TWI653703B - Method of changing the arrangement of electronic components - Google Patents

Abstract

本發明的改變電子元件排列的方法包括以下步驟：提供一承載基板。承載基板有多個電子元件，該些電子元件以一第一方式排列。接著，激活一轉載基板，以形成一個或多個吸附區域及一個或多個非吸附區域。然後，引入承載基板上被選擇的一個或多個電子元件至轉載基板的一個或多個吸附區域，以使被選擇的該一個或多個電子元件被吸附在轉載基板的一個或多個吸附區域。最後，轉載被吸附在轉載基板上的一個或多個電子元件至一目標基板，而使目標基板上一個或多個電子元件以一第二方式排列。第二方式排列是不同於第一方式排列。如此，本發明能達成有效率改變電子元件的排列。

Description

改變電子元件排列的方法

本發明係與電子電路製造設備有關，特別是指一種改變電子元件排列的方法。

隨著晶片製程發展，各式電晶體製程都已被縮小至奈米等級，縮小的電晶體不僅能縮減體積更可減少耗電，相對地，由電晶體組成的晶片的體積也可以對應被縮減或是放入更多電晶體，以滿足現今電子產品(智慧型手機、平板電腦及顯示器等)的發展。

微發光二極體顯示器(Micro Light Emitting Diode Display)的結構是透過微形化LED陣列，而可單獨驅動微發光二極體(Micro-LED)，使得顯示器的畫素點距離縮小至微米等級。

這種微型化LED陣列在電路製造方面，不僅電子元件的體積更小，而且陣列排列的密度更高且數量更多，因此，其困難度不僅超越目前的製造方式，且需更有效率縮短電子元件排列的時間，才能達成量產的目的。

此外，轉移後的巨量電子元件在功能測試仍容易發現部分功能異常，異常原因有電子元件損壞及電子元件與焊料接觸不佳等問題，當要進行修補(repair)時，由於位置分布不均且非固定，因此，修補作業也變得困難。

有鑑於上述缺失，本發明的目的在於提供一種改變電子元件排列的方法，以有效率地改變電子元件的排列，而將電子元件固定在目標基板的適當位置以進行各種應用。

為達成上述目的，本發明的改變電子元件排列的方法包括以 下步驟：提供一承載基板。承載基板有多個電子元件，該些電子元件以一第一方式排列。接著，激活一轉載基板，以形成一個或多個吸附區域及一個或多個非吸附區域。然後，引入承載基板上被選擇的一個或多個電子元件至轉載基板的一個或多個吸附區域，以使被選擇的該一個或多個電子元件被吸附在轉載基板的一個或多個吸附區域。最後，轉載被吸附在轉載基板上的一個或多個電子元件至一目標基板，而使目標基板上一個或多個電子元件以一第二方式排列。第二方式排列是不同於第一方式排列。

如此，本發明的改變電子元件排列的方法是可以有效率的改變電子元件的排列，而達成更有效率生產及修補的目的。

有關本發明所提供之改變電子元件排列的方法的詳細步驟、特點、組成或運作方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

10‧‧‧方法過程

11-17、121、141‧‧‧步驟

20‧‧‧轉載基板

21‧‧‧工作表面

22‧‧‧負電荷

30、743、763‧‧‧電磁波

40‧‧‧承載基板

41、43、45‧‧‧電子元件

411‧‧‧接腳

50‧‧‧目標基板

60‧‧‧電路基板

61‧‧‧導電層

62‧‧‧焊料

70‧‧‧滾動設備

71‧‧‧第一運輸系統

711、721、722‧‧‧支撐滾輪

72‧‧‧第二運輸系統

73‧‧‧感光鼓

731‧‧‧光電導體層

74、76‧‧‧曝光系統

741、761‧‧‧照明模組

742、762‧‧‧掃描模組

第1圖是本發明的改變電子元件排列的方法的實施例流程圖。

第2圖是延續第1圖附加可選擇的方法的流程圖。

第3及4圖是轉載基板的剖視，代表激活步驟的剖視示意圖。

第5-6圖是轉載基板及承載基板的剖視，代表引入步驟的示意圖。

第7圖是轉載基板及目標基板的剖視，代表轉載步驟的示意圖。

第8圖是承載基板的剖視示意圖。

第9圖是轉載基板及承載基板的剖視，代表引入步驟的示意圖。

第10圖是轉載基板及目標基板的剖視，代表轉載步驟的示意圖。

第11圖是目標基板及電路基板的剖視，代表轉印步驟的示意圖

第12圖是電路基板的剖視示意圖。

第13圖是電路基板的俯視示意圖。

第14圖是電路基板經功能測試後發現部分電子元件損壞的俯視示意圖。

第15圖是轉載基板依據第14圖的吸附電子元件的俯視示意圖。

第16圖是透過本發明的方法進行修補後的電路基板的俯視示意圖。

第17-19圖是滾動設備用以改變電子元件排列的示意圖。

以下，茲配合各圖式列舉對應之較佳實施例來對本發明的改變電子元件排列方法的步驟、製造設備及達成功效來作說明。然各圖式中改變電子元件排列方法的步驟、設備構件、基板尺寸及形狀僅用來說明本發明的技術特徵，而非對本發明構成限制。

如第1圖所示，該圖是本發明的改變電子元件排列的方法過程的流程圖。方法過程10繪示五個步驟，但這不是對本發明的限制，且在其他實施例中，本發明可以不同的順序執行，或者存在更多或較少的步驟。方法過程10從提供承載基板的步驟11開始，承載基板11可以是三五族半導體(III-V)材料(如砷化鎵GaAs、氮化鎵GaN及磷化鎵GaP等)、二六族半導體(例如硫化鋅(ZnS)及鎘化銻(CdTe)等)、矽晶圓、藍寶石晶圓、料盤、料帶或其他供存放電子元件器具。電子元件可以是電晶體或半導體組成的晶片或其他半導體製程後的產物，例如被動元件。

步驟12是激活(activating)轉載基板，這個步驟可以激活轉載基板的工作表面的全部或部分區域，以形成一個或多個吸附區域，吸附區域在工作表面上形成特定的圖案排列，且用以一次或分次將承載基板上的部份電子元件或全部電子元件吸附在吸附區域上。相反地，工作表面上沒有被激活的區域是不會吸附電子元件，此外，當吸附區域被以去除或減少激活(remove activation)作業後，吸附區域將不再有對電子元件的吸附能力。

步驟13是引入(introducing)被選擇的電子元件至轉載基板，該步驟中是轉載基板吸附承載基板上被選擇的電子元件，在這個步驟中，被選擇的電子元件可以是一個或者多個，電子元件被附接在轉載基板上可透過接觸或沒有接觸的方式，因為，靜電力可以透過接觸或非接觸方式對電子元件產生吸引力。步驟14是提供目標基板。步驟15是從轉載基板轉載(transferring)被吸附的電子元件至目標基板，其中，目標基板的表面可形成可剝離(debonding)層以暫時黏住電子元件，可剝離層可以是可剝膠、靜電力、磁力或凡德瓦力或真空力等方式以暫時固定電子元件。

其中，承載基板上該些電子元件是以一第一方式排列，通常第一方式排列的電子元件是固定間距且大致緊密排列。轉載至目標基板的電子元件是以第二方式排列，第二方式排列是不同於第一方式排列，第二方式排列中相鄰電子元件的間距通常是大於第一方式排列中相鄰電子元件的間距，在其他實施例中，第一方式排列也可以是非固定間距，且非緊密排列，本發明也可以將較大間距排列的電子元件轉換為較小間距排列的電子元件，或者相等間距轉換。如此，以改變電子元件的排列方式。

在其他實施例中，目標基板也可以利用與轉載基板相同的組成而產生對電子元件的吸引力。

延續第1圖說明，本發明的方法過程包括附加步驟。如第2圖所示，該圖是本發明的方法過程的另一實施例的流程圖，且包含可選擇性增加的四個步驟。步驟121是先選擇承載基板上不同排的電子元件，這個步驟中是其中一種增加電子元件間距的方式，不同排之間存在其他排的電子元件。隨後將介紹其他方式，例如控制行進中轉載基板吸附電子元件的時間或者行進速度等。步驟141是去除激活轉載基板，這個步驟是指轉載基板接近或靠近目標基板時，透過去除或減少激活轉載基板，而使轉載基板失去吸附能力來釋放電子元件，以使目標基板上電子元件的接腳(pads)都是朝外，以便於後續製造。電子元件的接腳朝外是指接腳不是面對目標基板，但在其他實施例中，接腳也可以朝向目標基板。

步驟16是提供電路基板，電路基板有絕緣層、導電層及多個焊料。絕緣層可以在電路基板的上或內部。導電層也可以在電路基板的上面或內部。焊料連接導電層，焊料可以是錫膏或導電膠，導電膠組成包含結合樹脂與金屬粒，金屬粒分成單一金屬及金屬合金，單一金屬例如銦、銀、錫、金、及鋁等)，金屬合金例如銀錫、金錫及銦錫等)。另外，電路基板可以是硬板、軟板或軟硬結合板，材質可以是金屬、高分子聚合物、陶瓷、玻璃、藍寶石、及業界熟悉的印刷電路板材質等。步驟17是轉印電子元件至電路基板，以使電子元件的接腳與電路基板的焊料形成電性連接，這個步驟中可透過加熱焊料及電子元件的接腳，以固定電子元件，在其他實施例中也可以單獨加熱焊料或電子元件的接腳。因為電子元件與目標基 板之間是可剝離的，因此，電子元件被固定在電路基板時，電子元件是可以輕易與目標基板分離。

依據第1圖的步驟12激活轉載基板的工作表面，工作表面是光電導體層(photoconductive layer)，轉載基板的主要組成包括金屬層及披覆在金屬層上的光電導體層。當轉載基板被充電時，光電導體層的部分或全部分布均勻電荷(electrical charge)，然後可藉由曝光來改變導通狀態，被曝光的部分或區域的電荷會被中和或下降，未被曝光的部分則可保留電荷。如第3圖所示，轉載基板20的工作表面21帶有負電荷22。但在其他實施例中，工作表面21也可以帶有正電荷、或不帶正/負電荷。在其他實施例中，轉載基板的工作表面也可以是其他材料或結構組成的吸附層，這些材料或結構讓轉載基板的工作表面具有吸附力，吸引力除了上述的靜電還包括磁力或凡德瓦力、真空力或黏貼力，真空力例如透過轉載基板上形成真空通道，黏貼力例如透過可剝膠。

然後，在第4圖中，轉載基板20的工作表面21的一個或多個部分被暴露在電磁波30，例如雷射光、輻射等的照射，致使負電荷被移除或減少。未被電磁波30照射的區域，則可保留負電荷，以進行第1圖中步驟13引入被選擇的電子元件至轉載基板，如第5圖所示，承載基板40上電子元件41的排列是固定間距，且負電荷22對應電子元件41，如第6圖所示，透過工作表面21接近承載基板40，以使工作表面21上被保留的負電荷22吸附電子元件41，電子元件41可以不帶電荷或帶正(反相)電荷。然後，如第7圖所示，提供目標基板50，以將電子元件41轉換到目標基板50的適當位置，而完成改變電子元件的排列。

在其他實施例中，若電子元件帶有正/負電荷，被吸附的區域也可以選擇工作表面上不帶電荷的區域，也就是藉由電磁波去除或減少被吸附區域的電荷。或者，在工作表面上形成(選擇)與電子元件相反電荷(opposite electrical charge)，相反電荷的極性與吸附區域的電荷的極性相反。此外，電子元件41被吸附至承載基板40上也可透過移動承載基板40接近工作表面21，或者兩者同步運動而相互接近。

在另一實施例中，如第8圖所示，該圖對應第1圖的步驟 11，承載基板40上電子元件41的接腳(pad)411是朝上，且是固定間距排列。對應第1圖的步驟12是與第3及4圖，這部分不再贅述。如第9圖所示，本領域技術人員從圖及說明可理解前述說明中接腳411朝上是指接腳411朝向轉載基板20，該圖對應第1圖的步驟13，以使電子元件41被吸附在轉載基板20上，此時，電子元件41的接腳411是靠近轉載基板20的工作表面21。然後，如第10圖，將吸附有電子元件41的轉載基板20對準目標基板50，以使電子元件41被固定在目標基板50上，此時，電子元件41的接腳411均朝外，也就是沒有與目標基板50貼合。接著，對應第2圖的步驟16及17，並參照的11圖，提供電路基板60並從目標基板50轉印電子元件41至電路基板60，以使電子元件41的接腳411與電路基板60的焊料62形成電性連接，焊料62與導電層61形成電性連接。

轉印的步驟包括對焊料62及電子元件41的接腳411加熱，以固定電子元件41在電路基板60的適當位置，並使電子元件41的接腳411與電路基板60的導電層61的形成電性連接。

如第12及13圖所示，電路基板60上電子元件41的排列方式是不同於承載基板40上電子元件41的排列方式，而能有效率轉移或改變電子元件41的排列，在其他實施例中，透過本發明的方法也可以搬運或挑揀電子元件。

此外，續參照第12及13圖，電路基板60可以保留多個焊料，這些保留的焊料62與相鄰的電子元件41形成電性連接。本發明還可用以修補作業，如第14圖所示，當測試電路基板60功能後發現一個或多個電子元件43損壞或功能異常，則可再藉由本發明的方法進行修補作業。

在第14圖中找出功能異常的電子元件43可藉由影像辨識及人眼判斷等方式建立相關位置，並透過上述方法於轉載基板20上保留對應的電荷，以吸附電子元件45(如第15圖所示)，最終利用轉載基板20上的電子元件45轉換至目標基板來進行修補，第16圖顯示最後修補結果，如此，以提高修補效率。其中，功能測試、影像辨識及人眼判斷都是已知技術，於此不贅述。

在其他實施例中，要使電子元件41的接腳411朝外也可以 透過兩次或兩次以上目標基板的轉換。此外，在其他實施例中，第1圖的步驟14及15的目標基板也可以是電路基板。

雖然上述實施例中激活及轉載步驟都是透過靜電程序來完成移動電子元件，但在其他實施例中也可以透過磁力、凡德瓦力、真空及黏膠的其中一程序或組合程序來達成移動巨量電子元件的目的。

第1圖或第2圖中激活、引入及轉載步驟都可以透過部分滾動(roll)程序來執行。如第17圖所示，滾動程序是透過滾動設備70來排列電子元件41，滾動設備70包括一第一運輸系統71、一第二運輸系統72、一感光鼓(durm)73及一曝光系統74。第一運輸系統71用以輸送承載基板40。第二運輸系統72用以輸送目標基板50。第一運輸系統71及第二運輸系統72分別有多個支撐滾輪711、721，用以支撐及輸送承載基板40及目標基板50，但在其他實施例中，第一運輸系統71及第二運輸系統72也可以透過氣壓、真空、履帶等方式輸送基板。感光鼓73是可以轉動且具有光電導體層731(吸附層)，感光鼓73的功能及結構與前述轉載基板相同，不同之處在於外觀，因此，轉載基板的外觀可以是其他幾何形狀。曝光系統74是選擇地對轉動中的感光鼓73的光電導體層731的至少一部分進行曝光，以使光電導體層731未曝光的部分對電子元件41產生吸引力。曝光系統74包括一照明模組741及一掃描模組742。照明模組741對感光鼓73的光電導體層731照射電磁波743，也就是進行曝光。掃描模組742對感光鼓73的光電導體層731進行掃描。

其中，感光鼓73是連續轉動，光電導體層731附接承載基板40的該些電子元件41，並將附接的該些電子元件41轉移至目標基板50的對應位置。

相較於第17圖，承載基板及目標基板可選擇為軟性材料，例如可剝離乾膜，如第18圖所示，第一輸送系統71藉由轉動支撐滾輪711而帶動承載基板40移動。當電子元件41接近感光鼓73時，感光鼓73的光電導體層731附接電子元件41，因此，可藉由控制感光鼓73的轉速來改變電子元件41的排列。最後，感光鼓73帶動電子元件41至目標基板50的對應位置，而使電子元件41和目標基板50的導電層的接腳形成電性連接。特 別的，這個實施例中，電子元件41與目標基板50透過接觸而形成連接，因此，第二運輸系統72的支撐滾輪722可支撐軟性目標基板50，以確保電子元件41轉換至目標基板50上。但其他實施例中，電子元件41與目標基板50的連接方式也可以是非接觸的。

此外，感光鼓也可以選擇多個的組合，以調整電子元件41的間距符合目標基板的導電層接腳的配置。延續第17圖的說明，在第19圖中感光鼓73、75是選擇一大一小的組合，因此，曝光系統74、76也需要兩套。小感光鼓73及大感光鼓75的光電導體層731、751分別被曝光系統74、76產生的電磁波743、763激活。小感光鼓73率先從承載基板41附接電子元件41，接著大感光鼓75從小感光鼓73上附接電子元件41，最後由大感光鼓75將電子元件74附接至目標基板50的對應位置。

在其他實施例中，滾動設備也適用軟板及硬板材料的混合應用，及各種尺寸感光鼓的組合，且感光鼓的數量也可以是兩個以上。此外，透過第1-16圖的說明可知，本發明也可以採用其他設備來進行，而不以滾動設備為限。

如此，本發明的改變電子元件排列的方法可以有效率的製造電子電路上電子元件的排列，且能快速改變轉載基板的吸附區域的分布，而能適應各種電路配置。

最後，強調，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

Claims (18)

1. 一種改變電子元件排列的方法，包括：提供一承載基板，該承載基板有多個電子元件，該多個電子元件以一第一方式排列；激活一轉載基板，以形成一個或多個吸附區域及一個或多個非吸附區域；引入該承載基板上被選擇的該一個或多個電子元件至該轉載基板的該一個或多個吸附區域，以使被選擇的該一個或多個電子元件被吸附在該轉載基板的該一個或多個吸附區域；及轉載被吸附在該轉載基板上的該一個或多個電子元件至一目標基板，而使該目標基板上該一個或多個電子元件以一第二方式排列，該第二方式排列是不同於該第一方式排列，其中，激活、引入及轉載的步驟是以部分滾動程序執行。
2. 如申請專利範圍第1項所述的改變電子元件排列的方法，其中，該承載基板是一晶圓，該些電子元件是晶片，該第一方式排列是固定間距。
3. 如申請專利範圍第1項所述的改變電子元件排列的方法，其中，該第二方式排列的間距是大於該第一方式排列的間距。
4. 如申請專利範圍第1項所述的改變電子元件排列的方法，其中，激活及轉載步驟可以透過靜電、磁力、凡德瓦力、真空及黏膠的其中一程序移動該些電子元件。
5. 如申請專利範圍第1項所述的改變電子元件排列的方法，其中，轉載步驟之後包括：提供一電路基板，具有一導電層及連接該導電層的多個焊料；及轉印該些電子元件至該電路基板，以使該些電子元件的接腳與該電路基板的焊料形成電性連接。
6. 如申請專利範圍第5項所述的改變電子元件排列的方法，其中，轉印步驟包括對焊料及該些電子元件的接腳加熱。
7. 如申請專利範圍第1項所述的改變電子元件排列的方法，其中，激活該轉載基板包括：在該轉載基板的整個表面上引起電荷；及照射電磁波至該轉載基板的部分表面，以除去電荷，而使沒有電荷的表面形成該一個或多個吸附區域。
8. 如申請專利範圍第7項所述的改變電子元件排列的方法，其中，該電子元件具有一電荷。
9. 如申請專利範圍第1項所述的改變電子元件排列的方法，其中，激活該轉載基板包括：在該轉載基板的整個表面上引起電荷；及照射電磁波至該轉載基板的部分表面，以除去電荷，而使存在電荷的表面形成該一個或多個吸附區域。
10. 如申請專利範圍第9項所述的改變電子元件排列的方法，其中，該電子元件具有一相反電荷，該相反電荷的極性與該一個或多個吸附區域的電荷的極性相反。
11. 如申請專利範圍第1項所述的改變電子元件排列的方法，其中，被引入的該一個或多個電子元件被吸附在該轉載基板的一個或多個吸附區域包括：選擇該承載基板上不同排的該一個或多個電子元件，該不同排之間存在其他排的電子元件；及被選擇的該些電子元件被吸附在該轉載基板的一個或多個吸附區域。
12. 如申請專利範圍第11項所述的改變電子元件排列的方法，其中，被選擇的該一個或多個電子元件被吸附在該轉載基板的一個或多個吸附區域是 該些電子元件沒有接觸該轉載基板。
13. 如申請專利範圍第11項所述的改變電子元件排列的方法，其中，被選擇的該一個或多個電子元件被吸附在該轉載基板的一個或多個吸附區域是該些電子元件接觸該轉載基板。
14. 如申請專利範圍第1項所述的改變電子元件排列的方法，其中，轉載步驟包括去除激活轉該轉載基板。
15. 如申請專利範圍第1項所述的改變電子元件排列的方法，其中，該滾動程序透過一滾動設備來排列電子元件，該滾動設備包括：一第一運輸系統，用以輸送該承載基板；一第二運輸系統，用以輸送該目標基板；一感光鼓，是可轉動，且具有一光電導體層；及一曝光系統，選擇地對轉動中的該感光鼓的光電導體層的至少一個部分進行曝光，以使該光電導體層未曝光的部分對該些電子元件具有吸引力；其中，該感光鼓是連續轉動，該光電導體層附接該承載基板的該些電子元件，並將附接的該些電子元件轉移至該目標基板的對應位置。
16. 如申請專利範圍第15項所述的改變電子元件排列的方法，其中，該曝光系統包括一照明模組及一掃描模組，該照明模組對該感光鼓的光電導體層進行曝光，該掃描模組對該感光鼓的光電導體層進行掃描。
17. 如申請專利範圍第1項所述的改變電子元件排列的方法，其中，該滾動程序透過一滾動設備來排列電子元件，該滾動設備包括：一第一運輸系統，用以輸送該承載基板；一第二運輸系統，用以輸送該目標基板；一第一感光鼓，是可轉動，且具有一光電導體層；一第二感光鼓，是可轉動，且具有一光電導體層；及兩曝光系統，分別選擇地對轉動中的該第一感光鼓的光電導體層及該 第二感光鼓的光電導體層的至少一個部分進行曝光，以使該第一感光鼓的光電導體層及該第二感光鼓的光電導體層未曝光的部分對該些電子元件產生吸引力；其中，該第一感光鼓及該第二感光鼓是連續轉動，該第一感光鼓的光電導體層附接該承載基板的該些電子元件，該第二感光鼓的光電導體層附接在該第一感光鼓上的該些電子元件，且改變該些電子元件的間距，將附接在該第二感光鼓的該光電導體層的該些電子元件轉移至該目標基板的對應位置。
18. 如申請專利範圍第17項所述的改變電子元件排列的方法，其中，該兩曝光系統包括兩照明模組及兩掃描模組，該兩照明模組分別對該第一感光鼓的光電導體層及該第二感光鼓的光電導體層進行曝光，該兩掃描模組分別對該第一感光鼓的光電導體層及該第二感光鼓的光電導體層進行掃描。