TW202021028A

TW202021028A - 巨量轉移的吸附模具以及電子元件的巨量轉移方法

Info

Publication number: TW202021028A
Application number: TW107141135A
Authority: TW
Inventors: 裴廷漢
Original assignee: 裴廷漢
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-06-01

Abstract

本發明提供一種巨量轉移的吸附模具以及一種電子元件的巨量轉移方法。巨量轉移的吸附模具包括板體與罩體，板體具有複數個穿孔，罩體具有抽氣進氣口，而罩體設置於板體上，且罩體與板體之間具有空腔。電子元件的巨量轉移方法利用吸附模具的穿孔以降低空腔的氣壓的方式吸附複數個電子元件。

Description

巨量轉移的吸附模具以及電子元件的巨量轉移方法

本發明係關於一種巨量轉移的吸附模具以及電子元件的巨量轉移方法，尤指一種透過吸附原理以進行電子元件巨量轉移的方法以及相關的的吸附模具。

隨著現今科技與技術的演進與發展，電子裝置在日常生活中已成為不可或缺的物品，以電子裝置中顯示器或觸控顯示器為例，顯示器與觸控顯示器具有外型輕薄、耗電量少以及無輻射污染等特性，因此已被廣泛地應用在各式攜帶式或穿戴式電子產品例如筆記本電腦(notebook)、智慧型手機(smart phone)、手錶以及車用顯示器等，以提供更方便的資訊傳遞與顯示。

而在電子裝置的製造過程中，電子裝置中的部分電子元件（例如發光二極體(light-emitting diode, LED)）可先於其他基板上大量製作（例如製作數百萬個電子元件），再透過巨量轉移(mass transfer)的方式將此些電子元件轉移至目標基板上，接著再進行後續製程與封裝，以完成電子裝置的製造。然而，傳統巨量轉移方法（例如靜電吸附的方式）由於轉移的數量較少而導致轉移效率不佳，使得轉移過程緩慢且曠日費時（例如需轉移一個月），進而影響電子裝置產率。

本發明之目的之一在於提供一種巨量轉移的吸附模具以及電子元件的巨量轉移方法，此吸附模具透過降壓的方式吸附電子元件，藉此進行電子元件的巨量轉移。

本發明之一實施例提供一種巨量轉移的吸附模具，其包括板體與罩體。板體具有複數個穿孔，罩體具有抽氣進氣口，而罩體設置於板體上，且罩體與板體之間具有空腔，其中吸附模具可透過降低空腔的氣壓的方式利用穿孔吸附複數個電子元件。

本發明之另一實施例提供一種電子元件的巨量轉移方法，包括：提供吸附模具，而吸附模具包括板體與罩體，板體具有複數個穿孔，罩體具有抽氣進氣口，罩體設置於板體上，且罩體與板體之間具有空腔；提供第一基板，第一基板上具有複數個電子元件；將吸附模具對準於第一基板，以使電子元件分別對應於板體的穿孔的其中一個；透過抽氣進氣口將空腔中的氣體抽出，使得空腔內的氣壓下降，以吸附穿孔所對應的電子元件；將吸附於吸附模具上的電子元件與第二基板的複數個預定位置彼此對準；以及透過抽氣進氣口將氣體充至空腔中，使得空腔的氣壓上升，將所吸附的電子元件釋放於第二基板的預定位置上。

本發明由於利用降壓吸附的方式進行電子元件的巨量轉移，並可透過穿孔的設計而增加吸附模具與電子元件之間的吸附密合度，因此可一次轉移大量的電子元件，以提升電子元件的巨量轉移的效率與良率。

為使本領域的通常知識者能更進一步瞭解本發明，以下特列舉本發明的實施例，並配合圖式詳細說明本發明的構成內容及所欲達成的功效。須注意的是，圖式均為簡化的示意圖，因此，僅顯示與本發明有關之元件與組合關係，以對本發明的基本架構或實施方法提供更清楚的描述，而實際的元件與佈局可能更為複雜。另外，為了方便說明，本發明的各圖式中所示之元件並非以實際實施的數目、形狀、尺寸做等比例繪製，其詳細的比例可依照設計的需求進行調整。

請參考第1圖與第2圖，第1圖繪示本發明一實施例之巨量轉移的吸附模具的板體之立體示意圖，第2圖繪示本發明一實施例之巨量轉移的吸附模具之剖面示意圖，其中第1圖所示的吸附模具100的一側為一截面，而此截面通過板體110的穿孔112的中心。如第1圖與第2圖所示，本實施例的巨量轉移的吸附模具100包括板體110與罩體120，罩體120設置在板體110上，藉此使得罩體120與該板體110之間具有空腔122。在本實施例中，板體110可為硬質的薄板，罩體120可由複數個硬質薄板所形成，而板體110與罩體120的材料可相同或不同，但不以此為限，在其他實施例中，罩體120也可為一體成形的硬質罩體。在某些變化實施例中，罩體120與板體110也可為一體成形的硬質模具。

在第1圖與第2圖中，板體110具有複數個穿孔112，用以在巨量轉移的過程中吸附複數個電子元件，而穿孔112可透過雷射蝕刻、奈米蝕刻製程或是其他適合的方式製作穿孔112。穿孔112的排列可依據電子元件在電子裝置中的排列方式而設計，在本實施例中，穿孔112以陣列形式排列，例如穿孔112在第一方向X上的距離D1彼此相等，且穿孔112在第二方向Y（不平行於第一方向X）上的距離D2彼此相等，此處距離的量測是以相鄰兩個穿孔112的中點在一方向上的最短距離。在本實施例中，第一方向X垂直於第二方向Y，但不以此為限。另外，在第2圖中，罩體120具有抽氣進氣口124，用以作為氣體流入/流出空腔122的路徑，在本實施例中，抽氣進氣口124舉例可與抽氣進氣設備連接，藉此改變空腔122中的氣壓。

請參考第3圖至第6圖，第3圖至第5圖繪示本發明一實施例之電子元件的巨量轉移方法之流程示意圖，第6圖繪示本發明一實施例之電子元件的巨量轉移方法之流程圖。如第3圖與第6圖所示，在本實施例的巨量轉移方法中，先提供上述的吸附模具100（步驟1010），並提供第一基板200，其中第一基板200上具有複數個待轉移的電子元件EU（步驟1020）。第一基板200係用以作為製造電子元件EU的基板，電子元件EU舉例可透過磊晶製程所形成，而本實施例的第一基板200舉例可為藍寶石基板，但皆不以此為限。接著，將吸附模具100對準於第一基板200，以使第一基板200上的電子元件EU分別對應並對準於吸附模具100的板體110的穿孔112的其中一個（步驟1030），其中本實施例的各個電子元件EU分別對應一個穿孔112，但不以此為限。在本實施例中，為了使吸附模具100與第一基板200彼此對準，吸附模具100還可包括對位裝置126，對位裝置126與罩體120連接，而第一基板200表面可具有對位記號202，因此，在將吸附模具100對準第一基板200的步驟中，可透過對位裝置126對應於第一基板200表面的對位記號202，以確認電子元件EU分別對準於所對應的穿孔112，但對準方式不以此為限。另外，在本實施例中，對位裝置126舉例可包括光發射器，第一基板200表面的對位記號202舉例可包括光接收器，因此可透過光接收器所接收到的光強度判定吸附模具100與第一基板200是否對準，但不以此為限。在另一實施例中，可僅透過肉眼的方式觀察對位裝置126的光發射器所發射出的光線是否對準於第一基板200表面的對位記號202來判定吸附模具100與第一基板200的對準狀態。在另一實施例中，第一基板200表面的對位記號202可包括光反射元件，而對位裝置126可藉由所接收到的反射光強度判定吸附模具100與第一基板200是否對準。此外，光發射器所發射的光線舉例可為雷射光，但不以此為限。

接著如第4圖與第6圖所示，以抽氣進氣設備透過抽氣進氣口124將空腔122中的氣體抽出，使得空腔122內的氣壓下降，以吸附穿孔112所對應的電子元件EU（步驟1040），也就是吸附模具100可透過降低空腔122的氣壓的方式以使穿孔112產生吸力，利用穿孔112吸附電子元件EU，而本實施例的各個電子元件EU可分別由對應一個穿孔112所吸附。詳細而言，在本實施例中，在抽氣之前，吸附模具100的板體110可未接觸電子元件EU，而是對準並鄰近於對應的電子元件EU，然後在抽氣時，電子元件EU會因為抽氣的吸力而被吸起並容置於對應的穿孔112中，此時電子元件EU會與板體110接觸，並堵住板體110的穿孔112，接著，再持續進行抽氣，使得空腔122內的氣壓下降（例如抽至真空或近似真空），以提升電子元件EU的吸附力，進而穩固吸附電子元件EU。在另一實施例中，在抽氣之前，吸附模具100的板體110亦可直接接觸電子元件EU，使得電子元件EU更容易被吸附起。

為了穩固所吸附的電子元件EU，在吸附電子元件EU時，各電子元件EU的至少一部分分別容置於所對應的穿孔112內，且各電子元件EU中容置於穿孔112的部分的外形可對應於容置此電子元件EU的穿孔112的內部輪廓112a的至少一部分，也就是電子元件EU與穿孔112在接觸的部分彼此密合，使得吸附效果更佳，例如穿孔112的內部輪廓112a還可對電子元件EU提供防止下滑的摩擦力。舉例而言，在本實施例中，如第1圖與第2圖所示，在各個穿孔112中，穿孔112在板體110表面可具有第一尺寸S1（例如寬度、孔徑等），穿孔112在板體110內可具有第二尺寸S2，且第一尺寸S1可大於第二尺寸S2，但不以此為限。

如第5圖與第6圖所示，提供第二基板210，其中第二基板210上具有預定給電子元件EU設置的複數個預定位置214，接著將吸附模具100對準於第二基板210，使得吸附於吸附模具100上的電子元件EU與第二基板210的複數個預定位置214（例如凹槽）彼此對準（步驟1050），其中第二基板210可具有驅動電子元件EU的電路，當電子元件EU設置在第二基板210上時，驅動電路可以使電子元件EU運作。本實施例的第二基板210舉例可為矽基板，但不以此為限。類似地，第二基板210表面也可具有對位記號212，而在將吸附模具100對準第二基板210的步驟中，可透過對位裝置126對應於第二基板210表面的對位記號212，以確認電子元件EU分別對準於第二基板210上的對應的預定位置214，其對準方式類似於吸附模具100與第一基板200的對準方式，在此不再贅述。因此，吸附模具100的對位裝置126可以使吸附模具100的穿孔112有效對準於第一基板200上的電子元件EU，也可以使吸附於吸附模具100上的電子元件EU有效對準於第二基板210上的預定位置214。

然後，利用抽氣進氣設備透過抽氣進氣口124將氣體充至空腔122中，使得空腔122的氣壓上升，藉此將所吸附的電子元件EU釋放於第二基板210的預定位置214上（步驟1060），以完成巨量轉移。在本實施例中，在充氣之前，所吸附的電子元件EU可未接觸第二基板210，而是對準並鄰近於對應的預定位置214，接著在充氣時，穿孔112會因為氣壓降低而降低對電子元件EU的吸附力，使得電子元件EU脫離穿孔112而落入預定位置214中，因此，在釋放所吸附的電子元件EU之前，電子元件EU可未接觸第二基板210，但不以此為限。在變化實施例中，在步驟1050使電子元件EU對準第二基板210上的預定位置214時，也可使電子元件EU與第二基板210表面相接觸。

須說明的是，本實施例的巨量轉移方法可一次將所有且大批的電子元件EU同時進行轉移，或是可將所有的電子元件EU分多次轉移，舉例而言，若欲巨量轉移顯示器中的紅光、綠光、藍光發光二極體(light-emitting diode, LED)（電子元件EU），假設顯示器的解析度為1920 X 1080，也就是紅光發光二極體、綠光發光二極體以及藍光發光二極體的數量皆為2,073,600個（1920 X 1080個），則可一次將所有發光二極體進行轉移（即一次轉移6,220,800個發光二極體），或是可依序將紅光發光二極體、綠光發光二極體與藍光發光二極體進行轉移（即一次轉移2,073,600個發光二極體，並進行三次巨量轉移），但不以此為限。此外，在本實施例中，為了使吸附模具100達到巨量轉移的效果，板體110的穿孔112的數量可為10⁵ 至10⁷ 個，但不以此為限，其數量可依一次所需轉移的電子元件EU的數量而定。另外，關於第1圖所示的穿孔112的距離D1與距離D2，距離D1可為巨量轉移完成後的第二基板210在第一方向X上的兩相鄰電子元件之間的距離的整數倍，距離D2為巨量轉移完成後的第二基板210在第二方向Y上的兩相鄰電子元件之間的距離的整數倍，例如一倍、兩倍、三倍等。除此之外，電子元件EU可為微米級到奈米級的電子元件EU，因此，穿孔112的第一尺寸S1的範圍舉例可為100微米(μm)到10000微米，使得電子元件EU可容置於穿孔112內，但不以此為限。另外，為了使板體110不因空腔122減壓而變形，板體110的厚度舉例可為5毫米(mm)，但不以此為限。

另一方面，本文的電子元件EU例如可為發光二極體、微型發光二極體(micro light-emitting diode, Micro LED)、有機發光二極體(organic light-emitting diode, OLED)或其他適合的發光元件，而所形成的電子裝置例如可為顯示器或觸控顯示器，但本發明不以此為限，電子元件EU與電子裝置可為其他適合本發明架構及實施方法的元件。

綜上所述，本發明由於利用降壓吸附的方式進行電子元件的巨量轉移，並可透過穿孔的設計而增加吸附模具與電子元件之間的吸附密合度，因此可一次轉移大量的電子元件，以提升電子元件的巨量轉移的效率與良率。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100:吸附模具110:板體112:穿孔112a:內部輪廓120:罩體122:空腔124:抽氣進氣口126:對位裝置200:第一基板202、212:對位記號210:第二基板214:預定位置1010~1060:步驟D1、D2:距離EU:電子元件S1:第一尺寸S2:第二尺寸X:第一方向Y:第二方向

第1圖繪示本發明一實施例之巨量轉移的吸附模具的板體之立體示意圖。第2圖繪示本發明一實施例之巨量轉移的吸附模具之剖面示意圖。第3圖至第5圖繪示本發明一實施例之電子元件的巨量轉移方法之流程示意圖。第6圖繪示本發明一實施例之電子元件的巨量轉移方法之流程圖。

100:吸附模具

110:板體

112:穿孔

112a:內部輪廓

120:罩體

122:空腔

124:抽氣進氣口

126:對位裝置

D1:距離

S1:第一尺寸

S2:第二尺寸

X:第一方向

Claims

一種巨量轉移的吸附模具，包括：一板體，具有複數個穿孔；以及一罩體，具有一抽氣進氣口，該罩體設置於該板體上，且該罩體與該板體之間具有一空腔；其中該吸附模具可透過降低該空腔的氣壓的方式利用該等穿孔吸附複數個電子元件。
如請求項1所述的巨量轉移的吸附模具，其中在吸附該等電子元件時，各該電子元件的至少一部分容置於該等穿孔的其中一個之內，且各該電子元件的至少該部分的外形對應於容置該電子元件的該穿孔的內部輪廓的至少一部分。
如請求項1所述的巨量轉移的吸附模具，其中各該穿孔在該板體表面具有一第一尺寸，各該穿孔在該板體內具有一第二尺寸，且該第一尺寸大於該第二尺寸。
如請求項1所述的巨量轉移的吸附模具，其中各該穿孔在該板體表面具有一第一尺寸，且該第一尺寸的範圍為100微米(μm)到10000微米。
如請求項1所述的巨量轉移的吸附模具，還包括一對位裝置，與該罩體連接，該對位裝置用以將該等穿孔對準於該等電子元件。
如請求項5所述的巨量轉移的吸附模具，其中該對位裝置包括一光發射器。
如請求項1所述的巨量轉移的吸附模具，其中該板體的該等穿孔的數量為10⁵ 至10⁷ 個。
如請求項1所述的巨量轉移的吸附模具，其中該等穿孔以陣列形式排列。
一種電子元件的巨量轉移方法，包括：提供一吸附模具，該吸附模具包括：一板體，具有複數個穿孔；以及一罩體，具有一抽氣進氣口，該罩體設置於該板體上，且該罩體與該板體之間具有一空腔；提供一第一基板，該第一基板上具有複數個電子元件；將該吸附模具對準於該第一基板，以使該等電子元件分別對應於該板體的該等穿孔的其中一個；透過該抽氣進氣口將該空腔中的氣體抽出，使得該空腔內的氣壓下降，以吸附該等穿孔所對應的該等電子元件；將吸附於該吸附模具上的該等電子元件與一第二基板的複數個預定位置彼此對準；以及透過該抽氣進氣口將氣體充至該空腔中，使得該空腔的氣壓上升，將所吸附的該等電子元件釋放於該第二基板的該等預定位置上。
如請求項9所述的電子元件的巨量轉移方法，其中在釋放所吸附的該等電子元件之前，該等電子元件並未接觸該第二基板。
如請求項9所述的電子元件的巨量轉移方法，其中在吸附該等電子元件時，各該電子元件的至少一部分分別容置於所對應的該穿孔內。
如請求項11所述的電子元件的巨量轉移方法，各該電子元件的至少該部分的外形對應於容置該電子元件的該穿孔的內部輪廓的至少一部分。
如請求項9所述的電子元件的巨量轉移方法，其中該吸附模具的該板體的各該穿孔在該板體表面具有一第一尺寸，各該穿孔在該板體內具有一第二尺寸，且該第一尺寸大於該第二尺寸。
如請求項9所述的電子元件的巨量轉移方法，其中該吸附模具還包括一對位裝置，該對位裝置連接於該罩體，透過該對位裝置，可以使該吸附模具的該等穿孔有效對準於該第一基板上的該等電子裝置，或是使吸附於該吸附模具上的該等電子裝置有效對準於該第二基板上的該等預定位置。
如請求項14所述的電子元件的巨量轉移方法，其中該第一基板表面具有一對位記號，在將該吸附模具對準該第一基板的步驟中，是透過該對位裝置對應於該第一基板表面的該對位記號，以確認該等電子元件分別對準於所對應的該等穿孔。
如請求項14所述的電子元件的巨量轉移方法，其中該第二基板表面具有一對位記號，在將吸附於該吸附模具上的該等電子元件與該第二基板的該等預定位置彼此對準的步驟中，是透過該對位裝置對應於該第二基板表面的該對位記號，以確認該等電子元件分別對準於該第二基板上的該等預定位置。
如請求項9所述的電子元件的巨量轉移方法，其中在吸附該等電子元件時，各該電子元件分別由該等穿孔的其中一個所吸附。