TWI670828B - 微元件的轉移裝置、微元件的轉移方法、微元件裝置的製造方法、微元件裝置及電子設備 - Google Patents

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Abstract

一種微元件的轉移裝置、轉移方法、微元件裝置的製造方法、微元件裝置及電子設備，該轉移裝置包含一基材、一拾取頭陣列，以及一測試電路。該拾取頭陣列包括數個位於該基材上的拾取頭，該等拾取頭適用於拾取或釋放微元件。該測試電路包括數個分別對應該等拾取頭的子測試電路，每一子測試電路具有至少二個測試電極，該等測試電極能在該拾取頭陣列轉移該微元件的過程中測試該微元件的光電參數。本發明能在微元件轉移過程中對微元件進行測試，以選擇性地拾取合格的微元件或者不合格的微元件，達到篩選分類效果，可預先排除有缺陷的微元件。

Description

微元件的轉移裝置、微元件的轉移方法、微元件裝置的製造方法、微元件裝置及電子設備
本發明是有關於一種轉移裝置、方法及其應用，特別是指一種用於轉移微元件的轉移裝置、轉移方法、微元件裝置的製造方法、微元件裝置及電子設備。
微元件技術是指在基板上以高密度集成的微小尺寸的元件陣列。目前，微型發光二極體（Micro LED）技術逐漸成為研究熱門，工業界期待有高品質的微元件產品進入市場。高品質微間距發光二極體產品應用於例如LCD、OLED等顯示器上，有助於提升顯示器亮度與畫質。
而在製造微元件的過程中，首先在一個施體基板上形成微元件，接著將微元件轉移到一個接收基板上，接收基板例如顯示螢幕。傳統轉移微元件的方法為藉由晶圓接合（Wafer Bonding）技術，將微元件自一個轉移基板轉移至接收基板。轉移方法的其中一種實施方法為直接轉移，也就是直接將微元件陣列自該轉移基板接合至接收基板，之後再將轉移基板移除。另一種實施方法為間接轉移。此方法包含兩次接合、剝離的步驟，首先，轉移基板自該施體基板上提取微元件陣列，接著該轉移基板再將微元件陣列接合至該接收基板，最後再移除該轉移基板。
而目前遇到的問題是，無論微元件為合格品或不合格品，都會一併轉移，於轉移過程中並無篩選分類功能，但實際上不合格品必須淘汰而無保留之必要，因此需要針對此問題作改進。
因此，本發明之目的，即在提供一種能在轉移過程中可同時對微元件進行測試，以排除不合格品的微元件的轉移裝置及轉移方法。
於是，本發明微元件的轉移裝置，包含一個基材、一個拾取頭陣列，以及一個測試電路。
該基材包括相對的一個第一表面與一個第二表面。該拾取頭陣列包括數個位於該基材的該第一表面上的拾取頭，該等拾取頭適用於拾取或釋放微元件。該測試電路設置於該基材上，並包括數個分別對應該等拾取頭的子測試電路，每一個子測試電路具有至少二個測試電極，該至少二個測試電極能在該拾取頭陣列轉移該微元件的過程中測試該微元件的光電參數。
本發明微元件的轉移方法，包含步驟A：提供一個如請求項1所述的微元件的轉移裝置；步驟B：將該微元件的轉移裝置定位於被設置在一個載體基板上的微元件上；步驟C：將所述測試電極與微元件接觸，向該測試電路施加測試電壓以形成測試回路，進而能測試微元件，並獲得合格的微元件與不合格的微元件。
本發明還提供另一種微元件的轉移方法，包含步驟A：提供一個如請求項1所述的微元件的轉移裝置；步驟B：將該微元件的轉移裝置定位於被設置在一個載體基板上的微元件上；步驟C：利用該微元件的轉移裝置的該拾取頭陣列，拾起該載體基板上的微元件；步驟D：準備一個第一接收基板與一個第二接收基板，將微元件釋放到該第二接收基板上；步驟E：將所述測試電極與微元件接觸，向該測試電路施加測試電壓以形成測試回路，進而能測試微元件，並獲得合格的微元件與不合格的微元件；步驟F：利用該拾取頭陣列拾起該第二接收基板上不合格的微元件；步驟G：利用該拾取頭陣列將不合格的微元件釋放到該第一接收基板上。
本發明的另一目的，在於提供一種應用上述微元件轉移方法的微元件裝置的製造方法、微元件裝置，以及電子設備。
於是，本發明微元件裝置的製造方法，包含一個使用前述任一種微元件的轉移方法的步驟，以預先排除不合格的微元件。
本發明微元件裝置，利用該微元件裝置的製造方法所製造出。
本發明電子設備，包含一個該微元件裝置。
本發明的功效：藉由轉移裝置的測試電路，當拾取頭陣列接觸微元件時，測試電極與微元件連接，形成測試回路，使本發明能在微元件轉移過程中對微元件進行測試，以選擇性地拾取合格的微元件或者不合格的微元件，達到篩選分類效果，可預先排除有缺陷的微元件。
以下舉數個實施例說明本發明，應當注意在以下的說明內容中，各實施例之類似的元件是以相同的元件名稱來表示。
參閱圖1、2，本發明轉移裝置1100之一第一實施例，用於轉移至少一個微元件1200，所述微元件1200可以僅為一個，或者為數個並且構成微元件1200陣列，微元件1200陣列例如但不限於微型發光二極體(Micro LED)、二極體、電晶體、積體電路(IC)晶片等，每一微元件1200的尺寸例如1~100μm，但不限於此。而本發明可以依微元件1200尺寸作適當尺寸設計，因而能適用於轉移上述尺寸的微元件1200陣列，也可適用於轉移更大或更小尺寸的微元件1200陣列。本實施例的微元件1200具有兩個朝上的電極1220A、1220B，本實施例之微元件1200為一種電極1220A、1220B位於同一側的微元件1200。在使用本發明轉移裝置1100對微元件1200進行轉移前，該等微元件1200一般放置於一載體基板1300上，該載體基板1300上還可形成一中間層1310，該中間層1310位於該載體基板1300與微元件1200間，該中間層1310的功能為將微元件1200臨時固定在載體基板1300上，例如黏接層，其材料視使用場合可以是絕緣的聚合物，或者導電材料等。本第一實施例的中間層1310選用絕緣的聚合物，但該中間層1310並非必須的。
本實施例的轉移裝置1100包含一基材1110、一拾取頭陣列112、一測試電路，及一CMOS集成電路1140。
該基材1110用於提供支撐作用，可以由各種材料形成，例如矽、陶瓷和聚合物。基材1110包括一個朝下的第一表面1110A、一個朝上的第二表面1110B，以及數個自該第一表面1110A延伸至該第二表面1110B的通孔1110C，該等通孔1110C為兩兩一組地排列。
該拾取頭陣列112形成於該第一表面1110A，並包括數個呈陣列式排列於該基材1110上的拾取頭1120，每一拾取頭1120的尺寸(指長度或寬度)為1μm~100μm，例如可以為50μm~20μm，節距為(1μm~100μm)×(1μm~100μm)，例如10μm×10μm 或50μm×100μm的節距。該拾取頭陣列112用於通過各種吸附力（諸如靜電力、真空壓力、凡德瓦力、磁力等）拾起微元件1200，以達到轉印之功能。較佳地，各個拾取頭1120可被各自獨立地控制，以選擇性拾起微元件1200與選擇性釋放微元件1200。
具體而言，本實施例的拾取頭陣列112採用靜電力來實現拾起與釋放微元件1200，每一拾取頭1120包括一靜電吸附電路，該靜電吸附電路具有一連接線路1122與一電極層1124。該連接線路1122自該基材1110的第一表面1110A延伸貫穿至該第二表面1110B，其一端連接該電極層1124，另一端連接該CMOS集成電路1140，從而與一外部電子控制件(圖未示)連接。該電極層1124位於該基材1110的該第一表面1110A上，且該電極層1124的表面覆蓋一介質層1126，該介質層1126為絕緣材料，可以是氧化矽、氮化矽等材料。透過該CMOS集成電路1140與該連接線路1122可向該電極層1124施加電壓，該電極層1124因而可產生靜電吸附力以拾起微元件1200。
該測試電路包括數個子測試電路113，每一個子測試電路113對應一個所述拾取頭1120與一對所述通孔1110C，並具有兩個電路1132A、1132B，以及兩個測試電極1134A、1134B。該等測試電極1134A、1134B分別通過該等電路1132A、1132B連接至該CMOS集成電路1140。該等測試電極1134A、1134B嵌入該介質層1126內，且下表面與該介質層1126的下表面齊平，因此每一拾取頭1120之用於接觸微元件1200的一表面1120A是由該等測試電極1134A、1134B與該介質層1126共同形成。該等電路1132A、1132B分別填充於對應的通孔1110C，該等電路1132A、1132B是由該等通孔1110C內填充導電材料所形成，用於將測試電極1134A、1134B連接至該CMOS集成電路1140。由上述說明可知，該測試電路貫穿該等通孔1110C並延伸至該基材1110的該第二表面1110B，且連接該CMOS集成電路1140。
本實施例的CMOS集成電路1140位於該基材1110的該第二表面1110B，其例如為一測試模組的工作電子器件。該CMOS集成電路1140可以另外製作形成於該基材1110上，也可以為該基材1110的一部分，例如，該CMOS集成電路1140可以為一個位於該基材1110上的結構層；又或者，該基材1110例如為一矽基板，而該CMOS集成電路1140由該矽基板的一部分形成。該CMOS集成電路1140連接該測試電路的各個子測試電路113，該CMOS集成電路1140還透過每一拾取頭1120的該連接線路1122連接該電極層1124。
參閱圖2、3，本實施例使用時，主要針對電極位於同側的微元件1200（例如同側電極的微型LED）進行，其中該電極1220A與1220B一般朝上放置。當該拾取頭1120以該表面1120A接觸微元件1200時，該測試電極1134A與微元件1200的電極1220A接觸，測試電極1134B與微元件1200的電極1220B接觸。當通過電路1132A、1132B向測試電極1134A、1134B施加測試電壓時，構成如圖3所示的測試回路，進而能對該微元件1200的光電性能進行測試，若測試結果為合格品，就可控制該拾取頭1120產生靜電吸附力，並進行轉移該微元件1200的動作，若測試結果為不合格品，後續可不轉移該微元件1200。
綜上所述，藉由設置該測試電路，當拾取頭1120接觸微元件1200時，向測試電路施加電壓，可在轉移微元件1200的過程中對微元件1200進行測試，以預先排除具有缺陷的微元件1200。具體來說，由於該等微元件1200為陣列式設置，當其中幾個微元件1200有缺陷時，可獲取缺陷微元件1200所構成的缺陷圖案，以先排除有缺陷的微元件1200。
參閱圖4、5，本發明之一第二實施例的轉移裝置2100，與該第一實施例的結構大致相同，不同處在於，本第二實施例的測試電路還包括至少一個向下突出於該基材2110的第一表面2110A的可伸縮電極2136。該可伸縮電極2136與形成於每一拾取頭2120之用於接觸微元件2200的表面2120A的測試電極2134B可構成子測試電路，以測試微元件2200的光電參數，由此亦可知該可伸縮電極2136也可作為測試電極。如此可應用於電極位於不同側的微元件2200，例如垂直型微型發光二極體。本第二實施例的每一個子測試電路213共用一個測試電極，也就是共用該可伸縮電極2136。
該可伸縮電極2136與拾取頭2120同側，其可位於拾取頭2120陣列外，且該可伸縮電極2136的一個下端部2136A相對突出於該拾取頭2120的表面2120A下方。當使用轉移裝置2100對垂直型微元件2200進行轉移時，垂直型微元件2200放置於導電型的載體基板2300(該載體基板2300上可形成有一導電的中間層2310，但不以設置該中間層2310為必要)上時，轉移裝置2100的拾取頭2120朝向並接觸微元件2200時，測試電極2134B與微元件2200的一個頂面電極2220接觸，可伸縮電極2136與載體基板2300接觸。
參閱圖5、6，分別顯示本實施例於測試模式和拾取模式的電路連接。當轉移裝置2100對微元件2200進行測試時，測試電壓分別連接測試電極2134B和可伸縮電極2136，其中測試電極2134B連接微元件2200的頂面電極2220，可伸縮電極2136連接導電的載體基板2300，構成測試回路，實現對微元件2200的測試。當轉移裝置2100對微元件2200進行拾取時，吸附電壓接通靜電電路的電極層2124，此時拾取頭2120表面產生靜電吸力，拾起與之接觸的微元件2200。
本實施例之轉移裝置2100可用於測試並轉印電極同側或電極不同側（即垂直型微元件）的微元件2200。當應用於轉移垂直型微元件2200時，一個所述測試電極2134B和該可伸縮電極2136可構成一個子測試電路；當應用於轉移水平型微元件(例如圖2的微元件1200)時，該兩測試電極2134B、2134A構成一個子測試電路，此時可伸縮電極2136可起到靜電保護的作用。
參閱圖7，本發明第三實施例的轉移裝置3100主要應用於垂直型微元件，本第三實施例的結構與該第二實施例的結構大致相同，但在本第三實施例中，每個拾取頭3120的表面僅形成一個測試電極3134，簡化了測試電路。本第三實施例的每一個子測試電路313共用一個測試電極，也就是共用該可伸縮電極3136。
參閱圖8、9，分別顯示測試模式和拾取模式的電路連接。參閱圖8，當該轉移裝置3100對微元件3200進行測試時，測試電壓接通測試電極3134和可伸縮電極3136，其中測試電極3134連接微元件3200的頂面電極3220，可伸縮電極3136連接至導電型的載體基板3300，構成測試回路，實現對微元件3200的測試。參閱圖9，當轉移裝置3100拾取微元件3200時，外部電源一端直接接地，另一端接通電極層3124，此時拾取頭3120表面產生靜電吸力，拾起與之接觸的微元件3200。
參閱圖10，本發明第四實施例的轉移裝置4100的結構，與該第一實施例的結構大致相同，不同處在於，本第四實施例的轉移裝置4100的拾取頭4120採用凡德瓦力拾起微元件和進行微元件的釋放。在本第四實施例中，拾取頭4120的表面採用仿生壁虎材料製成，朝向並接觸微元件時，藉由仿生壁虎材料的黏附能力拾起所需的微元件，並藉由仿生壁虎材料的脫附能力來脫附與釋放微元件。在本第四實施例中，測試電極4134A和4134B無需覆蓋拾取頭4120的表面，僅需在拾取頭4120之用於接觸微元件的表面上裸露出部分測試電極4134A、4134B，保證拾取頭4120接觸微元件時，測試電極4134A、4134B可與微元件的電極連接即可。
具體地，拾取頭4120的仿生壁虎材料可以選用矽橡膠、聚亞胺酯、多壁奈米碳管、聚酯樹脂、聚醯亞胺、人造橡膠、環氧樹脂、聚二甲基矽氧烷、聚氨酯、對苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯，或前述任意組合。參閱圖10、11，進一步地，拾取頭4120的表面包括微奈米複合的剛絨毛結構(如圖11)，比如是具有範圍為每平方公分1×105 至6×108 個突起的突起密度。藉由仿生壁虎材料製成的剛絨毛結構接觸微元件表面產生凡德瓦力，具有黏附作用，從而吸附微元件，以提取所需微元件。剛絨毛結構的表面優選具有疏水性，可以阻止接觸面上水層的形成，盡可能地減小毛細力的可能作用，對減小間隙、提供凡德瓦力有重要作用。
參閱圖12，本發明第五實施例的轉移裝置5100的每一拾取頭5120為一吸嘴，吸嘴可利用真空壓力之作用來拾起微元件或釋放微元件。具體地，轉移裝置5100具有一真空路徑單元、一個位於該真空路徑單元上方的腔體5160、一個位於該腔體5160上方的開關單元517、一個具有數個呈陣列式排列之閥門5152的閥門單元515，以及一吸嘴陣列。
該吸嘴陣列具有數個用於作為拾取頭5120的吸嘴。該真空路徑單元具有該基材5110，該基材5110形成有數個自該第一表面5110A延伸至該第二表面5110B且呈陣列式排列的真空路徑5150。該等拾取頭5120分別通過該等真空路徑5150連通至該腔體5160。每一真空路徑5150設有一個所述閥門5152以控制該真空路徑5150的開或關。各個作為拾取頭5120的吸嘴的尺寸（例如長度或寬度）較佳地為1~100μm，例如可為1~20μm，吸嘴陣列的節距為(1μm~100μm)×(1μm~100μm)，例如10μm×10μm或50μm×100μm的節距。為達到該尺寸，每一真空路徑5150可為一個形成於基材5110（例如Si基板）上的微孔。該開關單元517包括一個CMOS儲存電路層5170，以及一個位於該CMOS儲存電路層5170下方的地址電極層5172，該地址電極層5172形成有數個呈陣列式排列的地址電極5174，一個地址電極5174對應於一個真空路徑5150與一個閥門5152。採用CMOS儲存電路和地址電極陣列可實現微小尺寸的開關陣列。相應地，每個拾取頭5120對應一個真空路徑5150、一個閥門5152和一個地址電極5174。
在具體說明本實施例的使用方式前，首先說明，已知的數位微型反射鏡（DMD）是基於微機電系統（MEMS）技術的單片半導體裝置，其通常包括用於形成圖像元素(像素) 的雙穩態可移動微反射鏡的區域陣列，微反射鏡製作於對應尋址存儲器單元的區域陣列及安置於微反射鏡下方的相關聯地址電極上方，地址電極由控制電路用電壓電位選擇性提供以形成致使相應微反射鏡朝向相應地址電極靠近的靜電吸引力，能快速改變各個微反射鏡的傾斜角度以達到開關功能。
而本第五實施例利用DMD晶片的原理，在各真空路徑5150與共用腔體5160連通的位置設置類似DMD晶片之微反射鏡的可動的構件作為閥門5152，並在閥門5152上方製作相關聯的地址電極5174，該地址電極5174由該CMOS儲存電路層5170的控制電路，利用電壓電位選擇性提供以形成致使相應可動的構件(閥門5152)朝向相應地址電極5174靠近的靜電吸引力，致使該等閥門5152朝相應的地址電極5174偏斜靠近，從而關閉或開啟真空路徑5150，因此藉由該開關單元517可控制各真空路徑5150與閥門5152開或關，以改變真空路徑5150的真空壓力，以使作為拾取頭5120的吸嘴利用真空壓力吸取或釋放微元件。而真空路徑5150的開關控制，後續有說明。
本第五實施例的基材5110是以數個上下貫穿之微孔作為該等真空路徑5150，每一真空路徑5150的一端連通該腔體5160，另一端連通各別的拾取頭5120。該基材5110的下部表面形成一系列吸嘴結構作為該等拾取頭5120，在圍繞每一真空路徑5150的側壁上形成導電層5132A、5132B，並分別向基材5110的第一表面5110A與第二表面5110B延伸，並在基材5110的第二表面5110B形成測試電極5134A和5134B，在導電層5132A和5132B上覆蓋一介質層5138作為絕緣保護層。導電層5132A、5132B和測試電極5134A、5134B構成測試電路，而該基材5110內部可形成功能電路（諸如CMOS集成電路等，圖中未畫出），用於連接測試電路。在本第五實施例中，各個真空路徑5150中的空氣可被吸取出，或可將空氣注入真空路徑5150，以調節真空路徑5150的真空壓力大小，使拾取頭5120得以使用真空壓力吸附微元件或釋放微元件。進一步地，藉由該開關單元517控制各真空路徑5150上的閥門5152，進而使閥門5152能控制真空路徑5150開或關，以提取所需的微元件。
參閱圖13~15，該閥門單元515還包括一個形成於該基材5110上的承接層5154。該承接層5154包括數個分別對應該等閥門5152的框架組，每一框架組包括一個大致呈四方環形且圍繞界定出一開口5154c的框架5154a，以及一樞軸5154b，樞軸5154b架於框架5154a上並橫跨開口5154c。而閥門5152為一可動的構件，可在真空路徑5150之微孔結構的開口處發生偏轉，該閥門5152(可動的構件)邊緣未連接至真空路徑5150的邊緣，而是通過該承接層5154與基材5110連接。可動的閥門5152上設有一個孔5152a，該閥門5152通過該孔5152a支撐於樞軸5154b上。參閱圖12、15，該閥門5152在地址電極5174的靜電吸引力的作用下，可以該樞軸5154b為中心發生偏轉或偏斜，使閥門5152的一端向地址電極5174靠近。
參閱圖16~18，顯示該轉移裝置的單個拾取頭5120(吸嘴)的剖面圖。由圖16可看出本第五實施例中，樞軸5154b頂面低於框架5154a頂面，閥門5152懸吊於樞軸5154b上。圖17~18顯示藉由該CMOS儲存電路層5170可控制地址電極5174的開、關狀態。參閱圖17，當地址電極5174處於關閉狀態（OFF），此時未向地址電極5174提供電壓電位，不會產生靜電吸引力，閥門5152未發生偏斜，該真空路徑5150關閉。參閱圖18，當地址電極5174處於開啟狀態（ON），此時向地址電極5174提供電壓電位，形成靜電吸引力，閥門5152的邊緣在地址電極5174的靜電吸引力的作用下發生偏轉，閥門5152一端向地址電極5174發生偏斜並靠近，進而開啟對應的真空路徑5150。
總結來說，本實施例的CMOS儲存電路層5170選擇性地提供電壓電位給該等地址電極5174，使該等地址電極5174產生致使相應的閥門5152朝向相應的地址電極5174靠近的靜電吸引力，以控制各真空路徑5150的開或關，並透過改變真空路徑5150的真空度來使拾取頭5120提取或釋放微元件。
參閱圖19，顯示本發明採用上述任意一種轉移裝置進行微元件的缺陷排除的流程圖，可以包括步驟S110-S130，下面進行簡單說明。
步驟S110：首先提供前述任意一種轉移裝置，該轉移裝置包括拾取頭陣列和測試電路，測試電路具有一系列的子測試電路，每個子測試電路對應一個拾取頭，拾取頭較佳地一般包括兩個測試電極，其中至少一個測試電極位於拾取頭之用於接觸微元件的表面上，如此當拾取頭與微元件接觸時可通過測試電極向微元件注入測試電流。
步驟S120：將轉移裝置定位在被連接在一載體基板上的微元件之上。其中該載體基板可以是生長基板或者承載基板。生長基板是指可用於直接沉積薄膜元件的基板。承載基板是指電子裝置背面用於支撐器件的基板，承載基板的材質例如玻璃、矽、聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS）或其任意組合。微元件可以為Micro LED，厚度可為約0.5μm至100μm。微元件的形狀可為圓柱體，且圓柱體的半徑可為約0.5μm至500μm，但並不限於此，微元件還可以為三角柱體、立方體、長方體、六角柱體、八角柱體或者其他多角柱體。
步驟S130：使轉移裝置的測試電極與微元件的電極接觸，向測試電路施加測試電壓以形成測試回路，接著測試微元件，獲得載體基板上的微元件的缺陷圖案，以得知合格與不合格的微元件。
因此，藉由轉移裝置的測試電路，當拾取頭陣列接觸微元件時，測試電極與微元件的電極連接，形成測試回路，使本發明能在微元件轉移過程同時對微元件進行測試，以獲得微元件的缺陷圖形，如此可選擇性地拾取合格的微元件或者不合格的微元件。下面結合附圖及實施例對一種預先排除缺陷的微元件轉移方法的具體實施方式進行詳細說明。
參閱圖20，顯示本發明微元件的轉移方法的一第一實施例的流程圖，主要包括步驟S210~S250。
參閱圖21，提供轉移裝置1100，將其定位在被連接在一載體基板1300上的微元件1200之上。在本例中，以該第一實施例的轉移裝置1100進行說明，但應注意的是，本發明的轉移方法進行時，可搭配前述任一實施例的轉移裝置進行。將微元件1200放置在載體基板1300上，且微元件1200的電極1220A、1220B朝上，轉移裝置1100的測試電極1134A、1134B分別與微元件1200的電極1220A、1220B對齊。為簡化圖示，圖中僅示出四個微元件1200，且為了方便後續說明，將該等微元件1200分別編號為1201~1204。
參閱圖22，使轉移裝置1100的各個拾取頭1120與微元件接觸，此時測試電極1134A、1134B與微元件的電極1220A、1220B連接，向測試電極1134A、1134B的兩端施加電壓以形成測試回路，並對微元件進行測試，可獲得微元件的缺陷圖案，以得知合格與不合格的微元件，例如微元件1204的光電參數不合格，微元件1201~1203的光電參數合格。
參閱圖23，通過控制用轉移裝置1100的拾取頭陣列112的該等拾取頭1120，選擇性拾起載體基板1300上合格的微元件1201~1203。在本實施例中，微元件陣列具有10μm 的間距，其中，相鄰微元件之間具有2μm 的間隔，每個微元件具有8μm 的最大寬度，每個微元件的頂表面具有近似8μm的寬度，對應的拾取頭1120之用於接觸微元件的表面的寬度為近似8μm 或更小，以免與相鄰的微元件產生非故意接觸。需注意的是，本發明實施時不限於上述特定尺寸，並且可以是任意適當的尺寸。
參閱圖24，將合格的微元件1201~1203釋放到一接收基板1400上。該接收基板1400可以選用汽車玻璃、玻璃片、柔性電子基板諸如有電路的柔性膜、顯示器背板、太陽能玻璃、金屬、聚合物、聚合物複合物，以及玻璃纖維等。
綜上所述，在本發明之轉移方法的第一實施例中，在轉移裝置接觸微元件陣列時，先利用該轉移裝置自身的測試電路對微元件進行測試，獲得微元件陣列的缺陷圖案，然後選擇性拾取合格的微元件，可以有效避免在轉移過程將具有缺陷的微元件轉印至諸如顯示器背板等終端應用之接收基板上。
參閱圖25，顯示本發明微元件的轉移方法的一第二實施例的流程圖，主要包括步驟S310~S350，其中步驟S310~S330與前述步驟S210~S230相同，以下僅針對步驟S340、S350進行簡單說明。參閱圖26，通過控制用轉移裝置1100的拾取頭1120選擇性拾起載體基板1300上的不合格的微元件1204。參閱圖27，將不合格的微元件1204釋放至一接收基板1500上，該接收基板1500可以為任意回收裝置，其用於回收放置不合格的微元件1204。
在本發明之轉移方法的第二實施例中，在微元件的轉移前先採用轉移裝置的測試電路對微元件陣列進行測試，並將不合格的微元件轉移至回收裝置，從而保留在載體基板上的微元件均為合格品，預先排除不合格的微元件。
參閱圖28，顯示本發明微元件的轉移方法的一第三實施例的流程圖，其主包括步驟S410~S450，其中步驟S410~S430與前述步驟S210~S230基本相同，下面針對步驟S440-S450進行簡單說明。參閱圖29，通過控制用轉移裝置1100的該等拾取頭1120選擇性拾起載體基板1300上的微元件1201~1204。參閱圖30，通過控制選擇性地將不合格微元件1204釋放至一個第一接收基板1600上。參閱圖31，將合格的微元件1201~1203釋放至一個第二接收基板1700上。其中，該第一接收基板1600可以為任意回收裝置，用於回收放置不合格的微元件，該第二接收基板1700可為柔性電子基板諸如有電路的柔性膜、顯示器背板等。
參閱圖28、30、31，在本第三實施例中，在步驟S450中也可以先選擇性地將合格微元件1201~1203釋放至該第二接收基板1700上，再將不合格的微元件1204釋放至該第一接收基板1600上。也就是說，先放置合格的微元件或者先放置不合格的微元件，於步驟順序上不須限制。
參閱圖32，顯示本發明微元件的轉移方法的一第四實施例的流程圖，主要包括步驟S510~S570，其中步驟S510~S520與第三實施例的步驟S410~S420基本相同，下面針對步驟S530-S570進行簡單說明。
參閱圖33，採用轉移裝置1100的拾取頭陣列112的拾取頭1120選擇性拾起載體基板1300上的微元件1201~1204，在本實施例中，是將該四個微元件1201~1204都先拾起。參閱圖34，將微元件1201~1204釋放至該第二接收基板1700上，此時拾取頭1120繼續保持接觸微元件1201~1204，並使轉移裝置1100的測試電極1134A、1134B與微元件1201~1204的電極1220A、1220B接觸。參閱圖35，向測試電極1134A、1134B施加電壓，各個微元件1201~1204各自形成子測試回路，測試獲得微元件的缺陷圖案，例如微元件1201的光電參數不合格，微元件1202~1204的光電參數合格。參閱圖36，採用轉移裝置1100的拾取頭陣列112的拾取頭1120選擇性拾起該第二接收基板1700上的不合格微元件1201。參閱圖37，將不合格微元件1201釋放至該第一接收基板1600上。其中，該第一接收基板1600可以為任意回收裝置，用於回收放置不合格的微元件，該第二接收基板1700可為柔性電子基板諸如有電路的柔性膜、顯示器背板等。
上述各實施例的拾取頭陣列可以利用靜電力、凡德瓦力，或真空吸附力拾取微元件或釋放微元件。上述各實施例的微元件的轉移方法均以圖1所公開的轉移裝置1100進行舉例說明，但本發明並不以此為限，對於不同電極結構的微元件可根據需求選擇不同結構的轉移裝置。
上述各實施例的微元件的轉移方法中可通過轉移裝置對微元件陣列進行多次的測試及轉印。上述各實施例的微元件的轉移方法可以用於製作電子裝置，可以廣泛用於電子設備中，該電子設備可以是手機、平板電腦等。
因此，本發明進一步地，可提供一種微元件裝置的製造方法，該方法包含一個使用到前述任一實施例的微元件的轉移方法的步驟，可對合格與不合格的微元件進行分類、篩選，以預先排除不合格的微元件。此外，本發明還可提供一種微元件裝置，是利用上述的微元件裝置的製造方法所製造出，其中包含有數個合格的微元件。本發明還提供一種電子設備，包含該微元件裝置。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1100、2100、3100、4100、5100‧‧‧轉移裝置
1110、2110、3110、4110、5110‧‧‧基材
1110A、2110A、5110A‧‧‧第一表面
1110B、5110B‧‧‧第二表面
1110C‧‧‧通孔
113、213、313‧‧‧子測試電路
1132A、2132A、3132、4132A‧‧‧電路
1132B、2132B、4132B‧‧‧電路
1134A、2134A、3134、4134A‧‧‧測試電極
1134B、2134B、4134B‧‧‧測試電極
112‧‧‧拾取頭陣列
1120、2120、3120、4120、5120‧‧‧拾取頭
1120A、2120A‧‧‧表面
1122、2122、3122‧‧‧連接線路
1124、2124、3124‧‧‧電極層
1126、2126、3126‧‧‧介質層
1140、2140、3140、4140‧‧‧CMOS集成電路
1200、2200、3200、1201~1204‧‧‧微元件
1220 A、1220 B‧‧‧電極
1300、2300、3300‧‧‧載體基板
1310、2310、3310‧‧‧中間層
1400、1500‧‧‧接收基板
1600‧‧‧第一接收基板
1700‧‧‧第二接收基板
2136、3136‧‧‧可伸縮電極
2136A‧‧‧下端部
2220、3220‧‧‧頂面電極
5132A、5132B‧‧‧導電層
5134A、5134B‧‧‧測試電極
5138‧‧‧介質層
5150‧‧‧真空路徑
515‧‧‧閥門單元
5152‧‧‧閥門
5152a‧‧‧孔
5154‧‧‧承接層
5154a‧‧‧框架
5154b‧‧‧樞軸
5154c‧‧‧開口
5160‧‧‧腔體
517‧‧‧開關單元
5170‧‧‧CMOS儲存電路層
5172‧‧‧地址電極層
5174‧‧‧地址電極
S110~S130、S210~S250、S310~S350、S410~S450、S510~S570‧‧‧步驟
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明轉移裝置的一第一實施例的一剖視示意圖； 圖2是該第一實施例的一局部剖視示意圖，說明在該轉移裝置的一拾取頭上施加電壓以產生靜電吸附力，並吸附一微元件； 圖3是一類似圖2的剖視示意圖，說明在該轉移裝置的一測試電路上施加測試電壓以形成測試回路； 圖4是本發明轉移裝置的一第二實施例的一剖視示意圖； 圖5是該第二實施例的一局部剖視示意圖，說明在該測試電路上施加測試電壓以形成測試回路； 圖6是一類似圖5 的剖視示意圖，說明在該拾取頭上施加電壓以產生靜電吸附力，並吸附該微元件； 圖7是本發明轉移裝置的一第三實施例的一剖視示意圖； 圖8是該第三實施例的一局部剖視示意圖，說明在該測試電路上施加測試電壓以形成測試回路； 圖9是一類似圖8 的剖視示意圖，說明在該拾取頭上施加電壓以產生靜電吸附力，並吸附該微元件； 圖10是本發明轉移裝置的一第四實施例的一剖視示意圖； 圖11是以掃描電子顯微鏡(SEM)拍下的一照片，顯示該第四實施例的拾取頭的絨毛結構； 圖12是本發明轉移裝置的一第五實施例的一剖視示意圖； 圖13是該第五實施例的一個閥門單元的一俯視示意圖； 圖14是該第五實施例的一個閥門的一俯視示意圖； 圖15是該閥門單元的一個局部立體分解圖； 圖16是沿圖14的線A-A的剖視示意圖，並說明該第五實施例的一真空路徑關閉的狀態； 圖17是沿圖14的線B-B的剖視示意圖，並說明該真空路徑關閉的狀態； 圖18是一類似圖17的剖視示意圖，並說明該真空路徑開啟的狀態； 圖19是本發明微元件的轉移方法的一步驟流程圖； 圖20是本發明微元件的轉移方法的一第一實施例的一步驟流程圖； 圖21~24為該轉移方法的第一實施例進行時各步驟的過程示意圖，其中圖21說明一載體基板上放置數個微元件，圖22說明本發明之轉移裝置對微元件進行測試，以得到合格的微元件與不合格的微元件，圖23說明提取該等微元件中合格的微元件，圖24說明將合格的微元件釋放到一接收基板上； 圖25是本發明微元件的轉移方法的一第二實施例的一步驟流程圖； 圖26、27為該轉移方法的第二實施例的部分步驟，其中圖26說明本發明之轉移裝置提取不合格的微元件，圖27說明將不合格的微元件釋放到一接收基板上； 圖28是本發明微元件的轉移方法的一第三實施例的一步驟流程圖； 圖29~31為該轉移方法的第三實施例的部分步驟，其中圖29說明本發明之轉移裝置提取位於該載體基板上的該等微元件，圖30說明將不合格的微元件釋放到一第一接收基板上，圖31說明將合格的微元件釋放到一第二接收基板上； 圖32是本發明微元件的轉移方法的一第四實施例的一步驟流程圖；及 圖33~37為該轉移方法的第四實施例的部分步驟，其中圖33說明本發明之轉移裝置提取位於該載體基板上的該等微元件，圖34說明將微元件釋放到該第二接收基板上，圖35說明本發明之轉移裝置對微元件進行測試，以得到合格的微元件與不合格的微元件，圖36說明本發明之轉移裝置拾起不合格的微元件，圖37說明將不合格的微元件釋放到該第一接收基板上。

Claims (22)

  1. 一種微元件的轉移裝置，包含：一個基材，包括相對的一個第一表面與一個第二表面；一個拾取頭陣列，包括數個位於該基材的該第一表面上的拾取頭，該等拾取頭適用於拾取或釋放微元件；及一個測試電路，設置於該基材上，並包括數個分別對應該等拾取頭的子測試電路，每一個子測試電路具有至少二個測試電極，該至少二個測試電極能在該拾取頭陣列轉移該微元件的過程中測試該微元件的光電參數；每一個子測試電路的該至少二個測試電極中的其中至少一個測試電極形成於對應的拾取頭之一用於接觸該微元件的表面上，且該至少一個測試電極適用於在該拾取頭陣列接觸微元件時連接微元件。
  2. 如請求項1所述的微元件的轉移裝置，其中，每一個子測試電路具有二個測試電極。
  3. 如請求項1所述的微元件的轉移裝置，其中，每一個子測試電路共用一個測試電極。
  4. 如請求項1所述的微元件的轉移裝置，其中，該測試電路還包括一個突出於該基材的該第一表面的可伸縮電極，該可伸縮電極與適用於連接微元件的該至少一個測試電極共同搭配測試該微元件的光電參數。
  5. 如請求項1所述的微元件的轉移裝置，還包含一個位於該基材的該第二表面，並用於連接該等子測試電路的CMOS集成電路。
  6. 如請求項5所述的微元件的轉移裝置，其中，該基材還包括數個自該第一表面延伸至該第二表面的通孔，該測試電路貫穿該等通孔並延伸至該基材的該第二表面，且連接該CMOS集成電路。
  7. 如請求項5所述的微元件的轉移裝置，其中，該基材為一矽基板，該CMOS集成電路由該矽基板的一部分形成。
  8. 如請求項5所述的微元件的轉移裝置，其中，該CMOS集成電路為一個位於該基材上的結構層。
  9. 如請求項1所述的微元件的轉移裝置，其中，該拾取頭陣列利用靜電力、凡德瓦力，或真空吸附力來拾取或釋放該微元件。
  10. 如請求項1所述的微元件的轉移裝置，其中，每一個拾取頭包括一個靜電吸附電路，該靜電吸附電路具有一個電極層，且該電極層的表面覆蓋一個介質層，該電極層可被施加電壓而產生靜電吸附力以拾起微元件。
  11. 如請求項1所述的微元件的轉移裝置，其中，每一個拾取頭的表面為仿生壁虎材料製成，並能藉由仿生壁虎材料的黏附能力拾起微元件。
  12. 如請求項1所述的微元件的轉移裝置，其中，每一個拾取頭為一吸嘴，並可利用真空壓力來吸附或釋放微元件。
  13. 如請求項12所述的微元件的轉移裝置，還包含一個腔體、一個真空路徑單元、一個閥門單元，以及一個開關單元，該真空路徑單元具有數個呈陣列式排列且分別對應該等拾取頭的真空路徑，該等拾取頭分別透過該等真空路徑連通該腔體，該閥門單元具有數個分別位於該等真空路徑上的閥門，該開關單元用於控制該等閥門移動以控制該等真空路徑開或關，從而控制該等拾取頭使用真空壓力吸附或釋放微元件。
  14. 如請求項13所述的微元件的轉移裝置，其中，該開關單元包括相鄰的一個CMOS儲存電路層與一個地址電極層，該地址電極層形成有數個呈陣列式排列，且分別對應該等閥門的地址電極。
  15. 如請求項14所述的微元件的轉移裝置，其中，每一閥門為一可動的構件，該CMOS儲存電路層選擇性地提供電壓電位給該等地址電極，使該等地址電極產生致使相應的閥門朝向相應的地址電極靠近的靜電吸引力，以控制各真空路徑的開或關。
  16. 如請求項13所述的微元件的轉移裝置，其中，每一個真空路徑為一個形成於該基材上的微孔，並自該第一表面延伸至該第二表面，每一真空路徑的一端連通該腔體，另一端連通各別的拾取頭。
  17. 一種微元件的轉移方法，包含：步驟A：提供一個如請求項1所述的微元件的轉移裝置；步驟B：將該微元件的轉移裝置定位於被設置在一個載體基板上的微元件上；步驟C：將所述測試電極與微元件接觸，向該測試電路施加測試電壓以形成測試回路，進而能測試微元件，並獲得合格的微元件與不合格的微元件。
  18. 如請求項17所述的微元件的轉移方法，還包含一步驟D與一步驟E，該步驟D是利用該微元件的轉移裝置的該拾取頭陣列，拾起該載體基板上合格的微元件，該步驟E是利用該拾取頭陣列將合格的微元件釋放到一個接收基板上。
  19. 如請求項17所述的微元件的轉移方法，還包含一步驟D與一步驟E，該步驟D是利用該微元件的轉移裝置的該拾取頭陣列，拾起該載體基板上不合格的微元件，該步驟E是利用該拾取頭陣列將不合格的微元件釋放到一個接收基板上。
  20. 如請求項17所述的微元件的轉移方法，還包含一步驟D與一步驟E，該步驟D是利用該微元件的轉移裝置的該拾取頭陣列，拾起該載體基板上的微元件，該步驟E是利用該拾取頭陣列將不合格的微元件釋放到一個第一接收基板上，將合格的微元件釋放到一個第二接收基板上。
  21. 一種微元件的轉移方法，包含：步驟A：提供一個如請求項1所述的微元件的轉移裝置；步驟B：將該微元件的轉移裝置定位於被設置在一個載體基板上的微元件上；步驟C：利用該微元件的轉移裝置的該拾取頭陣列，拾起該載體基板上的微元件；步驟D：準備一個第一接收基板與一個第二接收基板，將微元件釋放到該第二接收基板上；步驟E：將所述測試電極與微元件接觸，向該測試電路施加測試電壓以形成測試回路，進而能測試微元件，並獲得合格的微元件與不合格的微元件；步驟F：利用該拾取頭陣列拾起該第二接收基板上不合格的微元件；及步驟G：利用該拾取頭陣列將不合格的微元件釋放到該第一接收基板上。
  22. 一種微元件裝置的製造方法，包含：一個使用請求項17~21中任一項所述的微元件的轉移方法的步驟，以預先排除不合格的微元件。
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