CN113363192A - 一种基于磁悬浮的巨量转移装置、系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发光二极管技术领域，具体涉及一种基于磁悬浮的巨量转移装置、系统以及方法，其系统包括：光源以及相对设置的上基板和下基板，所述上基板和下基板的相对面上均设有电磁体，所述电磁体均通过导线与电源相连接；所述上基板和下基板之间设有可容置转移基板和/或目标基板的转移空间；所述光源所发出的光入射至所述转移空间中的目标基板的放置位上；本发明的巨量转移系统使得LED芯片在转移的过程中，不需要与多个器件进行接触，其有效地降低了LED芯片损坏的风险，极大地降低了LED芯片的损耗率，从而降低了显示面板的生产成本。

Description

一种基于磁悬浮的巨量转移装置、系统及其方法
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，具体涉及一种基于磁悬浮的巨量转移装置、一种基于磁悬浮的巨量转移系统以及应用该系统的巨量转移方法。
背景技术
微型发光二极管(Micro LED)，即发光二极管微缩化和矩阵化技术,其具有良好的稳定性，寿命，以及运行温度上的优势，同时也承继了LED低功耗、色彩饱和度、反应速度快、对比度强等优点,其具有极大的应用前景。
由Micro LED制作成显示屏是显示设备未来的主流发展方向；如附图1所示，现有的Micro LED显示面板上包括了若干像素区域SPR，每个像素区域SPR包括红色LED、蓝色LED、绿色LED芯片。而在显示器的制作过程中，其需要将红绿蓝三色LED芯片从各自的生长基板转移到显示面板上。
在现有的LED芯片的转移过程中，该LED芯片会与多个器件进行多次接触，而在每一次接触过程中，其均会存在因接触压力过大而导致LED芯片损坏的风险，故在现有的巨量转移方法中的LED芯片损耗率较高，从而也导致显示面板的生产成本较高。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种非接触式的基于磁悬浮技术的巨量转移装置以及应用该系统的巨量转移方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明是一种基于磁悬浮的巨量转移系统，包括：
光源以及相对设置的上基板和下基板，所述上基板和下基板的相对面上均设有电磁体，所述电磁体均通过导线与电源相连接；所述上基板和下基板之间设有可容置转移基板和/或目标基板的转移空间；所述光源所发出的光入射至所述转移空间中的目标基板的放置位上。
在本发明中，所述上基板中设有供所述光源所发出的光进入所述转移空间中的透光窗。
在本发明中，所述上基板与所述下基板上的所述电磁体数量相一致，且一一相对准。
在本发明中，所述上基板与所述下基板之间相互对准的电磁体的极性相反。
本发明是一种基于磁悬浮的巨量转移系统，其包括：如上所述的巨量转移装置，以及转移基板和目标基板；所述转移基板和目标基板放置于所述巨量转移装置的转移空间中，所述转移基板上设有一个以上的LED芯片，每个所述LED芯片上均通过光刻胶粘贴有永磁体；所述永磁体的两极以上下分布的形式设置。
在本发明中，粘贴于相邻的所述LED芯片上的永磁体，其磁极相互倒置。
在本发明中，所述永磁体粘贴于所述LED芯片的侧面上。
在本发明中，所述永磁体粘贴于所述LED芯片的顶部。
本发明是一种应用如上所述巨量转移系统的巨量转移方法，其包括：
提供一种转移基板，所述转移基板中放置有LED芯片，且所述LED芯片上通过光刻胶粘贴有永磁体；并将所述转移基板送入巨量转移装置的转移空间中；
通过控制所述转移空间中的磁场，使所述永磁体在磁场的作用下带动LED芯片离开转移基板，并悬浮于所述转移空间中；
使所述LED芯片置于预置的目标基板的上方，并通过控制所述转移空间中的磁场将所述LED芯片降落至所述目标基板的预定位置上；
通过光源对所述永磁体与所述LED芯片之间的光刻胶进行照射，使得所述永磁体与所述LED芯片相剥离；
在完成对所有永磁体与LED芯片的剥离后，将所有永磁体进行移除。
在本发明中，所述在完成对所有永磁体与LED芯片的剥离之后还包括：
将所述LED芯片与所述目标基板进行键合。
本发明的巨量转移系统使得LED芯片在转移的过程中，不需要与多个器件进行接触，其有效地降低了LED芯片损坏的风险，极大地降低了LED芯片的损耗率，从而降低了显示面板的生产成本。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。
图1为现有技术中的巨量转移的工作原理示意图；
图2为本发明的巨量转移装置的结构原理示意图；
图3为本发明中LED芯片与永磁体在转移基板中的装配关系示意图；
图4为本发明的巨量转移系统一个实施例的结构原理示意图；
图5为本发明的巨量转移系统另一个实施例的结构原理示意图；
图6为本发明的巨量转移方法一个实施例的工作流程示意图；
图7为本发明的巨量转移方法步骤S101的工作原理示意图；
图8为本发明的巨量转移方法步骤S102的工作原理示意图；
图9为本发明的巨量转移方法步骤S103的工作原理示意图；
图10为本发明的巨量转移方法步骤S104的工作原理示意图；
图11为本发明的巨量转移方法步骤S105的工作原理示意图；
图12为本发明的巨量转移方法步骤S106的工作原理示意图；
图13为本发明转移后的目标基板与LED芯片的装配关系示意图；
图14为本发明的巨量转移方法另一个实施例的工作流程示意图；
图15为本发明的巨量转移方法另一个实施例的工作流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面以一个实施例对本发明的一种基于磁悬浮的巨量转移装置进行具体描述，请参阅图2至图3，其包括：
光源101以及相对设置的上基板102和下基板103，其中，该光源101为紫外UV光源；所述上基板102和下基板103的相对面上均设有多个电磁体104，该上基板102与下基板103上的电磁体104数量相一致，彼此间一一相对准且极性相反；所述上基板102和下基板103上均设有电源105，所述电源105通过导线与所述电磁体104相连接；通过电源105对电磁体104的通电电流进行控制，以调整电磁体104的磁通量；所述上基板102和下基板103之间设有可容置转移基板201和/或目标基板202的转移空间；所述光源101所发出的光入射至所述转移空间中的目标基板202的放置位上。
优选地，所述上基板102和下基板103上设有独立的电源105，故可对该上基板102与下基板103上的电磁体104所产生的磁通量进行单独调节；且在同一基板上，相邻的电磁体104的极性相反。
在本实施例中，需要先通过光刻胶203在转移基板201上的每个LED芯片204上粘贴上永磁体205，使得永磁体205和LED芯片204构成了一个转移单元；其中，该LED芯片204为μm级的LED，应理解，μm用于表示长度单位中的微米。
该转移空间可以同时容置转移基板201和目标基板202，也可以仅容置转移基板201或目标基板202；当转移空间可同时容置转移基板201和目标基板202时，其上基板102、下基板103中的电磁体104数量均大于所述永磁体205的数量。转移时在转移空间中同时放入转移基板201和目标基板202，电源105对电磁体104进行供电，使得转移空间中产生磁场，转移单元在该转移空间中磁场的作用下离开转移基板201并水平移动至目标基板202中；当转移空间仅能容置转移基板201或目标基板202时，先将放有LED芯片204的转移基板201放入转移空间中，电源105对电磁体104进行供电，使得转移空间中产生磁场，转移单元在该转移空间中磁场的作用下离开转移基板201，然后移开转移基板201，并在转移空间中放入目标基板202，然后通过磁场的作用，将转移单元降落至目标基板202中。当转移单元降落至目标基板202后，紫外光源入射至目标基板202上，并对转移单元中的光刻胶203进行照射，使得永磁体205与LED芯片204相剥离，把永磁体205移除即可完成转移。其中，该光刻胶203由含有叠氮醌类化合物的材料构成，其经光照后,会发生光分解反应。
优选地，所述上基板102中设有供所述光源101所发出的光进入所述转移空间中的透光窗；紫外光源将通过上基板102中的透光窗进入至转移空间中。
下面以一个实施例对本发明的一种基于磁悬浮的巨量转移系统进行具体描述，请参阅图3至图5，其包括：
巨量转移装置、转移基板201以及目标基板202；
该巨量转移装置包括：紫外UV光源以及相对设置的上基板102和下基板103，所述上基板102和下基板103的相对面上均设有多个电磁体104，该上基板102与下基板103上的电磁体104数量相一致，彼此间一一相对准且极性相反；所述上基板102和下基板103上均设有电源105，所述电源105通过导线与所述电磁体104相连接；通过电源105对电磁体104的通电电流进行控制，以调整电磁体104的磁通量；所述上基板102和下基板103之间设有可容置转移基板201和/或目标基板202的转移空间；所述光源101所发出的光入射至所述转移空间中的目标基板202的放置位上；
所述转移基板201和目标基板202放置于所述巨量转移装置的转移空间中，所述转移基板201上设有一个以上的LED芯片204，每个所述LED芯片204上均通过光刻胶203粘贴有永磁体205；所述永磁体205的两极以上下分布的形式设置。
在本实施例中，为了使磁场强度水平排列大致相同，粘贴于相邻的所述LED芯片204上的永磁体205，其磁极相互倒置。如，第一个永磁体的S极在上方N极在下方；第二个永磁体的N极在上方S极在下方；第三个永磁体的S极在上方N极在下方；如此类推。且所述永磁体205粘贴于所述LED芯片204的侧面上，其具体的粘贴方式包括：如图3所示，将永磁体205的一侧面完全粘贴于所述LED芯片204的另一侧面上，或如图4所示，将永磁体205的一侧面下半面粘贴于所述LED芯片204的另一侧面上半面中；采用此种半面的粘贴方式，其便于光干涉现象产生，便于光刻胶203的分解。
请参看图5，在另一个本实施例中，所述永磁体205粘贴于所述LED芯片204的顶部。
下面以一个实施例对本发明的一种基于磁悬浮的巨量转移方法进行具体描述，请参阅图6至图13，其包括：
S101.将转移基板送入转移空间中
提供一种转移基板，所述转移基板中放置有LED芯片，且所述LED芯片上通过光刻胶粘贴有永磁体；并将所述转移基板送入巨量转移装置的转移空间中；其具体为：目标基板横向移动，移动到转移装置的转移空间中；同时，转移装置的上基板和下基板包裹着承载有多个永磁体及LED芯片的转移基板，使其处于磁场中，同时控制电磁体的通电电流大小，使永磁体在磁场中保持平衡，并通过电流大小调节永磁体的位置。
S102.通过磁场使LED离开转移基板
通过控制所述转移空间中的磁场，使所述永磁体在磁场的作用下带动LED芯片离开转移基板，并悬浮于所述转移空间中；通过控制电磁体的通电电流控制电磁力大小，可将永磁体及LED芯片一同无接触的被转运至半空中。
S103.将LED移至目标基板中
通过控制转移空间内的磁场，将所述永磁体带动LED芯片进行水平移动，并移动至目标基板的上方，并通过控制所述转移空间中的磁场将所述LED芯片降落至所述目标基板的预定位置上；其具体可通过改变该LED芯片上下方的电磁体的电流，使永磁体在转移空间内进行上下移动，通过改变上、下基板中相邻的电磁体的电流，使永磁体在转移空间内进行左右移动；通过对电磁体的通电电流进行控制，以便于将LED芯片精确的放置于目标基板的预定位置上。
S104.通过光源照射光刻胶
通过光源对所述永磁体与所述LED芯片之间的光刻胶进行照射，使得所述永磁体与所述LED芯片相剥离。
S105.剥离永磁体
通过紫外光照射需要放置的LED芯片，照射完毕后，光刻胶剥离清洗，此时LED芯片与永磁体实现了分离；该LED芯片停留在目标基板对应的位置上，LED芯片实现精确放置。
S106.移除永磁体
在完成对所有永磁体与LED芯片的剥离后，将所有永磁体进行移除，其同样地通过转移空间中的电磁力，将永磁体移动至半空中，且上移距离需要大于LED芯片的高度，再横向移动目标基板，离开转移装置。
S107.键合LED芯片
将LED芯片与目标基板进行键合，使得LED芯片被固定于目标基板上。其中，所述键合是指将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质半导体材料经表面清洗和活化处理，在一定条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片键合成为一体的技术。
下面以另一个实施例对本发明的一种基于磁悬浮的巨量转移方法进行具体描述，请参阅图14，其包括：
S201.将转移基板送入转移空间中
提供一种转移基板，所述转移基板中放置有LED芯片，且所述LED芯片上通过光刻胶粘贴有永磁体；并将所述转移基板送入巨量转移装置的转移空间中；其具体为：目标基板横向移动，移动到转移装置的转移空间中；同时，转移装置的上基板和下基板包裹着承载有多个永磁体及LED芯片的转移基板，使其处于磁场中，同时控制电磁体的通电电流大小，使永磁体在磁场中保持平衡，并通过电流大小调节永磁体的位置。
S202.通过磁场使LED离开转移基板
通过控制所述转移空间中的磁场，使所述永磁体在磁场的作用下带动LED芯片离开转移基板，并悬浮于所述转移空间中；通过控制电磁体的通电电流控制电磁力大小，可将永磁体及LED芯片一同无接触的被转运至半空中。
S203.将LED移至目标基板中
通过控制转移空间内的磁场，将所述永磁体带动LED芯片进行水平移动，并移动至目标基板的上方，并通过控制所述转移空间中的磁场将所述LED芯片降落至所述目标基板的预定位置上；其具体可通过改变该LED芯片上下方的电磁体的电流，使永磁体在转移空间内进行上下移动，通过改变上、下基板中相邻的电磁体的电流，使永磁体在转移空间内进行左右移动；通过对电磁体的通电电流进行控制，以便于将LED芯片精确的放置于目标基板的预定位置上。
S204.通过光源照射光刻胶
通过光源对所述永磁体与所述LED芯片之间的光刻胶进行照射，使得所述永磁体与所述LED芯片相剥离。
S205.剥离永磁体
通过紫外光照射需要放置的LED芯片，照射完毕后，光刻胶剥离清洗，此时LED芯片与永磁体实现了分离；该LED芯片停留在目标基板对应的位置上，LED芯片实现精确放置。
S206.键合LED芯片
将LED芯片与目标基板进行键合，使得LED芯片被固定于目标基板上。其中，所述键合是指将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质半导体材料经表面清洗和活化处理，在一定条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片键合成为一体的技术。
S207.移除永磁体
在完成对所有永磁体与LED芯片的剥离后，将所有永磁体进行移除，其同样地通过转移空间中的电磁力，将永磁体移动至半空中，且上移距离需要大于LED芯片的高度，再横向移动目标基板，离开转移装置。
下面以另一个实施例对本发明的一种基于磁悬浮的巨量转移方法进行具体描述，请参阅图15，其包括：
S301.将转移基板送入转移空间中
提供一种转移基板，所述转移基板中放置有LED芯片，且所述LED芯片上通过光刻胶粘贴有永磁体；并将所述转移基板送入巨量转移装置的转移空间中；转移装置的上基板和下基板包裹着承载有多个永磁体及LED芯片的转移基板，使其处于磁场中，同时控制电磁体的通电电流大小，使永磁体在磁场中保持平衡，并通过电流大小调节永磁体的位置。
S302.通过磁场使LED离开转移基板
通过控制所述转移空间中的磁场，使所述永磁体在磁场的作用下向上升起并带动LED芯片离开转移基板，并悬浮于所述转移空间中；通过控制电磁体的通电电流控制电磁力大小，可将永磁体及LED芯片一同无接触地被转运至半空中。
S303.取出转移基板并放入目标基板
在LED芯片离开转移基板后，对该转移基板进行取出，并在转移基板后，在转移基板原来的位置上放置上目标基板。
S304.将LED移至目标基板中
通过控制所述转移空间中的磁场，使所述永磁体带动LED芯片下降至所述目标基板的预定位置上；其具体可通过改变该LED芯片上下方的电磁体的电流，使永磁体在转移空间内进行上下移动。
S305.通过光源照射剥离永磁体
通过光源对所述永磁体与所述LED芯片之间的光刻胶进行照射，使得所述永磁体与所述LED芯片相剥离；当LED芯片放置到目标基板后，通过紫外光照射需要放置的LED芯片，照射完毕后，光刻胶剥离清洗，此时LED芯片与永磁体实现了分离；该LED芯片停留在目标基板对应的位置上，LED芯片实现精确放置。
S306.键合LED芯片
将LED芯片与目标基板进行键合，使得LED芯片被固定于目标基板上。其中，所述键合是指将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质半导体材料经表面清洗和活化处理，在一定条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片键合成为一体的技术。
S307.移除永磁体
在完成对所有永磁体与LED芯片的剥离后，将所有永磁体进行移除，其同样地通过转移空间中的电磁力，将永磁体移动至半空中，且上移距离需要大于LED芯片的高度，再横向移动目标基板，离开转移装置。
在本实施例中，其不需要通过磁场控制永磁体在转移空间中的左右移动，其控制方式相对简单。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于磁悬浮的巨量转移装置，其特征在于，包括：
光源以及相对设置的上基板和下基板，所述上基板和下基板的相对面上均设有电磁体，所述电磁体均通过导线与电源相连接；所述上基板和下基板之间设有可容置转移基板和/或目标基板的转移空间；所述光源所发出的光入射至所述转移空间中的目标基板的放置位上。
2.根据权利要求1所述的基于磁悬浮的巨量转移装置，其特征在于，所述上基板中设有供所述光源所发出的光进入所述转移空间中的透光窗。
3.根据权利要求2所述的基于磁悬浮的巨量转移装置，其特征在于，所述上基板与所述下基板上的所述电磁体数量相一致，且一一相对准。
4.根据权利要求3所述的基于磁悬浮的巨量转移装置，其特征在于，所述上基板与所述下基板之间相互对准的电磁体的极性相反。
5.一种基于磁悬浮的巨量转移系统，其特征在于，包括：如权利要求1至4任意一项所述的巨量转移装置，以及转移基板和目标基板；所述转移基板和目标基板放置于所述巨量转移装置的转移空间中，所述转移基板上设有一个以上的LED芯片，每个所述LED芯片上均通过光刻胶粘贴有永磁体；所述永磁体的两极以上下分布的形式设置。
6.根据权利要求5所述的基于磁悬浮的巨量转移系统，其特征在于，粘贴于相邻的所述LED芯片上的永磁体，其磁极相互倒置。
7.根据权利要求6所述的基于磁悬浮的巨量转移系统，其特征在于，所述永磁体粘贴于所述LED芯片的侧面上。
8.根据权利要求6所述的基于磁悬浮的巨量转移系统，其特征在于，所述永磁体粘贴于所述LED芯片的顶部。
9.一种应用如权利要求5至8任一项所述巨量转移系统的巨量转移方法，其特征在于，包括：
提供一种转移基板，所述转移基板中放置有LED芯片，且所述LED芯片上通过光刻胶粘贴有永磁体；并将所述转移基板送入巨量转移装置的转移空间中；
通过控制所述转移空间中的磁场，使所述永磁体在磁场的作用下带动LED芯片离开转移基板，并悬浮于所述转移空间中；
使所述LED芯片置于预置的目标基板的上方，并通过控制所述转移空间中的磁场将所述LED芯片降落至所述目标基板的预定位置上；
通过光源对所述永磁体与所述LED芯片之间的光刻胶进行照射，使得所述永磁体与所述LED芯片相剥离；
在完成对所有永磁体与LED芯片的剥离后，将所有永磁体进行移除。
10.根据权利要求9所述的基于磁悬浮的巨量转移方法，其特征在于，所述在完成对所有永磁体与LED芯片的剥离之后还包括：
将所述LED芯片与所述目标基板进行键合。
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