CN107856041B

CN107856041B - 吸盘装置以及元件转移方法

Info

Publication number: CN107856041B
Application number: CN201610839842.5A
Authority: CN
Inventors: 陈铭如; 吴建德
Original assignee: Unimicron Technology Corp
Current assignee: Unimicron Technology Corp
Priority date: 2016-09-22
Filing date: 2016-09-22
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2036-09-22
Also published as: CN107856041A

Abstract

本发明提供一种吸盘装置以及元件转移方法，其吸盘装置用以吸取至少一元件。吸盘装置包括静电吸盘以及图案化导电层。图案化导电层配置于静电吸盘上，具有暴露出部分静电吸盘的至少一开口，其中当静电吸盘通电时，经由至少一开口暴露出来的静电吸盘诱发至少一元件与其之间产生偶极‑偶极力，使得至少一元件经由至少一开口被吸附于部分静电吸盘上。本发明提供的吸盘装置藉由诱发元件与其之间产生偶极‑偶极力来吸附元件，本发明另提供的元件的转移方法能避免静电力击穿元件。

Description

吸盘装置以及元件转移方法

技术领域

本发明涉及一种吸盘装置以及元件转移方法，尤其涉及一种具有图案化导电层的吸盘装置以及使用其的元件转移方法。

背景技术

一般来说，传统电子零件组装是藉由机械性拿取(pick-place)的方式来制作。然而，随着元件尺寸越来越小型化，传统的拿取方式会导致成本大幅提升。此外，当电子零件进入微米级或纳米级尺寸时，机械性拿取方式已不利于使用。虽然有人提出使用诸如吸嘴等新颖方式来取代机械性拿取方式，然而其具有成本昂贵与治具制作不易的缺点。因此，微小元件组装陷入瓶颈。

发明内容

本发明提供一种吸盘装置，藉由诱发元件与其之间产生偶极-偶极力来吸附元件。

本发明另提供一种元件的转移方法，能避免静电力击穿元件。

本发明的吸盘装置用以吸取至少一元件。吸盘装置包括静电吸盘以及图案化导电层。图案化导电层配置于静电吸盘上，具有暴露出部分静电吸盘的至少一开口，其中当静电吸盘通电时，经由至少一开口暴露出来的静电吸盘诱发至少一元件与其之间产生偶极-偶极力，使得至少一元件经由至少一开口被吸附于部分静电吸盘上。

本发明的元件的转移方法包括以下步骤。施加电压至吸盘装置的静电吸盘。使吸盘装置接近位于第一位置处的至少一元件，其中至少一元件经由至少一开口被吸附于部分静电吸盘上。将已吸附有至少一元件的吸盘装置由第一位置移动至第二位置。于第二位置处移除施加于吸盘装置上的电压，使得至少一元件自吸盘装置上脱离而由第一位置吸取至第二位置。

在本发明的一实施例中，上述的静电吸盘包括至少一个正电极、至少一个负电极以及围绕至少一个正电极与至少一个负电极的绝缘层。

在本发明的一实施例中，上述的至少一个正电极包括多个正电极，至少一个负电极包括多个负电极。

在本发明的一实施例中，还包括释放层，配置于静电吸盘与图案化导电层之间。

在本发明的一实施例中，上述的图案化导电层的厚度介于1μm至5μm。

在本发明的一实施例中，上述的图案化导电层具有栅状结构。

在本发明的一实施例中，上述的至少一开口包括多个开口。

在本发明的一实施例中，上述的至少一元件包括多个元件，以及多个元件分别经由多个开口被吸附于部分静电吸盘上。

基于上述，本发明利用在静电吸盘上形成图案化导电层，使得静电吸盘的局部区域具有静电力。如此一来，可以藉由诱导元件与经开口暴露的静电吸盘之间产生偶极-偶极力，使得元件经由开口被吸附于静电吸盘上。此外，藉由设计图案化导电层的开口排列方式，能将多个元件批次转移至所需位置且以所需方式排列。故吸盘装置能广泛地应用于具有微米或纳米等级尺寸的元件的转移步骤中，且能避免静电影响元件的特性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A是依照本发明的一实施例的一种吸盘装置的剖面示意图；

图1B是依照本发明的一实施例的一种吸盘装置的上视示意图；

图2是依照本发明的一实施例的一种吸盘装置的上视示意图；

图3A至图3B是依照本发明的一实施例的一种元件的转移方法的剖面示意图；

图4A至图4B是依照本发明的一实施例的一种元件的转移方法的上视示意图。

具体实施方式

图1A是依照本发明的一实施例的一种吸盘装置的剖面示意图，以及图1B是依照本发明的一实施例的一种吸盘装置的上视示意图。请同时参照图1A与图1B，在本实施例中，吸盘装置10包括静电吸盘100以及图案化导电层110。静电吸盘100例如是包括至少一个正电极104、至少一个负电极106以及围绕正电极104与负电极106的绝缘层108，其中电荷分布于绝缘层108中。正电极104与负电极106是以正负极相交的方式排列。在本实施例中，静电吸盘100例如是包括交错排列的多个正电极104与多个负电极106。在本实施例中，正电极104与负电极106的材料例如是铜箔，但本发明不以此为限。

图案化导电层110配置于静电吸盘100上，具有至少一开口112，开口112暴露出静电吸盘100的区域102，而静电吸盘100的其余区域103则被图案化导电层110覆盖。在本实施例中，图案化导电层110的厚度例如是介于1μm至5μm。图案化导电层110的材料可以是光阻型导电材料。因此，图案化导电层110可以藉由形成导电层、对导电层依序进行曝光与显影等步骤形成。或者是，当图案化导电层110不具有光阻特性时，则可以先于静电吸盘100上依序形成导电层与图案化光阻层，再以图案化光阻层为掩膜来移除部分导电层，以形成图案化导电层110。在本实施例中，图案化导电层110例如是具有多个彼此分离的开口112，因此如图1B所示，图案化导电层110例如是具有栅状结构。在本实施例中，开口112的宽度与长度例如是分别小于或等于100μm。

在本实施例中，如图1B所示，是以多个开口112阵列排列为例，但本发明不以此为限。在另一实施例中(未示出)，根据需求，图案化导电层110也可以仅具有一个开口112。或者是，在又一实施例中(未示出)，图案化导电层110的多个开口112也可以具有特定排列方式而非紧密排列，诸如以彩色滤光片中的单色像素(诸如红色像素、绿色像素或蓝色像素)的排列方式。

在本实施例中，吸盘装置10还包括释放层(release layer)120，配置于静电吸盘100与图案化导电层110之间。释放层120包括具备可与静电吸盘100分离的特性，其配置有助于分离图案化导电层110与静电吸盘100后设置新的图案化导电层110。在本实施例中，释放层120例如是藉由喷涂法所形成。释放层120的厚度例如是小于或等于0.1μm。

再者，如图1A所示，虽然在本实施例中是以一个开口112下方配置有一对正负电极(包括正电极104与负电极106)为例，但本发明未对电极的数目或开口与正负电极的对应关系加以限制。举例来说，吸盘装置10中的正电极104与负电极106以及开口112也可以具有如图2所示的配置方式。

在本实施例中，图案化导电层110会遮蔽被其覆盖的静电吸盘100的区域103的静电力，而经由开口112暴露出来的未遮蔽区域102则仍具有静电力。因此，如图3A与图4A所示，当施加电压至静电吸盘100且使吸盘装置10接近位于第一位置S1的元件130时，经由开口112暴露出来的静电吸盘100的静电力会诱发元件130与其之间产生偶极-偶极力，使得元件130经由开口112被吸附于部分静电吸盘100上。也就是说，将电场集中于吸附表面(即区域102)，使反面电位为零，如此加强吸附力，使得元件130被静电吸盘100的区域102吸附而至少部分位于开口112中。

在本实施例中，元件130的尺寸可以大于、等于或小于开口112的尺寸，且元件130的尺寸例如是微米等级或纳米等级。元件130为导体或绝缘体，且元件130整体为中性。元件130例如是需要被由一位置转移至另一位置的构件，特别是需要批次进行大量转移的多个构件。举例来说，元件130可以是带有电子回路的构件，诸如电路板、微发光二极管、快闪存储器等集成电路晶粒等。或者是，元件130可为用于芯片封装的构件，诸如焊球、锡膏或任何导电粒子等。在其他实施例中，元件130也可以是粒子。再者，在本实施例中，是以一个开口112对应吸附一个元件130为例，但本发明不以此为限，根据需求，一个开口112也可以同时吸附多个元件130，或者是多个开口112可一起吸附一个元件130。

接着，如图3B与图4B所示，将已吸附有元件130的吸盘装置10由第一位置S1移动至第二位置S2后，移除施加于静电吸盘100上的电压，使得元件130自吸盘装置10上脱离。如同图1B与图4B所示，元件130的排列方式对应于图案化导电层110中开口112的排列方式。在本实施例中，元件130例如是阵列排列。

在本实施例中，由于图案化导电层110具有多个开口112，因此藉由吸盘装置10将多个元件130同时由第一位置S1转移至第二位置S2。故，可藉由前述的吸盘装置10来批次转移多个元件130，以形成诸如微发光二极管阵列、球栅阵列封装(Ball Grid Array，BGA)或锡膏印刷等。因此，可应用于微发光二极管、芯片封装或表面粘着技术(Surface MountTechnology，SMT)等技术中。特别一提的是，在本实施例中，是藉由诱发元件130与其之间产生偶极-偶极力，使得元件130经由开口112被吸附于部分静电吸盘100上，因此元件130实质上不带静电，故能避免元件130间互相排斥的现象，以达到排列元件130的目的。此外，也可避免元件130中的电子回路等构件被静电极穿而损坏。

综上所述，本发明藉由在静电吸盘上配置图案化导电层，以在不破坏整体静电分布的情况下(即表面电场E＝0)，遮蔽部分区域的静电力，而保留部分区域的静电力。如此一来，可以藉由设计图案化导电层中的开口排列方式，将多个元件批次转移至所需位置且以所需方式排列。此外，由于吸盘装置是藉由诱发元件与其之间产生偶极-偶极力的方式来吸取元件，因此元件本身实质上仍维持中性，故能避免元件因带电而互斥，以及避免元件中的电子回路等被静电击穿而损坏。故，吸盘装置能广泛地应用于微米或纳米等级尺寸元件的转移步骤(诸如封装等)中，以大幅降低成本与提高生产效率。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，均在本发明范围内。

Claims

1.一种吸盘装置，用以吸取至少一元件，其特征在于，包括：

静电吸盘；以及

图案化导电层，配置于所述静电吸盘上，具有暴露出部分所述静电吸盘的至少一开口，其中当所述静电吸盘通电时，经由所述至少一开口暴露出来的所述静电吸盘诱发所述至少一元件与其之间产生偶极-偶极力，使得所述至少一元件经由所述至少一开口被吸附于部分所述静电吸盘上，所述图案化导电层会遮蔽被其覆盖的所述静电吸盘的区域。

2.根据权利要求1所述的吸盘装置，其特征在于，所述静电吸盘包括至少一个正电极、至少一个负电极以及围绕所述至少一个正电极与所述至少一个负电极的绝缘层。

3.根据权利要求2所述的吸盘装置，其特征在于，所述至少一个正电极包括多个正电极，所述至少一个负电极包括多个负电极。

4.根据权利要求1所述的吸盘装置，其特征在于，还包括释放层，配置于所述静电吸盘与所述图案化导电层之间。

5.根据权利要求1所述的吸盘装置，其特征在于，所述图案化导电层的厚度介于1μm至5μm。

6.根据权利要求1所述的吸盘装置，其特征在于，所述图案化导电层具有栅状结构。

7.根据权利要求1所述的吸盘装置，其特征在于，所述至少一开口包括多个开口。

8.根据权利要求7所述的吸盘装置，其特征在于，所述至少一元件包括多个元件，以及所述多个元件分别经由所述多个开口被吸附于部分所述静电吸盘上。

9.一种元件的转移方法，其特征在于，包括：

施加电压至如权利要求1-8中任一项所述的吸盘装置的所述静电吸盘；

使所述吸盘装置接近位于第一位置处的至少一元件，其中所述至少一元件经由所述至少一开口被吸附于部分所述静电吸盘上；

将已吸附有所述至少一元件的所述吸盘装置由所述第一位置移动至第二位置；以及

于第二位置处移除施加于所述吸盘装置上的电压，使得所述至少一元件自所述吸盘装置上脱离而由所述第一位置吸取至所述第二位置。