CN116511723A - 一种激光去除mini LED胶层的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种激光去除miniLED胶层的方法，所述方法包括：点亮待去除样品，识别并定位待去除样品中的不良芯粒；对不良芯粒上表面及周围的胶层进行初步去除；定位芯粒中心位置，对不良芯粒周围残胶和锡层进行精确去除。本发明先通过低功率激光去除不良芯粒表面及周围的胶层和锡层，再通过机械手或探针取出不良芯粒并进行更换，解决不良芯粒表面及周围胶层和锡层的有效去除问题，进而解决不良芯粒的快速、低成本去除问题。

Description

一种激光去除mini LED胶层的方法及装置

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，具体为一种激光去除mini LED胶层的方法及装置。

背景技术

Mini LED是指芯片尺寸介于50～200μm之间的LED器件，其相比目前直下式LED背光方式，大大缩小了LED晶粒尺寸，实现了区域亮度可调，提高了显色性和对比度。同时，Mini LED的厚度更薄，更省电，成本更低且使用寿命更长，进而也提高了其在背光源、小间距LED显示屏、大尺寸显示、车用显示等细分领域的应用。

在实际的生产和应用过程中，为了提高产品良率，减少显示屏坏点数量，会对损坏的mini LED芯片进行修复，但由于mini LED芯片尺寸较小，且为了实现高PPI而设置的芯片间距较小，导致芯片的去除工艺难度较大，现有技术中尚无成熟的解决mini LED胶层去除的方法。

对于损坏的mini LED芯片，公开号CN110842367A的中国专利于2020年2月28日公开了一种方法，其利用第一激光去除不良芯片，利用第二激光在上锡后焊接芯片，该方法对不良芯片进行直接去除，所需激光器功率需要到百瓦量级，不利于量产。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种激光去除mini LED胶层的方法及装置，用以解决上述至少一个技术问题。

根据本发明说明书的一方面，提供一种激光去除mini LED胶层的方法，所述方法包括：

点亮待去除样品，识别并定位待去除样品中的不良芯粒；

对不良芯粒上表面及周围的胶层进行初步去除；

定位芯粒中心位置，对不良芯粒周围残胶和锡层进行精确去除。

上述技术方案先通过低功率激光去除不良芯粒表面及周围的胶层和锡层，再通过机械手或探针取出不良芯粒并进行更换，解决不良芯粒表面及周围胶层和锡层的有效去除问题，进而解决不良芯粒的快速、低成本去除问题。

作为进一步的技术方案，在精确去除步骤后，对不良芯粒对应基板上的焊盘进行清洁和抛光。

作为进一步的技术方案，在对焊盘进行清洁和抛光后，通过机械手或探针取出不良芯粒，更换新的芯粒。

作为进一步的技术方案，采用同一波段的低功率激光进行胶层的初步去除以及残胶和锡层的精确去除。

作为进一步的技术方案，点亮待去除样品后，通过比较相邻芯粒的亮度差异，识别出不良芯粒。

作为进一步的技术方案，在识别出不良芯粒后，获取视觉模块给出的位置坐标以及激光器激光作用点的坐标信息，得到待去除样品所在加工平台需要移动的方向和移动的长度，并控制所述加工平台将不良芯粒移动到激光器激光加工位置的中央。

根据本发明说明书的一方面，提供一种激光去除mini LED胶层的装置，包括激光器、视觉模块、自动对焦模块和加工平台；所述激光器，用于去除不良芯粒表面及周围的胶层以及不良芯粒周围的残胶和锡层；所述视觉模块，用于识别和定位待去除样品中的不良芯粒，并确认不良芯粒的去除效果；所述自动对焦模块，用于成像物面以及激光加工焦点位置进行精确定位；所述加工平台，用于放置待去除样品并通过移动调整待去除样品的位置。

作为进一步的技术方案，所述视觉模块包括视觉相机、成像物镜、显微物镜；所述视觉相机和成像物镜，用于定位待去除样品中的不良芯粒并确认不良芯粒的去除效果；所述显微物镜，用于对激光器发射的激光进行聚焦。

作为进一步的技术方案，所述装置还包括振镜扫描模块和光束变换模块，所述激光器发射的激光依次经振镜扫描模块、光束变换模块和显微物镜后，入射到不良芯粒；其中，所述光束变换模块，用于对光路进行光瞳匹配，以将位于振镜入光口的光瞳匹配至显微物镜入瞳处。

作为进一步的技术方案，所述装置还包括第一合束镜，用于对成像光路和自动对焦模块的光路进行合束；第二合束镜，用于对成像光路、自动对焦模块的光路以及激光光路进行合束。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明先通过低功率激光去除不良芯粒表面及周围的胶层和锡层，再通过机械手或探针取出不良芯粒并进行更换，解决不良芯粒表面及周围胶层和锡层的有效去除问题，进而解决不良芯粒的快速、低成本去除问题。

(2)本发明通过视觉模块、自动对焦模块、加工平台的相互配合，实现不良芯粒的有效去除，且精度高、可靠性好，适用去除的mini LED芯片尺寸不限，应用广泛。

(3)本发明通过数瓦到数十瓦级别的激光器即可实现不良芯粒的去除，且去除工序简单，容易操作，可实现不良芯粒去除工艺的量化。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种激光去除mini LED胶层的方法流程图。

图2为根据本发明实施例进行激光去除mini LED胶层的光路示意图。

图3为根据本发明实施例的待去除样品中不良芯粒的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

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，也可以是电连接或可以相互通讯；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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本发明提供一种激光去除mini LED胶层的方法，包括：

步骤1，将待去除样品固定于加工平台上，点亮待去除样品，通过视觉模块识别所述待去除样品中的不发光芯粒，不发光芯粒即为不良芯粒。

所述加工平台用于放置待去除mini LED芯粒的样品，并可以通过移动所述加工平台来调整待去除样品的位置。

如图3所示，所述芯粒的两个引脚与焊盘之间通过锡实现物理及电气连接，焊盘通过PCB印刷电路印刷在PCB板上。芯粒和焊盘周围充斥着环氧树脂胶层。

在去除不良芯粒上表面及周围的胶层后，再将激光作用在芯片和焊盘处，使得焊盘上的锡升华，以方便后面拆除不良芯粒的工序。

所述视觉模块用于定位所述待去除样品中的不良芯粒，并用于确认不良芯粒的去除效果。在开始去除操作前，通过所述视觉模块定位不良芯粒，在执行完去除操作后，再通过所述视觉模块确认不良芯粒的去除效果，待去除效果满足要求后，再通过机械手或探针取出不良芯粒进行更换。

步骤2，控制加工平台移动，将所述不良芯粒移动至激光加工区域。

识别出不良芯粒后，加工平台控制系统可以通过视觉模块给出的位置坐标与激光器激光作用点的坐标信息计算出加工平台需要移动的方向和移动的长度，再控制加工平台将不良芯粒移动到激光器激光加工位置的中央。

步骤3，控制激光器发射激光束，并通过振镜扫描模块和聚焦系统扫描出特定的形状对芯片上表面及周围的胶层进行初步去除。

激光器发射的激光束入射到振镜扫描模块，通过振镜扫描模块对激光器发射的激光束进行进行偏转以使激光按照规定的方式运动。

所述聚焦系统包括显微物镜，用于对激光器发射的激光进行聚焦以增加激光束的能量密度。

所述振镜扫描模块的出射光路上设置光束变换模块，用于对光路进行光瞳匹配，将位于振镜入光口的光瞳匹配至显微物镜入瞳处。

步骤4，通过自动对焦模块控制聚焦系统将激光焦点位置及视觉模块的物面下降至芯片表面，用于定位芯片中心位置及对芯片周围残胶和锡层进行精确去除。

自动对焦模块用于对成像物面及激光加工焦点位置进行精确定位。

可选地，当待修复样品中有多个不良芯粒时，在一个不良芯粒胶层和锡层被去除后，可以通过加工平台的移动使下一个不良芯粒移动到激光加工区域对芯粒胶层和锡层进行去除。

可选地，在精确去除步骤后，对不良芯粒对应基板上的焊盘进行清洁和抛光。

可选地，在对焊盘进行清洁和抛光后，通过机械手或探针取出不良芯粒，更换新的芯粒。

可选地，采用同一波段的低功率激光进行胶层的初步去除以及残胶和锡层的精确去除。所述激光器发射532nm绿光或者发射355nm紫光的激光束。

所述方法通过激光去除待修复的mini LED中不良芯粒周围的胶层，并对焊盘进行清洁和抛光，其可对mini LED芯粒胶层及焊盘进行有效的去除，精度高，可靠性好，适用去除的mini LED芯粒尺寸不限，应用广泛。

如图2所示为激光去除mini LED胶层的装置结构示意图，装置包括：激光器101、振镜扫描模块102、光束变换模块103、激光反射镜104、视觉相机105、成像物镜106、可见光半反半透镜107，第一合束镜108、第二合束镜109、显微物镜110、照明光源111、自动对焦模块112和加工平台113。

激光器101用于发射激光去除不良芯片表面及周围的环氧树脂胶层并对不良芯片对应的基板上的焊盘进行清洁。

振镜扫描模块102用于对激光器发射的激光束进行进行偏转以使激光按照规定的方式运动。

光束变换模块103用于对光路进行光瞳匹配，将位于振镜入光口的光瞳匹配至显微物镜110入瞳处。

激光反射镜104用于对激光光路进行光路折转。

视觉相机105、成像物镜106、可见光半反半透镜107及照明光源111用于定位所述待去除样品中的不良芯粒，并用于确认不良芯粒的去除效果。

第一合束镜108镀有满足视觉相机105、成像物镜106要求透过率以及反射自动对焦模块112的镀膜，对成像光路、自动对焦模块112的光路进行合束。

第二合束镜109镀有足视觉相机105、成像物镜106、自动对焦模块112要求透过率以及反射激光光路的镀膜，用于对成像光路、自动对焦模块112及激光光路进行合束。

显微物镜110用于对用于对所述激光器发射的激光器进行聚焦以增加激光束的能量密度，并用于对照明光源进行聚焦用于提供高角度的照明光，使待去除样品中的不良芯粒清晰可见。

自动对焦模块112用于对成像物面及激光加工焦点位置进行精确定位。

加工平台113用于放置待去除环氧树脂胶层的样品，通过移动加工平台601以调整待去除样品的位置。

在本申请实施例中，将待去除环氧树脂胶层的样品放置于加工平台113上，加工平台113上具有固定夹具以将待去除样品固定在加工平台113上。加工平台113上固定有检测工装，检测工装与待修复样品连接，通过检测工装可以给待去除环氧树脂胶层的样品供电已点亮待去除环氧树脂的样品。

通过移动加工平台102可以实现对待去除环氧树脂胶层样品的移动，加工平台113可以由人工控制移动，也可以由设备控制移动。

在对待修复样品进行检测时，点亮待修复样品，旁轴视觉模块通过比较相邻芯片的亮度差异，识别出不发光芯片的位置，不发光芯片即为不良芯片。

识别出不良芯片后，加工平台控制系统可以通过视觉模块给出的位置坐标与激光器激光作用点的坐标信息计算出加工平台需要移动的方向和移动的长度，再控制加工平台将不良芯片移动到激光器激光加工位置的中央。

由视觉相机105、成像物镜106、显微物镜110及照明光源111组成的视觉模块用于对待去除不良芯片表面胶层及锡层进行精确观察，保证去除效果。

当待修复样品中有多个不良芯片时，在一个不良芯片胶层和锡层被去除后，可以通过加工平台的移动使下一个不良芯片移动到激光加工区域对芯片胶层和锡层进行去除。

激光器101发射的准直性良好的激光直接入射到振镜扫描模块102中，经过振镜扫描模块102的扫描作用将激光点变成线形成面后，通过光束变化系统103的变换作用被激光反射镜104和第二合束镜反射后，被显微物镜110接收后聚焦到待修复芯片胶层表面，通过激光束产生的瞬时高温及振镜扫描模块102形成的平面将待修复芯片周围的环氧树脂胶层气化或升华为气体以达到去除胶层裸露芯片的目的。

从上述发明实施例可知，本申请实施例提供的激光mini LED胶层去除的装置，通过激光去除待修复的mini LED周围的胶层，并对焊盘进行清洁。该装置去除mini LED胶层具有精确度好，去除效率高的特点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述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。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (10)

1.一种激光去除miniLED胶层的方法，其特征在于，所述方法包括：

点亮待去除样品，识别并定位待去除样品中的不良芯粒；

对不良芯粒上表面及周围的胶层进行初步去除；

定位芯粒中心位置，对不良芯粒周围残胶和锡层进行精确去除。

2.根据权利要求1所述一种激光去除miniLED胶层的方法，其特征在于，在精确去除步骤后，对不良芯粒对应基板上的焊盘进行清洁和抛光。

3.根据权利要求2所述一种激光去除miniLED胶层的方法，其特征在于，在对焊盘进行清洁和抛光后，通过机械手或探针取出不良芯粒，更换新的芯粒。

4.根据权利要求1所述一种激光去除miniLED胶层的方法，其特征在于，采用同一波段的低功率激光进行胶层的初步去除以及残胶和锡层的精确去除。

5.根据权利要求1所述一种激光去除miniLED胶层的方法，其特征在于，点亮待去除样品后，通过比较相邻芯粒的亮度差异，识别出不良芯粒。

6.根据权利要求5所述一种激光去除miniLED胶层的方法，其特征在于，在识别出不良芯粒后，获取视觉模块给出的位置坐标以及激光器激光作用点的坐标信息，得到待去除样品所在加工平台需要移动的方向和移动的长度，并控制所述加工平台将不良芯粒移动到激光器激光加工位置的中央。

7.一种激光去除miniLED胶层的装置，其特征在于，包括激光器、视觉模块、自动对焦模块和加工平台；所述激光器，用于去除不良芯粒表面及周围的胶层以及不良芯粒周围的残胶和锡层；所述视觉模块，用于识别和定位待去除样品中的不良芯粒，并确认不良芯粒的去除效果；所述自动对焦模块，用于成像物面以及激光加工焦点位置进行精确定位；所述加工平台，用于放置待去除样品并通过移动调整待去除样品的位置。

8.根据权利要求7所述一种激光去除miniLED胶层的装置，其特征在于，所述视觉模块包括视觉相机、成像物镜、显微物镜；所述视觉相机和成像物镜，用于定位待去除样品中的不良芯粒并确认不良芯粒的去除效果；所述显微物镜，用于对激光器发射的激光进行聚焦。

9.根据权利要求8所述一种激光去除miniLED胶层的装置，其特征在于，所述装置还包括振镜扫描模块和光束变换模块，所述激光器发射的激光依次经振镜扫描模块、光束变换模块和显微物镜后，入射到不良芯粒；其中，所述光束变换模块，用于对光路进行光瞳匹配，以将位于振镜入光口的光瞳匹配至显微物镜入瞳处。

10.根据权利要求8所述一种激光去除miniLED胶层的装置，其特征在于，所述装置还包括第一合束镜，用于对成像光路和自动对焦模块的光路进行合束；第二合束镜，用于对成像光路、自动对焦模块的光路以及激光光路进行合束。