CN114373709A - 用于直接转移多个半导体器件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于将半导体器件管芯从晶圆带直接转移到基板的装置。第一框架保持晶圆带，第二框架固定基板。第二框架保持基板，使得转移表面被设置成面向晶圆带的第一侧上的半导体器件管芯。两根或更多根针被设置成与晶片带的第一侧相对的第二侧相邻。两根或更多根针的长度在朝向晶圆带的方向上延伸。针致动器将两根或更多根针致动到管芯转移位置，在该管芯转移位置处，两根或更多根针中的至少一根针按压在晶圆带的第二侧上，以将一个或多个半导体器件管芯中的半导体器件管芯按压至与基板的转移表面接触。

Description

用于直接转移多个半导体器件的方法和装置

本发明是申请日为2019年4月30日、申请号为201980027164.4、发明名称为“用于直接转移多个半导体器件的方法和装置”的分案申请。

相关专利申请的交叉引用

本申请是于2018年5月12日递交的申请号为15/978,094、名称为″MethodandApparatus for Multiple Direct Transfers of Semiconductor Devices(用于直接转移多个半导体器件的方法和装置)″的美国专利申请的接续案，并且要求其优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。下列专利申请的全部内容亦通过引用结合在本申请中：于2014年11月12日递交的申请号为14/939,896、名称为″Apparatus for TransferofSemiconductor Devices(用于转移半导体器件的装置)″、现已被授予美国专利号9.633,883的美国专利申请；于2016年11月3日递交的申请号为15/343,055、名称为″CompliantNeedle for Direct Transfer of Semiconductor Devices(用于直接转移半导体器件的顺应针)″的美国专利申请；于2016年11月23日递交的申请号为15/360,471、名称为″Top-Side Laser for Direct Transfer of Semiconductor Devices(用于直接转移半导体器件的顶侧激光器)″的美国专利申请；于2016年11月23日递交的申请号为15/360,645、名称为″PatternArray Direct TransferApparatus and Method Therefor(图形阵列直接转移装置及其方法)″的美国专利申请；以及于2017年1月18日递交的申请号为15/409,409、名称为″Flexible Support Substrate for Transfer of Semiconductor Devices(用于转移半导体器件的柔性支撑基板)″的美国专利申请。

背景技术

半导体器件是利用半导体材料(例如，硅、锗、砷化镓等)的电气部件。半导体器件通常被制造成单个分立器件或集成电路(IC)。单个分立器件的示例包括电可致动元件，例如，发光二极管(LED)、二极管、晶体管、电阻器、电容器、熔断器等。

半导体器件的制造通常涉及包含众多步骤的复杂制造流程。制造的成品是″封装的″半导体器件。此处修饰语″封装的″是指成品中内置的封闭和保护特征以及使包装中的器件能够结合到最终电路中的接口。

半导体器件的常规制造流程始于处理半导体晶圆。晶圆被切割成许多″未封装的″半导体器件。此处修饰语″未封装的″是指没有保护特征的未封闭半导体器件。在本申请中，未封装的半导体器件可以称之为半导体器件管芯，或简称为″管芯″。可以将单个半导体晶圆切割成各种大小的管芯，以便从半导体晶圆形成多达100,000多个、甚至1,000,000多个管芯(取决于半导体的初始大小)，并且每个管芯都具有一定质量。然后经由下面简要论述的常规制造流程来″封装″未封装的管芯。晶圆处理与封装之间的操作可以被称为″管芯制备″。

在一些情况下，管芯制备可以包括经由″拾取和放置过程″对管芯进行分选，由此切割的管芯被单独拾取并被分选到各个料箱中。分选可以基于管芯的正向电压容量、管芯的平均功率和/或管芯的波长。

通常，封装涉及将管芯安装到塑料或陶瓷包装(例如，模具或封壳)中。封装还包括将管芯触点连接到引脚/导线，以与最终电路对接/互连。通常通过密封管芯以保护其免受环境(例如，灰尘)的影响来完成半导体器件的封装。

然后，产品制造商将封装的半导体器件放入产品电路中。由于封装的原因，器件已准备好被″插入″到在制产品的电路组件中。此外，虽然对器件的封装能保护其免受可能损坏或破坏器件的元件的影响，但封装的器件本质上比在包装内发现的管芯更大(例如，在一些情况下，其厚度和面积约为管芯的10倍，从而导致体积大100倍)。因此，所形成的电路组件不能比半导体器件的封装更薄。

如前所述，常规器件通常从分选料箱中单独拾取和放置管芯。该过程在系统中引入了多个低效因素。此外，拾取和放置技术使得同时放置多个管芯的过程繁琐不堪且效率低下。常规器件不具有同时制造多个半导体管芯的能力或效率。

附图说明

下面将参照附图阐述具体实施方式。在附图中，附图标记的最左侧数字标识该附图标记首次出现的附图。在不同附图中使用相同附图标记指示相似或相同项目。此外，附图可以被视为提供对各附图中各个部件的相对尺寸的近似描绘。但是，附图并非按比例绘制，并且在各附图内以及在不同附图之间，各个部件的相对尺寸可能与所描绘的有所不同。特别地，一些附图可能将部件描绘成一定大小或形状，而其他附图为了清楚起见则可能按更大比例或不同形状来描绘相同部件。

图1示出了一种转移装置的一个实施例的等距视图。

图2A示出了一种处于预转移位置的转移装置的一个实施例的示意图。

图2B示出了一种处于转移位置的转移装置的一个实施例的示意图。

图3示出了一种转移机构的针末端形状轮廓的一个实施例。

图4示出了一种针致动行程轮廓的一个实施例。

图5示出了一种其上具有电路迹线的产品基板的一个实施例的平面图。

图6示出了一种管芯转移系统的元件的一个实施例的示意图。

图7示出了一种管芯转移系统的机器硬件与管控制器之间的电路路径的一个实施例的示意图。

图8示出了根据本申请一个实施例的一种管芯转移过程的方法。

图9示出了根据本申请一个实施例的一种管芯转移操作的方法。

图10示出了实施一种输送机系统的一种直接转移装置和过程的一个实施例。

图11A示出了一种处于预转移位置的转移装置的另一实施例的示意图。

图11B示出了图11A中实施例的产品基板输送机构转移后操作的示意性顶视图。

图12示出了一种处于预转移位置的转移装置的另一实施例的示意图。

图13示出了一种处于预转移位置的转移装置的另一实施例的示意图。

图14示出了一种处于预转移位置的转移装置的另一实施例的示意图。

具体实施方式

本公开涉及一种将半导体器件管芯直接转移和粘附到电路的机器及其实现过程，以及其上粘附有管芯的电路(作为输出产品)。在一些情况下，该机器用于将未封装的管芯直接从基板(例如，″晶圆带″)转移到产品基板(例如，电路基板)上。与通过常规方式生产的类似产品相比，直接转移未封装管芯可以显著减小成品的厚度，并减少用于制造产品基板的时间和/或成本。在一些情况下，该机器可以用于同时或相继将多个半导体器件管芯转移到电路。此外，如本申请说明书中所使用的，当使用术语″针″(或本申请所使用的针的变型)时，设想可以考虑用多根针代替单根针，除非″针″的使用上下文另有所指。

就本说明书而言，术语″基板″是指在其上或针对其发生过程或操作的任何物质。进一步地，术语″产品″是指过程或操作的期望输出，而与完成状态无关。因此，产品基板是指促使在其上或针对其发生过程或操作以达到期望输出的任何物质。

在一个实施例中，该机器可以固定产品基板，以接收例如从晶圆带转移的″未封装的″管芯(例如，LED)。为了减小使用管芯的产品的尺寸，管芯非常小且薄，例如，管芯厚度可以在约12.5-200微米范围内。由于管芯的尺寸相对较小，因此该机器包括用于精确对准承载管芯的晶圆带和产品基板的部件，以确保准确放置和/或避免产品材料浪费。在一些情况下，用于对准产品基板和晶圆带上的管芯的部件可以包括一组框架，其中晶圆带和产品基板分别被固定并且单独被输送到对准位置，使得晶圆带上的特定管芯被转移到产品基板上的特定点。

用于输送产品基板的框架可以沿各个方向行进，包括水平方向和/或垂直方向，或者甚至是可以容许转移到弯曲表面的方向。用于输送晶圆带的框架也可以沿各个方向行进。具有齿轮、轨道、电机和/或其他元件的系统可以用于固定和输送分别承载产品基板和晶圆带的框架，以将产品基板与晶圆带对准，以便将管芯放置在产品基板的正确位置上。每个框架系统也可被移动到提取位置，以便促进在完成转移过程后提取晶圆带和产品基板。

在一些情况下，该机器可以进一步包括一个用于将管芯直接从晶圆带转移到产品基板的转移机构，而不用″封装″管芯。转移机构可以垂直设置在晶圆带上方，以便经由晶圆带朝向产品基板向下按压在管芯上。向下按压在管芯上的这一过程可能导致管芯从其侧面开始从晶圆带上剥离，直到管芯与晶圆带分离以附接到产品基板上为止。即，通过减小管芯与晶圆带之间的粘合力，并且增加管芯与产品基板之间的粘合力，可以转移管芯。

在一些实施例中，转移机构可以包括一根细长杆(例如，销或针)，该细长杆可以针对晶圆带被循环致动以从顶侧推动晶圆带。另外地和/或替代地，转移机构可以包括多根针，该多根针可以针对可选晶圆带同时和/或单独被致动。该一根或多根针的大小可以设置成不宽于被转移的管芯的宽度。但在其他情况下，针的宽度可以更宽，或是任何其他尺寸。当针的末端接触晶圆带时，晶圆带可能在管芯和晶圆带之间的区域经历局部偏转。由于偏转是高度局部的且快速执行的，因此晶圆带未接收来自针的压力的部分可能开始远离管芯的表面折曲。因此，这种部分分离可能促使管芯失去与晶圆带的充分接触，以便从晶圆带上释放。此外，在一些情况下，晶圆带的偏转可以极小，以维持管芯的整个表面积与晶圆带接触，同时仍促使管芯的相对表面延伸到相邻管芯的对应表面的延伸平面之外，以避免相邻管芯意外转移。

替代地或另外地，该机器可以进一步包括一个用于将分离的″未封装的″管芯粘附到产品基板上的固定机构。在一些情况下，产品基板上可以具有电路迹线，管芯被转移和粘附到该电路迹线上。固定机构可以包括一个发射能量的设备(例如，激光器)，以熔化/软化产品基板上的电路迹线的材料。此外，在一些情况下，激光器可以用于激活/硬化电路迹线的材料。因此，固定机构可以在管芯与电路迹线的材料接触之前和/或之后被致动。相应地，在致动转移机构以将管芯释放到产品基板上时，也可以激活能量发射设备，以便准备迹线材料来接收管芯。激活能量发射设备可以进一步促进从晶圆带上释放和捕获管芯，以便开始在产品基板上形成半导体产品。

一种直接转移装置的第一示例性实施例

图1示出了一种可用于将未封装的半导体部件(或″管芯″)从晶圆带直接转移到产品基板上的装置100的一个实施例。晶圆带在本申请中也可称之为半导体器件管芯基板，或简称为管芯基板。装置100可以包括产品基板输送机构102和晶圆带输送机构104。产品基板输送机构102和晶圆带输送机构104中的每一个可以包括一个框架系统或其他用于将要输送的相应基板相对于彼此固定到期望对准位置的方式。装置100可以进一步包括转移机构106，如图所示，该转移机构106可以垂直设置在晶圆带输送机构104上方。在一些情况下，转移机构106可以定位成几乎与晶圆基板接触。另外地，装置100可以包括固定机构108。固定机构108可以垂直设置在产品基板输送机构102下方，与处于转移位置的转移机构106对准，在该转移位置处可以将一个或多个管芯放置在产品基板上。如下文所讨论的，图2A和图2B示出了装置100的示例性细节。

由于图2A和图2B描绘了转移操作的不同阶段，因此当提及装置200的相同元件和特征时，对特定特征的以下讨论可以互换参考图2A和图2B中的任一者或两者，除非有明确指示。特别地，图2A和图2B示出了装置200的一个实施例，包括产品基板输送机构202、晶圆带输送机构204、转移机构206和固定机构208。产品基板输送机构202可以被设置成与晶圆带输送机构204相邻。例如，如图所示，产品基板输送机构202可以在基本上水平的方向上延伸并且可以垂直设置在晶圆带输送机构204下方，以便利用重力在转移过程中可能具有的任何作用。替代地，产品基板输送机构202可以被定向为横向于水平面延伸。

在转移操作期间，输送机构202、204可以被定位成使得由产品基板输送机构202承载的产品基板的表面与由晶圆带输送机构204承载的晶圆带的表面之间的空间可以大于或小于1mm，这取决于装置200的各种其他方面，包括在转移操作期间由部件发生的偏转量，如下文所述。在一些情况下，与输送机构202、204的支撑结构相比，晶圆带和产品基板的相应相对表面可以是最突出的结构。即，为了避免可能由可移动零件(例如，输送机构202、204)引起的机器部件与其上产品之间的碰撞，晶圆带和产品基板的相应表面之间的距离可以小于其中任一个表面与任何其他相对结构部件之间的距离。

如所描绘的，并且在一些情况下，转移机构206可以垂直设置在晶圆带输送机构204上方，并且固定机构208可以垂直设置在产品基板输送机构202下方。设想在一些实施例中，转移机构206和固定机构208中的一者或两者可以被定向在与图2A和图2B中所示位置不同的位置。例如，转移机构206可以被设置成相对于水平面成锐角延伸。在另一实施例中，固定机构208可以被定向为在转移过程中从与转移机构206相同的致动方向，或替代地，从使固定机构208能够参与转移过程的任何方向和位置发射能量。

产品基板输送机构202可以用于固定产品基板210。在本申请中，术语″产品基板″可以包括但不限于：晶圆带(例如，以对管芯进行预分选并创建分选管芯片以供将来使用)；形成为薄片或其他非平面形状的纸或聚合物基板，其中聚合物(半透明的或其他形式)可以选自任何合适的聚合物，包括但不限于硅树脂、丙烯酸、聚酯、聚碳酸酯等；电路板(例如，印刷电路板(PCB))；线串或线状电路，其可以包括平行延伸的一对导线或″线″；以及棉、尼龙、人造丝、皮革等布料。产品基板材料选项可以包括耐用材料、柔性材料、刚性材料和其他材料，这些材料使转移过程成功并且维持产品基板最终用途的适用性。产品基板210可以单独或至少部分由导电材料形成，使得产品基板210用作形成产品的导电电路。潜在产品基板类型可以进一步包括诸如玻璃瓶、车窗或玻璃片等物品。

在如图2A和图2B所描绘的一个实施例中，产品基板210可以包括设置在其上的电路迹线212。如所描绘的，电路迹线212可以包括由迹线间隔或间隙间隔开的一对相邻迹线，以便适应被转移的管芯上的电接触端子(图中未示出)之间的距离。因此，可以根据被转移的管芯的大小来设置电路迹线212的相邻迹线之间的迹线间隔或间隙的大小，以确保管芯的适当连接和随后激活。例如，电路迹线212可以具有范围为约75至200微米、约100至175微米或约125至150微米的迹线间隔或间隙。

电路迹线212可以由通过丝网印刷、喷墨印刷、激光印刷、手动印刷或其他印刷方式设置的导电油墨形成。进一步地，电路迹线212可以被预固化并且半干燥或干燥以提供附加稳定性，同时仍然能够出于管芯导电性目的而被激活。湿导电油墨也可以用于形成电路迹线212，或者湿油墨和干油墨组合可以用于电路迹线212。替代地或另外地，电路迹线212可以预成型为导线迹线，或者被经过光蚀刻，或者由熔融材料形成为电路图形并且随后附着、嵌入或以其他方式固定到产品基板210上。

电路迹线212的材料可以包括但不限于银、铜、金、碳、导电聚合物等。在一些情况下，电路迹线212可以包括涂覆银的铜粒子。电路迹线212的厚度可以根据所使用的材料的类型、预期功能以及实现该功能的适当强度或柔性、能量容量、LED大小等变化。例如，电路迹线的厚度可以在约5微米至20微米、约7微米至15微米或约10微米至12微米范围内。

相应地，在一个非限制性示例中，产品基板210可以是柔性半透明聚酯片，其上使用银基导电油墨材料丝网印刷了期望的电路图形，以形成电路迹线212。

产品基板输送机构202可以包括用于固定产品基板托架框架216的产品基板输送机框架214。产品基板托架框架216的结构可以根据所使用的产品基板的类型和特性(例如，形状、大小、弹性等)而显著变化。由于产品基板210可以是柔性材料，因此可以在张力下将产品基板210保持在产品基板托架框架216中，以便创建更刚性的表面，在该表面上执行在下文论述的转移操作。在以上示例中，由产品基板210中的张力创建的刚度可以在转移部件时提高放置精度。

在一些情况下，产品基板210采用耐用或更刚性的材料，这自然会提供为实现部件放置精度所需的牢固表面。相反，当允许产品基板210松弛时，褶皱和/或其他不连续性可能形成于产品基板210中并且干扰电路迹线212的预设图形，以致转移操作可能失败。

尽管保持产品基板210的方式可以有很大的不同，但是图2A示出了产品基板托架框架216的一个实施例，包括具有凹形形状的第一部分216a和具有在形状上与凹形形状相对应的凸形对应形状的第二部分216b。在所描绘的示例中，通过将产品基板210的外周插入第一部分216a和第二部分216b之间来创建产品基板210的张力，从而紧密地夹紧产品基板210。

产品基板输送机框架214可以在至少三个方向(水平面中的两个方向以及垂直方向)上输送。可以经由一个具有电机、导轨和齿轮(图中均未示出)的系统来完成输送。这样，产品基板张紧器框架216可以如装置200的用户所指定和/或编程和控制的那样被输送到并被保持在特定位置。

晶圆带输送机构204可以被实施为固定其上具有管芯220(即，半导体器件管芯)的晶圆带218。晶圆带218可以经由晶圆带输送机框架222沿多个方向被输送到特定转移位置以进行转移操作。类似于产品基板输送机框架214，晶圆带输送机框架222可以包括一个具有电机、导轨和齿轮(图中均未示出)的系统。

用于转移的未封装半导体管芯220可能极小。实际上，管芯220的高度可以在12.5至200微米、或25至100微米、或50至80微米范围内。

由于管芯的尺寸微小，因此当晶圆带218已被输送到适当的转移位置时，晶圆带218与产品基板210之间的间隙间隔可以在例如约0.25mm至1.50mm、或约0.50mm至1.25mm、或约0.75mm至1.00mm范围内。最小间隙间隔可以取决于包括以下在内的因素：被转移的管芯的厚度、所涉及的晶圆带的刚度、充分捕获和释放管芯所需的晶圆带的偏转量、相邻管芯的接近度等。随着晶圆带218与产品基板210之间的距离减小，转移操作的速度也可能减小，这是由于转移操作的循环时间减少(在本申请下文中进一步讨论)。转移操作的持续时间的此类减少因此可以增加管芯转移的速率。例如，管芯转移速率可以在每秒放置约6-500个管芯、或每秒20-400个管芯、或每秒50-250个管芯、或每秒80-150个管芯范围内。此外，取决于所使用的针的数量和输送机构的速度，管芯转移速率甚至可以大于每秒500个。

此外，晶圆带输送机框架222可以固定晶圆带托架框架224，该晶圆带托架框架224可以在张力下拉伸并保持晶圆带218。如图2A所示，可以通过将晶圆带218的周界夹紧在晶圆托架框架224的相邻部件之间来将晶圆带218固定在晶圆带托架框架224中。此类夹紧有助于维持晶圆带218的张力和拉伸特性，从而增加转移操作的成功率。考虑到可用晶圆带的不同类型/品牌/质量的变化特性，可以基于在转移过程中始终保持在期望张力的能力来选择特定晶圆带以供使用。在一些情况下，针致动性能轮廓(在本申请下文中进一步讨论)可以根据晶圆带218的张力而改变。

用于晶圆带218的材料可以包括具有弹性特性的材料，例如，橡胶或硅树脂。此外，由于环境温度和晶圆带218本身可能在转移过程中对晶圆带218造成潜在损坏，因此具有耐温度波动特性的材料可能是有利的。另外地，在一些情况下，晶圆带218可以被略微拉伸，以便在各个管芯220之间创建分隔或间隙，以协助转移操作。晶圆带218的表面可以包括粘性物质，通过该粘性物质可以将管芯220可移除地粘附到晶圆带218上。

晶圆带218上的管芯220可以包括从固态半导体晶圆上单独切割后放置到晶圆带218上以固定管芯的管芯。在此类情况下，管芯可能已被预分选并且明确地被组织在晶圆带218上，例如，以协助转移操作。特别地，可以按照转移到产品基板210上的预期顺序相继布置管芯220。管芯220在晶圆带218上的此等预先布置可以减少因其他布置在产品基板输送机构202和晶圆带输送机构204之间发生的行进量。另外地或替代地，晶圆带218上的管芯可能已被预分选为仅包括具有基本上等效的性能特性的管芯。在这种情况下，可以提高供应链的效率，并且因此可以将晶圆带输送机构204的行进时间减少到最小。

在一些情况下，用于管芯的材料可以包括但不限于碳化硅、氮化镓、涂层氧化硅等。此外，蓝宝石或硅也可以用作管芯。另外地，如上所述，″管芯″在本申请中通常可以代表电可致动元件。

在一些实施例中，晶圆带218可以包括管芯，该管芯未经过预分选，而是通过简单地直接在晶圆带上切割半导体后将管芯留在晶圆带上，无需″拾取和放置″，以根据管芯的相应性能质量对管芯进行分选来形成。在此类情况下，可以对晶圆带上的管芯绘图来描述不同质量管芯的确切相对位置。因此，在一些情况下，可能不必使用具有预分选管芯的晶圆带。在此类情况下，对于每个相继转移操作，晶圆带输送机构204在特定管芯之间移动的时间量和行进量可能会增加。这可能部分是由于分散在半导体区域内的管芯的质量变化所导致，这意味着用于下一转移操作的特定质量的管芯可能不会紧邻先前转移的管芯。因此，与含有基本上等效质量的管芯的晶圆带218所需的移动距离相比，晶圆带输送机构204可以使晶圆带218移动得更远，以对准特定质量的合适管芯来进行转移。

进一步地，关于晶圆带218上的管芯220，在一些情况下，管芯220的数据图可以与晶圆带218一起提供。数据图可以包括数字化文件，该数字化文件提供描述晶圆带218上每个管芯的特定质量和位置的信息。数据图文件可以被输入到与装置200通信的处理系统中，从而可以对装置200进行控制/编程，以在晶圆带218上寻找正确的管芯220来转移到产品基板210上。

转移操作部分地通过转移机构206来执行，该转移机构206是用于协助将管芯与晶圆带218分离的管芯分离器件。致动转移机构206可以使一个或多个管芯220从晶圆带218上释放并且被产品基板210捕获。在一些情况下，转移机构206可以通过将至少一根细长杆(例如，销或针226)按压到晶圆带218的上表面中抵靠管芯220来操作。针226可以连接到针致动器228。针致动器228可以包括连接到针226的电机，以在预定/编程时间朝向晶圆带218驱动针226。在一些实施例中，转移机构206可以包括连接到针致动器228的多根针226。

考虑到针226的功能，针226可以包括充分耐用的材料，以承受重复的、快速的、较小的冲击，同时将在冲击时对管芯220的潜在伤害最小化。例如，针226可以包括金属、陶瓷、塑料等。另外地，针226的尖端可以具有特定形状轮廓，这可以影响针重复作用而不会频繁破坏尖端或损坏晶圆带218或管芯220的能力。下面参照图3更详细地论述针尖端的轮廓形状。

在转移操作中，针226可以与管芯220对准，如图2A所描绘的，并且针致动器可以使针226移动以在晶圆带218的相对侧上对准管芯220的位置处推抵晶圆带218的相邻侧，如图2B所描绘的。来自针226的压力可以促使晶圆带218偏转，以便将管芯220延伸到比未被转移的相邻管芯220更靠近产品基板226的位置。如上所述，偏转量可以根据若干因素(例如，管芯和电路迹线的厚度)而变化。例如，在管芯220为约50微米厚、电路迹线212为约10微米厚的情况下，晶圆带218的偏转量可以为约75微米。因此，管芯220可以通过针226朝向产品基板210被按压至使管芯的电接触端子(图中未示出)能够与电路迹线212结合的程度，此时，转移操作进行至完成，并且管芯220从晶圆带218上释放。

就转移过程可以包括一组快速重复的步骤(包括循环致动按压管芯220的针226)而言，本申请下文将参照图8详细描述一种该过程的方法。进一步地，下文将参照图4更详细地论述针226的致动行程轮廓(在转移过程的上下文中)。

回顾图2A和图2B，在一些情况下，转移机构206可以进一步包括针缩回支撑件230(也称为胡椒瓶)。在一个实施例中，支撑件230可以包括一个具有中空空间的结构，其中针226可以通过支撑件230第一端中的开口232进入该空间中而被容纳。支撑件230可以进一步包括在支撑件230第二相对端上的至少一个开口234。此外，支撑件可以包括在开口234附近的多个穿孔。至少一个开口234的大小可以相对于针226的直径设置，以适应针226从其穿过，以便在转移过程中按压在晶圆带218上。

另外地，在一些情况下，支撑件230可以被设置成与晶圆带218上表面相邻。这样，当针226在转移操作期间从按压在晶圆带218上缩回时，支撑件230的基底面(其中具有至少一个开口234)可与晶圆带218的上表面接触，从而防止晶圆带218向上偏转。在针226至少部分刺入晶圆带218中的情况下，可能促使这种向上偏转，并且在缩回时，晶圆带被粘到针226的尖端。因此，支撑件230可以减少移动到下一个管芯220所花费的时间。支撑件230的壁周形状可以是圆柱形的，或是可被容纳在装置200中的任何其他形状。因此，支撑件230可以设置在针226与晶圆带218上表面之间。

关于温度对晶圆带218的完整性的影响，设想可以对支撑件230的温度进行调节，以便至少在转移操作点附近调控针226和晶圆带218的温度。相应地，可以加热或冷却支撑件230的温度，并且可以选择支撑件230的材料以使导热率最大化。例如，支撑件230可以由铝或另一种导热率相对较高的金属或类似材料形成，由此可以调控温度以维持转移操作的一致结果。在一些情况下，空气可以在支撑件230内循环以协助调控晶圆带218局部的温度。另外地或替代地，可以将一根光缆230a插入针缩回支撑件230中，并且可以进一步抵靠针226以协助对晶圆带218和/或针226的温度调控。

如上所述，固定机构208可以协助将管芯220粘附到产品基板210表面上的电路迹线212上。图2B示出了处于转移阶段的装置200，其中管芯220被推抵住电路迹线212。在一个实施例中，固定机构208可以包括能量发射设备236，该能量发射设备236包括但不限于：激光、电磁辐射、压力振动、超声焊接器件等。在一些情况下，能量发射设备236的压力振动应用可以通过发射振动能量力量来起作用，以便促使电路迹线内的分子相对于电接触端子的分子被破坏，从而通过振动压力形成结合。此外，在一个实施例中，固定机构208可以被完全省略，并且一个或多个管芯到电路基板的转移可以通过包括附着强度或结合电位在内的的其他方式发生。

在一个非限制性示例中，如图2B所描绘的，激光器可以被实施为能量发射设备236。在转移操作期间，可以激活激光器236以发射指向被转移管芯220的特定波长和强度的光能。可以基于该光波长相对于电路迹线212材料的吸收来具体选择激光器236的光波长，而不会显著影响产品基板210的材料。例如，工作波长为808nm并且在5W下工作的激光器可能易被银吸收，但不能被聚酯吸收。这样，激光束可以穿过聚酯基板并且影响电路迹线中的银。替代地，激光的波长可以匹配电路迹线的吸收和基板材料。激光器236的聚焦区域(由图2B中的激光器236朝向产品基板210垂直发出的虚线指示)可以根据LED的尺寸来设置大小，诸如，300微米宽的区域。

在经过预定受控脉冲持续时间的激光器236致动后，电路迹线212可以开始固化(和/或熔化或软化)，直至可以在电路迹线212材料与管芯220上的电接触端子(图中未示出)之间形成熔合结合。该结合进一步协助将未封装的管芯220与晶圆带218分离，以及同时将管芯220粘附到产品基板210上。另外地，激光器236可以引起晶圆带218上的一些热传递，从而减少管芯220对晶圆带218的附着并且因此协助转移操作。

在其他情况下，可以用许多方式来释放管芯并且将其固定到产品基板上，包括使用具有预定波长的激光器或聚焦光(例如，IR、UV、宽带/多光谱)来加热/激活电路迹线，从而固化环氧树脂或相变结合材料，或从晶圆带上停用/释放管芯，或发起某些反应组合。另外地或替代地，可以使用特定波长的激光或光穿过系统的一层并且与另一层相互作用。此外，可以实施真空以从晶圆带上拉出管芯，并且可以实施气压以将管芯推到产品基板上，可能包括在管芯晶圆基板和产品基板之间的旋转头。在另一情况下，超声振动可以与压力结合以促使管芯结合到电路迹线。

类似于针缩回支撑件230，固定机构还可以包括产品基板支撑件238，该产品基板支撑件238可以设置在激光器236与产品基板210的底表面之间。支撑件238可以包括在其基端的开口240和在其上端的开口242。例如，支撑件238可以形成为环形或中空圆柱体。支撑件可以进一步包括一个用于固定透镜(图中未示出)以协助引导激光的结构。激光器236通过开口240、242发射光以到达产品基板210。此外，支撑件238侧壁的上端可以被设置成与产品基板210的底表面直接接触或紧密相邻。通过如此定位，支撑件238可以帮助防止在转移操作时在针226的行程期间损坏产品基板210。在一些情况下，在转移操作期间，产品基板210底表面与支撑件238对准的部分可以接触支撑件238，从而提供抵抗由针226按压的管芯220的进入运动的阻力。此外，支撑件238可以在垂直轴线方向移动以能够调节其高度，从而根据需要升高和降低支撑件238，包括升高或降低到产品基板210的高度。

除了上述特征之外，装置200可以进一步包括第一传感器244，装置200从该第一传感器244接收关于晶圆带218上的管芯220的信息。为了确定在转移操作中要使用哪个管芯，晶圆带218可以具有条形码(图中未示出)或其他标识符，该条形码或其他标识符被读取或以其他方式被检测。标识符可以经由第一传感器244向装置200提供管芯图数据。

如图2A和图2B所示，第一传感器244可以定位在转移机构206(或具体地，针226)附近，与转移机构206间隔距离d，该距离d可以在约1-5英寸范围内，以便提高位置检测精度。在一个替代实施例中，第一传感器244可以被设置成与针226的尖端相邻，以便实时感测管芯220的确切位置。在转移过程中，晶圆带218可能被刺穿和/或随时间进一步拉伸，这可能更改先前绘制并且因此预期的晶圆带218上管芯220的位置。如此，晶圆带218拉伸的小变化会累积导致被转移的管芯220的对准出现重大误差。因此，可以实施实时感测以协助准确的管芯定位。

在一些情况下，第一传感器244或许能够标识被感测的管芯220的精确位置和类型。该信息可以用于向晶圆带输送机框架222提供指令，该指令指示晶圆带218应被输送到的确切位置，以便执行转移操作。传感器244可以是多种传感器之一，或者是各种传感器类型的组合以更好地执行多种功能。传感器244可以包括但不限于：激光测距仪或光学传感器，例如，具有微摄影能力的高清光学相机就是一个非限制性示例。

此外，在一些情况下，第二传感器246也可以被包括在装置200中。第二传感器246可以相对于产品基板210设置，以便检测电路迹线212在产品基板210上的精确位置。然后，可以使用该信息确定在转移机构206与固定机构208之间对准产品基板210所需的任何位置调节，以使下一次转移操作发生在电路迹线212上的正确位置。该信息可以进一步被转发到装置200以协调将产品基板210输送到正确位置，同时将指令输送到晶圆带输送机框架222。对于包括光学传感器的传感器246，也可设想各种传感器，例如，具有微摄影能力的高清光学相机就是一个非限制性示例。

图2A和图2B进一步示出了第一传感器244、第二传感器246和激光器236可以接地。在一些情况下，第一传感器244、第二传感器246和激光器236可以全部接地到相同地线(G)，或者替代地，接地到不同地线(G)。

取决于用于第一传感器244和第二传感器246的传感器类型，第一传感器或第二传感器可以进一步能够测试所转移管芯的功能。替代地，可以将附加测试器传感器(图中未示出)并入到装置200的结构中，以在从装置200中移除产品基板210之前测试单个管芯。

此外，在一些示例中，可以在机器中实施多个可独立致动的针和/或激光器，以便在给定时间转移和固定多个管芯。多根针和/或激光器可以在三维空间内独立移动。多个管芯转移可以同步进行(多根针同时下降)或者相继进行(例如，一根针下降而另一根针上升，该布置可以更好地平衡部件并且使振动最小化)。可以协调对多根针和/或激光器的控制，以避免多个部件之间碰撞。此外，在其他示例中，多根针和/或激光器可以相对于彼此布置在固定位置。

示例性针尖轮廓

如上所述，参考图3论述了针尖端300的轮廓形状，图3示出了尖端300的示例性轮廓形状示意图。在一个实施例中，尖端300可以被定义为针的端部，包括与锥形部分304、拐角306和基端308毗连的侧壁302，其可以横向于针的相对侧延伸。尖端300的特定大小和形状可以根据转移过程的因素而变化，例如被转移的管芯220的大小以及转移操作的速度和冲击力等因素。例如，在图3中看到的角度θ(如在针中心轴线的纵向方向与锥形部分304之间测量的)可以在约10至15°范围内；拐角306的半径r可以在约15至50+微米范围内；基端308的宽度w可以在约0至100+微米(μm)范围内，其中w可以小于或等于被转移的管芯220的宽度；锥形部分304的高度h可以在约1至2mm范围内，其中h可以大于针在转移操作行程期间所行进的距离；并且针226的直径d可以为约1mm。

取决于与转移操作相关联的各种因素，可以设想其他针尖轮廓并且这些轮廓可以具有不同优点。例如，针尖300可以更钝以反映管芯的宽度，或更尖以压入晶圆带的较小区域。转移机构206可以包括具有相同或不同针轮廓的一根或多根针。

示例性针致动性能轮廓

图4中示出了一种针致动性能轮廓的一个实施例。即，图4描绘了在转移操作期间通过随时间变化显示针尖相对于晶圆带218的平面的高度来执行的行程图形的一个示例。这样，图4中的″0″位置可以是晶圆带218的上表面。进一步地，由于针的闲置时间和针的就绪时间可能会因所编程的过程或在转移第一管芯与到达要转移的第二管芯所花时间之间的持续时间变化而变化，因此在行程图形的闲置阶段和就绪阶段处所示出的虚线指示时间是近似值，但在持续时间上可能更长或更短。此外，应当理解，针对激光器的使用所示出的实线是与其一起示出的一个实施例的示例性时间，然而，激光器开启和关闭时间的实际持续时间可能随以下因素变化而变化：用于形成电路的材料(例如，电路迹线的材料选择)、产品基板的类型、期望效果(预熔化电路迹线、部分结合、完全结合等)、激光器与结合点(即，产品基板的上表面)的距离、被转移的管芯的尺寸以及激光器的功率/强度/波长等。相应地，对图4所示轮廓的以下描述可以是针轮廓的一个示例性实施例。

在一些情况下，在转移操作之前，完全缩回的针尖可以在晶圆带表面上方约2000μm处闲置。经过一段不同时间后，针尖可以快速下降至晶圆带表面上方约750μm处，在此停留在就绪状态。在就绪状态下经过另一段不确定的时间后，针尖可以再次下降至接触管芯并且将晶圆带连同管芯一起向下按压至约-1000μm的高度，在此可以将管芯转移到产品基板。截面上激光器起点处的垂直虚线指示，激光可能会在从就绪阶段下降起点与针尖行程底部之间的某一点处出现。例如，激光器可能会在下降途中的约50％处开启。在一些情况下，通过提早(例如，在针开始下降之前)开启激光器，电路迹线可以在与管芯接触之前开始软化，以便形成更牢固的结合，或者另外地，管芯晶圆可以在此期间受到影响或进行准备。激光器开启阶段可能会持续约20ms(″毫秒″)。在行程底部的激光器开启位置处，该阶段可以是管芯与产品基板之间的结合阶段。该结合阶段可以允许电路迹线附接到管芯触点，其在激光器关闭之后迅速变硬。这样，管芯可以结合到产品基板。该结合阶段可以持续约30毫秒。此后，可以关闭激光器，并且针可以快速上升到就绪阶段。相反地，可以在针开始上升之前关闭激光器，或者在针尖上升回到就绪阶段期间的某一点处关闭激光器。在针尖上升到就绪阶段之后，针尖高度可能会过冲并且在就绪阶段的高度下稍微浮动地反弹回来。虽然一些浮力可归因于针尖上升到就绪阶段的速度，但该速度和浮力可能是有意的，以便在针已刺穿晶圆带并且可能卡在其中的情况下协助将针尖端从晶圆带的表面中缩回。

如图4所描绘的，关闭激光器的时间可能比开启激光器的时间更长，其中较慢的下降速度可以协助防止损坏管芯，并且如上所述，快速的上升速率可以协助更有效地从晶圆带中提取针尖。然而，如前所述，图4所示的时间是近似值，特别是相对于闲置时段和就绪时段而言。因此，沿着图4底部边缘分配的数值仅供参考，不应从字面上理解，除非另有说明。

示例性产品基板

图5示出了经处理的产品基板500的一个示例性实施例。产品基板502可以包括电路迹线的第一部分504A，当向其施加功率时，该第一部分可以用作负或正电源端子。电路迹线的第二部分504B可以与电路迹线的第一部分504A相邻延伸，并且当向其施加功率时可以用作对应的正或负电源端子。

如以上关于晶圆带的类似描述，为了确定将产品基板502输送到何处以执行转移操作，产品基板502可以具有条形码(图中未示出)或其他标识符，该条形码或其他标识符被读取或以其他方式被检测。标识符可以向装置提供电路迹线数据。产品基板502可以进一步包括基准点506。基准点506可以是用于通过产品基板传感器(例如，图2中的第二传感器246)感测的视觉指示器，以定位电路迹线第一部分504A和第二部分504B。一旦感测到基准点506，就可以基于预编程的信息来确定电路迹线第一部分504A和第二部分504B相对于基准点506的形状和相对位置。使用与预编程信息有关的感测信息，产品基板输送机构可以将产品基板502输送到适当的对准位置以进行转移操作。

此外，管芯508在图5中被描绘为横跨在电路迹线第一部分504A和第二部分504B之间。以这种方式，管芯508的电接触端子(图中未示出)可以在转移操作期间结合到产品基板502上。因此，可以施加功率以在电路迹线第一部分504A和第二部分504B之间运行，从而为管芯508供电。例如，管芯可以是未封装的LED，这些未封装的LED已从晶圆带直接转移到产品基板502上的电路迹线。此后，可以对产品基板502进行处理以完成产品基板502，并且将其用于电路或其他成品中。进一步地，电路的其他部件可以通过相同或其他转移方式来添加以创建完整的电路，并且可以包括控制逻辑以按某一静态或可编程或自适应方式将LED作为一组或多组进行控制。

简化示例性直接转移系统

图6绘示了一种直接转移系统600的一个实施例的简化示例。转移系统600可以包括个人计算机(PC)602(或服务器、数据输入设备、用户界面等)、数据存储库604、晶圆带机构606、产品基板机构608、转移机构610以及固定机构612。由于在此之前已给出了对晶圆带机构606、产品基板机构608、转移机构610和固定机构612的更详细描述，因此在此不再赘述关于这些机构的具体细节。然而，下文将简要描述晶圆带机构606、产品基板机构608、转移机构610和固定机构612如何与PC 602和数据存储库604之间的相互作用有关。

在一些情况下，PC 602与数据存储库604通信，以接收在使用转移机构610将管芯从晶圆带机构606中的晶圆带直接转移到产品基板机构608中的产品基板上的转移过程中有用的信息和数据，其中可以通过致动激光器或位于固定机构612中的其他能量发射设备将管芯固定在产品基板上。PC 602还可以用作数据接收器、编译器、管理器和控制器，数据被转发到和来自晶圆带机构606、产品基板机构608、输送机构610和固定机构612中的每一个。PC 602可以进一步从转移系统600的用户处接收定向信息。

注意，尽管图6描绘了与晶圆带机构606和产品基板机构608相邻的定向移动能力箭头，但这些箭头仅指示移动性的一般方向，然而，设想晶圆带机构606和产品基板机构608均还或许能够朝其他方向移动，例如，包括在平面上旋转、俯仰、横滚和偏转。

下面参照图7描述转移系统600的各部件的相互作用的其他细节。

详细示例性直接转移系统

转移系统700的相应元件之间的通信路径示意图可以描述如下。

直接转移系统可以包括个人计算机(PC)702(或服务器、数据输入输入设备、用户界面等)，其可以从/向数据存储库704收/发通信。PC 702可以进一步与第一单元管理器706(图中所示的″单元管理器1″)和第二单元管理器708(图中所示的″单元管理器2″)进行通信。因此，PC 702可以控制和同步第一单元管理器706和第二单元管理器708之间的指令。

PC 702可以包括处理器和存储器部件，利用这些处理器和存储器部件，可以执行指令以相对于第一单元管理器706和第二单元管理器708以及数据存储库704执行各种功能。在一些情况下，PC 702可以包括项目管理器710和针轮廓定义器712。

项目管理器710可以从第一单元管理器706和第二单元管理器708以及数据存储库704接收输入，以组织直接转移过程和维持产品基板相对于晶圆带和其上的管芯顺畅定向和对准。

针轮廓定义器712可以含有关于针行程性能轮廓的数据，该数据可以用于根据所加载晶圆带上的特定管芯和产品基板上的电路迹线的图形来指导转移机构有关期望针行程性能。本申请下文将进一步论述针轮廓定义器712的其他细节。

回顾数据存储库704，数据存储库704可以包括存储器，该存储器含有诸如管芯图714等数据，这些数据可以特定于晶圆带机构中加载的晶圆带。如前所述，管芯图可以描述晶圆带上每个管芯的相对位置及其质量，以提供对特定管芯的位置的预组织描述。进一步地，数据存储库704还可以包括含有电路CAD文件716的存储器。电路CAD文件716可以合有关于所加载产品基板上的特定电路迹线图形的数据。

项目管理器710可以从数据存储库704接收管芯图714和电路CAD文件716，并且可以将相应信息分别转发到第一单元管理器706和第二单元管理器708。

在一个实施例中，第一单元管理器706可以经由管芯管理器718使用来自数据存储库704的管芯图714。更具体地，管芯管理器718可以将管芯图714与传感器管理器720接收到的信息作比较，并且基于此，可以向运动管理器722提供关于特定管芯的位置的指令。传感器管理器720可以从管芯检测器724接收关于晶圆带上管芯的实际位置的数据。传感器管理器720还可以指导管芯检测器724根据管芯图714在特定位置寻找特定管芯。管芯检测器724可以包括传感器，例如，图2A和图2B中的第二传感器244。基于所接收到的晶圆带上管芯的实际位置的数据(关于位置偏移的确认或更新)，运动管理器722可以指导第一机器人726(图中所示的″机器人1″)将晶圆带输送到与转移机构的针对准的位置。

在到达所指导的位置后，第一机器人726可以将其移动的完成传达给针控制板管理器728。另外地，针控制板管理器728可以与PC 702直接通信以协调转移操作的执行。在执行转移操作时，PC 702可以指导针控制板管理器728激活针致动器/针730，从而促使针根据针轮廓定义器712中的加载针轮廓执行行程。针控制板管理器728还可以激活激光器控制器/激光器732，从而当针经由晶圆带向下按压管芯以执行转移操作时，促使激光器朝向产品基板发射光束。如上所述，激光器控制器/激光器732的激活可以在针行程激活或甚至完全致动之前、同时、期间或之后发生。

相应地，第一单元管理器706可以经过多个状态，包括：确定告诉第一机器人726前往何处；告诉第一机器人726前往所确定的位置；开启针；激活固定设备；以及重置。

在执行转移操作之前，项目管理器710可以将电路CAD文件716的数据转发到第二单元管理器708。第二单元管理器708可以包括传感器管理器734和运动管理器736。通过使用电路CAD文件716，传感器管理器734可以指导基板对准传感器738找出产品基板上的基准点，从而根据其上的电路迹线的位置来检测和定向产品基板。传感器管理器734可以接收产品基板上电路迹线图形的位置确认或更新信息。传感器管理器734可以与运动管理器736协调以向第二机器人740(图中所示的″机器人2″)提供指令，从而将产品基板输送到对准位置(即，转移固定位置)以执行转移操作。因此，电路CAD文件716可以协助项目管理器710将产品基板相对于晶圆带对准，使得管芯可以被准确地转移到其上的电路迹线。

相应地，第二单元管理器708可以经过多个状态，包括：确定告诉第二机器人740前往何处；告诉第二机器人740前往所确定的位置；以及重置。

应当理解，上述直接转移系统700的所有或少于所有各个部件之间可能存在附加和替代通信路径。

示例性直接转移方法

图8绘示了一种执行直接转移过程的方法800，其中一个或多个管芯从晶圆带直接转移到产品基板上。本申请所述的方法800的步骤可以不按任何特定顺序进行，并且因此可以按任何令人满意的顺序执行以实现期望的产品状态。方法800可以包括将转移过程数据加载到PC和/或数据存储库802中的步骤。转移过程数据可以包括诸如管芯图数据、电路CAD文件数据和针轮廓数据等数据。

方法800中还可以包括将晶圆带加载到晶圆带输送机机构804中的步骤。将晶圆带加载到晶圆带输送机机构中可以包括：控制晶圆带输送机机构以移动至加载位置，该加载位置也被称为提取位置。晶圆带可以在加载位置被固定在晶圆带输送机机构中。晶圆带可以被加载成使得半导体的管芯向下面向产品基板输送机机构。

方法800可以进一步包括准备产品基板以加载到产品基板输送机机构806中的步骤。准备产品基板可以包括以下步骤：根据被加载到PC或数据存储库中的CAD文件的模式，在产品基板上丝网印刷电路迹线。另外地，可以将基准点印刷在电路基板上，以便协助转移过程。可以控制产品基板输送机机构以移动至加载位置，该加载位置也被称为提取位置，在此可以将产品基板加载到产品基板输送机机构中。产品基板可以被加载成使得电路迹线面向晶圆上的管芯。在一些情况下，例如，可以通过输送机(图中未示出)或其他自动化机构(例如，以装配线的形式)来递送产品基板并且将其放置在加载位置。替代地，产品基板可以由操作员手动加载。

一旦产品基板被适当加载到产品基板输送机机构中，且晶圆带被适当加载到晶圆带输送机机构中，就可以通过PC执行将管芯从晶圆带直接转移到产品基板电路迹线的控制程序，以开始直接转移操作808。直接转移操作的细节在下文予以描述。

示例性直接转移操作方法

图9绘示了一种直接转移操作的方法900，该方法900促使管芯被直接从晶圆带(或保持管芯的其他基板，为了简化图9的描述，也被称为″管芯基板″)转移到产品基板。本申请所述的方法900的步骤可以不按任何特定顺序进行，并且因此可以按任何令人满意的顺序执行以实现期望的产品状态。

为了确定将哪个管芯放置在产品基板上以及将管芯放置在产品基板上的何处，PC可以接收关于产品基板标识和含有要转移的管芯的管芯基板标识的输入902。该输入可以由用户手动输入，或者PC可以向分别控制产品基板对准传感器和管芯检测器的单元管理器发送请求。该请求可以指导传感器扫描所加载的基板上的标识标记，例如，条形码或二维码；和/或该请求可以指导检测器扫描所加载的管芯基板上的标识标记，例如，条形码或二维码。

通过使用产品基板标识输入，PC可以查询数据存储库或其他存储器，以匹配产品基板和管芯基板的相应标识标记并且检索相关联的数据文件904。特别地，PC可以检索与产品基板相关联的电路CAD文件，该电路CAD文件描述了产品基板上电路迹线的图形。该电路CAD文件可以进一步含有诸如待转移到电路迹线的管芯的数量、相对位置以及相应质量要求等数据。同样，PC可以检索与管芯基板相关联的管芯图数据文件，该管芯图数据文件提供了管芯基板上特定管芯的相对位置图。

在执行将管芯转移到产品基板的过程中，PC可以确定产品基板和管芯基板相对于转移机构和固定机构的初始方向906。在步骤906中，PC可以指导基板对准传感器将基准点定位在产品基板上。如上文所论述的，基准点可以用作用于确定产品基板上电路迹线的相对位置和方向的参考标记。进一步地，PC可以指导管芯检测器将一个或多个参考点定位在管芯基板上以确定管芯布局。

一旦确定了产品基板和管芯基板的初始方向，PC就可以指导相应的产品基板输送机构和管芯基板输送机构将产品基板和管芯基板分别定向到与转移机构和固定机构对准的位置中908。

该对准步骤908可以包括确定电路迹线中要将管芯转移到的部分的位置910，以及确定该部分相对于转移固定位置所处的位置912。转移固定位置可以被视为转移机构与固定机构之间的对准点。基于在步骤910和912中确定的数据，PC可以指导产品基板输送机构输送产品基板以使电路迹线中要将管芯转移到的部分与转移固定位置对准914。

对准步骤908可以进一步包括确定将要转移管芯基板上的哪个管芯916，以及确定该管芯相对于转移固定位置所处的位置918。基于在步骤916和918中确定的数据，PC可以指导晶圆带输送机构输送管芯基板以使待转移的管芯与转移固定位置对准920。

一旦要从管芯基板上转移的管芯和电路迹线中要将管芯转移到的部分与转移机构和固定机构对准，就可以致动针和/或多根针和固定设备(例如，激光器)922，以实现管芯从管芯基板到产品基板的转移。

在管芯被转移后，PC可以确定是否要转移附加管芯924。在要转移另一管芯的情况下，PC可以返回到步骤908，并且相应地重新对准产品基板和管芯基板以进行后续转移操作。在不存在另一管芯要被转移的情况下，转移过程结束926。

示例性直接转移输送机/装配线系统

在参照图10描述的一个实施例中，可以在输送机/装配线系统1000(下文简称为″输送机系统″)中实施上述直接转移装置的部件中的若干部件。特别地，图2A和图2B描绘了由产品基板输送机框架214保持并由产品基板张紧器框架216张紧的产品基板210。作为通过相对于装置200所指示的电机、导轨和齿轮系统将产品基板输送机框架214固定在封闭区域中的替代方案，图10示出了通过输送机系统1000输送的产品基板输送机框架214，其中产品基板经过装配线式过程。作为在所输送产品基板上执行的各操作之间的实际输送方式，输送机系统1000可以包括一系列轨道、辊子和皮带1002和/或其他处理设备，以相继输送多个产品基板输送机框架214，其中的每个产品基板输送机框架214分别保持一块产品基板。

在一些情况下，输送机系统1000的操作站可以包括一个或多个印刷站1004。当空白产品基板被输送到印刷站1004时，可以在其上印刷电路迹线。在存在多个印刷站1004的情况下，该多个印刷站1004可以串联布置，并且可以被配置用于分别执行一个或多个印刷操作以便形成完整的电路迹线。

此外，在输送机系统1000中，产品基板输送机框架214可以被输送到一个或多个管芯转移站1006。在存在多个管芯转移站1006的情况下，该多个管芯转移站1006可以串联布置，并且可以被配置用于分别执行一个或多个管芯转移。在转移站处，产品基板可以使用本申请中所述直接转移装置实施例中的一个或多个经由转移操作将一个或多个管芯转移并且粘附到其上。例如，每个转移站1006可以包括晶圆带输送机构、转移机构和固定机构。在一些情况下，电路迹线可能已经被预先准备在产品基板上，因此，产品基板可以被直接输送到一个或多个转移站1006。

在转移站1006中，晶圆带输送机构、转移机构和固定机构可以在进入站后相对于被输送的产品基板输送机框架214对准。在这种情况下，当通过输送机系统1000输送多块产品基板时，转移站1006的部件可以在每块产品基板上的相同相对位置重复执行相同的转移操作。

此外，输送机系统1000可以进一步包括一个或多个精整站1008，产品基板可以被输送到该精整站1008以执行最终处理。最终处理的类型、数量和持续时间可能取决于产品特征和用于制作产品的材料的特性。例如，产品基板可以在精整站1008处接收附加固化时间、保护涂层、附加部件等。

一种直接转移装置的第二示例性实施例

在一种直接转移装置的另一实施例中，如在图11A和图11B中看到的，可以形成″灯串(light string)″。尽管装置1100可以与图2A和图2B中所示装置200在许多特征上保持基本上相似，但是如图11A和图11B所描绘的产品基板输送机构1102可以被配置用于输送不同于产品基板212的产品基板1104。具体地，在图2A和图2B中，产品基板输送机构202包括输送机框架214和张紧器框架216，该输送机框架214和张紧器框架216将片状产品基板212固定在张力下。然而，在图11A和图11B所示的实施例中，产品基板输送机构1102可以包括产品基板卷轴系统。

该产品基板卷轴系统可以包括用″线串电路″缠绕的一个或两个电路迹线卷轴1106，该″线串电路″可以包括一对相邻缠绕的导电线串或导线作为产品基板1104。在只有一个卷轴的情况下，卷轴1106可以位于转移位置的第一侧，并且一对导电线串(1104)可以缠绕在该单个卷轴1106上。替代地，可以有两个电路迹线卷轴1106位于转移位置的第一侧上，其中每个卷轴1106含有单股线串电路，然后将这些线串电路股聚在一起以穿过转移位置。

无论实施一个卷轴1106还是两个卷轴1106，形成线串电路的管芯转移过程在每种情况下都可以基本上相似。特别地，产品基板1104的导电线串可以越过转移位置从卷轴1106穿过，并且可以被馈送到精整设备1108中。在一些情况下，精整设备1108可以是：用于接收例如半透明或透明塑料的保护涂料的涂装设备；或可以作为产品最终处理的一部分完成固化线串电路的固化装置。另外地或替代地，电路线串可以被馈送到另一卷轴上，该另一卷轴可以在线串电路的最终处理之前将其上的线串电路缠绕起来。当产品基板1104的导电线串被拉动穿过转移位置时，转移机构206可以被致动以执行针行程(如上所述)，继而将管芯220转移到产品基板1104的导电线串，使得管芯220的电接触端子分别被放置在相邻线串上，并且固定机构208可以被致动以将管芯220粘附在适当位置。

此外，装置1100可以包括张紧辊1110，产品基板1104的导电线串可以支撑在该张紧辊1110上并且进一步张紧。因此，张紧辊1110可以协助维持所形成的线串电路中的张力，以便提高管芯转移精度。

在图11B中，管芯220被描绘为已被转移到产品基板1104的导电线串，从而(在一定程度上)将产品基板1104的导电线串结合并形成线串电路。

一种直接转移装置的第三示例性实施例

在一种直接转移装置的一个附加实施例中，如在图12中看到的，装置1200可以包括晶圆带输送机构1202。特别地，代替图2A和图2B中所示晶圆带输送机框架222和张紧器框架224，晶圆带输送机构1202可以包括一个或多个卷轴1204系统，以将管芯220输送通过装置1200的转移位置，继而将管芯转移到单个基板。特别地，每个卷轴1204可以包括形成为狭窄、连续、细长条的基板1206，该条具有沿其长度连续附接的管芯220。

在使用单个卷轴1204的情况下，转移操作可以包括使用电机、轨道和齿轮基本上如上所述地经由产品基板输送机构202输送产品基板210。然而，晶圆带输送机构1202可以包括一个基本上静态的机构，因为虽然可以通过从卷轴1204上展开基板1206来将管芯220连续馈送通过转移位置，但是卷轴1204本身主要保持在固定位置。在一些情况下，出于稳定性目的，可以通过张紧辊1208和/或张紧卷轴1210来维持基板1206的张力，该张紧卷轴1210可以设置在装置1200与卷轴1204相对的一侧上。张紧卷轴1210可以在管芯已被转移之后卷起基板1206。替代地，可以通过任何其他合适的方式来维持张力以固定基板1206，以便在每次转移操作之后协助将其拉动通过转移位置以循环通过管芯220。

在一个使用多个卷轴1204的实施例中，每个卷轴1204可以被设置成与其他卷轴1204侧向相邻。每个卷轴1204可以与特定转移机构206和特定固定机构208配对。在这种情况下，可以相对于产品基板210布置每组相应的转移机构和固定机构，使得可以将多个管芯同时放置在同一产品基板210上的多个位置。例如，在一些情况下，相应转移位置(即，转移机构与对应的固定机构之间的对准)可以成直线、偏置或错开，以便适应各种电路迹线图形。

无论是实施一个卷轴1204还是多个卷轴1204，管芯转移操作都可以相对类似于如上文相对于直接转移装置200的第一示例性实施例所描述的转移操作。例如，可以经由产品基板输送机构202以与上述相同的方式将产品基板210输送到转移位置(管芯固定位置)，转移机构206可以执行针行程以将管芯220从管芯基板1206转移到产品基板210，并且固定机构208可以被致动以协助将管芯220粘附到产品基板210。

注意，在一个具有多个卷轴1204的实施例中，电路迹线图形可以使得并非每个转移机构都需要同时被致动。相应地，当将产品基板输送到各个位置以进行转移时，可以间歇地致动多个转移机构。

一种直接转移装置的第四示例性实施例

图13描绘了一种直接转移装置1300的一个实施例。如图2B和图2B所示的，产品基板输送机构202可以被设置成与晶圆带输送机构204相邻。然而，在输送机构202、204之间存在空间，可以在该空间中设置转移机构1302以实现管芯220从晶圆带218到产品基板210的转移。

转移机构1302可以包括夹头1304，该夹头1304一次从晶圆带218中拾取一个或多个管芯220，并且绕着延伸通过臂1306的轴线A旋转。例如，图13描绘了面朝产品基板210的晶圆带218，使得夹头1304可以绕着枢轴点1308(参见定向枢转箭头)在晶圆带218的管芯承载表面与产品基板210的转移表面之间枢转180度。即，夹头1304的延伸方向在与晶圆带218和产品基板210两者的转移表面或平面正交的平面中枢转。替代地，在一些实施例中，夹头的臂结构可以被布置成在两个平行表面之间枢转，并且夹头的臂可以沿着平行平面枢转。因此，当面朝晶圆带218时，夹头1304可以拾取管芯220，然后立即枢转到产品基板210的表面以与固定机构208成直线。然后，夹头1304释放管芯220，以便转移管芯220，继而将其粘附到产品基板210上的电路迹线212。

在一些情况下，转移机构1302可以包括沿不同方向从臂延伸出去的两个或更多个夹头(图中未示出)。在此类实施例中，每当夹头经过晶圆带218时，夹头可以通过夹头停止位置旋转360度来索引，并且拾取和转移管芯。

另外地，一个或多个夹头1304可以使用通过夹头1304的正负真空压力从晶圆带中拾取和释放管芯220。

一种直接转移装置的第五示例性实施例

在一种直接转移装置的另一实施例中，如在图14中看到的，可以使用多根针。尽管装置1400可以与图2A和图2B中所示装置200在许多特征上保持基本上相似，但是可以在机器中实施多根针226，以便同时或基本上同时(例如，彼此在微秒或毫秒内)转移多个管芯220。尽管在图14中描绘了一组三根针226，但是实施多针技术的机器可以包括两根或更多根针。例如，多根针226可以包括数量为2、3、9、24等以及在示例性数量之间或大于示例性数量的针。

无论数量如何，多根针226中的单根针都可独立致动，使得多根针226中的单根针能够独自地和/或相继地以及以一个或多个组被致动。例如，多根针226可以在三维空间内独立移动，从而允许多根针226彼此独立铰接。在此类实施例中，实施多根针226的头部或集束允许机器以比实施单根针226的机器更有效的方式转移管芯。例如，当转移机构206在产品基板210上移动时，实施多根针226的机器或许能够一次转移不止一个管芯220。经由含有多根针226的头部或多根针226的集束转移多个管芯220可以显著减少总转移时间以及电路基板成型时间，因为这将减小转移机构206经由其他方式需要移动的行进距离。在一个实施例中，多根针226可以同步或相继致动。然而，在其他实施例中，如上所述，多根针226中的一根或多于一根(但少于全部)可以同时或基本上同时被致动。

在一个实施例中，可以协调对多根针226的控制，以避免装置1400的多个部件之间碰撞。为此，多根针226可以经由针致动器228致动。针致动器228可以包括连接到多根针226的电机，以在预定/预编程时间朝向晶圆带218驱动多根针226。在一个实施例中，针致动器228可以包括机电致动器。然而，在其他实施例中可以实施其他类型的致动器。例如，针致动器228可以包括一个或多个复位弹簧(图中未示出)，以便协助多根针226返回空档位置，如图14所示。

在一个实施例中，多根针226可以相对于彼此布置在固定位置。例如，多根针226可以以预定义形状集束。多根针226中的每根针可以由相同材料形成和/或具有相同形状。例如，多根针226中的每根针226可以具有类似于上文参考图3描述的针的大小和形状。在一个实施例中，多根针226可以包括一致的多根针226，这意味着选用的所有针的材料和大小可以基本上相同。替代地，在一个不同实施例中，多根针226中的一根或多根可以由不同材料形成，并且具有与要实施的相同多根针中的一根或多根其他针不同的大小和/或形状。在此类实施例中，转移机构206可以具有多种类型的针226，以用于不同应用，而不必更换转移机构206中的针226(或针头部/集束)。

在一个实施例中，转移机构206可以包括类似于在点矩阵印刷机设备中使用的针/头部配置的配置，使得转移机构206可以包括会聚到给定矩阵中的预定位置的多根针，这些针由单个头部单元承载。例如，转移机构206可以包括以图形定位的两根或更多根针226，该图形可以是圆形、矩形、线形等。框架1402(也称为针引导件或具有壳体的针引导件)可以用于将多根针226引导至矩阵结构中的特定位置。例如，转移机构可以包括会聚成7x1矩阵的七根针226，其中该矩阵包括7行和1列针。但是，设想可以在转移机构206中使用任何矩阵变化(即，转移机构206可以包括任意数量的列和行，该列和行包括任意数量的针226；多根针226可以相对于彼此偏置和/或交错以避免成行和成列。

在一个实施例中，框架1402可以将多根针226中的每根相应针引导至框架1402中的相应开口1404。另外地和/或替代地，在一个实施例中，转移机构206可以不包括框架1402。在此类实施例中，多根针226可以沿笔直向上和向下方向致动，而非被驱出集束并引导至具有相应开口1404的集束构造外特定对准点，如图14所示。

在一些实施例中，转移机构206在转移管芯220时可以表现出扫描行为。例如，转移机构206可以相对于产品基板210连续移动至预定地方和位置，以转移对应管芯220。在此类示例性实施例中，产品基板210可以保持静止，而转移机构206能自由移动。然而，在其他实施例中，产品基板210可以相对于转移机构206移动，而转移机构206保持静止。在另外其他实施例中，转移机构206和产品基板210都可以被配置用于相对于彼此移动。转移机构206或许能够相对于任何一个基板在任何方向上移动。例如，转移机构206或许能够在X、Y和Z方向上和/或同时在多于一个方向上移动。

在一个实施例中，转移机构206可以采用多根针226中的一根或多根，以确保在转移多个管芯220时，产品基板210保持静止或半导体管芯220保持正确方向。例如，两根不相邻的针226可以被致动(即，从空档或终端状态降低)以将产品基板210保持在适当位置，而一根或多根其他针226用于同时或同步转移一个或多个管芯220。此外，转移机构206可以实施特定针226来每次保持产品基板210。另外地和/或替代地，转移机构206可以被配置和/或编程为每当转移管芯220时指定不同针226来保持产品基板。在此类实施例中，可以基于要转移的管芯220的位置和/或配置来选用针226。

示例性条款

A：一种装置，包括：转移机构，用于将电可致动元件从晶圆带直接转移到电路迹线上的转移位置，其中，所述转移机构包括：两根或更多根针，以及被配置用于使所述两根或更多根针朝向和远离所述转移位置移动的针致动器。

B：根据条款A所述的装置，其中，所述针致动器被配置用于相继、同步或其组合致动所述两根或更多根针。

C：根据条款A或B中任一项所述的装置，其中，所述两根或更多根针彼此可独立致动。

D：根据条款A至C中任一项所述的装置，其中，所述两根或更多根针相对于彼此布置在固定位置。

E：根据条款A至D中任一项所述的装置，其中，所述针致动器包括机电致动器，并且所述针致动器包括一个或多个复位弹簧。

F：根据条款A至E中任一项所述的装置，其中，所述针致动器被配置用于致动所述两根或更多根针中的至少一根，以稳定所述电路迹线，从而将所述电可致动元件转移到所述电路迹线。

G：根据条款A至F中任一项所述的装置，其中，所述装置被配置用于容纳所述电可致动元件的所述转移，所述电可致动元件是微型未封装的LED，所述微型未封装的LED的高度在12.5微米至200微米之间、25微米至100微米之间、或50微米至80微米之间范围内。

H：一种用于执行一个或多个半导体器件管芯从晶圆带到基板的直接转移的装置，所述装置包括：产品基板框架，用于固定所述基板，所述产品基板框架具有第一侧和第二侧；管芯基板框架，用于固定保持多个半导体器件管芯的所述晶圆带，所述管芯基板框架被设置成与所述产品基板框架的所述第一侧相邻；以及转移机构，被设置成与所述管芯基板框架相邻，以在所述晶圆带被固定在所述管芯基板框架中时从所述晶圆带转移所述半导体器件管芯，所述转移机构包括至少两根或更多根针。

I：根据条款H所述的装置，其中，所述两根或更多根针相对于彼此布置在固定位置。

J：根据条款H或I中任一项所述的装置，其中，所述两根或更多根针中的每一根在大小和形状上基本上一致。

K：根据条款H至J中任一项所述的装置，其中，所述转移机构包括用于在整个转移操作中将所述两根或更多根针定位在矩阵结构中的特定位置的引导件。

L：根据条款H至K中任一项所述的装置，其中，所述产品基板、所述管芯基板和所述转移机构中的两者连续地移动越过所述管芯基板。

M：根据条款H至L中任一项所述的装置，其中，所述转移机构致动所述两根或更多根针中的至少第一针，以在所述两根或更多根针中的至少第二针从所述管芯基板转移所述半导体器件管芯时将所述半导体器件管芯保持在基本上固定的位置。

N：根据条款H至M中任一项所述的装置，其中，所述转移机构被配置用于至少部分地基于所述转移机构的位置致动所述两根或更多根针中的至少一根针。

O：一种用于执行一个或多个半导体器件管芯从晶圆带到基板的直接转移的装置，所述装置包括：第一框架，被配置用于保持所述晶圆带；第二框架，被配置用于固定所述基板，所述第二框架被配置用于保持所述基板，使得转移表面被设置成面向所述晶圆带的第一侧上的所述一个或多个半导体器件管芯；两根或更多根针，被设置成与所述晶圆带的所述第一侧相对的第二侧相邻，所述两根或更多根针的长度在朝向所述晶圆带的方向上延伸；以及针致动器，所述针致动器被配置用于将所述两根或更多根针致动到管芯转移位置，在所述管芯转移位置处，所述两根或更多根针中的至少一根针按压在所述晶圆带的所述第二侧上，以将所述一个或多个半导体器件管芯中的半导体器件管芯按压至与所述基板的所述转移表面接触。

P：根据条款O所述的装置，其中，所述两根或更多根针中的每根针是可独立致动的。

Q：根据条款O或P中任一项所述的装置，其中，所述针致动器被配置用于允许所述两根或更多根针同步致动。

R：根据条款O至Q中任一项所述的装置，其中，所述针致动器被配置用于允许所述两根或更多根针相继致动。

S：根据条款O至R中任一项所述的装置，其中，所述针致动器包括机电致动器。

T：根据条款O至S中任一项所述的装置，其中，所述针致动器包括一个或多个复位弹簧。

总结

尽管已经用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了若干实施例，但应理解，权利要求不一定限于所描述的特定特征或动作。相反，特定特征和动作作为实施所要求保护主题的说明性形式被公开。此外，本申请中使用的术语″可以″用于指示某些特征在一个或多个不同实施例中但不一定在所有实施例中使用的可能性。

Claims (20)

1.一种用于执行一个或多个半导体器件管芯从晶圆带到基板的直接转移的装置，所述装置包括：

产品基板框架，用于固定所述基板，所述产品基板框架具有第一侧和第二侧；

管芯基板框架，用于固定保持多个半导体器件管芯的所述晶圆带，所述管芯基板框架被设置成与所述产品基板框架的所述第一侧相邻；

转移机构，被设置成与所述管芯基板框架相邻，以在所述晶圆带被固定在所述管芯基板框架中时从所述晶圆带转移所述半导体器件管芯，所述转移机构包括至少两根或更多根针；以及

引导件，所述引导件用于将所述两根或更多根针定位在矩阵结构中的特定位置，所述引导件在整个转移操作中保持所述两根或更多根针的矩阵结构。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述两根或更多根针相对于彼此布置在固定位置。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述两根或更多根针中的每一根在大小和形状上基本上一致。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述转移机构连续移动的同时完成所述转移操作。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述产品基板、所述管芯基板和所述转移机构中的两者连续地移动越过所述管芯基板。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述转移机构致动所述两根或更多根针中的至少第一针，以在所述两根或更多根针中的至少第二针从所述管芯基板转移所述半导体器件管芯时将所述半导体器件管芯保持在基本上固定的位置。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述转移机构被配置用于至少部分地基于所述转移机构的位置致动所述两根或更多根针中的至少一根针。

8.一种装置，包括：

转移机构，用于将电可致动元件从晶圆带直接转移到电路迹线上的转移位置，其中，所述转移机构包括：

两根或更多根针，以及

针致动器，被配置用于使所述两根或更多根针朝向和远离所述转移位置移动，以及

引导件，所述引导件用于将所述两根或更多根针定位在矩阵结构中的特定位置，所述引导件在整个转移操作中保持所述两根或更多根针的矩阵结构。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述针致动器被配置用于相继地、同步地或其组合致动所述两根或更多根针。

10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述两根或更多根针彼此可独立致动。

11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述两根或更多根针相对于彼此布置在固定位置。

12.根据权利要求8所述的装置，其中，所述针致动器包括机电致动器，并且所述针致动器包括一个或多个复位弹簧。

13.根据权利要求8所述的装置，其中，所述针致动器被配置用于致动所述两根或更多根针中的至少一根，以稳定所述电路迹线，从而将所述电可致动元件转移到所述电路迹线。

14.根据权利要求8所述的装置，其中，所述装置被配置用于容纳所述电可致动元件的所述转移，所述电可致动元件是微型未封装的LED，所述微型未封装的LED的高度在12.5微米至200微米之间、25微米至100微米之间、或50微米至80微米之间范围内。

15.一种用于执行一个或多个半导体器件管芯从晶圆带到产品基板的直接转移的装置，所述装置包括：

多根针；

针致动器，所述针致动器被配置用于将所述多根针致动到管芯转移位置，在所述管芯转移位置处，所述多根针中的至少一根针按压在至少一个半导体器件管芯，以将所述至少一个半导体器件管芯从所述晶圆带转移到所述产品基板，以及

引导件，所述引导件用于将所述多根针定位在矩阵结构中的设计位置。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述引导件在整个转移操作中保持所述多根针的矩阵结构。

17.根据权利要求15所述的装置，其中，所述引导件包括对应于所述多根针的多个开口，使得所述多根针中的一根针对应于所述多个开口中的一个开口。

18.根据权利要求15所述的装置，其中，所述多根针包括与所述多根针的一根或多根其他针不同材料、不同大小或不同形状的至少一根针。

19.根据权利要求15所述的装置，其中，所述针致动器进一步被配置用于使所述多根针中的单独的针彼此独立地被致动。

20.根据权利要求15所述的装置，其中，所述针致动器被配置用于同时或基本同时致动所述多根针中的多于一根但少于全部根的针。

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