CN214588795U - 一种芯片转移装置、转移基板以及拾取载体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种芯片转移装置、转移基板以及拾取载体，其中，所述芯片转移装置包括转移基板和拾取载体，所述转移基板包括基板、补偿层和邦定层，所述补偿层设于所述基板上，所述邦定层设于所述补偿层背离所述基板的一侧；所述补偿层为弹性补偿层；和/或，所述拾取载体包括衬底、拾取结构和调整结构，所述调整结构位于所述衬底上，所述拾取结构设于所述调整结构上背离所述衬底的一侧；所述调整结构为弹性调整结构。本申请中的芯片转移装置用在LED芯片转移的过程中，在转移基板上设置有弹性的补偿层，或者在拾取载体上设置有弹性的调整结构均可以复位LED芯片的位置，改善LED芯片在转移过程中陷入邦定层的深度不同的现象，提高转移良率。

Description

一种芯片转移装置、转移基板以及拾取载体

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别是涉及一种芯片转移装置、转移基板以及拾取载体。

背景技术

随着发光二极管(Light-emitting Diode，简称LED)技术的发展，显示器件的制造越来越趋向于微小化和矩阵化，目前的制作显示面板的过程中通常使用巨量转移的方法来转移LED芯片。巨量转移一般选择将LED芯片从原生基板转移到一转移基板上，然后再将LED芯片邦定(bonding)到背板，从而实现LED芯片的巨量转移。

但是，现有的转移过程中受到氮化镓层的分解以及LED芯片剥离时应力释放的影响，LED芯片在转移基板上的纵向位置高低不同，导致背板拾取LED芯片时不能完全贴合到所有LED芯片，从而降低转移良率。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种芯片转移装置、转移基板以及拾取载体，旨在解决LED芯片转移过程中背板不能完全贴合所有LED芯片从而影响转移良率的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种芯片转移装置，其中，包括转移基板和拾取载体，所述转移基板包括基板、补偿层和邦定层，所述补偿层设于所述基板上，所述邦定层设于所述补偿层背离所述基板的一侧；所述补偿层为弹性补偿层；和/或，所述拾取载体包括衬底、拾取结构和调整结构，所述调整结构位于所述衬底上，所述拾取结构设于所述调整结构上背离所述衬底的一侧；所述调整结构为弹性调整结构。本申请公开的芯片转移装置通过在转移基板上设置弹性的补偿层，或者在拾取载体上设置弹性的调整结构，又或者在转移基板上设置弹性的补偿层的同时在拾取载体上设置弹性的调整结构，以此实现在转移LED芯片的过程中通过补偿层或者调整结构的弹性恢复能力，至少调整一次芯片的位置，从而减小各个LED芯片之间的高度差，使所有的LED芯片趋于同一水平面上，提高LED芯片的结构均一性，有利于二次转移过程中背板接触到所有的LED芯片，提高转移良率。

本申请还公开了一种转移基板，其中，包括基板、补偿层和邦定层，所述补偿层设于所述基板上，所述邦定层设于所述补偿层背离所述基板的一侧；所述补偿层为弹性补偿层。本申请公开的转移基板通过设置弹性补偿层使转移基板上各个LED芯片趋于同一水平面上，有利于提高LED芯片转移到背板上的转移良率。

所述的转移基板，其中，所述补偿层的厚度小于或等于10微米。补偿层的厚度越大越会增大其表面形变的难度，适当选择补偿层的厚度有利于回弹LED芯片，可以达到更好的调整效果。

所述的转移基板，其中，所述邦定层包括无影胶层、热解胶层、光解胶层中的一种或多种。无影胶、热解胶和光解胶都具有一定的弹性，都可以调整LED芯片的位置，同时在一定条件下都很容易与LED芯片分离，可以迅速进行LED芯片的后续转移步骤。

所述的转移基板，其中，所述基板为玻璃基板或蓝宝石基板。玻璃基板和蓝宝石基板都非常稳定，不易开裂，可以长久使用。

所述的转移基板，其中，所示补偿层为丁苯橡胶补偿层、天然橡胶补偿层、顺丁橡胶补偿层或者丁晴橡胶补偿层。这些橡胶原料制备的补偿层弹性都比较好，而且比较稳定，可完成多次完整的回弹。

本申请还公开了一种拾取载体，其中，包括衬底、拾取结构和调整结构，所述调整结构位于所述衬底上，所述拾取结构设于所述调整结构上背离所述衬底的一侧；所述调整结构为弹性调整结构。本申请公开的调整结构可以在二次转移的时候对转移基板上的LED芯片进行调整，使各个LED芯片转移到拾取载体上的时候趋于同一水平面，有利于提高后续LED芯片转移到背板上的转移良率。

所述的拾取载体，其中，所述调整结构设有多个，多个所述调整结构阵列排布在所述衬底上。多个调整结构对应转移基板上的多个LED芯片，增加一次性转移的LED芯片的数量，提高转移效率。

所述的拾取载体，其中，所述调整结构的厚度小于或等于20微米。调整结构的厚度越大越会增大其表面形变的难度，适当选择调整结构的厚度有利于回弹LED芯片，可以达到更好的调整效果。

所述的拾取载体，其中，所述拾取结构为聚二甲基硅氧烷涂层结构。其与LED芯片的贴合效果好，不易移位。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中巨量转移过程的流程示意图；

图2为本实用新型中转移基板的结构示意图；

图3为本实用新型中巨量转移的流程示意图；

图4为本实用新型中拾取载体的结构示意图；

图5为本实用新型中巨量转移的另一流程示意图。

其中，1、原生衬底；2、芯片；3、胶材层；4、暂时衬底；10、基板；11、补偿层；12、邦定层；20、衬底；21、拾取结构；22、调整结构；30、LED芯片；40、原生基板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

现有技术中半导体行业发展迅速，在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域被大量应用。随着社会的发展，科技的进步，为了适应人们越来越高的要求，半导体行业中的LED显示技术也在不断进步，近年来，有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，简称OLED)、Mini LED、Micro LED等显示技术的发展为显示屏的研究带来了新的活力。

Mini LED和Micro LED作为新一代的显示技术有高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点，并且具有自发光无需背光源的特性，更具节能、机构简易、体积小、薄型等优势，具有广阔的市场前景。

在新一代显示技术中，显示屏上的LED芯片的体积小、数量多，制造过程中往往需要用巨量转移技术进行LED芯片的转移。巨量转移过程即将LED芯片在不同衬底上进行多次转移，最终实现将LED芯片阵列排布到印刷有集成电路的背板上，并与背板上的集成电路实现电气连接的过程。在转移过程中，一般选择将LED芯片转移到暂时衬底上以实现相应的阵列排布，完成第一道转移。此后再将LED芯片转移到背板上完成第二道转移并实现LED芯片与背板的电路键合。

如图1所示，在第一道转移过程中，会先在暂时衬底(Temporary substrate)4上形成胶材层3，随后将芯片2与暂时衬底4粘连在一起，再通过激光剥离的方式实现芯片2从原生衬底1的剥离，并转移到暂时衬底4上。事实上，在第一道转移过程中，如果使用硬度较强的胶材，芯片2仅在粘附胶材表面，如图1中(a)图所示，胶材表面粘性又不足以抵消剥离过程中产生的应力的影响，导致剥离过程中芯片2发生大量位移和缺失；如果使用硬度稍弱的胶材，则不能保证芯片2高度一致地粘附在胶材表面，由于胶材硬度较低，在接触过程中芯片2会陷入胶材内部，如图1中(b)图所示，剥离过程中U-GaN层的分解以及芯片2剥离时应力释放，会造成芯片2陷入胶材的深度不同，使转移后芯片2结构的均一性大打折扣，如图1中(c)图所示；进而导致在第二道转移过程中，由于芯片2上表面与转移头之间距离不同，导致转移头不能完全贴合到所有芯片2(PDMS、磁力、静电力等拾取方案都会受到芯片2上表面与转移头之间距离不均的影响)，造成转移头对芯片2的拾取困难，使转移良率大大下降。

需要说明的是，本实用新型的实施例中涉及的LED芯片30包括OLED芯片、Mini LED芯片、Micro LED芯片中的一种或多种。

参阅图2、图3图4和图5，作为本申请的一实施例，公开了一种LED芯片转移装置，其中，包括转移基板和拾取载体，所述转移基板包括基板10、补偿层11和邦定层12，所述补偿层11设于所述基板10上，所述邦定层12设于所述补偿层11背离所述基板10的一侧；所述补偿层11为弹性补偿层11；和/或，所述拾取载体包括衬底20、拾取结构21和调整结构22，所述调整结构22位于所述衬底20上，所述拾取结构21设于所述调整结构22上背离所述衬底20的一侧；所述调整结构22为弹性调整结构22。

本申请公开的芯片转移装置转移芯片是先用转移基板拾取原生基板40上的LED芯片30，然后再邦定到背板上；或者用拾取载体从转移基板上拾取LED芯片30，调整LED芯片30的位置后，再邦定到背板上；通过在转移基板上设置弹性的补偿层11，或者在拾取载体上设置弹性的调整结构22，又或者在转移基板上设置弹性的补偿层11的同时在拾取载体上设置弹性的调整结构22，以此实现在转移LED芯片30的过程中通过补偿层11或者调整结构22的弹性恢复能力，至少调整一次LED芯片30的位置，从而减小各个LED芯片30之间的高度差，使所有的LED芯片30趋于同一水平面上，提高LED芯片30的结构均一性，有利于二次转移过程中背板接触到所有的LED芯片30，提高转移良率，制备出符合要求的LED器件。当然同时在转移基板上设置补偿层11并在拾取载体上设置调整结构22会获得更好的调整效果，经过多次调整增加对LED芯片30位置的控制，最终当然也可以提高LED芯片30的转移良率。并且所述补偿层11与所述调整结构22可以使用相同材料制成，方便减少原材料种类，加速制程。

参阅图2，本实用新型申请的另一实施例中，公开了一种转移基板，其中，包括基板10、补偿层11和邦定层12，所述补偿层11设于所述基板10上，所述邦定层12设于所述补偿层11背离所述基板10的一侧；所述补偿层11为弹性补偿层11。

如图3所示，本申请公开的转移基板通过邦定层12与原生基板40上的LED芯片30邦定，使LED芯片30剥离后可以陷入并固定在邦定层12上，同时在邦定层12不与LED芯片30接触的一侧又设置了补偿层11，比如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene Butadienestyrene block polymer，简称SBS，又叫热塑性丁苯橡胶)补偿层11，SBS具有优良的拉伸强度和弹性，永久变形小，屈挠和回弹性好，可以实现补偿层11具备高弹性的特点，在LED芯片30陷入邦定层12的过程中必然会产生压力，压力传递到补偿层11将补偿层11压缩，等到LED芯片30脱离原生基板40后压力消失，则补偿层11开始自我恢复形变，使LED芯片30也复位一定的距离，而且陷入邦定层12越深的LED芯片30复位的距离越大，陷入邦定层12越浅的LED芯片30复位的距离越小，最终达到受力平衡时，补偿层11的弹性使各个LED芯片30之间的高度差减小，所有的LED芯片30趋于同一水平面上，提高LED芯片30的结构均一性，有利于二次转移过程中背板接触到所有的LED芯片30，提高转移良率。当然了，本本实施例中涉及的补偿层11可以为SBS补偿层，也可以为天然橡胶补偿层、顺丁橡胶补偿层或者丁晴橡胶补偿层等等。

具体的，作为本实施例的另一种实现方式，公开了所述邦定层12包括无影胶层、热解胶层、光解胶层中的一种或多种。在第一次转移过程中LED芯片30与原生基板40脱离后转移到转移基板上，在开始第二次转移之前，LED芯片30需要保持在转移基板的预设位置，所以设置邦定层12，使用一定的邦定作用力固定住LED芯片30的位置，有利于保持LED芯片30的稳定，避免LED芯片30位移或者翻转；而第二次转移开始之后，LED芯片30与背板焊接，而需要从邦定层12上迅速脱离，粘连作用力无疑会阻碍LED芯片30的剥离过程，所以设置无影胶层时可以在第二次转移过程中使用紫外线光照射邦定层12，或者设置热解胶层时可以在第二次转移过程中加热邦定层12，又或者设置光解胶层时可以在第二次转移过程中使用光线照射邦定层12，从而使邦定层12失去粘性，除去对LED芯片30的阻碍；而且，也避免LED芯片30在剥离的时候因为粘性撕裂并带走邦定层12，保护邦定层12的同时也保护LED芯片30正常工作。

具体的，作为本实施例的一种实现方式，公开了所述补偿层11的厚度小于或等于10微米。在转移过程中LED芯片30本身尺寸小，陷入邦定层12的深度就小，所以对补偿层11的压力也不会很大，而补偿层11的厚度增加会增加补偿层11表面形变的难度，使补偿层11表面的形变程度减小，甚至无法产生形变，则转移过程中补偿层11也无法产生明显的回弹，无法实现对LED芯片30的位置的调整，所以应该适当选择补偿层11的厚度小于或等于10微米；另外，控制补偿层11的厚度也能减少材料用量，节省成本。

具体的，作为本实施例的另一种实现方式，公开了所述基板10为玻璃基板10或蓝宝石基板10。玻璃基板10和蓝宝石基板10都非常稳定，设置邦定层12或者补偿层11时既可以提供稳定的支撑，不易开裂；而且化学性质稳定，可以长久支撑而不容易发生腐蚀。

参阅图4，作为本申请的另一实施例，公开了一种拾取载体，其中，包括衬底20、拾取结构21和调整结构22，所述调整结构22位于所述衬底20上，所述拾取结构21设于所述调整结构22上背离所述衬底20的一侧；所述调整结构22为弹性调整结构22。

如图5所示，本实施例公开的拾取载体可以用于第一次转移之后，如果第一次转移使用的转移基板上没有补偿层11，那么可能会有LED芯片30的高低不同的情况出现，此时可以用拾取载体盖设到LED芯片30上，通过拾取结构21拾取LED芯片30，并且拾取结构21与衬底20之间设置有调整结构22，调整结构可以由图案化的膜层制备，通过涂布在衬底20上形成有弹性的膜层，然后对应转移基板上LED芯片30的位置对该膜层进行图案化，从而获得阵列分布的、间隔设置的多个调整结构22；LED芯片30转移到拾取载体上之后调整结构22通过自身的回弹调整LED芯片30的高度，使拾取结构21上的各个LED芯片30趋于同一水平高度上，然后再在拾取载体上盖上背板进行第二次转移，可以增加背板与全部LED芯片30接触并转移的几率，有利于改善转移过程中的转移良率；如果第一次转移使用的转移基板上设有补偿层11，也可以使用拾取载体拾取LED芯片30，因为有可能部分LED芯片30之间的高度差太大，一次补偿层11的调整不足以调整足够的高度，使用拾取载体进行拾取则可以对LED芯片30进行多一次调整，进一步提高背板与全部LED芯片30接触的几率。综上所述，使用拾取载体在第一次转移和第二次转移之间进行多一次过渡转移有利于提高巨量转移过程中LED芯片30的转移良率。

具体的，作为本实施例的一种实现方式，公开了所述调整结构22设有多个，多个所述调整结构22阵列排布在所述衬底20上。因为拾取结构21是设置在调整结构22上的，所以也可以设置多个拾取结构21，在每个调整结构22上设置一个拾取结构21；第一，背板上预设的焊接LED芯片30的位置有特殊的排列，可以预先使调整结构22在衬底20上的位置、排列方式与背板上预设的安装LED芯片30的位置对应，这样拾取载体拾取的LED芯片30即背板需要的LED芯片30，背板进行第二次转移的时候就不用与转移基板接触，避免背板接触转移基板上的其他不需要的LED芯片30，防止误安装，同时避免背板移动其他LED芯片30的位置，防止影响后续剩余LED芯片30的转移，另外还有避免背板与不需要的LED芯片30碰撞而相互产生损伤的效果；第二，根据需要而设置调整结构22和拾取结构21的数量和位置，不需要在衬底20上整面铺设调整结构22，节省材料；第三，每个调整结构22都是相互独立的，在拾取结构21从转移基板上拾取LED芯片30的时候，每个LED芯片30对应的调整结构22受到挤压，但是并不会影响相邻的调整结构22上受到的力，所以每个调整结构22最后回弹的距离与它们原本受到的多大的压力直接对应，回弹行程准确，有利于每个LED芯片30都准确回位。

具体的，作为本实施例的另一种实现方式，公开了所述调整结构22可以为天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁晴橡胶等等弹性材料制备的弹性结构，这些橡胶原料制备的补偿层弹性都比较好，而且比较稳定，可完成多次完整的回弹，可长久使用；当转移基板上设有补偿层11的时候，补偿层11与调整结构22可以使用同种材料制成，这样还能减少原材料种类，方便制造，减少成本。

具体的，作为本实施例的另一种实现方式，公开了所述调整结构22的厚度小于或等于20微米。首先LED芯片30的尺寸很小，相邻LED芯片30之间的间距也很小，当设置多个调整结构22，每个调整结构22上的拾取结构21只拾取一个LED芯片30的时候，单个调整结构22的尺寸自然也需要设计成很小的尺寸，而每个独立地设置在衬底20上的调整结构22在转移过程中都要支撑拾取结构21和LED芯片30，还要承受LED芯片30的压力，所以需要一定的厚度，不然容易被压裂而无法完成回弹；当然也不能太厚，厚度大的调整结构22不稳定，在受压过程中容易弯曲，而弯曲的调整结构22会改变拾取结构21的位置，导致拾取结构21与LED芯片30对位不够准确，影响转移良率，所以设置调整结构22的厚度小于或等于20微米，便于顺利完成LED芯片30的转移，同时节省材料。

具体的，作为本实施例的另一种实现方式，公开了所述拾取结构21为聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，简称PDMS)涂层结构。PDMS与LED芯片30的贴合效果好，不容易移位，且PDMS具有电绝缘性，在第二次转移过程中不会影响到背板上的集成电路。

综上所述，本实用新型公开的一种转移基板的制备过程和一种拾取载体的制备过程包括如下方案：

方案一(如图3所示)：

转移基板的制备过程：先选择翘曲度低的玻璃或者蓝宝石做为基板10，随后在基板10上涂布一层高弹性材料(如SBS)制作的超薄透明的补偿层11，厚度约10um即可，此步骤注意保证补偿层11各处厚度的均一性。随后使用等离子体处理补偿层11的表面，对其表面进行活化，使邦定层12可以与补偿层11连接稳定，不会在补偿层11上移位；然后再使用旋涂技术在补偿层11上方镀一层用于承载LED芯片30的胶材(UV胶/热解胶/光解胶，厚度<10um)，形成邦定层12，邦定层12的各处厚度均一性也十分重要。

制备好的转移基板应用在LED芯片30转移的过程中，转移时，先要将LED芯片30从原生基板40上剥离，剥离过程产生的应力可能致使LED芯片30在邦定层12上发生一定位移，并导致下方补偿层11发生形变，在原生基板40(可以是蓝宝石基板10)剥离后，补偿层11形变恢复，使邦定层12上的芯片复位，使得第一次转移后基板10上的LED芯片30的结构均一性得到一定程度提升。有效改善在第一次转移中由于剥离过程导致的LED芯片30陷入胶材深度不同现象，为第二次转移良率提升提供保障。

方案二(如图5所示)：

拾取载体的制备过程：先选择翘曲度低的玻璃或者蓝宝石做为衬底20，随后在衬底20上涂布一层高弹性材料(如SBS)制作的超薄透明的弹性膜层，厚度约20um即可，此步骤注意要保证弹性膜层各处厚度的均一性。随后使用等离子体处理，对其表面进行活化，之后在其上喷涂制作拾取结构21，并使用电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，简称ICP)进行刻蚀，得到多个相互独立的，具有高弹性的调整结构22与拾取结构21的组合。

制备好的拾取载体应用在LED芯片30过渡转移的过程中，进行过渡转移时，高弹性的调整结构22先发生形变，保证拾取结构21与LED芯片30有一个高的贴合率，随后LED芯片30与转移基板剥离的过程中，调整结构22恢复形变，保证拾取结构21上LED芯片30结构的均一性，提升转移良率。以便于随后的与背板的转移，以及电气连接。在此步骤中用作载体的玻璃或者蓝宝石、调整结构22和拾取结构21的平整度十分重要。

通过本申请公开的技术方案使各个LED芯片30之间的高度差减小，所有的LED芯片30趋于同一水平面上，提高LED芯片30的结构均一性，有利于二次转移过程中背板接触到所有的LED芯片30，提高转移良率。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种芯片转移装置，其特征在于，包括转移基板和拾取载体，所述转移基板包括基板、补偿层和邦定层，所述补偿层设于所述基板上，所述邦定层设于所述补偿层背离所述基板的一侧；其中，所述补偿层为弹性补偿层；和/或，

所述拾取载体包括衬底、拾取结构和调整结构，所述调整结构位于所述衬底上，所述拾取结构设于所述调整结构上背离所述衬底的一侧；其中，所述调整结构为弹性调整结构。

2.一种转移基板，其特征在于，包括基板、补偿层和邦定层，所述补偿层设于所述基板上，所述邦定层设于所述补偿层背离所述基板的一侧；其中，所述补偿层为弹性补偿层。

3.根据权利要求2所述的转移基板，其特征在于，所述补偿层的厚度小于或等于10微米。

4.根据权利要求2所述的转移基板，其特征在于，所述邦定层包括无影胶层、热解胶层和/或光解胶层。

5.根据权利要求2所述的转移基板，其特征在于，所述基板为玻璃基板或蓝宝石基板。

6.根据权利要求2所述的转移基板，其特征在于，所示补偿层为丁苯橡胶补偿层、天然橡胶补偿层、顺丁橡胶补偿层或者丁晴橡胶补偿层。

7.一种拾取载体，其特征在于，包括衬底、拾取结构和调整结构，所述调整结构位于所述衬底上，所述拾取结构设于所述调整结构上背离所述衬底的一侧；其中，所述调整结构为弹性调整结构。

8.根据权利要求7所述的拾取载体，其特征在于，所述调整结构设有多个，多个所述调整结构阵列排布在所述衬底上。

9.根据权利要求7所述的拾取载体，其特征在于，所述调整结构的厚度小于或等于20微米。

10.根据权利要求7所述的拾取载体，其特征在于，所述拾取结构为聚二甲基硅氧烷涂层结构。

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