CN105074899A - 质量转移工具操纵器组件和具有集成位移传感器的微型拾取阵列支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于从承载衬底转移微型器件的系统和方法。在实施例中，质量转移工具操纵器组件允许位于微型拾取阵列上的静电转移头部阵列与位于承载衬底上的微型器件阵列之间的主动对准。可对质量转移工具操纵器组件的柔顺性元件的位移进行感测以控制静电转移头部阵列与微型器件阵列之间的对准。

Description

质量转移工具操纵器组件和具有集成位移传感器的微型拾取阵列支座

技术领域

本发明涉及微型器件。更具体地，本发明的实施例涉及用于从承载衬底转移微型器件的系统和方法。

背景技术

商业化微型器件诸如射频(RF)微机电系统(MEMS)微动开关、发光二极管(LED)显示系统，以及MEMS或基于石英振荡器的可行性很大程度上受到与制造这些器件相关联的难度和成本的制约。制造工艺通常包括基于晶圆的加工和转移技术。

器件转移工艺包括从转移晶圆转移到接收晶圆。一种此类具体实施为“直印”，其涉及器件阵列从转移晶圆到接收晶圆的一个键合步骤，之后进行转移晶圆的移除。另一种此类具体实施为“转印”，其涉及两个键合/解键合步骤。在转印中，转移晶圆可从供体晶圆拾取器件阵列并将器件键合至接收晶圆。在转印之后，转移晶圆可使用包括激光剥离(LLO)、磨光或抛光以及蚀刻的技术来移除。

已将平衡环机构用于晶圆抛光设备以有助于对该晶圆均匀抛光。例如，抛光设备中的无源平衡环机构有助于晶圆与抛光垫的对准。

发明内容

本发明公开了一种质量转移工具操纵器组件以及使用质量转移工具操纵器组件来从承载衬底转移微型器件阵列的方法。在一个实施例中，质量转移工具操纵器组件包括外壳、翻转-倾斜-z挠曲部、致动器组件和微型拾取阵列支座。微型拾取阵列可独立于质量转移工具操纵器组件提供或与质量转移工具操纵器组件一体化形成。翻转-倾斜-z挠曲部可包括顶部挠曲部件，该顶部挠曲部件与外壳相接合并且通过柔性耦接件与底部挠曲部件连接。例如，顶部挠曲部件和底部挠曲部件可为由柔性耦接件连接的凸缘。致动器组件可与底部挠曲部件可操作地耦接，使得对致动器组件的致动使底部挠曲部件相对于顶部挠曲部件移动。例如，在一个实施例中，质量转移工具操纵器组件包括将致动器组件与底部挠曲部件耦接的分布板。微型拾取阵列支座还可与底部挠曲部件耦接。此外，微型拾取阵列支座可包括与柔顺性元件诸如横梁耦接的枢转平台。位移传感器可与柔顺性元件集成。在一个实施例中，具有支撑静电转移头部的衬底的微型拾取阵列可能够与枢转平台接合。

在一个实施例中，微型拾取阵列支座可进一步包括基部，该基部侧向地围绕枢转平台，其中柔顺性元件位于枢转平台和基部之间并且在枢轴处与枢转平台和基部耦接。例如，柔顺性元件可在位于基部边缘上的外枢轴处与基部耦接并且在位于枢转平台边缘上的内枢轴处与枢转平台耦接，该枢转平台边缘正交于基部边缘。柔顺性元件还可在第二内枢轴处与枢转平台耦接，并且在第二外枢轴处与基部耦接，其中该第二内枢轴跨枢转平台与内枢轴相对，并且该第二外枢轴跨枢转平台与外枢轴相对。在一个实施例中，微型拾取阵列支座可包括第二柔顺性元件，该第二柔顺性元件通过位于第二基部边缘上的第二外枢轴与基部耦接并且通过位于第二枢转平台边缘上的第二内枢轴与枢转平台耦接。此外，第二位移传感器可与第二柔顺性元件集成。

在一个实施例中，位移传感器可为附接至柔顺性元件的接近内枢轴或外枢轴的高应变区域的应变仪。例如，可将应变仪键合到高应变区域。另选地，可将应变仪沉积于高应变区域上。此外，应变仪可通过对高应变区域进行掺杂来形成。在一个实施例中，微型拾取阵列支座可包括与位于柔顺性元件上的位移传感器相邻的参考应变仪。位移传感器和参考应变仪可提供惠斯通半桥中的相邻桥臂。

在一个实施例中，微型拾取阵列支座可包括各种触件和电连接件。例如，微型拾取阵列支座可包括与位移传感器电连接的位于基部上的位移传感器触件。在一个实施例中，质量转移工具操纵器组件可包括通过位移传感器触件与位移传感器电连接的位置感测模块。例如，位移传感器触件可通过柔性电路或弹簧触件与位置感测模块电连接。在一个实施例中，微型拾取阵列支座可包括位于基部上的基部操作电压触件，该基部操作电压触件与位于枢转平台上的枢转平台操作电压触件电连接。此外，微型拾取阵列支座可包括位于基部上的基部钳位触件，该基部钳位触件与位于枢转平台上的键合位处的钳位电极电连接。在一个实施例中，微型拾取阵列支座可包括位于枢转平台上的键合位，该键合位包括金属诸如金、铜或铝。

在一个实施例中，微型拾取阵列支座还可包括位于枢转平台上的温度传感器和加热元件。加热元件可包括例如电阻合金或表面安装技术电阻器。此外，质量转移工具操纵器组件可包括位于加热元件和位置感测模块之间的绝缘板。微型拾取阵列支座的基部可与绝缘板耦接并且绝缘板可进一步与分布板耦接。

在一个实施例中，该方法包括朝承载衬底移动质量转移工具操纵器组件以及使位于承载衬底上的微型器件阵列接触与质量转移工具操纵器组件的枢转平台耦接的静电转移头部阵列。该方法还可包括感测与枢转平台耦接的柔顺性元件的变形。例如，感测变形可包括感测与柔顺性元件集成的位移传感器的应变。在一个实施例中，该方法进一步包括在感测变形之后并且在停止质量转移工具操纵器组件和承载衬底之间的相对移动之前，调整与柔顺性元件耦接的基部的位置。例如，调整位置可包括对耦接至基部的致动器组件进行致动以通过倾斜或翻转基部来进一步使基部与承载衬底的平面对准。该方法还可包括向静电转移头部阵列施加电压以在微型器件阵列上产生夹持压力以及从承载衬底拾取微型器件阵列。在一个实施例中，该方法包括在拾取微型器件阵列时向静电转移头部阵列施加热量。

在一个实施例中，该方法包括朝接收衬底移动质量转移工具操纵器组件以及使接收衬底接触由与质量转移工具操纵器组件的枢转平台耦接的静电转移头部阵列所承载的微型器件阵列。该方法还可包括感测与枢转平台耦接的柔顺性元件的变形。例如，感测变形可包括感测与柔顺性元件集成的位移传感器的应变。在一个实施例中，该方法进一步包括在感测变形之后并且在停止质量转移工具操纵器组件和接收衬底之间的相对移动之前，调整与柔顺性元件耦接的基部的位置。例如，调整位置可包括对与基部耦接的致动器组件进行致动以通过倾斜或翻转基部来进一步使基部与接收衬底的平面对准。该方法还可包括从静电转移头部阵列移除电压，以及将微型器件阵列释放到接收衬底上。在一个实施例中，该方法包括在移除电压之前向静电转移头部阵列施加热量。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的质量转移工具的透视图图示。

图2是根据本发明的实施例的保持微型拾取阵列的质量转移工具操纵器组件的透视图图示。

图3是根据本发明的实施例的相对于图2的剖面线A-A获取的质量转移工具操纵器组件的横截面透视图图示。

图4A是根据本发明的实施例的具有致动器和挠曲附接件的致动器组件的侧视图图示。

图4B是根据本发明的实施例的质量转移工具操纵器组件的翻转-倾斜-z挠曲部的透视图。

图5A是根据本发明的实施例的具有与柔顺性元件集成的位移传感器的微型拾取阵列支座的透视图。

图5B是根据本发明的实施例的取自图5A的细节X的与微型拾取阵列支座的柔顺性元件集成的位移传感器的平面图。

图6是根据本发明的实施例的具有位于枢转平台上的加热元件的微型拾取阵列支座的透视图。

图7是根据本发明的实施例的具有支撑静电转移头部阵列的衬底的微型拾取阵列的侧视图。

图8是根据本发明的实施例的与微型拾取阵列接合的微型拾取阵列支座的侧视图图示。

图9是根据本发明的实施例的具有与柔顺性元件集成的位移传感器和位于枢转平台上的静电转移头部阵列的微型拾取阵列支座的透视图。

图10是根据本发明的实施例的具有位于枢转平台上的加热元件的微型拾取阵列支座的透视图。

图11是根据本发明的实施例的相对于图9的剖面线获取的与弹簧触件电连接的微型拾取阵列支座的横截面侧视图图示。

图12是根据本发明的实施例的具有柔性区域的微型拾取阵列支座的透视图图示。

图13是根据本发明的实施例的保持微型拾取阵列并且与控制系统互连的质量转移工具操纵器组件的侧视图图示。

图14是根据本发明的实施例的用于调整质量转移工具操纵器组件的控制回路的示意图。

图15是示出根据本发明的实施例的从承载衬底拾取微型器件阵列的方法的流程图。

图16是根据本发明的实施例的朝承载衬底移动的质量转移工具操纵器组件的示意图。

图17是根据本发明的实施例的与接触该承载衬底上的微型器件阵列的质量转移工具操纵器组件耦接的静电转移头部阵列的示意图。

图18是根据本发明的实施例的调整微型拾取阵列支座的位置的质量转移工具操纵器组件的示意图。

图19是根据本发明的实施例的从承载衬底拾取微型器件阵列的质量转移工具操纵器组件的示意图。

图20是示出根据本发明的实施例的将微型器件阵列置于接收衬底上的方法的流程图。

图21是根据本发明的实施例的朝接收衬底移动的质量转移工具操纵器组件的示意图。

图22是由与接触接收衬底的质量转移工具操纵器组件耦接的静电转移头部阵列所承载的微型器件阵列的示意图。

图23是根据本发明的实施例的调整微型拾取阵列支座的位置的质量转移工具操纵器组件的示意图。

图24是根据本发明的实施例的将微型器件阵列释放到接收衬底上的质量转移工具操纵器组件的示意图。

图25是可根据本发明的实施例使用的计算机系统的示意图。

具体实施方式

本发明的实施例描述了用于从承载衬底转移微型器件或微型器件阵列的系统和方法。例如，微型器件或微型器件阵列可以是在相关的美国专利申请13/372,222、13/436,260、13/458,932和13/625,825中举例说明并描述的微型LED器件结构中的任一种微型LED器件结构。尽管具体地针对微型LED器件描述了本发明的一些实施例，但本发明的实施例并不限于此，并且某些实施例还可适用于其他微型LED器件和微型器件诸如二极管、晶体管、集成电路(IC)芯片和MEM。

在各种实施例中，参照附图进行描述。然而，某些实施例可在不存在这些具体细节中的一个或多个具体细节或者与其他已知方法和配置相结合的情况下实施。在以下的描述中，示出许多具体细节诸如特定配置、尺寸和工艺以提供对本发明的透彻理解。在其他情况下，未对熟知的工艺和制造技术进行特别详细地描述，以免不必要地模糊本发明。整个本说明书中所提到的“一个实施例”(“oneembodiment”，“anembodiment”)等是指结合实施例所描述的特定特征、结构、构型或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，整个本说明书中多处出现短语“一个实施例”(“oneembodiment”，“anembodiment”)等不一定是指本发明的相同实施例。此外，特定特征、结构、构型或特性可以任何适当的方式结合在一个或多个实施例中。

本文所使用的术语“在...上面”、“到”、“在...之间”和“在...上”可指一层或部件相对于其他层或部件的相对位置。一层在另一层“上面”或“上”或者键合“到”另一层可为与其他层直接接触或可具有一个或多个中间层。一层在层“之间”可为与该层直接接触或可具有一个或多个中间层。

本文所使用的术语“微型”器件或“微型”LED结构可指根据本发明的实施例的某些器件或结构的描述性尺寸。如本文所用，术语“微型”器件或结构是指1μm到100μm的尺度。然而，本发明的实施例并不一定限于此，并且实施例的某些方面可适用于更大和可能更小的尺度。在一个实施例中，微型器件阵列中的单个微型器件和静电转移头部阵列中的单个静电转移头部均具有1μm到100μm的最大尺寸，例如长度或宽度。在一个实施例中，每个微型器件或静电转移头部的顶部接触面具有1μm到100μm的最大尺寸。在一个实施例中，每个微型器件或静电转移头部的顶部接触面具有3μm到20μm的最大尺寸。在一个实施例中，微型器件阵列的节距和对应的静电转移头部阵列的节距可为(1μm到100μm)×(1μm到100μm)，例如20μm×20μm或5μm×5μm的节距。在一个方面，在不限于特定理论的情况下，本发明的实施例描述微型器件转移头和头阵列，所述微型器件转移头和头阵列根据静电夹使用异性电荷相吸来拾取微型器件的原理来操作。根据本发明的实施例，可向微型器件转移头施加吸合电压以便在微型器件上产生夹持压力并拾取微型器件。

在一个方面，本发明的实施例描述了使用质量转移工具操纵器组件进行微型器件的质量转移的系统和方法，该质量转移工具操纵器组件具有用于调整静电转移头部阵列与承载衬底上的微型器件阵列对准的反馈机构。在一个实施例中，质量转移工具操纵器组件包括翻转-倾斜-z挠曲部、致动器组件和微型拾取阵列支座，该微型拾取阵列支座具有与一个或多个柔顺性元件集成的一个或多个位移传感器。例如，位移传感器可为附接至柔顺性元件的高应变区域的应变仪。这样，位移传感器可用于在静电转移头部阵列接触微型器件阵列时感测柔顺性元件的变形。在一个实施例中，基于来自一个或多个位移传感器的反馈，质量转移工具操纵器组件的致动器组件可调整微型拾取阵列支座的空间取向以在微型拾取阵列支座上改变压力的中心。因此，质量转移工具操纵器组件可基于闭环反馈回路来促成安装在微型拾取阵列支座上的静电转移头部阵列与微型器件阵列的主动对准。由于精对准可在拾取微型器件时以及类似地在释放微型器件时完成，因此主动对准可提高微型器件的转移速率。

在另一方面，本发明的实施例描述了使用与质量转移工具操纵器组件的致动器组件耦接的翻转-倾斜-z挠曲部进行微型器件的质量转移的系统和方法。在一个实施例中，翻转-倾斜-z挠曲部对致动器组件赋予无功负载以在由致动器组件进行调整期间进行微型拾取阵列支座的平滑运动。在一个实施例中，翻转-倾斜-z挠曲部对微型拾取阵列支座赋予恢复性负载以从承载衬底拾取微型器件阵列。因此，质量转移工具操纵器组件可有助于接触并使用静电转移头部阵列拾取微型器件阵列，而不损坏微型器件或静电转移头部。

在另一方面，本发明的实施例描述了一种利用静电转移头部阵列进行预制造的微型器件阵列的质量转移的方式。例如，预制造的微型器件可具有特定功能，诸如但不限于用于发光的LED、用于逻辑部件和存储器的硅IC，以及用于射频(RF)通信的砷化镓(GaAs)电路。在一些实施例中，准备好拾取的微型LED器件阵列被描述为具有20μm×20μm的节距，或5μm×5μm的节距。在这些密度下，例如，6英寸的衬底可以10μm×10μm的节距容纳约1.65亿个微型LED器件，或以5μm×5μm的节距容纳约6.6亿个微型LED器件。包括与对应的微型LED器件阵列的节距的整数倍相匹配的静电转移头部阵列的质量转移工具操纵器组件可用于拾取微型LED器件阵列并将其转移到接收衬底。这样，可以高转移速率将微型LED器件集成并装配到异类集成系统中，包括从微型显示器到大面积显示器的范围的任何尺寸的衬底。例如，1cm×1cm的静电转移头部阵列可拾取并转移100,000个以上的微型器件，利用更大的静电转移头部阵列能够转移更多的微型器件。

参见图1，其示出根据本发明的实施例的质量转移工具的透视图图示。如图所示，质量转移工具100可包括质量转移工具操纵器组件102，该质量转移工具操纵器组件用于从由承载衬底保持器104所保持的承载衬底拾取微型器件阵列并且用于将微型器件阵列转移并释放到由接收衬底保持器106所保持的接收衬底上。质量转移工具100和质量转移工具操纵器组件102的操作可至少部分地由计算机系统108来控制。在一个实施例中，如下进一步详述的，计算机系统108可基于从位于与质量转移工具操纵器组件102耦接的微型拾取阵列支座上的各种传感器接收的反馈信号来控制质量转移工具操纵器组件102的操作。

在一个实施例中，质量转移工具100和质量转移工具操纵器组件102的部件和子组件可相对于彼此移动。例如，质量转移工具100和质量转移工具操纵器组件102可调整部件之间的空间关系以有助于利用静电转移头部阵列来转移微型器件阵列。此类调整可能需要多个自由度的精确移动。例如，质量转移工具操纵器组件102可包括用于以至少三个自由度(例如，翻转、倾斜和在z方向上移动)调整微型拾取阵列支座的致动器组件。类似地，承载衬底保持器104可由质量转移工具100的具有例如沿水平面内的正交轴的至少两个自由度的x-y板110来移动。因此，在一个实施例中，由质量转移工具操纵器组件102支撑的静电转移头部阵列和由承载衬底保持器104所保持的承载衬底支撑的微型器件阵列可以五个自由度相对于彼此精确移动。然而，质量转移工具100和质量转移工具操纵器组件102可包括在微型器件阵列和静电转移头部阵列之间或在系统的其他部件之间提供更多自由度的附加致动器。例如，质量转移工具操纵器组件102可安装在相对于x-y板110移动的x-y板上，在由质量转移工具操纵器组件102支撑的静电转移头部阵列和由承载衬底保持器104所保持的承载衬底支撑的微型器件阵列之间创建另外两个自由度。

参见图2，其示出根据本发明的实施例的保持微型拾取阵列的质量转移工具操纵器组件的透视图图示。图2呈现质量转移工具操纵器组件102的实施例的结构部件的概述。质量转移工具操纵器组件102可包括与质量转移工具100的质量转移工具支座200耦接的外壳210。外壳210可具有与翻转-倾斜-z致动器组件220可完全地或部分地包含在外壳210内，并且致动器组件220可通过分布板240与翻转-倾斜-z挠曲部230耦接。分布板240还可与微型拾取阵列支座250耦接。在一个实施例中，微型拾取阵列支座250可通过绝缘板260与分布板240耦接，例如通过使微型拾取阵列支座250直接保持在绝缘板260上。在一个实施例中，微型拾取阵列支座250可与中间部件例如保持板270接合，该中间部件通过保持环280保持紧贴绝缘板260。此外，支撑静电转移头部阵列的微型拾取阵列290可与微型拾取阵列支座250集成。

参见图3，其示出根据本发明的实施例的相对于图2的剖面线A-A获取的质量转移工具操纵器组件的横截面透视图图示。图3呈现质量转移工具操纵器组件102的实施例的结构组件之间的机械相互作用的更多细节。例如，致动器组件220可包括一个或多个致动器310，该一个或多个致动器具有可与外壳210和/或质量转移工具支座200固定地耦接的第一致动器附接件312。致动器310可进一步包括能够相对于第一致动器附接件312移动的第二致动器附接件314。如上所述，第二致动器附接件314可进一步与分布板240紧固在一起。因此，对致动器310进行致动可引起分布板240和外壳210之间的相对移动。

因此，对致动器310进行致动可具有至少两个结果。第一，由于微型拾取阵列支座250可与分布板240直接地或间接地耦接，因此对致动器310进行致动可改变微型拾取阵列支座250或与微型拾取阵列支座250接合的微型拾取阵列290和外壳210之间的空间关系。第二，由于分布板240和外壳210可与翻转-倾斜-z挠曲部230的相对端耦接，因此在分布板240相对于外壳210移动时对致动器310进行致动可向翻转-倾斜-z挠曲部230施加拉伸负载、压缩负载和/或扭转负载。

在一个实施例中，绝缘板260可用于以加热方式使微型拾取阵列支座250与质量转移工具操纵器组件102的其他部件隔离。例如，可将绝缘板260置于微型拾取阵列支座250和致动器组件220或质量转移工具操纵器组件102的其他部件之间。此外，可通过限制部件之间的接触区域来将绝缘板260和微型拾取阵列支座250或质量转移工具操纵器组件102的其他部件之间的接触最小化。例如，绝缘板260可使用利用紧固件连接至部件的绝缘柱来与分布板240耦接，而不是使用导电耦接件诸如焊缝与部件耦接。

在一个实施例中，绝缘板260可由在被加热至200℃时表现出低热导率例如低于约1.5W/m*℃的热导率的材料形成。例如，绝缘板260可由不透明熔融石英材料或具有绝缘特性的其他材料形成。在一个实施例中，绝缘板260由包含均匀分布的小于约20微米的微小气泡的高纯度不透明熔融石英材料形成，例如由总部设在Mentor,OH的PyromaticsCorp.制造的“Pyro-LD80”。因此，如下进一步详述的，绝缘板260可作为隔热层来以加热方式使质量转移工具操纵器组件102的部件诸如致动器310(例如，压电致动器)和感测模块316与用于加热支撑静电转移头部阵列的微型拾取阵列290的加热元件隔离。

在一个实施例中，保持板270和微型拾取阵列支座250可由具有类似热膨胀系数的材料形成。例如，微型拾取阵列支座250可由硅形成并且保持板270可由受控膨胀镍合金例如低膨胀“合金39”形成。合金39为受控膨胀合金，在一个实施例中，该受控膨胀合金包括0.05C、0.40Mn、0.25Si、39.00Ni、BalFe的化学组成。通过比较，合金39在25℃附近表现出约2(×10-6/℃)的热膨胀系数，而硅在相同温度附近表现出约3(×10-6/℃)的线性热膨胀系数。因此，微型拾取阵列支座250和保持板270不必具有相同的热膨胀特性，但这些部件在经受温度变化时可在相同的数量级内伸展和收缩。

在一个实施例中，保持环280可使用夹具、螺纹紧固件或其他已知的紧固机构紧固在绝缘板260上或直接紧固在分布板240上。此外，保持环280可包括紧压微型拾取阵列290或保持板270的一个或多个插片或唇缘以使保持板270紧贴夹持绝缘板260并且使微型拾取阵列支座250与分布板240耦接。也可使用用于保持微型拾取阵列支座250的其他方式。例如，保持板270可使用已知的粘合或热键合技术例如熔接或焊接直接键合至绝缘板260。

参见图4A，其示出根据本发明的实施例的具有致动器和挠曲附接件的致动器组件的侧视图图示。在一个实施例中，致动器组件220包括在第一致动器附接件312和第二致动器附接件314之间产生运动的至少一个致动器310。例如，致动器组件220可包括三个线性致动器，每个线性致动器在单个线性方向上相对于第二致动器附接件314移动第一致动器附接件312。因此，致动器组件220可在与第一致动器附接件312耦接的质量转移工具支座200和与第二致动器附接件314耦接的分布板240之间创建至少两个自由度的总和。更具体地，致动器组件220可使分布板240相对于质量转移工具支座200翻转并倾斜。可改变致动器组件220中的致动器310的数量和类型以改变质量转移工具支座200和分布板240之间的自由度和/或运动范围，例如致动器310可为旋转致动器而不是线性致动器。因此，在一个实施例中，致动器组件220可通过同时延伸三个线性致动器中的每个线性致动器来在z方向上提供第三自由度。然而，在另一个实施例中，另外的自由度可由质量转移工具操纵器组件102之外的致动器来提供，例如由质量转移工具100的可在z方向上移动质量转移工具支座200的单个线性致动器来提供。类似地，如上所述，x-y板110可在质量转移工具100和质量转移工具操纵器组件102的部件之间提供附加自由度。因此，在一个实施例中，致动分布板240可不仅仅依赖于致动器组件220的移动，还可依赖于外部致动器。

在一个实施例中，致动器310可为压电致动器。尽管可使用其他线性致动器，例如液压致动器、气动致动器或机电致动器，但压电致动器在由通过致动器引线404传送的信号控制时通过相对较短的移动可表现出精定位分辨率。在一个实施例中，致动器310可为具有约30微米运动范围的压电致动器。

在一个实施例中，第一致动器附接件312可包括第一挠曲附接件402。第一挠曲附接件402可包括一个或多个挠曲缓解件406。挠曲缓解件406可被配置为在不同于致动器310的运动方向的方向上向第一挠曲附接件402提供挠曲性。例如，挠曲缓解件406可包括在第一挠曲附接件402中加工的通道以在正交于致动器310的长度的方向上提供挠曲性。此外，第一挠曲附接件402可提供无滞后的移动以抵消可能存在于致动器310中的任何反冲。致动器310和第一挠曲附接件402可与耦接轴408耦接，该耦接轴具有对形成于致动器310和第一挠曲附接件402中的孔进行接合的端部。可使用已知的键合和夹持方法，允许耦接轴408浮动于孔内或刚性固定于孔中。

参见图4B，其示出根据本发明的实施例的质量转移工具操纵器组件的翻转-倾斜-z挠曲部的透视图。翻转-倾斜-z挠曲部230可包括顶部挠曲部件410和底部挠曲部件412。在一个实施例中，顶部挠曲部件410和底部挠曲部件412由柔性耦接件414连接。柔性耦接件414可具有多个构型，例如柔性耦接件414可包括具有穿过翻转-倾斜-z挠曲部230的侧壁的一部分的一个或多个径向槽416的横梁耦接件或螺旋耦接件。在一个实施例中，径向槽416可被一个或多个分隔部418彼此分开。另选地，径向槽416可为穿过翻转-倾斜-z挠曲部230的单个螺旋形成的槽。

柔性耦接件414可被配置为允许顶部挠曲部件410和底部挠曲部件412沿z轴420并且围绕翻转轴422和倾斜轴424相对于彼此移动。因此，当顶部挠曲部件410通过刚性外壳210与质量转移工具支座200耦接并且底部挠曲部件412通过刚性分布板240与致动器组件220耦接时，顶部挠曲部件410和底部挠曲部件412之间的运动反映了质量转移工具支座200和分布板240之间的运动。因此，翻转-倾斜-z挠曲部230允许致动器组件220相对于质量转移工具支座200调整分布板240以及与分布板240耦接的微型拾取阵列支座250和/或微型拾取阵列290。

除了允许致动与分布板240耦接的微型拾取阵列支座250和/或微型拾取阵列290之外，翻转-倾斜-z挠曲部230还可以多种方式促成此类致动。例如，可对翻转-倾斜-z挠曲部230的柔性耦接件414的刚度进行调整以允许微型拾取阵列支座250在接触承载衬底上的微型器件时变形。另外，可对翻转-倾斜-z挠曲部230的柔性耦接件414的刚度进行调整以使致动器组件220的运动流畅。此外，可对翻转-倾斜-z挠曲部230的柔性耦接件414的刚度进行调整以提供拾取力，该拾取力回缩由静电转移头部703从承载衬底夹持的微型器件。

在一个实施例中，柔性耦接件414可比下文进一步详述的微型拾取阵列支座250的柔顺性元件的刚度更强。以这种方式匹配柔性耦接件414和柔顺性元件之间的刚度可允许在静电转移头部阵列接触微型器件阵列时柔顺性元件按需变形。即，接触负载可替代性地由柔顺性元件吸收，而不是接触负载由柔性耦接件414吸收。此外，柔顺性元件可在这种负载下变形并且该变形可由与柔顺性元件集成的位移传感器518来感测并且用作反馈以调整致动器组件220。

在一个实施例中，在致动器组件220移动分布板240时，柔性耦接件414可向分布板240提供无功负载。例如，在由具有三个致动器的致动器组件220使分布板240翻转的情况下，每个致动器的运动学可能略不匹配，从而导致不需要的抖动或扭转，例如分布板240的偏航。可对柔性耦接件414的刚度进行调整以抵消该运动学不匹配并抵抗不需要的移动。例如，在一个实施例中，柔性耦接件414具有如上所述的横梁耦接件，即具有位于径向槽416之间的分隔部418，柔性耦接件414的扭转刚度可高到足以防止围绕z轴420旋转，从而完全限制分布板240的围绕翻转轴422和倾斜轴424翻转并倾斜的运动。

在一个实施例中，柔性耦接件414在由致动器组件220施加的拉伸负载下可在长度上伸展，但施加于柔性耦接件414上的力可产生存储的势能以在使致动器组件220去激活之后产生恢复性负载。换句话讲，在移除致动器组件220的偏置负载之后，柔性耦接件414可充当拉伸弹簧以拉取分布板240，以及与分布板240耦接的微型拾取阵列支座250。在静电转移头部阵列703静电地夹持附接至承载衬底的微型器件阵列的情况下，由柔性耦接件414产生的恢复性负载可大于从承载衬底拾取微型器件阵列所需的负载，即破坏压力。例如，在一个实施例中，可预期破坏压力为约两个大气压，从而可对柔性耦接件414进行调整以在延伸时产生相当于高于两个大气压的压力的恢复性负载。因此，在使静电转移头部阵列夹持微型器件阵列之后，可使致动器组件220去激活并且可由来自柔性耦接件414的恢复性负载提供拾取压力。

在一个实施例中，微型拾取阵列支座250包括通过一个或多个电连接件诸如柔性电路318来向位置感测模块316和/或计算机系统108提供反馈信号的传感器。如下所述，反馈可包括来自用于控制回路的位移传感器的模拟信号以调整致动器310的致动，因此调整微型拾取阵列支座250的空间取向。位置感测模块316可位于微型拾取阵列支座250附近以通过限制模拟信号必须从位移传感器行进至位置感测模块316的距离来减少信号劣化。位置感测模块316还可位于绝缘板260的相对侧以减少从微型拾取阵列支座250到位置感测模块316和致动器310的热量转移。保持位置感测模块316和微型拾取阵列支座250之间的热绝缘可减少由对位置感测模块316的热效应引起的信号畸变。保持致动器310诸如压电致动器和微型拾取阵列支座250之间的热绝缘可避免致动器310并且因此避免质量转移工具操纵器组件102的能力的热漂移以准确调整支撑微型器件阵列的微型拾取阵列支座250的空间取向。

图5A-图6和图8-图12示出微型拾取阵列支座250的另选实施例，其可与分布板240耦接以在致动器组件220调整分布板240时允许对微型拾取阵列支座250的空间取向进行调整。每个实施例允许通过微型拾取阵列支座250或微型拾取阵列290的关节运动对静电转移头部的空间取向进行调整。在一个实施例中，微型拾取阵列支座250可包括在相关的美国专利申请号13/715,557和13/715,591中所示和所述的自对准结构中的任一种自对准结构，这些专利申请据此以引用方式并入。

参见图5A，其示出根据本发明的实施例的具有与柔顺性元件集成的位移传感器的微型拾取阵列支座的透视图。出于参考目的，所示出的视图可被称为微型拾取阵列支座250的“前侧”或“正面”。在一个实施例中，微型拾取阵列支座250包括基部502和枢转平台504。在一个实施例中，基部502围绕枢转平台504的全部或一部分。例如，基部502可围绕枢转平台504侧向地延伸。在另选实施例中，基部502不围绕枢转平台504。基部502和枢转平台504可由一个或多个柔顺性元件互连。例如，在示出的实施例中，柔顺性元件可由横梁506来表示。横梁506可在一个或多个枢轴位置诸如内枢轴508,514和外枢轴510,516处与基部502和枢转平台504连接。在一个实施例中，内枢轴508,514和外枢轴510,516可位于彼此正交的基部502和枢转平台504的边缘上。

根据本发明的实施例，微型拾取阵列支座250可由一个或多个部分或部件形成。例如，在一个实施例中，基部502、枢转平台504和一个或多个柔顺性元件(例如，横梁506)可由硅晶圆形成以产生不同区域。更具体地，可使用已知工艺诸如深蚀刻、激光切割等来形成通道522。在至少一个实施例中，通道522可通过在例如基部502、横梁506和枢转平台504区域之间提供间隔来限定微型拾取阵列支座250的结构。例如，通道522可在基部502和横梁506之间以及横梁506和枢转平台504之间形成约一百微米的间隔。除硅之外的材料可基于材料在外施负载、热稳定性和最小弹簧质量下偏转的能力来用于微型拾取阵列支座250。例如，除硅之外，为形成微型拾取阵列支座250所选择的合适材料可包括但不限于碳化硅、氮化铝、不锈钢和铝。

横梁506可围绕枢转平台504从内枢轴508侧向延伸至外枢轴510。更具体地，横梁506可通过在基部502和枢转平台504之间进行适配并且至少部分地填充这些部件之间的孔隙来与这些部件相符。在一个实施例中，横梁506的侧向延伸部提供杠杆臂，在将力施加于枢转平台504或施加于安装在枢转平台504上的微型拾取阵列290时，该杠杆臂允许横梁506、内枢轴508、514和外枢轴510、516的弯曲和扭转。更具体地，在将力施加于枢转平台504上时，诸如在位于已安装的微型拾取阵列290上的静电转移头部接触位于承载衬底上的微型器件时，枢转平台504可相对于基部502偏转。该偏转可伴随产生一个或多个高应变区域而发生，如由外枢轴510附近的虚线区域细节X所表示的。类似的应变区域可根据将力施加于枢转平台504的位置来产生靠近的内枢轴508,514和外枢轴516。

在一个实施例中，可选择横梁506刚度以有助于从承载衬底拾取微型器件并将其放置到接收衬底。例如，可对横梁506刚度进行调整以确保枢转平台504上的静电转移头部在接触承载衬底上的微型器件之后或在由静电转移头部所夹持的微型器件接触接收衬底之后不受损坏。即，横梁506刚度可允许横梁变形，该变形足以允许枢转平台504通过接触范围偏转。例如，在一个实施例中，当静电转移头部以小于损坏静电转移头部所需负载的负载接触微型器件阵列时，可预期枢转平台504向上偏转至少三十微米。

此外，可对横梁506刚度进行调整以在从承载衬底拾取微型器件期间避免梁506的塑性变形。例如，在静电转移头部夹持承载衬底上的微型器件时，回缩质量转移工具操纵器组件102可使基部502相对于与静电转移头部相关联的枢转平台504向上移动。本质上，微型拾取阵列支座250作为拉伸弹簧，其拉取由静电转移头部阵列夹持的微型器件阵列。在一个实施例中，横梁506刚度在不导致横梁506的塑性变形的情况下允许此类移动。例如，在需要约两个大气压的预期值来从承载衬底提升微型器件的实施例中，横梁506在塑性变形之前抵抗施加于枢转平台504的至少两个大气压。

在一个实施例中，在高应变区域处或附近，一个或多个位移传感器418可与横梁506集成。位移传感器418能够感测由施加于微型拾取阵列支座250的一部分诸如枢转平台504的负载所导致的横梁506位移。例如，位移传感器418可直接检测横梁506的移动，或者其可检测内部变形以推断出横梁506的移动。

参见图5B，其示出根据本发明的实施例的取自图5A的细节X的与微型拾取阵列支座的柔顺性元件集成的位移传感器的平面图。在一个实施例中，位移传感器518可为测量横梁506的变形的应变仪。应变仪可表现出随材料变形而变化的电阻。更具体地，应变仪可被配置为在横梁506变形时变形。即，可基于与从承载衬底转移微型器件相关联的环境和操作条件来选择应变仪设计，以实现必要的准确性、稳定性、循环耐久性等。因此，应变仪可由各种材料形成并且以多种方式与横梁506集成以实现该目标。下文描述了若干个此类实施例。

应变仪可独立于横梁506形成并且附接于此。在一个实施例中，应变仪包括绝缘柔性背衬，该绝缘柔性背衬支撑由多晶硅形成的箔并且使该箔与横梁506电绝缘。例如，箔可以螺线形图案来布置。可附接的应变仪的实例为由总部设在Malvern,PA的VishayPrecisionGroup制造的Series015DJ通用应变仪。独立于横梁506形成的应变仪可使用多种工艺附接至横梁506。例如，应变仪背衬可通过粘合或其他键合操作直接附接至横梁506。更具体地，应变仪背衬可使用焊料、环氧树脂或焊料和高温环氧树脂的组合固定到横梁506的表面。

在另一个实施例中，应变仪可以期望图案诸如螺线形图案形成在横梁506上。在一个实施例中，应变仪可使用沉积工艺直接形成在横梁506上。例如，康铜(constantan)铜镍迹线可以螺线形图案直接溅射在横梁506上。经溅射应变仪的具有螺线形图案的绞线尺寸可为约8微米宽，其中绞线长度之间的距离为8微米，并且可沉积至约105纳米的厚度。

在另一个实施例中，可修改横梁506的材料以形成集成的应变仪。更具体地，横梁506可掺杂有压阻材料以在横梁506内形成应变仪。例如，横梁506的表面可掺杂有硅。掺杂材料可为具有随所施加的应变而变化的尺寸的螺线形图案。因此，应变仪可完全集成于并物理地混合于横梁506的其余部分。

在一个实施例中，位移传感器518可为位于横梁506上的具有在预期应变的方向上对准的纵长绞线的图案(例如，螺线形)的应变仪。例如，横梁506可期望在高应变区域中观测到与通道522对准的压缩负载或拉伸负载，因此位移传感器518的纵长绞线可平行于通道522。然而，在其他方向上看到主应变平面的具有柔顺性元件的微型拾取阵列支座250的实施例中，可对位移传感器518进行取向以检测此类应变。

在从承载衬底转移微型器件期间，横梁506和位移传感器518可经受升高的温度，因此温度补偿可为必要的。在一个实施例中，可对位移传感器进行温度自补偿。更具体地，可对应变仪材料进行选择以在转移工艺的操作条件下限制由温度引起的视应变。然而，在另选的实施例中，可使用用于温度补偿的其他方式。例如，温度补偿可使用虚拟测量技术来实现。

仍参见图5B，在一个实施例中，虚拟测量技术利用参考应变仪520来补偿位移传感器518。更具体地，参考应变仪520可位于相同应变区域内的位移传感器518附近。尽管位移传感器518的绞线可与所施加的应变的方向对准，但参考应变仪520的绞线可正交于位移传感器518的绞线并正交于所施加的应变的方向而延伸。另选地，参考应变仪520可位于微型拾取阵列支座250的非应变区域中，该参考应变仪远离位于横梁506的高应变区域中的位移传感器518。例如，参考应变仪520可位于基部502或枢转平台504上。因此，位移传感器518可被配置为检测施加于横梁506的应变，并且参考应变仪可被配置为检测由热效应对微型拾取阵列支座250产生的应变。因此，对两种应变仪的应变的比较可用于确定并补偿与横梁506的热膨胀相关的应变。

再次参见图5A，在一个实施例中，参考应变仪520和位移传感器518可有线地连接到惠斯通半桥的相邻桥臂以抵消位移传感器518和参考应变仪520之间的温度影响。每个位移传感器518和参考应变仪520可形成惠斯通半桥以感测内枢轴508,514或外枢轴510,516附近的高应变区域中的应变。然而，每个内枢轴508,514和外枢轴510,516可包括第二高应变区域，该第二高应变区域与第一高应变区域相对并且位于由通道522所限定的枢轴的第二侧向边缘附近。另一位移传感器518或一对位移传感器518和参考应变仪520可位于该第二高应变区域中以感测变形。此外，该一对位移传感器518和参考应变仪520两者可以惠斯通全桥的方式有线地连接在一起，可对它们进行监测以确定内枢轴508,514和外枢轴510,516附近的材料应变。如下所述，监测这些应变信号可用于推断施加于枢转平台504的压力。此外，控制算法可使用应变信号来确定在枢转平台504上均匀分布压力所需的翻转、倾斜和z(正交于枢转平台表面)移动。

其他类型的传感器可用于感测微型拾取阵列支座250的柔顺性元件的变形或位移。例如，包括电容式应变仪和利用光纤感测的应变仪的不同的应变仪类型可用于感测横梁506变形。另选地，可直接测量微型拾取阵列支座250的柔顺性元件或其他部件诸如枢转平台504的位移。在一个实施例中，激光干涉仪可用于感测柔顺性元件或枢转平台504的位移。在另一个实施例中，电容式位移传感器可用于感测柔顺性元件或枢转平台504的位移。因此，可选择多种方式来测量和提供与枢转平台504或柔顺性元件的位移相关的反馈。在一个实施例中，选择可由权衡诸如成本、所要求的精度和环境考虑来引导。例如，补偿对位移传感器518的热效应的能力可为一个选择标准。

在一个实施例中，微型拾取阵列支座250包括位于枢转平台504上的一个或多个枢转平台操作电压触件530。在与微型拾取阵列支座250可操作地连接时，枢转平台操作电压触件530可用于将操作电压转移到微型拾取阵列290上的静电转移头部阵列。在一个实施例中，枢转平台操作电压触件530可使用合适技术形成，该合适技术诸如但不限于将导电材料(例如，金属)溅射或电子束蒸发到枢转平台504的表面上。

在一个实施例中，微型拾取阵列支座250可包括用于安装微型拾取阵列290的一个或多个键合位。在一个实施例中，键合位包括位于枢转平台504上的一个或多个钳位电极540。更具体地，钳位电极540可位于与枢转平台操作电压触件530相同的枢转平台504的表面上。钳位电极540可被构造成使用静电原理固定或夹紧微型拾取阵列290。例如，钳位电极540可包括由介电层覆盖的一个或多个导电垫。根据静电夹的原理，当导电垫维持在某电压处并相邻于微型拾取阵列290上的金属或半导体膜钳位区域放置时，静电力将微型拾取阵列290夹紧到微型拾取阵列支座250。这里，术语相邻可指代导电垫仅通过薄介电层与钳位区域分开。

可使位于微型拾取阵列支座250的正面上的部件通过各种引线与质量转移工具100和质量转移工具操纵器组件102的其他部件电连接。例如，前柔性电路550可从质量转移工具100和质量转移工具操纵器组件102的外部部件延伸以与位于基部502的面或边缘上的前柔性电路连接件552电连接。前柔性电路550可为例如多导体带缆并且前柔性电路连接器552可为对接连接器。此外，前柔性电路连接器552可包括终端触件，各种迹线从该终端触件起始并延伸至位于微型拾取阵列支座250的正面上的部件。

例如，位移传感器518可通过一条或多条位移传感器迹线554与前柔性电路连接器552电连接。更具体地，位移传感器518可与两条迹线电连接，即与对接连接器的单独终端触件连接的输入迹线和输出迹线(图5B)。在图5A中以图形方式将一条或多条迹线示出为单条线，并且为了简洁说明，省略或以虚线示出迹线以指示已示意性地描绘出实际引线的数量。

类似地，参考应变仪520可通过一条或多条参考应变仪迹线556与前柔性电路连接器552电连接。枢转平台操作电压触件530可通过一条或多条操作电压迹线558与前柔性电路连接器552电连接。钳位电极540可通过一条或多条钳位电极迹线560与前柔性电路连接器552电连接。在一个实施例中，可使用合适技术诸如溅射或电子束蒸发将迹线直接形成在微型拾取阵列支座250上。在另选的实施例中，迹线可为独立于微型拾取阵列支座250的表面或键合到微型拾取阵列支座250的表面的电线。

参见图6，其示出根据本发明的实施例的具有位于枢转平台上的加热元件的微型拾取阵列支座的透视图。出于参考目的，所示出的视图可被称为微型拾取阵列支座250的“后侧”或“背面”。微型拾取阵列支座250可包括位于微型拾取阵列支座250的枢转平台504的后侧上的一个或多个加热元件602。在一个实施例中，加热元件602可由电阻合金形成，诸如溅射在微型拾取阵列支座250上的镍铬合金。因此，加热元件602在电流穿过该加热元件时可经受焦耳加热。因此，热量可从加热元件602转移至微型拾取阵列支座250和/或与其接合的微型拾取阵列290。在另选的实施例中，加热元件602可为基于以取决于施加于电阻器的电流的速度散热的表面安装技术的表面安装的电阻器。在一个实施例中，微型拾取阵列支座可由外部加热部件诸如朝向枢转平台504的红外加热源来加热。

在一个实施例中，微型拾取阵列支座250包括一个或多个温度传感器610以感测微型拾取阵列支座250或附近结构例如微型拾取阵列290的温度。例如，温度传感器610可位于枢转平台504的后侧以测量枢转平台504的温度。例如，温度传感器610可位于枢转平台504的中心、枢转平台504的拐角，或者位于基部502或横梁506上。温度传感器610可为热敏电阻器、热电偶或其他类型的温度传感器。此外，温度传感器610可封装或以其他方式附接到或机械地固定到枢转平台504。

根据本发明的实施例，加热元件602和/或温度传感器610可位于微型拾取阵列支座250的前侧或后侧。位置选择可由考虑诸如可用空间以及加热元件602和温度传感器610是否将妨碍其他功能来驱动。例如，部件可被放置以避免破坏微型拾取阵列支座250的钳位电极540或微型拾取阵列290的静电转移头部中的电荷。此外，部件可被放置以避免干扰微型拾取阵列290键合到微型拾取阵列支座250。温度传感器610可被放置以紧密接近微型拾取阵列290的峰值温度。必要时可采用温度偏置来实现该接近程度。

将微型拾取阵列支座250的背面上的部件通过各种引线放置为与质量转移工具100和质量转移工具操纵器组件102的其他部件电连接。例如，后柔性电路620可从质量转移工具100和质量转移工具操纵器组件102的外部部件延伸以与安装在基部502的面或边缘上的后柔性电路连接器630电连接。后柔性电路620可为例如多导体带缆并且后柔性电路连接器630可为对接连接器。此外，后柔性电路连接器630可包括终端触件，各种迹线从该终端触件起始并延伸至位于微型拾取阵列支座250的背面上的部件。这样，加热元件602可通过一条或多条加热迹线640与后柔性电路连接器630电连接。温度传感器610可通过一条或多条温度传感器迹线642与后柔性电路连接器630电连接。在一个实施例中，可使用合适技术的诸如溅射或电子束蒸发将迹线直接形成在微型拾取阵列支座250上。在另选的实施例中，迹线可为独立于微型拾取阵列支座250的表面或键合到微型拾取阵列支座250的表面的电线。

参见图7，其示出根据本发明的实施例的具有支撑静电转移头部阵列的衬底的微型拾取阵列。微型拾取阵列290可包括由硅、陶瓷和聚合物中的一者或多者形成的支撑静电转移头部703阵列的基部衬底702。每个静电转移头部703可包括具有顶表面708的台面结构704，该顶表面可支撑电极712。然而，电极712为示例性的，并且在另一个实施例中，台面结构704可为完全或部分导电的，使得电极712可为不必要的。介电层716覆盖每个台面结构704的顶表面708和电极712(在存在的情况下)。每个静电转移头部703的顶部接触表面718具有最大尺寸，例如1μm到100μm的长度或宽度，其可对应于待拾取微型器件的尺寸。

台面结构704突出远离底部基板702以便在拾取操作期间提供顶部接触表面718的局部接触点来拾取特定微型器件。在一个实施例中，台面结构704具有约1μm到5μm或更具体地约2μm的高度。在一个实施例中，台面结构704可具有顶表面708，该顶表面具有介于1平方微米到10,000平方微米的表面积。台面结构704可以例如正方形、矩形、圆形、椭圆形等多种几何形状形成，同时保持该通用表面积范围。对台面结构阵列在基部衬底702上的高度、宽度和平面性进行选择，使得每个静电转移头部703可在拾取操作期间与对应微型器件接触，并且使得静电转移头部703不会在拾取操作期间无意地与相邻于预期的对应微型器件的微型器件接触。

仍参见图7，电极引线714可使电极712或台面结构704与操作电压通路720的端子以及与操作电压触件722的衬底电连接。因此，操作电压可通过操作电压通路720从微型拾取阵列290的衬底操作电压触件722转移到静电转移头部703阵列。操作电压通路720可以多种方式形成。例如，操作电压通路720可通过以下步骤来形成：穿过基部基部衬底702钻出或蚀刻孔，利用绝缘体对孔进行钝化，并且使用合适的技术诸如溅射、电子束蒸发、电镀或无电沉积将导电材料(例如，金属)形成为钝化孔以形成操作电压通路720。

微型拾取阵列290可包括形成在微型拾取阵列290的后侧上的一个或多个衬底钳位触件724。在一个实施例中，衬底钳位触件724包括导电垫，诸如金属或半导体膜。导电垫可与微型拾取阵列290的其他有源区域电隔离。例如，可在导电垫下方、上方和周围形成绝缘层。在另一个实施例中，衬底钳位触件724可与微型拾取阵列290一体化形成，例如通过由块状硅形成微型拾取阵列290和衬底钳位触件724，并且使衬底钳位触件724与微型拾取阵列290的其他有源区域电隔离。

参见图8，其示出根据本发明的实施例的与微型拾取阵列接合的微型拾取阵列支座的横截面侧视图图示。微型拾取阵列290和微型拾取阵列支座250可物理地并且可操作地接合。如上所述，根据静电夹原理并且使用异性电荷相吸，微型拾取阵列290的衬底钳位触件724可与微型拾取阵列支座250上的钳位电极540对准并且由其静电保持。更具体地，在通过钳位电极迹线560将静电电压施加于钳位电极540时，静电夹持压力将施加于衬底钳位电极540，使得微型拾取阵列290与微型拾取阵列支座250物理地接合。此外，微型拾取阵列290的一个或多个衬底操作电压触件722可与枢转平台操作电压触件530对准并相邻于其放置。因此，通过操作电压迹线558施加于枢转平台操作电压触件530的电压可通过衬底操作电压触件722和操作电压通路720转移至一个或多个静电转移头部703。因此，微型拾取阵列支座250和微型拾取阵列290可电连接以使微型拾取阵列290能够对微型器件阵列产生静电夹持力。

当这些部件物理地接合时，热量可从微型拾取阵列支座250传送至微型拾取阵列290和/或由微型拾取阵列290夹持的微型器件阵列。更具体地，微型拾取阵列支座250上的加热元件602可通过经由加热迹线640传送电流来被电阻式加热。因此，热量可从加热元件602通过枢转平台504转移至微型拾取阵列290。此外，递送至微型拾取阵列290的热量可通过静电转移头703阵列耗散到由静电转移头703阵列夹持的微型器件阵列中。

至此上文参见图5A-图8描述的实施例已描绘了能够与微型拾取阵列290可逆地配对的微型拾取阵列支座250的构型。然而，此类构型旨在例示性的而非详尽的。例如，微型拾取阵列支座250的另选实施例可包括与质量转移工具100或质量转移工具操纵器组件102的部件的电连接的不同模式。此外，静电转移头部703和/或微型拾取阵列290可另选地以不同方式与微型拾取阵列支座250接合。另外，可在本发明的范围之内改变微型拾取阵列支座250中柔顺性元件的设计。以下图9-图12示出根据此类变型形式的若干另选的实施例。

参见图9，其示出根据本发明的实施例的具有与柔顺性元件集成的位移传感器和位于枢转平台上的静电转移头部阵列的微型拾取阵列支座的透视图。图9中所示的微型拾取阵列支座250的实施例的大部分部件与图5A中所示的部件相同或类似。然而，至少两个本质区别如下所述。第一，位于微型拾取阵列支座250的正面上的部件之间的电连接不同地实现。第二，静电转移头部703阵列与微型拾取阵列支座250直接集成在一起，而不是利用单独的微型拾取阵列290。

在一个实施例中，部件迹线可终止于基部502上的电压着陆垫以形成电连接。例如，位移传感器迹线554可将位移传感器518与位移传感器着陆垫902互连。类似地，参考应变仪迹线556可将参考应变仪520与参考应变仪着陆垫904互连。此外，操作电压迹线558可将形成在枢转平台504上的静电转移头部703与基部操作电压着陆垫906互连。着陆垫可位于从微型拾取阵列支座250的前侧穿过基部502到后侧的通路结构上。着陆垫可使用类似于用于形成迹线的工艺例如使用溅射工艺而形成。

在一个实施例中，静电转移头部阵列直接由枢转平台504来支撑。静电转移头703阵列的结构和形成可与上文参见图7所描述的结构和形成相同或类似。例如，每个静电转移头703可包括具有顶表面708的台面结构704，该顶表面由介电层716覆盖并且可选地支撑电极712。然而，静电转移头部阵列位于枢转平台504的表面上，而不是微型拾取阵列290表面上。此外，操作电压迹线458可代替电极引线714。

参见图10，其示出根据本发明的实施例的具有位于枢转平台上的加热元件的微型拾取阵列支座的透视图。在一个实施例中，一个或多个触件可位于基部502上并且与微型拾取阵列支座250的部件电连接。可使基部502触件中的一些与位于微型拾取阵列支座250的前侧上的部件电连接。例如，位移传感器触件1002可位于与位移传感器着陆垫902电连接的位移传感器通路(图11)的端子处。类似地，参考应变仪触件1004可位于与参考应变仪着陆垫904电连接的通路(未示出)的端子处。此外，基部操作电压触件1006可位于与基部操作电压着陆垫906电连接的基部操作电压通路(图11)的端子处。可使基部502触件中的其他触件与位于微型拾取阵列支座250的后侧上的部件电连接。例如，可使加热触件1008通过加热迹线640与加热元件602电连接。类似地，可使温度传感器触件1010通过温度传感器迹线642与温度传感器610电连接。

参见图11，其示出根据本发明的实施例的相对于图9的剖面线获取的与弹簧触件电连接的微型拾取阵列支座的横截面侧视图图示。一个或多个触件，例如位移传感器触件1002或基部操作电压触件1006，可压紧弹簧触件1106。弹簧触件1106还可通过电连接件诸如电引线和/或触板(未示出)来与质量转移工具100或质量转移工具操纵器组件102的部件连接。因此，可用多种方式来电连接位于微型拾取阵列支座250上的部件和位于质量转移工具100或质量转移工具操纵器组件102上的部件。

参见图12，其示出根据本发明的实施例的具有柔性区域的微型拾取阵列支座的透视图图示。图12中所示的微型拾取阵列支座250的实施例的大部分部件与图5A中所示的部件相同或类似。然而，至少两个区别如下所述。第一，在一个实施例中，图12中示出的微型拾取阵列支座250可永久性地与微型拾取阵列290接合。第二，在一个实施例中，图12中示出的微型拾取阵列支座250包括不具有横梁506的柔顺性元件。

在一个实施例中，微型拾取阵列支座250和微型拾取阵列290可使用一个或多个焊盘1202来代替钳位电极540进行接合。焊盘1202可由包括聚合物、焊料、金属和其他粘合剂的多种材料形成以有助于形成与另一结构的永久性键合。在一个实施例中，焊盘1202可包括金、铜或铝以有助于与相邻结构的热压键合。然而，热压键合表示用于形成结构间的永久键合的仅一种方式，并且焊盘1202可包括其他材料，该材料有助于形成微型拾取阵列支座250和具有其他键合机制的另一部件或结构之间的键合。例如，可在具有各种形状和尺寸的多个键合位处使用直接键合、粘合键合、反应性键合、焊接等。

为了促成微型拾取阵列290和微型拾取阵列支座250之间的永久性键合，位于微型拾取阵列290上的衬底钳位触件724可由有助于与焊盘1202热压键合的金属材料形成，例如，焊盘1202和衬底钳位触件724两者均可由金形成。在对微型拾取阵列支座250和微型拾取阵列290进行永久性地键合之前，枢转平台操作电压触件530和衬底操作电压触件722可对准以允许这些部件可操作地相接合。在对准部件之后，可形成永久性热压键合以永久性地将微型拾取阵列支座250与微型拾取阵列290接合。

在一个实施例中，微型拾取阵列支座250的柔顺性元件包括不具有横梁506的单一表面。更具体地，柔顺性元件可位于未由通道522分开的枢转平台504和基部502之间。例如，柔顺性元件可包括存在于枢转平台504和基部502之间的由虚线表示的柔性区域1204。柔性区域1204可与枢转平台504和基部502一体化形成，但可具有不同于这些部件的刚度。另选地，刚度上的不同可能是由于不同的结构特征所致，诸如通过形成具有较薄横截面或柔性形态(例如在波纹管的情况下)的柔性区域1204。柔性区域1204刚度降低可允许柔性区域1204挠曲并允许枢转平台504和基部502之间的相对移动。因此，一个或多个位移传感器518可与柔性区域1204集成以感测柔性区域1204的变形。在一个实施例中，电引线可在微型拾取阵列支座250的柔性区域1204上直接路由。另外，操作电压迹线558可直接穿过柔性区域1204，不同于绕过图5A的实施例中所示的通道522。

已描述了质量转移工具操纵器组件102的若干单个部件，现将注意力转向质量转移工具操纵器组件102的整体功能和控制。参见图13，其示出根据本发明的实施例的保持微型拾取阵列并且与控制系统互连的质量转移工具操纵器组件的侧视图图示。示出的系统可用于执行包括将微型器件从承载衬底转移到接收衬底的方法。更具体地，该系统可用于主动控制与微型拾取阵列支座250耦接的静电转移头部703阵列和位于承载衬底或接收衬底上的微型器件阵列之间的空间关系。此外，系统可用于控制静电转移头部703阵列和微型器件阵列之间的静电夹持力。此外，系统可用于控制例如在静电转移头部703阵列接触微型器件阵列时传送至静电转移头部703阵列的热量。此外，系统可用于控制使静电转移部列保持紧贴微型拾取阵列支座250。

在一个实施例中，在计算机系统108的控制下对致动器组件220进行致动影响微型拾取阵列290的运动。例如，计算机系统108可直接与致动器功率源1302连接或通过中间控制器与致动器功率源1302连接以提供控制信号，该控制信号致使致动器功率源1302调节一个或多个致动器310例如压电致动器的移动，以便移动与微型拾取阵列支座250耦接的分布板240。微型拾取阵列支座250可保持微型拾取阵列290。此类调节可基于从致动器功率源1302通过致动器引线404递送至致动器组件220的信号。

在一个实施例中，激活静电转移头部阵列提供对微型器件阵列的静电夹持。例如，计算机系统108可与操作电压源1304直接连接或通过中间控制器与操作电压源1304连接以提供控制信号，该控制信号致使操作电压源1304将静电电压通过操作电压引线1306传送至静电转移头部。操作电压引线1306可集成在例如前柔性电路550或后柔性电路620内，以递送如上所述的操作电压。

在一个实施例中，加热静电转移头部阵列可通过向加热元件602递送电力来控制。例如，计算机系统108可与加热电压源1308直接连接或通过中间控制器与加热电压源1308连接以提供控制信号，该控制信号致使加热电压源1308将电力通过加热电压引线1310递送至加热元件602。加热电压引线1310可集成在例如前柔性电路550或后柔性电路620内，以传送如上所述的热力。

在一个实施例中，具有静电转移头部阵列的微型拾取阵列290可通过向钳位电极540递送静电电压来保持紧贴微型拾取阵列支座250。例如，计算机系统108可与钳位电压源1312直接连接或通过中间控制器与钳位电压源1312连接以提供控制信号，该控制信号致使钳位电压源1312将静电电压通过钳位电压引线1314递送至钳位电极540。钳位电压引线1314可集成在例如前柔性电路550或后柔性电路620内，以传送如上所述的钳位电压。

质量转移工具操纵器组件102的移动、静电夹持和加热功能的控制可基于递送自与微型拾取阵列支座相关联的传感器的反馈。例如，温度数据可通过例如后柔性电路620从温度传感器610提供至计算机系统108。类似地，位置相关数据可从一个或多个位移传感器518通过例如前柔性电路550递送至计算机系统108。

在一个实施例中，来自位移传感器518的位置相关数据可在传送至计算机系统108之前输入至位置感测模块316并且由其进行转换。例如，位置感测模块316或另一部件可施加励磁电压至一个或多个位移传感器518，例如应变仪，并且来自位移传感器518的模拟输出电压可由位置感测模块316来监测。来自一个或多个位移传感器的模拟输出电压继而可经受位置感测模块316的模数处理，并且所得的数字信号可输入至计算机系统108或通过逻辑运算进一步处理，以促成执行用于控制质量转移工具操纵器组件102的运动的控制算法。

参见图14，其示出根据本发明的实施例的用于调节质量转移工具操纵器组件的控制回路的示意图。在一个实施例中，控制回路可为闭环的以实现在微型拾取阵列支座250上均匀分布压力的目标。换句话讲，控制回路可调节质量转移工具操纵器组件102以将在微型拾取阵列支座250上压力的中心变更为期望位置，例如使施加于枢转平台504的压力居中并且在围绕枢转平台504的一个或多个柔顺性元件整体上均匀分布压力。因此，设定值1402可限定与感测相应横梁506中相同变形的每个位移传感器518对应的一组参考信号。来自每个位移传感器518的位移测量可作为与在微型拾取阵列支座250上的压力分布的当前状态相关的反馈输入至位置感测模块316。位置感测模块316可执行模数信号处理并计算或传送经处理的信号至计算机系统108以供计算例如误差信号。基于误差信号，计算机系统108可使用控制算法来确定适当的控制信号来对致动器组件220进行致动以实现使压力均匀分布在微型拾取阵列支座250上。可将这些控制信号直接传送至致动器组件220，或者可例如通过利用放大器1404提高控制信号功率对这些控制信号进行修改。此外，可将控制信号直接馈送至致动器组件220或用于驱动致动器组件220的致动器功率源1302。可继续监测来自每个位移传感器518的位移测量并将其馈送到控制算法中以继续调节致动器组件20直到输出1406等于设定值1402，即直到压力均匀分布在微型拾取阵列支座250上。下文将相对于用于使用质量转移工具操纵器组件102拾取和放置微型器件阵列的方法的实施例进一步描述该基本控制回路模型。

在以下描述中，在描述根据本发明的实施例的操作质量转移工具操纵器组件来转移微型器件阵列的方式时，对图15-24进行参考。应理解，将图16-图19和图21-图24中提供的示意图简化为二维示图。例如，以两个维度举例说明并描述柔顺性元件诸如示意性横梁1606、1608的挠曲和具有一对示例性致动器1602、1604的质量转移工具操纵器组件102的致动。然而，应理解，根据本发明的实施例的质量转移工具操纵器组件102的挠曲和致动并不限于此。例如，如上所述，可使用各种致动器来提供附加自由度，并且这些自由度可能不完全由图16-19和图21-24的二维示图来表示。更具体地，如图4A所示，致动器组件220可包括两个以上的致动器，例如三个致动器310。在此类情况下，可使枢转平台504围绕在页面上延伸的轴线在第三维度翻转或倾斜，其未在图16-图19和图21-图24中呈现出来。

参见图15，其示出根据本发明的实施例的示出用于从承载衬底拾取微型器件的方法的流程图。为了进行示意性的说明，图15的以下描述参见图16-图19所示的实施例。在操作1501，质量转移工具操纵器组件102朝承载衬底移动。参见图16，其示出根据本发明的实施例的朝承载衬底1601移动的质量转移工具操纵器组件的示意图。操纵器组件的移动以及更具体地，枢转平台504的移动可通过对质量转移工具100的各种致动器进行致动或通过对第一示意性致动器1602和第二示意性致动器1604两者进行致动以在长度上延伸来实现。尽管将静电转移头部703示意性地表示为安装在枢转平台504上，但也可将静电转移头部703安装在保持紧贴枢转平台504的微型拾取阵列290上。如图所示，枢转平台504可相对于基部502未偏转，因此，第一示意性横梁1606和第二示意性横梁1608可未移位或未变形。在该初始状态下，在静电转移头部阵列703和位于承载衬底1601上的微型器件阵列1610之间可存在间隙，例如该快照可为在微型器件阵列1610与静电转移头部阵列703接触之前。这里，示出的间隙夸大指示出枢转平台504和承载衬底1601可彼此未对准。

再次参见图15，在操作1505，位于承载衬底1601上的微型器件阵列1610可与跟质量转移工具操纵器组件102的枢转平台504耦接的静电转移头部阵列703相接触。参见图17，其示出根据本发明的实施例的与接触于承载衬底上的微型器件阵列的质量转移工具操纵器组件耦接的静电转移头的示意图。在一个实施例中，由于枢转平台504未对准地接近承载衬底1601，因此在微型器件1610与最接近第二示意性横梁1608的静电转移头703接触之前，最接近第一示意性横梁1606的静电转移头703可接触微型器件1610。因此，第一示意性横梁1606可能变形，而第二示意性横梁1608可能不变形。

再次参见图15，在操作1510，可感测与枢转平台504耦接的柔顺性元件的变形。再次参见图17，在一个实施例中，在第一示意性横梁1606变形时，位移传感器518(见图5A)生成与第一示意性横梁1606相关联的位移信号。位移信号可例如由位置感测模块316来监测和/或测量。例如，可将位移信号馈送回位置感测模块316以确定已出现第一示意性横梁1606的变形并且计算指示在枢转平台504上存在不均匀分布的误差信号。

参见图18，其示出根据本发明的实施例的调整微型拾取阵列支座的位置的质量转移工具操纵器组件的示意图。在感测第一示意性横梁1606的变形并根据测量数据计算误差信号之后，可将控制信号从计算机系统108递送至致动器组件220，致使第二示意性致动器1604延伸并同时保持第一示意性致动器1602的长度。更具体地，可对第二示意性致动器1604进行延伸以调整枢转平台504的空间取向直到邻近的静电转移头部703接触微型器件1610，例如在枢转平台504与承载衬底1601对准时。此外，调整可基于来自与第一示意性横梁1606和第二示意性横梁1608相关联的位移传感器的持续的反馈信号。即，调节可持续到所测量的第一示意性横梁1606和第二示意性横梁1608的变形近似相等。此时，所示平面中枢转平台504上的压力分布可为均匀的。

再次参见图15，在操作1515，质量转移工具操纵器组件102和承载衬底1601之间的相对移动停止。再次参见图17，一旦压力均匀分布在枢转平台504上，就可停止根据控制信号对致动器组件220的致动。此时，控制回路的输出1406可等于设定值1402。即，误差信号可为零或在预定义范围内，这指示出每个位移传感器518所感测的变形近似相等。该变形值可通过控制回路被进一步限定以实现静电转移头部阵列703和微型器件阵列1610之间的期望压力。例如，可施加足够压力以确保稳定接触并同时避免过度压力施加对静电转移头703和微型器件1610造成损坏。

再次参见图15，在操作1520，可将电压施加于静电转移头部阵列以在微型器件阵列上产生夹持压力。如图18所示，在使静电转移头部阵列703与微型器件阵列1610接触的情况下，静电电压可通过各种触件和连接件，例如质量转移工具操纵器组件102的操作电压引线1306、微型拾取阵列支座250的操作电压迹线558以及微型拾取阵列290的操作电压通孔720等施加于静电转移头部703。更具体地，可基于来自计算机系统108的控制信号将电压从操作电压源1304传输到静电转移头部阵列703。例如，控制信号可基于控制算法，该控制算法指示：在拾取过程期间，如果每个位移传感器518同时感测到预定义变形的，则静电转移头被激活。因此，静电转移头部阵列向微型器件阵列1610施加夹持压力。

再次参见图15，在操作1525，可从承载衬底1601拾取微型器件阵列1610。参见图19，其示出根据本发明的实施例的从承载衬底拾取微型器件的质量转移工具操纵器组件的示意图。第一示意性致动器1602和第二示意性致动器1604可由计算机系统108来控制以从承载衬底1601回缩枢转平台504。在回缩期间，在横梁释放存储能量并回弹至初始构型时，第一示意性横梁1606和第二示意性横梁1608可返回到未变形状态。同时，与横梁相关联的位移传感器可将指示横梁未变形的信号传输至位置感测模块316。然而，在该阶段，控制算法可指示枢转平台504进一步回缩以移除微型器件阵列1610以便转移至接收衬底。该回缩可通过对致动器组件220进行致动或者在另一个实施例中通过对质量转移工具100的各种致动器进行致动来实现。此外，在一个实施例中，回缩可通过去激活致动器组件220并允许翻转-倾斜-z挠曲部230的柔性联接件414的固有刚度使翻转-倾斜-z挠曲部230恢复至初始状态来实现，这导致微型拾取阵列支座250回缩。在拾取期间，提供给静电转移头部阵列的静电电压可持续，因此微型器件阵列1610可保持在静电转移头部703上并且从承载衬底1601移除。

在相对于图15所述的拾取操作期间，可对微型拾取阵列支座250上的加热元件602进行加热。例如，可对加热元件602进行电阻式加热以将热量转移至微型拾取阵列290和与静电转移头部接触的微型器件。热量转移可在从承载衬底1601拾取微型器件阵列1610之前、期间和之后发生。

参见图20，其示出根据本发明的实施例的示出用于将微型器件置于接收衬底上的方法的流程图。为了进行示意性的说明，图20的以下描述参见图21-24所示的实施例。在操作2001，质量转移工具操纵器组件102朝接收衬底移动。参见图21，其示出根据本发明的实施例的朝接收衬底移动的质量转移工具操纵器组件的示意图。操纵器组件的移动以及更具体地，枢转平台504的移动可通过对质量转移工具100的各种致动器进行致动或通过对第一示意性致动器1602和第二示意性致动器1604两者进行致动以在长度上延伸来实现。如图所示，枢转平台504可相对于基部502未偏转，因此，第一示意性横梁1606和第二示意性横梁1608可未移位或未变形。在该初始状态下，在由静电转移头部阵列703夹持的微型器件阵列1610和接收衬底2101之间可能存在间隙，例如该快照可为在接收衬底2101和微型器件阵列1610接触之前。这里，示出的间隙夸大指示出枢转平台504和接收衬底2101可彼此未对准。

再次参见图20，在操作2005，接收衬底2101与跟质量转移工具操纵器之间的枢转平台耦接的静电转移头部阵列所承载的微型器件阵列相接触。参见图22，其示出根据本发明的实施例的由静电转移头部所承载的微型器件的示意图，该静电转移头部与接触于接收衬底的质量转移工具操纵器组件耦接。在一个实施例中，由于枢转平台504未对准地接近接收衬底2101，因此在接收衬底2101接触由最接近第二示意性横梁1608的静电转移头所夹持的微型器件之前，由最接近第一示意性横梁1606的静电转移头部703所夹持的微型器件1610可接触接收衬底2101。因此，第一示意性横梁1606可能变形，而第二示意性横梁1608可能不变形。

再次参见图20，在操作2010，可感测与枢转平台504耦接的柔顺性元件的变形。再次参见图22，在一个实施例中，在第一示意性横梁1606变形时，与第一示意性横梁1606相关联的位移传感器518生成位移信号。位移信号可例如由位置感测模块316来监测和/或测量。例如，可将位移信号馈送回位置感测模块316以确定已出现第一示意性横梁1606的变形并且计算指示在枢转平台504上存在不均匀分布的误差信号。

参见图23，其示出根据本发明的实施例的调整微型拾取阵列支座的位置的质量转移工具操纵器组件的示意图。在感测第一示意性横梁1606的变形并根据测量数据计算误差信号之后，可将控制信号从计算机系统108传送至致动器组件220，致使第二示意性致动器1604延伸并同时保持第一示意性致动器1602的长度。更具体地，可对第二示意性致动器1604进行延伸以调整枢转平台504的空间取向直到邻近的静电转移头部703接触微型器件1610，例如在枢转平台504与接收衬底2101对准时。此外，调整可基于来自与第一示意性横梁1606和第二示意性横梁1608相关联的位移传感器的持续的反馈信号。即，调整可持续到所测量的第一示意性横梁1606和第二示意性横梁1608的变形近似相等。此时，所示平面中枢转平台504上的压力分布可为均匀的。

再次参见图20，在操作2015，可停止质量转移工具操纵器组件102和接收衬底2101之间的相对移动。再次参见图23，一旦压力均匀分布在枢转平台504上，就可停止根据控制信号对致动器组件220的致动。此时，控制回路的输出1406可等于设定值1402。即，误差信号可为零或在预定义范围内，这指示出每个位移传感器518所感测的变形近似相同。该变形值可通过控制回路被进一步限定以实现微型器件阵列1610和接收衬底2101之间的期望压力。例如，可施加足够压力以确保稳定接触并同时避免过度压力施加对微型器件造成损坏。

再次参见图20，在操作2020，从静电转移头部阵列移除电压。如图23所示，在使微型器件阵列1610与接收衬底2101接触的情况下，静电电压可从静电转移头部阵列703移除。更具体地，可基于来自计算机系统108的控制信号将从操作电压源1304传输到静电转移头部阵列703的操作电压中止。例如，控制信号可基于控制算法，该控制算法指示：在放置操作期间，如果每个位移传感器518同时感测到预定义变形，则静电转移头部703被去激活。因此，从静电转移头部阵列703释放微型器件阵列1610。

再次参见图20，在操作2025，可将微型器件阵列1610释放到接收衬底2101上。参见图24，其示出根据本发明的实施例的将微型器件释放到接收衬底的质量转移工具操纵器组件的示意图。第一示意性致动器1602和第二示意性致动器1604可由计算机系统108来控制以从接收衬底2101来回缩枢转平台504。在回缩期间，在横梁释放存储能量并回弹至初始构型时，第一示意性横梁1606和第二示意性横梁1608可返回到未变形状态。同时，与横梁相关联的位移传感器可将指示横梁未变形的信号传输至位置感测模块316。然而，在该阶段，控制算法可指示枢转平台504被进一步回缩以清除枢转平台504并开始另一拾取操作。该回缩可通过对致动器组件220进行致动或者在另一个实施例中通过对质量转移工具100的各种致动器进行致动来实现。此外，在一个实施例中，回缩可通过停用致动器组件220并允许翻转-倾斜-z挠曲部230的柔性联接件414的固有刚度使翻转-倾斜-z挠曲部230恢复至初始状态来实现，这导致微型拾取阵列支座250回缩。

在相对于图20所述的放置操作期间，可将热量施加于微型器件阵列1610。例如，如上所述，可对加热元件602进行电阻式加热以通过微型拾取阵列支座250将热量转移到夹持微型器件1610的静电转移头部阵列中。以这种方式保持微型拾取阵列支座250的升高的温度可避免由操作环境的温度变化引起的一些问题。在整个放置操作中，可对微型器件1610进行持续加热。然而，更具体地，可在感测到微型器件的挠曲之后和/或在微型器件1610与接收衬底2101接触之后，对微型器件1610进行加热。在一个实施例中，对阵列中的每个静电转移头部703均匀地加热，例如加热至50摄氏度、180摄氏度、200摄氏度乃至高达350摄氏度的温度。这些温度可导致微型器件1610和接收衬底2101之间的熔融或扩散以使微型器件键合至接收衬底。

参见图25，其示出可根据本发明的实施例使用的计算机系统的示意图。本发明的实施例的一部分包含位于例如计算机系统108的机器可用介质中的非暂态机器可读和机器可执行指令或由这些指令所控制。计算机系统108为示例性的，并且本发明的实施例可在多个不同计算机系统上或在多个不同计算机系统中进行操作，或者由多个不同计算机系统所控制，该多个不同计算机系统包括通用联网计算机系统、嵌入式计算机系统、路由器、开关、服务器设备、客户端设备、各种中间设备/节点、独立式计算机系统等。此外，尽管以上为了分别论述而对控制系统的一些部件例如放大器1404和位置感测模块316进行拆分，但计算机系统108可直接集成这些部件或包括实现类似功能的附加部件。

图25的计算机系统108包括用于传送信息的地址/数据总线2502，以及耦接至总线2502、用于处理信息和指令的中央处理器2504单元。计算机系统108还包括数据存储特征部，诸如耦接至总线2502的用于存储中央处理器2504单元的信息和指令的计算机可用易失性存储器2506例如随机存取存储器(RAM)、耦接至总线2502的用于存储中央处理器2504单元的静态信息和指令的计算机可用非易失性存储器2508例如只读存储器(ROM)，以及耦接至总线2502的用于存储信息和指令的数据存储设备2510(例如，磁盘或光盘和磁盘驱动器)。本实施例的计算机系统108还包括耦接至总线2502、用于向中央处理器2504单元传送信息和命令选择的可选的数字字母混合输入设备2512，该数字字母混合输入设备包括数字字母和功能键。计算机系统108还可选地包括耦接至总线2502、用于向中央处理器2504单元传送用户输入信息和命令选择的可选的光标控制设备2514。本实施例的计算机系统108还包括耦接至总线2502、用于显示信息的可选的显示设备2516。

数据存储设备2510可包括非暂态机器可读存储介质2518，其上存储有体现本文所述方法或操作中的任何一者或多者的一个或多个指令集(例如，软件2520)。软件2520还可在其由计算机系统108执行期间完全地或至少部分地位于易失性存储器2506、非易失性存储器2508和/或处理器2504内，易失性存储器2506、非易失性存储器2508和处理器2504还构成非暂态机器可读存储介质。

如上所用，一个部件紧贴另一部件或与另一部件“耦接”、“紧固”、“接合”、“保持”等可使用诸如螺栓连接、钉接、夹持、热键合或粘合键合等各种公知方法来实现。此类术语的使用并非旨在限制，并且事实上，应设想到在本发明的范围内此类方法在另选的实施例中可为可互换的。

在以上说明书中，已参照本发明的特定示例性实施例描述了本发明。显而易见的是，可在不脱离以下权利要求所示的本发明的更广泛的实质和范围的情况下对实施例做出各种修改。因此，说明书和附图应被认为是出于例证目的而非限制目的。

Claims (45)

1.一种质量转移工具操纵器组件，包括：

外壳；

翻转-倾斜-z挠曲部，所述翻转-倾斜-z挠曲部包括顶部挠曲部件、底部挠曲部件和将所述顶部挠曲部件与所述底部挠曲部件连接的柔性耦接件，其中所述顶部挠曲部件与所述外壳接合；

致动器组件，所述致动器组件与所述底部挠曲部件可操作地耦接，其中所述致动器组件的致动使所述底部挠曲部件相对于所述顶部挠曲部件移动；和

微型拾取阵列支座，所述微型拾取阵列支座具有与柔顺性元件耦接的枢转平台和与所述柔顺性元件集成的位移传感器，其中所述微型拾取阵列支座与所述底部挠曲部件耦接。

2.根据权利要求1所述的质量转移工具操纵器组件，其中所述顶部挠曲部件和所述底部挠曲部件各自包括凸缘。

3.根据权利要求1所述的质量转移工具操纵器组件，还包括将所述致动器组件与所述底部挠曲部件耦接的分布板。

4.根据权利要求1所述的质量转移工具操纵器组件，还包括侧向地围绕所述枢转平台的基部，其中所述柔顺性元件位于所述枢转平台和所述基部之间，其中所述柔顺性元件在内枢轴处与所述枢转平台耦接并且在外枢轴处与所述基部耦接。

5.根据权利要求4所述的质量转移工具操纵器组件，其中所述柔顺性元件包括横梁，其中所述位移传感器包括应变仪，并且其中所述应变仪附接至所述横梁。

6.根据权利要求5所述的质量转移工具操纵器组件，还包括与位于所述横梁上的所述应变仪相邻的参考应变仪，其中所述应变仪和所述参考应变仪提供惠斯通半桥中的相邻桥臂。

7.根据权利要求3所述的质量转移工具操纵器组件，还包括位于所述枢转平台上的温度传感器。

8.根据权利要求7所述的质量转移工具操纵器组件，还包括位于所述枢转平台上面的加热元件。

9.根据权利要求4所述的质量转移工具操纵器组件，还包括位于所述基部上的基部操作电压触件，所述基部操作电压触件与位于所述枢转平台上的枢转平台操作电压触件电连接。

10.根据权利要求4所述的质量转移工具操纵器组件，还包括位于所述基部上的基部钳位触件，所述基部钳位触件与位于所述枢转平台上的键合位处的钳位电极电连接。

11.根据权利要求4所述的质量转移工具操纵器组件，还包括位于所述枢转平台上的键合位，其中所述键合位包括选自如下的金属：金、铜和铝。

12.根据权利要求8所述的质量转移工具操纵器组件，还包括位于所述基部上的与所述位移传感器电连接的位移传感器触件。

13.根据权利要求12所述的质量转移工具操纵器组件，还包括通过所述位移传感器触件与所述位移传感器电连接的位置感测模块。

14.根据权利要求13所述的质量转移工具操纵器组件，其中所述位移传感器触件通过柔性电路与所述位置感测模块电连接。

15.根据权利要求13所述的质量转移工具操纵器组件，其中所述位移传感器触件通过弹簧触件与所述位置感测模块电连接。

16.根据权利要求13所述的质量转移工具操纵器组件，还包括位于所述加热元件和所述位置感测模块之间的绝缘板，其中所述基部与所述绝缘板耦接，并且其中所述绝缘板将所述微型拾取阵列支座与所述分布板耦接。

17.根据权利要求1所述的质量转移工具操纵器组件，还包括具有支撑静电转移头部的衬底的微型拾取阵列，所述微型拾取阵列能够与所述枢转平台接合。

18.一种方法，包括：

朝承载衬底移动质量转移工具操纵器组件；

使位于所述承载衬底上的微型器件阵列与静电转移头部阵列接触，所述静电转移头部阵列与所述质量转移工具操纵器组件的枢转平台耦接；

感测与所述枢转平台耦接的柔顺性元件的变形；

停止所述质量转移工具操纵器组件和所述承载衬底之间的相对移动；

向静电转移头部阵列施加电压以在所述微型器件阵列上产生夹持压力；以及

从所述承载衬底拾取所述微型器件阵列。

19.根据权利要求18所述的方法，其中感测变形包括感测与所述柔顺性元件集成的位移传感器中的应变。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括在感测变形之后并且在停止相对移动之前，调整与所述柔顺性元件耦接的基部的位置。

21.根据权利要求18所述的方法，其中调整所述位置包括对所述质量转移工具操纵器组件的致动器组件进行致动，所述致动器组件耦接至所述基部，以在感测变形之后通过翻转或倾斜所述基部来进一步使所述基部与所述承载衬底的平面对准。

22.根据权利要求18所述的方法，还包括在拾取所述微型器件阵列时向所述静电转移头部阵列施加热量。

23.一种方法，包括：

朝接收衬底移动质量转移工具操纵器组件；

使所述接收衬底与由静电转移头部阵列所承载的微型器件阵列接触，所述静电转移头部阵列与所述质量转移工具操纵器组件的枢转平台耦接；

感测与所述枢转平台耦接的柔顺性元件的变形；

停止所述质量转移工具操纵器组件和所述接收衬底之间的相对移动；

从所述静电转移头部阵列去除电压；以及

将所述微型器件阵列释放到所述接收衬底上。

24.根据权利要求23所述的方法，其中感测变形包括感测与所述柔顺性元件集成的位移传感器中的应变。

25.根据权利要求23所述的方法，还包括在感测变形之后并且在停止相对移动之前，调整与所述柔顺性元件耦接的基部的位置。

26.根据权利要求25所述的方法，其中调整所述位置包括对所述质量转移工具操纵器组件的致动器组件进行致动，所述致动器组件耦接至所述基部，以在感测变形之后通过翻转或倾斜所述基部来进一步使所述基部与所述接收衬底的平面对准。

27.根据权利要求23所述的方法，还包括在去除所述电压之前向所述静电转移头部阵列施加热量。

28.一种微型拾取阵列支座，包括：

枢转平台；

基部，所述基部侧向地围绕所述枢转平台；

柔顺性元件，所述柔顺性元件位于所述枢转平台和所述基部之间，其中所述柔顺性元件在内枢轴处与所述枢转平台耦接并且在外枢轴处与所述基部耦接；和

位移传感器，所述位移传感器与所述柔顺性元件集成。

29.根据权利要求28所述的微型拾取阵列支座，其中所述外枢轴位于基部边缘上并且所述内枢轴位于枢转平台边缘上，并且其中所述基部边缘正交于所述枢转平台边缘。

30.根据权利要求29所述的微型拾取阵列支座，还包括：

第二柔顺性元件，所述第二柔顺性元件通过位于第二基部边缘上的第二外枢轴与所述基部耦接并且通过位于第二枢转平台边缘上的第二内枢轴与所述枢转平台耦接；和

第二位移传感器，所述第二位移传感器与所述第二柔顺性元件集成。

31.根据权利要求29所述的微型拾取阵列支座，其中所述柔顺性元件在第二内枢轴处与所述枢转平台耦接并且在第二外枢轴处与所述基部耦接。

32.根据权利要求31所述的微型拾取阵列支座，其中所述内枢轴从所述第二内枢轴跨所述枢转平台，并且其中所述外枢轴从所述第二外枢轴跨所述枢转平台。

33.根据权利要求28所述的微型拾取阵列支座，其中所述柔顺性元件包括横梁，其中所述位移传感器包括应变仪，并且其中所述应变仪与所述横梁集成在接近所述内枢轴或所述外枢轴的高应变区域中。

34.根据权利要求33所述的微型拾取阵列支座，其中所述应变仪键合到所述高应变区域。

35.根据权利要求33所述的微型拾取阵列支座，其中所述应变仪沉积在所述高应变区域上。

36.根据权利要求33所述的微型拾取阵列支座，其中所述高应变区域被掺杂以形成所述应变仪。

37.根据权利要求33所述的微型拾取阵列支座，还包括与位于所述横梁上的所述应变仪相邻的参考应变仪，其中所述应变仪和所述参考应变仪提供惠斯通半桥中的相邻桥臂。

38.根据权利要求28所述的微型拾取阵列支座，还包括位于所述枢转平台上的温度传感器。

39.根据权利要求28所述的微型拾取阵列支座，还包括位于所述基部上的加热触件，所述加热触件与位于所述枢转平台上面的加热元件电连接。

40.根据权利要求39所述的微型拾取阵列支座，其中所述加热元件包括电阻合金。

41.根据权利要求39所述的微型拾取阵列支座，其中所述加热元件包括表面安装技术电阻器。

42.根据权利要求28所述的微型拾取阵列支座，还包括位于所述基部上的与所述位移传感器电连接的位移传感器触件。

43.根据权利要求28所述的微型拾取阵列支座，还包括位于所述基部上的基部操作电压触件，所述基部操作电压触件与位于所述枢转平台上的枢转平台操作电压触件电连接。

44.根据权利要求28所述的微型拾取阵列支座，还包括位于所述基部上的基部钳位触件，所述基部钳位触件与位于所述枢转平台上的键合位处的钳位电极电连接。

45.根据权利要求28所述的微型拾取阵列支座，还包括位于所述枢转平台上的键合位，其中所述键合位包括选自如下的金属：金、铜和铝。