CN116759365A - 一种氢能气动巨量转移机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢能气动巨量转移机构，主要由工作平台移动系统、氢氧反应器系统和工装移动系统组成。工作平台移动系统主要包括：大理石底座、弓形大理石支柱、上X/Y轴直线电机、上X轴光栅和上X轴滑台；氢氧反应器系统主要包括：上滑台、CCD相机、反应器滑槽板、氢氧反应器、管道和电磁阀；工装移动系统主要包括：下X/Y轴直线电机、下X/Y轴光栅、下X/Y轴滑台、音圈电机组、限位装置组、真空底座和芯片载板。本发明采用氢能气动进行芯片转移，利用氢氧反应产生高压气体，驱动蓝膜产生气泡，推动芯片转移，具有转移姿态可控、膜材可重复使用、无工作环境污染、无需反应介质、无需高精度工装和气泡形状良好的优点，可实现高精度和高良率的巨量转移。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体光电技术，尤其涉及一种氢能气动巨量转移机构。
背景技术
信息时代的到来意味着更多的资讯和资源都会通过显示屏幕传播，显示技术从阴极射线管(CRT：Cathode Ray Tube)到液晶显示器(LCD：Liquid Crystal Display)实现了高清显示，但显示残影和无法做到自发光的缺陷，遏制液晶显示器发展。从有机发光二极管(OLED：Organic Light-Emitting Diode)开始实现了自发光显示，并且响应速度极快，但是OLED显示屏寿命不长，容易产生“烧屏”现象，屏幕会以低频率闪烁，伤害人的眼睛。MiniLED作为新一代显示技术，采用阵列化的无机自发光微米级LED芯片，降低了响应时间和功耗等，提高了色域、动态分区程度和对比度等，解决了上述问题。
Mini LED显示面板生产的工艺流程链长且复杂，主要包括芯片制备、芯片转移和缺陷检测与修复等环节。其中，巨量转移技术是指通过高精度转移设备，将近亿颗Mini/Micro LED晶粒从源基板中拾取或剥离，通过高速精准定位机构转移至目标基板。生产一台普通的4K屏幕，需要转移的微米级LED芯片将达到数百万甚至千万量级。一次转移1万颗，至少需要重复上百次，转移芯片数量巨大，且准确度要求极高，致使巨量转移成为Mini LED后段封装工艺中限制产能的关键环节。目前世界上主流转移方式分为四个流派：流体自组装、滚轴转印、针刺转移和激光转移。流体自组装、滚轴转印和针刺转移在转移过程都会产生刚性接触，对芯片结构产生较大破坏，影响巨量转移良率和产品寿命。激光转移目前有两种方式：UV减粘方式和气泡转移方式。UV减粘方式目前以重力驱动自由落体为主，转移过程芯片姿态无法控制，干扰因素较多，转移效率和良率难以提升。气泡转移方式实现了高精度柔性接触，转移过程可控，干扰因素较少，对芯片结构影响较小，在行业内广泛应用。
目前国际上产生气泡的转移方式主要分为三种：激光热释放、激光微孔介质气化和阵列微孔气动。激光热释放方式使用激光照射特殊结构的牺牲层，利用牺牲层吸收激光能量到达阈值，自身分解产生气泡，驱动芯片选择性转移至目标基板。
中国专利202210520859.X所述的激光投影接近式巨量转移装置，借助激光具有高频率和高精度的优点，在紫外或者红外激光的作用下，烧蚀牺牲层产生气体，使牺牲层产生鼓泡实现转移。但牺牲层材质难以实现均匀分布，分解产生气泡较为发散，致使芯片易发生姿态变化和位置偏移，降低了芯片转移良率。此外，牺牲层材质不可复用且分解过程中会产生有毒、有害物质，污染工作环境。激光微孔介质气化方式使用激光照射封装在微孔玻璃板内的气液双态介质，产生气泡驱动芯片转移。
中国专利202210631736.3所述的基于微孔介质气化原晶膜的巨量转移装置，利用介质升温快且沸点低、粘结层受热后粘性显著降低的特性，使用激光照射介质发生气化，形成一个微小气泡，借助气泡推动弹力层使芯片向下移动，同时降低粘结层粘力，完成芯片的转移。该方案微孔容器的介质可以重复使用，但经过多次气化会导致介质变性，影响后期转移效率。由于介质封装在微孔容器内，微孔的孔径和间隙直接影响转移良率和效率，但制作出符合转移要求的微孔容器难度极大，导致成本极高。上述两类方案均需使用激光发生器，价格昂贵，抬升生产成本。阵列微孔气动方式一般通过设计高精度工装，直接对膜材吹高压气体产生气泡，实现转移。
中国专利202210631736.3所述的Mini/Micro LED芯片气动巨量转移装置，采用高精度工装实现位置对准工作，气嘴吹出高压气体，使弹力层和粘结层向下变形，实现芯片的转移。该方案对工装精度要求极高，工作所使用的微孔玻璃板制作难度极大，抬升了生产成本，高频率连续吹高压气体对气源要求极高，并且微孔壁会影响气体的射流形态，导致气泡形状扁平，转移中会导致其他芯片的剐蹭，影响转移效率和良率。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供了一种氢能气动巨量转移机构，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的氢能气动巨量转移机构，主要由工作平台移动系统、氢氧反应器系统和工装移动系统组成，工作平台移动系统主要包括：大理石底座1、弓形大理石支柱2、上X轴直线电机3定子、上X轴直线电机3前导轨、上X轴直线电机3后导轨、上X轴光栅4金属条、上X轴光栅4读数头、上X轴滑台5、上Y轴直线电机6定子、上Y轴直线电机6左导轨、上Y轴直线电机6右导轨；氢氧反应器系统主要包括：上滑台7、CCD相机8、反应器滑槽板9、氢氧反应器10、氢气管道11A、氧气管道11B、氢气电磁阀12A和氧气电磁阀12B；工装移动系统主要包括：下Y轴直线电机13定子、下Y轴直线电机13左导轨、下Y轴直线电机13右导轨、下Y轴光栅14金属条、下Y轴光栅14读数头、下Y轴滑台15、下X轴光栅16金属条、下X轴光栅16读数头、下X轴直线电机17定子、下X轴直线电机17左导轨、下X轴直线电机17右导轨、下X轴滑台18、音圈电机组19、限位装置组20、真空底座21和芯片载板22。大理石底座1位于弓形大理石支柱2的下方，弓形大理石支柱2位于大理石底座1的上表面，并通过紧固螺钉固定在大理石底座1的上表面，上X轴直线电机3定子位于弓形大理石支柱2的上表面横向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在弓形大理石支柱2的上表面，上X轴直线电机3前滑轨与上X轴直线电机3后滑轨呈对称状分布在上X轴直线电机3定子的两侧，上X轴光栅4金属条水平放置于弓形大理石支柱2的前侧面，并通过环氧树脂胶固定在弓形大理石支柱2的前侧面，上X轴滑台5位于上X轴直线电机3前滑轨与上X轴直线电机3后滑轨上表面，并通过自身滑块的卡槽卡在上X轴直线电机3前滑轨和上X轴直线电机3后滑轨上，上Y轴直线电机6定子位于上X轴滑台5的上表面纵向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在上X轴滑台5上，上Y轴直线电机6左滑轨与上Y轴直线电机6右滑轨呈对称状分布在上Y轴直线电机6定子的两侧，上滑台7位于上Y轴直线电机6左滑轨和上Y轴直线电机6右滑轨上表面，并通过自身滑块的卡槽卡在上Y轴直线电机6左滑轨和上Y轴直线电机6右滑轨上，上X轴光栅4读数头位于上滑台7的下表面右侧，并通过环氧树脂胶固定在上滑台7上，上X轴光栅4读数头的感应区域正对上X轴光栅4金属条，CCD相机8位于上滑台7的前侧，并通过上滑台7右侧卡槽固定在上滑台7上，反应器滑槽板9位于上滑台7的上表面和CCD相机8的左侧，并通过紧固螺钉固定在上滑台7的上表面，氢氧反应器10位于上滑台7的前侧和CCD相机8的左侧，氢氧反应器10位于反应器滑槽板9的前侧，并通过上滑台7的左侧卡槽固定在上滑台7上，氢气管道11A和氧气管道11B位于氢氧反应器10上表面，并通过密封胶固定在氢氧反应器10上表面孔内，氢气电磁阀12A位于氢气管道11A上半段径向外侧，并通过自身阀门结构固定在氢气管道11A上，氧气电磁阀12B位于氧气管道11B上半段径向外侧，并通过自身阀门结构固定在氧气管道11B上，下Y轴直线电机13定子位于大理石底座1的上表面纵向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在大理石底座1的上表面，下Y轴直线电机13左导轨与下Y轴直线电机13右导轨呈对称状分布在下Y轴直线电机13定子的两侧，下Y轴光栅14金属条位于大理石底座1的上表面，平行放置于下Y轴直线电机13左导轨左侧，下Y轴滑台15位于下Y轴直线电机13左导轨和下Y轴直线电机13右导轨上表面，下Y轴滑台15通过自身的滑块卡槽卡在下Y轴直线电机13左导轨和下Y轴直线电机13右导轨上，下Y轴光栅14读数头位于下Y轴滑台15的下表面左侧，并通过环氧树脂胶固定在下Y轴滑台15上，下Y轴光栅14读数头的感应区域正对下Y轴光栅14金属条，下X轴光栅16金属条水平放置于下Y轴滑台15的前侧面，并通过环氧树脂胶固定在下Y轴滑台15上，下X轴直线电机17定子位于下Y轴滑台15的上表面横向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在下Y轴滑台15的上表面，下X轴直线电机17前导轨与下X轴直线电机17后导轨呈对称状分布在下X轴直线电机17定子的两侧，并通过紧固螺钉固定在下Y轴滑台15上，下X轴滑台18位于下X轴直线电机17前导轨和下X轴直线电机17后导轨上表面，下Y轴滑台15通过自身的滑块卡槽卡在下X轴直线电机17前导轨和下X轴直线电机17后导轨上，下X轴光栅16读数头位于下X轴滑台18右侧面，并通过环氧树脂胶固定在下X轴滑台18上，下X轴光栅16读数头的感应区域正对下X轴光栅16金属条，音圈电机组19分布在下X轴滑台18上表面四角，并通过紧固螺钉固定在下X轴滑台18上，限位装置组20位于下X轴滑台18的上表面左右两侧边缘，并通过紧固螺钉固定在下X轴滑台18的上表面，真空底座21位于音圈电机组19的上表面，通过紧固螺钉固定在音圈电机组19上，保持真空底座21与下X轴滑台18平行，芯片载板22位于弓形大理石支柱2的下方，芯片载板22位于氢氧反应器10的下方和真空底座21的上方，芯片载板22通过自身卡槽与弓形大理石支柱2内部卡槽匹配固定。
与现有技术相比，本发明所提供的氢能气动巨量转移机构，转移过程姿态可控、可重复使用、转移成本低、无工作环境污染、高效率和高良率的优点，特别适用于Mini LED芯片巨量转移。
附图说明
图1为本发明实施例提供的氢能气动巨量转移机的三维结构示意图；
图2为本发明实施例的氢氧反应器系统的三维爆炸结构示意图；
图3为本发明实施例的氢氧反应器内部结构的剖视图；
图4为本发明实施例的下X轴滑台、音圈电机组和限位装置组三者的安装三维示意图；
图5为本发明实施例的芯片载板系统的三维结构示意图；
图6为本发明实施例的转移流程的原理示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。
术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
除另有明确的规定或限定外，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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文中的具体含义。
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，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明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文的限制。
本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明的氢能气动巨量转移机构，主要由工作平台移动系统、氢氧反应器系统和工装移动系统组成，工作平台移动系统主要包括：大理石底座1、弓形大理石支柱2、上X轴直线电机3定子、上X轴直线电机3前导轨、上X轴直线电机3后导轨、上X轴光栅4金属条、上X轴光栅4读数头、上X轴滑台5、上Y轴直线电机6定子、上Y轴直线电机6左导轨、上Y轴直线电机6右导轨；氢氧反应器系统主要包括：上滑台7、CCD相机8、反应器滑槽板9、氢氧反应器10、氢气管道11A、氧气管道11B、氢气电磁阀12A和氧气电磁阀12B；工装移动系统主要包括：下Y轴直线电机13定子、下Y轴直线电机13左导轨、下Y轴直线电机13右导轨、下Y轴光栅14金属条、下Y轴光栅14读数头、下Y轴滑台15、下X轴光栅16金属条、下X轴光栅16读数头、下X轴直线电机17定子、下X轴直线电机17左导轨、下X轴直线电机17右导轨、下X轴滑台18、音圈电机组19、限位装置组20、真空底座21和芯片载板22。大理石底座1位于弓形大理石支柱2的下方，弓形大理石支柱2位于大理石底座1的上表面，并通过紧固螺钉固定在大理石底座1的上表面，上X轴直线电机3定子位于弓形大理石支柱2的上表面横向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在弓形大理石支柱2的上表面，上X轴直线电机3前滑轨与上X轴直线电机3后滑轨呈对称状分布在上X轴直线电机3定子的两侧，上X轴光栅4金属条水平放置于弓形大理石支柱2的前侧面，并通过环氧树脂胶固定在弓形大理石支柱2的前侧面，上X轴滑台5位于上X轴直线电机3前滑轨与上X轴直线电机3后滑轨上表面，并通过自身滑块的卡槽卡在上X轴直线电机3前滑轨和上X轴直线电机3后滑轨上，上Y轴直线电机6定子位于上X轴滑台5的上表面纵向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在上X轴滑台5上，上Y轴直线电机6左滑轨与上Y轴直线电机6右滑轨呈对称状分布在上Y轴直线电机6定子的两侧，上滑台7位于上Y轴直线电机6左滑轨和上Y轴直线电机6右滑轨上表面，并通过自身滑块的卡槽卡在上Y轴直线电机6左滑轨和上Y轴直线电机6右滑轨上，上X轴光栅4读数头位于上滑台7的下表面右侧，并通过环氧树脂胶固定在上滑台7上，上X轴光栅4读数头的感应区域正对上X轴光栅4金属条，CCD相机8位于上滑台7的前侧，并通过上滑台7右侧卡槽固定在上滑台7上，反应器滑槽板9位于上滑台7的上表面和CCD相机8的左侧，并通过紧固螺钉固定在上滑台7的上表面，氢氧反应器10位于上滑台7的前侧和CCD相机8的左侧，氢氧反应器10位于反应器滑槽板9的前侧，并通过上滑台7的左侧卡槽固定在上滑台7上，氢气管道11A和氧气管道11B位于氢氧反应器10上表面，并通过密封胶固定在氢氧反应器10上表面孔内，氢气电磁阀12A位于氢气管道11A上半段径向外侧，并通过自身阀门结构固定在氢气管道11A上，氧气电磁阀12B位于氧气管道11B上半段径向外侧，并通过自身阀门结构固定在氧气管道11B上，下Y轴直线电机13定子位于大理石底座1的上表面纵向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在大理石底座1的上表面，下Y轴直线电机13左导轨与下Y轴直线电机13右导轨呈对称状分布在下Y轴直线电机13定子的两侧，下Y轴光栅14金属条位于大理石底座1的上表面，平行放置于下Y轴直线电机13左导轨左侧，下Y轴滑台15位于下Y轴直线电机13左导轨和下Y轴直线电机13右导轨上表面，下Y轴滑台15通过自身的滑块卡槽卡在下Y轴直线电机13左导轨和下Y轴直线电机13右导轨上，下Y轴光栅14读数头位于下Y轴滑台15的下表面左侧，并通过环氧树脂胶固定在下Y轴滑台15上，下Y轴光栅14读数头的感应区域正对下Y轴光栅14金属条，下X轴光栅16金属条水平放置于下Y轴滑台15的前侧面，并通过环氧树脂胶固定在下Y轴滑台15上，下X轴直线电机17定子位于下Y轴滑台15的上表面横向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在下Y轴滑台15的上表面，下X轴直线电机17前导轨与下X轴直线电机17后导轨呈对称状分布在下X轴直线电机17定子的两侧，并通过紧固螺钉固定在下Y轴滑台15上，下X轴滑台18位于下X轴直线电机17前导轨和下X轴直线电机17后导轨上表面，下Y轴滑台15通过自身的滑块卡槽卡在下X轴直线电机17前导轨和下X轴直线电机17后导轨上，下X轴光栅16读数头位于下X轴滑台18右侧面，并通过环氧树脂胶固定在下X轴滑台18上，下X轴光栅16读数头的感应区域正对下X轴光栅16金属条，音圈电机组19分布在下X轴滑台18上表面四角，并通过紧固螺钉固定在下X轴滑台18上，限位装置组20位于下X轴滑台18的上表面左右两侧边缘，并通过紧固螺钉固定在下X轴滑台18的上表面，真空底座21位于音圈电机组19的上表面，通过紧固螺钉固定在音圈电机组19上，保持真空底座21与下X轴滑台18平行，芯片载板22位于弓形大理石支柱2的下方，芯片载板22位于氢氧反应器10的下方和真空底座21的上方，芯片载板22通过自身卡槽与弓形大理石支柱2内部卡槽匹配固定。
所述的氢氧反应器10主要包括：反应器外壳1001、进气管道固定板1002、电火花触发器1003、整体弹簧1004、陶瓷活塞1005和微孔针头1006，反应器外壳1001通过紧固螺钉固定在进气管道固定板1002的径向外侧，并涂覆阻燃密封胶，进气管道固定板1002位于电火花触发器1003和整体弹簧1004的上方，电火花触发器1003通过环氧树脂胶固定在进气管道固定板1002中间孔径内，整体弹簧1004通过自身环形结构卡在反应器外壳1001内表面，整体弹簧1004通过环氧树脂胶固定在进气管道固定板1002下表面和陶瓷活塞1005上表面，微孔针头1006位于进气管道固定板1002、电火花触发器1003、整体弹簧1004和陶瓷活塞1005下方，并通过自身螺纹结构固定在反应器外壳1001下表面径向内侧。
所述的音圈电机组19包括：音圈电机A1901、音圈电机B1902、音圈电机C1903和音圈电机D1904，音圈电机均为直流电流驱动，行程不小于20mm，误差精度小于±3μm。
所述的芯片载板组件22主要包括：芯片载板2201、蓝膜2202和过渡层2203，芯片载板组件22通过自身T形结构，配合在弓形大理石支柱2前侧T型槽内，并可以沿T型槽方向双向滑动。
所述的上X轴直线电机3、上Y轴直线电机6、下Y轴直线电机13和下X轴直线电机17，直线电机运动和重复定位误差小于±3μm。
所述的上滑台7、反应器滑槽板9、下Y轴滑台15和下X轴滑台18为不锈钢、铝材和合金材料中的一种，其表面具有较高平整度，并进行表面阳极化处理。
所述的氢气管道11A为蒙耐尔合金和不锈钢中的一种，并为无焊缝金属管道，所述的氧气管道11B为黄铜、紫铜和合金钢中的一种，并为无焊缝金属管道，所述的氢气电磁阀12A和氧气电磁阀12B为高速电磁驱动气阀，其开关频率大于每秒30次。
所述的反应器外壳1001和进气管道固定板1002为不锈钢、铝材和合金材料中的一种，其内外表面光滑且结构稳固，所述的电火花触发器1003为紫铜、石墨和钨铜复合材料中的一种，其导热性大于350w/(m.k)、电阻率小于0.02Ωmm2/m，所述的整体弹簧1004为碳素弹簧钢、合金弹簧钢和其他特殊合金中的一种，其力学性能为：屈服点大于83σs/Mpa，抗拉强度大于1029σb/Mpa，所述的陶瓷活塞1005为多孔陶瓷，其吸水率大于25wt％，所述的微孔针头1006为不锈钢、钛和钯-钴合金材料中的一种，其具有良好的机械性能，金属强度可以制作50μm以下微孔。
所述的蓝膜2202具有优良可恢复形变能力，材质为PDMS、TPE、TPEE、TPU、TPR和TPV材料中的一种，其粘性大于过渡层2203，小于锡膏或助焊剂粘性，在经过氢氧反应器12施加气体压强后可以形成0.5mm-1mm高的气泡。
所述的过渡层2203具有优良可恢复形变能力，其表面具有排布完好的阵列MiniLED芯片，材质为PDMS、TPE和TPV材料中的一种。
上述方案的原理是：
一种氢能气动巨量转移机构，使用CCD相机识别并记录焊盘和芯片位置数据，采用上、下直线电机分别驱动氢氧反应器和目标基板移动至目标工位，实现针头、芯片和焊盘三点垂直共线，音圈电机驱动目标基板垂直方向移动，调节芯片与目标基板的工作间隙，完成对位。通过倒膜工艺，将已排布好的芯片从过渡层转移到蓝膜上，使得芯片从电极朝胶转变为发光侧朝胶。利用氢气电磁阀和氧气电磁阀控制氢气和氧气以精确质量配比进入氢氧反应器系统，在氢氧反应器内经电火花触发反应，推动陶瓷活塞运动，经微孔针头吹高压气体到蓝膜产生气泡，利用气泡驱动芯片向目标基板移动。当芯片的下表面接触到锡膏或助焊剂时，由于蓝膜与芯片间粘性小于锡膏或助焊剂与芯片间的粘性，芯片从蓝膜剥落到基板，从而实现转移。
本发明与现有技术相比的优势在于：
本发明采用一种新型的基于氢能气动巨量转移机构，与激光热释放方式相比，避免了气泡转移姿态不可控、膜材不可重复使用和污染工作环境的缺陷；与激光微孔介质气化方式相比，避免了介质前期封装困难和多次使用后介质变性的缺陷；与阵列微孔气动相比，避免了工装精度要求极高、射流形态差的缺陷；具有转移姿态可控、膜材可重复使用、无工作环境污染、无需反应介质、无需高精度工装、气泡形状良好的优点，可实现高精度和高良率的巨量转移。
综上可见，本发明实施例的氢能气动巨量转移机构，利用氢氧反应产生高压气体，采用氢能气动进行芯片转移，利用氢氧反应产生高压气体，经微孔针头导流，吹出高径比可控的气泡，驱动蓝膜产生气泡，推动芯片转移，驱动芯片转移至目标基板，具有转移姿态可控、膜材可重复使用、无工作环境污染、无需反应介质、无需高精度工装和气泡形状良好的优点，可实现高精度和高良率的巨量转移。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的进行详细描述。
实施例1
如图1所示，一种氢能气动巨量转移机构，主要由工作平台移动系统、氢氧反应器系统和工装移动系统组成，其特征在于：工作平台移动系统主要包括：大理石底座1、弓形大理石支柱2、上X轴直线电机3定子、上X轴直线电机3前导轨、上X轴直线电机3后导轨、上X轴光栅4金属条、上X轴光栅4读数头、上X轴滑台5、上Y轴直线电机6定子、上Y轴直线电机6左导轨、上Y轴直线电机6右导轨；氢氧反应器系统主要包括：上滑台7、CCD相机8、反应器滑槽板9、氢氧反应器10、氢气管道11A、氧气管道11B、氢气电磁阀12A和氧气电磁阀12B；工装移动系统主要包括：下Y轴直线电机13定子、下Y轴直线电机13左导轨、下Y轴直线电机13右导轨、下Y轴光栅14金属条、下Y轴光栅14读数头、下Y轴滑台15、下X轴光栅16金属条、下X轴光栅16读数头、下X轴直线电机17定子、下X轴直线电机17左导轨、下X轴直线电机17右导轨、下X轴滑台18、音圈电机组19、限位装置组20、真空底座21和芯片载板22。大理石底座1位于弓形大理石支柱2的下方，弓形大理石支柱2位于大理石底座1的上表面，并通过紧固螺钉固定在大理石底座1的上表面，上X轴直线电机3定子位于弓形大理石支柱2的上表面横向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在弓形大理石支柱2的上表面，上X轴直线电机3前滑轨与上X轴直线电机3后滑轨呈对称状分布在上X轴直线电机3定子的两侧，上X轴光栅4金属条水平放置于弓形大理石支柱2的前侧面，并通过环氧树脂胶固定在弓形大理石支柱2的前侧面，上X轴滑台5位于上X轴直线电机3前滑轨与上X轴直线电机3后滑轨上表面，并通过自身滑块的卡槽卡在上X轴直线电机3前滑轨和上X轴直线电机3后滑轨上，上Y轴直线电机6定子位于上X轴滑台5的上表面纵向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在上X轴滑台5上，上Y轴直线电机6左滑轨与上Y轴直线电机6右滑轨呈对称状分布在上Y轴直线电机6定子的两侧，上滑台7位于上Y轴直线电机6左滑轨和上Y轴直线电机6右滑轨上表面，并通过自身滑块的卡槽卡在上Y轴直线电机6左滑轨和上Y轴直线电机6右滑轨上，上X轴光栅4读数头位于上滑台7的下表面右侧，并通过环氧树脂胶固定在上滑台7上，上X轴光栅4读数头的感应区域正对上X轴光栅4金属条，CCD相机8位于上滑台7的前侧，并通过上滑台7右侧卡槽固定在上滑台7上，反应器滑槽板9位于上滑台7的上表面和CCD相机8的左侧，并通过紧固螺钉固定在上滑台7的上表面，氢氧反应器10位于上滑台7的前侧和CCD相机8的左侧，氢氧反应器10位于反应器滑槽板9的前侧，并通过上滑台7的左侧卡槽固定在上滑台7上，氢气管道11A和氧气管道11B位于氢氧反应器10上表面，并通过密封胶固定在氢氧反应器10上表面孔内，氢气电磁阀12A位于氢气管道11A上半段径向外侧，并通过自身阀门结构固定在氢气管道11A上，氧气电磁阀12B位于氧气管道11B上半段径向外侧，并通过自身阀门结构固定在氧气管道11B上，下Y轴直线电机13定子位于大理石底座1的上表面纵向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在大理石底座1的上表面，下Y轴直线电机13左导轨与下Y轴直线电机13右导轨呈对称状分布在下Y轴直线电机13定子的两侧，下Y轴光栅14金属条位于大理石底座1的上表面，平行放置于下Y轴直线电机13左导轨左侧，下Y轴滑台15位于下Y轴直线电机13左导轨和下Y轴直线电机13右导轨上表面，下Y轴滑台15通过自身的滑块卡槽卡在下Y轴直线电机13左导轨和下Y轴直线电机13右导轨上，下Y轴光栅14读数头位于下Y轴滑台15的下表面左侧，并通过环氧树脂胶固定在下Y轴滑台15上，下Y轴光栅14读数头的感应区域正对下Y轴光栅14金属条，下X轴光栅16金属条水平放置于下Y轴滑台15的前侧面，并通过环氧树脂胶固定在下Y轴滑台15上，下X轴直线电机17定子位于下Y轴滑台15的上表面横向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在下Y轴滑台15的上表面，下X轴直线电机17前导轨与下X轴直线电机17后导轨呈对称状分布在下X轴直线电机17定子的两侧，并通过紧固螺钉固定在下Y轴滑台15上，下X轴滑台18位于下X轴直线电机17前导轨和下X轴直线电机17后导轨上表面，下Y轴滑台15通过自身的滑块卡槽卡在下X轴直线电机17前导轨和下X轴直线电机17后导轨上，下X轴光栅16读数头位于下X轴滑台18右侧面，并通过环氧树脂胶固定在下X轴滑台18上，下X轴光栅16读数头的感应区域正对下X轴光栅16金属条，音圈电机组19分布在下X轴滑台18上表面四角，并通过紧固螺钉固定在下X轴滑台18上，限位装置组20位于下X轴滑台18的上表面左右两侧边缘，并通过紧固螺钉固定在下X轴滑台18的上表面，真空底座21位于音圈电机组19的上表面，通过紧固螺钉固定在音圈电机组19上，保持真空底座21与下X轴滑台18平行，芯片载板22位于弓形大理石支柱2的下方，芯片载板22位于氢氧反应器10的下方和真空底座21的上方，芯片载板22通过自身卡槽与弓形大理石支柱2内部卡槽匹配固定。
如图2所示，为本发明技术解决方案的氢氧反应器系统的三维爆炸结构示意图，氢氧反应器系统主要包括：上滑台7、CCD相机8、反应器滑槽板9、氢氧反应器10、氢气管道11A、氧气管道11B、氢气电磁阀12A和氧气电磁阀12B；上滑台7位于CCD相机8的后侧，CCD相机8位于上滑台7的前侧，并通过上滑台7右侧卡槽固定在上滑台7上，反应器滑槽板9位于上滑台7的上表面和CCD相机8的左侧，并通过紧固螺钉固定在上滑台7的上表面，氢氧反应器10位于上滑台7的前侧和CCD相机8的左侧，氢氧反应器10位于反应器滑槽板9的前侧，并通过上滑台7的左侧卡槽固定在上滑台7上，氢气管道11A和氧气管道11B位于氢氧反应器10上表面，并通过密封胶固定在氢氧反应器10上表面孔内，氢气电磁阀12A位于氢气管道11A上半段径向外侧，并通过自身阀门结构固定在氢气管道11A上，氧气电磁阀12B位于氧气管道11B上半段径向外侧，并通过自身阀门结构固定在氧气管道11B上。
如图3所示，为本发明技术解决方案的氢氧反应器10内部结构的剖视图，氢氧反应器10内部结构主要包括：反应器外壳1001、进气管道固定板1002、电火花触发器1003、整体弹簧1004、陶瓷活塞1005和微孔针头1006；反应器外壳1001通过紧固螺钉固定在进气管道固定板1002的径向外侧，并涂覆阻燃密封胶，进气管道固定板1002位于电火花触发器1003和整体弹簧1004的上方，电火花触发器1003通过环氧树脂胶固定在进气管道固定板1002中间孔径内，整体弹簧1004通过自身环形结构卡在反应器外壳1001内表面，整体弹簧1004通过环氧树脂胶固定在进气管道固定板1002下表面和陶瓷活塞1005上表面，微孔针头1006位于进气管道固定板1002、电火花触发器1003、整体弹簧1004和陶瓷活塞1005下方，并通过自身螺纹结构固定在反应器外壳1001下表面径向内侧。
如图4所示，为本发明技术解决方案的下X轴滑台18、音圈电机组19和限位装置组20三者的安装三维示意图，下X轴滑台18主要包括：下X轴滑台过度板1801、下X轴滑台A滑块1802A、下X轴滑台B滑块1802B、下X轴滑台C滑块1802C、下X轴滑台D滑块1802D；音圈电机组19主要包括：A音圈电机1901、B音圈电机1902、C音圈电机1903和D音圈电机1904；限位装置组20主要包括：左限位装置2001和右限位装置2002；下X轴滑台A滑块1802A、下X轴滑台B滑块1802B、下X轴滑台C滑块1802C和下X轴滑台D滑块1802D呈“口”字状平均分布在下X轴滑台18下表面四角，并通过紧固螺钉固定在下X轴滑台18上，A音圈电机1901、B音圈电机1902、C音圈电机1903和D音圈电机1904呈“口”字状平均分布在下X轴滑台18上表面四角，并通过紧固螺钉固定在下X轴滑台18上，左限位装置2001与右限位装置2002位于X轴滑台18上表面左右两侧边缘，并通过紧固螺钉固定在X轴滑台18上。
如图5所示，为本发明技术解决方案的芯片载板系统22的三维结构示意图，芯片载板22主要包括：芯片载板2201、蓝膜2202和过渡层2203；芯片载板22具有T形结构，可以配合弓形大理石支柱2内部T型槽，T形芯片载板2201可以沿弓形大理石支柱2内部T型槽方向双向滑动，蓝膜2202需要经过倒膜工艺。
如图6所示，为本发明技术解决方案的转移流程的原理示意图，CCD相机8识别并记录蓝膜2203上芯片23的位置数据，通过工装调整对位，控制氢气和氧气的精确质量配比进入氢氧反应器10系统，电火花触发器触发反应，推动活塞运动，从而产生高压气体，高压气体从微孔针头精准喷射至芯片23对应的位置，推动芯片23剥落到锡膏或助焊剂24，从而实现转移。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种氢能气动巨量转移机构，主要由工作平台移动系统、氢氧反应器系统和工装移动系统组成，其特征在于：
所述工作平台移动系统主要包括：大理石底座(1)、弓形大理石支柱(2)、上X轴直线电机(3)定子、上X轴直线电机(3)前导轨、上X轴直线电机(3)后导轨、上X轴光栅(4)金属条、上X轴光栅(4)读数头、上X轴滑台(5)、上Y轴直线电机(6)定子、上Y轴直线电机(6)左导轨、上Y轴直线电机(6)右导轨；
所述氢氧反应器系统主要包括：上滑台(7)、CCD相机(8)、反应器滑槽板(9)、氢氧反应器(10)、氢气管道(11A)、氧气管道(11B)、氢气电磁阀(12A)和氧气电磁阀(12B)；
所述工装移动系统主要包括：下Y轴直线电机(13)定子、下Y轴直线电机(13)左导轨、下Y轴直线电机(13)右导轨、下Y轴光栅(14)金属条、下Y轴光栅(14)读数头、下Y轴滑台(15)、下X轴光栅(16)金属条、下X轴光栅(16)读数头、下X轴直线电机(17)定子、下X轴直线电机(17)左导轨、下X轴直线电机(17)右导轨、下X轴滑台(18)、音圈电机组(19)、限位装置组(20)、真空底座(21)和芯片载板(22)；
所述大理石底座(1)位于弓形大理石支柱(2)的下方，弓形大理石支柱(2)位于大理石底座(1)的上表面，并通过紧固螺钉固定在大理石底座(1)的上表面，上X轴直线电机(3)定子位于弓形大理石支柱(2)的上表面横向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在弓形大理石支柱(2)的上表面，上X轴直线电机(3)前滑轨与上X轴直线电机(3)后滑轨呈对称状分布在上X轴直线电机(3)定子的两侧，上X轴光栅(4)金属条水平放置于弓形大理石支柱(2)的前侧面，并通过环氧树脂胶固定在弓形大理石支柱(2)的前侧面，上X轴滑台(5)位于上X轴直线电机(3)前滑轨与上X轴直线电机(3)后滑轨上表面，并通过自身滑块的卡槽卡在上X轴直线电机(3)前滑轨和上X轴直线电机(3)后滑轨上，上Y轴直线电机(6)定子位于上X轴滑台(5)的上表面纵向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在上X轴滑台(5)上，上Y轴直线电机(6)左滑轨与上Y轴直线电机(6)右滑轨呈对称状分布在上Y轴直线电机(6)定子的两侧，上滑台(7)位于上Y轴直线电机(6)左滑轨和上Y轴直线电机(6)右滑轨上表面，并通过自身滑块的卡槽卡在上Y轴直线电机(6)左滑轨和上Y轴直线电机(6)右滑轨上，上X轴光栅(4)读数头位于上滑台(7)的下表面右侧，并通过环氧树脂胶固定在上滑台(7)上，上X轴光栅(4)读数头的感应区域正对上X轴光栅(4)金属条，CCD相机(8)位于上滑台(7)的前侧，并通过上滑台(7)右侧卡槽固定在上滑台(7)上，反应器滑槽板(9)位于上滑台(7)的上表面和CCD相机(8)的左侧，并通过紧固螺钉固定在上滑台(7)的上表面，氢氧反应器(10)位于上滑台(7)的前侧和CCD相机(8)的左侧，氢氧反应器(10)位于反应器滑槽板(9)的前侧，并通过上滑台(7)的左侧卡槽固定在上滑台(7)上，氢气管道(11A)和氧气管道(11B)位于氢氧反应器(10)上表面，并通过密封胶固定在氢氧反应器(10)上表面孔内，氢气电磁阀(12A)位于氢气管道(11A)上半段径向外侧，并通过自身阀门结构固定在氢气管道(11A)上，氧气电磁阀(12B)位于氧气管道(11B)上半段径向外侧，并通过自身阀门结构固定在氧气管道(11B)上，下Y轴直线电机(13)定子位于大理石底座(1)的上表面纵向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在大理石底座(1)的上表面，下Y轴直线电机(13)左导轨与下Y轴直线电机(13)右导轨呈对称状分布在下Y轴直线电机(13)定子的两侧，下Y轴光栅(14)金属条位于大理石底座(1)的上表面，平行放置于下Y轴直线电机(13)左导轨左侧，下Y轴滑台(15)位于下Y轴直线电机(13)左导轨和下Y轴直线电机(13)右导轨上表面，下Y轴滑台(15)通过自身的滑块卡槽卡在下Y轴直线电机(13)左导轨和下Y轴直线电机(13)右导轨上，下Y轴光栅(14)读数头位于下Y轴滑台(15)的下表面左侧，并通过环氧树脂胶固定在下Y轴滑台(15)上，下Y轴光栅(14)读数头的感应区域正对下Y轴光栅(14)金属条，下X轴光栅(16)金属条水平放置于下Y轴滑台(15)的前侧面，并通过环氧树脂胶固定在下Y轴滑台(15)上，下X轴直线电机(17)定子位于下Y轴滑台(15)的上表面横向中轴线上，并通过紧固螺钉固定在下Y轴滑台(15)的上表面，下X轴直线电机(17)前导轨与下X轴直线电机(17)后导轨呈对称状分布在下X轴直线电机(17)定子的两侧，并通过紧固螺钉固定在下Y轴滑台(15)上，下X轴滑台(18)位于下X轴直线电机(17)前导轨和下X轴直线电机(17)后导轨上表面，下Y轴滑台(15)通过自身的滑块卡槽卡在下X轴直线电机(17)前导轨和下X轴直线电机(17)后导轨上，下X轴光栅(16)读数头位于下X轴滑台(18)右侧面，并通过环氧树脂胶固定在下X轴滑台(18)上，下X轴光栅(16)读数头的感应区域正对下X轴光栅(16)金属条，音圈电机组(19)分布在下X轴滑台(18)上表面四角，并通过紧固螺钉固定在下X轴滑台(18)上，限位装置组(20)位于下X轴滑台(18)的上表面左右两侧边缘，并通过紧固螺钉固定在下X轴滑台(18)的上表面，真空底座(21)位于音圈电机组(19)的上表面，通过紧固螺钉固定在音圈电机组(19)上，保持真空底座(21)与下X轴滑台(18)平行，芯片载板(22)位于弓形大理石支柱(2)的下方，芯片载板(22)位于氢氧反应器(10)的下方和真空底座(21)的上方，芯片载板(22)通过自身卡槽与弓形大理石支柱(2)内部卡槽匹配固定。
2.根据权利要求1所述的氢能气动巨量转移机构，其特征在于：所述的氢氧反应器(10)主要包括：反应器外壳(1001)、进气管道固定板(1002)、电火花触发器(1003)、整体弹簧(1004)、陶瓷活塞(1005)和微孔针头(1006)，反应器外壳(1001)通过紧固螺钉固定在进气管道固定板(1002)的径向外侧，并涂覆阻燃密封胶，进气管道固定板(1002)位于电火花触发器(1003)和整体弹簧(1004)的上方，电火花触发器(1003)通过环氧树脂胶固定在进气管道固定板(1002)中间孔径内，整体弹簧(1004)通过自身环形结构卡在反应器外壳(1001)内表面，整体弹簧(1004)通过环氧树脂胶固定在进气管道固定板(1002)下表面和陶瓷活塞(1005)上表面，微孔针头(1006)位于进气管道固定板(1002)、电火花触发器(1003)、整体弹簧(1004)和陶瓷活塞(1005)下方，并通过自身螺纹结构固定在反应器外壳(1001)下表面径向内侧。
3.根据权利要求1所述的氢能气动巨量转移机构，其特征在于：所述的音圈电机组(19)包括：音圈电机A(1901)、音圈电机B(1902)、音圈电机C(1903)和音圈电机D(1904)，音圈电机均为直流电流驱动，行程不小于20mm，误差精度小于
±3μm。
4.根据权利要求1所述的氢能气动巨量转移机构，其特征在于：所述的芯片载板组件(22)主要包括：芯片载板(2201)、蓝膜(2202)和过渡层(2203)，芯片载板组件(22)通过自身T形结构，配合在弓形大理石支柱(2)前侧T型槽内，并能沿T型槽方向双向滑动。
5.根据权利要求1所述的氢能气动巨量转移机构，其特征在于：所述的上X轴直线电机(3)、上Y轴直线电机(6)、下Y轴直线电机(13)和下X轴直线电机(17)，直线电机运动和重复定位误差小于±3μm。
6.根据权利要求1所述的氢能气动巨量转移机构，其特征在于：所述的上滑台(7)、反应器滑槽板(9)、下Y轴滑台(15)和下X轴滑台(18)为不锈钢、铝材和合金材料中的一种，其表面具有较高平整度，并进行表面阳极化处理。
7.根据权利要求1所述的氢能气动巨量转移机构，其特征在于：所述的氢气管道(11A)为蒙耐尔合金和不锈钢中的一种，并为无焊缝金属管道，所述的氧气管道(11B)为黄铜、紫铜和合金钢中的一种，并为无焊缝金属管道，所述的氢气电磁阀(12A)和氧气电磁阀(12B)为高速电磁驱动气阀，其开关频率大于每秒30次。
8.根据权利要求2所述的氢能气动巨量转移机构，其特征在于：所述的反应器外壳(1001)和进气管道固定板(1002)为不锈钢、铝材和合金材料中的一种，其内外表面光滑且结构稳固，所述的电火花触发器(1003)为紫铜、石墨和钨铜复合材料中的一种，其导热性大于350w/(m.k)、电阻率小于0.02Ωmm2/m，所述的整体弹簧(1004)为碳素弹簧钢、合金弹簧钢和其他特殊合金中的一种，其力学性能为：屈服点大于83σs/Mpa，抗拉强度大于1029σb/Mpa，所述的陶瓷活塞(1005)为多孔陶瓷，其吸水率大于25wt％，所述的微孔针头(1006)为不锈钢、钛和钯-钴合金材料中的一种，其具有良好的机械性能，金属强度能制作50μm以下微孔。
9.根据权利要求4所述的氢能气动巨量转移机构，其特征在于：所述的蓝膜(2202)具有优良可恢复形变能力，材质为PDMS、TPE、TPEE、TPU、TPR和TPV材料中的一种，其粘性大于过渡层(2203)，小于锡膏或助焊剂粘性，在经过氢氧反应器(12)施加气体压强后能形成0.5mm-1mm高的气泡。
10.根据权利要求4所述的氢能气动巨量转移机构，其特征在于：所述的过渡层(2203)具有优良可恢复形变能力，其表面具有排布完好的阵列MiniLED芯片，材质为PDMS、TPE和TPV材料中的一种。
Priority Applications (1)
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| CN202310749854.9A CN116759365A (zh) | 2023-06-21 | 2023-06-21 | 一种氢能气动巨量转移机构 |
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2023
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