CN115241113A - 一种芯片转移装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种芯片转移装置。本发明所述的芯片转移装置包括转移带、转移带驱动机构、转移头和基板承载台；其中，所述转移带包括可卷绕的柔性的衬底，所述衬底的一面为用以容置芯片的芯片容置面；所述转移带驱动机构带动柔性衬底移动展开；所述转移头和基板承载台设置在所述衬底的展开区域的两侧，且所述基板承载台正对所述衬底的芯片容置面，所述转移头将设置在衬底上的芯片压向设置在基板承载台的线路基板并使芯片键合在线路基板上。本发明所述的芯片转移装置具有生产效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及微型电子元件加工领域，特别是涉及一种芯片转移的装置。
背景技术
在微型电子领域，在芯片制作完成后通常需要将芯片设置在线路基板上，通过线路基板控制芯片的运作；尤其是在显示面板领域，需要将发光的芯片以阵列的形式设置在线路基板上，通过线路基板控制芯片的亮灭，从而实现图像的显示。因此，将芯片的电极与线路基板上焊盘的键合是现有的微型电子产品生产过程中必不可少的程序。目前在本领域已有静电力转移技术、范德华力转移技术、磁场力转移技术等转移方式。
但是上述方式均需要先将芯片转移到一平铺式的临时衬底上，再通过该临时衬底将芯片键合到线路基板上。因此，每次可以键合的芯片数量取决于所述临时衬底可用于承载芯片的面积，而临时衬底的面积则会在转移装置自身体积的限制下难以扩大。从而导致生产过程中需要频繁更换所述负载芯片的临时衬底，降低了生产效率。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种芯片转移装置，其具有可提高显示模组生产效率的优点。
一种芯片转移装置，包括转移带、转移带驱动机构、转移头和基板承载台；其中，所述转移带包括可卷绕的柔性的衬底，所述衬底的一面为用以容置芯片的芯片容置面；所述转移带驱动机构带动柔性衬底移动展开；所述转移头和基板承载台设置在所述衬底的展开区域的两侧，且所述基板承载台正对所述衬底的芯片容置面，所述转移头将设置在衬底上的芯片压向设置在基板承载台的线路基板并使芯片键合在线路基板上。
本发明所述的芯片转移装置，通过在使用卷绕的柔性衬底，使单个衬底可容置芯片的面积大幅增加，具有提高生产效率的优点。
进一步地，所述转移装置的转移带还包括支撑墙，所述支撑墙设置在所述柔性衬底的芯片容置面上。所述支撑墙结构可有效防止具体某个芯片与焊盘键合的过程中出现邻近焊盘受污染或邻近芯片与线路基板碰撞的情况，从而可获得稳定性和良率更高的显示模组。
进一步地，所述转移装置中转移带的支撑墙高度大于待转移芯片的厚度。
进一步地，所述转移装置中转移带的支撑墙高度小于待转移芯片和待结合焊盘的厚度之和。
进一步地，所述转移装置中转移带的支撑墙在衬底上等间距排列。
进一步地，所述转移装置中转移带的衬底的芯片容置面表面具有粘性。
进一步地，所述转移装置还包括摄像头、控制器、转移头移动机构和基板移动机构；所述摄像头采集转移头、柔性衬底上的芯片和基板上焊盘的图像，所述控制器接收所述图像并向转移带驱动机构、转移头移动机构和基板移动机构发出指令，所述转移头移动机构和基板移动机构分别使转移头和基板移动。
进一步地，所述转移装置中转移带的衬底为可透光材质，所述摄像头设置于所述转移头的同侧。
进一步地，所述转移装置的转移头为可向衬底施加点状压力的针式转移头。
进一步地，所述转移装置的转移头为可相对于衬底滚动并持续施加压力的滚轮式转移头。
本发明还提供一种芯片转移带，包括可卷绕的柔性衬底和支撑墙，其中所述衬底的一面为用以容置芯片的芯片容置面，所述支撑墙设置在所述芯片容置面上。
进一步地，所述芯片转移带的支撑墙高度大于设置在柔性衬底上的芯片的厚度且小于设置在柔性衬底上的芯片的厚度与线路基板上与芯片结合焊盘的厚度之和。
进一步地，所述芯片转移带的支撑墙高度。
进一步地，所述芯片转移带的支撑墙在衬底上等间距排列。
进一步地，所述芯片转移带的柔性衬底的芯片容置面表面具有粘性。
进一步地，所述芯片转移带的柔性衬底为可透光材质。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为实施例1所述的芯片转移装置结构示意图；
图2为实施例2所述的芯片转移装置结构示意图；
图3为实施例2所述的绕卷状态下的转移带的局部示意图；
图4为实施例3所述的芯片转移装置结构示意图；
图5为实施例3所述芯片间距等于焊盘间距的转移过程示意图；
图6为实施例3所述芯片间距不等于焊盘间距的其中一种情况的转移过程示意图；
图7为实施例3所述芯片间距不等于焊盘间距的另一种情况的转移过程示意图。
具体实施方式
为避免所述的生产过程中需要频繁更换负载芯片的临时衬底，本发明通过改变衬底在转移装置中的状态来实现在转移装置的有限空间中增大单个衬底的芯片容置面积的效果。
为了更好地说明本发明构思的具体实施方式，以下分别设置实施例1至3。
实施例1
请参考图1，其为本发明实施例1的芯片转移装置的结构示意图。该其芯片转移装置包括：转移带2及带动转移带展开移动的转移带驱动机构6、转移头11及带动转移头移动的转移头移动机构(图未示)、基板承载台3及带动基板承载台移动的基板移动机构(图未示)、摄像头7和控制器(图未示)。
其中，所述转移带2包括衬底21。所述衬底21为透光的柔性材质，如硅胶、PDMS等，其用以承载芯片的一面为芯片容置面，该芯片容置面的表面具有粘性，以粘接固定芯片。
所述转移带驱动机构包括平行设置的放料辊61、收料辊62和驱动收料辊转动的驱动电机(图未示)。卷绕的转移带2套设在放料辊61上，其外表面的自由端卷绕在收料辊62上，驱动电机驱动收料辊62的转动，以带动转移带2展开并移动，其中，放料辊61和收料辊62之间的区域为芯片的转移区。
所述转移头11和基板承载台3设置于放料辊61和收料辊62之间的芯片转移区并分别位于所述衬底21的两侧，其中，基板承载台3与衬底21的芯片容置面相对。其中，所述转移头11设置在转移头移动机构上，通过转移头移动机构带动转移头11进行水平的移位调整，以及做垂直指向衬底21的往返运动对芯片4施加或解除压力。在本实施例中，所述转移头11为可对转移带施加点状压力的针式转移头。所述基板承载台3设置在基板移动机构上，通过基板移动机构带动基板承载台3进行水平方向的位移调整。与芯片4键合的线路基板5设置在所述基板承载台3上。所述摄像头7与转移头11设置于衬底21的同一侧，在芯片转移过程中采集转移头11、芯片4和焊盘51的图像并将其传输至控制器。所述控制器根据摄像头7采集的图像判断转移头11、芯片4和焊盘51是否完成对位，若未完成对位则向转移头移动机构、转移带驱动机构和基板移动机构发出包括移动方向和移动距离的指令，使其完成对位。优选地，所述摄像头7设置于所述转移头11上并与其同步移动。
使用时，先将芯片4的发光面粘合在转移带的衬底21的芯片容置面上，然后将负载有芯片4的转移带2的一端绕卷在所述转移带驱动装置6的放料辊61上，并将其另一端固定于所述收料辊62上。再将线路基板5固定于所述基板承载台3上，并令其带有焊盘51的一面与衬底21的芯片容置面正对。启动驱动电机驱动收料辊62的转动以带动转移带2展开并移动，摄像头7跟随转移头11，采集转移,11、衬底21上的芯片4及线路基板5上的焊盘51的图像并将其传输至控制器。
控制器根据图像在衬底21及线路基板5上分别确定一目标芯片和一目标焊盘，并通过图像中转移头11、目标芯片和目标焊盘的位置判断三者是否已完成对位，若未完成，则分别向转移头移动机构、转移带驱动机构和基板移动机构发出指令使转移头11、目标芯片和目标焊盘完成对位。具体地，所述完成对位的过程可采用多种方式，如转移头11固定不动，转移带驱动机构和基板移动机构分别使衬底21和线路基板5运动，令目标芯片和目标焊盘完成与转移头11的对位，也可以是衬底21固定不动，转移头移动机构和基板移动机构分别使转移头11和线路基板5移动，令转移头11和目标焊盘完成与目标芯片的对位。
对位完成后，所述针式转移头11先朝向衬底21方向运动对目标芯片施加压力使其与目标焊盘接触并受压完成键合，再向反方向运动离开衬底21。
其中所述键合过程中，为避免衬底21上的待转移芯片对线路基板5上已键合的芯片相互碰撞，每次转移芯片时可优先将位于同一侧的待键合芯片和待结合焊盘确定为目标芯片和目标焊盘，完成键合后再按照相同的原则转移剩余芯片。
相对于现有技术，本实施例所述的芯片转移装置通过使用卷绕的衬底，在无需增加转移装置本身的占地面积的情况下令装置中单个衬底可以容置芯片的面积大幅增加，有效地减少了生产过程中更换衬底的次数，提高了生产效率。
实施例2
实施例1所述的芯片转移装置可有效地增加单个衬底容置芯片的面积，提高生产效率，但是，利用该装置生产的显示模组容易出现部分芯片闪烁或无法点亮的问题，影响了显示模组的稳定性和良率。
申请人对上述问题进行分析，发现芯片闪烁的情况多为芯片电极与线路基板焊盘之间接触不良，而无法点亮则是芯片的电极损坏。
通过进一步观察研究发现，由于衬底为柔性材质，当转移头对芯片施加压力时，衬底同时会在压力作用下发生形变，使用现有的芯片转移装置进行芯片转移时，与当前被转移的芯片相邻或附近的芯片也将在衬底形变的影响下倾斜并接触到未结合的焊盘，这将使得焊盘被污染而导致芯片电极与该焊盘之间接触不良的情况；又或者是当前被转移的芯片相邻或附近的芯片与基板发生碰撞而导致芯片的电极被损坏，进而导致了芯片无法点亮。
基于上述的研究分析，本实施例对实施例1所述的装置进一步改进，通过在衬底上设置支撑墙结构以避免在转移时芯片与线路基板发生的接触或碰撞。
请参考图2，其为本实施例所述的芯片装置结构示意图。本实施例中的芯片转移装置与实施例1所述的装置大致相同，其区别在于，所述转移带2还包括支撑墙22。
具体地，所述支撑墙22设置在所述衬底21的芯片容置面上，且其高度高于设置在衬底21上的芯片4的厚度，这样在芯片4与焊盘51键合时可避免当前被转移芯片附近的芯片与线路基板5的接触或碰撞。进一步，所述支撑墙22高度还小于设置在衬底21上的芯片4的厚度与线路基板5上与芯片4结合的焊盘51的厚度之和，这样可避免影响芯片4与焊盘51的键合效果。
另外，所述支撑墙22还可以在所述衬底21绕卷时保护衬底21上的芯片4。请参阅图3，其为绕卷状态下发生层叠的衬底21的局部示意图。由于所述衬底21上设置了支撑墙22，在衬底21进行卷曲存放时，在相邻衬底21之间支撑建立一定的空间，避免层叠的衬底21压伤芯片造成芯片4的损坏。
此外，该支撑墙22的数量可根据芯片4的尺寸和芯片4的间隔参数及衬底21的柔性程度做调整，优选是两个芯片之间设置一支撑墙，这样无论衬底21的柔性程度如何，每个芯片均能在附近芯片的键合过程中以及衬底绕卷状态下受到支撑墙的保护。
相对于实施例1所述的装置，在芯片键合过程中，尽管所述衬底21在转移头11的压力下仍然会发生形变，但是由于衬底21上设置有支撑墙22，因此，当衬底21发生形变时，待转移芯片之间的支撑墙22可支撑在衬底21和线路基板5之间，防止衬底的形变进一步导致的非目标芯片与非目标焊盘的接触或者是非目标芯片与线路基板表面的碰撞，进而获得稳定性和良率更高的显示模组。
与此同时，所述支撑墙22还可以在层叠的两层转移带之间发挥支撑作用，防止转移带上的芯片被另一层转移带压伤，从而令转移带可以在不损伤芯片的情况下绕成卷状，降低了存放和运输的难度。
实施例3
本实施例的芯片转移装置与实施例2所述的结构基本相同，其区别仅在于转移头设置为滚轮式转移头。
请参阅图4，所述滚轮式转移头12包括滚轮和滚轮驱动装置。其中所述滚轮为圆柱体，在对所述芯片4与与线路基板5进行键合时，所述滚轮驱动装置驱动所述滚轮首先朝向衬底21对准一芯片4压向线路基板5的焊盘51，然后再沿着芯片4排布的方向相对于衬底21滚动，依序将相邻的芯片4压向线路基板5的相邻的焊盘51，实现批量的芯片键合。
由于滚轮式转移头12在对芯片4与线路基板5进行键合时，能够实现芯片的批量键合，因此需预先匹配好芯片4在衬底21上的间距与焊盘51在线路基板5上的间距。优选的为衬底21上相邻芯片4的间距与线路基板5上相邻焊盘51的间距保持一致。请参考图5，其为所述芯片间距等于焊盘间距的转移过程示意图。此时，支撑墙22的数量可根据芯片4的尺寸和芯片4的间隔参数及衬底21的柔性程度做调整，例如相邻芯片之间均设置一支撑墙，或者是多个芯片为一组，相邻组之间设置一支撑墙。所述支撑墙22可以在转移头12将衬底21压向线路基板5时支撑在衬底21和线路基板5之间，防止衬底21形变导致非目标芯片与非目标焊盘的接触。
另外，当衬底21上相邻芯片的间距与线路基板5上相邻焊盘的间距不相等时，此时，仍需使衬底21上的芯片4及线路基板5上焊盘51按一定的间距规律设置，以及同时使线路基板5上的焊盘51以一定的规律与衬底21上的芯片4对位。
例如，请参考图6，在衬底21上，每隔一个或多个芯片就有一个芯片与一个焊盘对位。这种情况下，在转移头12将衬底21压向线路基板5并相对于衬底21滚动时，所述有对应焊盘的芯片将被键合到线路基板上，剩余的芯片将留在衬底21上，完成一批芯片键合后将所述衬底21重新设置于放料辊61和收料辊62上并重新对位后，即可将剩余的芯片也键合到线路基板5上。此时，每两个有对位焊盘的芯片之间应至少设置一个支撑墙22，其可使没有对位焊盘的芯片被压向线路基板时与线路基板保持一定距离，不至于与线路基板表面碰撞而损坏芯片电极面。
而与之相对，请参考图7，当线路基板5上每隔一个或多个焊盘51就有一个焊盘51与衬底21上的芯片4对位，此时每个芯片4之间应至少设置一个支撑墙22，其可使滚轮经过芯片4之间的衬底21时支撑在衬底21和线路基板5之间，防止没有对位芯片的焊盘被衬底21污染。
进一步地，本发明所述的芯片转移装置还可同时包括实施例2、3中所述针式转移头和滚轮式转移头，并增设一转移头切换机构。所述控制器可根据摄像头拍摄的图像中衬底上的芯片间距与线路基板上焊盘间距的关系变化而实时向转移头切换机构发出指令，切换适配的转移头。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (15)
1.一种芯片转移装置，其特征在于，包括转移带、转移带驱动机构、转移头和基板承载台；其中，
所述转移带包括可卷绕的柔性的衬底，所述衬底的一面为用以容置芯片的芯片容置面；
所述转移带驱动机构带动柔性衬底移动展开；
所述转移头和基板承载台设置在所述衬底的展开区域的两侧，且所述基板承载台正对所述衬底的芯片容置面，所述转移头将设置在衬底上的芯片压向设置在基板承载台的线路基板并使芯片键合在线路基板上。
2.根据权利要求1所述的芯片转移装置，其特征在于，所述转移带还包括支撑墙，所述支撑墙设置在所述柔性衬底的芯片容置面上。
3.根据权利要求2所述的芯片转移装置，其特征在于，所述支撑墙高度大于设置在柔性衬底上的芯片的厚度。
4.根据权利要求3所述的芯片转移装置，其特征在于，所述支撑墙高度小于设置在柔性衬底上的芯片的厚度与线路基板上与芯片结合的焊盘的厚度之和。
5.根据权利要求4所述的芯片转移装置，其特征在于，所述支撑墙在衬底上等间距排列。
6.根据权利要求5所述的芯片转移装置，其特征在于，所述衬底的芯片容置面表面具有粘性。
7.根据权利要求6所述的芯片转移装置，其特征在于，所述装置还包括摄像头、控制器、转移头移动机构和基板移动机构；所述摄像头采集转移头、柔性衬底上的芯片和线路基板上焊盘的图像，所述控制器接收所述图像并向转移带驱动机构、转移头移动机构和基板移动机构发出指令，所述转移头移动机构和基板移动机构分别使转移头和线路基板移动。
8.根据权利要求7所述的芯片转移装置，其特征在于，所述转移带的柔性衬底为可透光材质，所述摄像头设置于所述转移头的同侧。
9.根据权利要求8所述的芯片转移装置，其特征在于，所述转移头为可向衬底施加点状压力的针式转移头。
10.根据权利要求8所述的芯片转移装置，其特征在于，所述转移头为可相对于衬底滚动并持续施加压力的滚轮式转移头。
11.一种芯片转移带，其特征在于，包括可卷绕的柔性衬底和支撑墙，其中所述衬底的一面为用以容置芯片的芯片容置面，所述支撑墙设置在所述芯片容置面上。
12.根据权利要求11所述的芯片转移带，其特征在于，所述支撑墙高度大于设置在柔性衬底上的芯片的厚度且小于所述芯片的厚度与线路基板上焊盘的厚度之和。
13.根据权利要求12所述的芯片转移带，其特征在于，所述支撑墙在衬底上等间距排列。
14.根据权利要求13所述的芯片转移带，其特征在于，所述柔性衬底的芯片容置面表面具有粘性。
15.根据权利要求14所述的芯片转移带，其特征在于，所述柔性衬底为可透光材质。
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