TW201446443A - 質量傳送工具機械臂組件與含有整合式位移感測器的微拾取陣列架座 - Google Patents

Abstract

揭示用於自載體基板傳送微裝置之系統及方法。在一實施例中，質量傳送工具機械臂組件允許微拾取陣列上之靜電傳送頭陣列與載體基板上之微裝置陣列之間的有效對準。可感測質量傳送工具機械臂組件之順應式元件之位移以控制靜電傳送頭陣列與微裝置陣列之間的對準。

Description

質量傳送工具機械臂組件與含有整合式位移感測器的微拾取陣列架座

本發明係關於微裝置。更特定言之，本發明之實施例係關於用於自載體基板傳送微裝置之系統及方法。

使小型化裝置(諸如，射頻(RF)微型機電系統(MEMS)微型開關、發光二極體(LED)顯示系統，以及MEMS或基於石英的振盪器)商業化之可行性大大受限於與製造彼等裝置有關之難題及成本。製造製程通常包括基於晶圓之處理及傳送技術。

裝置傳送製程包括自傳送晶圓傳送至接收晶圓。一個此類實施為「直接印刷」，「直接印刷」涉及裝置陣列從傳送晶圓至接收晶圓之一個接合步驟，隨後移除傳送晶圓。另一此類實施為「傳送印刷」，「傳送印刷」涉及兩個接合/去接合步驟。在傳送印刷中，傳送晶圓可從施體晶圓拾取裝置陣列且使裝置接合至接收晶圓。在傳送之後，可使用包括 雷射剝除(laser lift-off；LLO)、研磨或拋光以及蝕刻之技術移除傳送晶圓。

萬向節機構已用於晶圓拋光設備以促進均勻地拋光晶圓。舉例而言，拋光設備中之被動式萬向節機構促進晶圓與拋光墊之對準。

揭示一種質量傳送工具機械臂組件及使用該質量傳送工具機械臂組件自載體基板傳送微裝置陣列之方法。在一實施例中，質量傳送工具機械臂組件包括外殼、傾側-傾斜-z撓曲部、致動器組件及微拾取陣列架座。微拾取陣列可與質量傳送工具機械臂組件獨立地提供或與質量傳送工具機械臂組件整體形成。傾側-傾斜-z撓曲部可包括與外殼結合且藉由可撓性耦接件與底部撓曲部件連接之頂部撓曲部件。舉例而言，頂部撓曲部件及底部撓曲部件可為藉由可撓性耦接件連接之凸緣。致動器組件可與底部撓曲部件操作性耦接，使得致動器組件之致動使底部撓曲部件相對於頂部撓曲部件移動。舉例而言，在一實施例中，質量傳送工具機械臂組件包括使致動器組件與底部撓曲部件耦接之分配板。微拾取陣列架座亦可與底部撓曲部件耦接。此外，微拾取陣列架座可包括與順應式元件(諸如，梁)耦接之樞軸平臺。位移感測器可與順應式元件整合。在一實施例中，具有支撐靜電傳送頭之基板之微拾取陣列可為可與樞軸平臺結合的。

在一實施例中，微拾取陣列架座可進一步包括橫向圍繞樞軸平臺之基底，其中順應式元件在樞軸平臺與基底之 間且在樞軸處與樞軸平臺及基底耦接。舉例而言，順應式元件可在基底邊緣上之外樞軸處與基底耦接，且在正交於基底邊緣之樞軸平臺邊緣上之內樞軸處與樞軸平臺耦接。順應式元件亦可在自內樞軸橫跨樞軸平臺之第二內樞軸處與樞軸平臺耦接且在自外樞軸橫跨樞軸平臺之第二外樞軸處與基底耦接。在一實施例中，微拾取陣列架座可包括藉由在第二基底邊緣上之第二外樞軸與基底耦接且藉由在第二樞軸平臺邊緣上之第二內樞軸與樞軸平臺耦接之第二順應式元件。此外，第二位移感測器可與第二順應式元件整合。

在一實施例中，位移感測器可為附接至內樞軸或外樞軸附近之順應式元件之高應變區域之應變計。舉例而言，應變計可接合至高應變區域。或者，應變計可沉積在高應變區域上。此外，應變計可藉由摻雜高應變區域來形成。在一實施例中，微拾取陣列架座可包括毗鄰順應式元件上之位移感測器之基準應變計。位移感測器及基準應變計可提供呈半惠斯通(Wheatstone)電橋的毗鄰腿。

在一實施例中，微拾取陣列架座可包括各個觸點及電連接。舉例而言，微拾取陣列架座可包括與位移感測器電連接之在基底上之位移感測器觸點。在一實施例中，質量傳送工具機械臂組件可包括經由位移感測器觸點與位移感測器電連接之位置感測模組。舉例而言，位移感測器觸點可經由撓曲電路或彈簧觸點與位置感測模組電連接。在一實施例中，微拾取陣列架座可包括與在樞軸平臺上之樞軸平臺操作電壓觸點電連接之在基底上之基底操作電壓觸點。此外，微 拾取陣列架座可包括在樞軸平臺上之接合位點處與夾緊電極電連接之在基底上之基底夾緊觸點。在一實施例中，微拾取陣列架座可包括在樞軸平臺上之接合位點，該接合位點包括金屬，諸如金、銅或鋁。

在一實施例中，微拾取陣列架座亦可包括在樞軸平臺上之溫度感測器及加熱元件。例如，加熱元件可包括電阻合金或表面安裝技術電阻器。此外，質量傳送工具機械臂組件可包括在加熱元件與位置感測模組之間的絕緣板。微拾取陣列架座之基底可與絕緣板耦接且絕緣板可進一步與分配板耦接。

在一實施例中，一種方法包括以下步驟：朝載體基板移動質量傳送工具機械臂組件，以及使載體基板上之微裝置陣列接觸與質量傳送工具機械臂組件之樞軸平臺耦接之靜電傳送頭陣列。該方法亦可包括以下步驟：感測與樞軸平臺耦接之順應式元件之變形。舉例而言，感測變形之步驟可包括以下步驟：感測與順應式元件整合之位移感測器中之應變。在一實施例中，該方法進一步包括以下步驟：在感測到變形之後且在停止質量傳送工具機械臂組件與載體基板之間的相對移動之前調整與順應式元件耦接之基底之位置。舉例而言，調整位置之步驟可包括以下步驟：致動耦接至基底之致動器組件以藉由傾側或傾斜基底使基底進一步對準至載體基板之平面。該方法亦可包括以下步驟：施加電壓至靜電傳送頭陣列以在微裝置陣列上產生夾持壓力，以及自載體基板拾取微裝置陣列。在一實施例中，該方法包括以下步驟：在 拾取微裝置陣列的同時將熱量施加至靜電傳送頭陣列。

在一實施例中，一種方法包括以下步驟：朝接收基板移動質量傳送工具機械臂組件，以及使接收基板接觸由與質量傳送工具機械臂組件之樞軸平臺耦接之靜電傳送頭陣列載送之微裝置陣列。該方法亦可包括以下步驟：感測與樞軸平臺耦接之順應式元件之變形。舉例而言，感測變形之步驟可包括以下步驟：感測與順應式元件整合之位移感測器中之應變。在一實施例中，該方法進一步包括以下步驟：在感測到變形之後且在停止質量傳送工具機械臂組件與接收基板之間的相對移動之前調整與順應式元件耦接之基底之位置。舉例而言，調整位置之步驟可包括以下步驟：致動與基底耦接之致動器組件以藉由傾側或傾斜基底使基底進一步對準至接收基板之平面。該方法亦可包括以下步驟：自靜電傳送頭陣列移除電壓，以及將微裝置陣列釋放至接收基板上。在一實施例中，該方法包括以下步驟：在移除電壓之前將熱量施加至靜電傳送頭陣列。

100‧‧‧質量傳送工具

102‧‧‧質量傳送工具機械臂組件

104‧‧‧載體基板固持器

106‧‧‧接收基板固持器

108‧‧‧電腦系統

110‧‧‧x-y台

200‧‧‧質量傳送工具架座

210‧‧‧外殼

220‧‧‧致動器組件

230‧‧‧傾側-傾斜-z撓曲部

240‧‧‧分配板

250‧‧‧微拾取陣列架座

260‧‧‧絕緣板

270‧‧‧保持器板

280‧‧‧保持環

290‧‧‧微拾取陣列

310‧‧‧致動器

312‧‧‧第一致動器附接件

314‧‧‧第二致動器附接件

316‧‧‧位置感測模組

318‧‧‧撓曲電路

402‧‧‧第一撓曲附接件

404‧‧‧致動器引線

406‧‧‧撓曲釋放件

408‧‧‧耦接軸

410‧‧‧頂部撓曲部件

412‧‧‧底部撓曲部件

414‧‧‧可撓性耦接件

416‧‧‧徑向槽

418‧‧‧分割件

420‧‧‧z軸

422‧‧‧傾側軸

424‧‧‧傾斜軸

502‧‧‧基底

504‧‧‧樞軸平臺

506‧‧‧梁

508‧‧‧內樞軸

510‧‧‧外樞軸

514‧‧‧內樞軸

516‧‧‧外樞軸

518‧‧‧位移感測器

520‧‧‧基準應變計

522‧‧‧通道

530‧‧‧樞軸平臺操作電壓觸點

540‧‧‧夾緊電極

550‧‧‧前撓曲電路

552‧‧‧前撓曲電路連接器

554‧‧‧位移感測器跡線

556‧‧‧基準應變計跡線

558‧‧‧操作電壓跡線

560‧‧‧夾緊電極跡線

602‧‧‧加熱元件

610‧‧‧溫度感測器

620‧‧‧背撓曲電路

630‧‧‧背撓曲電路連接器

640‧‧‧加熱跡線

642‧‧‧溫度感測器跡線

702‧‧‧基底基板

703‧‧‧靜電傳送頭陣列

704‧‧‧檯面結構

708‧‧‧頂表面

712‧‧‧電極

714‧‧‧電極引線

716‧‧‧介電層

718‧‧‧頂部接觸表面

720‧‧‧操作電壓通孔

722‧‧‧基板操作電壓觸點

724‧‧‧夾緊觸點

902‧‧‧位移感測器降落墊

904‧‧‧基準應變計降落墊

906‧‧‧基底操作電壓降落墊

1002‧‧‧位移感測器觸點

1004‧‧‧基準應變計觸點

1006‧‧‧基底操作電壓觸點

1008‧‧‧加熱觸點

1010‧‧‧溫度感測器觸點

1106‧‧‧彈簧觸點

1202‧‧‧接合墊

1204‧‧‧可撓性區域

1302‧‧‧致動器電源

1304‧‧‧操作電壓供應器

1306‧‧‧操作電壓引線

1308‧‧‧加熱電壓供應器

1310‧‧‧加熱電壓引線

1312‧‧‧夾緊電壓供應器

1314‧‧‧夾緊電壓引線

1402‧‧‧設定點

1404‧‧‧放大器

1406‧‧‧輸出

1501‧‧‧操作

1505‧‧‧操作

1510‧‧‧操作

1515‧‧‧操作

1520‧‧‧操作

1525‧‧‧操作

1601‧‧‧載體基板

1602‧‧‧示意性致動器

1604‧‧‧示意性致動器

1606‧‧‧第一示意性梁

1608‧‧‧第二示意性梁

1610‧‧‧微裝置

2001‧‧‧操作

2005‧‧‧操作

2015‧‧‧操作

2010‧‧‧操作

2020‧‧‧操作

2025‧‧‧操作

2101‧‧‧接收基板

2502‧‧‧位址/資料匯流排

2504‧‧‧中央處理器單元

2506‧‧‧揮發性記憶體

2508‧‧‧非揮發性記憶體

2510‧‧‧資料儲存裝置

2512‧‧‧文數輸入裝置

2514‧‧‧可選遊標控制裝置

2516‧‧‧可選顯示裝置

2518‧‧‧非暫時性機器可讀取儲存媒體

A-A‧‧‧剖面線

B-B‧‧‧剖面線

DETAL X‧‧‧細節X

第1圖係根據本發明之一實施例之質量傳送工具的透視圖圖解。

第2圖係根據本發明之一實施例之固持微拾取陣列之質量傳送工具機械臂組件的透視圖圖解。

第3圖係根據本發明之一實施例之沿第2圖之剖面線A-A所取之質量傳送工具機械臂組件的橫截面透視圖圖解。

第4A圖係根據本發明之一實施例之具有致動器及撓曲附接件之致動器組件之側視圖圖解。

第4B圖係根據本發明之一實施例之質量傳送工具機械臂組件之傾側-傾斜-z撓曲部之透視圖。

第5A圖係根據本發明之一實施例之具有與順應式元件整合之位移感測器之微拾取陣列架座的透視圖。

第5B圖係根據本發明之一實施例之取自第5A圖之細節X之與微拾取陣列架座之順應式元件整合之位移感測器的平面視圖。

第6圖係根據本發明之一實施例之在樞軸平臺上具有加熱元件之微拾取陣列架座的透視圖。

第7圖係根據本發明之一實施例之具有支撐靜電傳送頭陣列之基板之微拾取陣列的側視圖。

第8圖係根據本發明之一實施例之與微拾取陣列結合之微拾取陣列架座的側視圖圖解。

第9圖係根據本發明之一實施例之具有與順應式元件整合之位移感測器以及在樞軸平臺上之靜電傳送頭陣列之微拾取陣列架座的透視圖。

第10圖係根據本發明之一實施例之在樞軸平臺上具有加熱元件之微拾取陣列架座的透視圖。

第11圖係根據本發明之一實施例之沿第9圖之剖面線B-B所取之與彈簧觸點電連接之微拾取陣列架座的橫截面側視圖圖解。

第12圖係根據本發明之一實施例之具有可撓性區 域之微拾取陣列架座的透視圖圖解。

第13圖係根據本發明之一實施例之固持微拾取陣列且與控制系統互連之質量傳送工具機械臂組件的側視圖圖解。

第14圖係根據本發明之一實施例之用於調節質量傳送工具機械臂組件之控制迴路的示意圖。

第15圖係根據本發明之一實施例圖解說明自載體基板拾取微裝置陣列之方法的流程圖。

第16圖係根據本發明之一實施例朝載體基板移動之質量傳送工具機械臂組件的示意圖。

第17圖係根據本發明之一實施例與接觸載體基板上之微裝置陣列之質量傳送工具機械臂組件耦接之靜電傳送頭陣列的示意圖。

第18圖係根據本發明之一實施例調整微拾取陣列架座之位置之質量傳送工具機械臂組件的示意圖。

第19圖係根據本發明之一實施例自載體基板拾取微裝置陣列之質量傳送工具機械臂組件的示意圖。

第20圖係圖解說明根據本發明之一實施例將微裝置陣列置放在接收基板上之方法的流程圖。

第21圖係根據本發明之一實施例朝接收基板移動之質量傳送工具機械臂組件的示意圖。

第22圖係根據本發明之一實施例之由與接觸接收基板之質量傳送工具機械臂組件耦接之靜電傳送頭陣列載送之微裝置陣列的示意圖。

第23圖係根據本發明之一實施例調整微拾取陣列架座之位置之質量傳送工具機械臂組件的示意圖。

第24圖係根據本發明之一實施例將微裝置陣列釋放至接收基板上之質量傳送工具機械臂組件的示意圖。

第25圖係根據本發明之一實施例可使用之電腦系統的示意圖。

本發明之實施例描述用於自載體基板傳送微裝置或微裝置陣列之系統及方法。舉例而言，微裝置或微裝置陣列可為在相關的美國專利申請案第13/372,222號、第13/436,260號、第13/458,932號及第13/625,825號中圖示及描述之微LED裝置結構之任一者。儘管特定關於微LED裝置描述本發明之一些實施例，但本發明之實施例不局限於此且某些實施例亦可適用於其他微LED裝置及微裝置，諸如二極體、電晶體、積體電路(IC)晶片及MEMS。

在各種實施例中，參照諸圖進行描述。然而，亦可在沒有此等特定細節之一或更多者的情況下，或者結合其他已知的方法及配置實踐某些實施例。在以下描述中，闡述諸多特定細節(諸如，特定配置、尺寸，及製程等)，以提供對本發明的透徹理解。在其他情況中，不詳細描述熟知的製程及製造技術，以免不必要地模糊本發明。貫穿此說明書中對「一個實施例」、「一實施例」等的提及意謂結合該實施例描述之特定特徵結構、結構、配置或特徵包括於本發明之至少一個實施例中。因此，在貫穿此說明書中的不同地方出 現的用語「一個實施例」、「一實施例」等未必指代本發明之相同實施例。此外，可在一或更多個實施例中以任何適合方式組合特定特徵結構、結構、配置或特徵。

本文所使用的術語「在……上方」、「至……」、「在……與……之間」及「在……上」可指一個層或部件相對於其他層或部件的相對位置。在另一層「上方」或在另一層「上」或接合「至」另一層的一個層可與另一層直接接觸或可具有一或更多個中間層。各層「之間」的一個層可與各層直接接觸或可具有一或更多個中間層。

如本文所使用的術語「微」裝置或「微」LED結構可指根據本發明之實施例之某些裝置或結構的描述性大小。如本文所使用，術語「微」裝置或結構意謂指1μm至100μm之尺度。然而，本發明之實施例不必局限於此，且實施例之某些態樣可適於更大或可能更小之大小尺度。在一實施例中，微裝置陣列中之單個微裝置及靜電傳送頭陣列中之單個靜電傳送頭兩者均具有1μm至100μm之最大尺寸，例如長度或寬度。在一實施例中，每一微裝置或靜電傳送頭之頂部接觸表面具有1μm至100μm之最大尺寸。在一實施例中，每一微裝置或靜電傳送頭之頂部接觸表面具有3μm至20μm之最大尺寸。在一實施例中，微裝置陣列之節距及對應靜電傳送頭陣列之節距可為(1μm至100μm)×(1μm至100μm)，例如20μm×20μm或5μm×5μm節距。在一個態樣中，在不局限於特定理論的情況下，本發明之實施例描述根據靜電夾持器之原理操作的微裝置傳送頭及微裝置傳送頭陣列，該等 傳送頭及傳送頭陣列使用相反電荷間的吸引來拾取微裝置。根據本發明之實施例，可將吸附電壓施加至微裝置傳送頭，以在微裝置上產生夾持壓力且拾取微裝置。

在一態樣中，本發明之實施例描述使用質量傳送工具機械臂組件進行微裝置之質量傳送的系統及方法，該質量傳送工具機械臂組件具有用於調節靜電傳送頭陣列與載體基板上之微裝置陣列之對準的反饋機構。在一實施例中，一種質量傳送工具機械臂組件包括傾側-傾斜-z撓曲部、致動器組件，以及具有與一或更多個順應式元件整合之一或更多個位移感測器的微拾取陣列架座。舉例而言，位移感測器可為附接至順應式元件之高應變區域之應變計。以此方式，位移感測器可用於感測當靜電傳送頭陣列接觸微裝置陣列時順應式元件之變形。在一實施例中，基於來自一或更多個位移感測器之反饋，質量傳送工具機械臂組件之致動器組件可調整微拾取陣列架座之空間定向以改變微拾取陣列架座上之壓力中心。因此，質量傳送工具機械臂組件可基於閉合反饋迴路來促進安裝在微拾取陣列架座上之靜電傳送頭陣列與微裝置陣列之有效對準。有效對準可增加微裝置之傳送速率，因為可在拾取微裝置的同時且類似地在釋放微裝置的同時完成精細對準。

在另一態樣中，本發明之實施例描述使用與質量傳送工具機械臂組件之致動器組件耦接之傾側-傾斜-z撓曲部進行微裝置之質量傳送的系統及方法。在一實施例中，傾側-傾斜-z撓曲部將無功負載施加在致動器組件上以平順化在藉由 致動器組件進行調整期間微拾取陣列架座之運動。在一實施例中，傾側-傾斜-z撓曲部將恢復性負載施加在微拾取陣列架座上以自載體基板拾取微裝置陣列。因此，質量傳送工具機械臂組件可促進與微裝置陣列之接觸以及使用靜電傳送頭陣列拾取微裝置陣列而不損壞微裝置或靜電傳送頭。

在另一態樣中，本發明之實施例描述用靜電傳送頭陣列進行預製造微裝置陣列之質量傳送的方式。舉例而言，預製造微裝置可具有特定功能，諸如(但不限於)用於發光的LED、用於邏輯及記憶體的矽IC以及用於射頻(RF)通訊的砷化鎵(GaAs)電路。在一些實施例中，將準備用於拾取之微LED裝置陣列描述為具有20μm×20μm節距，或5μm×5μm節距。在此等密度下，6吋基板例如可容納約1.65億個具有10μm×10μm節距之微LED裝置，或約6.6億個具有5μm×5μm節距之微LED裝置。包括匹配對應微LED裝置陣列之節距之整數倍之靜電傳送頭陣列的質量傳送工具機械臂組件可用於拾取微LED裝置陣列且將微LED裝置陣列傳送至接收基板。以此方式，可以高傳送速率將微LED裝置整合且裝配至異質性整合系統中，該等異質性整合系統包括自微顯示器至大面積顯示器之任何大小範圍內的基板。舉例而言，1cm×1cm之靜電傳送頭陣列可拾取且傳送100000個以上之微裝置，其中較大的靜電傳送頭陣列能夠傳送更多微裝置。

參照第1圖，根據本發明之一實施例圖示質量傳送工具之透視圖圖解。如圖所圖解說明，質量傳送工具100可包括質量傳送工具機械臂組件102，該質量傳送工具機械臂組 件102用於自由載體基板固持器104固持之載體基板拾取微裝置陣列以及用於將微裝置陣列傳送且釋放至由接收基板固持器106固持之接收基板上。質量傳送工具100及質量傳送工具機械臂組件102之操作可至少部分地受電腦系統108控制。在一實施例中，如下文進一步詳細描述，電腦系統108可基於自與質量傳送工具機械臂組件102耦接之微拾取陣列架座上之各個感測器接收之反饋信號控制質量傳送工具機械臂組件102之操作。

在一實施例中，質量傳送工具100之部件及子組件與質量傳送工具機械臂組件102可相對於彼此移動。舉例而言，質量傳送工具100及質量傳送工具機械臂組件102可調整部件之間的空間關係以促進經由靜電傳送頭陣列傳送微裝置陣列。此等調整可需要多自由度之精確移動。舉例而言，質量傳送工具機械臂組件102可包括以至少三個自由度(例如，傾側、傾斜及在z方向上之移動)調整微拾取陣列架座之致動器組件。類似地，載體基板固持器104可藉由質量傳送工具100之x-y台110(具有至少兩個自由度)例如沿水平面內之正交軸移動。因此，在一實施例中，由質量傳送工具機械臂組件102支撐之靜電傳送頭陣列及由被載體基板固持器104固持之載體基板支撐之微裝置陣列可以五個自由度相對於彼此精確移動。然而，質量傳送工具100及質量傳送工具機械臂組件102可包括在微裝置陣列與靜電傳送頭陣列之間或在系統之其他部件之間提供更多自由度之額外致動器。舉例而言，質量傳送工具機械臂組件102可安裝在相對於x-y 台110移動之一x-y臺上，在由質量傳送工具機械臂組件102支撐之靜電傳送頭陣列與由被載體基板固持器104固持之載體基板支撐之微裝置陣列之間形成額外的兩個自由度。

參照第2圖，圖示根據本發明之一實施例固持微拾取陣列之質量傳送工具機械臂組件之透視圖圖解。第2圖提供對質量傳送工具機械臂組件102之一實施例之結構部件之概覽。質量傳送工具機械臂組件102可包括與質量傳送工具100之質量傳送工具架座200耦接之外殼210。外殼210可具有與傾側-傾斜-z撓曲部230耦接之圓筒形構造。致動器組件220可整體或部分地容納在外殼210內，且此外，致動器組件220可經由分配板240與傾側-傾斜-z撓曲部230耦接。分配板240亦可與微拾取陣列架座250耦接。在一實施例中，微拾取陣列架座250可經由絕緣板260例如藉由將微拾取陣列架座250直接保持在絕緣板260上來與分配板240耦接。在一實施例中，微拾取陣列架座250可與由保持環280抵靠絕緣板260固持之中間部件(例如，保持器板270)結合。此外，支撐靜電傳送頭陣列之微拾取陣列290可與微拾取陣列架座250整合。

參照第3圖，圖示根據本發明之一實施例之沿第2圖之剖面線A-A所取之質量傳送工具機械臂組件的橫截面透視圖圖解。第3圖提供質量傳送工具機械臂組件102之一實施例之結構部件之間的機械相互作用之更多細節。舉例而言，致動器組件220可包括具有第一致動器附接件312之一或更多個致動器310，該第一致動器附接件312可與外殼210 及/或質量傳送工具架座200固定耦接。致動器310可進一步包括相對於第一致動器附接件312為可移動的第二致動器附接件314。如上所述，第二致動器附接件314可與分配板240進一步緊固。因此，致動器310之致動可引起分配板240與外殼210之間的相對移動。

致動器310之致動可因此具有至少兩個結果。第一，因為微拾取陣列架座250可與分配板240直接或間接地耦接，所以致動器310之致動可改變在微拾取陣列架座250(或與微拾取陣列架座250結合之微拾取陣列290)與外殼210之間的空間關係。第二，因為分配板240及外殼210可與傾側-傾斜-z撓曲部230之相對端耦接，所以在分配板240相對於外殼210移動時，致動器310之致動可施加拉伸、壓縮及/或扭轉負載至傾側-傾斜-z撓曲部230。

在一實施例中，絕緣板260可用於使微拾取陣列架座250與質量傳送工具機械臂組件102之其他部件熱絕緣。舉例而言，絕緣板260可置放在微拾取陣列架座250與致動器組件220或質量傳送工具機械臂組件102之其他部件之間。此外，可藉由限制部件之間的接觸面積來使在絕緣板260與微拾取陣列架座250或質量傳送工具機械臂組件102之其他部件之間的接觸降至最低。舉例而言，絕緣板260可使用經由緊固件連接至部件之絕緣柱來與分配板240耦接，而非使用導電耦接件(諸如，焊縫)來耦接各部件。

在一實施例中，絕緣板260可由展現低熱傳導率(例如，在被加熱至200℃時低於約1.5W/m×℃之熱傳導率)之 材料形成。舉例而言，絕緣板260可由不透明熔凝石英材料或具有絕緣性質之另一材料形成。在一實施例中，絕緣板260由含有小於約20微米之均勻分配之微氣泡之高純度不透明熔凝石英材料(例如，由總部設在Mentor,OH之Pyromatics公司製造之「Pyro-LD80」)形成。因此，如下文進一步詳細描述，絕緣板260可用作熱障壁以使質量傳送工具機械臂組件102之部件(諸如，致動器310(例如，壓電致動器)及感測模組316)與用於加熱支撐靜電傳送頭陣列之微拾取陣列290的加熱元件熱絕緣。

在一實施例中，保持器板270及微拾取陣列架座250可由具有類似熱膨脹係數之材料形成。舉例而言，微拾取陣列架座250可由矽形成且保持器板270可由膨脹受控鎳合金(例如，低膨脹「Alloy 39」)形成。Alloy 39係在一實施例中包括0.05 C、0.40 Mn、0.25 Si、39.00 Ni、剩餘Fe之化學成分之膨脹受控合金。藉由比較，Alloy 39在25℃附近展現約2(×10-6℃)之熱膨脹係數，而矽在相同溫度附近展現約3(×10-6/℃)之直線熱膨脹係數。因此，微拾取陣列架座250及保持器板270不必具有相同的熱膨脹特性，但彼等部件在經歷改變溫度時可在相同數量級內膨脹及收縮。

在一實施例中，保持環280可使用夾具、螺紋緊固件或其他已知緊固機構緊固至絕緣板260，或直接緊固至分配板240。此外，保持環280可包括一或更多個突出部或唇部，該等突出部或唇部壓住微拾取陣列290或保持器板270以抵靠絕緣板260夾緊保持器板270且使微拾取陣列架座250與 分配板240耦接。可使用保持微拾取陣列架座250之其他方式。舉例而言，可使用已知黏接劑或熱接合技術(例如，熔接或焊接)將保持器板270直接接合至絕緣板260。

參照第4A圖，圖示根據本發明之一實施例具有致動器及撓曲附接件之致動器組件之側視圖圖解。在一實施例中，致動器組件220包括產生在第一致動器附接件312與第二致動器附接件314之間的運動之至少一個致動器310。舉例而言，致動器組件220可包括三個直線致動器，該等直線致動器各自使第一致動器附接件312在單個直線方向上相對於第二致動器附接件314移動。因此，致動器組件220可在與第一致動器附接件312耦接之質量傳送工具架座200和與第二致動器附接件314耦接之分配板240之間產生總共至少兩個自由度。更特定言之，致動器組件220可相對於質量傳送工具架座200傾側且傾斜分配板240。致動器組件220中之致動器310之數量及類型可變化以改變質量傳送工具架座200與分配板240之間的自由度及/或運動範圍，例如，致動器310可為旋轉式致動器而非直線致動器。因此，在一實施例中，致動器組件220可藉由同時延伸三個直線致動器中之每一者來提供在z方向上之第三自由度。然而，在另一實施例中，可藉由質量傳送工具機械臂組件102外部之致動器(諸如，藉由可使質量傳送工具架座200在z方向上移動之質量傳送工具100之單個直線致動器)提供額外自由度。類似地，如上所述，x-y台110可在質量傳送工具100之部件與質量傳送工具機械臂組件102之間提供額外自由度。因此，在一實施 例中，分配板240之致動可不單單取決於致動器組件220之移動，而是該致動亦可取決於外部致動器。

在一實施例中，致動器310可為壓電致動器。儘管可使用其他直線致動器(例如，液壓致動器、氣動致動器或機電致動器)，但壓電致動器可在受經由致動器引線404傳達之信號控制時展現相對短移動內精準定位解析度。在一實施例中，致動器310可為具有約30微米之運動範圍之壓電致動器。

在一實施例中，第一致動器附接件312可包括第一撓曲附接件402。第一撓曲附接件402可包括一或更多個撓曲釋放件406。撓曲釋放件406可經配置以在除了致動器310之運動方向之外的方向上提供撓性至第一撓曲附接件402。舉例而言，撓曲釋放件406可包括在第一撓曲附接件402經加工之通道以在正交於致動器310之長度的方向上提供撓性。此外，第一撓曲附接件402可提供移動而無抵消可存在於致動器310中之任何回退之遲滯。致動器310及第一撓曲附接件402可與耦接軸408耦接，該耦接軸408具有嚙合形成於致動器310及第一撓曲附接件402中的孔之端部。耦接軸408可被允許在孔內浮動，或使用已知接合及夾緊方法剛性固定在該等孔中。

參照第4B圖，根據本發明之一實施例圖示質量傳送工具機械臂組件之傾側-傾斜-z撓曲部之透視圖。傾側-傾斜-z撓曲部230可包括頂部撓曲部件410及底部撓曲部件412。在一實施例中，頂部撓曲部件410與底部撓曲部件412藉由可 撓性耦接件414連接。可撓性耦接件414可具有多種配置，例如，撓性耦接件414可包括具有穿過傾側-傾斜-z撓曲部230之側壁之一部分之一或更多個徑向槽416的梁耦接件或螺旋狀耦接件。在一實施例中，徑向槽416可藉由一或更多個分割件418彼此分離。或者，徑向槽416可為穿過傾側-傾斜-z撓曲部230之單個螺旋形成的狹槽。

可撓性耦接件414可經配置以允許頂部撓曲部件410及底部撓曲部件412沿z軸420且繞傾側軸422及傾斜軸424相對於彼此移動。結果，當頂部撓曲部件410經由剛性外殼210與質量傳送工具架座200耦接，且底部撓曲部件412經由剛性分配板240與致動器組件220耦接時，頂部撓曲部件410與底部撓曲部件412之間的運動反映質量傳送工具架座200與分配板240之間的運動。因此，傾側-傾斜-z撓曲部230允許致動器組件220相對於質量傳送工具架座200調整分配板240，以及與分配板240耦接之微拾取陣列架座250及/或微拾取陣列290。

除允許與分配板240耦接之微拾取陣列架座250及/或微拾取陣列290之致動外，傾側-傾斜-z撓曲部230亦可以多種方式促進此致動。舉例而言，可調諧傾側-傾斜-z撓曲部230之可撓性耦接件414之剛度以允許微拾取陣列架座250在接觸載體基板上之微裝置時變形。同時，可調諧傾側-傾斜-z撓曲部230之可撓性耦接件414之剛度以平順化致動器組件220之移動。此外，可調諧傾側-傾斜-z撓曲部230之可撓性耦接件414之剛度以提供自載體基板收回由靜電傳送頭 703夾持之微裝置的拾取力。

在一實施例中，可撓性耦接件414可比下文進一步詳細描述之微拾取陣列架座250之順應式元件剛度更高。以此方式匹配可撓性耦接件414與順應式元件之間的剛度之步驟可在靜電傳送頭陣列接觸微裝置陣列時允許順應式元件按需要變形。亦即，不是使觸點負載被可撓性耦接件414吸附，而是觸點負載可由順應式元件吸附。此外，順應式元件可在此負載下變形且該變形可由與順應式元件整合之位移感測器518感測且用作反饋以調整致動器組件220。

在一實施例中，可撓性耦接件414可在致動器組件220移動分配板240時提供無功負載至分配板240。舉例而言，在由具有三個致動器之致動器組件220傾斜分配板240的情況中，每一致動器之運動學狀態可稍微失配，導致分配板240之不需要的急動或扭轉，例如偏搖。可調諧可撓性耦接件414之剛度以抵消此運動學狀態失配且抵抗不需要的移動。舉例而言，在一實施例中，對於具有如上所述之梁耦接件(亦即，具有在徑向槽416之間的分割件418)之可撓性耦接件414，可撓性耦接件414之抗扭剛度可足夠高以防止繞z軸420旋轉且藉此將分配板240之運動完全限制至繞傾側軸422及傾斜軸424傾側及傾斜。

在一實施例中，可撓性耦接件414可在由致動器組件220施加之拉伸負載下擴展長度，但施加於可撓性耦接件414上之功可導致位能被儲存以引起在致動器組件220之止動之後的恢復性負載。換言之，可撓性耦接件414可充當拉 伸彈簧以在移除致動器組件220之偏壓負載之後拉緊分配板240以及與分配板240耦接之微拾取陣列架座250。在靜電傳送頭陣列703靜電夾持附接至載體基板之微裝置陣列的情況中，由可撓性耦接件414產生之恢復性負載可大於自載體基板拾取微裝置陣列所需之負載(亦即，破壞壓力)。舉例而言，破壞壓力在一實施例中可預期為約兩個大氣壓，且因此，可調諧可撓性耦接件414以在延伸時產生相當於大於兩個大氣壓之壓力的恢復性負載。因此，在已使靜電傳送頭陣列夾持微裝置陣列之後，可止動致動器組件220且可由來自可撓性耦接件414之恢復性負載提供拾取壓力。

在一實施例中，微拾取陣列架座250包括經由一或更多個電連接(諸如，撓曲電路318)提供反饋信號至位置感測模組316及/或電腦系統108之感測器。如下所述，反饋可包括來自位移感測器之類比信號，該等類比信號用於控制迴路中以調節致動器310之致動，因此，調節微拾取陣列架座250之空間定向。位置感測模組316可位於微拾取陣列架座250附近以藉由限制類比信號必須自位移感測器行進至位置感測模組316之距離來降低信號退化。位置感測模組316亦可位於絕緣板260之相對側上以降低自微拾取陣列架座250至位置感測模組316及致動器310之熱傳遞。維持位置感測模組316與微拾取陣列架座250之間的熱絕緣可降低由對位置感測模組316之熱效應引起之信號失真。維持致動器310(諸如，壓電致動器)與微拾取陣列架座250之間的熱絕緣可防止致動器310之熱漂移且因此保護質量傳送工具機械臂 組件102精確調整支撐微裝置陣列之微拾取陣列架座250之空間定向的能力。

第5A圖至第6圖及第8圖至第12圖圖解說明微拾取陣列架座250之替代性實施例，該微拾取陣列架座250可與分配板240耦接以允許在致動器組件220調整分配板240時調整微拾取陣列架座250之空間定向。實施例中之每一者使得能夠經由微拾取陣列架座250或微拾取陣列290之接合調整靜電傳送頭之空間定向。在一實施例中，微拾取陣列架座250可包括在相關美國申請案第13/715,557號及第13/715,591號中說明及描述之自動對準結構中之任一者，該等美國申請案以引用之方式併入本文。

參照第5A圖，根據本發明之一實施例圖示具有與順應式元件整合之位移感測器之微拾取陣列架座的透視圖。出於參照之目的，所圖解說明之視圖可稱為微拾取陣列架座250之「前側」或「前面」。在一實施例中，微拾取陣列架座250包括基底502及樞軸平臺504。在一實施例中，基底502圍繞樞軸平臺504之全部或一部分。舉例而言，基底502可圍繞樞軸平臺504橫向延伸。在替代性實施例中，基底502不圍繞樞軸平臺504。基底502及樞軸平臺504可藉由一或更多個順應式元件互連。舉例而言，在所圖解說明之實施例中，順應式元件可由梁506表示。梁506可在一或更多個樞軸位置處(諸如，內樞軸508、514及外樞軸510、516)與基底502及樞軸平臺504連接。在一實施例中，內樞軸508、514及外樞軸510、516可位於正交於彼此之基底502及樞軸平臺 504之邊緣上。

根據本發明之實施例，微拾取陣列架座250可由一或更多個部分或零件形成。舉例而言，在一實施例中，基底502、樞軸平臺504及一或更多個順應式元件(例如，梁506)可由矽晶圓形成以產生不同的區域。更特定言之，已知的製程(諸如，深度蝕刻、雷射切割等)可用於形成通道522。在至少一個實施例中，通道522可因此藉由提供例如基底502、梁506與樞軸平臺504區域之間的間隔來界定微拾取陣列架座250之結構。舉例而言，通道522可在基底502與梁506之間以及在梁506與樞軸平臺504之間產生約一百微米之間隔。基於材料在所施加負載、熱穩定性及最小彈簧質量下偏轉之能力，除矽外的材料可用於微拾取陣列架座250。舉例而言，除矽外，用於形成微拾取陣列架座250之適當材料選擇可包括(但不限於)碳化矽、氮化鋁、不銹鋼及鋁。

梁506可橫向圍繞樞軸平臺504自內樞軸508延伸至外樞軸510。更特定言之，梁506可藉由彼等部件之間的擬合及至少部分地填充彼等部件之間的空隙來順應基底502及樞軸平臺504。在一實施例中，梁506之橫向延伸提供桿臂，當力施加至樞軸平臺504或施加至安裝在樞軸平臺504上之微拾取陣列290時，該桿臂允許梁506、內樞軸508、514及外樞軸510、516之彎曲及扭轉。更特定言之，當力施加至樞軸平臺504時，諸如當經安裝微拾取陣列290上之靜電傳送頭接觸載體基板上之微裝置時，樞軸平臺504可相對於基底502偏轉。此偏轉可伴隨有外樞軸510附近之一或更多個高應 變區域(由虛線區域細節X表示)之形成。類似應變區域可取決於力施加至樞軸平臺504之位置在內樞軸508、514及外樞軸516附近形成。

在一實施例中，梁506剛度可經選擇以促進自載體基板或接收基板拾取及置放微裝置兩者。舉例而言，梁506剛度可經調諧以確保樞軸平臺504上之靜電傳送頭在接觸載體基板上之微裝置之後或在由靜電傳送頭夾持之微裝置接觸接收基板之後不受損壞。亦即，梁506剛度可允許梁變形足以允許樞軸平臺504偏轉過一接觸範圍。舉例而言，在一實施例中，當靜電傳送頭在負載小於損壞靜電傳送頭所需之負載的情況下接觸微裝置陣列時，可預期樞軸平臺504向上偏轉至少三十微米。

另外，梁506剛度可經調諧以在自載體基板拾取微裝置期間防止梁506之塑性變形。舉例而言，當靜電傳送頭夾持載體基板上之微裝置時，質量傳送工具機械臂組件102之收回可使基底502相對於與靜電傳送頭關聯之樞軸平臺504向上移動。本質上，微拾取陣列架座250行為如拉伸彈簧拉引由靜電傳送頭陣列夾住之微裝置陣列。在一實施例中，梁506剛度允許此移動而不引起梁506之塑性變形。舉例而言，在需要預期量之約兩個大氣壓之壓力來自載體基板提升微裝置的一實施例中，梁506在塑性變形之前抵抗施加至樞軸平臺504之至少兩個大氣壓之壓力。

在一實施例中，一或更多個位移感測器418可在高應變區域處或附近與梁506整合。位移感測器418可能夠感 測由施加至微拾取陣列架座250之部分(諸如，樞軸平臺504)之負載引起之梁506位移。舉例而言，位移感測器418可直接偵測梁506之移動，或該位移感測器418可偵測內部變形以推斷梁506之移動。

參照第5B圖，根據本發明之一實施例圖示自第5A圖之細節X所取之與微拾取陣列架座之順應式元件整合之位移感測器的平面視圖。在一實施例中，位移感測器518可為量測梁506之變形之應變計。應變計可展現隨材料變形而變化之電阻。更特定言之，應變計可經配置以在梁506變形時變形。亦即，應變計設計可基於與自載體基板傳送微裝置關聯之環境及操作條件經選擇以實現所需的準確度、穩定性、循環耐久性等。因此，應變計可由各種材料形成且以多種方式與梁506整合以實現此目標。以下描述數個此類實施例。

應變計可與梁506分開形成且附接至該梁506。在一實施例中，應變計包括絕緣的可撓性背襯，該可撓性背襯支撐由多晶矽形成之箔且使箔與梁506電絕緣。例如，箔可佈置成蛇紋圖案。可附接應變計之實例係總部設在Malvern,PA之Vishay Precision Group製造之015DJ系列通用應變計。與梁506分開形成之應變計可使用多種製程附接至梁506。舉例而言，應變計背襯可經由黏接劑或其他接合操作直接附接至梁506。更特定言之，應變計背襯可使用焊接劑、環氧樹脂或焊接劑與高溫環氧樹脂之組合固定至梁506之表面。

在另一實施例中，應變計可以所要圖案(諸如，蛇紋圖案)形成在梁506上。在一實施例中，應變計可使用沉 積製程直接形成在梁506上。舉例而言，康斯坦銅鎳合金(constantan copper-nickel)跡線可以蛇紋圖案直接濺鍍在梁506上。具有蛇紋圖案之經濺鍍應變計之股線的尺寸可為約8微米寬且在股線長度之間具有約8微米距離且可沉積至約105奈米厚。

在另一實施例中，梁506之材料可經修改以形成整合式應變計。更特定言之，梁506可摻雜有壓阻式材料以在梁506內形成應變計。作為實例，梁506之表面可摻雜有矽。摻雜材料可呈蛇紋圖案，具有隨所施加應變而變化之尺寸。因此，應變計可為完全整合式的且與梁506之其餘部分的實體區分不明顯。

在一實施例中，位移感測器518可為在梁506上之具有在預期應變之方向上對準之縱向股線之圖案(例如蛇形圖案)的應變計。舉例而言，可預期梁506在與通道522對準之高應變區域中具有壓縮或拉伸負載且因此位移感測器518之縱向股線可與通道522平行。然而，在看見其他方向上之初級應變平面之具有順應式元件之微拾取陣列架座250的一實施例中，位移感測器518可經定向以偵測此類應變。

在自載體基板傳送微裝置期間，梁506及位移感測器518可經歷高溫，且因此，溫度補償可為必需的。在一實施例中，位移感測器可為溫度自補償的。更特定言之，應變計材料可經選擇以限制在傳送製程之操作條件下溫度誘致的明顯應變。然而，在替代性實施例中，可使用用於溫度補償之其他方式。舉例而言，可使用補償應變計(dummy gauge)技 術實現溫度補償。

仍參照第5B圖，在一實施例中，補償應變計技術利用基準應變計520補償位移感測器518。更特定言之，基準應變計520可位於在相同應變區域中之位移感測器518附近。儘管位移感測器518之股線可與所施加應變之方向對準，但基準應變計520之股線可正交位移感測器518之股線及正交所施加應變之方向而延伸。或者，基準應變計520可位於微拾取陣列架座250之非應變區域中，遠離位於梁506之高應變區域中之位移感測器518。舉例而言，基準應變計520可位於基底502或樞軸平臺504上。因此，位移感測器518可經配置以偵測施加至梁506之應變且基準應變計可經配置以偵測熱效應對微拾取陣列架座250引起之應變。因此，在兩個應變計中之應變之比較可用於決定且補償與梁506之熱膨脹相關的應變。

再次參照第5A圖，在一實施例中，基準應變計520及位移感測器518可佈線成半惠斯通電橋之毗鄰腿以抵銷位移感測器518與基準應變計520之間的溫度效應。每一位移感測器518及基準應變計520可形成半惠斯通電橋以感測內樞軸508、514或外樞軸510、516附近之高應變區域中之應變。然而，每一內樞軸508、514及外樞軸510、516可包括與第一高應變區域相對且在由通道522界定之樞軸之第二橫向邊緣附近的第二高應變區域。另一位移感測器518或一對位移感測器518及基準應變計520可位於此第二高應變區域中以感測變形。此外，兩對位移感測器518及基準應變計520 可一起佈線成完整惠斯通電橋，該惠斯通電橋可被監測以決定內樞軸508、514及外樞軸510、516附近之材料應變。如下所述，監測此等應變信號可用於推斷施加至樞軸平臺504之壓力。此外，應變信號可由控制演算法用於決定橫跨樞軸平臺504均勻分配壓力所需之傾側、傾斜及z(正交於樞軸平檯面)移動。

其他類型之感測器可用於感測微拾取陣列架座250之順應式元件中之變形或位移。舉例而言，不同應變計類型(包括電容性應變計及利用光纖感測之應變計)可用於感測梁506變形。或者，可直接量測順應式元件或微拾取陣列架座250之另一部件(諸如，樞軸平臺504)之位移。在一實施例中，雷射干涉計可用於感測順應式元件或樞軸平臺504之位移。在另一實施例中，電容性位移感測器可用於感測順應式元件或樞軸平臺504之位移。因此，多種方式可經選擇以量測且提供與樞軸平臺504或順應式元件之位移相關的反饋。在一實施例中，可由各權衡(諸如，成本、所需精確度及環境考量)指導選擇。舉例而言，補償對位移感測器518之熱效應的能力可為一個選擇標準。

在一實施例中，微拾取陣列架座250包括樞軸平臺504上之一或更多個樞軸平臺操作電壓觸點530。樞軸平臺操作電壓觸點530可用於在與微拾取陣列架座250操作性連接時傳送操作電壓至微拾取陣列290上的靜電傳送頭陣列。在一實施例中，樞軸平臺操作電壓觸點530可使用適當技術(諸如(但不限於)，濺鍍或電子束蒸發導電材料(例如，金屬)) 形成至樞軸平臺504之表面上。

在一實施例中，微拾取陣列架座250可包括用於安裝微拾取陣列290之一或更多個接合位點。在一實施例中，接合位點包括位於樞軸平臺504上之一或更多個夾緊電極540。更特定言之，夾緊電極540可與樞軸平臺操作電壓觸點530一樣位於樞軸平臺504之表面上。夾緊電極540可經構造以使用靜電原理固定或夾緊微拾取陣列290。舉例而言，夾緊電極540可包括由介電層覆蓋的一或更多個導電襯墊。根據靜電夾持器之原理，當導電襯墊維持在一電壓處且置放成毗鄰微拾取陣列290上之金屬或半導體薄膜夾緊區域時，靜電力夾緊微拾取陣列290至微拾取陣列架座250。此處，術語「毗鄰」可意指導電襯墊僅藉由薄介電層與夾緊區域分離。

在微拾取陣列架座250之前面上的部件可置放成經由各條引線與質量傳送工具100及質量傳送工具機械臂組件102之其他部件電連接。舉例而言，前撓曲電路550可自質量傳送工具100及質量傳送工具機械臂組件102之外部部件延伸以與基底502之面或邊緣上的前撓曲電路連接器552電連接。前撓曲電路550可為例如多線帶狀電纜且前撓曲電路連接器552可為插接連接器。此外，前撓曲電路連接器552可包括終端觸點，各條跡線發自該等終端觸點且延伸至微拾取陣列架座250之前面上的部件。

作為實例，位移感測器518可經由一或更多條位移感測器跡線554與前撓曲電路連接器552電連接。更特定言之，位移感測器518可與兩條跡線(輸入跡線及輸出跡線(第 5B圖))電連接，該兩條跡線與插接連接器之分開的終端觸點連接。一或更多條跡線在第5A圖中圖解地圖示成單線，且此外，可省略或以虛線圖示跡線以指示出於簡潔圖解之目的示意地描繪之實際引線的數目。

類似地，基準應變計520可經由一或更多條基準應變計跡線556與前撓曲電路連接器552電連接。樞軸平臺操作電壓觸點530可經由一或更多條操作電壓跡線558與前撓曲電路連接器552電連接。夾緊電極540可經由一或更多條夾緊電極跡線560與前撓曲電路連接器552電連接。在一實施例中，跡線可使用適當技術(諸如，濺鍍或電子束蒸發)直接形成在微拾取陣列架座250上。在替代性實施例中，跡線可為與微拾取陣列架座250分離或接合至微拾取陣列架座250之表面的線。

參照第6圖，根據本發明之一實施例圖示在樞軸平臺上具有加熱元件之微拾取陣列架座的透視圖。出於參考之目的，所圖解說明之視圖可稱為微拾取陣列架座250之「背側」或「背面」。微拾取陣列架座250可包括在微拾取陣列架座250之樞軸平臺504之背側上的一或更多個加熱元件602。在一實施例中，加熱元件602可由電阻合金(諸如，濺鍍在微拾取陣列架座250上之鎳鉻合金)形成。因此，在電流通過加熱元件602時，該加熱元件602可經歷焦耳加熱。因此，熱量可自加熱元件602傳送至微拾取陣列架座250及/或與微拾取陣列架座250結合之微拾取陣列290。在替代性實施例中，加熱元件602可為基於以取決於施加至電阻器之電 流之速率消散熱量之表面安裝技術之表面安裝的電阻器。在一實施例中，可由外部加熱部件(諸如，朝樞軸平臺504導引之紅外線加熱源)加熱微拾取陣列架座。

在一實施例中，微拾取陣列架座250包括一或更多個溫度感測器610以感測微拾取陣列架座250或附近結構(例如，微拾取陣列290)之溫度。舉例而言，溫度感測器610可位於樞軸平臺504之背側上以量測樞軸平臺504之溫度。舉例而言，溫度感測器610可位於樞軸平臺504之中心，樞軸平臺504之隅角，或基底502或梁506上。溫度感測器610可為熱敏電阻、熱電偶或其他類型之溫度感測器。此外，溫度感測器610可罐封或以其他方式黏附或機械固定至樞軸平臺504。

根據本發明之實施例，加熱元件602及/或溫度感測器610可位於微拾取陣列架座250之前側或背側上。可由諸如可用空間以及加熱元件602及溫度感測器610是否將干擾其他功能之考慮驅動位置之選擇。舉例而言，各部件可經置放以避免中斷微拾取陣列架座250之夾緊電極540或微拾取陣列290之靜電傳送頭中之電荷。此外，各部件可經置放以避免干擾微拾取陣列290至微拾取陣列架座250之接合。溫度感測器610可經置放以極其接近微拾取陣列290之峰值溫度。可根據需要採用溫度偏移以實現此近似。

在微拾取陣列架座250之背面上的部件可置放成經由各條引線與質量傳送工具100及質量傳送工具機械臂組件102之其他部件電連接。舉例而言，背撓曲電路620可自質量 傳送工具100及質量傳送工具機械臂組件102之外部部件延伸以與安裝在基底502之面或邊緣上的背撓曲電路連接器630電連接。背撓曲電路620可為例如多線帶狀電纜且背撓曲電路連接器630可為插接連接器。此外，背撓曲電路連接器630可包括終端觸點，各條跡線發自該等終端觸點且延伸至微拾取陣列架座250之背面上的部件。因而，加熱元件602可經由一或更多條加熱跡線640與背撓曲電路連接器630電連接。溫度感測器610可經由一或更多個溫度感測器跡線642與背撓曲電路連接器630電連接。在一實施例中，跡線可使用適當技術(諸如，濺鍍或電子束蒸發)直接形成在微拾取陣列架座250上。在替代性實施例中，跡線可為與微拾取陣列架座250分離或接合至微拾取陣列架座250之表面的線。

參照第7圖，根據本發明之一實施例圖示具有支撐靜電傳送頭陣列之基板的微拾取陣列。微拾取陣列290可包括支撐靜電傳送頭陣列703之基底基板702，該基底基板702由矽、陶瓷及聚合物之一或更多者形成。每一靜電傳送頭703可包括檯面結構704，該檯面結構704包括可支撐電極712的頂表面708。然而，電極712為說明性的，且在另一實施例中，檯面結構704可整個或部分地導電，使得電極712可為不必需的。介電層716覆蓋每一檯面結構704之頂表面708及電極712(若有)。每一靜電傳送頭703之頂部接觸表面718具有可對應於待拾取之微裝置之大小的最大尺寸，例如1μm至100μm之長度或寬度。

檯面結構704遠離基底基板702凸出以提供頂部接 觸表面718之局部化接觸點，以在拾取操作期間拾取特定微裝置。在一實施例中，檯面結構704具有約1μm至5μm或更特定言之約2μm之高度。在一實施例中，檯面結構704可具有頂表面708，該頂表面708具有在1平方微米至10000平方微米之間的表面積。可以各種幾何形狀(例如，正方形、矩形、圓形、橢圓形等)形成檯面結構704，同時維持此大概表面積範圍。基底基板702上之檯面結構陣列之高度、寬度及平面度經選擇，使得每一靜電傳送頭703可在拾取操作期間接觸對應微裝置，且使得靜電傳送頭703在拾取操作期間不會無意中接觸毗鄰意欲接觸之對應微裝置的微裝置。

仍參照第7圖，電極引線714可將電極712或檯面結構704置放成與操作電壓通孔720之終端電連接且與基板操作電壓觸點722電連接。因此，可經由操作電壓通孔720將操作電壓自微拾取陣列290之基板操作電壓觸點722傳送至靜電傳送頭陣列703。操作電壓通孔720可以多種方式形成。舉例而言，可藉由鑽鑿或蝕刻穿過基底基板702之孔洞、用絕緣體鈍化孔洞以及使導電材料(例如，金屬)進入鈍化孔洞以使用適當技術(諸如，濺鍍、電子束蒸發、電鍍或無電式沉積)來形成操作電壓通孔720。

微拾取陣列290可包括形成在微拾取陣列290之背側上的一或多個基板夾緊觸點724。在一個實施例中，基板夾緊觸點724包括導電襯墊，諸如金屬或半導體薄膜。導電襯墊可與微拾取陣列290之其他主動區域電絕緣。舉例而言，可在導電襯墊下方、上方且圍繞導電襯墊形成絕緣層。在另 一實施例中，可例如藉由由塊體矽形成微拾取陣列290及基板夾緊觸點724及使基板夾緊觸點724與微拾取陣列290之其他主動區域電絕緣，與微拾取陣列290整體形成基板夾緊觸點724。

參照第8圖，根據本發明之一實施例圖示與微拾取陣列結合之微拾取陣列架座之橫截面側視圖圖解。微拾取陣列290與微拾取陣列架座250可實體且操作性結合。如上所述，根據靜電夾持器之原理且使用相反電荷之吸引，微拾取陣列290之基板夾緊觸點724可與微拾取陣列架座250上之夾緊電極540對準且由該夾緊電極540靜電保持。更特定言之，在將靜電電壓經由夾緊電極跡線560施加至夾緊電極540之後，將靜電夾持壓力施加至基板夾緊電極540，致使微拾取陣列290與微拾取陣列架座250實體結合。此外，微拾取陣列290之一或多個基板操作電壓觸點722可與樞軸平臺操作電壓觸點530對準且置放成毗鄰樞軸平臺操作電壓觸點530。因此，可將經由操作電壓跡線558施加至樞軸平臺操作電壓觸點530之電壓經由基板操作電壓觸點722及操作電壓通孔720傳送至一或多個靜電傳送頭703。因此，微拾取陣列架座250與微拾取陣列290可經電連接以使微拾取陣列290能夠在微裝置陣列上產生靜電夾持力。

當微拾取陣列架座250及微拾取陣列290該等部件實體結合時，熱量可自微拾取陣列架座250遞送至微拾取陣列290及/或遞送至由微拾取陣列290夾持之微裝置陣列。更特定言之，可藉由經由加熱跡線640遞送電流而電阻式加熱 微拾取陣列架座250上之加熱元件602。因此，可經由樞軸平臺504將熱量自加熱元件602傳送至微拾取陣列290。此外，遞送至微拾取陣列290之熱量可經由靜電傳送頭陣列703消散至由靜電傳送頭陣列703夾持之微裝置陣列中。

上文關於第5A圖至第8圖描述之實施例至此表徵為可與微拾取陣列290可逆配對之微拾取陣列架座250的配置。然而，此類配置意欲為說明性的且不為窮盡的。舉例而言，微拾取陣列架座250之替代性實施例可包括與質量傳送工具100或質量傳送工具機械臂組件102之部件電連接之不同模式。此外，靜電傳送頭703及/或微拾取陣列290可替代地以不同方式與微拾取陣列架座250結合。另外，微拾取陣列架座250中之順應式元件的設計可在本發明之範疇內改變。以下第9圖至第12圖圖解說明根據此類變化之數個替代性實施例。

參照第9圖，根據本發明之一實施例圖示具有與順應式元件整合之位移感測器以及在樞軸平臺上之靜電傳送頭陣列之微拾取陣列架座的透視圖。第9圖中所圖示之微拾取陣列架座250之實施例的大多數部件與第5A圖中圖示之彼等部件相同或類似。然而，下文描述至少兩個實質差異。第一，以不同方式實現在微拾取陣列架座250之前面上之部件之間的電連接。第二，不是利用獨立微拾取陣列290，而是靜電傳送頭陣列703直接與微拾取陣列架座250整合。

在一實施例中，部件跡線可終止於基底502上之電壓降落墊(landing pad)處以形成電連接。舉例而言，位移感 測器跡線554可使位移感測器518與位移感測器降落墊902互連。類似地，基準應變計跡線556可使基準應變計520與基準應變計降落墊904互連。此外，操作電壓跡線558可使形成在樞軸平臺504上之靜電傳送頭703與基底操作電壓降落墊906互連。降落墊可位於通孔結構上，該等通孔結構自微拾取陣列架座250之前側至背側通過基底502。可使用類似於用於形成跡線之彼等製程的製程(例如，使用濺射製程)形成降落墊。

在一實施例中，靜電傳送頭陣列直接由樞軸平臺504支撐。靜電傳送頭陣列703之結構及形成可與上文關於第7圖描述之彼結構及形成相同或類似。舉例而言，每一靜電傳送頭703可包括檯面結構704，該檯面結構704具有由介電層716覆蓋以及視情況支撐電極712之頂表面708。然而，靜電傳送頭陣列位於樞軸平臺504之表面上而非微拾取陣列290表面上。此外，操作電壓跡線458可替換電極引線714。

參照第10圖，根據本發明之一實施例圖示在樞軸平臺上具有加熱元件之微拾取陣列架座的透視圖。在一實施例中，一或多個觸點可位於基底502上且置放成與微拾取陣列架座250之部件電連接。基底502觸點中之一些觸點可置放成與微拾取陣列架座250之前側上之部件電連接。舉例而言，位移感測器觸點1002可位於與位移感測器降落墊902電連接之位移感測器通孔(第11圖)之終端處。類似地，基準應變計觸點1004可位於與基準應變計降落墊904電連接之通孔(未圖示)之終端處。此外，基底操作電壓觸點1006可位於 與基底操作電壓降落墊906電連接之基底操作電壓通孔(第11圖)之終端處。基底502觸點之其他觸點可置放成與微拾取陣列架座250之背側上之部件電連接。舉例而言，加熱觸點1008可置放成經由加熱跡線640與加熱元件602電連接。類似地，溫度感測器觸點1010可置放成經由溫度感測器跡線642與溫度感測器610電連接。

參照第11圖，根據本發明之一實施例圖示沿第9圖之剖面線B-B所取之與彈簧觸點電連接之微拾取陣列架座的橫截面側視圖圖解。觸點之一或更多者(例如，位移感測器觸點1002或基底操作電壓觸點1006)可壓住彈簧觸點1106。彈簧觸點1106可經由電連接(諸如，佈線引線及/或接觸板(未圖示))進一步與質量傳送工具100或質量傳送工具機械臂組件102之部件連接。因此，多種方式可用於使微拾取陣列架座250上之部件與質量傳送工具100或質量傳送工具機械臂組件102上之部件電連接。

參照第12圖，根據本發明之一實施例圖示具有可撓性區域之微拾取陣列架座之透視圖圖解。第12圖中所圖示之微拾取陣列架座250之實施例的大部分部件與第5A圖中圖示之彼等部件相同或類似。然而，下文描述至少兩個差異。第一，在一實施例中，第12圖中圖解說明之微拾取陣列架座250可與微拾取陣列290永久結合。第二，在一實施例中，第12圖中圖解說明之微拾取陣列架座250包括順應式元件而不包括梁506。

在一實施例中，微拾取陣列架座250與微拾取陣列 290可使用一或多個接合墊1202結合以替換夾緊電極540。接合墊1202可由各種材料(包括聚合物、焊接劑、金屬及其他黏接劑)形成以促進形成與另一結構之永久接合。在一實施例中，接合墊1202可包括金、銅或鋁以促進與毗鄰結構之熱壓接合。然而，熱壓接合表示在結構之間形成永久接合之僅一種方式，且接合墊1202可包括促進經用其他接合機制在微拾取陣列架座250與另一零件或結構之間形成接合之其他材料。舉例而言，可在具有各種形狀及大小之多個接合位點處使用直接接合、黏著接合、反應性接合、焊接等。

為促進微拾取陣列290與微拾取陣列架座250之間的永久接合，微拾取陣列290上之基板夾緊觸點724可由促進與接合墊1202熱壓接合之金屬材料形成，例如，接合墊1202及基板夾緊觸點724兩者可由金形成。在永久接合微拾取陣列架座250與微拾取陣列290之前，樞軸平臺操作電壓觸點530與基板操作電壓觸點722可對準以允許部件操作性結合。在對準各部件之後，可形成永久熱壓接合以永久結合微拾取陣列架座250與微拾取陣列290。

在一實施例中，微拾取陣列架座250之順應式元件包括不具有梁506之單一表面。更特定言之，順應式元件可位於樞軸平臺504與基底502之間，而不被通道522分離。舉例而言，順應式元件可包括由虛線圖示之可撓性區域1204，該可撓性區域1204存在於樞軸平臺504與基底502之間。可撓性區域1204可與樞軸平臺504及基底502整體形成，但可具有不同於彼等部件的剛度。或者，剛度之差異可歸因 於有變化之結構特性，諸如經由用更薄橫截面或可撓性形式形成可撓性區域1204，例如，如在伸縮軟管之情況中。可撓性區域1204之降低的剛度可允許可撓性區域1204撓曲且允許樞軸平臺504與基底502之間的相對移動。因此，一或多個位移感測器518可與可撓性區域1204整合以感測可撓性區域1204之變形。在一實施例中，可直接佈線電引線橫跨微拾取陣列架座250之可撓性區域1204。舉例而言，與如第5A圖之實施例所圖示圍繞通道522佈線相反，操作電壓跡線558可直接交叉穿過可撓性區域1204。

已描述質量傳送工具機械臂組件102之數個個別部件，現在應將注意力轉向質量傳送工具機械臂組件102之整體功能及控制。參照第13圖，根據本發明之一實施例圖示固持微拾取陣列且與控制系統互連之質量傳送工具機械臂組件的側視圖圖解。所圖解說明之系統可用於執行包括自載體基板至接收基板傳送微裝置之方法。更特定言之，該系統可用於主動控制與微拾取陣列架座250耦接之靜電傳送頭陣列703與載體基板或接收基板上之微裝置陣列之間的空間關係。此外，該系統可用於控制靜電傳送頭陣列703與微裝置陣列之間的靜電夾持力。另外，例如在靜電傳送頭陣列703接觸微裝置陣列時，該系統可用於控制遞送至靜電傳送頭陣列703的熱量。此外，該系統可用於控制抵靠微拾取陣列架座250保持靜電傳送頭陣列703。

在一實施例中，致動器組件220在電腦系統108之控制下之致動影響微拾取陣列290之運動。舉例而言，電腦 系統108可直接或經由中間控制器與致動器電源1302連接以提供控制信號，該等控制信號使致動器電源1302調節一或多個致動器310(例如，壓電致動器)之移動以移動與微拾取陣列架座250耦接之分配板240。微拾取陣列架座250可保持微拾取陣列290。此類調節可基於自致動器電源1302經由致動器引線404遞送至致動器組件220的信號。

在一實施例中，致動靜電傳送頭陣列導致靜電夾持微裝置陣列。舉例而言，電腦系統108可直接或經由中間控制器與操作電壓供應器1304連接以提供控制信號，該等控制信號使操作電壓供應器1304將靜電電壓經由操作電壓引線1306遞送至靜電傳送頭。如上所述，操作電壓引線1306可整合在例如前撓曲電路550或背撓曲電路620內以遞送操作電壓。

在一實施例中，可藉由遞送功率至加熱元件602以控制對靜電傳送頭陣列之加熱。舉例而言，電腦系統108可直接或經由中間控制器與加熱電壓供應器1308連接以提供控制信號，該等控制信號使加熱電壓供應器1308將功率經由加熱電壓引線1310遞送至加熱元件602。如上所述，加熱電壓引線1310可整合在例如前撓曲電路550或背撓曲電路620內以遞送加熱功率。

在一實施例中，可藉由將靜電電壓遞送至夾緊電極540以抵靠微拾取陣列架座250保持具有靜電傳送頭陣列之微拾取陣列290。舉例而言，電腦系統108可直接或經由中間控制器與夾緊電壓供應器1312連接以提供控制信號，該等控 制信號使夾緊電壓供應器1312將靜電電壓經由夾緊電壓引線1314遞送至夾緊電極540。如上所述，夾緊電壓引線1314可整合在例如前撓曲電路550或背撓曲電路620內以遞送夾緊電壓。

對質量傳送工具機械臂組件102之運動、靜電夾持及加熱功能之控制可基於自與微拾取陣列架座有關之感測器遞送的反饋。舉例而言，溫度資料可經由例如背撓曲電路620自溫度感測器610提供至電腦系統108。類似地，位置相關資料可經由例如前撓曲電路550自一或多個位移感測器518遞送至電腦系統108。

在一實施例中，來自位移感測器518之位置相關資料可在遞送至電腦系統108之前輸入至位置感測模組316且由位置感測模組316轉換。舉例而言，位置感測模組316或另一部件可將激勵電壓施加至一或多個位移感測器518(例如，應變計)，且可由位置感測模組316監測來自位移感測器518之類比輸出電壓。來自一或多個位移感測器之類比輸出電壓可隨後經歷藉由位置感測模組316之類比數位轉換處理，且所生成之數位信號可輸入至電腦系統108，或經由邏輯操作進一步處理，以促進用於控制質量傳送工具機械臂組件102之運動之控制演算法的效能。

參照第14圖，根據本發明之一實施例圖示調節質量傳送工具機械臂組件之控制迴路的示意圖。在一實施例中，控制迴路可閉合以實現橫跨微拾取陣列架座250均勻分配壓力之目標。換言之，控制迴路可調節質量傳送工具機械臂組 件102以將微拾取陣列架座250上之壓力中心改變至所要位置，例如，以施加至樞軸平臺504之壓力為中心且遍及圍繞樞軸平臺504之一或更多個順應式元件均勻分配壓力。因此，設定點1402可定義對應於感測各別梁506中之相同變形之每一位移感測器518的一組基準信號。來自每一位移感測器518之位移量測值可輸入至位置感測模組316，作為與橫跨微拾取陣列架座250之壓力分配之當前狀態相關的反饋。位置感測模組316可執行類比數位轉換信號處理且計算，或將經處理信號遞送至電腦系統108用於例如誤差信號之計算。基於誤差信號，電腦系統108可使用控制演算法決定適當控制信號來致動致動器組件220以實現橫跨微拾取陣列架座250之壓力的均勻分配。此等控制信號可直接遞送至致動器組件220，或可例如藉由用放大器1404增加控制信號功率來修改此等控制信號。此外，控制信號可直接饋送至致動器組件220或至致動器電源1302用於驅動致動器組件220。來自每一位移感測器518之位移量測可繼續受監測且饋送至控制演算法中以繼續調整致動器組件220直至輸出1406等於設定點1402，亦即，直至壓力橫跨微拾取陣列架座250均勻分配。此基本控制迴路模型將在下文關於用於使用質量傳送工具機械臂組件102拾取且置放微裝置陣列之方法的實施例加以進一步描述。

在以下描述中，在根據本發明之實施例描述操作質量傳送工具機械臂組件以傳送微裝置陣列之方式時參照第15圖至第24圖。應理解，在第16圖至第19圖以及第21圖至第24圖中提供之示意圖係簡化的二維圖解。舉例而言，以二 維方式圖解說明且描述順應式元件(諸如，示意性梁1606、1608)之偏轉以及用一對示意性致動器1602、1604對質量傳送工具機械臂組件102之致動。然而應理解，根據本發明之實施例之質量傳送工具機械臂組件102之彼偏轉及致動不局限於此。舉例而言，如上所述，各個致動器可用於提供額外自由度，且此等自由度可不完全由第16圖至第19圖以及第21圖至第24圖之二維敘述表示。更特定言之，如第4A圖中所圖示，致動器組件220可包括兩個以上致動器，例如，三個致動器310。在此類情況中，樞軸平臺504可在第三維中繞橫越頁面表面之軸傾斜或傾側，第16圖至第19圖以及第21圖至第24圖未表示該軸。

參照第15圖，根據本發明之一實施例圖示圖解說明自載體基板拾取微裝置之方法的流程圖。出於圖解說明目的，第15圖之以下描述係參照第16圖至第19圖所圖解說明之實施例。在操作1501處，質量傳送工具機械臂組件102朝載體基板移動。參照第16圖，根據本發明之一實施例圖示朝載體基板1601移動之質量傳送工具機械臂組件的示意圖。可藉由致動質量傳送工具100之各個致動器或藉由致動第一示意性致動器1602及第二示意性致動器1604兩者來實現機械臂組件且更特定言之樞軸平臺504之移動，以在長度上延伸。靜電傳送頭703示意性表示為安裝在樞軸平臺504上，但靜電傳送頭703可替代地安裝在抵靠樞軸平臺504保持之微拾取陣列290上。如圖所示，樞軸平臺504可相對於基底502為未偏轉的，且因此，第一示意性梁1606及第二示意性梁 1608兩者可為未位移且未變形的。在此初始狀態中，在靜電傳送頭陣列703與載體基板1601上之微裝置陣列1610之間可存在間隙，例如，此快照可為在使微裝置陣列1610與靜電傳送頭陣列703接觸之前。此處，間隙之所圖解說明之誇大指示樞軸平臺504與載體基板1601相互可能未對準。

再次參照第15圖，在操作1505處，可使載體基板1601上之微裝置陣列1610接觸與質量傳送工具機械臂組件102之樞軸平臺504耦接之靜電傳送頭陣列703。參照第17圖，根據本發明之一實施例圖示與接觸載體基板上之微裝置之質量傳送工具機械臂組件耦接之靜電傳送頭的示意圖。在一實施例中，在樞軸平臺504接近未對準之載體基板1601時，最靠近第一示意性梁1606之靜電傳送頭703可在微裝置1610與最靠近第二示意性梁1608之靜電傳送頭703接觸之前接觸微裝置1610。因此，第一示意性梁1606可變形，而第二示意性梁1608可不變形。

再次參照第15圖，在操作1510處，可感測與樞軸平臺504耦接之順應式元件之變形。再次參照第17圖，在一實施例中，隨著第一示意性梁1606變形，位移感測器518(參見第5A圖)產生與第一示意性梁1606有關之位移信號。該位移信號可例如由位置感測模組316監測及/或量測。舉例而言，該位移信號可反饋至位置感測模組316以決定第一示意性梁1606之變形已發生，且以計算指示存在橫跨樞軸平臺504之不均勻壓力分配之誤差信號。

參照第18圖，根據本發明之一實施例圖示調整微拾 取陣列架座之位置之質量傳送工具機械臂組件的示意圖。在感測第一示意性梁1606之變形且自所量測資料計算誤差信號之後，可將控制信號自電腦系統108遞送至致動器組件220，以在維持第一示意性致動器1602長度的同時致使第二示意性致動器1604延伸。更特定言之，例如，一旦樞軸平臺504與載體基板1601對準，第二示意性致動器1604便可延伸以調整樞軸平臺504之空間定向直至附近靜電傳送頭703接觸微裝置1610。此外，調整可基於來自與第一示意性梁1606及第二示意性梁1608有關之位移感測器之繼續反饋信號。亦即，調整可繼續直至第一示意性梁1606及第二示意性梁1608之所量測變形近似相等。此時，在所圖解說明平面中橫跨樞軸平臺504之壓力分配可為均勻的。

再次參照第15圖，在操作1515處，在質量傳送工具機械臂組件102與載體基板1601之間的相對移動停止。再次參照第17圖，一旦壓力橫跨樞軸平臺504均勻分佈，便可中止根據控制信號之致動器組件220之致動。此時，控制迴路之輸出1406可等於設定點1402。亦即，誤差信號可為零或在預定範圍內，指示由每一位移感測器518感測之變形近似相等。可經由控制迴路進一步定義此變形值以在靜電傳送頭陣列703與微裝置陣列1610之間實現所要壓力。舉例而言，可施加足夠壓力以確保固定接觸同時避免由於過大壓力施加對靜電傳送頭703及微裝置1610之損壞。

再次參照第15圖，在操作1520處，可施加電壓至靜電傳送頭陣列以在微裝置陣列上產生夾持壓力。如第18圖 中所圖示，在將靜電傳送頭陣列703置放成與微裝置陣列1610接觸之情況中，可經由各個觸點及連接器(例如，質量傳送工具機械臂組件102、微拾取陣列架座250及微拾取陣列290之操作電壓引線1306、操作電壓跡線558、操作電壓通孔720等)將靜電電壓施加至靜電傳送頭703。更特定言之，可基於來自電腦系統108之控制信號將電壓自操作電壓供應器1304傳輸至靜電傳送頭陣列703。舉例而言，控制信號可基於一控制演算法，該控制演算法指令若每一位移感測器518在拾取程序期間同時感測到預定變形，則須啟動靜電傳送頭。因此，靜電傳送頭陣列施加夾持壓力至微裝置陣列1610。

再次參照第15圖，在操作1525處，可自載體基板1601拾取微裝置陣列1610。參照第19圖，根據本發明之一實施例圖示自載體基板拾取微裝置之質量傳送工具機械臂組件的示意圖。可由電腦系統108控制第一示意性致動器1602及第二示意性致動器1604以自載體基板1601收回樞軸平臺504。在收回期間，在梁釋放儲存能量且彈回至初始配置時，第一示意性梁1606及第二示意性梁1608可朝未變形狀態返回。同時，與梁有關之位移感測器可傳輸指示梁未變形之信號至位置感測模組316。然而，在此階段，控制演算法可指令須進一步收回樞軸平臺504以移出微裝置陣列1610來傳送至接收基板。可經由致動器組件220之致動或在另一實施例中經由質量傳送工具100之各個致動器之致動來實現此收回。此外，在一實施例中，可藉由止動致動器組件220且允許傾側-傾斜-z撓曲部230之可撓性耦接件414之固有剛度使傾側 -傾斜-z撓曲部230恢復至初始狀態來實現收回，該收回引起微拾取陣列架座250之收回。在拾取期間，供應至靜電傳送頭陣列之靜電電壓可持續，且因此，微裝置陣列1610可保持在靜電傳送頭703上且自載體基板1601移除。

在關於第15圖描述之拾取操作期間，可加熱微拾取陣列架座250上之加熱元件602。舉例而言，可電阻式加熱加熱元件602以傳送熱量至微拾取陣列290且至與靜電傳送頭接觸之微裝置。熱傳遞可發生在自載體基板1601拾取微裝置陣列1610之前、期間及之後。

參照第20圖，根據本發明之一實施例圖示圖解說明將微裝置置放在接收基板上之方法的流程圖。出於圖解說明目的，第20圖之以下描述係參照在第21圖至第24圖中所圖解說明之實施例。在操作2001處，質量傳送工具機械臂組件102朝接收基板移動。參照第21圖，根據本發明之一實施例圖示朝接收基板移動之質量傳送工具機械臂組件的示意圖。可藉由致動質量傳送工具100之各個致動器或藉由致動第一示意性致動器1602及第二示意性致動器1604兩者來實現機械臂組件且更特定言之樞軸平臺504之移動以在長度上延伸。如圖所圖示，樞軸平臺504可相對於基底502為未偏轉的，且因此，第一示意性梁1606及第二示意性梁1608兩者可為未位移且未變形的。在此初始狀態中，在由靜電傳送頭陣列703夾持之微裝置陣列1610與接收基板2101之間可存在間隙，例如，此快照可在使接收基板2101與微裝置陣列1610接觸之前。此處，間隙之所圖解說明之放大指示樞軸平 臺504與接收基板2101相互可能未對準。

再次參照第20圖，在操作2005處，使接收基板2101接觸由與質量傳送工具機械臂組件之樞軸平臺耦接之靜電傳送頭陣列載送之微裝置陣列。參照第22圖，根據本發明之一實施例圖示由與接觸接收基板之質量傳送工具機械臂組件耦接之靜電傳送頭載送之微裝置的示意圖。在一實施例中，在樞軸平臺504接近未對準之接收基板2101時，最靠近第一示意性梁1606之由靜電傳送頭703夾持之微裝置1610可在接收基板2101接觸最靠近第二示意性梁1608之由靜電傳送頭夾持之微裝置之前接觸接收基板2101。因此，第一示意性梁1606可變形，而第二示意性梁1608可不變形。

再次參照第20圖，在操作2010處，可感測與樞軸平臺504耦接之順應式元件之變形。再次參照第22圖，在一實施例中，在第一示意性梁1606變形時，與第一示意性梁1606有關之位移感測器518產生位移信號。該位移信號可例如由位置感測模組316監測及/或量測。舉例而言，該位移信號可反饋至位置感測模組316以決定第一示意性梁1606之變形已發生，且以計算指示存在橫跨樞軸平臺504之不均勻壓力分配之誤差信號。

參照第23圖，根據本發明之一實施例圖示調整微拾取陣列架座之位置之質量傳送工具機械臂組件的示意圖。在感測第一示意性梁1606之變形且自所量測資料計算誤差信號之後，可將控制信號自電腦系統108遞送至致動器組件220，以在維持第一示意性致動器1602長度的同時致使第二示意性 致動器1604延伸。更特定言之，例如，一旦樞軸平臺504與接收基板2101對準，第二示意性致動器1604便可延伸以調整樞軸平臺504之空間定向直至附近靜電傳送頭703接觸微裝置1610。此外，調整可基於來自與第一示意性梁1606及第二示意性梁1608有關之位移感測器之繼續反饋信號。亦即，調整可繼續直至第一示意性梁1606及第二示意性梁1608之所量測變形近似相等。此時，在所圖解說明平面中橫跨樞軸平臺504之壓力分配可為均勻的。

再次參照第20圖，在操作2015處，可停止質量傳送工具機械臂組件102與接收基板2101之間的相對移動。再次參照第23圖，一旦壓力橫跨樞軸平臺504均勻分佈，便可中止根據控制信號之致動器組件220之致動。此時，控制迴路之輸出1406可等於設定點1402。亦即，誤差信號可為零或在預定範圍內，指示由每一位移感測器518感測之變形近似相同。可經由控制迴路進一步定義此變形值以在微裝置陣列1610與接收基板2101之間實現所要壓力。舉例而言，可施加足夠壓力以確保固定接觸同時避免由於過大壓力施加對微裝置之損壞。

再次參照第20圖，在操作2020處，自靜電傳送頭陣列移除電壓。如第23圖中所圖示，在將微裝置陣列1610置放成與接收基板2101接觸之情況下，可自靜電傳送頭703移除靜電電壓。更特定言之，可基於來自電腦系統108之控制信號中斷自操作電壓供應器1304傳輸至靜電傳送頭陣列703之操作電壓。舉例而言，控制信號可基於一控制演算法， 該控制演算法指令若在置放操作期間每一位移感測器518同時感測到預定變形，則須止動靜電傳送頭703。因此，自靜電傳送頭陣列703釋放微裝置陣列1610。

再次參照第20圖，在操作2025處，可將微裝置陣列1610釋放至接收基板2101上。參照第24圖，根據本發明之一實施例圖示將微裝置釋放至接收基板上之質量傳送工具機械臂組件的示意圖。可由電腦系統108控制第一示意性致動器1602及第二示意性致動器1604以自接收基板2101收回樞軸平臺504。在收回期間，在梁釋放儲存能量且彈回至初始配置時，第一示意性梁1606及第二示意性梁1608可朝未變形狀態返回。同時，與梁有關之位移感測器可傳輸指示梁未變形之信號至位置感測模組316。然而，在此階段，控制演算法可指令須進一步收回樞軸平臺504以移出樞軸平臺504且以開始另一拾取操作。可經由致動器組件220之致動或在另一實施例中經由質量傳送工具100之各個致動器之致動來實現此收回。此外，在一實施例中，可藉由止動致動器組件220且允許傾側-傾斜-z撓曲部230之可撓性耦接件414之固有剛度使傾側-傾斜-z撓曲部230恢復至初始狀態來實現收回，該收回引起微拾取陣列架座250之收回。

在關於第20圖描述之置放操作期間，可將熱量施加至微裝置陣列1610。舉例而言，可如上所述電阻式加熱加熱元件602以將熱量經由微拾取陣列架座250傳送至夾持微裝置1610之靜電傳送頭陣列中。以此方式維持微拾取陣列架座250之高溫可避免操作環境中之溫度變化引起的一些問題。可 在整個置放操作期間連續加熱微裝置1610。然而，更特定言之，可在感測到順應式元件之偏轉之後及/或在微裝置1610與接收基板2101接觸之後加熱微裝置1610。在一實施例中，將陣列中之每一靜電傳送頭703均勻加熱至例如50℃、180℃、200℃或甚至高達350℃之溫度。此等溫度可引起微裝置1610與接收基板2101之間的熔融或擴散以將微裝置接合至接收基板。

參照第25圖，根據本發明之實施例圖示可使用之一電腦系統的示意圖。本發明之實施例的部分由駐留例如在電腦系統108之機器可用媒體中之非暫時性機器可讀取且機器可執行指令組成或控制。電腦系統108為示例性的，且本發明之實施例可在多個不同電腦系統上或內部操作，或受該等多個不同電腦系統控制，該等電腦系統包括通用網路電腦系統、嵌入式電腦系統、路由器、交換機、伺服器裝置、客戶端裝置、各種中間裝置/節點、獨立電腦系統等。此外，儘管上文為了獨立論述而分解了控制系統之一些部件(例如，放大器1404及位置感測模組316)，但電腦系統108可直接整合彼等部件或包括實現類似功能之額外部件。

第25圖之電腦系統108包括用於傳達資訊之位址/資料匯流排2502，以及耦接至匯流排2502用於處理資訊及指令的中央處理器單元2504。電腦系統108亦包括資料儲存特徵結構，諸如耦接至匯流排2502用於儲存用於中央處理器2504單元之資訊及指令的電腦可用揮發性記憶體2506(例如，隨機存取記憶體(RAM))、耦接至匯流排2502用於儲存 用於中央處理器2504單元之靜態資訊及指令的電腦可用非揮發性記憶體2508(例如，唯讀記憶體(ROM))，以及耦接至匯流排2502用於儲存資訊及指令之資料儲存裝置2510(例如，磁碟或光碟及磁碟機)。本發明實施例之電腦系統108亦包括可選文數輸入裝置2512，該文數輸入裝置2512包括耦接至匯流排2502用於將資訊及命令選擇傳達給中央處理器2504單元的文數及功能鍵。電腦系統108亦視情況包括耦接至匯流排2502用於將使用者輸入資訊及命令選擇傳達給中央處理器2504單元的可選遊標控制裝置2514。本發明實施例之電腦系統108亦包括耦接至匯流排2502用於顯示資訊的可選顯示裝置2516。

資料儲存裝置2510可包括非暫時性機器可讀取儲存媒體2518，體現本文描述之方法或操作之任何一或更多者的一或更多個指令集(例如，軟體2520)儲存在該非暫時性機器可讀取儲存媒體2518上。軟體2520在由亦組成非暫時性機器可讀取儲存媒體之電腦系統108、揮發性記憶體2506、非揮發性記憶體2508及處理器2504執行期間亦可完全或至少部分地駐留在揮發性記憶體2506、非揮發性記憶體2508內部及/或處理器2504內部。

如上文所使用，可使用各種熟知方法(諸如，螺栓連接、銷釘連接、夾緊、熱接合或黏著接合等)達成一個部件抵靠或與另一部件之「耦接」、「緊固」、「結合」、「保持」等。此類術語之使用不意欲限制本發明之範疇，且實際上，可以預期此類方法在本發明之範疇內之替代性實施例中 可為可互換的。

在上述說明書中，已參照本發明之特定示例性實施例描述了本發明。在不脫離如以下申請專利範圍闡述之本發明之較廣泛精神及範疇的情況下可對本發明作出各種修改是顯而易見的。因此，說明書與附圖應以說明性而非限制性意義來考慮。

102‧‧‧質量傳送工具機械臂組件

200‧‧‧質量傳送工具架座

210‧‧‧外殼

220‧‧‧致動器組件

230‧‧‧傾側-傾斜-z撓曲部

240‧‧‧分配板

250‧‧‧微拾取陣列架座

260‧‧‧絕緣板

270‧‧‧保持器板

280‧‧‧保持環

290‧‧‧微拾取陣列

Claims (45)

1. 一種質量傳送工具機械臂組件，該組件包含：一外殼；一傾側-傾斜-z撓曲部，該撓曲部包括一頂部撓曲部件、一底部撓曲部件，以及使該頂部撓曲部件與該底部撓曲部件連接之一可撓性耦接件，其中該頂部撓曲部件與該外殼結合；一致動器組件，該組件與該底部撓曲部件操作性耦接，其中該致動器組件之致動使該底部撓曲部件相對於該頂部撓曲部件移動；及一微拾取陣列架座，該架座具有與一順應式元件耦接之一樞軸平臺，以及與該順應式元件整合之一位移感測器，其中該微拾取陣列架座與該底部撓曲部件耦接。
2. 如請求項1所述之質量傳送工具機械臂組件，其中該頂部撓曲部件及該底部撓曲部件各自包含一凸緣。
3. 如請求項1所述之質量傳送工具機械臂組件，該組件進一步包含使該致動器組件與該底部撓曲部件耦接之一分配板。
4. 如請求項1所述之質量傳送工具機械臂組件，該組件進一步包含橫向圍繞該樞軸平臺之一基底，其中該順應式元件係在該樞軸平臺與該基底之間，其中該順應式元件在一內樞軸處與該樞軸平臺耦接且在一外樞軸處與該基底耦接。
5. 如請求項4所述之質量傳送工具機械臂組件，其中該順應式元件包含一梁，其中該位移感測器包含一應變計，且其中該應變計附接至該梁。
6. 如請求項5所述之質量傳送工具機械臂組件，該組件進一步包含毗鄰該梁上之該應變計的一基準應變計，其中該應變計及該基準應變計提供呈一半惠斯通電橋的毗鄰腿。
7. 如請求項3所述之質量傳送工具機械臂組件，該組件進一步包含在該樞軸平臺上之一溫度感測器。
8. 如請求項7所述之質量傳送工具機械臂組件，該組件進一步包含在該樞軸平臺上方之一加熱元件。
9. 如請求項4所述之質量傳送工具機械臂組件，該組件進一步包含與在該樞軸平臺上之一樞軸平臺操作電壓觸點電連接之在該基底上之一基底操作電壓觸點。
10. 如請求項4所述之質量傳送工具機械臂組件，該組件進一步包含與在該樞軸平臺上之一接合位點處之一夾緊電極電連接之在該基底上之一基底夾緊觸點。
11. 如請求項4所述之質量傳送工具機械臂組件，該組件進 一步包含在該樞軸平臺上之一接合位點，其中該接合位點包含選自由以下組成之群組的一金屬：金、銅及鋁。
12. 如請求項8所述之質量傳送工具機械臂組件，該組件進一步包含與該位移感測器電連接之在該基底上之一位移感測器觸點。
13. 如請求項12所述之質量傳送工具機械臂組件，該組件進一步包含經由該位移感測器觸點與該位移感測器電連接之一位置感測模組。
14. 如請求項13所述之質量傳送工具機械臂組件，其中該位移感測器觸點經由一撓曲電路與該位置感測模組電連接。
15. 如請求項13所述之質量傳送工具機械臂組件，其中該位移感測器觸點經由一彈簧觸點與該位置感測模組電連接。
16. 如請求項13所述之質量傳送工具機械臂組件，該組件進一步包含在該加熱元件與該位置感測模組之間的一絕緣板，其中該基底與該絕緣板耦接，且其中該絕緣板使該微拾取陣列架座與該分配板耦接。
17. 如請求項1所述之質量傳送工具機械臂組件，該組件進一步包含具有支撐一靜電傳送頭之一基板之一微拾取陣列， 該微拾取陣列可與該樞軸平臺結合。
18. 一種方法，該方法包含以下步驟：朝一載體基板移動一質量傳送工具機械臂組件；使該載體基板上之一微裝置陣列接觸與該質量傳送工具機械臂組件之一樞軸平臺耦接之一靜電傳送頭陣列；感測與該樞軸平臺耦接之一順應式元件之變形；停止該質量傳送工具機械臂組件與該載體基板之間的相對移動；將一電壓施加至該靜電傳送頭陣列以在該微裝置陣列上產生一夾持壓力；及自該載體基板拾取該微裝置陣列。
19. 如請求項18所述之方法，其中感測變形之步驟包含以下步驟：感測與該順應式元件整合之一位移感測器中之應變。
20. 如請求項18所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在感測到變形之後且在停止相對移動之前調整與該順應式元件耦接之一基底之一位置。
21. 如請求項18所述之方法，其中調整該位置之步驟包含以下步驟：致動該質量傳送工具機械臂組件之一致動器組件以在感測到變形之後藉由傾側或傾斜該基底來使該基底進一步對準至該載體基板之一平面，該致動器組件耦接至該基底。
22. 如請求項18所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在拾取該微裝置陣列的同時將熱量施加至該靜電傳送頭陣列。
23. 一種方法，該方法包含以下步驟：朝一接收基板移動一質量傳送工具機械臂組件；使該接收基板接觸由與該質量傳送工具機械臂組件之一樞軸平臺耦接之一靜電傳送頭陣列載送之一微裝置陣列；感測與該樞軸平臺耦接之一順應式元件之變形；停止該質量傳送工具機械臂組件與該接收基板之間的相對移動；自該靜電傳送頭陣列移除一電壓；及將該微裝置陣列釋放至該接收基板上。
24. 如請求項23所述之方法，其中感測變形之步驟包含以下步驟：感測與該順應式元件整合之一位移感測器中之應變。
25. 如請求項23所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在感測到變形之後且在停止相對移動之前調整與該順應式元件耦接之一基底之一位置。
26. 如請求項25所述之方法，其中調整該位置之步驟包含以下步驟：致動該質量傳送工具機械臂組件之一致動器組件以 在感測到變形之後藉由傾側或傾斜該基底來使該基底進一步對準至該接收基板之一平面，該致動器組件耦接至該基底。
27. 如請求項23所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在移除該電壓之前將熱量施加至該靜電傳送頭陣列。
28. 一種微拾取陣列架座，該架座包含：一樞軸平臺；一基底，該基底橫向圍繞該樞軸平臺；一順應式元件，該順應式元件在該樞軸平臺與該基底之間，其中該順應式元件在一內樞軸處與該樞軸平臺耦接且在一外樞軸處與該基底耦接；及一位移感測器，該位移感測器與該順應式元件整合。
29. 如請求項28所述之微拾取陣列架座，其中該外樞軸在一基底邊緣上且該內樞軸在一樞軸平臺邊緣上，且其中該基底邊緣正交於該樞軸平臺邊緣。
30. 如請求項29所述之微拾取陣列架座，該架座進一步包含：一第二順應式元件，該第二順應式元件藉由在一第二基底邊緣上之一第二外樞軸與該基底耦接且藉由在一第二樞軸平臺邊緣上之一第二內樞軸與該樞軸平臺耦接；及一第二位移感測器，該第二位移感測器與該第二順應式元件整合。
31. 如請求項29所述之微拾取陣列架座，其中該順應式元件在一第二內樞軸處與該樞軸平臺耦接且在一第二外樞軸處與該基底耦接。
32. 如請求項31所述之微拾取陣列架座，其中該內樞軸自該第二內樞軸橫跨該樞軸平臺，且其中該外樞軸自該第二外樞軸橫跨該樞軸平臺。
33. 如請求項28所述之微拾取陣列架座，其中該順應式元件包含一梁，其中該位移感測器包含一應變計，且其中該應變計在該內樞軸或該外樞軸附近之一高應變區域中與該梁整合。
34. 如請求項33所述之微拾取陣列架座，其中該應變計接合至該高應變區域。
35. 如請求項33所述之微拾取陣列架座，其中該應變計沉積在該高應變區域上。
36. 如請求項33所述之微拾取陣列架座，其中該高應變區域經摻雜以形成該應變計。
37. 如請求項33所述之微拾取陣列架座，該架座進一步包含 毗鄰該梁上之該應變計的一基準應變計，其中該應變計及該基準應變計提供呈一半惠斯通電橋的毗鄰腿。
38. 如請求項28所述之微拾取陣列架座，該架座進一步包含該樞軸平臺上之一溫度感測器。
39. 如請求項28所述之微拾取陣列架座，該架座進一步包含與在該樞軸平臺上方之一加熱元件電連接之在該基底上之一加熱觸點。
40. 如請求項39所述之微拾取陣列架座，其中該加熱元件包含一電阻合金。
41. 如請求項39所述之微拾取陣列架座，其中該加熱元件包含一表面安裝技術電阻器。
42. 如請求項28所述之微拾取陣列架座，該架座進一步包含與該位移感測器電連接之在該基底上之一位移感測器觸點。
43. 如請求項28所述之微拾取陣列架座，該架座進一步包含與在該樞軸平臺上之一樞軸平臺操作電壓觸點電連接之在該基底上之一基底操作電壓觸點。
44. 如請求項28所述之微拾取陣列架座，該架座進一步包含 在該樞軸平臺上之一接合位點處與一夾緊電極電連接之在該基底上之一基底夾緊觸點。
45. 如請求項28所述之微拾取陣列架座，該架座進一步包含在該樞軸平臺上之一接合位點，其中該接合位點包含選自由以下組成之群組的一金屬：金、銅及鋁。