TWI802521B - 可替換拾取頭的轉置設備 - Google Patents
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Abstract
本發明的轉置設備用以轉移晶圓的多個半導體元件，且包括一工作台、多個拾取頭及一轉移裝置。工作台供放置晶圓、一顯示背板及多個拾取頭。每一拾取頭包括一本體及一拾取範圍。本體包括一頂面及一底面。拾取範圍位在本體的底面。該多個拾取頭的時取範圍可拾取半導體元件的數量是不相同。轉移裝置連接工作台，且可相對工作台，並包括一結合部。結合部用以連接被選擇的多個拾取頭的其中一者，且連接被選擇的拾取頭的本體的頂面，被連接的該拾取頭的拾取範圍用以拾取對應數量的多個半導體元件，並轉移至顯示背板。
Description
本發明與顯示裝置的製造設備有關，特別是指一種可替換拾取頭的轉置設備。
巨量轉移(Mass Transfer)技術是以批次自晶圓拾取特定數量的半導體元件(例如發光二極體(LED))，特定數量例如4*4個半導體元件，但晶圓的外觀大致呈圓形，而使晶圓上有許多區域的半導體元件是不能滿足4*4個半導體元件的排列，因此，目前的巨量轉移技術是不拾取這些區域內的半導體元件，導致材料浪費。
此外，已知的巨量轉移的拾取頭也有利用晶圓的邊緣來改變拾取範圍，雖然這種方式可使用單一個拾取頭並透過電腦來調整拾取範圍，在電腦判斷拾取範圍超出晶圓的邊緣後就縮減拾取範圍，以拾取較小面積內的半導體元件，因此，在越接近晶圓的邊緣，拾取範圍就可能不斷在改變，這表示電腦需要不斷地進行運算，而不利於巨量轉移。又，拾取範圍動態改變範圍或形狀也讓拾取頭的結構及設計都更為複雜。
有鑑於上述缺失，本發明的轉置設備可以透過替換與晶圓上部分半導體元件相同排列的拾取頭來拾取，以減少電腦的運算時間而有效率地轉移晶圓上的半導體元件，並提供手動選取適合的拾取頭來轉置半導體元件。
本發明的轉置設備用以轉移晶圓的多個半導體元件，且包括一工作台、多個拾取頭及一轉移裝置。工作台包括一第一工作區、一第二工作區及一第三工作區。第一工作區供放置晶圓。第二工作區供放置一顯示背板。多個拾取頭設置在工作台的第三工作區。每一拾取頭包括一本體及一拾取範圍。本體包括一頂面及一底面。拾取範圍位在本體的底面。該多個拾取頭的時取範圍可拾取半導體元件的數量是不相同。轉移裝置連接工作台，且可相對工作台，並包括一結合部。結合部用以連接被選擇的多個拾取頭的其中一者，且連接被選擇的拾取頭的本體的頂面，被連接的該拾取頭的拾取範圍用以拾取對應數量的多個半導體元件，並轉移至顯示背板。
如此，本發明的轉置設備可依據第三工作區中已有的多個拾取頭的拾取範圍來規劃晶圓上半導體元件的對應區域，對應區域通常與拾取範圍相匹配，以有效地拾取晶圓上的半導體元件，並簡化拾取頭的結構及設計。
10:轉置設備
11:工作台
111:第一工作區
113:第二工作區
115:第三工作區
13-16:拾取頭
131-161:本體
133-163:拾取範圍
135-165:附接部
17:轉移裝置
171:結合部
173:真空槽
19:焊接裝置
191:雷射光
30:晶圓
31:光電元件
50,60:顯示背板
51:焊墊
有關轉置設備的詳細組成、構造、特點、應用將於以下的實施例予以說明，然而，應能理解的是，以下將說明的實施例以及圖式僅只作為示例性地說明，其不應用來限制本發明的申請專利範圍，其中：
圖1是本發明的轉置設備的實施例的示意圖。
圖2至圖5是圖1的轉置設備的側視，且是轉移裝置及拾取頭的運作示意圖。
圖6是本發明的轉置設備的另一實施例的示意圖。
為了清楚地說明本發明實施例或先前技術中的技術方案，隨後對照附圖說明本發明的具體實施例。顯而易見地，隨後描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域通常知識者來講能輕易根據這些附圖獲得其他的附圖，並獲得其他的實施例。
如圖1及圖2所示，圖1是本發明的轉置設備的示意圖，圖2是圖1的轉置裝置結合拾取頭的側視圖。本發明的轉置設備10包括一工作台11、四個拾取頭13-16及一轉移裝置17。
工作台11包括一第一工作區111、一第二工作區113及一第三工作區115。第一工作區111用以接收一晶圓30，晶圓30包括多個半導體元件，本實施例中，半導體元件以光電元件31為例，該多個光電元件31是陣列排列。第二工作區113用以接收一顯示背板50，顯示背板50包括多個焊墊51組成的陣列圖案，焊墊51用以電性連接光電元件31。
四個拾取頭13-16設置在工作台11的第三工作區115。每一拾取頭13-16包括一本體131-161、一拾取範圍133-163及多個附接部135-165。拾取頭13-16的結構大致相同，不同之處在於附接部135-165的數量，圖2中顯示拾取頭13的側視圖，如圖2所示，本體131包括一頂面及一底面。拾取範圍133形成於本體131的底面，且用以拾取晶圓30的光電元件31。
圖1中拾取範圍的附接部是為了方便說明而以透視方式呈現，實際上，應為圖2的配置形成於拾取頭的底面。拾取頭13-16的拾取範圍133-163的範圍是不同的，且可拾取光電元件31的數量也不相同。附接部135-165連接本體131-161，且位在拾取範圍133-163內。附接部135-165用以接觸光電元件31並拾取光電元件31。
拾取頭13的拾取範圍133包括4*4個附接部135，而可拾取4*4個光電元件31。拾取頭14的拾取範圍143包括3*3個附接部145，而可拾取3*3個光電元件31。拾取頭15的拾取範圍153包括2*2個附接部155，而可拾取2*2個光電元件31。拾取頭16的拾取範圍163包括三個附接部165，而可拾取三個光電元件31。
相鄰附接部135-165的間隔與晶圓30上相鄰的光電元件31的間隔相同。每個附接部135-165用以提供拾取力，以拾取光電元件31。拾取力可以透過真空力、靜電力、磁力、凡德瓦力、機械力等。
其他實施例中，拾取範圍133-163的尺寸可以更大或更小，更大例如拾取光電元件31的數量超過16個，較少可以僅能拾取是一個或二個光電元件31。拾取頭13-16的數量也可以更多或較少，較少可以是二或三個，更多則可多於四個，例如五個或五個以上。
轉移裝置17連接工作台11，且包括一結合部171，結合部171可選擇的結合四個拾取頭13-16的其中一者，並可相對工作台11移動。轉移裝置17的移動可透過龍門或多軸機械手臂。結合部171可移動至第三工作區115以替換任一拾取頭13-16，替換後，被結合的拾取頭隨著結合部171移動至第一工作區111的相對位置，來拾取光電元件31，拾取後，被拾取的光電元件31隨著結合部171移動至第二工作區113，以讓被拾取的光電元件31電性連接顯示背板50。
如圖2所示，結合部171包括真空槽173，以提供真空吸力。轉移裝置17可透過結合部171的真空槽173產生真空吸力來結合被選擇的拾取頭13-16的本體131-161，也就是讓本體131-161的頂面結合真空槽173。相同地，轉移裝置17也可以停止產生真空吸力來釋放拾取頭。停止產生真空吸力可以是停止供應負壓氣體或供應正壓氣體。
其他實施例中，結合部171也可以透過靜電力或機械力等方式與被選擇的拾取頭結合。
如圖1所示，轉移裝置17依據各拾取頭13-16的拾取範圍133-163規劃晶圓30的對應範圍，對應範圍可透過影像處理技術框選與各拾取範圍133-163相對應的範圍或區域，而定義出適合各拾取範圍133-163拾取的區域，如圖1中晶圓30中虛線框。
例如，拾取頭13有最大拾取範圍133，因此可優先以拾取頭13進行規劃，以實現單次拾取最多光電元件31，接著，剩餘的光電元件31以拾取頭14對應的拾取範圍143進行規劃，然後，剩餘的光電元件31以拾取頭15對應的拾取範圍153進行規劃，最後，剩餘的光電元件31以拾取頭16對應的拾取範圍163進行規劃，而提高晶圓30中光電元件31的使用率及拾取的效率，並可降低轉移裝置17的電腦即時運算負擔。
轉移裝置17依據前述的規劃，選用適合的拾取頭13-16來拾取晶圓30上的光電元件31，被拾取的光電元件31被轉至貼合至顯示背板50對應區域(如顯示背板的虛線框)，而使光電元件31與焊墊51電性連接。如圖1所示，轉置設備10還包括一焊接裝置19，焊接裝置19連接工作台11，焊接裝置19例如以雷射進
行焊接。電性連接可透過焊接裝置19來焊接被拾取的光電元件31與顯示背板50的焊墊。
如圖3至圖5所示，圖3至圖5是以拾取頭13為例說明拾取、轉置、焊接及替換動作，圖3中轉移裝置17在第三工作區115中透過真空吸力結合拾取頭13，而移動至第一工作區111中貼合並拾取光電元件31，然後，圖4中轉移裝置17將拾取頭13及被附接的光電元件31移動至第二工作區113中貼合在顯示背板50的對應圖案中，以使光電元件31貼合對應的焊墊51，而以焊接裝置產生的雷射光191焊接光電元件31及焊墊51，雷射光191是穿過拾取頭13來進行焊接作業，如此，拾取頭13可選用透明材質，以避免吸收雷射光191，或者，雷射光可以自底部穿過顯示背板50來進行焊接。接著，圖5中轉移裝置17又回到第三工作區115，以釋放拾取頭13在原來位置，釋放可透過關閉真空吸力或提供正壓氣體，以讓拾取頭13與轉移裝置17分離，然後，空的轉移裝置17又可以透過真空吸力選擇結合另外三個拾取頭14-16。如此，重複上述的步驟，轉移裝置17可替換適合的拾取頭13-16來拾取對應區域的光電元件31，並轉置到顯示背板50的對應區域，以增加晶圓50的光電元件51使用率。
其他實施例中，例如手動操作時，手動操作可透過電腦控制轉移裝置17連結所選的拾取頭13-16，來拾取晶圓的光電元件。
顯示背板有其他轉移圖形陣列，如圖6所示，顯示背板60的局部圖形陣列的圖案不是正方形或長方形的排列時，圖中，四個角落分別存在近似三角形的陣列圖案，因此，透過拾取頭16可以將光電元件31拾取及轉置到這四個角落。
如此，本發明的轉置裝置可透過各式拾取頭來滿足晶圓的半導體元件排列或顯示背板的陣列圖案規劃，並透過替換拾取頭來進行半導體元件的轉置，以提高晶圓上半導體的使用率、簡化拾取頭的結構及降低電腦的運算負擔。
10:轉置設備
11:工作台
111:第一工作區
113:第二工作區
115:第三工作區
13-16:拾取頭
131-161:本體
133-163:拾取範圍
135-165:附接部
17:轉移裝置
171:結合部
19:焊接裝置
30:晶圓
31:光電元件
50:顯示背板
51:焊墊
Claims (4)
- 一種轉置設備，用以轉移一晶圓的多個半導體元件，且包括： 一工作台，包括一第一工作區、一第二工作區及一第三工作區，該第一工作區供放置該晶圓，該第二工作區供放置一顯示背板； 多個拾取頭，設置在該工作台的第三工作區，每一拾取頭包括一本體及一拾取範圍，該本體包括一頂面及一底面，該拾取範圍位在該本體的底面，該多個拾取頭的拾取範圍可拾取該半導體元件的數量是不相同；及 一轉移裝置，連接該工作台，且可相對該工作台移動，並包括一結合部，該結合部用以連接被選擇的該多個拾取頭的其中一者，且連接被選擇的該拾取頭的本體的頂面，被連接的該拾取頭的拾取範圍用以拾取對應數量的該多個半導體元件，並轉移至該顯示背板。
- 如請求項1所述的轉置設備，其中，該結合部包括一真空槽，該真空槽用以提供一真空吸力，以連接被選擇的該拾取頭的本體，並在該真空吸力消失後釋放被選擇的該拾取頭。
- 如請求項1所述的轉置設備，其中，每一拾取頭包括至少一個附接部，該至少一個附接部連接該本體，且位在該拾取範圍內，並用以拾取該多個半導體元件的至少一者。
- 如請求項1所述的轉置設備，其中，還包括一焊接裝置，連接該工作台，用以焊接轉移至該顯示背板的該多個半導體元件。
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| US20220002146A1 (en) * | 2016-12-12 | 2022-01-06 | Xiamen San'an Optoelectronics Co., Ltd. | Transfer system for microelements |
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- 2022-11-01 TW TW111141655A patent/TWI802521B/zh active
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2023
- 2023-09-18 CN CN202311202618.1A patent/CN117995949A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220002146A1 (en) * | 2016-12-12 | 2022-01-06 | Xiamen San'an Optoelectronics Co., Ltd. | Transfer system for microelements |
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