CN115172538A - 一种显示芯片的巨量转移装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示芯片的巨量转移装置及系统,包括驱动支撑板、两个刺晶驱动器、两组导向机构、刺针安装座和阵列式刺针组;两个刺晶驱动器水平对向设置在驱动支撑板上,两组导向机构的一端分别与两个刺晶驱动器的输出端连接,两组导向机构的另一端分别与刺晶安装座的两侧相连,阵列式刺针组设在刺晶安装座上。通过采用阵列式刺针组,其可根据实际需要自定义不同的刺针阵列组合,实现多样化图案的芯片转移,且一次刺晶动作即可完成对多颗Mini/Micro‑LED芯片的刺晶,实现高速巨量转移,可以实现同时对多个电路基板或者同一个电路基板不同位置的刺晶,与现有技术相比,极大的提高芯片的转移效率。
Description
技术领域
本发明涉及Mini/Micro-LED芯片的巨量转移结构领域,尤其涉及一种应用于Mini/Micro-LED芯片巨量转移装置。
背景技术
目前已经涌现出一大批有代表性的巨量转移技术,如弹性体冲压、静电转移、电磁转移、激光辅助转移和流体自组装等。但这些技术总的来说都存在两个问题:费时和成本高,以至于迄今为止尚未有一项技术能够在各项指标上得到业界的广泛接受。现有的几种方法:1激光转移法:使用上下运动平台分别搭载芯片载体(如蓝膜)与电路基板,通过CCD的检测以及运动平台的协同动作使得芯片与基板对位后,使用激光使得芯片与载体分离,并且通过自由落体到电路基板上,完成封装转移。2真空吸嘴法:传统的LED芯片封装设备,芯片与基板分离式布局,通过机械摆臂搭载真空吸嘴的装置,在CCD的配合下从芯片载体吸取芯片,转移到电路基板上进行转移封装。使用真空吸嘴进行芯片转移的方法,是传统的拾取放置方法3.机械刺晶法:芯片和电路基板在上下平台的配合下,呈垂直式分布,并且通过CCD的检测和上下运动平台的协同操作,完成芯片和基板的对位后,通过刺针把芯片从芯片载体上刺落到电路基板,完成转移封装。
其中,激光辅助转移法对于转移的材料有限制,并非每一种材料都可以使用。而真空吸嘴法是传统的拾取放置方法,这种方法由于每颗芯片都是单独的吸取-放下因此转移效率非常低,而且由于芯片技术的发展LED尺寸越来越精密,对于100微米级别以及不断变得更为的精密的LED尺寸要求,因此真空吸嘴法越来越难以适用。而传统的刺晶装置刺针只有上下针刺的运动,其需要运动平台间歇式停顿后针刺,再进行移动等待刺晶完成再换下一颗芯片,但这样的工艺流程使得转移速度受到了极大的限制。
发明内容
本发明的目的在于提出一种显示芯片的巨量转移装置及系统,以解决上述背景技术中存在的一个或多个技术问题。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种显示芯片的巨量转移装置,包括刺晶装置,所述刺晶装置包括驱动支撑板、两个刺晶驱动器、两组导向机构、刺针安装座和阵列式刺针组;两个所述刺晶驱动器水平对向设置在所述驱动支撑板上,两组所述导向机构的一端分别与两个所述刺晶驱动器的输出端连接,两组所述导向机构的另一端分别与所述刺晶安装座的两侧相连,所述阵列式刺针组设在所述刺晶安装座上,所述导向机构用于将所述刺晶驱动器水平方向上的位移输入转化为阵列式刺针组在水平和竖直两个方向上的位移。
优选的,所述刺针安装座的底部开设有多个阵列排布的安装孔位,所述阵列式刺针组包括多个活动式刺针,多个所述活动式刺针分别与所述安装孔位可拆卸连接。
优选的,所述导向机构包括直梁型柔性铰链和圆弧柔性铰链,所述直梁型柔性铰链竖直设置在所述刺晶驱动器输出端的一侧,所述圆弧柔性铰链的一端与所述直梁型柔性铰链相铰接,所述圆弧柔性铰链的另一端与所述刺针安装座相铰接。
优选的,所述阵列式刺针组在z轴方向的位置由两个所述刺晶驱动器提供的水平
位移的差值以及圆弧柔性铰链与竖直方向的倾斜角θ决定,所述阵列式刺针组在y轴方向的
位置由预设置的位置决定,表示第j行刺针距离刺针组中心点的距离,所述活动式刺针
在x轴方向的位置由两个驱动器的水平位移的均值以及预设置的位置决定,表示第i列
刺针距离刺针组中心点的距离,即位于第i列第j行的所述活动式刺针在各方向上的运动位
移为:
优选的,所述刺晶驱动器为音圈电机或压电陶瓷驱动器。
本发明还提供一种显示芯片的巨量转移系统,包括多组如权利要求1-5任一项所述的刺晶装置、第一运动平台、第二运动平台和工业相机,多组所述刺晶装置前后设置;
所述第一运行平台用于承载电路基板,并实现对显示芯片和电路基板焊接进行加热和固定;
所述第二运动平台用于承载显示芯片基板,并在第一运动平台的正上方移动;多组所述刺晶装置前后设置在所述第二运动平台的上方;
所述工业相机用于检测显示芯片和电路基板的相对位置;
当所述刺晶装置在x轴方向上的速度与所述第二运动平台的速度一致时,所述阵列式刺针组在垂直方向上运动撞击显示芯片,使其落入下方的第一运行平台,实现显示芯片的巨量转移。
优选的,所述阵列式刺针组中每根活动式刺针之间的距离为D,前后相邻的所述刺晶装置在y轴方向上距离差为ΔL,ΔL<D,使y轴方向上的活动式刺针更为密集。
本发明的有益效果为:本发明通过采用阵列式刺针组,其可根据实际需要自定义不同的刺针阵列组合,实现多样化图案的芯片转移,且一次刺晶动作即可完成对多颗显示芯片的刺晶,实现高速巨量转移,可以实现同时对多个电路基板或者同一个电路基板不同位置的刺晶,与现有技术相比,极大的提高芯片的转移效率。
附图说明
附图对本发明做进一步说明,但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明其中一个实施例的巨量转移系统的结构示意图;
图2是本发明其中一个实施例的阵列式刺针组排布的示意图;
图3是本发明其中一个实施例的活动式刺针x轴方向和z轴方向上的运动位移变化图;
图4是本发明其中一个实施例的阵列式刺针组与LED基板的示意图;
图5是本发明其中一个实施例的错位式刺晶装置组的排布示意图。
其中:刺晶驱动器11、刺针安装座14、阵列式刺针组15、直梁型柔性铰链12、圆弧柔性铰链13、刺晶装置1、第一运动平台2、第二运动平台3。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例的一种显示芯片的巨量转移装置,参考附图1,包括刺晶装置,刺晶装置包括驱动支撑板、两个刺晶驱动器11、两组导向机构、刺针安装座14和阵列式刺针组15;两个刺晶驱动器11水平对向设置在驱动支撑板上,两组导向机构的一端分别与两个刺晶驱动器11的输出端连接,两组导向机构的另一端分别与刺晶安装座的两侧相连,阵列式刺针组15设在刺晶安装座上,导向机构用于将刺晶驱动器11水平方向上的位移输入转化为阵列式刺针组15在水平和竖直两个方向上的位移。
通过采用阵列式刺针组15,可根据实际需要自定义不同的刺针阵列组合,一般而言生成的显示芯片(如Mini/Micro-LED)每颗之间的间隔在微米级别,远小于各类刺晶装置或者是转移装置(吸盘式、激光式)的尺寸。为了在有限空间与有限时间内尽可能多的实现LED芯片的转移,使用阵列刺针组的方式一次完成多芯片的转移,通过不同的阵列设置可以实现多样化图案的芯片转移,如折叠屏手机或是可拆分式游戏机等需要在不同位置上安装LED等产品的Mini/Micro-LED转移可通过该方法快速实现LED芯片转移,由此更为精准的把晶圆上密集芯片进行规模化转移,且一次刺晶动作即可完成对多颗Mini/Micro-LED芯片的刺晶,实现高速巨量转移,可以实现同时对多个电路基板或者同一个电路基板不同位置的刺晶,与现有技术相比,极大的提高芯片的转移效率。
优选的,刺针安装座14的底部开设有多个阵列排布的安装孔位,阵列式刺针组15包括多个活动式刺针,多个活动式刺针分别与安装孔位可拆卸连接。
由于飞行刺晶装置在对Mini/Micro-LED芯片的巨量转移中,运动速度较快,而刺晶方式是由刺针与芯片直接接触的,在长期工作过程中不可避免地会对刺针造成磨损,由此本实施例通过设置刺针为活动式刺针,并在刺针安装座14底部设置多个安装孔位,刺针安装座14上设有活动连接机构,用于对活动式刺针在安装孔位的拆卸与安装,方便更换易被磨损的刺针,有效延长装置的整体寿命。另外,刺针安装座14的底部开设有个n×m的安装孔位,从而根据实际需要产品的采用不同的刺针阵列组合来自定义安装刺针。
优选的,导向机构包括直梁型柔性铰链12和圆弧柔性铰链,在本实施例中,每组导向机构中的直梁型柔性铰链12为四个,圆弧形柔性铰链13为两个,四个直梁型柔性铰链12依次竖直设置在刺晶驱动器11输出端的一侧,两个圆弧柔性铰链的一端均与直梁型柔性铰链12相铰接,圆弧柔性铰链的另一端均与刺针安装座14相铰接。
直梁型柔性铰链12用于为刺针安装座14提供足够的水平方向上的自由度,圆弧形柔性铰链13则可发生一定程度上的扭曲,从而为刺针安装座14提供了水平方向和竖直方向的自由度。由此,通过设置直梁型柔性铰链12和圆弧形柔性铰链13,实现将刺晶驱动器11提供的水平方向上的位移输入转化为阵列式刺针组15在水平和竖直两个方向上的位移,进而能够完成阵列式刺针组15在垂直方向上运动撞击Micro-LED芯片的操作。
优选的,参考附图2,将阵列式刺针组15中活动式刺针划分成i列和j行;设定水平
方向为x轴方向,竖直方向为z轴方向,同时与x轴方向和z轴方向正交的方向为y轴方向,阵
列式刺针组15在z轴方向的位置由两个刺晶驱动器11提供的水平位移的差值以及圆弧柔性
铰链与竖直方向的倾斜角θ决定,阵列式刺针组15在y轴方向的位置由预设置的位置决定,表示第j行刺针距离刺针组中心点的距离,活动式刺针在x轴方向的位置由两个驱动器
的水平位移的均值以及预设置的位置决定,表示第i列刺针距离刺针组中心点的距离,
即位于第i列第j行的活动式刺针在各方向上的运动位移为:
由此,通过控制两个刺晶驱动器11输出的水平位移,即可实现对阵列式刺针组15x轴方向和z轴方向运动位移的控制。
优选的,刺晶驱动器11优选采用音圈电机,也可以使用压电陶瓷驱动器等具有快速响应且出力较大的驱动器作为替代。利用音圈电机或压电陶瓷驱动器的高频高精度、高重复性、运动平滑、即时响应等特性,能更好的实现Mini/Micro-LED芯片巨量转移过程中高速精确、运动轨迹平滑的要求。
本实施例还提供一种显示芯片的巨量转移系统,该系统包括多组刺晶装置1、第一运动平台2、第二运动平台3和工业相机,多组刺晶装置1前后相间设置;
第一运行平台用于承载电路基板,并实现对Mini/Micro-LED芯片和电路基板焊接进行加热和固定;
第二运动平台3用于承载Mini/Micro-LED芯片基板,并在第一运动平台2的正上方移动;多组刺晶装置1前后设置在第二运动平台3的上方;
工业相机用于检测Mini/Micro-LED芯片和电路基板的相对位置;
在工作过程中,通过每组刺晶装置1均可发生水平方向上以及垂直方向上的运动,当刺晶装置1在水平方向上的速度与第二运动平台3一致时,阵列式刺针组15在垂直方向运动撞击Micro-LED芯片,使其落入下方接收平台,实现Mini/Micro-LED芯片的巨量转移。由此,通过设置多组刺晶装置1排列以实现高效的、高密度的刺晶。
优选的,参考附图,由于LED基板制备机理,其每个LED之间的距离d非常的小,考虑到制作工艺以及快速装配与替换等的因数,刺针组中每根刺针的距离D会相对d而言较大,设置阵列式刺针组15中每根活动式刺针之间的距离为D,前后相邻的刺晶装置1在y轴方向上距离差为ΔL,ΔL<D,形成错位式刺晶装置组(如图5),使y轴方向上的活动式刺针更为密集。再通过提前预设每组刺晶装置1的距离,来控制第二运动平台3的速度可以使x方向的刺晶更为密集,最后配合工业相机实时监控与LED基板与刺晶装置1之间的相对位置使装备更为精准。
由此,通过多组刺晶装置1形成错位式刺晶装置1组,进一步提高整套装备的工作效率,提高LED晶元的转移效率,提高LED基板的有效利用率。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种显示芯片的巨量转移装置,其特征在于,包括刺晶装置,所述刺晶装置包括驱动支撑板、两个刺晶驱动器、两组导向机构、刺针安装座和阵列式刺针组;两个所述刺晶驱动器水平对向设置在所述驱动支撑板上,两组所述导向机构的一端分别与两个所述刺晶驱动器的输出端连接,两组所述导向机构的另一端分别与所述刺晶安装座的两侧相连,所述阵列式刺针组设在所述刺晶安装座上,所述导向机构用于将所述刺晶驱动器水平方向上的位移输入转化为阵列式刺针组在水平和竖直两个方向上的位移。
2.根据权利要求1所述的一种显示芯片的巨量转移装置,其特征在于,所述刺针安装座的底部开设有多个阵列排布的安装孔位,所述阵列式刺针组包括多个活动式刺针,多个所述活动式刺针分别与所述安装孔位可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的一种显示芯片的巨量转移装置,其特征在于,所述导向机构包括直梁型柔性铰链和圆弧柔性铰链,所述直梁型柔性铰链竖直设置在所述刺晶驱动器输出端的一侧,所述圆弧柔性铰链的一端与所述直梁型柔性铰链相铰接,所述圆弧柔性铰链的另一端与所述刺针安装座相铰接。
5.根据权利要求1所述的一种显示芯片的巨量转移装置,其特征在于,所述刺晶驱动器为音圈电机或压电陶瓷驱动器。
6.一种显示芯片的巨量转移系统,其特征在于,包括多组如权利要求1-5任一项所述的刺晶装置、第一运动平台、第二运动平台和工业相机,多组所述刺晶装置前后设置;
所述第一运行平台用于承载电路基板,并实现对显示芯片和电路基板焊接进行加热和固定;
所述第二运动平台用于承载显示芯片基板,并在第一运动平台的正上方移动;多组所述刺晶装置前后设置在所述第二运动平台的上方;
所述工业相机用于检测显示芯片和电路基板的相对位置;
当所述刺晶装置在x轴方向上的速度与所述第二运动平台的速度一致时,所述阵列式刺针组在垂直方向上运动撞击显示芯片,使其落入下方的第一运行平台,实现显示芯片的巨量转移。
7.根据权利要求6所述的一种显示芯片的巨量转移系统,其特征在于,所述阵列式刺针组中每根活动式刺针之间的距离为D,前后相邻的所述刺晶装置在y轴方向上距离差为ΔL,ΔL<D,使y轴方向上的活动式刺针更为密集。
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- 2022-06-17 CN CN202210692301.XA patent/CN115172538A/zh active Pending
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