KR20170071514A - 반자성 부상을 이용한 전자 컴포넌트들의 유도 자기 조립 - Google Patents

반자성 부상을 이용한 전자 컴포넌트들의 유도 자기 조립 Download PDF

Info

Publication number
KR20170071514A
KR20170071514A KR1020177011280A KR20177011280A KR20170071514A KR 20170071514 A KR20170071514 A KR 20170071514A KR 1020177011280 A KR1020177011280 A KR 1020177011280A KR 20177011280 A KR20177011280 A KR 20177011280A KR 20170071514 A KR20170071514 A KR 20170071514A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic
components
semi
substrate
stage
Prior art date
Application number
KR1020177011280A
Other languages
English (en)
Inventor
안톤 트카첸코
제임스 지안-키앙 루
Original Assignee
렌슬러 폴리테크닉 인스티튜트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 렌슬러 폴리테크닉 인스티튜트 filed Critical 렌슬러 폴리테크닉 인스티튜트
Publication of KR20170071514A publication Critical patent/KR20170071514A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67121—Apparatus for making assemblies not otherwise provided for, e.g. package constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/02—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for connecting objects by press fit or for detaching same
    • B23P19/033—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for connecting objects by press fit or for detaching same using vibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/10—Aligning parts to be fitted together
    • B23P19/107—Aligning parts to be fitted together using oscillating, rotating or vibrating movements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C3/00—Assembling of devices or systems from individually processed components
    • B81C3/002—Aligning microparts
    • B81C3/005—Passive alignment, i.e. without a detection of the position of the elements or using only structural arrangements or thermodynamic forces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/0018—Diamagnetic or paramagnetic materials, i.e. materials with low susceptibility and no hysteresis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
    • H01F7/0231—Magnetic circuits with PM for power or force generation
    • H01F7/0236—Magnetic suspension or levitation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
    • H01F7/0231—Magnetic circuits with PM for power or force generation
    • H01F7/0247—Orientating, locating, transporting arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/127—Assembling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N15/00—Holding or levitation devices using magnetic attraction or repulsion, not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N15/00—Holding or levitation devices using magnetic attraction or repulsion, not otherwise provided for
    • H02N15/04—Repulsion by the Meissner effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/05—Aligning components to be assembled
    • B81C2203/052—Passive alignment, i.e. using only structural arrangements or thermodynamic forces without an internal or external apparatus
    • B81C2203/057—Passive alignment techniques not provided for in B81C2203/054 - B81C2203/055
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93—Batch processes
    • H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/95053—Bonding environment
    • H01L2224/95085—Bonding environment being a liquid, e.g. for fluidic self-assembly

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Jigging Conveyors (AREA)
  • Supply And Installment Of Electrical Components (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예들은 일반적으로 유도 자기 조립(DSA)에 관한 것이고, 특히, 반자성 부상을 이용한 전자 컴포넌트들의 DSA에 관한 것이다.

Description

반자성 부상을 이용한 전자 컴포넌트들의 유도 자기 조립{DIRECTED SELF-ASSEMBLY OF ELECTRONIC COMPONENTS USING DIAMAGNETIC LEVITATION}
아래 실시예들은 반자성 부상을 이용한 전자 컴포넌트들의 유도 자기조립에 관한 것이다.
현재, 전자 컴포넌트들의 조립은, 원하는 구성으로 물리적으로 컴포넌트를 들어 올리고 이송하는 "픽 앤 플레이스(pick-and-place)" 로봇들의 사용을 포함한다. 그러나, 일부 상황들에서는 그러한 로봇들의 사용이 불가능해 지거나 비실용적이게 되었다. 예를 들어, 큰 기판들 상에 다수의 매우 작은(예를 들어, 메조스코픽(mesoscopic) 또는 마이크로스코픽(microscopic)) 컴포넌트들을 조립하기 위해 픽 앤 플레이스 로봇들을 사용하는 것은 어렵고, 느리고, 그리고 그 결과, 매우 비싸다. 예를 들어, 이러한 상황은 대면적 발광 다이오드(light emitting diode(LED)) 조명 기구(luminaire)들 및 디스플레이들, 전자 피부(electronic skin)들 및 직물(textile)들, 그리고 광전지 장치(photovoltaic device)들의 제조를 포함한다.
다른 접근법들은 이러한 문제들 중 일부를 해결하기 위해 시도해왔고, 레이저 어시스티드 트랜스퍼(laser-assisted transfer), 트랜스퍼 프린팅(transfer printing), 유도 자기 조립(directed self-assembly (DSA))을 포함한다. DSA는 정전기력, 자기력, 또는 모세관 힘과 같은 하나 또는 그 이상의 힘들의 사용하여 각 구성 요소를 개별적으로 다루지 않고 병렬 방식으로 조립할 수 있다. DSA 기술은 공기 중 또는 액체에서 수행될 수 있다.
반자성 물질들은 인가된 자기장과 반대 방향으로 유도 자기장을 생성하여, 인가된 자기장에 의한 반자성 물질의 반발을 야기한다. 따라서, 반자성 물질들은 자기장에 의해 부상될 수 있다. 실온 반자성 부상은 네오디뮴(neodymium) 자석들 과 및 때때로 열분해 탄소라고도 하는, 열분해 흑연(pyrolytic graphite (PG))과 같이 가볍고, 강한 반자성 물질들의 발견 이후에 가능했다.
실시예들은 반자성 부상을 이용하여 반자성 컴포넌트들을 유도 자기 조립하는 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 복수의 반자성 컴포넌트들을 조립하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 복수의 반자성 컴포넌트 들을 자기 스테이지에 놓아두는 단계, 어레이에 배열된 복수의 자석들을 포함하는 상기 자기 스테이지; 및 상기 자기 스테이지에 가진력을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 가진력을 인가는 적어도 하나의 복수의 반자성 컴포넌트들을 상기 자기스테이지의 안정한 부상 노드로 이동시킨다.
다른 실시예에서, 본 발명은 반자성 컴포넌트들의 유도 자기 조립을 위한 시스템을 제공하고, 상기 시스템은 반대 자기 방향을 가지고, 교대하는 어레이에 배열된 복수의 자기 장치들을 포함하는 자기 스테이지; 및 적어도 제1 가진력을 상기 자기 스테이지에 전달하도록 동작 가능한 적어도 하나의 장치를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들은, 본 발명의 다양한 실시예들 및 양태들을 도시하는 첨부된 도면들과 함께 취해진 본 발명의 다양한 양태들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 더 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 스테이지의 개략적인 평면도를 나타낸다.
도 2 및 도 3은 도 1의 자기 스테이지의 수직 자기장 및 전체 자기장의 이미지들을 나타낸다.
도 4는 도 1의 자기 스테이지의 안정한 부상 노드들을 차지(occupy)하고 있는 다양한 반자성 컴포넌트들의 개략적인 평면도를 나타낸다.
도 5 및 도 6은 복수의 반사정 컴포넌트들과 함께 도 1의 자기 스테이지의 일부의 개략적인 측면도들을 나타낸다.
도 7은 각각 자기 스테이지의 안정한 부상 노드를 차지하고 있는, 복수의 반자성 컴포넌트들과 함께 도 1의 자기 스테이지의 개략적인 평면도를 나타낸다.
도 8은 반자성 컴포넌트들의 수직 자기 정렬(self-alignment)에 뒤따르는 복수의 반자성 컴포넌트들과 함께 도 1의 자기 스테이지의 일부의 측면 개략도를 나타낸다.
도 9는 상이한 두께들의 반자성 물질 레이어들을 가지는 반자성 컴포넌트들과 함께 도 1의 자기 스테이지의 일부의 측면 개략도를 나타낸다.
도 10 및 도 11은 복수의 반자성 컴포넌트들을 기판에 이송하는 하나의 방법에 관련된 단계들의 측면 개략도를 나타낸다.
도 12 내지 도 14는 복수의 반자성 컴포넌트들을 기판에 이송하는 다른 방법에 관련된 단계들의 측면 개략도를 나타낸다.
도 15는 일 실시예에 따른 예시적인 방법의 순서도(flow diagram)을 나타낸다. 그리고
도 16 내지 도 18은 도 1의 자기 스테이지와 함께 복수의 반자성 컴포넌트들의 현미경 사진(photomicrograph)들이다.
도면들은 축적이 아니며 본 발명의 전형적인 양태들만을 묘사하려는 것이 아니다. 그러므로, 도면들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 가능하면, 유사한 번호 매기기(numbering)는 도면들 간 및 사이에 유사한 요소를 나타낸다.
본 출원은 2014년 10월 16일 자로 출원되어 동시 계류중인(co-pending) 미국 가출원 제 62/064,629 호의 이익을 주장하며, 본 명세서에서 완전히 개시된 것처럼 본원에 인용된다(incorporated).
본 발명은 국립 과학 재단(National Science Foundation)에 의해 수여된 계약 번호 EEC-0812056에 따른 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 대해 특정 권리들(certain rights)을 가지고 있다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 사용에 적합한 자기 스테이지(magnetic stage; 100)의 개략적인 평면도(top view)를 나타낸다. 자기 스테이지(100)는 바둑판 패턴(checkboard pattern)과 유사하게 위로 향한 면이 교대하는(alternating) 극(pole)들을 갖는 행(row)들 및 열(column)들로 배열된 복수의 자석(magnet)들을 포함한다. 즉, 자석들의 제1 행은 "남극이 위인" 자석들(11 및 13)과 교대하는 "북극이 위인" 자석들(10 및 12)을 포함하는 반면, 자석들의 제2 행은 "북극이 위인" 자석들(22 및 24)과 교대하는 "남극이 위인" 자석들(21 및 23)을 포함한다. 자석들의 제3 및 제4 행들은 이 패턴을 반복하므로, 자기 스테이지(100)의 표면 상의 각각의 자극(magnetic pole)은 위, 아래, 및 측면 상에 반대 극에 의해 인접하고, 대각으로는 유사한 극에 의해 인접한다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 자기 스테이지(100)는 "4 × 4" 정사각형을 포함한다. 그러나, 통상의 기술자는 자기 스테이지(100)는 도 1에 도시된 것보다 작거나 클 수 있다고 인식할 것이고, 단지 예시의 목적으로 제공된 것이다.
자기 스테이지에 사용되는 자석들은 일반적으로 희토류 자석(rare earth magnet)들, 즉, 네오디뮴(neodymium) 자석들 또는 사마륨-코발트(samarium-cobalt) 자석들이다. 여기에 설명되는 본 발명의 다양한 실시예들에서, 자기 스테이지(100)는 6.35 mm 입방 NdFeB 자석들로 구성되지만, 본 발명의 원리들은 상이한 크기들 및 조성들인 자석들의 사용에도 적용 가능하다.
유사하게, 도 1에 도시되고 명세서 전반에 걸쳐 바둑판 패턴으로 설명되었지만, 예를 들어, 2 차원 할바흐 어레이(Halbach array)에서의 복수의 자석들의 배열과 같은 다른 자기 스테이지(100)의 배열들도 가능하다. 여전히, 통상의 기술자에게는 다른 배열들이 명백할 것이다.
도 2는 스테이지의 표면 위 0.5mm로 측정된 자기 스테이지(100)에 의해 생성된 전체 자기장(|B|)의 이미지를 나타낸다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 전체 자기장은 인접한 자석들의 가장자리(edge)를 따라 가장 강하고 4 개의 인접 자석들의 교차점에서 가장 약하다.
도 3은 스테이지 표면 위 0.5mm에서 측정된 자기 스테이지(100)에 의해 생성된 전체 자기장(|BZ|)의 수직 성분의 이미지를 나타낸다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 전체 자기장의 수직 성분은 실질적으로 인접한 자석들의 가장자리를 따라 그리고 4 개의 인접 자석들의 교차점에서 실질적으로 동일하고(그리고 매우 낮다), 이 영역에서 전체 자기장은 크게 다르다.
이것은 반자성 물질의 부상이 실질적으로 안정되는 다수의 노드들을 생성(create)한다. 따라서, 본 명세서에 사용되는 노드들은 안정한 부상 노드(stable levitation node)들로 불린다.
도 4는 도 1의 자기 스테이지의 안정한 부상 노드들을 차지하고 있는 다양한 반자성 컴포넌트들의 개략도를 나타낸다. 큰(large) 컴포넌트(50)는 300 μm와 1000 μm 사이의 두께를 가지는 PG 시트(sheet)에 결합된 패키지되지 않은(unpackaged) Si 다이(die (6.5 mm × 6.5 mm × 0.15 mm))를 포함한다.
큰 컴포넌트(50)와 같은 정사각형 컴포넌트들에 대해서, 이러한 안정한 부상 노드들의 위치들은 다이의 자기적 성질뿐만 아니라 측면 다이 크기(lateral die size(Ldie))와 측면 자석 크기(lateral magnet size(Lmag)) 간의 비율에 의해서 결정된다.
도 4에서, 큰 컴포넌트(50)는 대략 0.8의 Lmag/Ldie 비율을 가지고, 그 안정한 부상 노드는 "북극이 위인" 자석(22((도1; 도 4에서는 불분명함)) 위의 중심에 위치하고, 자석들(10, 11, 12, 21, 23, 30, 31 및 32)의 일부를 따라 퍼져(extend)있다.
이러한 큰 컴포넌트(50)의 방향은 위치 에너지(potential energy)를 최소화하고, 큰 컴포넌트(50)의 가장 안정한 부상을 만들어낸다(yield). 주어진 Lmag/Ldie 비율에 대해, 이러한 안정한 부상 노드들은 자기 스테이지(100) 위에 2 차원 정사각형 격자(square lattice)를 형성할 것이다.
대조적으로, 작은 컴포넌트(60)는 300 μm와 1000 μm 사이의 두께를 가지는 PG 시트(sheet)에 결합된 언패키지된 Si 다이(1.6 mm × 1.6 mm × 0.15 mm)를 포함한다. 작은 컴포넌트(60)의 Lmag/Ldie 비율은 대략 3이고, 그 안정한 부상 노드는 전체 자기장(|B|) 가 가장 약하고, 전체 자기장의 수직 성분(|BZ|)이 낮은 자석들(30, 21, 41 및 42)의 모퉁이(corner)들의 교차점의 중심에 위치된다. 다시, 주어진 Lmag/Ldie 비율에 대해서, 작은 컴포넌트(60)의 안정한 부상 노드들은 자기 스테이지(100)위에 2차원 사각 격자를 형성할 것이다.
또한, 큰 컴포넌트(50)와 비교하여 작은 컴포넌트(60)는 자기 스테이지(100)에 대해 대략 45도의 각도를 이루는 것을 알 수 있다. 이 방향에서, 작은 컴포넌트(60)의 대각선 축(diagonal axes)은 전체 자기장(|B|)이 가장 강한 인접 자석들(30, 31, 41 및 42)의 접촉면과 정렬(align)된다. 이 방향은 작은 컴포넌트(60)가 최소의 수직 자기장에 노출되도록 한다.
여전히 도 4를 참조하면, 세 번째 컴포넌트(70)는 PG 레이어에 결합된 얇은 강자성 레이어(ferromagnetic layer )을 가진 1.44mm 정사각형 LED 다이를 포함한다. 얇은 강자성 레이어의 존재는 세 번째 컴포넌트(70)의 안정한 부상 노드를 측면으로(laterally) 이동(shift)시켜서 자석들(32 및 43)사이의 가장자리를 따라 중앙에 위치하도록 한다. 이것은 이 위치(location)의 강한 전체 자기장과 약한 수직 자기장의 조합에 기인한다.
도 5는 복수의 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C, 60D)과 함께 자기 스테이지(100)의 일부의 측면 개략도를 나타낸다. 각각의 반자성 컴포넌트들은 비반자성(non-diamagnetic) 물질의 레이어(예를 들어, 64A)에 결합된 반자성 물질의 레이어(예를 들어, 62A)를 포함한다. 특정한 반자성 물질들 및 비반자성 물질들은, 물론, 본 발명의 일 실시예가 적용되는 특정한 어플리케이션에 따라 달라질 것이다.
예시적인 반자성 물질들은 열분해 흑연(pyrolytic graphite (PG)), 비스무트(bismuth), 수은(mercury), 및 은(silver)을 포함한다. 물론, 통상의 기술자는 0보다 작은 자화율(magnetic susceptibility (χv))을 가진 임의의 물질들이 반자성으로 고려되고, 본 발명의 실시예들을 실시하는데 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
비반자성 물질의 레이어는 단지 약 반자성(weakly diamagnetic)으로 인식되거나, 반자성으로 인식되지 않는 사실상 모든 물질을 포함할 수 있다. 다시, 채용(employ)된 물질들 및 특정한 물질은 어플리케이션에 따라 달라질 것이다. 전자 장치들의 조립 또는 제조에 일반적으로 채용되고, 비반자성 물질의 레이어에 포함될 수 있는 물질들은, 실리콘(silicon), 게르마늄(germanium), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 보론 나이트라이드(boron nitride), 알루미늄 나이트라이드(aluminum nitride), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride), 갈륨 셀레나이드(gallium selenide), 인듐 아세나이드(indium arsenide), 카드뮴 셀레나이드(cadmium selenide), 징크 셀레나이드(zinc selenide), 알루미늄 갈륨 아세나이드(aluminum gallium arsenide), 알루미늄 갈륨 나이트라이드(aluminum gallium nitride), 및 인듐 칼륨 나이트라이드(indium gallium nitride)와 같은 반도체 물질들을 포함한다. 다른 적합한 물질들은 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예들과 함께 여기에 설명되는 반자성 컴포넌트들은 PG 시트(sheet)들에 결합된 실리콘 다이(Si die)들을 포함한다.
도 5의 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C, 60D)의 배치(arrangement)는 자기 스테이지(100) 상에 그들의 초기에 놓일(deposition) 수 있는 것과 같다. 이하에서 명백해질 것과 같이, 대부분의 경우에, 자기 스테이지에 상에 초기에 놓여진 반자성 컴포넌트들의 수는 자기 스테이지 상의 반자성 컴포넌트들을 위한 안정한 부상 노드들의 수 보다 많은 것이 일반적으로 바람직하다.
도시된 바와 같이, 반자성 컴포넌트(60A)는 자기 스테이지(100)의 표면(102)위에 부상되어 있고, 실질적으로 자석(10)과 자석(11)이 맞닿은 지점 위에 위치된다.
반자성 컴포넌트(60C)는 유사하게(즉, 실질적으로 자석(12)와 자석(13)이 맞닿은 지점에) 위치되지만, 반자성 컴포넌트(60A)와는 수직으로 반대 방향을 하고 있다. 즉, 반자성 컴포넌트(60C)는 그것의 반자성 레이어가 위로 향하고, 그것의 비반자성 레이어가 아래로 향하도록 배향된다.
이러한 수직 배향에서, 반자성 컴포넌트(60C)의 반자성 레이어는 반자성 컴포넌트(60A)와 실질적으로 동일한 높이로 자기 스테이지(100)의 표면(102)위에 부상된다. 그러나, 이러한 수직 배향에서, 반자성 컴포넌트(60C)의 비반자성 레이어는 단지 표면(102)의 약간 위에 부상되거나, 접촉한다. 결과적으로, 그리고 이하에서 보다 상세히 설명될 것과 같이, 출원인들은 모든 반자성 컴포넌트들이 그것의 비반자성 레이어와 표면(102)사이에 배치된 각각의 컴포넌트의 반사정 레이어와 수직인 방향을 채택하도록 이러한 수직 방향들을 "수정하는(correct)" 것이 가능하다는 것을 발견했다.
Lmag/ Ldie 비율이 안정한 부상 노드들의 위치에 영향을 미치는 반면, 상술한 바와 같이, 그것은 또한 그러한 노드들의 힘(즉, 반자성 컴포넌트들을 위한 "자기 트랩(magnetic trap)"으로 작용하는 노드의 효율성(strength))에도 영향을 미치고, 더 큰(예를 들어, 1.0보다 큰) Lmag/ Ldie 비율은 더 강한 노드를 가리킨다. Lmag/ Ldie 비율은 특정한 크기(size)의 다이에만 적용되기 때문에, Lmag/ Ldie 비율 그 자체가 안정한 부상 노드가 최대 힘(maximum strength)를 가진 그러한 특정한 크기의 다이 하나만을 트래핑할 수 있게 보장한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 노드에 하나 이상의 다이가 존재하는 경우에, 자기 트래핑(magnetic trapping)은 노드의 중심에 위치하지 않는 다이들에 대해서는 더 약하다. 따라서, 적절한 힘의 가진력(vibratory force)의 인가(application)는 노드로부터 이러한 추가적인 다이들을 제거할 것이다. 이러한 추가적인 다이들은 다른 안정한 부상 노드에 완전히 트랩되거나, 결국 자기 스테이지로부터 그리고 그 가장자리로 진동합니다.
적절한 가진력은, 물론, 반자성 컴포넌트들의 구성(composition)과 크기에 의존할 뿐만 아니라, 자기 스테이지의 힘과 크기에 의존할 것이고, 이러한 동일한 인자(factor)들은 Lmag/ Ldie 비율과 안정한 부상 노드들의 힘에 영향을 미치기 때문이다.
통상의 기술자에게 명백할 것과 같이, 가진력을 자기 스테이지에 전하기(impart) 위해서 임의의 수의 장치들이 채용될 수 있다. 예를 들어, 그러한 장치들은 압전(piezoelectric), 전기 역학(electrodynamic), 공압(pneumatic) 장치들을 포함한다. 다른 장치들도 또한 가능하며 본 발명의 범위 내에 속한다.
도 6은 자기 스테이지(100)에 이러한 가진력의 인가 후, 자기 스테이지(100)와 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C, 60D)의 개략적인 측면도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 및 60C)은 인접한 자석들의 교차점들(즉, 도 4를 참조하여 전술된 안정한 부상 노드들)에 위치를 취하고, 반자성 컴포넌트(60D)는 가진력에 의해서 자기 스테이지(100)의 표면(102)로부터 진동되었다.
반자성 컴포넌트(60C)는 이 지점에서 "반전된(inverted)"것에 주목해야 한다. 즉, 반자성 레이어는 비반자성 레이어의 위에 있다. 결과적으로, 비반자성 레이어는 자기 스테이지(100)의 표면(102) 위에 단지 약간만 부상되거나, 접촉해있다. 실제로, 가진력이 반자성 컴포넌트들을 안정한 부상 노드들의 2 차원 사각 격자로 분류(sort)하기에 충분한 기간 동안 인가되면, 반자성 컴포넌트들의 수직 방향은 무작위적(random)이 될 것이다.
도 7은 자기 스테이지(100) 위의 반자성 부품들(60A, 60B, 60C...60n)의 이러한 무작위적 분류(sorting)의 평면도를 나타내고, 백색 반자성 컴포넌트들은 원하는 "다이가 위인(die up)" 방향을 나타내고, 음영 처리된 반자성 컴포넌트들은 비반자성 레이어의 위에 반자성 레이어를 가진 바라지 않는 "반전된" 방향을 나타낸다.
출원인(Applicant)들은 이미 적절히 배향된 반자성 컴포넌트들을 반전시키거나 안정한 부상 노드들로부터 반자성 컴포넌트들을 이동시키지 않고도, 이러한 "반전된" 방향들을 수정 가능하다는 것을 발견하였다. 이것은 더 긴 포즈(pause)들에 의해 분리된 짧은 진동 펄스(vibration pulse)들의 시리즈를 포함하는 제2 가진력을 사용함으로써 달성된다. "반전된" 반자성 컴포넌트들이 적절히 배향된 반자성 컴포넌트들 보다 표면(102)에 훨씬 더 가깝거나 표면(102)에 접촉한다는 사실은 이러한 제2 가진력이 "반전된" 반자성 컴포넌트들의 수직 방향을 바꾸기 위해 전해질 수 있음을 의미하지만, 적절하게 배향된 반자성 컴포넌트들의 수직 방향에 대한 것은 아니다.
명백한 바와 같이, 이들 펄스들의 힘과 지속시간 및 제2 가진력을 구성하는 더 긴 포즈의 길이는, Lmag / Ldie 비율 및 반자성 컴포넌트의 크기에 의존할 것이다. 짧은 펄스 지속시간은 반자성 컴포넌트가 각 펄스 동안 이동(travel)할 수 있는 최대 거리를 제한한다. 반자성 컴포넌트가 단일 펄스 동안 이동(travel)할 수 있는 거리가 측면 자석 크기, Lmag의 절반 보다 작으면, 반자성 컴포넌트는 그것의 노드로 돌아 갈 것이다. 게다가, 이러한 펄스들 사이의 더 긴 포즈의 길이는 반자성 컴포넌트 들이 후속 펄스(subsequent pulse)의 인가 전에 수직 방향(정방향의(correct) 또는 반전된)을 채택하도록 하기에 충분해야만 한다.
출원인들에 의해 수행된 연구에서, 각각의 펄스는 70ms 동안 지속되고, 7.7ms 주기의 T1 및 컴포넌트들의 부상 높이(height)보다 큰 진폭을 가지고, 550ms의 지속시간 Tp인 더 긴 포즈에 의해 분리되는 몇 주기들(several periods)의 사인파(sine wave)를 포함한다. 이러한 제2 가진력은 도 4에 관하여 상술된 반자성 컴포넌트(60)과 같은 반자성 컴포넌트들이 적절히 배향시키기에 충분한 것으로 밝혀졌다.
물론, 이러한 제2 가진력의 인가시에, "반전된" 반자성 컴포넌트 180도 혹은 360도 수직으로 뒤집을(flip) 수 있다는 것이 지적되어야 한다. 출원인들은 두 경우가 거의 동일한 빈도(frequency)로 발생한다는 것을 발견했다. 180도 뒤집힌 경우에, 반자성 컴포넌트는 적절한 방향으로 있을 것이고, 표면(102) 위의 그 부상의 높이는 증가할 것이고, 수직 배향은 더 이상 제2 가진력에 의해 영향을 받지 않을 것이다. 360도 뒤집힌 경우에, 반자성 컴포넌트는 다시 "반전된" 방향으로 있을 것이다.
실제로, 모든 반자성 컴포넌트들이 적절한 수직 배향을 채택했는지를 실제로 결정하는 것은 비현실적(impractical)이거나 불가능(impossible)할 수 있다. 그러나, 일정 수준의 확신을 가지고, 이러한 배향이 달성되었는지 확인하는데 필요한 펄스들의 수를 결정하는 것은 사소한 문제다. 예를 들어, 출원인들은 반자성 컴포넌트(60(도 4))와 실질적으로 유사한 4000 개의 다이들을 채용한 시스템에 대해서, 심지어 모든 4000 개의 다이들이 초기에 "반전된" 수직 배향을 가졌다고 가정했음에도, 모든 4000 개의 다이들이 원하는 방향을 채택했다는 것을 99% 확신하려면, 상술된 바와 같은 최대 19 개의 펄스들을 요구한다.
도 8은 상술된 바와 같은 제2 가진력의 인가 이후의 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C) 및 자기 스테이지(100)의 측면 개략도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 반자성 컴포넌트(60C)는 반자성 컴포넌트들(60A 및 60B)와 유사하게, 표면(102) 위에 부상하고, 그것의 반자성 레이어는 그 비반자성 레이어와 표면(102) 사이에 배치되는 방향을 채택했다.
상술된 바와 같이, 2 차원 격자로의 반자성 컴포넌트들의 자기 조립은 반자성 컴포넌트들의 반자성 레이어의 두께 및 타입(type)에 의해 크게 영향을 받을 수 있다. 도 9는 원치 않는 특성(quality)을 나타내는 다양한 반자성 컴포넌트들과 함께 자기 스테이지(100)의 측면 개략도를 나타낸다.
예를 들어, 반자성 컴포넌트(160)은 그것의 비반자성 레이어(164)에 비해 상대적으로 얇은 반자성 레이어(162)를 가진다. 그 결과, 반자성 레이어(162)는 그 자체 및 비반자성 레이어를 부상하기에 불충분한 자기 리프트(magnetic lift)를 제공하고, 자기 컴포넌트(160)는 표면(102)의 단지 약간 위에 부상되거나 접촉한다. 상술된 바와 같이, "반전된" 반자성 컴포넌트들을 적절히 배향시키기 위한, 제2 가진력의 인가는, 결과적으로, 반자성 컴포넌트(160)에 전해져서, "반전된"방향들과 적절한 방향들 사이에서 그것의 무작위적 뒤집힘(random flipping)을 야기한다.
실제로, 이것은, 어떠한 합리적인 신뢰성(degree of confidence)으로도, 각각의 그러한 반자성 컴포넌트가 적절한 또는 "비반전된(non-inverted)" 수직 방향을 취하는 것을 보장하는 것을 불가능하게 만들 것이다. 출원인은 PG 레이어는 약 350 μm 두께를 가지고, 비반자성 성분으로 150-200 μm 두께의 반도체 다이, 반자성 물질로 PG를 포함하는 반자성 컴포넌트에 대해서 이러한 문제점을 일으키는 경향이 있다는 것을 발견했다.
그러나, 약간 두꺼운 PG 레이어를 갖는 반자성 컴포넌트들은 다른 문제를 일으키는 경향이 있다. 예를 들어, 반자성 컴포넌트들(180A 및 180B)은 반자성 컴포넌트(160)와 비반자성 레이어(184A, 184B)의 두께는 동일하지만, 약간 두꺼운 반자성 레이어들(182A, 182B)(예를 들어, 약 400 μm 두게의 PG 레이어)을 가진다. 이러한 반자성 컴포넌트들(180A, 180B)는 표면(102)로부터 충분히 높이 부상하여 반자성 성분(160)에 발생하기 쉬운 의도치 않는 반전(inversion)을 피하지만, 도 9에 도시된 바와 같이, 그들 자체는 수직으로 스태킹(staking) 하는 경향이 있다. 이러한 수직 스태킹은 제1 가진력이 각각의 부상 노드로부터 하나를 제외한 모든 반자성 컴포넌트를 이동시키는(dislodge) 것을 방해(impede)하거나, 방지(prevent) 수 있는데, 이는 모든 반자성 컴포넌트들이 노드의 중심에 가깝게 위치하기 때문이다. 궁극적으로, 이는 자기 스테이지(100) 위에서 반자성 컴포넌트들의 2 차원 격자로의 조립을 방지할 수 있다.
여전히 도 9를 참조하면, 반자성 컴포넌트(190)는 더 두꺼운 반자성 레이어(192)(예를 들어, 700 μm와 1000 μm 사이의 PG 레이어)를 가지는 것이 도시된다. 여기서, 높이가 증가함에 따라 자기장이 빠르게 떨어짐(dropping)으로써, 반자성 레이어(192)의 위쪽 부분이 적은 리프트(lift)를 발생시키기 때문에, 표면(102) 위로의 부상 높이는 감소된다. 즉, 반자성 레이어(192)의 리프트 대 중량(lift-to-weight) 비율은 같은 물질의 더 얇은 반자성 레이어에 비교하여 감소된다.
반자성 컴포넌트(190)과 같은 매우 두꺼운 반자성 레이어들을 가진 반자성 컴포넌트들은, 표면(102)에 너무나 가깝게 부상할 수 있어서 상술한 제2 가진력의 인가가 그것의 원래 방향이 적절했는지 또는 "반전된" 것이었는지에 관계 없이 반자성 컴포넌트(190)가 그것의 수직 배향을 뒤집는(flipping) 결과를 낳는다. 그러한 반자성 컴포넌트들은 반자성 컴포넌트(160)과 같은, 매우 얇은 반자성 레이어들을 가진 것과 동일한 결핍을 겪을 수 있다.
그러나, 매우 두꺼운 반자성 레이어들을 가지는 반자성 컴포넌트들은 또한,제1 또는 제2 가진력을 받을 때, 90도 또는 270도 뒤집을 수 있다. 이는 반자성 레이어들이 더 이상 강한 자기 리프트 힘(magnetic lift force)을 겪지 않기 때문에, 반자성 컴포넌트가 훨씬 더 느린 속도(pace)로 표면(102)을 가로질러(노드로부터 노드로 또는 다른 방식으로) 움직이는 추가적인 문제를 야기한다.
이러한 반자성 컴포넌트가 두 인접 자석들 사이의 가장자리에 도달해서 강한 측면 자기장(lateral magnetic field)을 만날 때, 문제가 악화(exacerbated)된다. 만약 반자성 컴포넌트의 c-축(c-axis)이 가장자리 영역에 수직한다면, 강한 반발력(repulsive force)이 발생할 것이고, 반자성 컴포넌트가 가장자리를 가로지르는 것을 막을 것이다. 결과적으로, 이 강한 반발력은 제1 가진력과 함께, 반자성 컴포넌트가 가장자리 영역과 실질적으로 평행한 방향을 한 c-축 배향을 채택하게 할 것이다. 이 방향에서, 반자성 컴포넌트에 강한 자기력이 작용하지 않고, 그것은 가장자리 영역을 가로지를 수 있다. 그러나, 사실상, 자기 스테이지의 각 자석은 자석의 가장자리에 수직한 방향의 c-축을 가진 임의의 반자성 컴포넌트에 대한 우리(cage)로 작용한다. 이것은 반자성 컴포넌트들의 자기 스테이지 상에서 2 차원 격자로의 조립을 매우 늦추고, 두꺼운(예를 들어, 700 μm 보다 큰) 반자성 레이어의 사용을 비현실적(impractical)으로 만든다.
따라서, 출원인들은 반자성 레이어는 PG를 포함하고, 비반자성 레이어는 150 μm 와 200 μm 사이의 두께인 반도체 다이를 포함하고, 500 μm 와 700 μm 사이의 반자성 레이어 두께가 본 발명의 실시예들에 따른 유도 자기 조립을 위한 최적의 부상을 제공한다는 것을 발견하였다. 물론, 통상의 기술자는 이 범위는 반자성 레이어 및/또는 비반자성 레이어를 포함하는 물질들이 상이한 경우에, 더 높고, 더 낮고, 더 넓고, 또는 더 좁을 수 있다는 것을 인지할 것이다.
일단 복수의 반자성 컴포넌트들이 자기 스테이지 상의 2 차원 격자에 배열되면, 본 발명의 자기 조립 공정(process)에서 마지막 단계(step)는 비반자성 레이어의 컴포넌트가 연결될 수 있는 기판에 일부의 또는 모든 배열된 반자성 컴포넌트들의 이송(transfer)이다.
앞서 말한 데에서 명백한 바와 같이, 자기 스테이지는 정사각형 면을 갖는 자석들로 구성되는 경우, 2 차원 격자는 그 자체가 정사각형이며 4중 회전 대칭(four-fold rotational symmetry)을 가질 것이다. 대형 기판(예를 들어, LED)에 고속(high-speed), 저비용(low-cost) 조립을 요구하는 대부분의 전자 컴포넌트들은 2중 또는 4중 회전 대칭을 가지거나 그렇게 설계될 수 있다. 집적 회로(integrated circuit)들과 같은 복잡한 전자 컴포넌트들은 측면 방향에 관계 없이 기능을 수행할 수 있게 하는 방향 회로(orientation circuit)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따라 배열된 모든 반자성 컴포넌트들을 기판에 이송하는 것이 많은 경우들에 있어 바람직할 수 있다.
다른 경우에, 이하에서 더 상세하게 설명될 것과 같이, 모든 배열된 반자성 컴포넌트들 보다 적은 수가 이송될 수 있다. 대부분의 그러한 경우들에 있어서, 2 차원 격자의 각 노드를 반자성 컴포넌트로 채우고, 배열된 반자성 컴포넌트들 중 일부만을 기판에 선택적으로(selectively) 이송하는 것이 더 효율적이다.
본 발명에 따라 배열된 반자성 컴포넌트의 이송은 반자성 컴포넌트들이 자기 스테이지 상에 부상되는 동안 수행된다. 전술한 내용으로부터 명백한 바와 같이, 이것은 두 가지 방법 중 하나에서 달성될 수 있다. 기판은 "적절한" 수직 방향으로 배열된 각 반자성 컴포넌트의 비반자성 레이어에 접촉한, 복수의 반자성 컴포넌트들 위로부터 낮춰질 수 있다. 또는, 기판이 자기 스테이지와 부상하는 반자성 컴포넌트들 사이로부터 상승되어, 이러한 "적절한" 수직 방향으로 배열된 각 반자성 컴포넌트의 레이어에 접촉할 수 있다.
일반적으로, 기판은 전형적으로 각 반자성 장치의 비반자성 레이어에 연결될 것이기 때문에, 제1 의, "탑 다운(top down)" 방법이 바람직하다. 제2 의, "바텀 업(bottom up)" 방법은 추가적인 단계를 요구하고, 이에 따라 반자성 장치들의 비반자성 레이어들에 접촉하여 위치된 제2 기판에 이송된다.
어느 경우든, 비반자성 레이어에 적용된 기판은, 예를 들어, 솔더 페이스트(solder paste) 및 필요에 따라 다른 추가적인 레이어들(예를 들어, 솔더 마스크(solder mask))이 미리 도포된(pre-applied), 전도성(예를 들어, 구리(copper), 전도성 잉크(conductive ink)) 트레이스(trace)들로된, 유연한(폴리이미드(polyimide) 또는 폴리에스터(polyester)) 또는 리지드(rigid, 예를 들어, FR4) 베이스(base)를 포함할 수 있다. 물론, 통상의 기술자에게 명백할 것과 같이 다른 물질들도 가능하다.
기판(제1 또는 제2 기판)에 반자성 컴포넌트들의 이송은 기판에 반자성 컴포넌트들을, 적어도 일시적으로, 고정 시키는 모세관 힘(capillary force)의 적용을 통해서 달성될 수 있다. 예를 들어, "탑 다운" 이송 방법에 따르면, 기판은, 예를 들어, 폴리이미드, 코팅될 수 있고, 레지듀 프리(residue-free) 액체를 도포(apply)할 수 있다. 적합한 레지듀 프리 액체들은, 예를 들어, 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol) 또는 메탄올(methanol)을 포함한다. 레지듀 프리 액체의 사용은 비반자성 컴포넌트와 기판 사이에 영구적인 솔더 상호 연결(solder interconnect)들을 형성할 수 있으므로, "바텀 업" 이송 방법의 제2 단계와 "탑 다운" 이송 방법에서 특별히 중요하다. 격자 내에 배열된 모든 반자성 컴포넌트들이 기판에 이송되는 경우, 기판의 전체 표면은 레지듀 프리 액체로 코팅될 수 있다. 모든 반자성 컴포넌트들 보다 적은 양이 이송되는 경우, 레지듀 프리 액체 방울들의 어레이(array of droplets)가 이송될 반자성 컴포넌트들에 대응하는 기판에 도포될 수 있다. 이러한 어레이는, 예를 들어, 친수성9 hydrophilic)/소수성(hydrophobic) 패터닝(patterning), 스텐실 프린팅(stencil printing), 또는 잉크젯 프린팅(inkjet printing)을 포함하는 임의의 수의 방법들 또는 기술들에 의해 도포될 수 있다.
일단 레지듀 프리 액체가 기판에 도포되면, 표면은 레지듀 프리 액체를 함유하는 표면은 부상하는 반자성 컴포넌트들 위로 낮추어 지고, 액체의 모세관 힘은 반자성 컴포넌트들의 비반자성 레이어를 기판 표면에 부착(attach)시킨다. 반자성 컴포넌트들과 접촉을 생성하기 전에 기판의 적절한 위치 설정(positioning)은 측정된 또는 결정된 자기 스테이지의 자기력에 따라 기판을 정렬함으로써 결정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일단 반자성 컴포넌트들이 기판 표면에 이송되면, 솔더 리플로우(solder reflow) 단계를 사용하여 영구적 솔더 연결들이 이루어 질 수 있다. 설명된 방법이 수행되는 상황(context)에 따라, 통상의 기술자에게는 다른 기술들도 명백할 것이다.
마지막으로, 기판에 이송 및/또는 연결되는 각각의 반자성 컴포넌트의 반자성 레이어는, 예를 들어, 비반자성 레이어 및 반자성 레이어를 결합시키기 위해 사용된 접착제 또는 작용제를 용해시켜, 오직 비반자성 레이어만 기판에 이송 및/또는 결합시키도록 하여 제거될 수 있다.
도 10 및 11은 상술된 "탑 다운" 이송 방법의 측면 개략도를 나타낸다. 도 10에서 도시된 바와 같이, 그 아래쪽 표면(202)을 따라 배치된 복수의 방울들(210, 212, 214)을 가진 기판(200)이 자기 스테이지(100)의 표면(102) 위에 부상하고 있는 반자성 컴포넌트(60A, 60B, 60C)위에 위치하고 있다. 상술한 바와 같이, 방울들(210, 212, 214)이 배열되고, 기판(200)이 낮아질 때, 각각, 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)과 정렬되고 접촉하도록 보장하기 위해, 기판(200)은 자기 스테이지(100)의 자기장에 따라 위치될 수 있다. 도 11에서, 기판(200)은 패스(path) D(도 10)을 따라 자기 스테이지(100)로 낮춰지고, 반자성 컴포넌트들 (60A, 60B, 60C)는 방울들(210, 212, 214) 각각의 모세관 힘 (C1)에 의해 기판(200)의 표면(202)에 접착한다. 반자성 컴포넌트(60C)의 삽입 상세도는 비 반자성 레이어(64C), 방울(214) 및 기판(200)을 나타낸다.
상술된 바와 같이, 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)은, 예를 들어, 솔더 리플로우 공정을 이용한 솔더 상호 연결에 의해 기판(200)에 연결될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)의 반자성 레이어들은 원래 반자성 레이어들과 비반자성 레이어들을 결합하는데 사용한 접착체를 용해시킴으로써 제거될 수 있다.
도 12 내지 14는 상술된 "바텀 업" 이송 방법의 측면 개략도를 나타낸다. 도 12에서, 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)은 자기 스테이지(100)의 표면(102) 위에 부상하고 있다. 제1 기판(200)은 표면(102)과 반자성 컴포넌트(60A, 60B, 60C) 사이에 배치된다. 레지듀 프리 액체의 복수의 방울들(210, 212, 214)은 제1 기판(200)의 표면(202)를 따라 배치된다. 상술한 바와 같이, 방울들(210, 212, 214)은 자기 스테이지(100)위에 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)의 위치에 대응하도록 표면(202)에 배열될 수 있다.
반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)은 방울들(210, 212, 214)이 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)의 반자성 레이어들(예를 들어, 62A)과 접촉할 때까지 U 방향으로 위로 기판(200)을 상승시킴으로써 기판(200)과 접촉하도록 이동되고, 그 지점에서 방울들(210, 212, 214)의 모세관 힘이 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)을 기판(200)의 표면(202)에 부착한다.
도 13은 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)위에 배치된 제2 기판(300)을 갖는, 제1 기판(200)에 이송된 이후의 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)을 나타낸다. 제1 모세관 힘(C1)은 제1 기판(200)에 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)을 부착시킨다. 레지듀 프리 액체의 복수의 방울들(310, 312, 314)은 제2 기판(300)의 표면(302)을 따라 배치된다. 상술한 바와 같이 방울들(310, 312, 314)은 제1 기판(200) 상의 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)의 위치들에 대응되도록 표면(302) 상에 배열될 수 있다.
통상의 기술자에게 명백할 것과 같이, 제2 기판(300)에 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)을 이송하는 것은, 제 기판(300)을 낮추는 것 또는 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)이 방울들(310, 312, 314)과 접촉할 때까지 제1 기판(200)을 상승시키는 것 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.
도 14는 제2 기판(300)의 표면(302)에 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)을 이송 한 이후의, 제1 기판(200) 및 제2 기판(300)을 나타낸다. 방울들(310, 312, 314)에 의해 제공되는 제2 모세관 힘(C2)는 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)을 표면(302)에 부착한다.
상술한 바와 같이, 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)은 그 후, 예를 들어, 제2 기판(300) 과 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)의 비반자성 레이어들 사이의 솔더 연결을 형성하는 솔더 리플로우를 사용하여, 제2 기판(300)에 연결될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 반자성 컴포넌트들(60A, 60B, 60C)의 반자성 레이어들은 그 후, 예를 들어, 원래 반자성 레이어들과 비반자성 레이어들을 결합하는데 사용된 접착제를 용해 시킴으로써 제거될 수 있다.
상술된 "바텀 업" 이송 방법에서, -또는 한 기판으로부터 다른 기판으로 반자성 컴포넌트들을 이송하는 것을 포함하는 다른 어떤 방법에서도- 상이한 강도들(different strengths)을 가진 모세관 힘들을 나타낼 수 있는 상이한 레지듀 프리 액체들을 채용하는 것도 가능하며 때로는 바람직하다. 예를 들어, 제2 기판 상에 더 강한 모세관 힘을 가진 액체를 채용하는 것은 제1 기판으로부터 제2 기판으로 반자성 컴포넌트들의 이송을 용이하게 할 수 있다.
다른 경우들에서, 두 기판들에 동일한 레지듀 프리 액체를 사용하는 것이 가능할 수 있다. 출원인은 전형적으로 레지듀 프리 액체들(예를 들어, 이소프로필 알코올, 메탄올, 등등)은 반자성 레이어들 보다 비반자성 레이어들에 더 강하게 접착한다는 것을 발견했다. 게다가, 이러한 액체들에 의해 나타나는 모세관 힘은 액체가 마름(dry)에 따라 감소(diminish)한다. 이와 같이, 모세관 힘은 제2 기판에 이송될 때 더 커질 것이다.
도 15는 본 발명에 따른 예시적인 흐름도이다. S1에서, 복수의 반자성 컴포넌트들은, 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 자기 스테이지 상에 놓여진다. S2에서 제1 가진력이, 상술된 바와 같이, 자기 스테이지에 인가된다. S3에서, 자기 스테이지의 각각의 안정한 부상 노드들이, 예를 들어, 도 6에서 도시된 바와 같이, 하나 이내의 반자성 컴포넌트만을 포함하는지 여부가 결정된다. 만약 그렇지 않다면(즉, S3에서 아니오), 하나 이내의 반자성 컴포넌트가 각각의 안정한 부상 노드에 포함될 때까지 단계 S2와 S3는 반복적적으로 수행(iteratively loop)된다.
일단 하나 이내의 반자성 컴포넌트가 각각의 안정한 부상 노드에 포함되는 것으로 결정되면(즉, S3에서 예), 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 가진력이 인가되어 반자성 컴포넌트들에 원하는 수직 방향을 부여한다. S5에서, 안정한 부상 노드들에 남아있는 각각의 반자성 컴포넌트들이 원하는 수직 방향(전형적으로 비반자성 레이어가 위인)을 이루고 있는지 여부가 결정된다. 상술된 바와 같이, 다수의 반자성 컴포넌트들이 채용된 상황에서, 각각의 반자성 컴포넌트들이 원하는 수직 방향을 이루고 있는지 여부를 실제로 결정하는 것은 비현실적일 수 있다. 그러한 경우에, 이러한 결정은 상술된 바와 같이 통계적 우도(statistical likelihood)에 기초하여 이루어질 수 있다. 만약 모든 남아있는 반자성 컴포넌트들이 원하는 수직 방향을 이루고(실제로 또는 통계적으로) 있지 않다고(즉, S5에서 아니오) 결정된다면, S4 및 S5가 반복적으로 수행(iteratively looped)될 수 있다.
일단 모든 남아있는 반자성 컴포넌트들이(실제로 또는 통계적으로) 원하는 수직 방향을 이루고 있다면(즉, S5에서 예), 반자성 컴포넌트들은 기판에 이송될 수 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 이송은 "탑 다운" 이송 또는 "바텀 업" 이송의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 전자의 경우에, 반자성 컴포넌트들은, 예를 들어, 도 10 및 11에 도시된 바와 같이, S6에서 기판에 이송될 수 있다. 이러한 이송은, 상술된 바와 같이, 기판과 반자성 컴포넌트들의 비반자성 레이어들 사이의 솔더 연결들(solder connections)의 형성을 포함할 수 있다. 반자성 컴포넌트들의 반자성 레이어들은 그 후, 상술된 바와 같이, S7에서 제거될 수 있다.
후자인 "바텀 업" 이송의 경우에, 반자성 컴포넌트들은, 예를 들어, 도 12 및 13에 도시된 바와 같이, S8에서 제1 기판에 이송될 수 있고, 그 후, 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, S9에서 제2 기판에 이송될 수 있다. 상술된 바와 같이, S9에서 반자성 컴포넌트들의 제2 기판에의 이송은 제2 기판과 반자성 컴포넌트들의 비반자성 레이어들 사이에 솔더 연결들의 형성을 포함할 수 있다. 반자성 컴포넌트들의 반지성 레이어들은, 그 후, 상술된 바와 같이, S7에서 제거될 수 있다.
도 16 내지 18은 상술된 방법들에서 다양한 지점들의 자기 스테이지들 및 반자성 컴포넌트들의 현미경 사진들이다. 도 16에서, 복수의 반자성 컴포넌트들은 자기 스테이지 위의 안정한 부상 노드들에 배열되어 있다. 이 지점에서, 반자성 컴포넌트들의 수직 방향은 아직 무작위적이다. 도 16 내지 18 각각에서, 자기 스테이지를 형성하는 자석들의 면들 위의 점들은 자석의 북극을 나타낸다.
도 17은 도 16에 도시된 두 개의 반자성 컴포넌트들의 사시도(perspective view)를 나타낸다. 좌측의 반자성 컴포넌트는 반자성 레이어가 자기 스테이지에 더 가까운 "적절한" 수직 방향을 가지고 있고, 자기 스테이지 위에 부상하는 것을 볼 수 있다. 우측의 반자성 컴포넌트는 비반자성 레이어가 자기 스테이지에 더 가까운 "반전된" 수직 방향을 가지고 있다. 결과적으로, 우측의 반자성 컴포넌트는 접촉하거나 자기스테이지 위에 단지 약간만 부상하고 있음을 알 수 있다.
도 18은 각각의 반자성 컴포넌트들을 "적절한" 수직 방향으로 배향 시킨 후의 사시도를 나타낸다. 각각의 반자성 컴포넌트들은 자기 스테이지 위에 부상하는 것을 볼 수 있다.
여기에 사용된 바와 같이, 단수 형태들 "하나(a, an)" 및 "상기(the)"는 문맥상 명확하게 다르게 가리키지 않는 한, 복수 형태를 포함하고자 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은 명시된 특징들(features), 정수들(integers), 단계들(steps), 동작들(operations), 성분들(elements), 및/또는 구성요소들 (components)의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 성분들, 구성요소들 및/또는 그것의 집합들의 부가 또는 존재를 배제하지는 않는 것으로 이해될 것이다.
여기 쓰여진 설명들은 최선의 모드(best mode)를 포함하여 본 발명을 개시하고, 또한 여기에 설명된 임의의 관련되거나 통합된 방법들을 수행하고, 임의의 장치들 또는 시스템들을 제작 및 사용하는 것을 포함하여, 임의의 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있게 한다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구항들에 의해 정의되며 통상의 기술자에게 발생할 수 있는 다른 예시들(examples), 변형들(variations), 양태들(aspects), 또는 실시예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예시들, 변형들, 양태들, 및 실시예들은, 그들이 청구항의 문자 언어와 비실질적인 다름을 가진 등가 요소들을 포함하거나, 청구항의 문자 언어와 다르지 않은 요소들을 가지고 있다면 청구항의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (19)

  1. 복수의 반자성 컴포넌트(diamagnetic component)들을 조립하는 방법에 있어서,
    복수의 반자성 컴포넌트들을 자기 스테이지(magnetic stage)에 놓아두는(depositing) 단계- 상기 자기 스테이지는 어레이에 배열된 복수의 자석들을 포함하는-; 및
    상기 자기 스테이지에 가진력(vibratory force)을 인가하는(applying) 단계;
    를 포함하고,
    상기 가진력의 인가는 적어도 하나의 상기 복수의 반자성 컴포넌트들을 상기 자기 스테이지의 안정한 부상 노드(levitation node)로 이동 시키는
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 자석들은,
    북극들과 남극들이 교대하는(alternating) 바둑판 배열 및 2 차원 할바흐(Halbach) 배열로 이루어진 군(group)으로부터 선택된 어레이에 배열되는
    방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 자석들은,
    네오디뮴(neodymium) 자석들 및 사마륨-코발트(samarium-cobalt) 자석들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 자석을 포함하는
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가진력을 인가하는 단계는,
    상기 가진력을 반복적으로 인가하는 단계
    를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가진력을 인가하는 단계는,
    상기 안정한 부상 노드들 각각을 하나 이내의 반자성 컴포넌트에 의해 채워지도록 하는
    방법.
  6. 제1항에 있어서,
    반자성 컴포넌트들의 개수는 안정한 부상 노드들의 개수보다 많아서, 상기 가진력의 인가는 단일 반자성 컴포넌트가 각각의 상기 안정한 부상 노드들을 채우도록 하고, 안정한 부상 노드를 채우지 않는 임의의 반자성 컴포넌트들은 상기 자기 스테이지에서 떨어지도록 하는
    방법.
  7. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 반자성 컴포넌트들은,
    반자성 물질의 레이어(layer) 상부에 비반자성(non-diamagnetic) 물질의 레이어
    를 포함하는
    방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 반자성 컴포넌트들이 공통의 수직 방향(orientation)을 얻도록, 상기 자기 스테이지에 추가 가진력을 인가하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공통의 수직 방향은,
    상기 자기 스테이지와 상기 비반자성 물질의 레이어 사이에 배치(dispose)되는 상기 반자성 물질의 레이어로 정의되는
    방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 추가 가진력은,
    짧은 진동 펄스들의 시리즈(series)를 포함하고, 각각의 시리즈는 포즈(pause)에 의해 분리(separate)되는
    방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반자성 컴포넌트들의 일부를 기판(substrate)에 이송하는(transferring) 단계
    를 더 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이송하는 단계는,
    상기 복수의 반자성 컴포넌트들의 상기 일부에 기판을 인가(apply)하는 단계; 및
    상기 기판이 적용되는 각각의 상기 반자성 컴포넌트들에 상기 기판을 고정(fix)시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기판에 이송된 상기 반자성 컴포넌트들 각각의 상기 비반자성 물질의 레이어로부터 상기 반자성 물질의 레이어를 제거하는(removing) 단계
    를 더 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이송하는 단계는,
    상기 자기 스테이지와 상기 복수의 반자성 컴포넌트들의 상기 일부 사이에 제1 기판을 위치시키는(placing) 단계;
    상기 복수의 반자성 컴포넌트들의 상기 일부를 상기 제1 기판의 표면(surface)에 이송하는 단계;
    상기 복수의 반자성 컴포넌트들의 상기 일부 위에 제2 기판을 위치시키는 단계;
    상기 복수의 반자성 컴포넌트들의 상기 일부를 상기 제2 기판의 표면에 이송하는 단계; 및
    상기 복수의 반자성 컴포넌트들의 상기 일부를 상기 제2 기판의 상기 표면에 고정시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 기판의 상기 표면에 이송된 상기 반자성 컴포넌트들 각각의 상기 비반자성 물질의 레이어로부터 상기 반자성 물질을 제거하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반자성 컴포넌트들 중에서 적어도 하나는,
    열분해 흑연(pyrolytic graphite (PG)) 시트(sheet)에 결합(bond)된 반도체 다이(semiconductor die) 및 PG 시트에 결합된 갈륨 나이트라이드(gallium nitride (GaN)) 발광 다이오드(light emitting diode (LED))로 이루어진 군으로부터 선택되는
    방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 PG 시트는,
    약 300 마이크로미터와 약 1000 마이크로미터 사이의 두께를 가지는
    방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 PG 시트는,
    약 400 마이크로미터와 약 700 마이크로미터 사이의 두께를 가지는
    방법.
  19. 반자성 컴포넌트들의 유도 자기 조립을 위한 시스템에 있어서,
    반대 자기 방향들을 가지고, 교대하는 어레이에 배열된 복수의 자기 장치(magnetic device)들을 포함하는 자기 스테이지; 및
    적어도 제1 가진력을 상기 자기 스테이지에 전달하도록 동작 가능한 적어도 하나의 장치
    를 포함하는 시스템
KR1020177011280A 2014-10-16 2015-10-16 반자성 부상을 이용한 전자 컴포넌트들의 유도 자기 조립 KR20170071514A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462064629P 2014-10-16 2014-10-16
US62/064,629 2014-10-16
PCT/US2015/055929 WO2016061452A1 (en) 2014-10-16 2015-10-16 Directed self-assembly of electronic components using diamagnetic levitation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170071514A true KR20170071514A (ko) 2017-06-23

Family

ID=55747396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177011280A KR20170071514A (ko) 2014-10-16 2015-10-16 반자성 부상을 이용한 전자 컴포넌트들의 유도 자기 조립

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10199247B2 (ko)
EP (1) EP3207618A4 (ko)
KR (1) KR20170071514A (ko)
CN (1) CN107078573B (ko)
WO (1) WO2016061452A1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021054547A1 (ko) * 2019-09-19 2021-03-25 엘지전자 주식회사 자가 조립용 칩 트레이 및 반도체 발광소자의 공급 방법
WO2021054550A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-25 Lg Electronics Inc. Device for self-assembling semiconductor light-emitting diodes
WO2021054549A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-25 Lg Electronics Inc. Device for self-assembling semiconductor light-emitting diodes
WO2022010113A1 (ko) * 2020-07-07 2022-01-13 삼성전자주식회사 나노와이어 led, 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법
US11410864B2 (en) 2019-09-19 2022-08-09 Lg Electronics Inc. Device for self-assembling semiconductor light-emitting diodes
US11804384B2 (en) 2019-09-19 2023-10-31 Lg Electronics Inc. Device for self-assembling semiconductor light-emitting diodes magnets in a plurality of rows
US11854852B2 (en) 2019-09-19 2023-12-26 Lg Electronics Inc. Substrate chuck for self-assembling semiconductor light-emitting diodes
US11901208B2 (en) 2019-09-19 2024-02-13 Lg Electronics Inc. Substrate chuck for self-assembling semiconductor light emitting diodes
US12002691B2 (en) 2019-09-19 2024-06-04 Lg Electronics Inc. Device for self-assembling semiconductor light-emitting diodes

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10319878B2 (en) 2014-10-31 2019-06-11 eLux, Inc. Stratified quantum dot phosphor structure
US10242977B2 (en) 2014-10-31 2019-03-26 eLux, Inc. Fluid-suspended microcomponent harvest, distribution, and reclamation
US10457032B2 (en) * 2017-07-12 2019-10-29 SelfArray, Inc. Methods and systems for separating a plurality of directed self-assembled diamagnetic components
CN107659210A (zh) * 2017-10-10 2018-02-02 北京紫晶立方科技有限公司 磁斥型磁悬浮产品的辅助放置卡具、系统及放置方法
US10593456B2 (en) 2017-10-16 2020-03-17 International Business Machines Corporation Levitated motor-actuator with parallel dipole line trap system
US10800268B2 (en) * 2018-01-17 2020-10-13 International Business Machines Corporation Magnetic levitation transport with dipole line track system
CN108962042B (zh) * 2018-07-23 2021-04-02 上海天马微电子有限公司 显示面板及其制作方法
CN109065692A (zh) * 2018-08-01 2018-12-21 厦门多彩光电子科技有限公司 一种led的封装方法
CN109065677A (zh) * 2018-08-17 2018-12-21 京东方科技集团股份有限公司 Micro-LED巨量转移方法及Micro-LED基板
CN109132996B (zh) * 2018-10-12 2020-11-13 聊城大学 一种周期有序的磁性纳米线阵列的快速沉积方法
CN110379759B (zh) * 2019-07-05 2021-02-02 深超光电（深圳）有限公司 吸附装置、转移系统及转移方法
CN112635400B (zh) * 2021-01-07 2022-10-04 Tcl华星光电技术有限公司 一种磁吸式MicroLED巨量转移结构及方法
CN117549074B (zh) * 2024-01-12 2024-03-29 佛山市顺德区凯硕精密模具自动化科技有限公司 一种压缩机组装自动化生产线

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3439416A (en) 1966-02-03 1969-04-22 Gen Telephone & Elect Method and apparatus for fabricating an array of discrete elements
US5396136A (en) * 1992-10-28 1995-03-07 Sri International Magnetic field levitation
WO2008054326A1 (en) * 2006-11-03 2008-05-08 Agency For Science, Technology And Research Device, unit, system and method for the magnetically-assisted assembling of chip-scale, and nano and micro-scale components onto a substrate
US9409265B2 (en) * 2010-12-20 2016-08-09 President And Fellows Of Harvard College Three dimensional assembly of diamagnetic materials using magnetic levitation
US9245875B2 (en) * 2012-04-20 2016-01-26 Rensselaer Polytechnic Institute Light emitting diodes and a method of packaging the same

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021054547A1 (ko) * 2019-09-19 2021-03-25 엘지전자 주식회사 자가 조립용 칩 트레이 및 반도체 발광소자의 공급 방법
WO2021054550A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-25 Lg Electronics Inc. Device for self-assembling semiconductor light-emitting diodes
WO2021054549A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-25 Lg Electronics Inc. Device for self-assembling semiconductor light-emitting diodes
US11264257B2 (en) 2019-09-19 2022-03-01 Lg Electronics Inc. Device for self-assembling semiconductor light-emitting diodes
US11410864B2 (en) 2019-09-19 2022-08-09 Lg Electronics Inc. Device for self-assembling semiconductor light-emitting diodes
US11804384B2 (en) 2019-09-19 2023-10-31 Lg Electronics Inc. Device for self-assembling semiconductor light-emitting diodes magnets in a plurality of rows
US11854852B2 (en) 2019-09-19 2023-12-26 Lg Electronics Inc. Substrate chuck for self-assembling semiconductor light-emitting diodes
US11901208B2 (en) 2019-09-19 2024-02-13 Lg Electronics Inc. Substrate chuck for self-assembling semiconductor light emitting diodes
US11984337B2 (en) 2019-09-19 2024-05-14 Lg Electronics Inc. Device for self-assembling semiconductor light-emitting diodes
US12002691B2 (en) 2019-09-19 2024-06-04 Lg Electronics Inc. Device for self-assembling semiconductor light-emitting diodes
WO2022010113A1 (ko) * 2020-07-07 2022-01-13 삼성전자주식회사 나노와이어 led, 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN107078573B (zh) 2019-10-22
WO2016061452A1 (en) 2016-04-21
EP3207618A1 (en) 2017-08-23
EP3207618A4 (en) 2018-06-20
US10199247B2 (en) 2019-02-05
CN107078573A (zh) 2017-08-18
US20170229330A1 (en) 2017-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170071514A (ko) 반자성 부상을 이용한 전자 컴포넌트들의 유도 자기 조립
US6833277B2 (en) Method and system for field assisted statistical assembly of wafers
KR102031296B1 (ko) 발광 다이오드들 및 이를 패키징하는 방법
US20100170086A1 (en) Device, unit, system and method for the magnetically-assisted assembling of chip-scale, and nano and micro-scale components onto a substrate
WO2019218775A1 (zh) 一种led阵列装置的制造方法
US5355577A (en) Method and apparatus for the assembly of microfabricated devices
US8138868B2 (en) Method and structure for magnetically-directed, self-assembly of three-dimensional structures
US20070087472A1 (en) Methods for magnetically directed self assembly
CN110518098B (zh) 一种微型发光二极管芯片的巨量转移方法及系统
US10748792B2 (en) Method and system for mass arrangement of micro-component devices
CN111816751A (zh) 微发光二极管显示面板及其制备方法
US11227853B2 (en) Method of manufacturing an LED carrier assembly having an embedded alignment magnet
CN109671670B (zh) 微元件的巨量排列方法及系统
KR20170124282A (ko) 픽 앤 플레이스 방법
KR102126962B1 (ko) 마이크로-컴포넌트 디바이스의 대량 배열을 위한 방법 및 시스템
US20070231826A1 (en) Article and assembly for magnetically directed self assembly
CN111244008A (zh) 微元件的转移装置及其转移方法
CN114420799B (zh) 基板、微型发光二极管芯片的转移方法和转移装置
CN111710640A (zh) 一种微型led芯片巨量转移方法
KR20230086297A (ko) 자기력을 이용하는 다이 얼라인 방법
Tkachenko Directed self-assembly of mesoscopic components for led applications