一种Mini/MicroLED芯片超声振动剥离巨量转移装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种Mini/Micro LED芯片超声振动剥离巨量转移装置，主要由芯片承载系统、激光超声视觉系统和基板承载系统三部分组成，芯片承载系统包括：大理石平台、支座、承载支架和承载板；激光超声视觉系统包括：上电机定子、上导轨、上移动组件、超声振动运动模块、超声振动驱动器、超声振动组件、激光器、激光调焦镜头、工业CCD相机、上光栅尺和上光栅尺读数头；基板承载系统包括：下电机定子、下导轨、下移动组件、升降组件、下光栅尺和下光栅尺读数头。本发明专利技术利用紫外激光照射粘性层降低其粘性，仅需低能量的超声振动将芯片剥离，不会引起芯片损伤和弹性膜疲劳，提升芯片和弹性膜寿命，更好控制芯片的转移落点和角度误差，提高芯片转移精度和良率。芯片转移精度和良率。芯片转移精度和良率。

【技术实现步骤摘要】
一种Mini/Micro LED芯片超声振动剥离巨量转移装置


[0001]本专利技术涉及一种半导体光电技术，尤其涉及一种Mini/Micro LED芯片超声振动剥离巨量转移装置。

技术介绍

[0002]随着科技的发展、半导体技术的提高，显示屏被广泛地应用于交通车站、机关企业等各种场所，成为信息传播、新闻发布和广告宣传最有效的媒介。显示屏在人类生活中占据着越来越重要的地位，显示质量以及感知效果直接关乎人类生活质量和生产效率。显示芯片是具有显示功能的芯片，由其制备的显示屏作为人类视觉的延伸，对人类信息化、智能化生活起到关键作用。
[0003]电子显示屏分为阴极射线管屏(CRT)、等离子体屏(PDP)、液晶屏(LCD)、有机发光二极管屏(OLED)和Mini/Micro LED屏。CRT屏诞生于1897年，利用电子束触及磷光表面产生图像，其色彩和灰度精确性高，但显示图像失真严重。LCD屏和PDP屏诞生于1964年。PDP屏利用高压激发荧光粉发光实现成像，其亮度高、对比度好且视角范围广，但功耗高。LCD屏利用改变电场中液晶分子排列来调制背光灯的光强，借助像素上的绿色片实现毫秒级反应速度彩色显示，其反应速度快、功耗低、体积小且亮度高，但对比度低、可视角度小。OLED屏诞生于1987年，利用电场驱动有机半导体材料和发光材料发光，其无需背光源、自发光响应时间快、对比度高且可弯曲，但寿命短，随工作时间增长发光效率和亮度下降。
[0004]Mini/Micro LED屏，具有超高解析度、高亮度、低功耗、无拼接缝隙及快响应等优点，成为继LCD屏和OLED屏技术之后全新颇具活力的显示技术。Mini/Micro LED屏生产的工艺流程链长且复杂，包括芯片制备(衬底制备、外延材料生长、芯片加工、芯片电测、划片)、芯片转移(芯片源基板分离、芯片拾取、芯片放置)和缺陷检测与修复。在Mini/Micro LED芯片制备完成后，需要将其转移到电流驱动背板上，其中Mini LED芯片尺寸约为50μm
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200μm，而Micro LED芯片则会微缩至小于50μm。生产一台普通的4K屏幕需要转移的微米级LED芯片数量将达到数百万甚至千万量级，即使一次转移1万颗，也至少需要重复上百次，这个过程称之为巨量转移。
[0005]芯片巨量转移速度和良品率分别是制约面板产能和显示效果的主要因素，为了克服这一难题，业界提出了众多巨量转移方式。现有主流的巨量转移方式有精准拾取转移、流体自组装、滚轴转印和激光选择性释放。精准拾取转移根据作用力的不同，可以分为静电力抓取、磁力抓取、摆臂式和针刺式，其效率、精准度和稳定度相对较低。流体自组装利用流体力驱动芯片转移，转移速度快、成本低且分辨率可调，但其在转移过程中芯片完整性、良率和在Micro LED与空洞之间电连接无法保证。滚轴转印采用呈滚筒形的微粘性印章，从源基板拾取芯片放置于目标基板，可以转移Micro尺寸级别的LED芯片，但精密度工艺难度大，需要严格控制滚轴的旋转速度和高度。激光选择性释放利用激光作用于转移膜，引起界面的热膨胀或牺牲层的烧蚀，产生驱动力来转移芯片，但受限于目前设备和材料性能，激光与转移膜作用过程控制难度大。
[0006]中国专利201811564866.X所述的采用超声驻波操纵Micro
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LED巨量转移的方法，通过激光加热弹性膜使其发生形变，使粘附在弹性膜上的芯片脱离芯片载板，并悬浮于声压节点上，再通过调节声压节点间距来控制芯片之间的间距。当悬浮的芯片的间距与目标衬底上的芯片贴装位置间距相等时，撤去超声波，芯片在重力作用下落到目标衬底上，实现LED芯片转移。该专利在芯片转移时，利用激光加热弹性膜使其发生形变，引起作用力大小和方向波动性大，控制难度高，造成部分芯片下落角度偏位，无法落入声压节点，直接转移至目标基板。但未经过声压节点调节的芯片落点位置不准确，降低了转移良率。此外，该专利在实际应用中需要对匹配电路的参数进行实时调整，引入了额外的测量和控制方法，导致实用化成本较高。
[0007]中国专利201811564324.2所述的超声释放式Micro
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LED巨量转移方法，通过超声振动迫使粘附在芯片载板上的弹性膜发生形变，使粘附在弹性膜上的芯片脱离芯片载板，并在重力的作用下落向目标衬底上，实现LED芯片转移。当弹性膜粘性较强时，需要较强的超声振动迫使弹性膜变形将芯片振落，引发芯片暗伤或损坏。弹性膜在长时间强振动作用下，其变形较大，形变频率高，易引起弹性膜疲劳，造成弹性恶化。此外，每颗芯片与弹性膜的粘性不一致，导致每颗芯片脱离弹性膜时的速度和方向不一致，造成芯片落点位置误差和角度误差增大，降低了芯片转移良率。
[0008]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供了一种Mini/Micro LED芯片超声振动剥离巨量转移装置，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
[0010]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0011]本专利技术的Mini/Micro LED芯片超声振动剥离巨量转移装置，主要由芯片承载系统、激光超声视觉系统和基板承载系统三部分组成，芯片承载系统主要包括：大理石平台1、左支座2A、右支座2B、芯片承载支架3和芯片承载板4；激光超声视觉系统主要包括：上平面左纵向电机定子5A、上平面右纵向电机定子5B、上平面左外导轨6A、上平面左内导轨 6B、上平面右内导轨6C、上平面右外导轨6D、上平面纵向移动组件7、上平面横向移动组件8、超声振动运动模块9、超声振动驱动器10、超声振动组件11、激光器12、激光调焦镜头13、工业CCD相机固定架14、工业CCD相机15、上平面横向光栅尺16、上平面横向光栅尺读数头17、上平面纵向光栅尺18和上平面纵向光栅尺读数头19；基板承载系统主要包括：下平面左纵向电机定子20A、下平面右纵向电机定子20B、下平面左外导轨 21A、下平面左内导轨21B、下平面右内导轨21C、下平面右外导轨21D、下平面纵向移动组件22、基板承载升降组件23、下平面横向光栅尺24、下平面横向光栅尺读数头25、下平面纵向光栅尺26和下平面纵向光栅尺读数头27；大理石平台1位于左支座2A、右支座2B的下方，左支座2A和右支座2B分别位于大理石平台1上表面的左侧和右侧，并通过紧固螺钉安装在大理石平台1上，芯片承载支架3位于左支座2A和右支座2B之间，并通过紧固螺钉分别安装在左支座2A的右侧和右支座2B的左侧，芯片承载板4位于芯片承载支架3的上平面，并通过芯片承载支架3中部凹槽固定，上平面左纵向电机定子5A和上平面右纵向电机定子5B分别位于左支座2A上表面中部和右支座2B上表面中部，并通过紧固螺钉分别安装在左支座2A和右支座2B上表面，上平面左外导轨6A和
上平面左内导轨6B分别位于左支座2A上表面的左侧和右侧，上平面左外导轨6A和上平面左内导轨6B分别位于上平面左纵向电机定子5A的左侧和右侧，并通过紧固螺钉安装在左支座2A上，上平面右内导轨6C和上平面右外导轨6D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Mini/Micro LED芯片超声振动剥离巨量转移装置，主要由芯片承载系统、激光超声视觉系统和基板承载系统三部分组成，其特征在于：所述芯片承载系统主要包括：大理石平台(1)、左支座(2A)、右支座(2B)、芯片承载支架(3)和芯片承载板(4)；激光超声视觉系统主要包括：上平面左纵向电机定子(5A)、上平面右纵向电机定子(5B)、上平面左外导轨(6A)、上平面左内导轨(6B)、上平面右内导轨(6C)、上平面右外导轨(6D)、上平面纵向移动组件(7)、上平面横向移动组件(8)、超声振动运动模块(9)、超声振动驱动器(10)、超声振动组件(11)、激光器(12)、激光调焦镜头(13)、工业CCD相机固定架(14)、工业CCD相机(15)、上平面横向光栅尺(16)、上平面横向光栅尺读数头(17)、上平面纵向光栅尺(18)和上平面纵向光栅尺读数头(19)；所述基板承载系统主要包括：下平面左纵向电机定子(20A)、下平面右纵向电机定子(20B)、下平面左外导轨(21A)、下平面左内导轨(21B)、下平面右内导轨(21C)、下平面右外导轨(21D)、下平面纵向移动组件(22)、基板承载升降组件(23)、下平面横向光栅尺(24)、下平面横向光栅尺读数头(25)、下平面纵向光栅尺(26)和下平面纵向光栅尺读数头(27)；所述大理石平台(1)位于左支座(2A)、右支座(2B)的下方，左支座(2A)和右支座(2B)分别位于大理石平台(1)上表面的左侧和右侧，并通过紧固螺钉安装在大理石平台(1)上，芯片承载支架(3)位于左支座(2A)和右支座(2B)之间，并通过紧固螺钉分别安装在左支座(2A)的右侧和右支座(2B)的左侧，芯片承载板(4)位于芯片承载支架(3)的上平面，并通过芯片承载支架(3)中部凹槽固定，上平面左纵向电机定子(5A)和上平面右纵向电机定子(5B)分别位于左支座(2A)上表面中部和右支座(2B)上表面中部，并通过紧固螺钉分别安装在左支座(2A)和右支座(2B)上表面，上平面左外导轨(6A)和上平面左内导轨(6B)分别位于左支座(2A)上表面的左侧和右侧，上平面左外导轨(6A)和上平面左内导轨(6B)分别位于上平面左纵向电机定子(5A)的左侧和右侧，并通过紧固螺钉安装在左支座(2A)上，上平面右内导轨(6C)和上平面右外导轨(6D)分别位于右支座(2B)上表面的左侧和右侧，上平面右内导轨(6C)和上平面右外导轨(6D)分别位于上平面右纵向电机定子(5B)的左侧和右侧，并通过紧固螺钉安装在右支座(2B)上，上平面纵向移动组件(7)位于上平面左纵向电机定子(5A)、上平面右纵向电机定子(5B)、上平面左外导轨(6A)、上平面左内导轨(6B)、上平面右内导轨(6C)和上平面右外导轨(6D)的上方，并通过上平面纵向移动组件(7)底部的滑块卡在上平面左外导轨(6A)、上平面左内导轨(6B)、上平面右内导轨(6C)和上平面右外导轨(6D)上，上平面横向移动组件(8)位于上平面纵向移动组件(7)的上方，并通过上平面横向移动组件(8)底部的滑块卡在上平面纵向移动组件(7)的导轨上，超声振动运动模块(9)位于上平面横向移动组件(8)前表面的下侧，并通过紧固螺钉安装在上平面横向移动组件(8)上，超声振动驱动器(10)位于超声振动运动模块(9)的前侧，并通过紧固轴承安装在超声振动运动模块(9)的电机座上，超声振动组件(11)位于超声振动运动模块(9)的前方和超声振动驱动器(10)的下方，并通过紧固双头螺柱安装在超声振动驱动器(10)的下方，激光器(12)位于上平面横向移动组件(8)前表面左上方，激光器(12)位于超声振动运动模块(9)和超声振动驱动器(10)的上方，并通过紧固螺钉安装在上平面横向移动组件(8)上，激光调焦镜头(13)位于超声振动运动模块(9)、超声振动驱动器(10)和超声振动组件(11)的上方，激光调焦镜头(13)位于激光器(12)的下方，并通过旋紧螺纹固定在激光器(12)下方，工业CCD相机固定架(14)位于上平面横向移动组件(8)的前表面，工业CCD相机固定架(14)位于激光
器(12)、超声振动运动模块(9)、超声振动驱动器(10)和超声振动组件(11)的右侧，并通过紧固螺钉安装在上平面横向移动组件(8)上，工业CCD相机(15)位于工业CCD相机固定架(14)中部卡槽内，并通过紧固螺钉固定在工业CCD相机固定架(14)内，上平面横向光栅尺(16)位于上平面纵向移动组件(7)的前表面，并通过环氧树脂胶粘在上平面纵向移动组件(7)上，上平面横向光栅尺读数头(17)位于上平面横向移动组件(8)前表面的右下方，并通过紧固螺钉安装在上平面横向移动组件(8)上，上平面纵向光栅尺(18)位于右支座(2B)左侧表面的上方，并通过环氧树脂胶粘在右支座(2B)上，上平面纵向光栅尺读数头(19)位于上平面纵向移动组件(7)右前侧表面上和上平面纵向光栅尺(18)的上方，并通过紧固螺钉安装在上平面纵向移动组件(7)上，下平面左纵向电机定子(20A)和下平面右纵向电机定子(20B)分别位于大理石平台(1)上表面左右两侧，并通过紧固螺钉安装在大理石平台(1)上，下平面左外导轨(21A)和下平面左内导轨(21B)位于大理石平台(1)上表面左侧，下平面左外导轨(21A)和下平面左内导轨(21B)分别位于下平面左纵向电机定子(20A)的左侧和右侧，并通过紧固螺钉安装在大理石平台(1)上，下平面右内导轨(21C)和下平面右外导轨(21D)位于大理石平台(1)上表面右侧，下平面右内导轨(21C)和下平面右外导轨(21D)分别位于下平面右纵向电机定子(20B)的左侧和右侧，并通过紧固螺钉安装在大理石平台(1)上，下平面纵向移动组件(22)位于下平面左纵向电机定子(20A)、下平面右纵向电机定子(20B)、下平面左外导轨(21A)、下...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，冯倩，陈永铭，黄艳，樊竞超，徐杰，
申请(专利权)人：北京海炬电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：