CN113363194B - 一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台 - Google Patents

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CN113363194B CN202110620009.2A CN202110620009A CN113363194B CN 113363194 B CN113363194 B CN 113363194B CN 202110620009 A CN202110620009 A CN 202110620009A CN 113363194 B CN113363194 B CN 113363194B
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Abstract

本申请涉及微调平控制技术领域，特别涉及一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台，包括基座、运动平台、第一驱动机构和第二驱动机构；运动平台沿Z轴方向活动设置于基座；基座设有限位柱，运动平台设有与限位柱相对应的限位槽，限位槽的各个槽壁与限位柱存在间隙；运动平台的中心孔处设有中心件，中心件通过加强板与运动平台连接；第一驱动机构与中心件连接，用于驱使运动平台绕Z轴转动；运动平台的底部设有可沿X轴、Y轴和Z轴形变的柔性件；第二驱动机构设置于基座上，第二驱动机构用于挤压柔性件产生形变，使得运动平台沿Z轴平移以及沿X轴和Y轴偏转。解决了现有定位平台的芯片对位精度和负载能力不高的技术问题。

Description

一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台
技术领域
本申请涉及微调平控制技术领域，特别涉及一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台。
背景技术
后摩尔时代，新一代芯片器件呈现高密度化、微型化、轻薄化、高集成化的变革趋势。尤为突出的是近期引起芯片行业关注的Mini/Micro阵列转移封装，要求将小至10μm的Mini/Micro芯片批量化转移至大尺寸显示屏面板上(大负载需求)，转移精度优于1μm(高精度需求)。然而，目前各类封装工艺多为单颗转移封装，无法适用于未来高密度微型芯片大批量规模化转移的发展趋势。因此，提高芯片对位精度和负载时实现高效率Mini/Micro芯片批量/阵列化转移技术的重要前提，同时满足大负载、高精度特性的定位平台也是当前业界的迫切需求。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台，有效地解决了现有定位平台的芯片对位精度和负载能力不高的技术问题。
为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：
一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台，包括基座、运动平台、第一驱动机构和第二驱动机构；
所述运动平台沿Z轴方向活动设置于所述基座上；
所述基座上设有限位柱，所述运动平台设置有与所述限位柱相对应的限位槽，所述限位槽的各个槽壁均与所述限位柱存在间隙；
所述运动平台的中心孔处设有中心件，所述中心件通过加强板与所述运动平台连接；
所述第一驱动机构与所述中心件连接，用于驱使所述中心件和所述运动平台绕Z轴转动；
所述运动平台的底部固定设有柔性件，所述柔性件可沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向形变，X轴、Y轴和Z轴相互垂直；
所述第二驱动机构设置于所述基座上，所述第二驱动机构与所述柔性件连接，用于挤压所述柔性件产生形变，使得所述运动平台沿Z轴做平移运动以及沿X轴和Y轴做偏转运动。
优选地，在上述的大负载微调平定位平台中，所述柔性件包括第一柔性板、第二柔性板和第三柔性板；
所述第一柔性板与XZ平面平行，所述第二柔性板与XY平面平行，所述第三柔性板与YZ平面平行；
所述第一柔性板和所述第三柔性板设置于所述第二柔性板的顶部和底部，所述第一柔性板与所述运动平台连接，所述第三柔性板与所述第二驱动机构连接。
优选地，在上述的大负载微调平定位平台中，所述第一驱动机构包括第一驱动器和同向杠杆放大机构；
所述同向杠杆放大机构包括第一连接件、第二连接件和第三连接件；
所述第二连接件的中部通过柔性铰链与运动平台连接；
所述第一连接件的第一端和所述第三连接件的第一端分别通过柔性铰链与所述第二连接件的两侧连接；
所述第一驱动器与所述第一连接件的第二端连接；
所述第三连接件的第二端通过柔性铰链与所述中心件连接。
优选地，在上述的大负载微调平定位平台中，所述第一驱动机构为多个，多个所述第一驱动机构环绕所述中心件均匀分布于所述运动平台上。
优选地，在上述的大负载微调平定位平台中，所述加强板上设有扇叶板；
所述扇叶板的数量与所述第一驱动机构的数量一一对应。
优选地，在上述的大负载微调平定位平台中，所述扇叶板上设有与所述第三连接件相对应的凹槽。
优选地，在上述的大负载微调平定位平台中，所述第二驱动机构包括第二驱动器和反向杠杆放大机构；
所述反向杠杆放大机构包括第四连接件、第五连接件和第六连接件；
所述第二驱动器与所述第四连接件的底端连接，所述第四连接件的顶端通过柔性铰链与第五连接件的底部连接；
所述第五连接件的顶部的第一侧与所述柔性件连接，所述第五连接件的顶部的第二侧与所述第六连接件连接；
所述第六连接件与所述限位柱连接。
优选地，在上述的大负载微调平定位平台中，所述第二驱动机构为多个，多个所述第二驱动机构环绕所述中心件均匀分布于所述基座上。
优选地，在上述的大负载微调平定位平台中，所述限位柱为多个，多个所述限位柱环绕所述中心件均匀分布于所述基座上。
优选地，在上述的大负载微调平定位平台中，所述加强板上设有中心孔和多个插接孔；
所述加强板通过所述中心孔套接于所述中心件上；
所述运动平台设有与所述插接孔一一对应的插接柱。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
本申请提供了一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台，通过第一驱动机构的设置可以实现运动平台绕Z轴方向的转动，同时通过采用第二驱动机构以及可沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向形变的柔性件，实现运动平台沿Z轴做平移运动以及沿X轴和Y轴做偏转运动，从而集成了可沿Z向平移运动、绕X向和Y向旋转的偏转运动以及绕Z轴转动为一体的精密定位平台，对芯片具有良好的对位精度，而且还在运动平台上加装了加强板，有利于提高了承载能力，有效地解决了现有定位平台的芯片对位精度和负载能力不高的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台第一个方向的立体示意图；
图2为本申请实施例提供的一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台的俯视图；
图3为本申请实施例提供的一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台第二个方向的立体示意图；
图4为本申请实施例提供的一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台第三个方向的立体示意图；
图5为本申请实施例提供的一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台的反向杠杆放大机构与柔性件的连接示意图；
图6为本申请实施例提供的一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台的加强板的结构示意图。
图中：
1为基座、11为限位柱、12为安装孔、2为运动平台、21为中心件、22为限位槽、3为第一驱动机构、31为第一连接件、32为第二连接件、33为第三连接件、34为第一驱动器、4为第二驱动机构、41为第四连接件、42为第五连接件、43为第六连接件、44为第二驱动器、5为柔性件、51为第一柔性板、52为第二柔性板、53为第三柔性板、6为加强板、61为扇叶板、62为凹槽、63为中心孔、64为插接孔、7为柔性铰链。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，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，也可以是可更换连接，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申请实施例中的具体含义。
后摩尔时代，新一代芯片器件呈现高密度化、微型化、轻薄化、高集成化的变革趋势。尤为突出的是近期引起芯片行业关注的Mini/Micro阵列转移封装，要求将小至10μm的Mini/Micro芯片批量化转移至大尺寸显示屏面板上(大负载需求)，转移精度优于1μm(高精度需求)。然而，目前各类封装工艺多为单颗转移封装，无法适用于未来高密度微型芯片大批量规模化转移的发展趋势。因此，提高芯片对位精度和负载时实现高效率Mini/Micro芯片批量/阵列化转移技术的重要前提，同时满足大负载、高精度特性的定位平台也是当前业界的迫切需求。本实施例提供了一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台，有效地解决了现有定位平台的芯片对位精度和负载能力不高的技术问题。
请参阅图1-图6，本申请实施例提供了一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台，包括基座1、运动平台2、第一驱动机构3和第二驱动机构4；运动平台2沿Z轴方向活动设置于基座1上；基座1上设有限位柱11，运动平台2设置有与限位柱11相对应的限位槽22，限位槽22的各个槽壁均与限位柱11存在间隙；运动平台2的中心孔63处设有中心件21，中心件21通过加强板6与运动平台2连接；第一驱动机构3与中心件21连接，用于驱使中心件21和运动平台2绕Z轴转动；运动平台2的底部固定设有柔性件5，柔性件5可沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向形变，X轴、Y轴和Z轴相互垂直；第二驱动机构4设置于基座1上，第二驱动机构4与柔性件5连接，用于挤压柔性件5产生形变，使得运动平台2沿Z轴做平移运动以及沿X轴和Y轴做偏转运动。
更具体地说，基座1和运动平台2均呈圆形，限位柱11沿Z轴方向竖直设置，这样设置允许第二驱动机构4驱使运动平台2沿Z轴方向运动；限位槽22设置于运动平台2的边缘，且限位槽22的各个槽壁均与限位柱11存在间隙，这样设置允许运动平台2绕Z轴转动或沿X轴和Y轴做偏转运动；无论是驱使运动平台2沿Z轴方向运动、绕Z轴转动还是沿X轴和Y轴做偏转运动，均是细微位移(微米)的运动，满足精细化作业的需求，有利于提高微调平定位平台的对位精度。
本实施例通过第一驱动机构3的设置可以实现运动平台2绕Z轴方向的转动，同时通过采用第二驱动机构4以及可沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向形变的柔性件5，实现运动平台2沿Z轴做平移运动以及沿X轴和Y轴做偏转运动，从而集成了可沿Z向平移运动、绕X向和Y向旋转的偏转运动以及绕Z轴转动为一体的精密定位平台，对芯片具有良好的对位精度，而且还在运动平台2上加装了加强板6，有利于提高了承载能力，有效地解决了现有定位平台的芯片对位精度和负载能力不高的技术问题。
进一步地，在本实施例中，请参阅图1，限位柱11为多个，多个限位柱11环绕中心件21均匀分布于基座1上。通过多个均匀分布的限位柱11可以共同对运动平台2起到限位作用，可以实现将运动平台2和中心件21安装于基座1上，也可以对运动平台2沿Z轴进行平移运动起到一定的引导作用。
更具体地说，各个限位柱11上开设有安装孔12，通过安装孔12的设置方便将整个定位平台穿拆到外部结构上；本实施例优选三个限位柱11，在节省加工成本的同时，可以保证对运动平台2具有很好的限位作用。
进一步地，在本实施例中，请参阅图5，柔性件5包括第一柔性板51、第二柔性板52和第三柔性板53；第一柔性板51与XZ平面平行，第二柔性板52与XY平面平行，第三柔性板53与YZ平面平行；第一柔性板51和第三柔性板53设置于第二柔性板52的顶部和底部，第一柔性板51与运动平台2连接，第三柔性板53与第二驱动机构4连接。通过挤压柔性件5时，第一柔性板51由于受压而产生沿Y向的微小弯曲，第一柔性板51的形变可以对运动平台2产生Y轴方向的作用力，从而实现运动平台2绕Y轴的偏转运动；同样通过挤压柔性件5时，第三柔性板53由于受压而产生沿X向的微小弯曲，第三柔性板53的形变可以对运动平台2产生X轴方向的作用力，从而实现运动平台2绕X轴的偏转运动；通过同时挤压三个柔性件5时，在推力作用下，驱使运动平台2驱使运动平台2沿Z轴正方向平移。通过双垂直连接的板簧型柔性件5可以实现小范围的偏转连接，满足所需的运动对位需求。
更具体地说，第一柔性板51、第二柔性板52和第三柔性板53依次固定连接；柔性件5与运动平台2固定连接，也就是第一柔性板51与运动平台2固接；柔性件5与第二驱动机构4接触抵接，也就是第三柔性板53与第二驱动机构4接触抵接。
进一步地，在本实施例中，请参阅图2，第一驱动机构3包括第一驱动器34和同向杠杆放大机构；同向杠杆放大机构包括第一连接件31、第二连接件32和第三连接件33；第二连接件32的中部通过柔性铰链7与运动平台2连接；第一连接件31的第一端和第三连接件33的第一端分别通过柔性铰链7与第二连接件32的两侧连接；第一驱动器34与第一连接件31的第二端连接；第三连接件33的第二端通过柔性铰链7与中心件21连接。这样设置使得第二连接件32相当于铰接于运动平台2的杠杆，通过第一驱动器34推动第一连接件31对第二连接件32的第一侧产生远离中心件21的方向的作用力，从而使得第二连接件32的第二侧具有向靠近中心件21的方向的运动趋势，从而推动第三连接件33带动中心件21绕Z轴转动，从而实现控制运动平台2绕Z轴转动。
更具体地说，运动平台2上设有与第一驱动机构3相匹配的U型孔位，U型孔位包括依次连接的第一段、过渡段和第二段，第二段与中心孔63连通，第一驱动器34和第一连接件31安装于第一段内，第二连接件32安装于过渡段内，第三连接件33安装于第三段内，且第三连接件33的第二端延伸至中心孔63内并通过柔性铰链7与中心件21连接；第一连接件31比第三连接件33更靠近第二连接件32与运动平台2的铰接点，这样可以有效地增加第三连接件33对中心件21的输出位移。
进一步地，在本实施例中，第一驱动机构3为多个，多个第一驱动机构3环绕中心件21均匀分布于运动平台2上，也就是多个第一驱动机构3呈中心对称设置于中心件21的外周，通过多个采用杠杆放大形式的第一驱动机构3共同对中心件21产生同向的推动力，使得中心件21和运动平台2沿所在平面进行逆时针或顺时针转动，从而实现运动平台2绕Z轴的旋转运动。
更具体地说，本实施例优选三个第一驱动机构3，各个第一驱动机构3安装于相对应的U型孔位内，且三个第三连接件33与中心件21共同形成类似扇叶的形状，三个第一驱动机构3可以在不影响对中心件21的推动效果的同时，使得第一驱动机构3的数量的最小化，有效地降低了使用成本，并且三个第一驱动机构3均采用杠杆放大形式，可以增加平台的输出位移。
进一步地，在本实施例中，请参阅图6，加强板6上设有中心孔63和多个插接孔64；加强板6通过中心孔63套接于中心件21上；运动平台2设有与插接孔64一一对应的插接柱。通过中心孔63的设置实现加强板6套接于中心件21的外周上，且加强板6位于运动平台2的下方，插接柱设置于运动平台2的底部，通过插接柱与插接孔64的卡扣配合，实现运动平台2、加强板6和中心件21之间的固定连接。加强板6的设置可以进一步提升运动平台2的承载能力。
进一步地，在本实施例中，请参阅图6，加强板6上设有扇叶板61；扇叶板61的数量与第一驱动机构3的数量一一对应。通过扇叶板61的设置可以有效地扩大加强板6的表面积，不仅可以更方便加强板6与运动平台2连接，而且也可以方便加强板6对第三连接件33承托。
更具体地说，可以在扇叶板61上设置有插接孔64，插接孔64相对均匀地分布于各个扇叶板61上，以便加强板6与运动平台2稳定牢固连接。
进一步地，在本实施例中，请参阅图6，扇叶板61上设有与第三连接件33相对应的凹槽62。通过凹槽62的设置不仅可以方便扇叶板61承托第三连接件33，而且还可以对第三连接件33进行有效的限位，以便第三连接件33更好地推动中心件21。
更具体地说，凹槽62的宽度大于第三连接件33的宽度，以便第三连接件33在凹槽62内活动；扇叶板61与柔性件5相隔一段距离，以避免柔性件5阻挡扇叶板61影响运动平台2的正常运动。
进一步地，在本实施例中，请参阅图3-图5，第二驱动机构4包括第二驱动器44和反向杠杆放大机构；反向杠杆放大机构包括第四连接件41、第五连接件42和第六连接件43；第二驱动器44与第四连接件41的底端连接，第四连接件41的顶端通过柔性铰链7与第五连接件42的底部连接；第五连接件42的顶部的第一侧与柔性件5连接，第五连接件42的顶部的第二侧与第六连接件43连接；第六连接件43与限位柱11连接。这样设置使得第五连接件42相当于一端为固定连接、另一端可活动连接的杠杆，其中第五连接件42与第六连接件43连接的一端为固定端，第五连接件42与柔性件5连接的一端为活动端，当通过第五连接件42底部的第四连接件41向上顶推时，可以推动活动端和柔性件5向上运动，由于第四连接件41比柔性件5更靠近第六连接件43，因此第四连接件41可以稍微提升较小的位移，即可推动柔性件5上升到所需的位置以及对柔性件5挤压形变，从而实现位移放大的效果，从而实现运动平台2沿Z轴做平移运动以及沿X轴和Y轴做偏转运动。
进一步地，在本实施例中，第二驱动机构4为多个，多个第二驱动机构4环绕中心件21均匀分布于基座1上，也就是多个第二驱动机构4呈中心对称设置于中心件21的外周，通过多个采用杠杆放大形式的第二驱动机构4分别对相对应的柔性件5向上挤压，使得柔性件5相应地形变，从而实现运动平台2沿Z向平移运动、绕X向和Y向偏转。
更具体地说，本实施例优选三个第二驱动机构4，各个第二驱动机构4的第二驱动器44固定安装于基座1上，三个第二驱动机构4可以不影响对运动平台2向上推动效果的同时，使得第二驱动机构4的数量最小化，不仅有利于降低使用成本，而且还可以通过三足支撑的设计保证对运动平台2的支撑强度和支撑效果。特别地，通过采用三个限位柱11、三个第一驱动机构3和三个第二驱动机构4，使得整个定位平台的结构更加紧凑，同时还可以满足大负载高精度需求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于MicroLED芯片阵列转移的大负载微调平定位平台，其特征在于，包括基座、运动平台、第一驱动机构和第二驱动机构；
所述运动平台沿Z轴方向活动设置于所述基座上；
所述基座上设有限位柱，所述运动平台设置有与所述限位柱相对应的限位槽，所述限位槽的各个槽壁均与所述限位柱存在间隙；
所述运动平台的中心孔处设有中心件，所述中心件通过加强板与所述运动平台连接；
所述第一驱动机构与所述中心件连接，用于驱使所述中心件和所述运动平台绕Z轴转动；
所述运动平台的底部固定设有柔性件，所述柔性件可沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向形变，X轴、Y轴和Z轴相互垂直；
所述第二驱动机构设置于所述基座上，所述第二驱动机构与所述柔性件连接，用于挤压所述柔性件产生形变，使得所述运动平台沿Z轴做平移运动以及沿X轴和Y轴做偏转运动；
所述第一驱动机构包括第一驱动器和同向杠杆放大机构；
所述同向杠杆放大机构包括第一连接件、第二连接件和第三连接件；
所述第二连接件的中部通过柔性铰链与运动平台连接；
所述第一连接件的第一端和所述第三连接件的第一端分别通过柔性铰链与所述第二连接件的两侧连接；
所述第一驱动器与所述第一连接件的第二端连接；
所述第三连接件的第二端通过柔性铰链与所述中心件连接。
2.根据权利要求1所述的大负载微调平定位平台，其特征在于，所述柔性件包括第一柔性板、第二柔性板和第三柔性板；
所述第一柔性板与XZ平面平行，所述第二柔性板与XY平面平行，所述第三柔性板与YZ平面平行；
所述第一柔性板和所述第三柔性板设置于所述第二柔性板的顶部和底部，所述第一柔性板与所述运动平台连接，所述第三柔性板与所述第二驱动机构连接。
3.根据权利要求1所述的大负载微调平定位平台，其特征在于，所述第一驱动机构为多个，多个所述第一驱动机构环绕所述中心件均匀分布于所述运动平台上。
4.根据权利要求3所述的大负载微调平定位平台，其特征在于，所述加强板上设有扇叶板；
所述扇叶板的数量与所述第一驱动机构的数量一一对应。
5.根据权利要求4所述的大负载微调平定位平台，其特征在于，所述扇叶板上设有与所述第三连接件相对应的凹槽。
6.根据权利要求1所述的大负载微调平定位平台，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二驱动器和反向杠杆放大机构；
所述反向杠杆放大机构包括第四连接件、第五连接件和第六连接件；
所述第二驱动器与所述第四连接件的底端连接，所述第四连接件的顶端通过柔性铰链与第五连接件的底部连接；
所述第五连接件的顶部的第一侧与所述柔性件连接，所述第五连接件的顶部的第二侧与所述第六连接件连接；
所述第六连接件与所述限位柱连接。
7.根据权利要求6所述的大负载微调平定位平台，其特征在于，所述第二驱动机构为多个，多个所述第二驱动机构环绕所述中心件均匀分布于所述基座上。
8.根据权利要求1所述的大负载微调平定位平台，其特征在于，所述限位柱为多个，多个所述限位柱环绕所述中心件均匀分布于所述基座上。
9.根据权利要求1-8任一项所述的大负载微调平定位平台，其特征在于，所述加强板上设有中心孔和多个插接孔；
所述加强板通过所述中心孔套接于所述中心件上；
所述运动平台设有与所述插接孔一一对应的插接柱。
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