批量移载微细元件的方法及其装置与流程

本发明涉及一种巨量移载微细元件的方法，特别是指一种批量移载微细元件的方法及其装置。

背景技术：

随着发光二极管(led)的成熟与演进，led产业上已发展到以薄膜化、微小化、阵列化为诉求，且尺寸可高达1~10μm等级左右微发光二极管显示器(microleddisplay)。

然而microled显示尽管已经备受企业关注和扩大研发中，在规格上也较lcd具有多重好处，甚至画质上可与oled相媲美，但是现阶段microled发展并未普及，主要困难点有三大方面：其一，在于led固晶上，以目前已成熟的led灯条制程为例，在制作一led灯条尚有坏点等失败问题发生，何况是一片显示器上要嵌入数百万颗微型led，而lcd与oled已采用批次作业，良率表现相对较佳。其二，在led元件上，覆晶led适合于microled显示，因其体积小、易制作成微型化，不需金属导线、可缩减led彼此间的间隙等，虽然覆晶技术(flipchip)目前的良率还有一定问题，但是随着led的技术的逐渐完善和资本的不断注入，已经在稳步提升。其三，在规模化转移上，未来microled显示困难处在于嵌入led制程不易采用大批量的作业方式，尤其是rgb的三色led较单色难度更高，但是未来随着led黏着、印刷等技术方法的提升，则有利于microled显示导入量产化阶段。

因此，针对microled的黏着、印刷技术，在业界当中仍是利用表面黏着技术（surfacemounttechnology，smt）技术或晶片直接封装(chiponboard，cob)技术，将微米等级的microledchip一颗一颗键接于显示基板上，此两种作法皆耗时，也是导致生产速度缓慢的因素之一，进而降低制造效率，故为监控成本的考虑下，必须再进一步研发解决的方针。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种生产快速、可提升产量及降低制造成本的批量移载微细元件的方法及其装置。

基于此，本发明主要采用下列技术手段，来实现上述目的。

一种批量移载微细元件的方法，包含以下步骤：步骤a：将多个探针呈阵列排列载设于一移载单元上，并且让各探针的针头穿伸出该移载单元的底部；步骤b：该移载单元内含一温控流道，借由导入热水到温控流道中，使探针温度提高；步骤c：驱动该移载单元使探针的针头沾润上一接着材料；步骤d：再导入冷水至温控流道中，对各探针进行降温动作，以促使该接着材料附着于该探针针头上；步骤e：再将该移载单元位移至多个微细元件上方，使每一探针对准微细元件并下压，借着针尖上的接着材料而批量沾附各微细元件；步骤f：最后将该移载单元位移至目标基板上方，将微细元件对准要放置的位置并下压；步骤g：在下压的状况下，再次进行加温动作，使得接着材料热熔后流至该基板上，并控制基板在低温，使接着材料凝结在微细元件与基板之间，即完成转移。

进一步，在步骤e中，各微细元件已预先移到特定分布间距的一平台上，当该探针针头上的接着材料沾附于各微细元件，且将该移载单元上移后，各微细元件则自该平台被带起。

进一步，在步骤e中，该移载单元的探针针头底部设有一第一结合部，各微细元件的顶部设有至少一个对应嵌合于该第一结合部的第二结合部，使得探针与微细元件暂时嵌合在一起。

进一步，在步骤b中，该温控流道的水路的热水温度介于摄氏50度至140度。

进一步，在步骤d中，该温控流道的水路的冷水温度介于摄氏0度至30度。

进一步，在步骤a之后，可对该移载单元上的探针进行整平作业，以使得该移载单元底部的每一个探针高度齐平。

进一步，在步骤c中，该接着材料为助焊剂、黏胶、底部填充剂的其中一种。

进一步，在步骤e中，该第一结合部、该第二结合部的形状为梯形、方锥形、多边形、圆形、圆弧形的任一种，借由对应形状的配合让探针与微细元件得以暂时稳定嵌合。

一种批量移载微细元件的装置，包含有：一移载单元，具有一移载头及一位于该移载头上的上盖；多个探针，呈阵列排列贯穿在该移载头上，并且使各探针的一针头穿伸出该移载头的底部；一温控流道，设置于该移载单元上，并具有一蜿蜒围绕在该探针周围的水路，该水路还具有穿伸出该移载单元顶部的一进端及一出端，通过该水路通入热水或冷水，以对前述探针进行加温或降温。

较佳的，该探针的针头形状为梯形、方锥形、多边形、圆形、圆弧形的任一种。

较佳的，该温控流道的进端还设有一控制阀，以切换通入热水或冷水。

采用上述技术手段后，本发明的批量移载微细元件的方法及其装置，利用移载单元内的温控流道作加热与降温，来进行接着材料的沾润、降温后转移微细元件、再加热致使接着材料熔融而确保微细元件移载至基板上，不但操作简易快速，确实能稳定且确实移载microled，以加快生产速度，同时能提升产量，探针与微细元件还通过第一结合部与第二结合部的配对嵌合，更能确保稳定移载的使用效果。

归纳上述，为克服现有microled采用smt技术或cob技术所导致生产速度缓慢、产量低的问题。本发明利用移载单元上的温控流道对探针进行加热作用，使针头沾附接着材料，接着对探针进行降温，让接着材料降温使其附着于探针针头上，继续，再驱动移载单元至要黏取的微细元件上方，再下压令探针上的接着材料沾黏微细元件，进而将微细元件自平台上被带起，再位移至基板上方，紧接着再次让移载单元进行加热动作，致使针头上的接着材料经热熔而流入该基板上，并控制基板至低温，使接着材料凝结在微细元件与基板之间，而将微细元件黏附在基板上，即快速完成批量移载作业。因此，本发明借由移载单元内作温控方式进行接着材料的沾润、降温后转移微细元件、再加热致使接着材料熔融而确保微细元件移载至基板上，不但操作简易快速，确实能稳定且确实移载microled，以加快生产速度，同时能提升产量，并具有降低制造成本的优点。

附图说明

图1为本发明批量移载微细元件的方法的流程图。

图2为本发明批量移载微细元件的方法及装置的外观立体图。

图3为本发明批量移载微细元件的方法及装置的平面图。

图4为各探针进行沾润接着材料的示意图。

图5为各探针已沾附接着材料的示意图。

图6为各微细元件载设于平台上，且已沾黏接着材料的探针接触在微细元件上的示意图。

图7为各微细元件已附着在针头上的示意图。

图8为微细元件位移至基板上方的示意图。

图9为接着材料熔融后流入基板，以使微细元件批量移载至基板上的示意图。

图10为探针与微细元件采用一对一嵌合的分解立体图。

图11为探针与微细元件采用多对一嵌合的分解立体图。

图12为红色微细元件移载至基板上的示意图。

图13为红色、绿色微细元件已移载至基板上的示意图。

图14为红色、绿色、蓝色微细元件皆移载至基板上的示意图。

图15为本发明批量移载微细元件的装置的组合立体图。

【符号说明】

10探针11针头

111第一结合部20移载单元

21移载头22上盖

30温控流道31水路

32进端33出端

34控制阀40接着材料

50微细元件51第二结合部

52第二结合部53红色微细元件

54绿色微细元件55蓝色微细元件

60平台70基板。

具体实施方式

参照图1及图2所示，本发明批量移载微细元件的方法一较佳实施例，包含以下步骤：

步骤a：如图2所示，将多个探针10呈阵列排列载设于一移载单元20上，并且让各探针10的一针头11穿伸出该移载单元20的底部。接着，可对该移载单元20上的探针10进行整平作业，以使得该移载单元20底部的每一个探针10高度齐平。本实施例中，前述整平作业可利用研磨技术来达成。此整平作业并非每次执行，得视需要调整执行频率。

步骤b：如图3所示，接着通过该移载单元20内部的一温控流道30，借由导入热水到温控流道30中，使探针10温度提高。本实施例中，该温控流道30是由一围绕在该探针10周围的蜿蜒水路31所构成，且该水路31的一进端32及一出端33分别凸伸出该移载单元20的顶部，通过热水在该水路31中流通，以对探针10进行加热作用。本实施例中，该水路31的热水温度介于摄氏50度至140度。

步骤c：如图4所示，驱动该移载单元20使探针10的针头11沾润一接着材料40，如图5所示。该接着材料40可为助焊剂、黏胶、底部填充剂(underfill)的其中一种，本实施例中，是以助焊剂为最佳方案。

步骤d：再导入冷水至温控流道30中，以对各探针10进行适度降温，促使该接着材料40凝结在该探针10的针头11上，以提升黏附力。另外，在本实施例中，参图3所示，在该温控流道30的进端32上设有一控制阀34，通过切换该控制阀34，便得以适时地将冷水通入该水路31中，以促使探针10温度被降回低温。本实施例中，该水路31的冷水温度介于摄氏0度至30度。

步骤e：如图6所示，再将该移载单元20位移至微细元件50上方，并下压使探针10借由接着材料40来批量沾黏微细元件50。附带说明的是，在本步骤时，各微细元件50已预先从胶膜(bluetape)剥离并扩开到目标间距，并移到特定分布的一平台60上，因此，当探针10上的接着材料40沾黏微细元件50后，一旦该移载单元20上移时，前述微细元件50将从该平台60上被带起，如图7所示。

步骤f：如图8所示，最后将该移载单元20位移至一基板70上方，再次进行加温动作(如步骤b中的加热方式)，使得接着材料40热熔后流至该基板70上，并控制基板70在低温，使接着材料40凝结在微细元件50与基板70之间，即完成微细元件50的转移，如图9所示。前述控制基板70的低溫设定介于摄氏0度至30度。

如图10所示，进一步，该移载单元20的探针10针头11底部设有一第一结合部111，各微细元件50的顶部设有至少一个对应嵌合于该第一结合部111的第二结合部51，以使得在步骤e中，探针10与微细元件50暂时嵌合在一起，以控制前述微细元件50在移载过程中不会旋转，并增加探针10抓取微细元件50时的稳定度。

其次，在图2至图10中，该探针10与该微细元件50采用批量化移载作业上，探针10与微细元件50虽是利用一对一方式，借由各探针10上的第一结合部111与各微细元件50的第二结合部51作配对嵌合，此外，探针10与微细元件50虽是利用一对一方式，借由各探针10针头11上的第一结合部111与各微细元件50的第二结合部51作配对嵌合。此外，探针10与微细元件50亦可利用多对一、一对多或是多对多方式作嵌合，例如图11中，探针10与微细元件50采用多对一方式，将两探针10的针头11上的第一结合部111与各微细元件50上的两个第二结合部52作配对嵌合，可以达到更好的沾附抓取的稳定度。

至于，前述探针10的第一结合部111是以梯形为之，而微细元件50的第二结合部51是以矩形为之，当然，前述第一结合部111、该第二结合部51、52亦可使用方锥形、多边形、圆形、圆弧形的任一种结构作变化，借由对应形状的配合让探针10与微细元件50得以获得暂时稳定嵌合。

值得一提的是，如图12、图13、图14所示，在批量规模化的移载作业上，实现于microled在红(r)、绿(g)、蓝(b)三原色的制程上，r、g、b三色分别制备有各自的移载单元，依照前述的移载作业，逐步执行红色微细元件53→绿色微细元件54→蓝色微细元件55，即可以批量化快速完成microled黏着、印刷的封制作业，让红色微细元件53、绿色微细元件54、蓝色微细元件55快速批量移载至基板10上。

此外，如图15所示，运用于前述方法，本发明的批量移载微细元件的装置，包含有一移载单元20、多个探针10及一温控流道30。

该移载单元20，具有一移载头21及一位于该移载头21上的上盖22。

各探针10，呈阵列排列贯穿在该移载头21上，并且使各探针11的一针头11穿伸出该移载头21的底部。如前述，各探针10的针头11形状为方锥形、多边形、圆形、圆弧形的任一种。

该温控流道30，设置于该移载单元20上，并具有一蜿蜒围绕在该探针周围的水路31，该水路31还具有穿伸出该移载单元20的上盖22顶部的一进端32及一出端33，而该进端32上还接设有一控制阀34，以切换通入热水或冷水，通过该水路31让热水或冷水流入，以对前述探针10进行加热或降温。

归纳上述，为克服现有microled采用smt技术或cob技术所导致生产速度缓慢、产量低的问题。本发明利用移载单元20内的温控流道30对探针10进行加热作用，使针头11能沾附接着材料40，并借由控制加热的温度来控制每次沾附的剂量，接着，再降低温控流道30使接着材料40凝结在探针10的针头11上，继续，再控制移载单元20到要黏取的微细元件50上方，并下压令探针10上的接着材料40沾附微细元件50，进而将微细元件50自平台60上被带起，再位移至基板70上方，紧接着再次控制水路31进行加热动作，致使针头11上的接着材料40经热熔而流入该基板70上，并控制基板70至低温，使接着材料40凝结在微细元件50与基板70之间，而将微细元件50黏附在基板70上，即快速完成批量移载作业。因此，本发明借由温控方式进行接着材料40的沾附、降温后转移微细元件50、再加热致使接着材料40熔融而确保微细元件50移载至基板70上，不但操作简易快速，确实能稳定且确实移载microled，以加快生产速度，同时能提升产量，并具有降低制造成本的优点。而且，探针11与微细元件50还通过第一结合部111与第二结合部51、52的配对嵌合，更能确保稳定移载的使用效果。

再附带说明，前述图2至图15中，所揭露出的微细元件均是举例运用在microled为实施样态，当然，微细元件的批量移载方式并不仅限于电子元件上，也可运用在各类型的宝石等微细的元件上，其使用的方法及功效皆与前述相同，不再多加说明。

以上所述，仅为本发明的一个较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明的权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。