微元件的轉(zhuǎn)移方法、裝置及電子設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微元件的轉(zhuǎn)移方法、裝置及電子設(shè)備，包含步驟：在第一基板上放置至少一個微元件；采用仿生壁虎材料制作而成的轉(zhuǎn)置頭，朝向并接觸所述微元件，藉由仿生壁虎材料的粘附能力吸附所述微元件，以提取所需的微元件；以及轉(zhuǎn)置頭朝向一第二基板，藉由仿生壁虎材料的脫附能力脫附所述微元件，以釋放所需的微元件于所述第二基板上。
【專利說明】
微元件的轉(zhuǎn)移方法、裝置及電子設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于顯示的微元件，更具體地，涉及一種用于微元件的轉(zhuǎn)移方法、一種微元件裝置以及一種包含微元件裝置的電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]微元件技術(shù)是指在襯底上以高密度集成的微小尺寸的元件陣列。目前，微間距發(fā)光二極管(Micro LED)技術(shù)逐漸成為研究熱門，工業(yè)界期待有高品質(zhì)的微元件產(chǎn)品進(jìn)入市場。高品質(zhì)微間距發(fā)光二極管產(chǎn)品會對市場上已有的諸如LCD/0LED的傳統(tǒng)顯示產(chǎn)品產(chǎn)生深刻影響。
[0003]在制造微元件的過程中，首先在施體基板上形成微元件，接著將微元件轉(zhuǎn)移到接收基板上。接收基板例如是顯示屏。在制造微元件過程中的一個困難在于:如何將微元件從施體基板上轉(zhuǎn)移到接收基板上。
[0004]傳統(tǒng)轉(zhuǎn)移微元件的方法為借由基板接合(WaferBonding)將微元件自轉(zhuǎn)移基板轉(zhuǎn)移至接收基板。轉(zhuǎn)移方法的其中一種實(shí)施方法為直接轉(zhuǎn)移，也就是直接將微元件陣列自轉(zhuǎn)移基板接合至接收基板，之后再將轉(zhuǎn)移基板移除。另一種實(shí)施方法為間接轉(zhuǎn)移。此方法包含兩次接合/剝離的步驟，首先，轉(zhuǎn)移基板自施體基板提取微元件陣列，接著轉(zhuǎn)移基板再將微元件陣列接合至接收基板，最后再把轉(zhuǎn)移基板移除。其中，提取微元件陣列一般通過靜電拾取的方式來執(zhí)行。在靜電拾取的過程中需要使用轉(zhuǎn)移頭陣列。轉(zhuǎn)移頭陣列的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，并需要考慮它的可靠性。制造轉(zhuǎn)移頭陣列需要額外的成本。在利用轉(zhuǎn)移頭陣列的拾取之前需要產(chǎn)生相位改變。另外，在使用轉(zhuǎn)移頭陣列的制造過程中，微元件用于相位改變的熱預(yù)算受到限制，通常小于350°C，或者更具體地，小于200°C;否則，微元件的性能會劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提出了一種微元件的轉(zhuǎn)移方法、裝置及電子設(shè)備。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述微元件的轉(zhuǎn)移方法包含步驟:
(1)在第一基板上放置至少一個微元件；
(2)采用仿生壁虎材料制作而成的轉(zhuǎn)置頭，朝向并接觸所述微元件，藉由仿生壁虎材料的粘附能力吸附所述微元件，以提取所需的微元件；以及
(3)轉(zhuǎn)置頭朝向一第二基板，藉由仿生壁虎材料的脫附能力脫附所述微元件，以釋放所需的微元件于所述第二基板上。
[0007]優(yōu)選地，所述微元件的數(shù)量為多個，其中步驟(2)僅將部分所述微元件吸附，以提取所需的微元件。
[0008]優(yōu)選地，所述微元件的數(shù)量為多個，其中步驟(3)僅將部分所述微元件脫附，以釋放所需的微元件。
[0009]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)置頭表面包括微納米復(fù)合的剛絨毛結(jié)構(gòu)。
[0010]優(yōu)選地，所述脫附通過改變剛絨毛結(jié)構(gòu)與微元件的夾角實(shí)現(xiàn)。
[0011]優(yōu)選地，所述剛絨毛結(jié)構(gòu)與微元件的夾角超過得以脫附的最小臨界角。
[0012]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)置頭在其表面上具有范圍為IX 15至I X 114個突起每cm2的突起
FtFt也/又。
[0013]優(yōu)選地，所述仿生壁虎材料選用硅橡膠或聚亞胺酯或聚酯樹脂或聚酰亞胺或人造橡膠或環(huán)氧樹脂或聚二甲基硅氧烷或聚氨酯與對苯二甲酸乙二酯或聚甲基丙烯酸甲酯或多壁碳納米管或前述任意組合。
[0014]優(yōu)選地，所述第一基板為生長基板或者承載基板。
[0015]優(yōu)選地，所述微元件為尚未進(jìn)行晶片切割工藝的晶圓或者發(fā)光二極管或者激光二極管。
[0016]優(yōu)選地，所述第二基板為主動元件陣列基板或被動元件陣列基板。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種使用根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)移方法制造的微元件目.ο
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種電子設(shè)備，包含根據(jù)本發(fā)明的微元件裝置。
[0019]另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，盡管現(xiàn)有技術(shù)中存在許多問題，但是，本發(fā)明的每個實(shí)施例或權(quán)利要求的技術(shù)方案可以僅在一個或幾個方面進(jìn)行改進(jìn)，而不必同時解決現(xiàn)有技術(shù)中或者【背景技術(shù)】中列出的全部技術(shù)問題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對于一個權(quán)利要求中沒有提到的內(nèi)容不應(yīng)當(dāng)作為對于該權(quán)利要求的限制。
【附圖說明】
[0020]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。
[0021]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的一種微元件裝置制作方法的流程圖。
[0022]圖2?圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的一種微元件裝置制作方法的過程示意圖，其中圖5為圖4剛絨毛結(jié)構(gòu)301的SEM圖。
[0023]圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的另一種微元件裝置制作方法的中間步驟示意圖。
[0024]圖10?12為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的具有二維陣列式微間距RGBLED芯片的顯示屏示意圖，其中圖11為圖10的局部LED芯片放大示意圖，圖12為圖11的LED芯片剖視示意圖。
[0025]圖13?15為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的制作具有二維陣列式微間距RGBLED芯片的顯示屏的工藝步驟示意圖。
[0026]圖中標(biāo)示:100:第一基板;200:微元件；201:芯片區(qū)；220:切割道區(qū)；300:轉(zhuǎn)置頭；301:剛絨毛結(jié)構(gòu);400:第二基板。
【具體實(shí)施方式】
[0027]現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。
[0028]以下對至少一個示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0029]對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。
[0030]實(shí)施例1
圖1顯示了一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其主要包括了工藝步驟SlOO?S300，下面結(jié)合圖2~8進(jìn)行說明。
[0031 ]如圖2所示，提供一第一基板100，該基板可以是生長基板或者承載基板，本實(shí)施例優(yōu)選承載基板，承載基板的材質(zhì)可為玻璃、娃、聚碳酸酯(Po Iycarbonate，PC)、丙稀腈-丁二稀-苯乙稀(Aerylonitri Ie Butadiene Styrene，ABS)或其任意組合。應(yīng)該了解到，以上所舉的承載基板的【具體實(shí)施方式】僅為例示，并非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，應(yīng)視實(shí)際需要，靈活選擇第一基板100的【具體實(shí)施方式】。在第一基板100上放置若干個微元件200，微元件可以是尚未進(jìn)行晶片切割工藝的晶圓或者發(fā)光二極管或者激光二極管，本實(shí)施例優(yōu)選微元件為薄膜發(fā)光二極管(Thin Light-emitting D1de)，厚度可為約0.5μηι至約ΙΟΟμπι。微元件200的形狀可為圓柱體，且圓柱體的半徑可為約0.5μηι至約500μπι，但并不限于此，微元件200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。
[0032]如圖3所示，提供一轉(zhuǎn)置頭300，采用仿生壁虎材料制作而成，朝向位于第一基板上的微元件200。仿生壁虎材料可以選用硅橡膠或聚亞胺酯或聚酯樹脂或聚酰亞胺或人造橡膠或環(huán)氧樹脂或聚二甲基硅氧烷或聚氨酯與對苯二甲酸乙二酯或聚甲基丙烯酸甲酯或多壁碳納米管或前述任意組合。
[0033]如圖4所示，轉(zhuǎn)置頭300接觸位于第一基板上的微元件200，施加于預(yù)壓力，比如80?ΙΟΟηΝ。轉(zhuǎn)置頭300的表面包括微納米復(fù)合的剛絨毛結(jié)構(gòu)301(如圖5所示)，比如是具有范圍為I X 15至I X 114個突起每cm2的突起密度。藉由仿生壁虎材料制作而成的剛絨毛結(jié)構(gòu)接觸微元件表面產(chǎn)生范德華力，具有粘附作用，從而吸附微元件，以提取所需微元件200，如圖6所示。剛絨毛結(jié)構(gòu)的表面優(yōu)選具有憎水性，可以阻止接觸面上水層的形成，盡可能地減小毛細(xì)力的可能作用，對減小間隙，提供范德華力起著重要的作用。微元件可以一次性全部提取，也可以根據(jù)需要僅部分提取。進(jìn)一步地，可以部分提取合格微元件轉(zhuǎn)移，留下剩余的不合格微元件;也可以提取不合格微元件，而在第一基板上留下合格微元件，如此可以提升微元件轉(zhuǎn)移過程中的良率。
[0034]如圖7所示，提供一第二基板400，轉(zhuǎn)置頭300朝向該第二基板400。第二基板作為接收基板，可以選用汽車玻璃、玻璃片、柔性電子基底諸如有電路的柔性膜、顯示器背板、太陽能玻璃、金屬、聚合物、聚合物復(fù)合物，以及玻璃纖維。
[0035]如圖8所示，藉由仿生壁虎材料的脫附能力脫附微元件200，以釋放所需微元件于第二基板400上。轉(zhuǎn)置頭300釋放微元件200的脫附過程可以通過一定距離的滑移(如5?10μm)，改變剛絨毛結(jié)構(gòu)與微元件的夾角實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選夾角α超過得以脫附的最小臨界角(不同材料臨界值不一樣，本實(shí)施例以30°為例)容易產(chǎn)生脫附。第二基板400可以是主動元件陣列基板或被動元件陣列基板，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選主動元件陣列基板，因此第二基板400與微元件200將形成主動顯示面板，但并不限于此。第二基板400與微元件200也可以形成發(fā)光裝置。微元件可以一次性全部釋放，也可以根據(jù)需要部分釋放。進(jìn)一步地，可以部分釋放合格微元件，留下剩余的不合格微元件;也可以釋放不合格微元件，而在第一基板上留下合格微元件，如此可以提升微元件轉(zhuǎn)移過程中的良率。
[0036]采用本實(shí)施例的微元件轉(zhuǎn)移方法制作的裝置，可以廣泛用于電子設(shè)備中，該電子設(shè)備可以是手機(jī)、平板電腦等。
[0037]實(shí)施例2
如圖9所示，與實(shí)施例1不同的是，實(shí)施例1所述的微元件為已經(jīng)進(jìn)行晶片切割工藝得到的發(fā)光二極管，而本實(shí)施例的微元件200為尚未進(jìn)行晶片切割工藝的晶圓，該晶圓包括芯片區(qū)210和切割道區(qū)220。由于藉由仿生壁虎材料制作而成的轉(zhuǎn)置頭剛絨毛結(jié)構(gòu)對于微元件具有強(qiáng)吸附作用，因此轉(zhuǎn)置頭無需制作成與晶圓相匹配的尺寸大小或者形狀，從而可以充分發(fā)揮轉(zhuǎn)置頭300的適應(yīng)性，而不需要特別加工制作。
[0038]實(shí)施例3
如圖10所示，以制作尺寸為138.lmm*67mm的顯示屏為例，其具有1334 X 750顆二維陣列式微間距RGB三基色LED芯片，其中LED芯片的橫向線寬(X)為103μπι，縱向線寬(Y)為89μπι，LED芯片的橫向尺寸(X)為93μπι，縱向尺寸(Y)為80μπι，橫向間距(X)為ΙΟμπι，縱向間距(Y)為9ym;LED芯片的橫向線寬(X)= LED芯片的橫向尺寸(X)+橫向間距(X) ;LED芯片的橫向線寬(Y)= LED芯片的橫向尺寸(Y)+橫向間距(Y)。
[0039]如圖11?12所示，二維陣列式微間距RGB三基色LED芯片的上表面通過透明電極(如ΙΤ0)作為導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)各LED芯片電性連接，避免吸光或遮光現(xiàn)象;RGB三基色LED芯片的下表面可以設(shè)置ITO或者藍(lán)寶石(Al2O3)或金屬(Metal)。
[0040]上述陣列式微間距LED顯示屏的制作方法，包括以下工藝步驟:
如圖13所示，提供分別具有R-LED、G-LED、B-LED芯片的藍(lán)膜片，該藍(lán)膜片不需擴(kuò)膜，作為第一基板，用于承載LED芯片;并提供一接收基板，作為第二基板。
[0041]如圖14所示，步驟(a):通過高分辨的芯片分選裝置，采用仿生壁虎材料制作而成的轉(zhuǎn)置頭，朝向并接觸具有R-LED芯片的藍(lán)膜片，藉由仿生壁虎材料的粘附能力吸附R-LED芯片，從而抓取一連續(xù)的R-LED芯片串，并藉由仿生壁虎材料的脫附能力脫附R-LED芯片串，從而將R-LED芯片串釋放至第二基板(接收基板)，即實(shí)現(xiàn)所需的R-LED芯片串從第一基板轉(zhuǎn)移至第二基板上，如遇具有缺陷的芯片則跳過，直至抓取符合連續(xù)的光電參數(shù)合格的R-LED芯片串；步驟(b):通過高分辨的芯片分選裝置，采用仿生壁虎材料制作而成的轉(zhuǎn)置頭，朝向并接觸具有G-LED芯片的藍(lán)膜片，藉由仿生壁虎材料的粘附能力吸附G-LED芯片，從而抓取一連續(xù)的G-LED芯片串，并藉由仿生壁虎材料的脫附能力脫附G-LED芯片串，從而將G-LED芯片串釋放至第二基板(接收基板)，即實(shí)現(xiàn)所需的G-LED芯片串從第一基板轉(zhuǎn)移至第二基板上，如遇具有缺陷的芯片則跳過，直至抓取符合連續(xù)的光電參數(shù)合格的G-LED芯片串；步驟(c):通過高分辨的芯片分選裝置，采用仿生壁虎材料制作而成的轉(zhuǎn)置頭，朝向并接觸具有B-LED芯片的藍(lán)膜片，藉由仿生壁虎材料的粘附能力吸附B-LED芯片，從而抓取一連續(xù)的B-LED芯片串，并藉由仿生壁虎材料的脫附能力脫附B-LED芯片串，從而將B-LED芯片串釋放至第二基板(接收基板)，即實(shí)現(xiàn)所需的B-LED芯片串從第一基板轉(zhuǎn)移至第二基板上，如遇具有缺陷的芯片則跳過，直至抓取符合連續(xù)的光電參數(shù)合格的B-LED芯片串。
[0042]如圖15所示，重復(fù)步驟(a)?(C)若干次，直至LED芯片串布滿第二基板(接收基板)；R-LED、G-LED、B-LED芯片串依次相鄰排列，并通過透明電極(ITO)作為電性連接導(dǎo)線，從而制得陣列式微間距發(fā)光二極管(Micro LED)顯示器件。
[0043]進(jìn)一步地，每次抓取的LED芯片串顆的數(shù)目可以視顯示裝置的尺寸、LED芯片尺寸大小進(jìn)行調(diào)整，本實(shí)施例以每次抓取50?60顆為佳。
[0044]本實(shí)施例通過高分辨的芯片分選裝置，并采用選擇性區(qū)域轉(zhuǎn)印技術(shù)(SelectiveArea Bonding)，將第一基板(藍(lán)膜片)上的芯片以整串形式轉(zhuǎn)移至第二基板(接收基板)，速度快，成本低，精度高(誤差<2μπι);此外由于第一基板(藍(lán)膜片)不需要擴(kuò)膜，轉(zhuǎn)移效率高。
[0045]本發(fā)明提供的微元件轉(zhuǎn)移方法，在用于制作裝置過程中，以發(fā)光二極管作為微元件為例，可以僅轉(zhuǎn)移一次，制作單色發(fā)光二極管，也可以轉(zhuǎn)移多次，比如制作RGB三基色混合發(fā)出白光的發(fā)光二極管，適用于顯示屏組件等電子設(shè)備(如實(shí)施例3)。
[0046]盡管已經(jīng)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是理解的是，本發(fā)明不應(yīng)限于這些示例性實(shí)施例而是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠在如下文的權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行各種變化和修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述微元件的轉(zhuǎn)移方法包含步驟: (1)在第一基板上放置至少一個微元件； (2)采用仿生壁虎材料制作而成的轉(zhuǎn)置頭，朝向并接觸所述微元件，藉由仿生壁虎材料的粘附能力吸附所述微元件，以提取所需的微元件；以及 (3)轉(zhuǎn)置頭朝向一第二基板，藉由仿生壁虎材料的脫附能力脫附所述微元件，以釋放所需的微元件于所述第二基板上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述微元件的數(shù)量為多個，其中步驟(2)僅將部分所述微元件吸附，以提取所需的微元件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述微元件的數(shù)量為多個，其中步驟(3)僅將部分所述微元件脫附，以釋放所需的微元件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述轉(zhuǎn)置頭表面包括微納米復(fù)合的剛絨毛結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述脫附通過改變剛絨毛結(jié)構(gòu)與微元件的夾角實(shí)現(xiàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述剛絨毛結(jié)構(gòu)與微元件的夾角超過得以脫附的最小臨界角。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述轉(zhuǎn)置頭在其表面上具有范圍為I X 15Sl X 114個突起每cm2的突起密度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述仿生壁虎材料選用硅橡膠或聚亞胺酯或聚酯樹脂或聚酰亞胺或人造橡膠或環(huán)氧樹脂或聚二甲基硅氧烷或聚氨酯與對苯二甲酸乙二酯或聚甲基丙烯酸甲酯或多壁碳納米管或前述任意組合。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述第一基板為生長基板或者承載基板。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述微元件為尚未進(jìn)行晶片切割工藝的晶圓或者發(fā)光二極管或者激光二極管。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微元件的轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述第二基板為主動元件陣列基板或被動元件陣列基板。12.—種使用根據(jù)權(quán)利要求1?11所述的轉(zhuǎn)移方法制造的微元件裝置。13.—種電子設(shè)備，包含根據(jù)權(quán)利要求12所述的微元件裝置。
【文檔編號】H01L33/00GK106057723SQ201610672723
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月16日 公開號201610672723.5, CN 106057723 A, CN 106057723A, CN 201610672723, CN-A-106057723, CN106057723 A, CN106057723A, CN201610672723, CN201610672723.5
【發(fā)明人】徐宸科, 鄭建森, 邵小娟, 林科闖
【申請人】廈門市三安光電科技有限公司