CN116721948A - 一种微型电子元件排料转移与定位装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微型电子元件排料转移与定位装置及其方法，属于微型电子元件生产设备领域，本装置包括载物台、微针装置、顶升机构和摄像装置；采用双顶针同时往中间移动原理，增大了位于第一载物台一侧的目标微型电子元件附近的其他微型电子元件与第二载物盘上已排布完成的微型电子元件之间的间隙，避免了现有技术中只有微型顶针下戳时，位于第一载物台一侧的目标微型电子元件附近的微型电子元件与第二载物盘中已排布完成的微型电子元件发生干涉，本发明缩小了第二载物盘上排布的微型电子元件之间间距，节省了资源；本装置通过载物台、微针装置、顶升机构和摄像装置的协同配合，实现了微型电子元件的高效转移和更小的微型电子元件的转移。
Description
技术领域
本发明属于微型电子元件生产设备技术领域，尤其涉及一种微型电子元件排料转移与定位装置及其方法。
背景技术
随着科技的进步，越来越多的电子元件都向着微型化趋势发展，比如Mini LED，MicroLED。由于Mini LED，MicroLED晶圆在生产过程中，难免会产生一些残次品，那么就需要将Mini LED，MicroLED晶圆上功能正常的Mini LED，MicroLED给挑选出来，通常采用分选设备将Mini LED，MicroLED一颗一颗挑选并按照各产品的要求放置在蓝膜或者UV膜上。由于LED越来越小，目前已经发展到迷你LED(MiniLED)和微型LED(Micro LED)的级别。通常把尺寸在0.1～0.2mm之间的LED叫MiniLED，尺寸在0.03mm以下的称为MicroLED。
传统的分选方法是采用吸嘴利用真空一颗一颗地吸取LED，再转移到蓝膜或者UV膜上上。但是根据经验，因为尺寸的关系0.1mm以下的LED已经很难被真空吸嘴吸取，并且吸嘴寿命也会大幅度降低，在挑选Mini/Micro LED并转移Mini/Micro LED到蓝膜或者UV膜上的过程较繁琐，导致分选Mini/Micro LED效率较低，同时由于Mini/Micro LED的尺寸过小，给一颗一颗转移带来麻烦。
首先，由于Mini LED或者MicroLED的尺寸相当小，采用传统的一颗一颗地用吸嘴去转移的形式，对于吸嘴上吸孔的要求太高，无法实现Mini LED或者MicroLED的吸取。吸嘴吸取Mini/MicorLED这个过程中的难度很大，成功率不高。另外，传统的方式中，需要首先对位，然后吸嘴吸取，再移动到指定位置，然后吸嘴放置LED，导致转移的效率偏低。
另外，如图1中的(a)所示，现有的自动化微型电子元件排料设备的微型顶针下戳时，位于目标微型电子元件附近的微型电子元件与下方载物盘中已排布完成的微型电子元件发生干涉，为了避免干涉现象的发生，如图1中的(b)所示，将上方载物盘或者下方载物盘中的微型电子元件的间距增大。但是现实中要对巨量的LED进行排布，较大的间距就会导致资源浪费。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种微型电子元件排料转移与定位装置及其方法，本发明要解决的技术问题是如何提高微型电子元件转移的效率和缩小各个微型电子元件之间的间距。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种微型电子元件排料转移与定位装置，包括第一载物台、第二载物台、微针装置、顶升机构和摄像装置；
第二载物台设置在第一载物台的一侧，微针装置设置在第一载物台远离第二载物台的一侧，顶升机构设置在第二载物台远离第一载物台的一侧，摄像装置设置在第一载物台的一侧。
进一步的，第一载物台包括第一载物台驱动装置和第一载物盘，第一载物盘设置在第一载物台驱动装置上靠近第二载物盘的一侧。
进一步的，微型电子元件通过物理的方式，例如磁力和表面张力等，附着在第一载物盘上靠近第二载物盘的一面。
进一步的，第一载物盘由具有一定透明度的膜类材料或者柔性材料制成。
进一步的，第二载物台包括第二载物台驱动装置和第二载物盘，第二载物盘设置在第二载物台驱动装置上靠近第一载物盘的一侧。
进一步的，第二载物盘由透明或半透明的柔性材料制成。
进一步的，第二载物盘上用于承接微型电子元件的表面具有粘性。
进一步的，微针装置包括微型顶针和微针驱动装置，微针驱动装置连接在微型顶针上远离第一载物盘的一侧。
进一步的，顶升机构包括顶杆和顶杆驱动装置，顶杆驱动装置连接在顶杆上远离第二载物盘的一侧。
进一步的，摄像装置包括上视摄像头或下视摄像头，上视摄像头安装在第一载物盘设置有微型电子元件的一侧，下视摄像头位于第一载物盘的一侧，下视摄像头与微型顶针同侧设置。
本发明提供了一种微型电子元件排料转移与定位方法，利用上述微型电子元件排料转移与定位装置，包括如下步骤：
步骤S1：利用摄像装置确定微针装置的位置，作为指定位置；利用摄像装置确定微型电子元件的位置，并计算出微型电子元件到指定位置要移动的距离；
步骤S2：当第一载物盘上的微型电子元件移动到指定位置和第二载物盘到达预设位置时，微针装置向第二载物盘方向移动，顶杆机构向第一载物盘方向顶起，使微型电子元件与第二载物盘具有粘性的表面接触，从而实现微型电子元件的转移；
步骤S3：顶升机构和微针装置回缩，第一载物盘带动下一个微型电子元件移动到指定位置，同时第二载物盘在第二载物台驱动装置的带动下移动到下一个微型电子元件承接位置；
步骤S4：微针装置向第二载物盘方向移动，顶升机构向第一载物盘方向顶起，再次实现微型电子元件的转移；
步骤S5：重复上述步骤S3和步骤S4，将第一载物盘上的微型电子元件按照预设的排布规律排布在第二载物盘上。
本发明提供了一种微型电子元件排料转移与定位方法，利用上述微型电子元件排料转移与定位装置，包括如下步骤：
步骤S1：利用摄像装置确定微针装置的位置，作为指定位置；利用摄像装置确定微型电子元件的位置，并计算出微型电子元件到指定位置要移动的距离；
步骤S2：顶杆机构向第一载物盘方向顶起，当第一载物盘上的微型电子元件移动到指定位置和第二载物盘到达预设位置时，微针装置向第二载物盘方向移动，使微型电子元件与第二载物盘具有粘性的表面接触，从而实现微型电子元件的转移；
步骤S3：微针装置回缩，第一载物盘带动下一个微型电子元件移动到指定位置，同时第二载物盘在第二载物台驱动装置的带动下移动到下一个微型电子元件的承接位置；
步骤S4：微针装置向第二载物盘方向移动，再次实现微型电子元件的转移；
步骤S5：重复上述步骤S3和步骤S4，将第一载物盘上的微型电子元件按照预设的排布规律排布在第二载物盘上。
进一步的，在进行更换第二载物盘时，顶杆机构进行回缩。
本发明一种微型电子元件排料转移与定位装置及其方法采用双顶针系统同时往中间移动原理，增大了位于第一载物盘的目标微型电子元件附近的微型电子元件与第二载物盘上已排布完成的微型电子元件之间的间隙，避免了现有技术中只有微型顶针戳下来时，位于第一载物盘的目标微型电子元件附近的微型电子元件与第二载物盘中已排布完成的微型电子元件发生干涉，从而也缩小了第一载物盘上各个微型电子元件之间的间距，缩小了第二载物盘上各个微型电子元件之间的间距，节省了资源；本装置通过第一载物台、第二载物台、微针装置、顶升机构和摄像装置的协同配合，实现了微型电子元件的高效转移；相对原本的用吸嘴吸取来转移的方式而言，本发明通过微型顶针实现更小的微型电子元件的转移。
附图说明
图1中的(a)是微型电子元件间距较小时，现有技术的自动化微型电子元件排料设备的排料示意图；图1中的(b)是微型电子元件间距较大时，现有技术的自动化微型电子元件排料设备的排料示意图。
图2是本发明一种微型电子元件排料转移与定位方法的结构示意图。
图3是本发明一种微型电子元件排料转移与定位方法的结构示意图。
图4中的(a)到(f)是本发明一种微型电子元件排料转移与定位方法的工作流程示意图；。
图5中的(a)到(f)是本发明一种微型电子元件排料转移与定位方法的工作流程示意图。
其中，1-第一载物台驱动装置；2-微型电子元件；3-第一载物盘；4-微型顶针；5-第二载物台驱动装置；6-第二载物盘；7-顶杆；8-上视摄像头；9-下视摄像头。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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。
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种微型电子元件排料转移与定位装置及其方法进一步详细描述。
实施例1：
图2示出了本发明一种微型电子元件排料转移与定位装置，包括第一载物台、第二载物台、微针装置、顶升机构和摄像装置；
第二载物台设置在第一载物台的一侧，微针装置设置在第一载物台远离第二载物台的一侧，顶升机构设置在第二载物台远离第一载物台的一侧，摄像装置设置在第一载物台的一侧。
实施例2：
图2示出了本发明一种微型电子元件排料转移与定位装置，包括第一载物台、第二载物台、微针装置、顶升机构和摄像装置；
第二载物台设置在第一载物台的一侧，微针装置设置在第一载物台远离第二载物台的一侧，顶升机构设置在第二载物台远离第一载物台的一侧，摄像装置设置在第一载物台的一侧。
本实施例与第一实施例不同之处在于：
第一载物台包括第一载物台驱动装置1和第一载物盘3，第一载物盘3设置在第一载物台驱动装置1上靠近第二载物台的一侧。
第一载物盘3用于运载微型电子元件2，微型电子元件2安装在第一载物盘3上靠近第二载物台的一面，第一载物盘3由透明的膜类材料或者柔性材料制成。在本实施例中，该微型电子元件2优选为Mini/Micro LED，当然，在实际应用时，也可以设置为其他尺寸较小的电子元件，非本实施例为限。
第二载物台包括第二载物台驱动装置5和第二载物盘6，第二载物盘6设置在第二载物台驱动装置5上靠近第一载物盘3的一侧，第二载物台驱动装置5能够带动第二载物盘6移动。
第二载物盘6用于承接从第一载物盘3上分离下来的微型电子元件2，第二载物盘6可以设置为透明或半透明，且第二载物盘6用于承接微型电子元件2的表面具有粘性。
第二载物盘6设置为透明或半透明的异方性导电胶膜或UV膜或蓝膜。
微针装置包括微型顶针4和微针驱动装置，微针驱动装置连接在微型顶针4的上方，微针驱动装置能够驱动微型顶针4上升或者下降。微型顶针4用于将微型电子元件2从第一载物盘3上戳下来。
顶升机构包括顶杆7和顶杆驱动装置，顶杆驱动装置连接在顶杆7上远离第二载物台的一侧，顶杆驱动装置能够驱动顶杆7顶起或者伸缩。
如图2所示，为了避免微型顶针4戳下来时，位于第一载物盘3的目标微型电子元件附近的微型电子元件2与第二载物盘6中已排布完成的微型电子元件2发生干涉，干扰已排布好的微型电子元件2，本发明采用双顶针系统同时往中间移动原理，增大了位于第一载物盘3的目标微型电子元件附近的微型电子元件2与第二载物盘6中已排布完成的微型电子元件2之间的间距，避免了二者发生干扰。这样也缩小了第一载物盘3上各个微型电子元件2之间的间距，缩小了第而载物盘6上各个微型电子元件2之间的间距，节省了资源。
摄像装置包括上视摄像头8或下视摄像头9，上视摄像头8安装在第一载物盘3设置有微型电子元件的一侧，下视摄像头9位于第一载物盘3的一侧，下视摄像头9与微型顶针4同侧设置。
如图2和图3所示，上视摄像头8或者下视摄像头9，确定微针装置的位置，作为指定位置；扫描识别第一载物盘3上面的微型电子元件2，从而划定微型电子元件2位置，并计算出微型电子元件2到指定位置要移动的距离。
如图4所示，本实施例一种微型电子元件排料转移与定位装置的工作过程如下：
在第一载物盘3未装载微型电子元件2时，通过摄像装置确定微型顶针4的位置，作为指定位置；
当第一载物盘3装载微型电子元件2后，利用摄像装置确定微型电子元件2的位置，并计算出微型电子元件2到指定位置要移动的距离；通过第一载物台驱动装置1移动第一载物盘3，摄像装置识别第一载物盘3上面的微型电子元件2的位置；
如图4中的(a)和(b)所示，第二载物台驱动装置5带动第二载物盘6移动，当微型电子元件2移动到指定位置和第二载物盘6到达预设位置时，微针驱动装置带动微型顶针4向下移动，顶杆驱动装置带动顶杆7向上顶起，将微型电子元件2从第一载物盘3上戳到顶杆7顶起的第二载物盘6上，由第二载物盘6粘住该微型电子元件2；
如图4中的(c)到(e)所示，然后顶杆驱动装置带动顶杆7下降远离第二载物盘6，第一载物台驱动装置1带动第一载物盘3水平移动，使下一个微型电子元件2移动到指定位置，同时第二载物盘6在第二载物台驱动装置5的带动下移动一定距离，准备接收从第一载物盘3上转移的下一个微型电子元件2；
如图4中的(f)所示，当下一微型电子元件2移动到指定位置时，微针驱动装置带动微型顶针4向下移动，顶杆驱动装置带动顶杆7向上顶起，将微型电子元件2从第一载物盘3上戳到顶杆7顶起的第二载物盘6上，由第二载物盘6粘住该微型电子元件2；
重复上述步骤，直到第一载物盘3上的微型电子元件2按照预设的规律密集排布在第二载物盘上。如有需要，可以再按照传统的die bond直接转移方式，通过吸嘴直接将整个一片已经按照指定排布方式排布好的微型电子元件载体整体转移到已经覆盖异方性导电胶膜(Anisotropic Conductive Film；ACF)的电路板上。再通过热压焊的方式将电子元件与电路板连通。
另外除了上述工作过程外，还可以按照图5中(a)到(f)所示进行微型电子元件2的转移，该过程与上述过程相似，相同之处不再进行赘述，不同之处在于，除了更换第二载物盘6时顶杆7处于回缩状态，其他工作时间内顶杆7一直处于顶升状态，第二载物台6一直处于被顶起的状态。
本发明一种微型电子元件排料转移与定位装置采用双顶针系统同时往中间移动原理，增大了位于上方的目标微型电子元件附近的微型电子元件2与第二载物盘6上已排布完成的微型电子元件2之间的间距，避免了现有技术中只有微型顶针4戳下来时，位于上方的目标微型电子元件附近的微型电子元件2与第二载物盘6中已排布完成的微型电子元件2发生干涉，从而也缩小了第一载物盘3上各个微型电子元件2之间的间距，缩小了第二载物盘6上各个微型电子元件2之间的间距，节省了资源；本装置通过第一载物台、第二载物台、微针装置、顶升机构和摄像装置的协同配合，实现了微型电子元件2的高效转移。
实施例3：
如图4所示，本发明一种微型电子元件排料转移与定位方法，包括以下步骤：
步骤S1：利用摄像装置确定微针装置的位置，作为指定位置；利用摄像装置确定微型电子元件2的位置，并计算出微型电子元件2到指定位置要移动的距离；
步骤S2：第一载物台驱动装置1移动第一载物盘3，当第一载物盘3上的微型电子元件移动到指定位置和第二载物盘6到达预设位置时，微针装置向下移动，顶杆机构向上顶起，实现微型电子元件2的转移；
步骤S3：顶升机构和微针装置回缩，第一载物盘3带动下一个微型电子元件移动到指定位置，同时第二载物盘6在第二载物台驱动装置的带动下移动；
步骤S4：微针装置向下移动，顶升机构向上顶起，再次实现微型电子元件的转移；
步骤S5：重复上述步骤S3和步骤S4，将第一载物盘上的微型电子元件按照预设的排布规律排布在第二载物盘上。
实施例4：
如图5所示，本发明一种微型电子元件排料转移与定位方法，包括以下步骤：
步骤S1：利用摄像装置确定微针装置的位置，作为指定位置；利用摄像装置确定微型电子元件2的位置，并计算出微型电子元件2到指定位置要移动的距离；
步骤S2：顶杆机构向上顶起，当第一载物盘3上的微型电子元件2移动到指定位置和第二载物盘6到达预设位置时，微针装置向下移动，实现微型电子元件2的转移；
步骤S3：微针装置回缩，第一载物盘3带动下一个微型电子元件2移动到指定位置，同时第二载物盘6在第二载物台驱动装置的带动下移动；
步骤S4：微针装置向下移动，再次实现微型电子元件2的转移；
步骤S5：重复上述步骤S3和步骤S4，将第一载物盘上的微型电子元件按照预设的排布规律排布在第二载物盘上。
本发明一种微型电子元件排料转移与定位方法采用双顶针系统同时往中间移动原理，增大了位于上方的目标微型电子元件2附近的微型电子元件2与第二载物盘6上已排布完成的微型电子元件2之间的间距，避免了现有技术中只有微型顶针4戳下来时，位于上方的目标微型电子元件附近的微型电子元件2与第二载物盘6中已排布完成的微型电子元件2发生干涉，从而也缩小了第一载物盘3上各个微型电子元件2之间的间距，缩小了第二载物盘6上各个微型电子元件2之间的间距，节省了资源。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种微型电子元件排料转移与定位装置，其特征在于，包括第一载物台、第二载物台、微针装置、顶升机构和摄像装置；
第二载物台设置在第一载物台的一侧，微针装置设置在第一载物台远离第二载物台的一侧，顶升机构设置在第二载物台远离第一载物台的一侧，摄像装置设置在第一载物台的一侧。
2.根据权利要求1所述的微型电子元件排料转移与定位装置，其特征在于，第一载物台包括第一载物台驱动装置和第一载物盘，第一载物盘设置在第一载物台驱动装置上靠近第二载物盘的一侧。
3.根据权利要求2所述的微型电子元件排料转移与定位装置，其特征在于，微型电子元件设置在第一载物盘上靠近第二载物盘的一面。
4.根据权利要求2所述的微型电子元件排料转移与定位装置，其特征在于，第一载物盘由具有透明度的膜类材料或者柔性材料制成。
5.根据权利要求2所述的微型电子元件排料转移与定位装置，其特征在于，第二载物台包括第二载物台驱动装置和第二载物盘，第二载物盘设置在第二载物台驱动装置上靠近第一载物盘的一侧。
6.根据权利要求5所述的微型电子元件排料转移与定位装置，其特征在于，第二载物盘由透明或半透明的柔性材料制成。
7.根据权利要求5所述的微型电子元件排料转移与定位装置，其特征在于，第二载物盘上用于承接微型电子元件的表面具有粘性。
8.根据权利要求5所述的微型电子元件排料转移与定位装置，其特征在于，微针装置包括微型顶针和微针驱动装置，微针驱动装置连接在微型顶针上远离第一载物盘的一侧。
9.根据权利要求8所述的微型电子元件排料转移与定位装置，其特征在于，顶升机构包括顶杆和顶杆驱动装置，顶杆驱动装置连接在顶杆上远离第二载物盘的一侧。
10.根据权利要求9所述的微型电子元件排料转移与定位装置，其特征在于，摄像装置包括上视摄像头或下视摄像头，上视摄像头安装在第一载物盘设置有微型电子元件的一侧，下视摄像头位于第一载物盘的一侧，下视摄像头与微型顶针同侧设置。
11.一种微型电子元件排料转移与定位方法，其特征在于，利用权利要求5-10任一项所述的微型电子元件排料转移与定位装置，包括如下步骤：
步骤S1：利用摄像装置确定微针装置的位置，作为指定位置；利用摄像装置确定微型电子元件的位置，并计算出微型电子元件到指定位置要移动的距离；
步骤S2：当第一载物盘上的微型电子元件移动到指定位置和第二载物盘到达预设位置时，微针装置向第二载物盘方向移动，顶杆机构向第一载物盘方向顶起，实现微型电子元件的转移；
步骤S3：顶升机构和微针装置回缩，第一载物盘带动下一个微型电子元件移动到指定位置，同时第二载物盘在第二载物台驱动装置的带动下移动到下一微型电子元件的承接位置；
步骤S4：微针装置向第二载物盘方向移动，顶升机构向第一载物盘方向顶起，再次实现微型电子元件的转移；
步骤S5：重复上述步骤S3和步骤S4，将第一载物盘上的微型电子元件按照预设的排布规律排布在第二载物盘上。
12.一种微型电子元件排料转移与定位方法，其特征在于，利用权利要求5-10任一项所述的微型电子元件排料转移与定位装置，包括如下步骤：
步骤S1：利用摄像装置确定微针装置的位置，作为指定位置；利用摄像装置确定微型电子元件的位置，并计算出微型电子元件到指定位置要移动的距离；
步骤S2：顶杆机构将第二载物盘向第一载物盘方向顶起，当第一载物盘上的微型电子元件移动到指定位置和第二载物盘到达预设位置时，微针装置向第二载物盘方向移动，使微型电子元件与第二载物盘的表面接触，从而实现微型电子元件的转移；
步骤S3：微针装置回缩，第一载物盘带动下一个微型电子元件移动到指定位置，同时第二载物盘在第二载物台驱动装置的带动下移动到下一个微型电子元件的承接位置；
步骤S4：微针装置向第二载物盘方向移动，再次实现微型电子元件的转移；
步骤S5：重复上述步骤S3和步骤S4，将第一载物盘上的微型电子元件按照预设的排布规律排布在第二载物盘上。
13.根据权利要求12所述的微型电子元件排料转移与定位方法，其特征在于，在进行更换第二载物盘时，顶杆机构进行回缩。
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| CN202310741921.2A CN116721948A (zh) | 2023-06-20 | 2023-06-20 | 一种微型电子元件排料转移与定位装置及其方法 |
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Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
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-
2023
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