，芯片受力不均匀导致碎裂的问题；同时，释放芯片时，由于多孔材料将吸取力分散传递到芯片上，使得释放芯片时，芯片在Y轴方向，也即竖直方向的一致性会更好，避免了由于芯片受力不均匀，导致释放芯片时，角度不一致的问题。
可选地，制备多孔材料包括：
将二甲苯与聚二甲基硅氧烷混合得到第一混合物；
在第一混合物中加入模板颗粒形成第二混合物；
将第二混合物固化制得固化混合物；
溶解固化混合物中模板颗粒得到多孔材料。
基于同样的发明构思，本申请还提供一种包括上述芯片转移头的固晶机，包括上述的芯片转移头。
由于该固晶机包括了上述的芯片转移头，同样可以使得转移芯片时，芯片均匀受力，避免了芯片受力不均匀，同时避免了由于芯片受力不均匀，导致释放芯片时，角度不一致的问题。
基于同样的发明构思，本申请还提供一种利用上述固晶机的芯片转移方法，包括：
真空吸附头背离负压装置的一端所覆盖的多孔材料为目标多孔材料，将目标多孔材料对准待转移芯片；
打开负压装置，使得目标多孔材料吸附住待转移芯片；
将待转移芯片转移到芯片焊接区。
由于采用了包括了如上所示的固晶机，该芯片转移方法可以使得转移芯片时，芯片均匀受力，避免了芯片受力不均匀，同时避免了由于芯片受力不均匀，导致释放芯片时，角度不一致的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的真空吸附头与芯片接触示意图；
图2为本发明实施例提供的芯片转移头与芯片接触示意图；
图3-1为本发明实施例提供的另一种芯片转移头与芯片接触示意图；
图3-2为本发明实施例提供的再一种芯片转移头与芯片接触示意图；
图4为本发明实施例提供的芯片转移的方法基本流程示意图；
图5为本发明另一可选实施例提供的芯片转移头的制作方法基本流程示意图；
图6为本发明另一可选实施例提供的多孔材料的制作方法的基本流程示意图；
图7为本发明另一可选实施例提供的多孔材料的微观示意图。
附图标记说明：
1-负压装置，2-真空吸附头，3-吸嘴孔洞，4-多孔材料，5-芯片。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
相关技术中，如图1所示，真空吸附头2与芯片5直接接触，进而导致吸取芯片5时受力不均匀，导致的芯片5容易碎裂，及真空吸附头2释放芯片5时角度不一致。
基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
本实施例所提供的一种芯片转移头包括：
负压装置；
设置于负压装置上的真空吸附头，真空吸附头的吸嘴孔洞与负压装置连通；在本实施例中，对于真空吸附头的而材质不做限制(例如可以为不锈钢、铝合金等)。
吸嘴孔洞填充有多孔材料；
真空吸附头背离所述负压装置的一端覆盖有多孔材料。
在本实施例中，请参见图2，图2所示为本实施例提供的芯片转移头与芯片接触示意图，其包括负压装置1、真空吸附头2、真空吸附头的吸嘴孔洞3、多孔材料4、芯片5，当芯片转移头吸取芯片5时，多孔材料4与芯片5直接贴合接触，增加了芯片转移头与芯片5的接触面积，具体的，负压装置1通过多孔材料5的将负压装置1产生的吸取力分散传递到芯片5上，使得与多孔材料4贴合的芯片5受力均匀，可以避免真空吸附头2与芯片5直接接触，进而避免吸取芯片5时，芯片5受力不均匀导致碎裂的问题；同时，真空吸附头2将芯片5转移到PCB单元板上，释放芯片时，由于多孔材料4将吸取力分散传递到芯片5上，使得释放芯片5时，芯片5在Y轴方向，也即竖直方向的角度一致性会更好，避免了由于芯片5受力不均匀，导致释放5芯片5时，角度不一致的问题。
在本实施例中，上述示例的方案和真空吸附头2与芯片5直接接触相比，通过多孔材料5与芯片5接触，增加了芯片转移头与芯片5的接触面积，使得芯片转移头可以吸取更小的芯片5；使得在不改变芯片转移头的真空吸附头2的前提下，可以转移更小尺寸的芯片5，进而该芯片转移头可以将该更小尺寸的芯片5转移到引脚的中心距离(pitch)更小的pcb单元板上，从而制备更小pitch的显示屏。
在本实施例的一些示例中，在真空吸附头侧面覆盖有多孔材料，使得其被多孔材料全面覆盖，进而使得覆盖在真空吸附头上的多孔材料在负压时结构更加稳定，使得其在负压时不会产生形变出现凹凸结构致使吸附力不均匀；例如，如图3-1所示，图3-1所示为本实施例提供的另一种芯片转移头示意图。
在本实施例的一些示例中，多孔材料背离真空吸附头一侧表面的面积与负压装置朝向多孔材料的一侧表面的面积相等；在一些示例中，如图3-1所示，在真空吸附头侧面覆盖有多孔材料，且多孔材料背离真空吸附头一侧表面的面积与负压装置朝向多孔材料的一侧表面的面积相等；在一些示例中，如图3-2所示，在真空吸附头的侧面并未覆盖多孔材料，多孔材料背离真空吸附头一侧表面的面积与负压装置朝向多孔材料的一侧表面的面积相等；多孔材料背离真空吸附头一侧表面的面积与负压装置朝向多孔材料的一侧表面的面积相等使得覆盖在真空吸附头上的多孔材料在负压时结构更加稳定，使得其在负压时不会产生形变出现凹凸结构致使吸附力不均匀，吸附更加稳固。
在本实施例的一些示例中，多孔材料背离真空吸附头一侧表面的面积大于待转移芯片朝向真空吸附头一侧表面的面积，如图3-1、3-2所示，真空吸附头背离负压装置的一端覆盖的多孔材料的下表面的面积大于待转移芯片的面积使得多孔材料完全覆盖住待转移芯片的表面，进而使得多孔材料吸附更加稳固。
在本实施例的一些示例中，真空吸附头背离负压装置的一端覆盖的多孔材料的高度为100微米至500微米；例如，如图3-2所示，其中多孔材料4的高度为100微米至500微米，进而使得多孔材料吸附更加稳固。
在本实施例中，多孔材料的材质可以为但不限于聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、或热塑性聚氨酯弹性体任意一种。在本实施例中，芯片包括但不限于蓝宝石基板芯片、玻璃基板芯片、石英基板芯片和硅基板芯片中的任意一种。
本实施例还提供了一种固晶机，该固晶机包括如上述示例的芯片转移头，上述固晶机通过该芯片转移头将芯片吸取后放置在PCB单元板上实现固晶。
本实施例还提供了一种通过上述示例的固晶机进行芯片转移的方法，如图4所示，包括但不限于：
S401、将目标多孔材料对准待转移芯片；
S402、打开负压装置，使得目标多孔材料吸附住待转移芯片；
S403、将待转移芯片转移到芯片焊接区。
在本实施例中，真空吸附头背离负压装置的一端所覆盖的多孔材料为目标多孔材料，将目标多孔材料对准待转移芯片，然后通过负压装置产生的吸力吸附待转移芯片，然后将待转移芯片转移到芯片焊接区。
在本实施例中，采用上述示例中的芯片转移头使用芯片转移方法进行芯片转移，可以使得转移芯片时，芯片均匀受力，避免了芯片受力不均匀，同时避免了由于芯片受力不均匀，导致释放芯片时，角度不一致的问题。
本发明另一可选实施例：
应当理解的是，本实施例中上述示例的芯片转移头的制作方法并不做任何限制，只要能得到上述示例结构的芯片转移头即可。为了便于理解，本实施例下面结合一种上述示例的芯片转移头的制作方法为示例说明。请参见图5所示，该制作方法包括但不限于：
S501、制备多孔材料；
S502、将多孔材料与真空吸附头结合，使得多孔材料填充在真空吸附头的吸嘴孔洞，多孔材料覆盖在真空吸附头背离负压装置的一端；
在本示例中，制备的多孔材料的材质，可以包括但不限于聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯等材质，因此，制备多孔材料的方式也包括多种。为了便于理解，下面结合一种多孔材料的制备方式进行说明，请参见图6所示，包括：
S601、将二甲苯与聚二甲基硅氧烷混合得到第一混合物；
在本实施例中，聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)可以为但不限于聚二甲基硅氧烷，环甲基硅氧烷，氨基硅氧烷，聚甲基苯基硅氧烷，聚醚聚硅氧烷等任一种共聚物，其中，聚二甲基硅氧烷包括了PDMS预聚物和固化剂，将PDMS预聚物和固化剂按质量比10:1进行配比，搅拌均匀；通过在聚二甲基硅氧烷中添加二甲苯来降低PDMS预聚物和交联剂的粘度，进而提高聚二甲基硅氧烷的流动性，同时为了防止二甲苯挥发，将聚二甲基硅氧烷与二甲苯进行充分搅拌至无气泡，避免真空操作气泡产生，从而避免真空负压情况下抽走二甲苯，进而得到第一混合物。
S602、在第一混合物中加入模板颗粒形成第二混合物；
在本实施例中，在第一混合物中加入模板颗粒，模板颗粒的尺寸不受限制，优选的，模板颗粒的尺寸在50-1000纳米(nm)之间；其中，模板颗粒包括但不限于葡萄糖颗粒、蔗糖颗粒、氯化钠颗粒中的至少一种；例如，将葡萄糖颗粒与蔗糖颗粒作为模板颗粒添加到第一混合物中，然后将加入模板颗粒的第一混合物进行充分搅拌，使其混合均匀，且无气泡，从而得到第二混合物。
S603、将第二混合物固化制得固化混合物；
在本实施例中，将第二混合物固化得到固化混合物的方法不做限制，例如，可以通过注塑法、压延法、挤压法等方式将第二混合物固化制得特殊形状的固化混合物。
S604、溶解固化混合物中模板颗粒得到多孔材料。
在本实施例中，可以采用水浴的方法溶解固化混合物中模板颗粒得到多孔材料，需要注意的是，在采用水浴方法溶解固化混合物中模板颗粒的同时，还可以去除多余的二甲苯，进而得到PDMS体系的多孔材料；例如，通过在超声水浴锅中加入乙醇，多次洗涤固化混合物，进而溶解、去除模板颗粒和多余的二甲苯，然后将溶解、去除模板颗粒和多余的二甲苯的固化混合物晾干，得到多孔材料，如图7所示，图7所示为得到的多孔材料的微观示意图。
在本实施例中，通过上述方法制得的多孔材料，其孔径隙率可达17％-30％，且其各孔径结构均匀分布，进而多孔材料内部的孔径结构互通。
在本实施例中，将制得的多孔材料与真空吸附头结合，使得多孔材料填充在真空吸附头的吸嘴孔洞，多孔材料覆盖在真空吸附头背离负压装置的一端。
可选的，在一些示例中，多孔材料还覆盖在真空吸附头侧面，使得多孔材料全面覆盖真空吸附头。
在本实施例中，通过上述示例方法制作的芯片转移头，使得负压装置通过多孔材料的孔隙结构将负压装置产生的吸取力分散传递到芯片上，使得与多孔材料贴合的芯片受力均匀，可以避免真空吸附头与芯片直接接触，进而避免吸取芯片时，芯片受力不均匀导致碎裂的问题；同时，真空吸附头将芯片转移到PCB单元板上，释放芯片时，由于多孔材料将吸取力分散传递到芯片上，使得释放芯片时，芯片在Y轴方向，也即竖直方向的角度一致性会更好，避免了由于芯片受力不均匀，导致释放芯片时，角度不一致的问题。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，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，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 (9)
1.一种芯片转移头，其特征在于，包括：
负压装置；
设置于所述负压装置上的真空吸附头，所述真空吸附头的吸嘴孔洞与所述负压装置连通；
所述吸嘴孔洞填充有多孔材料；
所述真空吸附头背离所述负压装置的一端覆盖有所述多孔材料，所述真空吸附头侧面覆盖有所述多孔材料，且覆盖在所述真空吸附头侧面与端面的多孔材料相连。
2.如权利要求1所述的芯片转移头，其特征在于，所述多孔材料背离所述真空吸附头一侧表面的面积与所述负压装置朝向所述多孔材料的一侧表面的面积相等。
3.如权利要求1所述的芯片转移头，其特征在于，所述多孔材料背离所述真空吸附头一侧表面的面积大于待转移芯片朝向所述真空吸附头一侧表面的面积。
4.如权利要求1所述的芯片转移头，其特征在于，所述真空吸附头背离所述负压装置的一端覆盖的所述多孔材料的高度为100微米至500微米。
5.如权利要求1所述的芯片转移头，其特征在于，所述多孔材料的材质为聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、或热塑性聚氨酯弹性体。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的芯片转移头的制作方法，其特征在于，包括：
制备多孔材料；
将所述多孔材料与真空吸附头结合，使得所述多孔材料填充在所述真空吸附头的吸嘴孔洞，所述多孔材料覆盖在所述真空吸附头背离负压装置的一端。
7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述制备多孔材料包括：
将二甲苯与聚二甲基硅氧烷混合得到第一混合物；
在所述第一混合物中加入模板颗粒形成第二混合物；
将所述第二混合物固化制得固化混合物；
溶解所述固化混合物中所述模板颗粒得到多孔材料。
8.一种固晶机，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的芯片转移头。
9.一种利用权利要求8所述的固晶机的芯片转移方法，其特征在于，包括：
真空吸附头背离负压装置的一端所覆盖的多孔材料为目标多孔材料，将所述目标多孔材料对准待转移芯片；
打开所述负压装置，使得所述目标多孔材料吸附住所述待转移芯片；
将所述待转移芯片转移到芯片焊接区。
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