用于拾取和放置光电半导体芯片的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于拾取和放置光电半导体芯片(11)的方法，其包括：在光电半导体芯片(11)中产生电子与空穴对并因此在相应的光电半导体芯片(11)的周围环境中产生电偶极场，拾取工具(13)产生电场，并且在产生电子与空穴对期间或之后利用拾取工具(13)将光电半导体芯片(11)拾取并放置在指定位置。片(11)拾取并放置在指定位置。片(11)拾取并放置在指定位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于拾取和放置光电半导体芯片的方法和设备
[0001]本申请要求已经在2019年8月12日向德国专利商标局递交的申请号为10 2019 121 672.9的德国专利申请的优先权。在此将申请号为10 2019 121 672.9的德国专利申请的公开内容引入本申请的公开内容中。


[0002]本专利技术涉及用于拾取和放置光电半导体芯片的方法和设备。

技术介绍

[0003]光电半导体芯片、尤其是LED(发光二极管)在一些传统的组装过程中被测试并且必要时在被安装到电路板上之前被分拣。然而，这可以非常复杂而且通常有高昂的附加成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的尤其在于提供一种方法，利用该方法可以拾取和放置光电半导体芯片，同时可以分拣出具有确定缺陷的光电半导体芯片。此外，应提出用于拾取和放置光电半导体芯片的相应的设备。
[0005]本专利技术的一个目的通过具有权利要求1的特征的、用于拾取和放置光电半导体芯片的方法实现。本专利技术的另一个目的通过具有独立权利要求13的特征的、用于拾取和放置光电半导体芯片的设备实现。在从属权利要求中给出了本专利技术的优选的实施方式和变体方案。
[0006]根据本专利技术的用于拾取和放置光电半导体芯片的方法包括：在光电半导体芯片中产生电子与空穴对。
[0007]光电半导体芯片可以各自具有带光敏区域的半导体层，该光敏区域还能被称为光学有源区域。该区域可以例如是发光二极管的有源区。通过适当的激励，尤其通过入射光，可以在光学有源区域中产生电荷载体或电子与空穴对。
[0008]电子与空穴对由一个电子空穴和一个通过吸收能量从晶体中的基态转到激励状态的电子组成。
[0009]电子与空穴对可以由半导体材料的合适的特性彼此分开，例如具有不同浓度的掺杂物的两个区域、例如pn结。由此，在各个半导体芯片中产生电荷，其在半导体芯片外部产生偶极场。此过程也称为光电效应。
[0010]由相应的半导体芯片产生的偶极场的程度取决于半导体芯片的特性。半导体芯片可能具有诸如短路、分流或效率降低之类的缺陷，这些缺陷通常会导致由激励产生的电荷加速放电，从而导致偶极场减小。
[0011]此外，根据所提出的方法，提供了一种拾取工具，其用于拾取光电半导体芯片并将它们放置在预定位置，例如放置在自身上要安装光电半导体芯片的电路板上。在英语专业文献中，此过程也称为“拾取和放置(pick and place)”。
[0012]根据本专利技术，拾取工具至少在特定位置处例如通过在这些位置加载电来产生电场。在产生电子与空穴对期间或之后，由拾取工具拾取光电半导体芯片。
[0013]由拾取工具产生的电场与光电半导体芯片的偶极场相互作用，由此在拾取工具与光电半导体芯片之间产生吸引力或排斥力。即使没有由电子与空穴对引起的电偶极场，静电相互作用或力也可以叠加在拾取工具和光电半导体芯片之间普遍存在的相互作用或力。例如，即使没有激励产生的偶极电荷，拾取工具与各个光电半导体芯片之间也可能存在范德华吸引或静电吸引。额外的静电吸引可以克服阈值，在该阈值之上，光电半导体芯片从自身上布置有光电半导体芯片的载体分离并被拾取工具拾取。
[0014]用于从载体上取下光电半导体芯片的力可以大于拾取工具保持所取下的光电半导体芯片所需的力。因此，在某些情况下，仅需要静电力即可将其取下，而不需要保持光电半导体芯片。因此，电偶极场的存在仅对于取下光电半导体芯片是必需的，而对于保持光电半导体芯片不是必要的。
[0015]具有确定缺陷(例如短路、分流、低效率或其他缺陷)的光电半导体芯片激励时的偶极场要比没有此类缺陷的光电半导体芯片更小。因此，拾取工具和有缺陷的光电半导体芯片之间的静电相互作用很小，以至于它们不能被拾取工具拾取并保留在载体上。因此，本专利技术实现不拾取有缺陷的光电半导体芯片并且因此也不安装有缺陷的光电半导体芯片，从而可以显著减少由有缺陷的光电半导体芯片的安装引起的维修工作。然而，高性能的、即“良好”的光电半导体芯片可以被拾取工具拾取并且例如被转移到一个新的载体上。
[0016]通过合适的设计方案可以可选地导致具有某些缺陷的光电半导体芯片(其减少偶极场)由拾取工具拾取，而带有较大偶极场的“良好”的光电半导体芯片会被拾取工具排斥并留在载体上。这种设计方案还可以将良好的和有缺陷的光电半导体芯片分开。
[0017]拾取工具可以由合适的材料制成以便产生电场。例如，拾取工具可以具有其中嵌入了金属触点的聚二甲基硅氧烷(简称PDMS)。金属触点可以连接到电压源，以便相应地给PDMS材料加载电以产生电场。
[0018]此外，拾取工具可以由合适的本身会产生电场的带电材料制成。
[0019]用于产生电场的另一种选择例如在于，通过拾取工具的内部或表面上的触点来产生电场和电压。
[0020]电场也可以在拾取工具和电触点之间延伸，其中，光电半导体芯片位于拾取工具和电触点之间。电触点可以例如是自身之上或之中放置有光电半导体芯片的载体。
[0021]可以在半导体晶圆上生产光电半导体芯片，然后例如通过锯将其分离。分离后，可以使用此处介绍的方法将光电半导体芯片安装在电路板上或其他载体上。
[0022]由光电半导体芯片发射的电磁辐射可以例如是可见光、紫外线(UV)和/或红外光。
[0023]光电半导体芯片可以例如设计为发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、发光晶体管或有机发光晶体管。在各种实施例中，光电半导体芯片可以是集成电路的一部分。
[0024]例如，此类LED可用于视频墙、建筑物和车辆中的照明设备、或环境照明或地形照明。此类LED还用于应用单独LED的大面积矩阵。
[0025]光电半导体芯片例如可以是太阳能电池。
[0026]根据一个设计方案，光电半导体芯片被设计为边缘长度在100μm或更大范围内的LED。例如，LED的边缘长度在250μm到600μm之间。此类LED例如可以特别适用于上述应用示
例。
[0027]通过用光、特别是UV(紫外)光照射光电半导体芯片，可以激励光电半导体芯片以产生电子与空穴对。光谱必须具有能够激励、尤其光致发光激励的波长或波长范围。特别地，激励辐射必须具有比光电半导体芯片发射的辐射更高的能量。因此，激励辐射的波长必须短于由光电半导体芯片发射的辐射的波长。例如，蓝色的LED发出大约460nm的光，在这种情况下，激励辐射应具有440nm或更短的波长、例如大约420nm的波长。
[0028]用于产生电子与空穴对的光可以穿过拾取工具落到光电半导体芯片上。为了使之成为可能，拾取工具可以至少部分地由至少部分透明或对光可透的材料构成。此外，开口或光导可以集成到拾取工具中，光通过该开口或光导到达光电半导体芯片。
[0029]光电半导体芯片可以在被拾取工具拾取之前布置在载体或基底上。用来产生电子与空穴对的光可以穿过载体或基底落到光电半导体芯片上。为此，载体或基底可以至少部分地由对光至少部分透明或可透过的材料制成，或者可以将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于拾取和放置光电半导体芯片(11)的方法，其中，在光电半导体芯片(11)中产生电子与空穴对，并且通过所述电子与空穴对在相应的所述光电半导体芯片(11)的周围环境中产生电偶极场，拾取工具(13)产生电场，并且在产生所述电子与空穴对期间或之后，利用所述拾取工具(13)将所述光电半导体芯片(11)拾取并且放置在预定位置处。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光电半导体芯片是LED。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为了产生所述电子与空穴对，利用具有预定波长或预定波长范围的光(16)照射所述光电半导体芯片(11)。4.根据权利要求3所述的方法，其中，为了产生所述电子与空穴对，使所述光(16)通过所述拾取工具(13)射到所述光电半导体芯片(11)上。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述光电半导体芯片(11)布置在载体(12)上，并且为了产生所述电子与空穴对，使所述光(16)通过所述载体(12)射到所述光电半导体芯片(11)上。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，提供多个光电半导体芯片(11)，并且仅在所述多个光电半导体芯片(11)中的选定的光电半导体芯片(11)中产生所述电偶极场。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述拾取工具(13)仅在预定区域中产生电场。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述拾取工具(13)在朝向所述光电半导体芯片(11)的表面上具有多个凸起(17)，并且由所述拾取工具(13)的所述凸起(17)拾取所述光电半导体芯片(11)。9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述拾取工具(13)的朝向所述光电半导体芯片(11)的表面(21)的至少一个区域是平坦的，并且利用所述拾取工具(13)的平坦的所述区域拾取所述光电半导体芯片(11)。10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述拾取工具(13)具有圆柱体的形状，所述圆柱体在所述光电半导体芯片(11)上滚动以拾取所述光电半导体芯片(11)。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，改变由所述拾取工具(13)产生的所述电场以放置所述光电半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：托比亚斯，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：