TWI605536B - 磁性轉移模組及轉移電子元件的方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種轉移模組及轉移方法，且特別是有關於一種磁性轉移模組及轉移電子元件的方法。
無機發光二極體顯示器具備主動發光、高亮度等特點，因此已經廣泛地被應用於照明、顯示器、投影機等技術領域中。以單片微顯示器(monolithic micro-displays)為例，單片微顯示器廣泛地被使用於投影機且一直以來都面臨彩色化的技術瓶頸。目前，已有習知技術提出利用磊晶技術於單一發光二極體晶片中製作出多層能夠發出不同色光之發光層，以使單一發光二極體晶片即可提供不同色光。但由於能夠發出不同色光之發光層的晶格常數不同，因此不容易成長在同一個基板上。此外，其他習知技術提出了利用發光二極體晶片搭配不同色轉換材料之彩色化技術，其中當發光二極體晶片發光時，色轉換材料被激發而發出不同色光的激發光，但是此技術仍面臨色轉換材料之轉換效率過低以及塗佈均勻性等問題。
除了上述兩種彩色化技術，亦有習知技術提出了發光二極體之轉貼技術，由於能夠發出不同色光之發光二極體可分別在適當的基板上成長，故發光二極體能夠具備較佳的磊晶品質與發光效率。是以，發光二極體之轉貼技術較有機會使單片微顯示器的亮度以及顯示品質提升。然而，如何快速且有效率地將發光二極體轉貼至單片微顯示器的線路基板上，實為目前業界關注的議題之一。
本發明提供一種磁性轉移模組及轉移電子元件的方法，可快速且有效率地進行電子元件的轉移。
本發明的磁性轉移模組適於轉移多個電子元件。磁性轉移模組包括一電磁鐵及多個轉移單元。這些轉移單元連接於電磁鐵，各轉移單元包括一鐵磁性材料元件，至少部分這些轉移單元中的各轉移單元包括一加熱元件。電磁鐵磁化鐵磁性材料元件以使鐵磁性材料元件磁吸這些電子元件的其中一者。加熱元件配置於電磁鐵與鐵磁性材料元件之間，被啟動時加熱鐵磁性材料元件以使鐵磁性材料元件去磁。
基於上述，在本發明的磁性轉移模組中，鐵磁性材料元件與電磁鐵之間配置了加熱元件，各加熱元件可單獨地被控制以加熱對應的鐵磁性材料元件而使其去磁。據此，可依製程之需求而藉由具有磁性的鐵磁性材料元件選擇性地轉移部分電子元件，從而提升電子元件之轉移的靈活性，達到快速且有效率地轉移電子元件的效果。
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1是本發明一實施例的磁性轉移模組的下視圖。圖2A是圖1的磁性轉移模組的側視圖。請參考圖1及圖2A，本實施例的磁性轉移模組100包括一電磁鐵110及多個轉移單元120。這些轉移單元120連接於電磁鐵110且陣列地排列於電磁鐵110上。各轉移單元120包括彼此對位的一鐵磁性材料元件122及一加熱元件124，加熱元件124配置於電磁鐵110與鐵磁性材料元件122之間。在本實施例中，轉移單元120的數量如圖1所示繪示為九個，然本發明不以此為限，轉移單元120可為其他適當數量。此外，鐵磁性材料元件122的材質例如是硬磁材料，然本發明不以此為限。
各鐵磁性材料元件122例如是鋁鎳鈷磁鐵、釤鈷磁鐵、鐵氧體、釹磁鐵或其他種類的硬磁體，本發明不對此加以限制。電磁鐵110適於產生磁場以磁化各鐵磁性材料元件122，使各鐵磁性材料元件122適於磁吸電子元件。此外，各加熱元件124可單獨地被控制以於啟動時加熱對應的鐵磁性材料元件122，使鐵磁性材料元件122去磁。據此，可依製程之需求而藉由具有磁性的鐵磁性材料元件122選擇性地轉移部分電子元件，從而提升電子元件之轉移的靈活性，達到快速且有效率地轉移電子元件的效果。所述電子元件例如是發光二極體元件或其他種類的微型電子元件。以下藉由圖式對磁性轉移模組100轉移電子元件的流程加以具體說明。
圖2B是本發明另一實施例的磁性轉移模組的側視圖。圖2A所示實施例與圖2B所示實施例的不同處在於，圖2A的所有鐵磁性材料元件122皆有對應的加熱元件124，而圖2B僅部分鐵磁性材料元件122有對應的加熱元件124(繪示為左右兩個鐵磁性材料元件122有對應的加熱元件124)，圖2B的其他鐵磁性材料元件122沒有對應的加熱元件(繪示為中央一個鐵磁性材料元件122沒有對應的加熱元件)，本發明不對此加以限制。亦即，各轉移單元120並非一定包含加熱元件124，可依實際應用而選擇性地在各轉移單元120配置加熱元件124或不配置加熱元件124。
圖3是本發明一實施例的轉移電子元件的方法流程圖。圖4A至圖4I繪示對應於圖3的轉移電子元件的步驟。請參考圖3，首先，如圖4A所示形成多個電子元件50於一第一基板60上(步驟S602)，使這些電子元件50陣列地排列於第一基板60上。接著，如圖4B所示藉由電磁鐵110磁化多個鐵磁性材料元件122(步驟S604)，其中被磁化的鐵磁性材料元件122以粗線繪示以便於識別。如圖4C所示藉由至少一加熱元件124加熱至少一鐵磁性材料元件122，使鐵磁性材料元件122去磁(步驟S606)，其中去磁的鐵磁性材料元件122以填充線條繪示以便於識別。在此步驟中，是單獨地控制各加熱元件124，以如圖4C所示藉由中央的一個加熱元件124加熱對應的鐵磁性材料元件122而使其去磁，且此時其他加熱元件124不加熱對應的鐵磁性材料元件122而使其仍具有磁性。如圖4D至圖4F所示藉由未被去磁的這些鐵磁性材料元件122分別吸附第一基板60上的部分電子元件50(步驟S608)。其中，各電子元件50上例如具有鐵磁性材料層52，以適於被對應的鐵磁性材料元件122磁吸。如圖4G至圖4I所示將被吸附的這些電子元件50轉移至一第二基板70上(步驟S610)，使這些電子元件50陣列地排列於第二基板70上，從而完成電子元件50的轉移作業。
在本實施例中，第一基板60上具有支撐層62。支撐層62用以將各電子元件50撐離第一基板60的表面60a，如此可避免各電子元件50因附著於表面60a而難以分離於第一基板60。有關支撐層的詳細配置與作用方式，可參考中華民國專利公開號TW 201620818，本發明不以此為限。
圖5繪示圖4A至圖4I的電磁鐵及加熱元件的操作狀態，其中ON表示開啟，OFF表示關閉，狀態S1對應於電磁鐵110，且狀態S2對應於中央的發熱元件124。在圖5中，時間區段t1對應於圖4B所示步驟，電磁鐵110開啟以磁化各鐵磁性材料元件122，且此時發熱元件124為關閉。時間區段t2對應於圖4C所示步驟，電磁鐵110關閉，且此時中央的發熱元件124開啟以使對應的鐵磁性材料元件122去磁。時間區段t3對應於圖4D至圖4H所示步驟，電磁鐵110及發熱元件124皆關閉，並藉由具有磁性的鐵磁性材料元件122進行電子元件50之轉移。時間區段t4對應於完成電子元件50之轉移後的步驟，此時電磁鐵110再度開啟以磁化所有鐵磁性材料元件122，從而回到圖4B所示步驟以便於進行下一次的電子元件轉移作業。
在圖4A至圖4I所示步驟中，中央的電子元件50例如是損壞的元件而被留在第一基板60上，其餘的電子元件50則被轉移至第二基板70上。然而，圖4A至圖4I所示步驟僅為舉例，在其他實施例中，可選擇性地對不同的鐵磁性材料元件122進行去磁，以轉移不同的電子元件50。此外，磁性轉移模組100亦可不對各鐵磁性材料元件122進行去磁，從而所有鐵磁性材料元件122皆具有磁性並可將所有的電子元件50進行轉移，本發明不對此加以限制。
如上所述，被磁化的鐵磁性材料元件122適於磁吸並轉移對應的電子元件50至一基板(即所述第二基板70)。相應地，鐵磁性材料元件122的居禮溫度(Curie temperature)例如大於電子元件50與所述基板的接合溫度，以避免電子元件50與所述基板接合(如焊接)時的高溫導致鐵磁性材料元件122非預期地去磁。在本實施例中，鐵磁性材料元件122的居禮溫度例如大於或等於攝氏400度。當鐵磁性材料元件122被加熱至所述居禮溫度時，可使鐵磁性材料元件122去磁。
在本實施例中，相鄰的兩轉移單元120的間距等於相鄰的兩電子元件50的距離，以使各轉移單元120能夠確實地對位於電子元件50。然本發明不以此為限，相鄰的兩轉移單元120的間距亦可為相鄰的兩電子元件50的距離的其他整數倍。此外，各鐵磁性材料元件122的寬度W1(標示於圖4D)大於或等於各鐵磁性材料元件122所磁吸的電子元件50的寬度W2(標示於圖4D)，以使各鐵磁性材料元件122能夠確實地磁吸對應的電子元件50。另外，各鐵磁性材料元件122的厚度T例如大於5微米。
以下藉由另一實施例說明加熱元件的細部結構。圖6A是本發明另一實施例的磁性轉移模組的剖面圖。在圖6A所示的磁性轉移模組200中，電磁鐵210、轉移單元220、鐵磁性材料元件222、加熱元件224的配置與作用方式類似於圖2A所示的電磁鐵110、轉移單元120、鐵磁性材料元件122、加熱元件124的配置與作用方式，於此不再贅述。在圖6A所示實施例中，加熱元件224包括一基材224a、一金屬加熱層224b及一絕緣層224c。絕緣層224c配置於基材224a上並包覆金屬加熱層224b，且鐵磁性材料元件222配置於絕緣層224c上。金屬加熱層224b適於產生熱能以加熱鐵磁性材料元件222，絕緣層224c可避免金屬加熱層224b外露而發生非預期的電性導通。
圖6B是本發明另一實施例的磁性轉移模組的剖面圖。圖6A所示實施例與圖6B所示實施例的不同處在於，圖6A的基材224a及絕緣層224c為連續的結構，而圖6B的基材224a及絕緣層224c為斷開的非連續的結構，本發明不對此加以限制。
圖7是圖6A的金屬加熱層的俯視圖。圖8是本發明另一實施例的金屬加熱層的俯視圖。本實施例的金屬加熱層224b例如為圖7所示的圖案化金屬層，然其亦可為圖8所示的圖案化金屬層324b或其他形式的金屬層，本發明不對此加以限制。如圖6A及圖7所示，金屬加熱層224b的寬度W3大於或等於鐵磁性材料元件222的寬度W4，以使金屬加熱層224b能夠確實地對鐵磁性材料元件222進行加熱。承上，圖6A所示的鐵磁性材料元件222的寬度W4大於或等於圖4D所示的電子元件50的寬度W2，以使各鐵磁性材料元件222能夠確實地磁吸對應的電子元件50。從而，圖6A及圖7所示的金屬加熱層224b的寬度W3大於或等於圖4D所示的電子元件50的寬度W2。此外，基材224a具有至少一空腔C，以降低基材224a的熱傳導效率，從而避免金屬加熱層224b產生的熱能因基材224a之傳導而非預期地消耗。
類似於前述實施例的硬磁元件122，本實施例的鐵磁性材料元件222的居禮溫度例如大於等於攝氏400度。當金屬加熱層224b將鐵磁性材料元件222加熱至所述居禮溫度時，可使鐵磁性材料元件222去磁。相應地，金屬加熱層224b的熔點例如大於或等於攝氏400度，以避免金屬加熱層224b在加熱過程中因高溫而損壞。
綜上所述，在本發明的磁性轉移模組中，鐵磁性材料元件與電磁鐵之間配置了加熱元件，各加熱元件可單獨地被控制以加熱對應的鐵磁性材料元件而使其去磁。據此，可依製程之需求而藉由具有磁性的鐵磁性材料元件選擇性地轉移部分電子元件，從而提升電子元件之轉移的靈活性，達到快速且有效率地轉移電子元件的效果。
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。
50‧‧‧電子元件
52‧‧‧鐵磁性材料層
60‧‧‧第一基板
60a‧‧‧表面
62‧‧‧支撐層
70‧‧‧第二基板
100、200‧‧‧磁性轉移模組
110、210‧‧‧電磁鐵
120、220‧‧‧轉移單元
122、222‧‧‧鐵磁性材料元件
124、224‧‧‧加熱元件
224a‧‧‧基材
224b、324b‧‧‧金屬加熱層
224c‧‧‧絕緣層
S1、S2‧‧‧狀態
C‧‧‧空腔
t1~t4‧‧‧時間區段
T‧‧‧厚度
W1~W4‧‧‧寬度
圖1是本發明一實施例的磁性轉移模組的下視圖。 圖2A是圖1的磁性轉移模組的側視圖。 圖2B是本發明另一實施例的磁性轉移模組的側視圖。 圖3是本發明一實施例的轉移電子元件的方法流程圖。 圖4A至圖4I繪示對應於圖3的轉移電子元件的步驟。 圖5繪示圖4A至圖4I的電磁鐵及加熱元件的操作狀態。 圖6A是本發明另一實施例的磁性轉移模組的剖面圖。 圖6B是本發明另一實施例的磁性轉移模組的剖面圖。 圖7是圖6A的金屬加熱層的俯視圖。 圖8是本發明另一實施例的金屬加熱層的俯視圖。
50‧‧‧電子元件
52‧‧‧鐵磁性材料層
60‧‧‧第一基板
60a‧‧‧表面
62‧‧‧支撐層
110‧‧‧電磁鐵
120‧‧‧轉移單元
122‧‧‧鐵磁性材料元件
124‧‧‧加熱元件
Claims (11)
- 一種磁性轉移模組，適於轉移多個電子元件，該磁性轉移模組包括： 一電磁鐵；以及 多個轉移單元，連接於該電磁鐵，其中各該轉移單元包括一鐵磁性材料元件，該電磁鐵磁化該鐵磁性材料元件以使該鐵磁性材料元件磁吸該些電子元件的其中一者， 至少部分該些轉移單元中的各該轉移單元包括一加熱元件，該加熱元件配置於該電磁鐵與該鐵磁性材料元件之間，於啟動時加熱該鐵磁性材料元件以使該鐵磁性材料元件去磁。
- 如申請專利範圍第1項所述的磁性轉移模組，其中該些轉移單元陣列地排列於該電磁鐵上。
- 如申請專利範圍第1項所述的磁性轉移模組，其中相鄰的兩該些轉移單元的間距為相鄰的兩該些電子元件的間距的整數倍。
- 如申請專利範圍第1項所述的磁性轉移模組，其中該些鐵磁性材料元件的寬度大於或等於該些鐵磁性材料元件所磁吸的該些電子元件的寬度。
- 如申請專利範圍第1項所述的磁性轉移模組，其中該加熱元件包括一金屬加熱層及一絕緣層，該絕緣層包覆該金屬加熱層，該鐵磁性材料元件配置於該絕緣層上。
- 如申請專利範圍第5項所述的磁性轉移模組，其中該金屬加熱層的寬度大於或等於該鐵磁性材料元件的寬度。
- 如申請專利範圍第5項所述的磁性轉移模組，其中該加熱元件包括一基材，該絕緣層配置於該基材上，該基材具有至少一空腔。
- 如申請專利範圍第5項所述的磁性轉移模組，其中該金屬加熱層的熔點大於攝氏400度。
- 如申請專利範圍第1項所述的磁性轉移模組，其中該鐵磁性材料元件的居禮溫度大於或等於攝氏400度。
- 如申請專利範圍第1項所述的磁性轉移模組，其中至少一個該些鐵磁性材料元件磁吸並轉移至少一個該些電子元件至一基板，該至少一鐵磁性材料元件的居禮溫度大於該至少一電子元件與該基板的一接合溫度。
- 如申請專利範圍第1項所述的磁性轉移模組，其中該鐵磁性材料元件的厚度大於5微米。
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