一种micro-led芯片的巨量转移方法
技术领域
1.本发明属于半导体led的技术领域，具体地涉及一种micro-led芯片的巨量转移方法。
背景技术：
2.巨量转移技术是micro-led制造过程中最重要的一部分，主要是将成千上万颗micro-led芯片从载体基板转移到目标基板的技术。
3.现有巨量转移技术针对的大都是应用于cog的产品，对位方式简单，但缺少一套能应用于micro-led巨量转移方法。
技术实现要素：
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种micro-led芯片的巨量转移方法，用于解决现有技术中存在的技术问题。
5.该发明提供以下技术方案，一种micro-led芯片的巨量转移方法，所述方法包括以下步骤：步骤一、提供若干载体基板、若干单色led及若干转移标记，通过光敏性胶层将所述单色led及所述转移标记临时键合在对应的所述载体基板上，以形成若干单色led载体基板；步骤二、提供一掩膜，所述掩膜上设有与所述单色led对应设置的若干led掩膜孔、与所述转移标记对应设置的一标记掩膜孔；步骤三、提供一承接基板，在所述承接基板上制备承接胶层；步骤四、将所述掩膜、所述单色led载体基板、所述承接基板自上而下排列，其中，所述承接胶层与所述单色led相对设置，所述掩膜固定设置，所述单色led载体基板与所述承接基板在竖直方向上的投影重合；步骤五、将所述单色led载体基板上的其中一个所述转移标记与所述掩膜上的所述标记掩膜孔对位；步骤六、对位完成后，在所述掩膜上方设置一激光器，所述激光器发射出的激光光斑跟随振镜移动，以使所述激光光斑在所述掩膜上完成面扫，以使所述单色led、所述转移标记转移至所述承接基板上。
6.相比现有技术，本技术的有益效果为：本技术通过设计与不同单色led对应的转移标记以及对应的掩膜与单色led载体基板的对位方式，以实现micro-led芯片的巨量转移，通过设计转移标记以简化并方便后续micro-led芯片的测试以及封装过程，同时通过不同转移标记的定义，以实现芯片转移的高利用率，能够实现micro-led边缘芯片的转移，以克服矩形小区域转移所存在的缺陷。
7.较佳的，若干所述单色led矩形阵列排布在所述光敏性胶层上，所述光敏性胶层上预留有转移标记区，若干所述转移标记矩形阵列排布在所述转移标记区内。
8.较佳的，在所述步骤一中，所述通过光敏性胶层将所述单色led及所述转移标记临时键合在对应的所述载体基板上的步骤包括：在所述载体基板上通过旋涂、喷涂、贴膜的方式制备一层3um-20um厚的光敏性胶层，将所述单色led、所述转移标记与所述载体基板进行贴合，放入压力机加压100kg-750kg压力，150-230℃下恒温1-3h，以完成所述单色led、所述转移标记及所述载体基板的临时键合。
9.较佳的，在所述步骤二中，所述掩膜包括透光层以及沉积在所述透光层上的不透光层，所述不透光层上设有掩膜图案，以使所述透光层部分裸露，若干所述led掩膜孔以及一所述标记掩膜孔组成所述掩膜图案，所述透光层由石英材质制成，所述不透光层为铬层。
10.较佳的，在所述步骤三中，所述在所述承接基板上制备承接胶层的步骤包括：在所述承接基板上通过旋涂、喷涂的方式制备一层1um-10um厚的pdms层，而后放入烤箱170℃-200℃下固化5-15min或者在365nm波长、能量10-80mw/cm2的紫外光下固化5-15min，以完成所述承接胶层的制备。
11.较佳的，在所述步骤四中，所述单色led载体基板与所述承接基板之间的距离不大于10um，所述掩膜与所述单色led载体基板之间的距离范围为10um~200000um。
12.较佳的，所述激光器为激光波长为266nm的固体激光器或激光波长为248nm的准分子激光器。
13.较佳的，所述单色led包括红光led、绿光led及蓝光led，所述单色led载体基板包括红光载体基板、绿光载体基板及蓝光载体基板，所述转移标记包括红光标记、绿光标记及蓝光标记。
14.较佳的，在所述步骤六中，根据步骤四与步骤五，将所述红光载体基板上的其中一个所述红光标记与所述掩膜上的所述标记掩膜孔对位，对位完成后，在所述掩膜上方设置一激光器，所述激光器发射出的激光光斑跟随振镜移动，以使所述激光光斑在所述掩膜上完成面扫，以使所述红光led、所述红光标记转移至所述承接基板上。
15.较佳的，在所述步骤六之后，所述方法还包括：步骤七、将所述绿光载体基板替换所述红光载体基板，并将所述绿光载体基板上的其中一个所述绿光标记与所述掩膜上的所述标记掩膜孔对位，且所述绿光载体基板与所述承接基板在竖直方向上的投影重合，对位完成后，将所述承接基板横向移动x距离，重复步骤六，以使所述绿光led、所述绿光标记转移至所述承接基板上；步骤八、将所述蓝光载体基板替换所述绿光载体基板，并将所述蓝光载体基板上的其中一个所述蓝光标记与所述掩膜上的所述标记掩膜孔对位，且所述蓝光载体基板与所述承接基板在竖直方向上的投影重合，对位完成后，将所述承接基板继续横向移动x距离，重复步骤六，以使所述蓝光led、所述蓝光标记转移至所述承接基板上；步骤九、重复步骤五至步骤八，直至所述单色led载体基板全部转移完成。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例提供的micro-led芯片的巨量转移方法的红光载体基板的结构图；图2为本发明实施例提供的micro-led芯片的巨量转移方法的绿光载体基板的结构图；图3为本发明实施例提供的micro-led芯片的巨量转移方法的蓝光载体基板的结构图；图4为本发明实施例提供的micro-led芯片的巨量转移方法的掩膜的结构图；图5为本发明实施例提供的micro-led芯片的巨量转移方法的承接基板的结构图；图6为本发明实施例提供的micro-led芯片的巨量转移方法在步骤六中的转移状态示意图；图7为本发明实施例提供的micro-led芯片的巨量转移方法在步骤七中的转移状态示意图；图8为本发明实施例提供的micro-led芯片的巨量转移方法在步骤八中的转移状态示意图。
18.附图标记说明：红光载体基板1载体基板11光敏性胶层12红光led13红光标记14绿光载体基板2绿光led23绿光标记24蓝光载体基板3蓝光led33蓝光标记34掩膜4不透光层41透光层42掩膜图案43承接基板5承接胶层6
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以下将结合附图以及附图说明对本发明进行详细说明。
具体实施方式
19.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。
20.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两
个以上，除非另有明确具体的限定。
22.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
23.在本发明的一个实施例中，一种micro-led芯片的巨量转移方法，所述方法包括以下步骤：如图1、图2、图3所示，步骤一、提供若干载体基板11、若干单色led及若干转移标记，通过光敏性胶层12将所述单色led及所述转移标记临时键合在对应的所述载体基板11上，以形成若干单色led载体基板；其中，所述led包括红光led13、绿光led23及蓝光led33，所述单色led载体基板包括红光载体基板1、绿光载体基板2及蓝光载体基板3，所述转移标记包括红光标记14、绿光标记24及蓝光标记34；具体的，在步骤一中，micro-led芯片的巨量转移，一般需要将单色的芯片排布转为rgb三色芯片的排布，而rgb三色芯片分别为红光led芯片、绿光led芯片以及蓝光led芯片，因此根据芯片的颜色，需准备三块载体基板11，将单种颜色的led芯片通过光敏性胶层12键合在对应的载体基板11上，以形成红光载体基板1、绿光载体基板2及蓝光载体基板3；同时，光敏性胶层12其具有光敏性，可在激光的照射下分解并产生对应的推力，以使处于载体基板11上的led芯片转移至对应的承接基板5上，以完成micro-led芯片的巨量转移；同时，为进一步提高转移的效率以及led芯片的利用率，在本实施例中引入转移标记，该转移标记具体为十字型结构，以便于将led芯片与转移标记区分开；值得说明的是，在通过光敏性胶层12将所述单色led及所述转移标记临时键合在对应的所述载体基板11上的步骤之前，所述单色led的底部设有衬底，因为在制备单色led的过程中，需在衬底上进行外延生长，以得到所述单色led，因而在键合的过程中，单色led会跟随衬底一同键合在载体基板11上，此时衬底处于单色led远离载体基板11的一侧上，再键合完成之后，需将衬底从单色led上剥离下来，以便于后续巨量转移的过程。
24.如图4所示，步骤二、提供一掩膜4，所述掩膜4上设有与所述led对应设置的若干led掩膜孔、与所述转移标记对应设置的一标记掩膜孔；同时，掩膜4上的led掩膜孔的数量根据承接基板5以及载体基板11的尺寸以及承载rgb三色芯片的数量而定，同时在掩膜4上的led掩膜孔与标记掩膜孔的比例等于承接基板上的单色led与转移标记的比例，且标记掩膜孔在掩膜4上的位置等同于转移标记在载体基板11上的位置，以确保通过若干次的芯片巨量转移过程之后，单色led载体基板上的led芯片能够全部转移至承接基板5上。
25.如图5所示，步骤三、提供一承接基板5，在所述承接基板5上制备承接胶层6；具体的，承接基板5用于承接转移下来的led芯片，且承接基板5设有若干块，承接基板5的数量根据单色led载体基板上的led数量而定，而承接胶层6用于将转移下来的单色led固定住，在巨量转移的过程中，光敏性胶层12受热产生推力，在推力作用下，将键合在载
体基板11上的单色led朝向承接基板5的一侧推动，以使单色led掉落在承接基板5上，完成巨量转移的过程。
26.步骤四、将所述掩膜4、所述单色led载体基板、所述承接基板5自上而下排列，其中，所述承接胶层6与所述单色led相对设置，所述掩膜4固定设置，所述单色led载体基板与所述承接基板5在竖直方向上的投影重合；具体的，在此步骤中，掩膜4需设置在单色led载体基板的上方，以便于激光器发射出的激光光斑能够透过掩膜4上的掩膜图案作用在光敏性胶层12上，而承接基板5设置在单色led载体基板的下方，且承接胶层6与单色led相对设置，其目的为了确保单色led能够在光敏性胶层12分解产生的推力作用下，使其从载体基板11上掉落至承接基板5上，完成芯片的转移；同时，所述单色led载体基板与所述承接基板5在竖直方向上的投影重合，如此以确保在单色led转移的过程中，承接基板5能够顺利承接住转移下来的单色led；值得说明的是，在micro-led芯片巨量转移的过程中，还需提供一承载平台，该承载平台未在附图中详细画出，所述掩膜4、所述单色led载体基板、所述承接基板5自上而下安装在承载平台上，其中掩膜4固定在承载平台上，将其限位卡死避免其与承载平台之间发生相对位移，而单色led载体基板通过一机械手夹持并使其处于掩膜4与承接基板5之间，而承接基板5则横向滑动安装在承载平台上，其可在承载平台上水平移动，且在此步骤中，单色led载体基板即为红光载体基板1。
27.步骤五、将所述单色led载体基板上的其中一个所述转移标记与所述掩膜4上的所述标记掩膜孔对位；具体的，通过一机械手将单色led载体基板置于所述掩膜4与所述承接基板5之间，同时由于掩膜4的位置固定不同，通过微调单色led载体基板的位置，以使单色led载体基板上的其中一个转移标记与掩膜4上的标记掩膜孔在竖直方向上投影重合，且转移标记与标记掩膜孔的形状匹配，均为十字型结构，十字型结构设置的转移标记与标记掩膜孔，使得在两者对位的过程，确保单色led载体基板与承接基板5之间不会出现相对位移以及相对角度，确保单色led载体基板与承接基板5在竖直方向上的投影重合。
28.如图6所示，步骤六、对位完成后，在所述掩膜4上方设置一激光器，所述激光器发射出的激光光斑跟随振镜移动，以使所述激光光斑在所述掩膜4上完成面扫，以使所述单色led、所述转移标记转移至所述承接基板5上；具体的，该激光器用于提供光敏性胶层12分解所需的照射激光，在实际的转移过程中，激光器设置在掩膜4的上方，通过激光器发射的激光光斑与掩膜4之间的相对移动，以使激光光斑在掩膜4上完成面扫，以使激光光斑可穿过掩膜图案43并透过透光层42与载体基板11作用在光敏性胶层12上，使其分解产生推力，推动单色led转移至承接基板5上；可理解的是，通过激光器发射的激光光斑与掩膜4之间的相对移动，以使激光光斑在掩膜4上完成面扫，因而在实际的转移过程中，可通过一滑动机构推动激光器在掩膜4上方横向移动，完成面扫，也可固定激光器，推动承载平台，以使激光器发射出的激光光斑完成面扫，以使所述单色led、所述转移标记转移至所述承接基板5上；值得说明的是，步骤六中的单色led为红光led13，转移标记为红光标记14。
29.如图7所示，步骤七、将所述绿光载体基板2替换所述红光载体基板1，并将所述绿
光载体基板2上的其中一个所述绿光标记24与所述掩膜4上的所述标记掩膜孔对位，且所述绿光载体基板2与所述承接基板5在竖直方向上的投影重合，对位完成后，将所述绿光载体基板2横向移动x距离，重复步骤六，以使所述绿光led23、所述绿光标记24转移至所述承接基板5上；具体的，由于本技术需要将单色芯片的排布转为rgb三色芯片的排布，因而在不改变掩膜4与承接基板5的前提下，替换其他颜色的单色芯片，并重复上述转移标记与标记掩膜孔对位的步骤，同时重复上述激光器发射激光光斑并完成面扫的过程，以使所述绿光led23、所述绿光标记24转移至所述承接基板5上，且在此步骤中，承接基板5上通过承接胶层6粘连有红光led13、绿光led23、红光标记14以及绿光标记24；同时在此步骤中，由于转移标记与标记掩膜孔对位之后，此时待转移的绿光led23下方对应的承接胶层6上已经粘连有红光led13，同时待转移的绿光标记24下方对应的承接胶层6上已经粘连有红光标记14，因此需要控制承接基板5往一侧平移x距离，以使绿光led23与红光led13、绿光标记24与红光标记14错开，以使绿光led23与绿光标记24对应转移至红光led13、红光标记14的一侧。
30.如图8所示，步骤八、将所述蓝光载体基板3替换所述绿光载体基板2，并将所述蓝光载体基板3上的其中一个所述蓝光标记34与所述掩膜4上的所述标记掩膜孔对位，且所述蓝光载体基板3与所述承接基板5在竖直方向上的投影重合，对位完成后，将所述蓝光载体基板3继续横向移动x距离，重复步骤六，以使所述蓝光led33、所述蓝光标记34转移至所述承接基板5上；此步骤与步骤七类似，在不改变掩膜4与承接基板5的前提下，替换其他颜色的单色芯片，并重复上述转移标记与标记掩膜孔对位的步骤，同时重复上述激光器发射激光光斑并完成面扫的过程，以使所述蓝光led33、所述蓝光标记34转移至所述承接基板5上，且在此步骤中，承接基板5上通过承接胶层6粘连有红光led13、绿光led23、蓝光led33、红光标记14、绿光标记24以及蓝光标记34；同时在此步骤中，由于转移标记与标记掩膜孔对位之后，此时待转移的绿光led23下方对应的承接胶层6上已经粘连有绿光led23，同时待转移的蓝光标记34下方对应的承接胶层6上已经粘连有绿光标记24，因此需要控制承接基板5往一侧平移x距离，相较承接基板5初始位置已经平移2x距离，以使蓝光led33与绿光led23、蓝光标记34与绿光标记24错开，以使蓝光led33与蓝光标记34对应转移至绿光led23、绿光标记24的一侧；值得一提的是，在上述步骤七与步骤八中，绿光载体基板2替换红光载体基板1、蓝光载体基板3替换绿光载体基板2，因而在转移单色led的过程中，红光载体基板1、绿光载体基板2以及蓝光载体基板3与掩膜4的相对位置均保持不变，且朝向相同。
31.步骤九、重复步骤五至步骤八，直至所述单色led载体基板全部转移完成；在经过上述步骤五至步骤八之后，此时承接基板5上布满了rgb三色芯片以及对应的转移标记，但此时单色led载体基板上可能还剩有较多的单色led芯片，此时可通过跟换承接基板5，并重复上述步骤，直至所述单色led载体基板全部转移完成。
32.在本实施例中，若干所述单色led矩形阵列排布在所述光敏性胶层12上，所述光敏性胶层12上预留有转移标记区，若干所述转移标记矩形阵列排布在所述转移标记区内；具体的，通过预留的转移标记区，以便于在进行单色led载体基板上的单色led时，
更加方便，且转移时，单色led与转移标记的相对位置不会发生改变，以提高巨量转移的效率。
33.在本实施例中，所述载体基板11与所述承接基板5均由蓝宝石或者石英材质制成，所述载体基板11与所述承接基板5的大小尺寸相同；具体的，蓝宝石或者石英材质具有耐激光照射并有高透性的特点，以便于激光光斑透过载体基板11作用在光敏性胶层12上，同时所述载体基板11与所述承接基板5的大小尺寸相同，以确保在载体基板11与承接基板5在竖直方向上的投影重合。
34.在本实施例中，在所述步骤一中，所述通过光敏性胶层12将所述单色led及所述转移标记临时键合在对应的所述载体基板11上的步骤包括：在所述载体基板11上通过旋涂、喷涂、贴膜的方式制备一层3um-20um厚的光敏性胶层12，将所述单色led、所述转移标记与所述载体基板11进行贴合，放入压力机加压100kg-750kg压力，150-230℃下恒温1-3h，以完成所述单色led、所述转移标记及所述载体基板11的临时键合。
35.在本实施例中，在所述步骤二中，所述掩膜4包括透光层42以及沉积在所述透光层42上的不透光层41，所述不透光层41上设有掩膜图案43，以使所述透光层42部分裸露，若干个所述led掩膜孔以及一所述标记掩膜孔组成所述掩膜图案43，所述透光层42由石英材质制成，所述不透光层41为铬层；具体的，在步骤二中，掩膜4的沉积过程与光刻掩膜4的沉积过程相同，即在透光层42上沉积一不透光层41，并在不透光层41上涂覆一层光刻胶，而后对其曝光，曝光之后显影，显影后烘干，以在不透光层41上形成掩膜图案43，其中掩膜图案43包括若干个led掩膜孔以及一个标记掩膜孔，led掩膜孔矩形分布在掩膜上；具体的，铬层具有不透光型，而石英材质具有高透光性的特点，以确保在激光器发射激光光斑时，激光光斑只能作用在与掩膜图案43对应的单色led以及转移标记上，通过不透光层41的阻拦，避免激光光斑作用在其他的单色led以及转移标记上。
36.在本实施例中，在所述步骤三中，所述在所述承接基板5上制备承接胶层6的步骤包括：在所述承接基板5上通过旋涂、喷涂的方式制备一层1um-10um厚的pdms层，而后放入烤箱170℃-200℃下固化5-15min或者在365nm波长、能量10-80mw/cm2的紫外光下固化5-15min，以完成所述承接胶层6的制备；其中，承接胶层6的材料为pdms，其用于稳定承接转移下来的led以及转移标记。
37.在本实施例中，在所述步骤四中，所述单色led载体基板与所述承接基板5之间的距离不大于10um，所述掩膜4与所述单色led载体基板之间的距离范围为10um~200000um；具体的，所述单色led载体基板与所述承接基板5之间的距离不大于10um，其目的为了缩短单色led从载体基板11转移至承接基板5之间的距离，在一定程度上可避免单色led在转移过程中产生的误差，而掩膜4与单色led载体基板之间的距离，可根据激光器的激光特性以及安装位置而改变。
38.在本实施例中，所述激光器为激光波长为266nm的固体激光器或激光波长为248nm的准分子激光器。
39.在本实施例中，在所述步骤七与所述步骤八中，距离x为相邻两所述单色led之间的间距与所述led的宽度之和；具体的，距离x可根据rgb三色芯片产品的出厂要求以及工艺而改变。
40.综上，本发明上述实施例当中的micro-led芯片的巨量转移方法，通过设计与不同单色led对应的转移标记以及对应的掩膜4与单色led载体基板的对位方式，以实现micro-led芯片的巨量转移，通过设计转移标记以简化并方便后续micro-led芯片的测试以及封装过程，同时通过不同转移标记的定义，以实现芯片转移的高利用率，能够实现micro-led边缘芯片的转移，以克服矩形小区域转移所存在的缺陷。
41.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。