TW201810511A - 吸盤裝置以及元件轉移方法 - Google Patents

Abstract

一種吸盤裝置，其用以吸取至少一元件。吸盤裝置包括靜電吸盤以及圖案化導電層。圖案化導電層配置於靜電吸盤上，具有暴露出部分靜電吸盤的至少一開口，其中當靜電吸盤通電時，經由至少一開口暴露出來的靜電吸盤誘發至少一元件與其之間產生偶極-偶極力，使得至少一元件經由至少一開口被吸附於部分靜電吸盤上。

Description

吸盤裝置以及元件轉移方法

本發明是有關於一種吸盤裝置以及元件轉移方法，且特別是有關於一種具有圖案化導電層的吸盤裝置以及使用其的元件轉移方法。

一般來說，傳統電子零件組裝是藉由機械性拿取（pick-place）的方式來製作。然而，隨著元件尺寸越來越小型化，傳統的拿取方式會導致成本大幅提升。此外，當電子零件進入微米級或奈米級尺寸時，機械性拿取方式已不敷使用。雖然有人提出使用諸如吸嘴等新穎方式來取代機械性拿取方式，然而其具有成本昂貴與治具製作不易的缺點。因此，微小元件組裝陷入瓶頸。

本發明提供一種吸盤裝置，藉由誘發元件與其之間產生偶極-偶極力來吸附元件。

本發明另提供一種元件的轉移方法，能避免靜電力擊穿元件。

本發明的吸盤裝置用以吸取至少一元件。吸盤裝置包括靜電吸盤以及圖案化導電層。圖案化導電層配置於靜電吸盤上，具有暴露出部分靜電吸盤的至少一開口，其中當靜電吸盤通電時，經由至少一開口暴露出來的靜電吸盤誘發至少一元件與其之間產生偶極-偶極力，使得至少一元件經由至少一開口被吸附於部分靜電吸盤上。

本發明的元件的轉移方法包括以下步驟。施加電壓至吸盤裝置的靜電吸盤。使吸盤裝置接近位於第一位置處的至少一元件，其中至少一元件經由至少一開口被吸附於部分靜電吸盤上。將已吸附有至少一元件的吸盤裝置由第一位置移動至第二位置。於第二位置處移除施加於吸盤裝置上的電壓，使得至少一元件自吸盤裝置上脫離而由第一位置吸取至第二位置。

在本發明的一實施例中，上述的靜電吸盤包括至少一個正電極、至少一個負電極以及圍繞至少一個正電極與至少一個負電極的絕緣層。

在本發明的一實施例中，上述的至少一個正電極包括多個正電極，至少一個負電極包括多個負電極。

在本發明的一實施例中，更包括釋放層，配置於靜電吸盤與圖案化導電層之間。

在本發明的一實施例中，上述的圖案化導電層的厚度介於1μm至5μm。

在本發明的一實施例中，上述的圖案化導電層具有柵狀結構。

在本發明的一實施例中，上述的至少一開口包括多個開口。

在本發明的一實施例中，上述的至少一元件包括多個元件，以及多個元件分別經由多個開口被吸附於部分靜電吸盤上。

基於上述，本發明利用在靜電吸盤上形成圖案化導電層，使得靜電吸盤的局部區域具有靜電力。如此一來，可以藉由誘導元件與經開口暴露的靜電吸盤之間產生偶極-偶極力，使得元件經由開口被吸附於靜電吸盤上。此外，藉由設計圖案化導電層的開口排列方式，能將多個元件批次轉移至所需位置且以所需方式排列。故，吸盤裝置能廣泛地應用於具有微米或奈米等級尺寸的元件的轉移步驟中，且能避免靜電影響元件的特性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A是依照本發明的一實施例的一種吸盤裝置的剖面示意圖，以及圖1B是依照本發明的一實施例的一種吸盤裝置的上視示意圖。請同時參照圖1A與圖1B，在本實施例中，吸盤裝置10包括靜電吸盤100以及圖案化導電層110。靜電吸盤100例如是包括至少一個正電極104、至少一個負電極106以及圍繞正電極104與負電極106的絕緣層108，其中電荷分佈於絕緣層108中。正電極104與負電極106是以正負極相交的方式排列。在本實施例中，靜電吸盤100例如是包括交錯排列的多個正電極104與多個負電極106。在本實施例中，正電極104與負電極106的材料例如是銅箔，但本發明不以此為限。

圖案化導電層110配置於靜電吸盤100上，具有至少一開口112，開口112暴露出靜電吸盤100的區域102，而靜電吸盤100的其餘區域103則被圖案化導電層110覆蓋。在本實施例中，圖案化導電層110的厚度例如是介於1μm至5μm。圖案化導電層110的材料可以是光阻型導電材料。因此，圖案化導電層110可以藉由形成導電層、對導電層依序進行曝光與顯影等步驟形成。或者是，當圖案化導電層110不具有光阻特性時，則可以先於靜電吸盤100上依序形成導電層與圖案化光阻層，再以圖案化光阻層為罩幕來移除部分導電層，以形成圖案化導電層110。在本實施例中，圖案化導電層110例如是具有多個彼此分離的開口112，因此如圖1B所示，圖案化導電層110例如是具有柵狀結構。在本實施例中，開口112的寬度與長度例如是分別小於或等於100μm。

在本實施例中，如圖1B所示，是以多個開口112陣列排列為例，但本發明不以此為限。在另一實施例中（未繪示），根據需求，圖案化導電層110也可以僅具有一個開口112。或者是，在又一實施例中（未繪示），圖案化導電層110的多個開口112也可以具有特定排列方式而非緊密排列，諸如以彩色濾光片中的單色畫素（諸如紅色畫素、綠色畫素或藍色畫素）的排列方式。

在本實施例中，吸盤裝置10還包括釋放層（release layer）120，配置於靜電吸盤100與圖案化導電層110之間。釋放層120包括具備可與靜電吸盤100分離的特性，其配置有助於分離圖案化導電層110與靜電吸盤100後設置新的圖案化導電層110。在本實施例中，釋放層120例如是藉由噴塗法所形成。釋放層120的厚度例如是小於或等於0.1μm。

再者，如圖1A所示，雖然在本實施例中是以一個開口112下方配置有一對正負電極（包括正電極104與負電極106）為例，但本發明未對電極的數目或開口與正負電極的對應關係加以限制。舉例來說，吸盤裝置10中的正電極104與負電極106以及開口112也可以具有如圖2所示的配置方式。

在本實施例中，圖案化導電層110會遮蔽被其覆蓋的靜電吸盤100的區域103的靜電力，而經由開口112暴露出來的未遮蔽區域102則仍具有靜電力。因此，如圖3A與4A所示，當施加電壓至靜電吸盤100且使吸盤裝置10接近位於第一位置S1的元件130時，經由開口112暴露出來的靜電吸盤100的靜電力會誘發元件130與其之間產生偶極-偶極力，使得元件130經由開口112被吸附於部分靜電吸盤100上。也就是說，將電場集中於吸附表面（即區域102），使反面電位為零，如此加強吸附力，使得元件130被靜電吸盤100的區域102吸附而至少部分位於開口112中。

在本實施例中，元件130的尺寸可以大於、等於或小於開口112的尺寸，且元件130的尺寸例如是微米等級或奈米等級。元件130為導體或絕緣體，且元件130整體為中性。元件130例如是需要被由一位置轉移至另一位置的構件，特別是需要批次進行大量轉移的多個構件。舉例來說，元件130可以是帶有電子迴路的構件，諸如電路板、微發光二極體、快閃記憶體等積體電路晶粒等。或者是，元件130可為用於晶片封裝的構件，諸如焊球、錫膏或任何導電粒子等。在其他實施例中，元件130也可以是粒子。再者，在本實施例中，是以一個開口112對應吸附一個元件130為例，但本發明不以此為限，根據需求，一個開口112也可以同時吸附多個元件130，或者是多個開口112可一起吸附一個元件130。

接著，如圖3B與4B所示，將已吸附有元件130的吸盤裝置10由第一位置S1移動至第二位置S2後，移除施加於靜電吸盤100上的電壓，使得元件130自吸盤裝置10上脫離。如同圖1B與4B所示，元件130的排列方式對應於圖案化導電層110中開口112的排列方式。在本實施例中，元件130例如是陣列排列。

在本實施例中，由於圖案化導電層110具有多個開口112，因此藉由吸盤裝置10將多個元件130同時由第一位置S1轉移至第二位置S2。故，可藉由前述的吸盤裝置10來批次轉移多個元件130，以形成諸如微發光二極體陣列、球柵陣列封裝（Ball Grid Array，BGA）或錫膏印刷等。因此，可應用於微發光二極體、晶片封裝或表面黏著技術(Surface Mount Technology，SMT)等技術中。特別一提的是，在本實施例中，是藉由誘發元件130與其之間產生偶極-偶極力，使得元件130經由開口112被吸附於部分靜電吸盤100上，因此元件130實質上不帶靜電，故能避免元件130間互相排斥的現象，以達到排列元件130的目的。此外，亦可避免元件130中的電子迴路等構件被靜電極穿而損壞。

綜上所述，本發明藉由在靜電吸盤上配置圖案化導電層，以在不破壞整體靜電分佈的情況下（即表面電場E=0），遮蔽部分區域的靜電力，而保留部分區域的靜電力。如此一來，可以藉由設計圖案化導電層中的開口排列方式，將多個元件批次轉移至所需位置且以所需方式排列。此外，由於吸盤裝置是藉由誘發元件與其之間產生偶極-偶極力的方式來吸取元件，因此元件本身實質上仍維持中性，故能避免元件因帶電而互斥，以及避免元件中的電子迴路等被靜電擊穿而損壞。故，吸盤裝置能廣泛地應用於微米或奈米等級尺寸元件的轉移步驟（諸如封裝等）中，以大幅降低成本與提高生產效率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧吸盤裝置

100‧‧‧靜電吸盤

102、103‧‧‧區域

104‧‧‧正電極

106‧‧‧負電極

108‧‧‧絕緣層

110‧‧‧圖案化導電層

112‧‧‧開口

120‧‧‧釋放層

130‧‧‧元件

S1‧‧‧第一位置

S2‧‧‧第二位置

圖1A是依照本發明的一實施例的一種吸盤裝置的剖面示意圖。 圖1B是依照本發明的一實施例的一種吸盤裝置的上視示意圖。 圖2是依照本發明的一實施例的一種吸盤裝置的上視示意圖。 圖3A至圖3B是依照本發明的一實施例的一種元件的轉移方法的剖面示意圖。 圖4A至圖4B是依照本發明的一實施例的一種元件的轉移方法的上視示意圖。

Claims (9)

1. 一種吸盤裝置，用以吸取至少一元件，包括： 靜電吸盤；以及 圖案化導電層，配置於所述靜電吸盤上，具有暴露出部分所述靜電吸盤的至少一開口，其中當所述靜電吸盤通電時，經由所述至少一開口暴露出來的所述靜電吸盤誘發所述至少一元件與其之間產生偶極-偶極力，使得所述至少一元件經由所述至少一開口被吸附於部分所述靜電吸盤上。
2. 如申請專利範圍第1項所述的吸盤裝置，其中所述靜電吸盤包括至少一個正電極、至少一個負電極以及圍繞所述至少一個正電極與所述至少一個負電極的絕緣層。
3. 如申請專利範圍第2項所述的吸盤裝置，其中所述至少一個正電極包括多個正電極，所述至少一個負電極包括多個負電極。
4. 如申請專利範圍第1項所述的吸盤裝置，更包括釋放層，配置於所述靜電吸盤與所述圖案化導電層之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述的吸盤裝置，其中所述圖案化導電層的厚度介於1μm至5μm。
6. 如申請專利範圍第1項所述的吸盤裝置，其中所述圖案化導電層具有柵狀結構。
7. 如申請專利範圍第1項所述的吸盤裝置，其中所述至少一開口包括多個開口。
8. 如申請專利範圍第7項所述的吸盤裝置，其中所述至少一元件包括多個元件，以及所述多個元件分別經由所述多個開口被吸附於部分所述靜電吸盤上。
9. 一種元件的轉移方法，包括： 施加電壓至如申請專利範圍第1至8項中任一項所述的吸盤裝置的所述靜電吸盤； 使所述吸盤裝置接近位於第一位置處的至少一元件，其中所述至少一元件經由所述至少一開口被吸附於部分所述靜電吸盤上； 將已吸附有所述至少一元件的所述吸盤裝置由所述第一位置移動至第二位置；以及 於第二位置處移除施加於所述吸盤裝置上的電壓，使得所述至少一元件自所述吸盤裝置上脫離而由所述第一位置吸取至所述第二位置。