TW202414647A - 用於半導體晶粒轉移的橋接器設備及方法 - Google Patents

Abstract

一種用於將一半導體晶粒（「晶粒」）從一第一基板轉移到一第二基板的設備。該設備包括經配置以固持一產品基板的一載物台。一橋接器固持一轉移機構組件及一晶粒基板固持器，該晶粒基板固持器經配置以固持該第一基板。一控制器經配置以使該橋接器、該轉移機構組件及該晶粒基板固持器移動，以將該轉移機構組件與該第一基板上之該晶粒連同該晶粒待轉移在該第二基板上的一轉移位置對準。

Description

用於半導體晶粒轉移的橋接器設備及方法

本發明係關於一種用於半導體晶粒轉移的橋接器設備及方法。

半導體裝置是利用諸如矽、鍺、砷化鎵等半導體材料的電子元件。半導體裝置一般製造為單一離散裝置或積體電路（IC）。單一離散裝置的實例包括可電致動元件，諸如發光二極體（LED）、二極體、電晶體、電阻器、電容器、熔絲等。

半導體裝置的製造一般涉及具有無數步驟的複雜製造程序。製造的最終產品是「經封裝」之半導體裝置。「經封裝」修飾詞係指最終產品中內建的圍封及保護特徵，以及使封裝之中的裝置能夠併入至最終電路中的介面。

半導體裝置的習知製造程序開始於處置半導體晶片。晶片被單切成大量「未經封裝」之半導體裝置。「未經封裝」修飾詞係指沒有保護特徵的敞開型半導體裝置。在本文中，一或多個未經封裝之半導體裝置可被稱為半導體裝置晶粒，或為了簡單起見簡稱為「晶粒」。單一半導體晶片可被單切成各種尺寸的晶粒，從而從半導體晶片上形成超過100,000甚至1,000,000個晶粒（取決於半導體的起始尺寸），且每個晶粒具有一定的品質。然後透過下文簡要討論的習知製造程序對未經封裝之晶粒進行「封裝」。介於晶片處置與封裝之間的動作可稱為「晶粒準備」。

在某些情況下，晶粒準備可包括透過「取放程序」對晶粒進行分類，從而將經單切之晶粒個別地拾取並分類到分級（bin）中。分類可基於晶粒之正向電壓容量、晶粒之平均功率及/或晶粒之波長。

一般而言，封裝涉及將晶粒安裝到塑膠或陶瓷封裝（例如，模具或外殼）中。封裝亦包括將晶粒觸點連接至銷/導線，以與最終電路系統介接/互連。半導體裝置的封裝一般透過密封晶粒以保護其免受環境（例如，灰塵）影響而完成。

然後產品製造商將經封裝之半導體裝置放置在產品電路系統中。由於封裝，該些裝置已準備好「插入」到正在製造的產品之電路組件中。額外地，雖然裝置的封裝可保護裝置免受可能會劣化或破壞裝置的元素，但經封裝之裝置本身就比在封裝內的晶粒更大（例如，在某些情況下，約10倍的厚度及10倍的面積，導致100倍的體積）。因此，最終的電路組件不可能比半導體裝置之封裝更薄。

為解決上述技術問題，本發明提供以下技術手段。

在一態樣中，本發明提供一種用於將一半導體晶粒（「晶粒」）從一第一基板轉移到一第二基板的設備，該設備包含： 一第一導軌，其沿一第一方向延伸； 一第二導軌，其沿第一方向延伸； 一橋接器結構，其可移動地安裝至第一導軌及第二導軌使得可沿第一方向移動，橋接器結構包括沿一第二方向延伸之一軌道，第二方向實質上垂直於第一方向； 一轉移機構組件，其包括一針，轉移機構組件可移動地安裝到橋接器結構之軌道以沿第二方向移動； 一晶粒基板固持器，其經配置以固定第一基板，晶粒基板固持器可移動地安裝於橋接器結構之軌道以沿第二方向移動；及 一控制器，其經配置以： 控制橋接器結構、轉移機構組件及晶粒基板固持器的移動，以將第一基板上之晶粒與轉移機構組件之針連同晶粒待轉移在第二基板上的一轉移位置對準，且 致動針以將晶粒推至在第二基板上之轉移位置。

在部分實施方式中，本發明進一步包含支撐第二基板的一可移動式載物台，可移動式載物台經配置以使第二基板沿第一方向或第二方向中之至少一者移動， 其中可移動式載物台設置在第一導軌與第二導軌之間，且 其中控制器經配置以控制可移動式載物台的移動。

在部分實施方式中，本發明之控制器進一步經配置以判定與第二基板上之轉移位置重合的一對準點，對準點至少部分地基於下列中之一或多者來判定：(i)將晶粒轉移至第二基板上的一預測時間；或(ii)晶粒在第二基板上的一預測放置準確度。

在部分實施方式中，本發明進一步包含一光學感測器，光學感測器經定位以感測相對於第二基板上之轉移位置的在第一基板上之晶粒的一定位。

在部分實施方式中，本發明進一步包含： 一第一馬達，其使橋接器結構沿第一導軌及第二導軌移動； 一第二馬達，其使轉移機構組件沿橋接器結構之軌道移動；及 一第三馬達，其使晶粒基板固持器沿橋接器結構之軌道移動， 其中控制器通訊地耦接至第一馬達以使橋接器結構沿第一方向移動、通訊地耦接至第二馬達以使轉移機構組件沿第二方向移動、並通訊地耦接至第三馬達以使晶粒基板沿第二方向移動，以將第一基板上之晶粒與轉移機構組件之針連同第二基板上的轉移位置對準。

在部分實施方式中，本發明進一步包含一第一感測器，用於向控制器提供轉移機構組件沿橋接器結構之軌道位於何處的一指示。

在部分實施方式中，本發明之轉移位置係一第一轉移位置，且 其中，設備進一步包含： 一第二轉移機構組件，其包括一針且可移動地安裝在橋接器結構之軌道上；及 一第二晶粒基板固持器，其經配置以固定一第三基板，第三基板上具有至少一第二晶粒，第二晶粒基板固持器可移動地安裝在橋接器結構之軌道上，並且 其中，控制器進一步經配置以： 控制第二轉移機構組件在第二方向的移動及第二晶粒基板固持器在第二方向的移動，以將第三基板上之一第二晶粒及第二轉移機構組件之針與第二晶粒待轉移在第二基板上的一第二轉移位置對準，並致動第二轉移機構之針以將第二晶粒推至第二基板上之第二轉移位置。

在部分實施方式中，本發明進一步包含一第一感測器，用於向控制器提供晶粒基板固持器沿橋接器結構之軌道位於何處的一指示。

在一態樣中，本發明提供將一晶粒從一第一基板轉移到一第二基板的方法，其包含： 使一橋接器沿一組平行導軌移動； 使一轉移機構組件沿橋接器之一第一軌道移動； 使一晶粒基板固持器沿橋接器之一第二軌道移動，晶粒基板固持器固持其上具有晶粒之第一基板， 在第二基板上之一轉移位置將轉移機構組件之一銷與第一基板上之晶粒對準；及 致動銷以將晶粒推至在第二基板上之轉移位置。

在部分實施方式中，本發明之晶粒係一第一晶粒，且 其中，方法進一步包含： 使一第二轉移機構組件沿橋接器之第一軌道移動； 使一第二晶粒基板固持器沿橋接器之第二軌道移動，第二晶粒基板固持器固定其上具有至少一第二晶粒之一第三基板， 將第二轉移機構組件之一銷與第三基板上之第二晶粒及第二基板上之一第二轉移位置對準；及 致動第二轉移機構之銷以將第二晶粒推至第二基板上之第二轉移位置。

在部分實施方式中，本發明在第二基板上之轉移位置將轉移機構組件之銷與第一基板上之晶粒對準包含：獨立於橋接器的移動，沿第一方向或第二方向中之至少一者致動晶粒轉移基板。

在部分實施方式中，本發明進一步包含移動其上設置有第二基板的一可移動式載物台，使得至少部分地基於最佳化一或多個對準參數將第二基板上的位置移動到一對準點。

在部分實施方式中，本發明進一步包含至少部分地基於一光學感測器信號來判定在第一基板上之晶粒相對於第二基板上之轉移位置的一定位， 其中將轉移機構組件之銷與第一基板上之晶粒對準至少部分地基於定位。

在部分實施方式中，本發明進一步包含接收指示轉移組件沿橋接器之第一軌道之一位置的一感測器信號， 其中使轉移機構組件沿橋接器之第一軌道移動至少部分地基於感測器信號。

在一態樣中，本發明提供一種用於將一半導體晶粒（「晶粒」）從一第一基板轉移到一第二基板的設備，該設備包含： 一載物台，其經配置以固持一產品基板； 一橋接器，其耦接至一轉移機構組件及一晶粒基板固持器，晶粒基板固持器經配置以固持第一基板；及 一控制器，其經配置以使橋接器、轉移機構組件及晶粒基板固持器移動，以將轉移機構組件與第一基板上之晶粒連同晶粒待轉移在第二基板上的一轉移位置對準。

在部分實施方式中，本發明之轉移機構組件包括： 一針，及 一針致動器，其回應於來自控制器之一信號而使針朝向及遠離產品基板上之轉移位置移動，以及 其中針致動器經配置以抵靠晶粒推動針以將晶粒推至在第二基板上之轉移位置

在部分實施方式中，本發明進一步包含與控制器通訊的一感測器，感測器經配置以指示轉移機構組件在橋接器上的一位置。

在部分實施方式中，本發明之橋接器經配置以在一第一方向沿一對平行導軌移動，轉移機構組件經配置以沿設置在橋接器上之一軌道移動，且晶粒基板固持器經配置以沿軌道移動。

在部分實施方式中，本發明之晶粒基板固持器經配置以沿第一方向及一第二方向定位第一基板，第一方向垂直於第二方向。

在部分實施方式中，本發明進一步包含一光學感測器，光學感測器經定位以感測相對於第二基板上之轉移位置的晶粒的一位置。

本揭露涉及直接將半導體裝置晶粒轉移並貼附至電路的機械、實現該機械的方法以及具有晶粒貼附至其上的電路（例如，完成的電路係輸出產品。值得注意的是，應當認為，即使是使用所揭示之機械及方法的實施例製造的產品與以其他方式製造的產品相比亦是改善的產品，因為透過所揭示之機械及/或方法的實施例製造的產品的改善可賦予輸出產品的額外改善。）在一個實施例中，該機械用於將未經封裝之晶粒從諸如「晶片膠帶」的基板直接轉移到諸如電路基板的產品基板。與透過習知方式生產的類似產品相比，直接轉移未經封裝之晶粒可顯著減小最終產品之厚度，以及製造產品基板的時間量及/或成本。

為了本描述之目的，用語「基板」係指在其上或對其發生程序或動作的任何物質。此外，用語「產品」係指程序或動作的所欲輸出，無論完成狀態如何，這對使用者/接收者來說是主觀的。因此，產品基板係指在其上或對其發生程序或動作以獲得所欲輸出的任何物質。此處，「產品基板」可包括但不限於：晶片膠帶（例如，預分類晶粒並建立經分類之晶粒片以供未來使用）；經形成為片材或其他非平面形狀的紙或聚合物基板，其中聚合物（半透明或其他）可選自任何合適的聚合物，其包括但不限於聚矽氧、丙烯酸、聚酯、聚碳酸酯等；電路板（諸如印刷電路板（PCB））；組串或引線電路（string or thread circuit），其可包括一對平行延伸的導線或「引線（thread）」；以及棉、尼龍、人造絲、皮革等的布料。產品基板的材料選擇可包括耐用材料、撓性材料、剛性材料以及使轉移程序能夠成功並維持產品基板最終用途適用性的其他材料。產品基板可單獨地或至少部分地由導電材料形成，使得產品基板充當用於形成產品的導電電路。潛在類型的產品基板可進一步包括物品，諸如玻璃瓶、車窗或玻璃片。

在一個實施例中，產品基板可包括設置在其上的電路跡線。如圖所示，電路跡線可包括以跡線間距或間隙隔開的一對相鄰跡線，以適應被轉移之晶粒上的電觸點端子（未圖示）之間的距離。因此，電路跡線之相鄰跡線之間的跡線間距或間隙可根據被轉移之晶粒之尺寸來定尺寸，以確保適當的連接性及隨後的晶粒啟動。例如，電路跡線可具有從約10至200微米、約100至175微米、或約125至150微米的跡線間距或間隙。

電路跡線可由透過網版印刷、噴墨印刷、雷射印刷、手動印刷或其他印刷方式設置的導電油墨而形成。此外，電路跡線可係經預固化及半乾或乾的以提供額外的穩定性，同時仍可啟動以用於晶粒導電性目的。亦可使用濕導電油墨來形成電路跡線，或可將濕墨及乾墨的組合用於電路跡線。替代地或額外地，電路跡線可經預形成為線跡，或經光蝕刻，或由熔融材料形成電路圖案形成，且隨後黏附、嵌入或以其他方式固定到產品基板。

電路跡線的材料可包括但不限於銀、銅、金、碳、導電聚合物等。在一個實施例中，電路跡線可包括鍍銀銅粒子。電路跡線的厚度可取決於所用材料的類型、預定功能及達成該功能的適當強度或撓性、能量容量、LED的尺寸等而變化。例如，電路跡線的厚度可在從約5微米至20微米、從約7微米至15微米或從約10微米至12微米的範圍內。

因此，在一個非限制性實例中，產品基板可係撓性、半透明的聚酯片材，其具有使用銀基導電油墨材料網版印刷在其上以形成電路跡線的所欲電路圖案。

在一個實施例中，機械可固定產品基板以接收例如從晶片膠帶轉移的「未經封裝」之晶粒，諸如LED。為了減小使用晶粒的產品之尺寸，晶粒可能非常小及薄。例如，晶粒可係約50微米厚，或更厚或更薄。在其他情況下，晶粒之厚度可能小於30微米，或更厚或更薄。厚度可經測量為晶粒之總高度。在一個實施例中，晶粒厚度可在例如從3微米至100微米、或從15微米至85微米、或從35微米至65微米、或從45微米至55微米的範圍內。一般而言，任何小於100微米的物品在業內都被認為是「微型LED（microLED）」。然而，在一個實施例中，晶粒（例如，LED等）可係具有從約100微米到約200微米範圍內之厚度的迷你型LED（miniLED）。然而，應當注意，如本文所揭示之系統及方法可應用於大於50微米（諸如200微米厚度或更大）的晶粒厚度。無論如何，由於晶粒尺寸相對較小，機械包括可將承載晶粒之晶片膠帶及轉移機構兩者與產品基板上之轉移定位精確對準的元件，以確保準確放置及/或避免產品材料浪費。在一個實施例中，將轉移機構與晶片膠帶上的晶粒對準的元件可包括橋接器，晶片膠帶及轉移機構分開地且獨立地固定到該橋接器上，並個別地輸送到對準位置，使得在晶片膠帶上的特定晶粒被轉移到產品基板上的特定點。

在一個實施例中，該機械進一步包括用於將晶粒從晶片膠帶直接轉移到產品基板而無需「封裝」晶粒的轉移機構。轉移機構可垂直地設置在晶片膠帶上方，以透過晶片膠帶將晶粒向下壓向產品基板。此下壓晶粒之程序會導致晶粒從晶粒之側面開始從晶片膠帶上剝離，直到晶粒與晶片膠帶分離從而附著至產品基板。亦即，藉由減小介於晶粒與晶片膠帶之間的黏附力並增加晶粒與產品基板之間的黏附力，晶粒可被轉移。

在一個實施例中，轉移機構可包括細長桿（諸如銷（pin）或針（needle）），其可被週期性地抵靠晶片膠帶致動以從頂側推動晶片膠帶。注意，為了方便及清楚起見，在下文中，主要使用用語「針（needle）」來指代呈細長桿形式的轉移機構之部分，如本文所揭示。然而，設想所屬技術領域中具有通常知識者將理解，其他形式的細長桿可能是已知的或以其他用語提及，這些用語將是對供立即使用的「針」的令人滿意的替代。針之末端可經定尺寸成不寬於正被轉移之晶粒之寬度。儘管未圖示，但在不同的實施例中，設想末端針之寬度可寬於晶粒之寬度。當針之末端接觸晶片膠帶時，晶片膠帶會在晶粒與晶片膠帶之間的區域發生局部偏轉。由於偏轉係高度局部化且快速執行的，未從針接收壓力的晶片膠帶之部分可能開始撓曲遠離晶粒表面。因此，此部分分離可導致晶粒失去與晶片膠帶的充分接觸，從而從晶片膠帶釋離。此外，在一個實施例中，晶片膠帶的偏轉可很小使得維持晶粒之整個表面區域與晶片膠帶接觸，同時仍然導致晶粒之相對表面延伸超出相鄰晶粒之相應表面之延長平面，以避免意外轉移相鄰晶粒。

在一個實施例中，轉移設備可包括固持承載晶粒基板及轉移機構組件之框架的一或多個橋接器結構。與本文所述之其他實施例類似，晶粒基板可係附著有半導體晶粒的晶片膠帶。轉移機構組件可包括銷致動器，該銷致動器經配置以致動一銷，該銷在對準時將晶粒從晶粒基板壓到產品基板上。在一個實施例中，產品基板可設置在經配置以在第一方向平移產品基板的載物台上。一或多個橋接器結構亦可經配置以移動且因此使晶粒基板及轉移機構組件在實質上相同的第一方向移動。可藉由能夠沿第一方向及沿垂直於第一方向的第二方向定位晶粒基板及轉移機構而無需移動橋接器的一或多個馬達及/或致動系統將晶粒基板及/或轉移機構耦接至橋接器。在一個實施例中，致動器的移動可受限於沿橋接器之長度及垂直於橋接器之長度的少量移動。換言之，安置有產品基板的載物台可以可移動地設置在轉移設備中並且可經配置以手動及/或經由電腦控制之馬達而移動。類似地，一或多個橋接器結構可以可移動地安裝在轉移設備的一組導軌上且亦可經配置以經由電腦控制之馬達而移動。

該些橋接器之各者可具有設置在其上的導軌或軌道，該導軌或軌道實質上垂直於其上安裝有該橋接器結構之該組導軌延伸。轉移機構組件及承載晶粒基板的框架可透過前述導軌或軌道安裝到同一橋接器，使得承載晶粒基板的框架及/或轉移機構組件可在第二方向移動，該第二方向實質上垂直於橋接器結構可移動的第一方向。以此方式，橋接器結構在第一方向的移動可獨立於承載晶粒基板的框架及/或轉移機構組件在第二方向的移動。在一個實施例中，承載晶粒基板的框架可包括額外的致動器以使晶粒基板在第一方向以及第二方向移動，以將晶粒基板的晶粒與轉移機構對準。額外地，藉由操縱細長桿或致動耦接至橋接器的一或多個致動系統，轉移機構可相對於橋接器在第一方向及第二方向移動。

一或多個橋接器結構、承載晶粒基板的框架、轉移機構組件及/或產品基板可透過電腦控制之馬達而移動，使得轉移機構組件與晶粒基板上的下一個待轉移晶粒及產品基板上的下一個轉移位置對準。此時，轉移機構組件之銷可經致動以在下一個待轉移晶粒之背面對晶粒基板施加壓力，使晶粒在晶粒待被放置在產品基板上的位置處接觸產品基板並轉移到產品基板上。程序可經重複直到所有待轉移到產品基板上的晶粒均已從晶粒基板（例如，晶片膠帶）轉移到產品基板。

注意，輸送機構（例如，橋接器結構及相關聯之元件）由於對非所欲移動的容忍度低而通常非常重，因為其各自位置的微小誤差會導致在轉移期間不正確對準，從而導致無法在轉移位置準確放置晶粒。亦即，轉移系統中之輸送機構的相對總體重量有助於最大幅度地減少由於來自許多潛在來源的結構振動而引起的意外元件移動，這些潛在來源包括例如地面、人、相鄰機械、及/或甚至由系統自身的輸送機構之運動（例如，啟動/停止、運輸等）引起的輕微振動。然而，習知系統中之輸送機構的重型元件的啟動及停止會導致產生準確的連續轉移的總時間增加。因此，在力求增加轉移速度中，如關於本文揭示的實施例所描述者，減少在轉移操作期間運動的輸送機構數量可係所欲的。

在一個實施例中，轉移設備可具有第一橋接器及第二橋接器（「橋接器」）。第一橋接器及第二橋接器都可沿第一導軌及該第二導軌（「導軌」）在第一方向（例如，沿產品基板之長度或寬度）移動，其中該第一導軌及該第二導軌可分別設置在經配置以固持產品基板的載物台之相對側上。儘管為了本描述之目的而使用了用語「導軌」，但應理解，根據一個實施例，設想用於使橋接器在實質上單一方向（例如，沿第一方向，但不沿具有對第一方向之正交分量的方向）移動的任何適合引導件。橋接器可具有設置於其上的一或多個馬達，以分別使橋接器沿導軌移動。替代地，橋接器可諸如憑藉纜索、鏈條及/或滑輪機械地耦接至一或多個馬達，以使能夠沿導軌移動。

第一橋接器可包括分別與第一導軌及第二導軌接合的兩個支腳部分以及連接在兩個該支腳部分之間的橋接器部分。橋接器部分跨過載物台及/或設置在載物台上的產品基板。第一橋接器之橋接器部分可具有沿其長度之一部分設置的軌道或引導件。此軌道可沿橋接器部分在實質上垂直於第一橋接器可以可移動地安裝到其上的第一及第二導軌的方向延伸。轉移機構組件及晶粒基板組件可沿軌道可移動地設置，且可包括致動器以在垂直於軌道的方向提供相對小的移動（例如，與橋接器的移動相比較）。轉移機構組件及晶粒基板組件可經機械地耦接至一或多個電腦控制之馬達，以使轉移機構組件及晶粒基板組件沿第一橋接器的軌道移動。在一個實施例中，轉移機構組件可經設置在軌道上，使得轉移機構組件及晶粒基板組件可經配置以橫跨載物台及/或設置在載物台上之產品基板的整個距離（例如，寬度）移動。

類似於第一橋接器，第二橋接器亦可包括分別與第一導軌及第二導軌接合的兩個支腳部分以及連接在兩個該支腳部分之間的橋接器部分。橋接器部分跨過載物台及/或設置在載物台上的產品基板。第二橋接器之橋接器部分亦可具有沿其長度之一部分設置的軌道或引導件。此軌道可沿橋接器部分在實質上垂直於第二橋接器可以可移動地安裝到其上的第一及第二導軌的方向延伸。第二轉移機構組件及晶粒基板當安裝在框架或固持器上時，可沿第二橋接器之軌道可移動地設置。晶粒基板可經機械地耦接至一或多個電腦控制之馬達，以使第二轉移機構組件及晶粒基板（當安裝在晶粒基板框架上時）沿第二橋接器之軌道移動。在一個實施例中，第二轉移機構組件及晶粒基板框架可經設置在軌道上，使得晶粒基板可經配置以橫跨載物台及/或設置在載物台上之產品基板的整個距離（例如，寬度）移動，且亦可經配置以在小於一至幾公分之範圍內垂直於橋接器之寬度移動。

可經由控制器使該兩個橋接器以及載物台、轉移機構組件及晶粒基板移動，以將待轉移之第一或第二晶粒基板上的晶粒與在第一或第二轉移機構組件之銷連同該晶粒待置放在產品基板上的定位對準。在此對準之後，轉移機構組件之銷可經致動以推動晶粒與產品基板（或產品基板上的電路跡線（在適當時））接觸，以將晶粒轉移到產品基板上。

根據一個實施例，一種轉移設備可包括在兩個橋接器結構之各者上的多於一個轉移機構組件及多於一個晶粒基板。這可允許對被轉移到產品基板的晶粒進行平行處理（例如，小幅移動元件，後續接著晶粒轉移）。具有多個轉移機構組件及多個對應晶粒基板的轉移設備可允許用不同類型的晶粒進行組裝。例如，特定顏色的微型LED可從第一晶粒基板轉移，而不同顏色的微型LED可從另一個晶粒基板轉移。在另一個實例中，透鏡或可電致動元件（亦即，電容器、電晶體、控制器等）可從第一基板轉移，而任何尺寸或顏色的LED可從第二基板轉移。

在一個實施例中，轉移設備可包括少於或多於兩個橋接器結構（例如，一個、三個、四個、五個等）。例如，四個橋接器結構可經實施且可經配置以平行操作，以增加由轉移設備輸出的產品基板的產出量。如上所述，使用多組轉移機構組件及晶粒基板固持器亦可藉由從一組橋接器結構轉移一種類型的透鏡或其他可電致動元件及從另一組橋接器結構轉移另一種類型的透鏡或其他可電致動元件來實現多樣性。在任何實施例中，單一橋接器結構可實施轉移機構組件及晶粒基板固持器。

在一個實施例中，一或多個感測器可經實施以輔助轉移設備判定涉及轉移的元件之精確轉移定位及對準。此外，晶粒映圖可用於協助引導設備根據晶粒品質或其他晶粒因素來判定給定晶粒基板上的哪個晶粒應該被轉移。感測器及晶粒映圖可與美國專利第9,633,883號中所討論的類似地實施。

使用如本文所述之轉移設備結合如美國申請案第15/978,094號中所討論之多個轉移機構的晶粒轉移速率可允許比習知機械中可用的轉移速率顯著更高的轉移速率。晶粒轉移速率是設備每秒轉移之晶粒數量，例如，該速率可係在例如每秒放置從約5至500個晶粒、50至400個晶粒、100至300個晶粒或150至250個晶粒之範圍內。

圖1繪示轉移系統100的實施例的簡化實例。轉移系統100可包括個人電腦（PC）102（或伺服器、資料輸入裝置、使用者介面等）、資料儲存器104、晶片膠帶機構106、產品基板機構108及轉移機構110。由於前文已經對晶片膠帶機構106、產品基板機構108、轉移機構110進行了更詳細的描述，所以在此不再重複關於這些機構的具體細節。然而，在下文中描述晶片膠帶機構106、產品基板機構108、轉移機構110如何與PC 102與資料儲存器104之間的互動相關的簡要描述。

在一個實施例中，PC 102與資料儲存器104通訊以接收在使用轉移機構110將晶粒從晶片膠帶機構106中的晶片膠帶直接轉移到產品基板機構108中的產品基板上的轉移程序中有用的資訊及資料，從而晶粒可附著到產品基板。PC 102亦可充當將資料中繼至晶片膠帶機構106、產品基板機構108及轉移機構110之各者及中繼來自該晶片膠帶機構、該產品基板機構及該轉移機構之資料的接收器、編譯器、組織器及控制器。PC 102亦可從轉移系統100的使用者接收指示資訊。請注意，雖然圖1描繪與晶片膠帶機構106及產品基板機構108相鄰的定向移動能力箭頭，這些箭頭僅指示移動的一般方向，然而，可設想晶片膠帶機構106及產品基板機構108兩者亦可係可配置以在其他方向移動，例如平面旋轉、俯仰、滾轉及側傾。

圖2繪示用於將晶粒244從晶粒基板242轉移到產品基板204的轉移設備200的示意圖，該轉移設備具有橋接器結構218。轉移設備200可包括經配置以固持產品基板204的可移動式載物台202。可移動式載物台202可經配置以沿一或多個方向（例如，x方向、y方向或x及y方向兩者）移動。在一個實施例中，可移動式載物台202亦可經配置以上下（例如，在z方向）移動。例如，可移動式載物台202可經配置以諸如藉由耦接至馬達或其他機械裝置而在方向216上移動。

產品基板204可係任何合適的材料（例如，PCB、FR-4板、紙、紙板、玻璃、陶瓷、塑膠、膠帶等），如本文所述。產品基板204可具有先前轉移之晶粒206（諸如半導體晶粒），及/或設置及/或形成在其上及/或其中的電路跡線208。在一個實施例中，根據本文之方法及設備，晶粒206可設置在產品基板204上。電路跡線208可係任何合適的類型及/或面密度。這些電路跡線208可係導電的且經配置以諸如在晶粒206與產品基板204之一或多個其他元件之間承載電流。

產品基板204可進一步包括任何合適類型的對準特徵210、212，諸如樹狀結構或十字形。對準特徵210、212可具有控制器（諸如PC 102）已知的產品基板204之已知座標。對準特徵210、212連同其已知座標可由PC 102使用以判定轉移設備200的各種元件之位置。因此，對準特徵210、212可諸如藉由光學成像而偵測，且用於對準及/或定向轉移設備200之元件以將晶粒244轉移到產品基板204上。產品基板204可進一步具有晶粒待轉移處的位置及/或定位214。在一個實施例中，晶粒待轉移之定位214可係視覺上可識別的且可藉由光學偵測來識別。晶粒待轉移處之定位214的此類視覺標記亦可用於對準轉移設備200的元件以將晶粒244轉移到產品基板204上。PC 102可接收呈產品基板資料檔案形式的關於產品基板204之資訊，諸如定位214及/或對準特徵210、212。

轉移設備200可進一步包括橋接器結構218。橋接器結構218可具有第一支腳220、第二支腳222及設置在第一支腳220與第二支腳222之間的橋接器部分224。橋接器結構218可經配置以沿第一導軌250及第二導軌252移動。支腳220、222可以可移動地耦接至導軌250、252，從而允許橋接器結構218沿第一導軌250及第二導軌252移動。

橋接器結構218可具有沿其橋接器部分224設置的導軌及/或軌道226。如本文所述，轉移機構組件228可以可移動地安裝在軌道226上。軌道226及因此轉移機構組件228之位置範圍可等於或大於產品基板204之寬度，使得能夠將晶粒244轉移到產品基板204上之任何合適定位上。轉移機構組件228可具有銷246，該銷可經致動以從轉移機構組件228向外延伸並朝向轉移機構組件228向內縮回，如本文所述。

於其上固持具有晶粒244之晶粒基板242的晶粒基板框架240可獨立於轉移機構組件228可移動地安裝在橋接器結構218之軌道226上。軌道226及因此晶粒基板框架240之位置範圍可等於或大於產品基板204之寬度，使得能夠將晶粒244轉移到產品基板204上之任何合適定位上。如本文所述，晶粒基板框架240可係其上固持有待轉移到產品基板204之晶粒244的任何合適基板，諸如晶片膠帶。在一個實施例中，晶粒基板框架240及轉移機構組件228可在軌道226處耦接在一起，使得單一馬達或輸送系統可使轉移機構組件228及晶粒基板框架240一起移動。為了提供晶粒244及銷246的定位，晶粒基板框架240及/或轉移機構組件228的致動器可用於將銷246及晶粒244相對於彼此定位。

橋接器結構218可進一步包括一或多個馬達260、230、232、234以使橋接器結構218能夠沿導軌250、252移動並且使得轉移機構組件228能夠沿軌道226移動。馬達260可被圍封在第二支腳222內（諸如在第二支腳222之殼體內），且馬達230可被圍封在第一支腳220內。馬達230、260可受電腦控制（諸如由PC 102控制），以相對於導軌250、252在支腳220、222上施加力，從而使第一橋接器結構沿方向238沿導軌250、252移動。方向238可係與可移動式載物台202可經配置以移動所沿的方向216相同的方向。

儘管馬達被描繪為設置在支腳220、222上，但是應理解，馬達230、260與支腳220、222的任何合適的耦接可經實施以使橋接器結構218沿導軌250、252移動。例如，橋接器結構218的每條支腳220、222可有多於一個馬達。額外地，在一個實施例中，馬達230、260可位於支腳220、222外並且分別經由導線、纜索、滑輪等耦接至每個支腳。

馬達232、234與轉移設備200耦接以移動轉移機構組件228。例如，馬達232、234可設置在橋接器結構218的橋接器部分224中及/或其上。轉移機構組件228可藉由導線、纜索、滑輪等（未圖示）機械地耦接至馬達232、234。馬達232、234可由PC 102控制以使轉移機構組件228沿軌道226之長度移動。橋接器結構218可進一步包括例如一或多個感測器236，諸如線性感測器。感測器236可經配置以提供指示轉移機構組件228及/或晶粒基板242沿橋接器結構218之軌道226之位置的信號。感測器236可係任何合適的類型，諸如霍爾效應感測器、磁感測器、電容感測器、光學感測器、聲波感測器等。在一個實施例中，感測器（諸如加速度計，例如，基於微機電系統（MEMS）的加速度計）或任何其他合適的感測器可設置在轉移機構組件228及/或晶粒基板框架240中或其上以指示轉移機構組件228之位置。在其他情況下，輸入到馬達232、234之輸入端及/或在該輸入端所測量的電流及電壓可用於判定轉移機構組件228沿橋接器結構218之軌道226的位置。在一個實施例中，為了更精確、準確及/或冗餘之目的，上述機構的組合可用於判定轉移機構組件228沿橋接器結構218之軌道226的位置。

應理解，控制器（諸如PC 102）可接收來自感測器236、攝影機298及/或任何其他合適的偵測器的信號並且將橋接器結構218定位在預定定位。該定位可對應於待轉移到產品基板204上的晶粒244。額外地，PC 102可經配置以沿橋接器結構218之軌道226定位轉移機構組件228。具體而言，PC 102可控制一或多個馬達來定位橋接器結構218及轉移機構組件228。如本文所討論，該定位亦可至少部分地基於一或多個資料檔案，諸如指示產品基板204上待放置晶粒之定位的資料檔案，及/或指示晶粒基板242上的晶粒定位及/或已知良好晶粒的資料檔案。

在一個實施例中，橋接器結構218的移動可實質上跨越可移動式載物台202及/或產品基板204的全長度。這允許橋接器結構218與轉移機構組件228及晶粒基板框架240彼此協作以將晶粒244放置在產品基板204的實質上整個表面上。

儘管導軌250、252此處被描述為其中具有槽254、256之殼體，但是導軌250、252可係任何合適的類型。實際上，任何合適的引導件、導軌、軌道或其他方式都可用於橋接器結構218的移動。如本文所討論的，轉移設備200亦可包括攝影機258。諸如影像信號之類的信號可由PC 102處理且結合來自感測器236的信號一起使用以控制橋接器結構218、轉移機構組件228及/或晶粒基板框架240的移動。

橋接器結構218可在PC 102的控制器下連同轉移機構組件228及晶粒基板框架240一起移動，以使待轉移之晶粒244與銷246及晶粒244待置放在產品基板上的定位214對準。PC 102可透過控制一或多個馬達230、260、232、234或其他合適的機電裝置來執行該對準。

應理解，在控制器的控制下並且至少部分地基於關於產品基板204的資訊及關於晶粒基板框架240的資訊，晶粒244可與轉移機構組件228的銷246且與晶粒244待轉移到產品基板上的定位對準。當這些元件在兩個方向（例如，x及y方向）對準時，銷246可在控制器（例如，PC 102）的控制下被致動以在第三方向（例如，z方向）推動晶粒244而與晶粒244待轉移在產品基板204上的定位接觸。當晶粒與晶粒待轉移處之基板之間的黏附力變得大於晶粒與晶粒從其轉移之基板之間的保持黏附力時，可實現轉移的實際發生。在一個實施例中，晶粒基板框架240可獨立於橋接器結構218在x及y方向致動以輔助將晶粒244及銷246定位在定位214處。

應理解，產品基板204及因此可移動式載物台202可具有任何合適的尺寸以適應目前及新世代產品的生產。例如，晶粒244（例如，LED、微型LED、IC、可電致動元件等）可附著到相對小面積的基板（諸如用於智慧手表PCB及智慧手表顯示器的基板），或與例如，可係3.3公尺X2.9公尺的Gen 10.5及更高的玻璃尺寸一樣大。實際上，轉移設備200的尺寸可經按比例縮放以針對在其上製造的產品進行最佳化。

應理解，可存在晶粒244、銷246及產品基板204上的定位214可對準的定位陣列。實際上，有可允許選擇將發生轉移的一個區域（在x及y方向）的多個可移動元件（例如，可移動式載物台202、橋接器結構218、轉移機構組件228、晶粒基板框架240等）。此轉移點可被稱為對準點且可參考初始參考座標系，為此可判定載物台參考座標系及/或橋接器參考座標系上的對應座標。因此，該對準點可係產品基板204、銷246及晶粒244要對準的固定參考座標系中的點。由於可選擇對準點所在位置，因此可使用各種演算法來判定特定晶粒轉移程序的對準點。該對準點可至少部分地基於可經最佳化或閾值化的一或多個參數來判定，諸如未對準程度及/或轉移時間。

圖3繪示根據本申請案之一實施例之用於將晶粒從晶粒基板342A、342B轉移到產品基板304的轉移設備300的示意圖，該轉移設備具有在橋接器結構318上的多個轉移機構組件328A、328B及晶粒基板框架340A、340B。轉移設備300可包括與上文關於圖2描述者相似或相同的元件。例如，可移動式載物台202、產品基板204、晶粒206、電路跡線208、對準特徵210、212、定位214、方向216、橋接器結構218、支腳220、222、橋接器部分224、軌道226、馬達230、260、232、234、感測器236、方向238、導軌250、252、槽254、256及攝影機258可對應於圖3的可移動式載物台302、產品基板304、晶粒306、電路跡線308、對準特徵310、312、定位314、方向316、橋接器結構318、支腳320、322、橋接器部分324、軌道326、馬達330、360、332、334、感測器336、方向338、導軌350、352、槽354、356及攝影機358。

橋接器結構318可具有可以可移動地安裝在軌道326上的多個轉移機構組件328A、328B，如本文關於轉移機構組件228所述。軌道326及因此轉移機構組件328之位置範圍可等於或大於產品基板304之寬度，使得能夠將晶粒344A、344B轉移到產品基板304上之任何合適定位上。轉移機構組件328A、328B可具有對應於每個組件的銷346A、346B，該些銷可經致動以從轉移機構組件328A、328B向外延伸並朝向轉移機構組件328A、328B向內縮回，如本文所述。

於其上固持具有晶粒344A、344B之晶粒基板342A、342B的晶粒基板框架340A、340B可獨立於轉移機構組件328可移動地安裝在橋接器結構318之軌道326上。軌道326及因此晶粒基板框架340A、340B之位置範圍可等於或大於產品基板304之寬度，使得能夠將晶粒344A、344B轉移到產品基板304上的任何合適定位上。如本文所述，晶粒基板框架340A、340B可係其上固持有待轉移到產品基板304之晶粒344A、344B的任何合適基板，諸如晶片膠帶。在一個實施例中，晶粒基板框架340A、340B及轉移機構組件328A、328B可在軌道326處耦接在一起，使得單一馬達或輸送系統可使成對的轉移機構組件328A、328B及晶粒基板框架340A、340B一起移動。為了提供晶粒344A、344B及銷346A、346B的定位，晶粒基板框架340A、340B及/或轉移機構組件328A、328B的致動器可用於將銷346A、346B及晶粒344A、344B相對於彼此定位。

應理解，控制器（諸如PC 102）可接收來自感測器336、攝影機358及/或任何其他合適的偵測器的信號並且將橋接器結構318定位在預定定位。該定位可對應於待轉移到產品基板304上的晶粒344。額外地，PC 102可經配置以沿橋接器結構318之軌道326定位轉移機構組件328。具體而言，PC 102可控制一或多個馬達330、360、346、348來定位橋接器結構318及轉移機構組件328A、328B以及晶粒基板框架340A、340B。如本文所討論，該定位亦可至少部分地基於一或多個資料檔案，諸如指示產品基板304上待放置晶粒之定位的資料檔案，及/或指示晶粒基板342上的晶粒定位及/或已知良好晶粒的資料檔案。

在一個實施例中，橋接器結構318的移動可實質上跨越可移動式載物台302及/或產品基板304的全長度。這允許橋接器結構318與轉移機構組件328及晶粒基板框架340彼此協作以將晶粒344放置在產品基板304的實質上整個表面上。

應理解，晶粒基板342A、342B可經配置以具有與其耦接的相同或不同類型的晶粒344，使得多個不同類型的晶粒可同時放置在產品基板304上，或可比單一轉移機構組件更快地放置（可係相同的）晶粒344。

圖4繪示根據本申請案之一實施例的用於將晶粒444A、444B從晶粒基板442A、442B轉移到產品基板404之轉移設備400的示意圖，該轉移設備具有在第一橋接器418上之第一轉移機構組件428A及第一晶粒基板框架440A以及在第二橋接器462上之第二轉移機構組件428B及第二晶粒基板框架440B。轉移設備400可包括與上文關於圖2及圖3描述者相似或相同的元件。例如，可移動式載物台202、產品基板204、橋接器結構218、橋接器部分224、軌道226及感測器236可對應於圖4的可移動式載物台402、產品基板404、橋接器結構418及462、橋接器部分424、軌道426、及感測器436。儘管未在圖4中具體展示，但亦可包括本文所述之額外元件。

橋接器結構418及462可實質上相似，儘管展示為彼此鏡像的實例。在一個實施例中，橋接器結構418及462可不是鏡像的但可彼此相同，儘管是獨立可控的。橋接器結構418及462之各者都可具有可以可移動地安裝在軌道426A或426B上的轉移機構組件428A、428B，如本文關於轉移機構組件228所述。軌道426A、426B及因此轉移機構組件428A、428B之位置範圍可等於或大於產品基板404之寬度，使得能夠將晶粒444A、444B轉移到產品基板404上之任何合適定位上。轉移機構組件428A、428B可具有對應於每個組件的銷446A、446B，該些銷可經致動以從轉移機構組件428A、428B向外延伸並朝向轉移機構組件428A、428B向內縮回，如本文所述。

該些橋接器結構之各者結構亦包括於其上固持具有晶粒444A、444B之晶粒基板442A、442B的晶粒基板框架440A、440B，且可獨立於轉移機構組件428A、428B而可移動地安裝在橋接器結構418及462之軌道426A、426B上。軌道426A、426B及因此晶粒基板框架440A、440B之位置範圍可等於或大於產品基板404之寬度，使得能夠將晶粒444A、444B轉移到產品基板404上的任何合適定位上。如本文所述，晶粒基板框架440A、440B可係其上固持有待轉移到產品基板404之晶粒444A、444B的任何合適基板，諸如晶片膠帶。在一個實施例中，晶粒基板框架440A、440B及轉移機構組件428A、428B可在軌道426A、426B處耦接在一起，使得單一馬達或輸送系統可使各成對的轉移機構組件428A、428B及晶粒基板框架440A、440B一起移動。為了提供晶粒444A、444B及銷446A、446B的定位，晶粒基板框架440A、440B及/或轉移機構組件428A、428B的致動器可用於將銷446A、446B及晶粒444A、444B相對於彼此定位。

在一個實施例中，橋接器結構418及462之各者可包括多個轉移機構組件428及晶粒基板框架440，例如如上文關於圖3所示及描述。以此方式，可同時將幾種不同的晶粒類型放置在產品基板404上及/或可藉由使用多個組件同時放置多個晶粒來以更快的速度及效率放置晶粒。

圖5繪示經處理之產品基板500的實施例。產品基板502可包括電路跡線504A之第一部分，當施加電力至第一部分時其可用作負電源端子或正電源端子。電路跡線504B之第二部分可相鄰於電路跡線504A之第一部分延伸，且當向其施加電力時可充當相應的正或負電源端子。

如上文關於晶片膠帶的類似描述，為了判定將產品基板502輸送到何處以執行轉移操作，產品基板502可具有被讀取或以其他方式偵測到的條碼（未圖示）或其他識別符。識別符可向設備提供電路跡線資料。產品基板502可進一步包括基準點506。基準點506可係用於感測以找到電路跡線504A、504B之第一部分及第二部分的視覺指示符。一旦感測到基準點506，電路跡線504A、504B之第一部分及第二部分相對於基準點506的形狀及相對位置可基於預程式化資訊來判定。

額外地，在圖5中，晶粒508被描繪為跨立在電路跡線504A、504B之第一部分與第二部分之間。以此方式，在諸如藉由轉移設備200、300及/或400的轉移操作期間，可將晶粒508的電觸點端子（未圖示）接合到產品基板502。因此，可施加電力以在電路跡線504A、504B之第一部分與第二部分之間延行，從而供電給晶粒508。例如，晶粒可係從晶片膠帶直接轉移到產品基板502上之電路跡線的未經封裝之LED。此後，產品基板502可經處理以完成產品基板502且用於電路或其他最終產品中。此外，可藉由相同或其他轉移機構增添電路的其他元件以建立完整電路，且可包括控制邏輯以用某種靜態或可程式化或自適應方式將LED作為一或多個群組進行控制。

圖6中繪示執行直接轉移程序之方法600，其中一或多個晶粒被從晶粒基板（諸如晶片膠帶）直接轉移到產品基板。本文描述的方法600之程序可不按任何特定順序進行且因此可按任何令人滿意的順序執行以獲得所欲之產品狀態。方法600可包括將轉移程序資料載入至PC 102及/或資料儲存器中的步驟602。轉移程序資料可包括諸如晶粒映圖資料、電路CAD檔案資料及/或針輪廓資料之類的資料。

方法600中亦可包括將晶片膠帶裝載到晶片膠帶框架機構604上的操作。將晶片膠帶裝載至晶片膠帶框架（諸如晶粒基板框架240、340、440）中可包括控制晶粒框架移動到裝載位置。在其他實施例中，將晶片膠帶裝載到晶片膠帶框架中可能不需要將晶片膠帶框架移動到裝載位置。諸如晶粒基板242的晶片膠帶可在裝載位置固定在晶片膠帶框架機構中。晶片膠帶可經裝載使得半導體的晶粒（諸如晶粒244）面向下朝向產品基板輸送器機構。

方法600可進一步包括準備產品基板以裝載到產品基板載物台中的步驟606。準備產品基板可包括根據載入至PC或資料儲存器中的CAD檔案的圖案在產品基板上網版印刷電路跡線的步驟。額外地，可將基準點印刷到電路基板上以輔助轉移程序。諸如可移動式載物台202的產品基板載物台可受控制以移動到裝載位置，在此處可將諸如產品基板204的產品基板裝載到產品基板載物台中。產品基板可被裝載使得電路跡線面向晶片上的晶粒。在一個實施例中，例如，產品基板可藉由輸送器（未圖示）或其他自動化機構（諸如以裝配線的形式）被傳遞並放置在裝載位置。替代地，可由操作員手動裝載產品基板。

一旦產品基板被正確地裝載到可移動式載物台上且晶片膠帶被正確地裝載到晶片膠帶框架中，就可經由PC 102執行控制將晶粒從晶片膠帶直接轉移到產品基板之電路跡線的程式以啟動直接轉移操作608。本文描述直接轉移操作的細節。

圖7繪示直接轉移操作之方法700，該直接轉移操作引起將晶粒從晶片膠帶（或其他基板固持晶粒，為了簡化圖7的描述，亦稱為「晶粒基板」）直接轉移至產品基板。本文描述的方法700之操作可不按任何特定順序進行且因此可按任何令人滿意的順序執行以獲得所欲之產品狀態。

為了判定將哪個晶粒放置在產品基板上及將晶粒放置在產品基板上的何處，PC 102可接收關於產品基板的識別及包含待轉移之晶粒之晶粒基板的識別的輸入702。該輸入可由使用者手動輸入，或PC 102可發送請求給分別控制產品基板對準感測器及晶粒偵測器的胞元管理器（cell manager）。該請求可指示感測器掃描所裝載之基板以尋找識別標記（諸如條碼或QR碼）；及/或該請求可指示偵測器掃描所裝載之晶粒基板以尋找識別標記（諸如條碼或QR碼）。

使用產品基板識別輸入，PC 102可查詢資料儲存器或其他記憶體以匹配產品基板及晶粒基板的相應識別標記並檢索相關聯之資料檔案704。具體而言，PC 102可檢索與產品基板相關聯的描述產品基板上之電路跡線圖案的電路CAD檔案。電路CAD檔案可進一步包含諸如待轉移到電路跡線的晶粒之數量、相對位置及各自的品質要求等資料。同樣地，PC可檢索與晶粒基板相關聯的晶粒映圖資料檔案，該晶粒映圖資料檔案提供特定晶粒在晶粒基板上之相對定位的映圖。

在執行將晶粒轉移到產品基板的程序中，PC 102可判定產品基板及晶粒基板相對於轉移機構及固定機構的初始定向。在程序706中，PC 102可指示基板對準感測器找到產品基板上的基準點。如上所述，基準點可用作用於判定電路跡線在產品基板上之相對定位及定向的參考標記。此外，PC 102可指示晶粒偵測器在晶粒基板上找到一或多個參考點以判定晶粒之支出。

一旦判定產品基板及晶粒基板之初始定向，PC 102就可指示相應產品基板及晶粒基板輸送機構將產品基板及晶粒基板分別定向到與轉移機構及固定機構對準的位置。

對準步驟708可包括在步驟710判定將晶粒待轉移至其處的電路跡線之部分的定位，以及該部分相對於轉移固定位置位於何處。轉移固定位置可認為是轉移機構與產品基板之間的對準點。基於在步驟710及712中所判定之資料，PC 102可指示產品基板輸送機構輸送產品基板，以將晶粒待轉移至其處的電路跡線之部分與轉移固定位置714對準。

對準步驟708可進一步包括在步驟716判定晶粒基板上的哪個晶粒將被轉移，以及該晶粒相對於轉移固定位置位於何處。基於在步驟716及718中所判定之資料，PC 102可指示晶片膠帶輸送機構輸送晶粒基板，以將待轉移之晶粒與轉移固定位置720對準。輸送晶粒基板可包括指示橋接器結構及晶粒基板框架兩者定位在轉移定位處。在本文描述的實例中，橋接器可沿第一方向與轉移定位對準，同時藉由沿第二方向移動來定位框架。輸送亦可包括例如藉由沿橋接器結構將轉移機構組件及晶粒基板框架致動到該定位而將轉移機構組件輸送到該定位。

一旦待從晶粒基板轉移之晶粒及晶粒待轉移至其處的電路跡線之部分與轉移機構對準，針可被致動722以實現將晶粒從晶粒基板轉移到產品基板。

在轉移晶粒之後，PC 102可判定額外晶粒是否待轉移724。在另一晶粒待轉移之情況下，PC可返回到對準步驟708且據此重新對準產品基板及晶粒基板以用於後續轉移操作。在將不存在另一個待轉移之晶粒的情況下，轉移程序結束726。

圖8繪示根據本申請之一個實施例的從由第一橋接器固持的晶粒基板及由第二橋接器固持的轉移機構組件的晶粒轉移程序之方法800。方法800可由轉移設備200、300、400的任何合適的控制器（諸如PC 102）執行。

在方塊802，可至少部分地基於產品基板資訊來判定晶粒待轉移之產品基板定位。在一個實施例中，可在對應於產品基板資訊的資料檔案中指示用於晶粒附著的定位。例如，產品基板上的座標可指示晶粒待轉移到產品基板上的何處。額外地或替代地，諸如來自攝影機或其他影像感測器的影像資料可指示晶粒待轉移處的可見及/或光學標記（例如，橙色線）。

在方塊804，可至少部分地基於晶粒基板資訊來判定待轉移到產品基板定位的晶粒。晶粒基板資訊可在晶粒基板資訊資料檔案中，該晶粒基板資訊資料檔案提供映圖及/或以其他方式指示晶粒基板上晶粒所在處的座標。額外地，在一個實施例中，晶粒基板資訊可包括晶粒基板上已知良好晶粒或至少疑似良好晶粒之指示。以此方式，可避免已知不良晶粒或疑似不良晶粒被轉移到產品基板上。在一個實施例中，下一個待轉移之晶粒可經選擇作為晶粒基板上的下一個良好晶粒，以光柵推進法進行。

在方塊806，產品基板可藉由移動可移動式載物台來定位。晶粒待附著在產品基板上的定位可被移動到待附著晶粒的特定對準位置，且轉移機構組件之銷可被移動。在一個實施例中，產品基板可僅沿單一方向（例如，x方向）移動，且在其他情況下，產品基板可沿兩個方向（例如，x方向及y方向）移動。在一個實施例中，可移動式載物台上的產品基板可根本不移動。如本文所討論的，可憑藉一或多個馬達或由轉移設備之控制器控制的其他機電元件來使載物台移動。在一個實施例中，載物台的定位及從而其中執行晶粒轉移之對準定位的判定可至少部分地基於最佳化一或多個參數及/或藉由要求一或多個參數滿足某些準則。例如，可以最佳化預期轉移準確度及/或預期轉移時間的方式選擇對準點。

在方塊808，橋接器可被移動以將橋接器定位在產品基板定位處或相鄰於產品基板定位處。橋接器可相對於產品基板在第一方向移動。此移動可藉由控制經配置以使第一橋接器沿一對導軌移動的一或多個馬達或其他機電裝置來執行。

在方塊810，晶粒基板可在第二方向沿橋接器移動以將晶粒與晶粒待轉移處之產品基板定位對準。此移動可藉由控制經配置以使晶粒基板框架或固持器沿橋接器之軌道移動的一或多個馬達或其他機電裝置來執行。

在方塊812，轉移機構組件可沿橋接器移動以將轉移機構組件之銷與晶粒及晶粒待附著處之產品基板定位對準。此移動可藉由控制經配置以使轉移機構組件移動沿橋接器之軌道的一或多個馬達或其他機電裝置來執行。

在方塊816，該銷可被致動以將晶粒從晶粒基板轉移到晶粒待轉移處之產品基板定位上。此銷可將晶粒推至一位置以轉移到產品基板上。

雖然已經以結構特徵及/或方法動作之特定語言敘述數項實施例，應了解申請專利範圍不必受限於所述之特定特徵或行為。而是，具體特徵及行為按實施所主張主題的說明性形式而揭示。此外，此處使用的用語「可（may）」用於指示某些特徵在一或多個不同實施例中使用的可能性，而非在所有實施例中的必然性。

本申請案包含：於2014年11月12日申請之美國專利申請案第14/939,896號，標題為「Apparatus for Transfer of Semiconductor Devices」，現已獲得美國專利第9.633,883號；於2016年11月3日申請之美國專利申請案第15/343,055號，標題為「Compliant Needle for Direct Transfer of Semiconductor Devices」；於2016年11月23日申請之美國專利申請案第15/360,471號，標題為「Top-Side Laser for Direct Transfer of Semiconductor Devices」；於2016年11月23日申請之美國專利申請案第15/360,645號，標題為「Pattern Array Direct Transfer Apparatus and Method Therefor」；於2017年1月18日申請之美國專利申請案第15/409,409號，標題為「Flexible Support Substrate for Transfer of Semiconductor Devices」；於2018年5月12日申請之美國專利申請第15/987,094號，標題為「Method and Apparatus for Multiple Direct Transfers of Semiconductor Devices」；及於2018年9月28日申請之美國專利申請案第16/147,456號，標題為「Method and Apparatus for Increased Transfer Speed of Semiconductor Devices」，現已獲得美國專利第11,094,571號；該等案之揭露內容全文以引用方式併入本文中。

100:轉移系統 102:個人電腦(PC) 104:（多個）資料儲存器 106:晶片膠帶機構 108:產品基板機構 110:轉移機構 200:轉移設備 202:可移動式載物台 204:產品基板 206:晶粒 208:電路跡線 210:對準特徵 212:對準特徵 214:位置及/或地點 216:方向 218:橋接器結構 220:第一支腳 222:第二支腳 224:橋接器部分 226:軌條及/或軌道 228:轉移機構組件 230:馬達 232:馬達 234:馬達 236:感測器 238:方向 240:晶粒基板框架 242:晶粒基板 244:晶粒 246:銷 250:第一軌條 252:第二軌條 254:槽 256:槽 258:攝影機 260:馬達 300:轉移設備 302:可移動式載物台 304:產品基板 306:晶粒 308:電路跡線 310:對準特徵 312:對準特徵 314:位置 316:方向 318:橋接器結構 320:支腳 322:支腳 324:橋接器部分 326:軌道 328A:轉移機構組件 328B:轉移機構組件 330:馬達 332:馬達 334:馬達 336:感測器 338:方向 340A:晶粒基板框架 340B:晶粒基板框架 342A:晶粒基板 342B:晶粒基板 344A:晶粒 344B:晶粒 346A:銷 346B:銷 350:軌條 352:軌條 354:槽 356:槽 358:攝影機 360:馬達 400:轉移設備 402:可移動式載物台 404:產品基板 418:第一橋接器；橋接器結構 424A:橋接器部分 424B:橋接器部分 426:軌道 428A:第一轉移機構組件 428B:第二轉移機構組件 436A:感測器 436B:感測器 440A:第一晶粒基板框架 440B:第二晶粒基板框架 442A:晶粒基板 442B:晶粒基板 444A:晶粒 444B:晶粒 446A:銷 446B:銷 462:第二橋接器；橋接器結構 500:經處理之產品基板 502:產品基板 504A:電路跡線 504B:電路跡線 506:基準點 508:晶粒 600:執行直接轉移程序之方法 602:將轉移程序資料載入至運算裝置及/或資料儲存器中 604:將晶片膠帶裝載至晶片膠帶框架機構 606:準備產品基板以裝載至產品基板載物台 608:啟動直接轉移程序 700:直接轉移操作之方法 702:接收基板ID輸入 704:檢索相關聯之電路CAD檔案及晶粒映圖資料檔案 706:判定基板的初始定向 708:對準步驟 710:找到電路跡線之晶粒轉移部分 712:判定電路跡線相對於固定位置的晶粒轉移部分 714:將電路跡線之晶粒轉移部分與固定位置對準 716:判定待轉移之晶粒 718:判定相對於固定位置的晶粒 720:將晶粒與固定位置對準 722:致動轉移機構 724:判定其他晶粒是否待轉移 726:結束 800:晶粒轉移程序之方法 802:至少部分地基於產品基板資訊來判定待轉移晶粒之產品基板定位 804:至少部分地基於晶粒基板資訊來判定待轉移到產品基板定位的晶粒 806:移動載物台以定位產品基板 808:使橋接器沿第一方向移動以將橋接器定位在產品基板定位處或相鄰於產品基板定位處 810:使晶粒基板在第二方向沿橋接器移動以將晶粒與晶粒待轉移處之產品基板定位對準 814:使轉移機構組件在第二方向沿橋接器移動以將轉移機構組件之一銷與晶粒及晶粒待轉移處之產品基板定位對準 816:致動銷以將晶粒從晶粒基板轉移到晶粒待轉移處之產品基板定位對準

參考附圖闡述[實施方式]。在圖中，元件符號最左邊的數字識別元件符號首次出現的圖。在不同圖中使用相同的元件符號表示相似或相同的項目。此外，附圖可視為提供了對個別圖中個別元件之相對尺寸的近似描述。然而，附圖不是按比例繪製的，且在個別圖內及不同圖之間的個別元件之相對尺寸可能與所描繪者不同。具體而言，一些附圖可能將元件描繪為一定尺寸或形狀，而其他附圖可能以更大的比例描繪相同的元件或為了清楚起見以不同的形狀描繪相同的元件。 〔圖1〕繪示根據本揭露之晶粒轉移系統之元件的實施例的示意圖。 〔圖2〕繪示根據本揭露之用於將晶粒從晶粒基板轉移到產品基板之實例轉移設備的示意圖，該轉移設備具有橋接器設備。 〔圖3〕繪示根據本揭露之用於將晶粒從晶粒基板轉移到產品基板之實例轉移設備的示意圖，該轉移設備具有在單一橋接器設備上的多個轉移機構及晶粒基板。 〔圖4〕繪示根據本揭露之用於將晶粒從晶粒基板轉移到產品基板之實例轉移設備的示意圖，該轉移設備具有在第一橋接器上之第一轉移機構組件及第一晶粒基板以及在第二橋接器上之第二轉移機構組件及第二晶粒基板。 〔圖5〕繪示根據本揭露之其上具有電路跡線之產品基板的實施例的平面圖。 〔圖6〕繪示根據本揭露之晶粒轉移操作之方法。 〔圖7〕繪示根據本揭露之晶粒轉移操作之方法。 〔圖8〕繪示根據本揭露之從由共用橋接器固持的晶粒基板及轉移機構的晶粒轉移程序之方法。

100:轉移系統

102:個人電腦(PC)

104:(多個)資料儲存器

106:晶片膠帶機構

108:產品基板機構

110:轉移機構

Claims (20)

1. 一種用於將一半導體晶粒（「晶粒」）從一第一基板轉移到一第二基板的設備，該設備包含： 一第一導軌，其沿一第一方向延伸； 一第二導軌，其沿該第一方向延伸； 一橋接器結構，其可移動地安裝至該第一導軌及該第二導軌使得可沿該第一方向移動，該橋接器結構包括沿一第二方向延伸之一軌道，該第二方向實質上垂直於該第一方向； 一轉移機構組件，其包括一針，該轉移機構組件可移動地安裝到該橋接器結構之該軌道以沿該第二方向移動； 一晶粒基板固持器，其經配置以固定該第一基板，該晶粒基板固持器可移動地安裝於該橋接器結構之該軌道以沿該第二方向移動；及 一控制器，其經配置以： 控制該橋接器結構、該轉移機構組件及該晶粒基板固持器的移動，以將該第一基板上之該晶粒與該轉移機構組件之該針連同該晶粒待轉移在該第二基板上的一轉移位置對準，且 致動該針以將該晶粒推至在該第二基板上之該轉移位置。
2. 如請求項1之設備，其進一步包含支撐該第二基板的一可移動式載物台，該可移動式載物台經配置以使該第二基板沿該第一方向或該第二方向中之至少一者移動， 其中該可移動式載物台設置在該第一導軌與該第二導軌之間，且 其中該控制器經配置以控制該可移動式載物台的移動。
3. 如請求項2之設備，其中該控制器進一步經配置以判定與該第二基板上之該轉移位置重合的一對準點，該對準點至少部分地基於下列中之一或多者來判定：(i)將該晶粒轉移至該第二基板上的一預測時間；或(ii)該晶粒在該第二基板上的一預測放置準確度。
4. 如請求項1之設備，其進一步包含一光學感測器，該光學感測器經定位以感測相對於該第二基板上之該轉移位置的在該第一基板上之該晶粒的一定位。
5. 如請求項1之設備，其進一步包含： 一第一馬達，其使該橋接器結構沿該第一導軌及該第二導軌移動； 一第二馬達，其使該轉移機構組件沿該橋接器結構之該軌道移動；及 一第三馬達，其使該晶粒基板固持器沿該橋接器結構之該軌道移動， 其中該控制器通訊地耦接至該第一馬達以使該橋接器結構沿該第一方向移動、通訊地耦接至該第二馬達以使該轉移機構組件沿該第二方向移動、並通訊地耦接至該第三馬達以使該晶粒基板沿該第二方向移動，以將該第一基板上之該晶粒與該轉移機構組件之該針連同該第二基板上的該轉移位置對準。
6. 如請求項1之設備，其進一步包含一第一感測器，用於向該控制器提供該轉移機構組件沿該橋接器結構之該軌道位於何處的一指示。
7. 如 請求項1之設備，其中該轉移位置係一第一轉移位置，且 其中，該設備進一步包含： 一第二轉移機構組件，其包括一針且可移動地安裝在該橋接器結構之該軌道上；及 一第二晶粒基板固持器，其經配置以固定一第三基板，該第三基板上具有至少一第二晶粒，該第二晶粒基板固持器可移動地安裝在該橋接器結構之該軌道上，並且 其中，該控制器進一步經配置以： 控制該第二轉移機構組件在該第二方向的移動及該第二晶粒基板固持器在該第二方向的移動，以將該第三基板上之一第二晶粒及該第二轉移機構組件之該針與該第二晶粒待轉移在該第二基板上的一第二轉移位置對準，並致動該第二轉移機構之該針以將該第二晶粒推至該第二基板上之該第二轉移位置。
8. 如請求項1之設備，其進一步包含一第一感測器，用於向該控制器提供該晶粒基板固持器沿該橋接器結構之該軌道位於何處的一指示。
9. 一種將一晶粒從一第一基板轉移到一第二基板的方法，其包含： 使一橋接器沿一組平行導軌移動； 使一轉移機構組件沿該橋接器之一第一軌道移動； 使一晶粒基板固持器沿該橋接器之一第二軌道移動，該晶粒基板固持器固持其上具有該晶粒之該第一基板， 在該第二基板上之一轉移位置將該轉移機構組件之一銷與該第一基板上之該晶粒對準；及 致動該銷以將該晶粒推至在該第二基板上之該轉移位置。
10. 如請求項9之方法，其中該晶粒係一第一晶粒，且 其中，該方法進一步包含： 使一第二轉移機構組件沿該橋接器之該第一軌道移動； 使一第二晶粒基板固持器沿該橋接器之該第二軌道移動，該第二晶粒基板固持器固定其上具有至少一第二晶粒之一第三基板， 將該第二轉移機構組件之一銷與該第三基板上之該第二晶粒及該第二基板上之一第二轉移位置對準；及 致動該第二轉移機構之該銷以將該第二晶粒推至該第二基板上之該第二轉移位置。
11. 如請求項9之方法，其中在該第二基板上之該轉移位置將該轉移機構組件之該銷與該第一基板上之該晶粒對準包含：獨立於該橋接器的移動，沿該第一方向或該第二方向中之至少一者致動該晶粒轉移基板。
12. 如請求項9之方法，其進一步包含移動其上設置有該第二基板的一可移動式載物台，使得至少部分地基於最佳化一或多個對準參數將該第二基板上的該位置移動到一對準點。
13. 如請求項9之方法，其進一步包含至少部分地基於一光學感測器信號來判定在該第一基板上之該晶粒相對於該第二基板上之該轉移位置的一定位， 其中將該轉移機構組件之該銷與該第一基板上之該晶粒對準至少部分地基於該定位。
14. 如請求項9之方法，其進一步包含接收指示該轉移組件沿該橋接器之該第一軌道之一位置的一感測器信號， 其中使該轉移機構組件沿該橋接器之該第一軌道移動至少部分地基於該感測器信號。
15. 一種用於將一半導體晶粒（「晶粒」）從一第一基板轉移到一第二基板的設備，該設備包含： 一載物台，其經配置以固持一產品基板； 一橋接器，其耦接至一轉移機構組件及一晶粒基板固持器，該晶粒基板固持器經配置以固持該第一基板；及 一控制器，其經配置以使該橋接器、該轉移機構組件及該晶粒基板固持器移動，以將該轉移機構組件與該第一基板上之該晶粒連同該晶粒待轉移在該第二基板上的一轉移位置對準。
16. 如請求項15之設備，其中該轉移機構組件包括： 一針，及 一針致動器，其回應於來自該控制器之一信號而使該針朝向及遠離該產品基板上之該轉移位置移動，以及 其中該針致動器經配置以抵靠該晶粒推動該針以將該晶粒推至在該第二基板上之該轉移位置。
17. 如請求項15之設備，其進一步包含與該控制器通訊的一感測器，該感測器經配置以指示該轉移機構組件在該橋接器上的一位置。
18. 如請求項15之設備，其中該橋接器經配置以在一第一方向沿一對平行導軌移動，該轉移機構組件經配置以沿設置在該橋接器上之一軌道移動，且該晶粒基板固持器經配置以沿該軌道移動。
19. 如請求項18之設備，其中該晶粒基板固持器經配置以沿該第一方向及一第二方向定位該第一基板，該第一方向垂直於該第二方向。
20. 如請求項15之設備，其進一步包含一光學感測器，該光學感測器經定位以感測相對於該第二基板上之該轉移位置的該晶粒的一位置。