TWM621980U

TWM621980U - 電子元件轉移設備

Info

Publication number: TWM621980U
Application number: TW110212239U
Authority: TW
Inventors: 廖建碩
Original assignee: 台灣愛司帝科技股份有限公司
Priority date: 2021-10-18
Filing date: 2021-10-18
Publication date: 2022-01-01
Also published as: CN217641241U

Abstract

本新型創作提供一種電子元件轉移設備，用以將一可撓性載體上的一電子元件轉移至一目標基板上。電子元件轉移設備包括一第一框架、一第二框架、一頂抵元件、一致動機構以及一能量產生裝置，其中第一框架用於承載可撓性載體；第二框架用於承載目標基板，並使目標基板以及可撓性載體相對配置；頂抵元件相鄰於可撓性載體配置且具有一頂抵端部；致動機構用於致動頂抵元件朝可撓性載體的方向移動，並使頂抵端部頂抵可撓性載體；能量產生裝置用於產生一能量束，能量束通過頂抵端部並射向可撓性載體，且能量束的能量為1~50瓦。

Description

電子元件轉移設備

本新型創作提供一種電子元件轉移設備，且特別是關於一種適於轉移電子元件的電子元件轉移設備。

在電子產品的製造過程中，常會有相關的電子元件轉移步驟。舉例而言，在發光二極體顯示面板(LED display)的製造過程中，通常先藉由取放設備(Pick-and-place apparatus)將發光二極體置於薄膜電晶體陣列基板(TFT array substrate)上，然後才將位於薄膜電晶體陣列基板上的發光二極體固定且電性連接於薄膜電晶體陣列基板。然而，在上述的方式中，若發光二極體置於薄膜電晶體陣列基板上之後及固定於薄膜電晶體陣列基板之前，環境或設備稍有震動，則可能導致未固定的發光二極體產生偏移，且上述方式的生產率(throughput)較低。

創作人遂竭其心智悉心研究，進而研發出一種適於轉移電子元件的電子元件轉移設備，以期達到防止電子元件產生偏移及提高生產率的效果。

在一實施例中，上述的頂抵元件具有一通道，且通道延伸至頂抵端部。

在一實施例中，上述的頂抵元件為透明的。

在一實施例中，上述的能量束為雷射光束。

在一實施例中，上述的能量束為紅外線光束。

基於上述，本新型創作的電子元件轉移設備可將電子元件自可撓性載體轉移至目標基板上，從而達到防止電子元件產生偏移及提高生產率的效果。

為讓本新型創作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。

以下實施例的內容是為了說明而非限制，且可省略對熟知裝置、方法及材料之描述以免模糊對本新型創作的各種原理之描述。本文所使用之方向術語(例如上、下、頂部、底部)僅為參考圖式使用或對應的習慣用語，並非用於代表或暗示絕對方向。另外，除非內容清楚地指示，否則單數形式「一」、「一個」或未特別表示數量的形式可以包括一個或多數個的形式，即包括「至少一個」。

在部分的附圖中，為了清楚起見，可能放大、縮小或省略繪示了部分的元件。類似的構件將以相同的標號表示，且在未特別註明的情況下具有類似的功能、材質或形成方式。本新型創作所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易見的是，藉由實施例的內容及對應的圖式說明，可以在脫離本文所揭示特定細節的其他實施例中實踐本新型創作。

請參照圖1，圖1繪示為本新型創作的電子元件轉移設備100的一實施例，適於轉移電子元件400。在本實施例中，電子元件轉移設備100可以使電子元件400從可撓性載體300轉移且被焊接至目標基板500(詳述如後)。也就是說，電子元件轉移設備100可以被稱為轉移焊接裝置。電子元件轉移設備100包括一第一框架110、一第二框架120、一頂抵元件200、一致動機構130以及一能量產生裝置140。第一框架110用於承載可撓性載體300，而第二框架120用於承載目標基板500。並且，將目標基板500承載於第二框架120上後，目標基板500可以和可撓性載體300相對設置。頂抵元件200相鄰於可撓性載體300配置，且致動機構130適於直接地或間接地致動頂抵元件200，並使頂抵元件200朝可撓性載體300的方向移動。另外，頂抵元件200具有一頂抵端部230，其中頂抵端部230可以頂抵可撓性載體300，而將可撓性載體300上之電子元件400頂抵至目標基板500上。能量產生裝置140用於產生一種或多種能量束。前述的多種能量束指的可以是不同的能量束間具有不同的主波長(dominant wavelength)；或是不同的能量束間具有相同的主波長，但具有不同的總能量或能量密度；或是不同的能量束間具有不同的主波長，且具有不同的總能量或能量密度。能量產生裝置140所產生的能量束可以從相對於頂抵端部230的另一端部220射入頂抵元件200，並從頂抵元件200的頂抵端部230射出。也就是說，能量束可以通過頂抵端部230並射向可撓性載體300。

在本實施例中，電子元件轉移設備100可以更包括一控制系統150。控制系統150可以藉由對應的訊號線159而以有線訊號傳輸(wired signal transmission)的方式訊號連接於對應的構件、元件或單元(如：第一框架110、第二框架120、致動機構130及/或能量產生裝置140，但不限)，但本新型創作不限於此。在一實施例中，控制系統150可以藉由無線訊號傳輸(wireless signal transmission)的方式訊號連接於對應的構件、元件或單元。也就是說，包括控制系統150及訊號連接於其的第一框架110、第二框架120、致動機構130及能量產生裝置140的電子元件轉移設備100是同一設備或機台。另外，本新型創作中所提到的訊號連接可以泛指有線訊號傳輸或無線訊號傳輸的連接方式。另外，本新型創作並未限定所有的訊號連接方式需為相同或不同。

在本實施例中，控制系統150可以包含對應的硬體或軟體。

在一實施例中，控制系統150例如包括輸入單元151、輸出單元152、運算單元153及/或儲存單元154。輸入單元151例如包括鍵盤、滑鼠、觸控螢幕、訊號接收端(如：對應的資料埠(data port)或天線)及/或其他適於資料輸入的類似單元。輸出單元152例如包括螢幕、印表機、訊號輸出端(如：對應的資料埠或天線)及/或其他適於資料輸出的類似單元。運算單元153例如包括中央處理器(Central Processing Unit；CPU)、圖形處理器(Graphics Processing Unit)、物理處理器(Physics Processing Unit；PPU)或其他適於進行運算、邏輯判斷及/或資料處理的類似單元。儲存單元154例如包括記憶體、硬碟、磁碟陣列、資料庫及/或其他適於進行永久性或暫時性資料儲存的類似單元。

在一實施例中，控制系統150也可以訊號連接於雲端系統160。雲端系統160可以藉由遠端控制(remote control)的方式，而經由控制系統150進行輸入、輸出、運算、儲存、監控、資料蒐集、統計及/或其他適宜的操控。前述的雲端系統160例如包括先進規劃與排程系統(Advanced Planning and Scheduling System；APS system)、廠務監控系統(Facility Monitoring Control System；FMCS system)或其他適宜的工業控制系統(Industrial control system；ICS)，但本新型創作不限於此。

在一實施例中，控制系統150例如包括適於進行邏輯判斷的軟體或適於進行先進製程控制(Advanced Process Control；APC)的平台(platform)及/或可程式化邏輯控制器(programmable logic controller；PLC)，但本新型創作不限於此。

在本實施例中，第一框架110的材質可以包括金屬、玻璃或塑膠，但本新型創作不限於此。在一實施例中，第一框架110可以包括對應的固定件(如：夾具及/或卡件；但不限)，而可以適於直接地及/或間接地固定可撓性載體300。舉例而言，第一框架110可以藉由載體框310間接地固定可撓性載體300。又舉例而言，第一框架110與可撓性載體300相接觸之處，可以藉由彼此間的摩擦力或其他適宜的方式直接地固定可撓性載體300。

在一實施例中，第一框架110可以包括對應的傳動件(如：滾輪；但不限)，而可以使可撓性載體300沿著適當的方向傳送。值得注意的是，前述的固定件與前述的傳動件可以是相同的構件，也可以是不同的構件。舉例而言，可撓性載體300可以被夾於兩個滾輪之間，而在未轉動滾輪的狀態下，可撓性載體300可以對應地被固定；而在轉動滾輪的狀態下，可撓性載體300可以對應地被傳送。

在一實施例中，第一框架110可以被固定或架設於可動單元上。如此一來，第一框架110可以依據設計上的需求而在對應的方向上移動及/或轉動。可動單元可以包括一般在可動機構設計上常用的可動模組(如：水平移動模組、垂直移動模組、轉動移動模組或上述之組合)，其中可以包含對應的硬體或軟體，或是進一步結合輔助件。舉例而言，可動模組可以有供電裝置、馬達、皮帶、齒輪及其他相關元件等，於本新型創作並不加以限制。前述的相關元件例如包括通訊元件、功率元件等，於本新型創作並不加以限制。前述的軟體例如包括空間位置運算軟體、錯誤記錄軟體、通訊軟體等，於本新型創作並不加以限制。前述輔助件例如包括移動軌道、移動軸、減震元件、定位裝置等，於本新型創作並不加以限制。

在本實施例中，可撓性載體300可以包括紫外線膠帶(UV tape)或藍膜(blue tape)，但本新型創作不限於此。在一實施例中，載體框310可以是藍膜框，但本新型創作不限於此。

在一實施例中，可撓性載體300可以是複合材料。舉例而言，可撓性載體300可以具有膠層覆蓋於其上的高分子薄膜或超薄玻璃。

在本實施例中，致動機構130可以包括一般在可動機構設計上常用的可動模組(如：水平移動模組、垂直移動模組、轉動移動模組或上述之組合)，其中可以包含對應的硬體或軟體，或是進一步結合輔助件。舉例而言，可動模組可以有供電裝置、馬達、皮帶、齒輪及其他相關元件等，於本新型創作並不加以限制。前述的相關元件例如包括通訊元件、功率元件等，於本新型創作並不加以限制。前述的軟體例如包括空間位置運算軟體、錯誤記錄軟體、通訊軟體等，於本新型創作並不加以限制。前述輔助件例如包括移動軌道、移動軸、減震元件、定位裝置等，於本新型創作並不加以限制。如此一來，可以使直接地或間接地固定於致動機構130的頂抵元件200可以依據設計上的需求而在對應的方向上移動及/或轉動。

在一實施例中，如圖9A或圖9B所示地，頂抵元件200可以被間接地固定於致動機構130，其中圖9B可以是對應於圖9A的俯視示意圖。並且，為清楚表示，於圖9B中省略繪示了如圖9A中的扣件630。

如圖9A或圖9B所示，載件620可以具有對應於頂抵元件200的承載面620b，且扣件630對應於載件620設置，其中承載面620b可以是斜面。如此一來，可以使頂抵元件200可以被直接地或間接地容置於載件620內。舉例而言，扣件630與頂抵元件200之間可以具有對應的彈性體610，扣件630可以藉由彈性體610間接地抵扣頂抵元件200。

在一實施例中，扣件630與載件620之間、扣件630與致動機構130之間及/或致動機構130與載件620之間可以藉由常用的固定件(未繪示；如：螺絲、扣環、黏膠及/或兩構件之間對應的螺紋；但不限)而相互固定，但本新型創作不限於此。彈性體610例如是常用的O型環(O-ring)，但本新型創作不限於此。

在本實施例中，頂抵元件200的材質適於讓能量產生裝置140投射的能量束穿透，且頂抵元件200例如是可透光的或者是透明的，以利於能量束直接穿透頂抵端部230。能量產生裝置140投射的能量束對頂抵元件200的材質的穿透率例如：大於或等於50%；大於或等於60%；大於或等於70%；大於或等於75%；大於或等於80%；大於或等於85%；大於或等於90%；大於或等於95%；或大於或等於98%。在一實施例中，頂抵元件200的材質可以為石英，但本新型創作不限於此。在一實施例中，頂抵元件200的材質可以包括藍寶石(Sapphire；如：人造藍寶石)或鑽石(如：人造鑽石)。

又或者，在其它可能的實施例中，頂抵元件200可具有供能量束通過的一通道，其中通道例如是形成於頂抵元件200的中央部分且延伸至頂抵端部230。藉此，當頂抵元件200選用不透光的材質時，能量束依然可以藉由通道通過頂抵端部230並射向可撓性載體300。

在本實施例中，頂抵元件200可以是均質材料(homogeneous material)，且前述的均質材料無法再藉由機械方法(如：破碎、剪、切、鋸、磨等方式)將元件拆離成不同的單一材料。換句話說，在頂抵元件200的內部可以不具有因不同材質、不同製程(如：相黏著)及/或不同物件(如：嵌入物)所形成的界面(interface)。

在本實施例中，能量產生裝置140所投射的能量束可以進一步穿透可撓性載體300。舉例而言，可撓性載體300可以具有第一表面300a及第二表面300b。第二表面300b相對於第一表面300a。電子元件400位於第二表面300b上。能量產生裝置140所投射的能量束可以由從第一表面300a向第二表面300b的方向穿透可撓性載體300。

在一實施例中，能量產生裝置140所產生的能量束可以是雷射光束。在一實施例中，能量產生裝置140所投射的能量束可以是紅外線光束(如：波長約為1064奈米(nanometer；nm)的光束；但不限)。舉例而言，能量產生裝置140所投射的能量束可以是紅外線雷射光束。除此之外，能量束的能量可以是1~50瓦不等，依據頂抵元件200的材料以及是否需要進一步穿透可撓性載體300而定，本新型創作對此不加以限制。

在本實施例中，第二框架120可以不透光。第二框架120的材質可以包括金屬、塑膠或其他適於支撐或固定目標基板500的材質。

在一實施例中，第二框架120可以被固定或架設於可動單元上。如此一來，第二框架120可以依據設計上的需求而在對應的方向上移動及/或轉動。

在本實施例中，目標基板500可以包括對應的線路，其中線路可以包括暴露於外的對應接墊540。在一實施例中，目標基板500可以包括硬質電路板或軟性電路板，但本新型創作不限於此。在一實施例中，目標基板500也可以是包括主動元件的線路板(如：薄膜電晶體陣列基板(TFT array substrate)，但不限)。

在本實施例中，電子元件400可以包括晶粒430及配置於晶粒430上的導電連接件450，但本新型創作不限於此。晶粒430可以包括發光晶粒(如：發光二極體晶粒；但不限)或積體電路(integrated circuit；IC)，但本新型創作不限於此。能量產生裝置140所投射的至少一種能量束可以適於熔融至少部分的導電連接件450。在一實施例中，導電連接件450例如包括焊料，但本新型創作不限於此。

在一未繪示的實施例中，電子元件400可以包括類似於晶粒430的晶粒，且目標基板500上可以具有類似於導電連接件450的對應導電連接件。

藉由電子元件轉移設備100將電子元件400從可撓性載體300上轉移至目標基板500上的方式可以如以下所述。但值得注意的是，本新型創作並不以後續所述的方式為限。

請參照圖1，提供電子元件轉移設備100。然後，不限順序地進行以下步驟：將目標基板500配置於電子元件轉移設備100的第二框架120上，且將具有至少一個電子元件400配置於其上的可撓性載體300配置於第一框架110上。並且，使配置於可撓性載體300上的電子元件400與目標基板500面相對且其之間具有一對應距離的方式配置。值得注意的是，於圖1中，配置於可撓性載體300上的電子元件400的數量及/或配置方式僅為示例性地繪示，於本新型創作並不加以限定。值得注意的是，於圖1中，將目標基板500配置於電子元件轉移設備100的第二框架120上的方式及/或將可撓性載體300配置於第一框架110上的方式僅為示例性地繪示，於本新型創作並不加以限定。

在一實施例中，於將具有至少一個電子元件400配置於其上的可撓性載體300及目標基板500配置在對應處之後，可以選擇性地藉由電子元件轉移設備100的能量產生裝置140對可撓性載體300上的電子元件400投射能量束L1。能量束L1可以是預熱光束，但本新型創作不限於此。在一可能的實施例中，能量束L1可以是對位光束或掃描光束。

另外，於圖1或其他類似的圖式中，對於能量束的光徑僅為示意性地繪示。在一未繪示的實施例中，在能量束的光徑上，可以設置適宜的光學元件(如：光反射元件、透鏡、濾光片、光圈等；但不限)。

請參照圖1及圖9A，在一實施例中，頂抵元件200可以與載件620的承載面620b相接觸。

請參照圖1至圖2(如：對應於圖8中的時序t1至t2)，使電子元件轉移設備100的頂抵元件200與可撓性載體300在頂抵方向D1上相靠近，以進一步地使頂抵元件200的頂抵端部230頂抵可撓性載體300未載有電子元件400之一面(如：第一表面300a)上。

請參照圖2至圖3，可以使頂抵元件200更進一步地頂抵可撓性載體300，以使可撓性載體300產生對應的形變(即：使可撓性載體300向目標基板500的方向彎曲)。並且，可以藉由頂抵元件200與目標基板500相靠近的方式，以致使頂抵元件200所對應的一個電子元件401(電子元件400的其中之一)與目標基板500相接近。如此一來，可以如圖4所繪示地，使頂抵元件200在頂抵可撓性載體300處所對應的電子元件401接觸目標基板500。

在本實施例中，於平行於頂抵方向D1的方向上，頂抵元件200可以為動件，且第一框架110及第二框架120不為動件，但本新型創作不限於此。在一未繪示實施例中，於平行於頂抵方向D1的方向上，第一框架110及第二框架120可以為動件，且頂抵元件200不為動件。在一未繪示實施例中，於平行於頂抵方向D1的方向上，頂抵元件200、第一框架110及第二框架120可以皆為動件。

請參照圖3及圖10，在一實施例中，於頂抵元件200頂抵可撓性載體300且使其產生對應的形變之後，頂抵元件200可以與載件620的承載面620b相分離，且彈性體610可以對應地在平行於頂抵方向D1的方向上被壓縮。

請參照圖4(如：對應於圖8中的時序t3)，使頂抵元件200在所對應的電子元件401接觸目標基板500時及/或之後，藉由電子元件轉移設備100的能量產生裝置140對可撓性載體300上的電子元件401投射加熱能量束L2。加熱能量束L2可以通過頂抵元件200之至少一部分，並自頂抵元件200之頂抵端部230射出，以使頂抵元件200所對應的電子元件401的導電連接件450至少部分地被熔融，而使被熔融的至少一部分導電連接件450可以接觸目標基板500上對應的接墊540。然後，可以停止加熱能量束L2的投射(如：對應於圖8中的時序t4)，並可藉由適宜的方式散熱(如：藉由風扇或其他的主動散熱方式；或是，静置一段時間的被動散熱方式)，以使電子元件401焊固於目標基板500上而與目標基板500上對應的線路電性連接。

請參照圖4至圖5及圖8，使頂抵元件200與目標基板500相遠離，以使具有適當彈性/撓度的可撓性載體300可以如圖6(如：對應於圖8中的時序t5之後)所繪示地回復原狀。並且，由於在使電子元件401焊固於目標基板500上之後，電子元件401與目標基板500之間的接合力大於電子元件401與可撓性載體300之間的接合力，而可以使焊固於目標基板500上之電子元件401脫離載體。如此一來，可以藉由前述單一步驟，以完成電子元件401的轉移動作與焊接動作。

藉由上述示例性地方式，可以藉由電子元件轉移設備100將電子元件401從可撓性載體300上轉移至目標基板500上。

請參照圖6至圖7，在一實施例中，在完成一個電子元件401的轉移之後，可以使第一框架110、第二框架120、致動機構130及/或能量產生裝置140在適當的方向(如：垂直於頂抵方向D1的一方向)上移動，以藉由相同或相似於前述的方式對另一個電子元件402(電子元件400的其中另一)進行轉移。

綜上所述，本新型創作的可用於轉移電子元件的電子元件轉移設備可適於將可撓性載體上的電子元件轉移至目標基板上。另外，電子元件轉移設備可以藉由頂抵元件與能量產生裝置的搭配，整合頂抵元件的下壓或轉移動作與能量束的照射或加熱焊接動作。如此一來，在電子元件的轉移過程中可以提升對位精度或準度，進而可以提升焊接效果。另一方面，藉由電子元件轉移設備的使用，電子元件可以直接性地從可撓性載體轉移到目標基板上並進行焊接。如此一來，可以減少製程時間、設備成本及/或耗材(如：臨時載體及膠)的使用，而可以提升生產效率。

100:電子元件轉移設備 110:第一框架 120:第二框架 130:致動機構 140:能量產生裝置 150:控制系統 151:輸入單元 152:輸出單元 153:運算單元 154:儲存單元 159:訊號線 160:雲端系統 200:頂抵元件 220、230:端部 300:可撓性載體 300a、300b:表面 310:載體框 400、401、402:電子元件 430:晶粒 450:導電連接件 500:目標基板 540:接墊 610:彈性體 620:載件 620b:承載面 630:扣件 D1:頂抵方向 L1、L2:能量束 t1、t2、t3、t4、t5:時序

圖1至圖7為本新型創作的電子元件轉移設備的一實施例作動時的部分側視示意圖。圖8為圖1至圖7作動時的對應時序示意圖。圖9A為本新型創作的電子元件轉移設備的一實施例作動時部分元件的側視示意圖。圖9B為圖9A的俯視示意圖。圖10為本新型創作的電子元件轉移設備的一實施例作動時部分元件的另一側視示意圖。

100:電子元件轉移設備

110:第一框架

120:第二框架

130:致動機構

140:能量產生裝置

150:控制系統

151:輸入單元

152:輸出單元

153:運算單元

154:儲存單元

159:訊號線

160:雲端系統

200:頂抵元件

300:可撓性載體

310:載體框

401:電子元件

450:導電連接件

500:目標基板

540:接墊

D1:頂抵方向

L2:能量束

Claims

一種電子元件轉移設備，用以將一可撓性載體上的一電子元件轉移至一目標基板上，該電子元件轉移設備包括：一第一框架，用於承載該可撓性載體；一第二框架，用於承載該目標基板，並使該目標基板以及該可撓性載體相對配置；一頂抵元件，相鄰於該可撓性載體配置且具有一頂抵端部；一致動機構，用於致動該頂抵元件朝該可撓性載體的方向移動，並使該頂抵端部頂抵該可撓性載體；以及一能量產生裝置，用於產生一能量束，該能量束通過該頂抵端部並射向該可撓性載體，且該能量束的能量為1~50瓦。
如請求項1所述的電子元件轉移設備，其中該頂抵元件具有一通道，且該通道延伸至該頂抵端部。
如請求項1所述的電子元件轉移設備，其中該頂抵元件為透明的。
如請求項1所述的電子元件轉移設備，其中該能量束為雷射光束。
如請求項1所述的電子元件轉移設備，其中該能量束為紅外線光束。