CN116387211A - 一种微型发光二极管芯片的转移方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微型发光二极管芯片的转移方法，其包括：S1、提供一芯片模组和一承接基板；芯片模组的第一衬底上设置微型发光二极管芯片，第一磁性结构设置在所述芯片的出光面上，所述芯片为倒装式；承接基板包括第二衬底和第二磁性结构；S2、令所述芯片模组设置有所述芯片的一侧与承接基板相对设置，其中第一磁性结构与对应的第二磁性结构之间存在相互吸引力；S3、令所述芯片从所述第一衬底上分离，并令所述第一磁性结构远离所述芯片的一侧固定于所述承接基板上；S4、将所述承接基板上的所述芯片与目标基板对位键合并移除承接基板。本发明的转移方法具有可有效提高微型发光二极管倒装式芯片与目标基板之间的键合效果的优点。

Description

一种微型发光二极管芯片的转移方法
技术领域
本发明涉及微型发光二极管领域，特别是涉及一种微型发光二极管芯片的转移方法。
背景技术
微型发光二极管(Micro Led)是指边长在10微米～100微米的超小型发光二极管，其可用于制备分辨率更高的显示模组。
目前，在显示模组的制备过程中，通常需要先将微型发光二极管芯片从其生长衬底上剥离，再按照一定的排列方式转移至一带有控制电路的目标基板上。在这过程中，由于芯片在生长衬底上的排列方式通常与其在目标基板上的排列方式不同，因而往往需要先将芯片在一临时衬底上按需排列，再将其转移至目标基板上。其中，对于倒装芯片，为了令其电极面能够成功键合至目标基板上，还需要将排列好的芯片从临时衬底上转移至一承接基板上，再将其从承接基板转移至目标基板上，即芯片需要依次被转移至临时衬底和承接基板后才能转移至目标基板上。
虽然，按照现有的方式进行芯片转移可以实现对芯片间距的预先安排以及不同种类芯片之间的预先排列，但是，对于采取倒装芯片的微型发光二极管，在实际操作中，在目标基板上，其芯片却容易出现键合效果不佳的情况，从而导致显示模组的显示效果不佳等问题。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种微型发光二极管芯片的转移方法，其具有可改善倒装式的芯片与目标基板之间的键合效果等优点。
一种微型发光二极管芯片的转移方法，包括步骤：
S1、提供一芯片模组和一承接基板；其中，所述芯片模组包括第一衬底、微型发光二极管芯片和第一磁性结构，所述微型发光二极管芯片通过其电极面固定在所述第一衬底正面，且其出光面远离所述第一衬底，所述第一磁性结构设置在所述微型发光二极管芯片的出光面上，所述微型发光二极管芯片为倒装式；所述承接基板包括第二衬底和设置在所述第二衬底上的第二磁性结构；
S2、令所述芯片模组的设置有微型发光二极管芯片的一侧与承接基板相对设置，其中，所述第一磁性结构与对应的第二磁性结构之间存在相互吸引力；
S3、令所述微型发光二极管芯片从所述第一衬底上分离，并令所述第一磁性结构远离所述微型发光二极管芯片的一侧固定于所述承接基板上，且所述第一磁性结构与对应的所述第二磁性结构在所述第二衬底上的正投影至少部分重合；
S4、将所述承接基板上的微型发光二极管芯片与目标基板对位键合并移除承接基板。
本发明所述的微型发光二极管芯片的转移方法，通过分别在微型发光二极管芯片表面以及在所述第二衬底上设置具有相互吸引力的第一磁性结构和第二磁性结构，使微型发光二极管芯片在从第一衬底转移至承接基板的过程中可以受到所述吸引力的牵引从而精确地转移至目标位置上，并保证其按照规定的朝向固定在承接基板上，进而保证了微型发光二极管芯片可以按照其在第一衬底上的排列方式准确地转移至目标基板上，从而有效提高微型发光二极管芯片与目标基板之间的键合效果。
进一步地，所述芯片模组包括多个微型发光二极管芯片，每一微型发光二极管芯片的出光面上均设置一所述第一磁性结构；所述第二磁性结构在所述第二衬底上的排布与所述微型发光二极管芯片在所述第一衬底上的排布一一对应。
进一步地，所述承接基板还包括胶粘层，所述胶粘层设置于所述第二衬底的一侧表面，所述步骤S2中，所述芯片模组与所述承接基板的设有胶粘层的一侧相对，所述步骤S3中，所述第一磁性结构固定于所述胶粘层上。其中，所述胶粘层可在微型发光二极管芯片和第二衬底之间可作为缓冲层，并辅助微型发光二极管芯片在承接基板上的固定。
进一步地，所述第二磁性结构与所述胶粘层分别设置在所述第二衬底相对的两侧表面。所述第二磁性结构和胶粘层设置在第二衬底的不同侧表面的设计，一方面可使胶粘层与第二衬底之间的连结更稳固，另一方面可使胶粘层的表面更平整。
进一步地，所述第一衬底至少在与所述微型发光二极管芯片连接的位置采取具有粘性的热分解物质或热解粘物质，同时，所述步骤S3中，通过加热使所述微型发光二极管芯片从所述第一衬底分离。
进一步地，所述第一衬底至少在与所述微型发光二极管芯片连接的位置采取具有粘性的光分解物质或光解粘物质，同时，所述步骤S3中，通过光照射使所述微型发光二极管芯片从所述第一衬底分离。
进一步地，所述第一磁性结构采用热分解或加热后挥发的磁性材料制备，同时，所述步骤S4中的键合过程为热压键合。其中，所述热压键合过程可以在实现微型发光二极管芯片和目标基板之间的键合的同时使设置在芯片出光面上的第一磁性结构分解或挥发，有效避免第一磁性结构对芯片的出光效率的影响。
进一步地，所述第一磁性结构的材质包括聚丙烯腈或聚氨基苯醌。
进一步地，所述第一磁性结构的与所述微型发光二极管芯片接触的接触面的面积大于其远离所述微型发光二极管芯片的表面的面积。通过该设置，所述第一磁性结构具有与承接基板之间面积更小的接触面，从而在步骤S4中更易实现承接基板的移除。
进一步地，所述步骤S3中，所述第一磁性结构与对应的所述第二磁性结构在所述第二衬底上的正投影完全重合。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为实施例的步骤S1中所述的芯片模组的结构示意图；
图2为实施例的步骤S1中所述的承接基板的结构示意图；
图3为实施例的步骤S2所述的芯片转移过程示意图；
图4为实施例的步骤S3所述的芯片转移过程示意图；
图5为实施例的步骤S4所述的芯片转移过程示意图。
具体实施方式
针对现有技术中的采取倒装式芯片的微型发光二极管，其出现的芯片在目标基板上键合效果差的问题，本发明对其芯片的转移过程进行分析，发现上述键合效果差的问题主要源于芯片从临时衬底转移至承接基板上时出现偏移或翻侧的现象。具体的，现有技术中，在芯片从临时衬底转移至承接基板的过程中，临时衬底通常采用遇光或遇热分解或解粘的物质，并通过光扫描(如激光扫描)或者是加热的方法使黏附在临时衬底上的芯片脱落并转移至承接基板上，在此过程中，芯片主要在重力作用下以及临时衬底在遇光或遇热分解时所产生的气体的作用力下离开临时衬底并掉落至承接基板上。但是，由于微型发光二极管芯片具有较小的质量，因此，微型发光二极管芯片在掉落过程中受到的重力较小，该芯片的运动路径容易受到来自临时衬底在遇光或遇热分解时所产生的作用力以及其他外界作用力的影响，从而并非垂直地落至承接基板上，进而使得承接基板上的微型发光二极管芯片出现位置的偏移或者翻侧的现象。基于此，本发明中，在微型发光二极管芯片表面和承接基板上分别设置可相互吸引的第一磁性结构和第二磁性结构，从而在微型发光二极管芯片转移过程中，令微型发光二极管芯片从临时衬底脱离时，除受到重力、临时衬底在遇光或遇热分解时所产生的气体作用力之外，还可受到来自承接基板上第二磁性结构的吸引力作用，从而被牵引并吸附至承接基板的指定位置上，从而避免现有技术的方法中所出现的微型发光二极管芯片掉落转移时产生的位置偏移或者翻侧的问题。
为更好地对本发明的发明构思进行说明，以下提供一种微型发光二极管芯片转移方法的具体实施方式，其主要包括以下步骤：
步骤S1，提供一芯片模组和一承接基板。
请参阅图1，其为所述芯片模组的结构示意图，其包括第一衬底11、设置在第一衬底11正面的多个微型发光二极管芯片12以及设置在每个微型发光二极管芯片12表面的第一磁性结构13。
其中，所述第一衬底11可采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酯纤维、PET等材料制备。所述第一衬底11至少在其正面采用具有粘性的且在受热后或在光照射作用下分解或者解粘的物质，更进一步，所述第一衬底11至少在其正面的与所述微型发光二极管芯片连接的位置处采用具有粘性的且在受热后或在光照射作用下分解或者解粘的物质。其中，该分解或者解粘的物质可采用聚丙烯腈、聚氨基苯醌等可热分解或加热后挥发的高分子材料。
所述微型发光二极管芯片12为倒装结构，其包括相对的电极面和出光面，且通过电极面阵列固定于所述第一衬底11的正面。具体地，所述微型发光二极管芯片12可以是单色芯片，也可以是多色芯片，并且，所述微型发光二极管芯片12可以是从其生长衬底上被剥离并转移至所述第一衬底11上，也可以是经过多次转移和排列后再被设置在所述第一衬底11上。
所述第一磁性结构13设置于所述芯片模组的每个微型发光二极管芯片12的出光面上，之所以将第一磁性结构13设置于所述微型发光二极管芯片12的表面，是由于在芯片模组上的微型发光二极管芯片12之间的间距很小，通常只有几微米，将第一磁性结构13设置在两个微型发光二极管芯片12之间非常不便，而将第一磁性结构13设置于所述微型发光二极管芯片12的表面更易于操作和实现。
此外，所述第一磁性结构13可采用磁性高分子材料，例如聚丙烯腈、聚氨基苯醌等可热分解或加热后挥发的磁性材料，并通过点胶、旋涂等方式设置在所述芯片的出光面上。所述第一磁性结构13之所以采用可热分解或加热后挥发的材料，是因为：在后续的芯片键合步骤中，在实现芯片键合至目标基板的同时能直接除去第一磁性结构13的键合方式中，采取热键合方式是效果最好的。
请参阅图2，其为所述承接基板的结构示意图，其包括第二衬底21以及设置在所述第二衬底表面的第二磁性结构22和胶粘层23。
其中，根据所述微型发光二极管芯片12在所述第一衬底上11的排列方式，所述第二衬底21在相应位置上设有对位标记并规划有各微型发光二极管芯片12的目标转移位置。根据所述目标转移位置，所述第二磁性结构22设置于所述第二衬底21的一侧表面。并且，所述第二磁性结构22可使用磁性高分子材料，例如聚丙烯腈、聚氨基苯醌等可热分解或者加热后挥发的磁性材料，并通过点胶、旋涂等方式制备在所述第二衬底21的表面。并且，所述第二磁性结构22的形状不限，可以为梯形等多种形状。此外，为了使得所述第二磁性结构22与对应的第一磁性结构13之间相互磁性吸引，相互对应设置的所述第二磁性结构22与第一磁性结构13中一个为正极另一个为负极。
所述胶粘层23为具有粘性的透光胶层，其可为亚克力膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜等，并可利用旋涂的方式制备于所述第二衬底21的表面，所述胶粘层23的厚度为15-20μm。
此外，所述胶粘层23可以与所述第二磁性结构22设置于所述第二衬底21的同侧或异侧，只需保证在所述承接基板的胶粘层23与所述第一衬底11的正面相对时，所述第一磁性结构13与第二磁性结构22之间相互吸引即可。其中，当所述胶粘层23与所述第二磁性结构22设置在所述第二衬底21的同侧时，所述胶粘层23对所述第二磁性结构22形成包覆。优选地，所述胶粘层23与所述第二磁性结构22分别设置在所述第二衬底21相对的两侧表面，从而所述胶粘层23可完全贴合在所述第二衬底21表面，其贴合效果以及表面平整度不会被所述第二磁性结构22影响。
应当理解的是，所述胶粘层23在承接基板中的作用主要为缓冲以及对微型发光二极管芯片12的辅助固定，在其他一些实施方式中，所述承接基板也可以不包括胶粘层。
步骤S2，使所述芯片模组与所述承接基板相互对位。
请参阅图3，其为本步骤S2所述的微型发光二极管芯片转移过程示意图。
具体地，使所述芯片模组设有所述微型发光二极管芯片12的一侧与所述承接基板设置有粘胶层23的一面相对，并使所述芯片模组中的各微型发光二极管芯片12均与其在所述承接基板上的目标转移位置正对，从而，在完成对位后，所述微型发光二极管芯片12、第一磁性结构13以及所述第二磁性结构22在所述第二衬底21上的正投影完全重合或至少部分重合，进而，所述第一磁性结构13将受到来自与之对应的所述第二磁性结构22的吸引力。
步骤S3，令所述微型发光二极管芯片脱离所述第一衬底11并转移至承接基板上。
请参阅图4，其为本步骤S3所述的微型发光二极管芯片转移过程示意图。
具体地，在本步骤中，根据所述第一衬底11的材料，可选择使用加热或者光扫描(例如激光扫描)等方式使所述第一衬底11解粘或分解，从而令固定在其上的微型发光二极管芯片12脱离所述第一衬底11并连同第一磁性结构13掉落至所述承接基板的胶粘层23上。
在本步骤中，由于已设置所述芯片模组中的各微型发光二极管芯片12均与其在所述承接基板上的目标转移位置正对，并且所述微型发光二极管芯片12的出光面以及所述承接基板的目标转移位置上分别设有相互吸引的第一磁性结构13和第二磁性结构22，因此，当微型发光二极管芯片12脱离第一衬底11时，除了受到重力和第一衬底11解粘或分解产生的应力作用外，还会受到第二磁性结构22对第一磁性结构13的吸引力，从而其在转移至所述承接基板的过程中，可以在所述吸引力的作用下被准确牵引至目标转移位置上，并且使设置在其出光面上的第一磁性结构13被稳固地吸附和黏贴在所述胶粘层23上，从而不易出现现有技术中的芯片掉落转移过程中发生的偏移或者翻侧的现象。
另外，由于第一磁性结构13和第二磁性结构22的体积很小，且每个第一磁性结构13都与其下方对应的一个第二磁性结构22位置对应，因而，在此步骤S3中的所述微型发光二极管芯片12的转移过程中，第一磁性结构13、第二磁性结构22受旁边的第一磁性结构、第二磁性结构的影响很小甚至基本不会受旁边的第一磁性结构、第二磁性结构的影响。
步骤S4，将微型发光二极管芯片键合至目标基板上并移除承接基板。
请参阅图5，其为本步骤S4所述的芯片转移过程示意图。
其中，根据所述微型发光二极管芯片12在承接基板上的排布，所述目标基板3上设有对位标记点、连接线路、焊盘和焊料(图未示)。具体地，先将所述承接基板带有微型发光二极管芯片12的一面与所述目标基板3上设有焊盘和焊料的一面相对，并根据所述承接基板的表面上和所述目标基板3表面上的对位标记点完成所述微型发光二极管芯片12与所述焊盘两者之间的对位，再通过高温热压等方式使微型发光二极管芯片12的电极共晶键合至所述目标基板3的焊盘上，在某些情况下，键合过程还可借助范德华力等分子间的作用力、分子内作用力甚至原子力。
由于共晶键合使所述微型发光二极管芯片12与目标基板3之间产生了比微型发光二极管芯片12与承接基板之间更稳固的连接，因此，在完成微型发光二极管芯片12键合后即可将承接基板从键合后的显示模组上移除，并且，所述承接基板可再次应用于下一批芯片的转移过程中，实现重复利用，从而节约材料、降低成本。
当然，在该步骤中，所述第一磁性材料13因其采取的是可热分解或加热后挥发的材料，因而在高温作用下，该第一磁性材料13因其自身材料的热分解或者加热后挥发而被去除。
在其他实施例中，作为对上述方案的优选，可尽量减少所述第一磁性结构13与承接基板的胶粘层23的接触面面积，即减小所述第一磁性结构13的远离所述微型发光二极管芯片出光面一侧的面积。例如，在本实施例中，所述第一磁性结构13的远离所述微型发光二极管芯片出光面一侧的面积小于其靠近所述微型发光二极管芯片出光面一侧的面积，并具体可为梯形横截面的台体，从而在保证第一磁性结构13与微型发光二极管芯片12出光面之间的稳固连接的同时还具有更小的与胶粘层23的接触面，从而在所述步骤S4中可以更容易地将承接基板从微型发光二极管芯片12上分离。
在其他实施例中，作为对上述方案的进一步优选，采取光分解或光解粘物质作为所述第一衬底11的材料，并相应地选择热分解或受热挥发的高分子磁性材料作为所述第一磁性结构13的材料。对应于该组合，在上述方案的步骤S3中可通过光扫描(例如激光扫描)的方式使微型发光二极管芯片12从第一衬底11上剥离，同时确保了该激光不会对第一磁性结构13造成影响；而在所述步骤S4中，通过高温热压进行芯片键合的同时，所述第一磁性结构13也会在高温下分解或挥发，其一方面可使承接基板与微型发光二极管芯片12之间更易分离，另一方面也可避免残留的第一磁性结构13对芯片12的出光造成阻碍的问题。
应当理解的是，在其他一些实施方式中，所述第一磁性结构13也可以使用不会受热分解或挥发的磁性材料进行制备，其在所述步骤S4中完成微型发光二极管芯片12的键合后将留在微型发光二极管芯片12的出光面上，在后续工序中可按照显示模组的出光需要进一步通过研磨或者刻蚀等方式将所述第一磁性结构13去除。
本发明所述的微型发光二极管芯片转移方法通过在微型发光二极管芯片的出光面以及承接基板上分别设置具有相互吸引力的第一磁性结构和第二磁性结构，使微型发光二极管芯片在从第一衬底转移至承接基板上时可受到来自第二磁性结构的牵引力，从而使微型发光二极管芯片可精确地被定位至承接基板的目标转移位置上，并保证其出光面朝向所述承接基板的胶粘层，有效防止芯片在转移过程中产生移位或翻侧从而影响微型发光二极管芯片与目标基板之间的键合效果进而影响显示模组的显示效果的问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微型发光二极管芯片的转移方法，包括步骤：
S1、提供一芯片模组和一承接基板；其中，所述芯片模组包括第一衬底、微型发光二极管芯片和第一磁性结构，所述微型发光二极管芯片通过其电极面固定在所述第一衬底正面，且其出光面远离所述第一衬底，所述第一磁性结构设置在所述微型发光二极管芯片的出光面上，所述微型发光二极管芯片为倒装式；所述承接基板包括第二衬底和设置在所述第二衬底上的第二磁性结构；
S2、令所述芯片模组的设置有微型发光二极管芯片的一侧与承接基板相对设置，其中，所述第一磁性结构与对应的第二磁性结构之间存在相互吸引力；
S3、令所述微型发光二极管芯片从所述第一衬底上分离，并令所述第一磁性结构远离所述微型发光二极管芯片的一侧固定于所述承接基板上，且所述第一磁性结构与对应的所述第二磁性结构在所述第二衬底上的正投影至少部分重合；
S4、将所述承接基板上的微型发光二极管芯片与目标基板对位键合并移除承接基板。
2.根据权利要求1所述的转移方法，其特征在于，所述芯片模组包括多个微型发光二极管芯片，每一微型发光二极管芯片的出光面上均设置一所述第一磁性结构；所述第二磁性结构在所述第二衬底上的排布与所述微型发光二极管芯片在所述第一衬底上的排布一一对应。
3.根据权利要求1或2所述的转移方法，其特征在于，所述承接基板还包括胶粘层，所述胶粘层设置于所述第二衬底的一侧表面，所述步骤S2中，所述芯片模组与所述承接基板的设有胶粘层的一侧相对，所述步骤S3中，所述第一磁性结构固定于所述胶粘层上。
4.根据权利要求3所述的转移方法，其特征在于，所述第二磁性结构与所述胶粘层分别设置在所述第二衬底相对的两侧表面。
5.根据权利要求1所述的转移方法，其特征在于，所述第一衬底至少在与所述微型发光二极管芯片连接的位置采取具有粘性的热分解物质或热解粘物质，同时，所述步骤S3中，通过加热使所述微型发光二极管芯片从所述第一衬底分离。
6.根据权利要求1所述的转移方法，其特征在于，所述第一衬底至少在与所述微型发光二极管芯片连接的位置采取具有粘性的光分解物质或光解粘物质，同时，所述步骤S3中，通过光照射使所述微型发光二极管芯片从所述第一衬底分离。
7.根据权利要求6所述的转移方法，其特征在于，所述第一磁性结构采用热分解或加热后挥发的磁性材料制备，同时，所述步骤S4中的键合过程为热压键合。
8.根据权利要求7所述的转移方法，其特征在于：所述第一磁性结构的材质包括聚丙烯腈或聚氨基苯醌。
9.根据权利要求1-8任一所述的转移方法，其特征在于，所述第一磁性结构的与所述微型发光二极管芯片接触的接触面的面积大于其远离所述微型发光二极管芯片的表面的面积。
10.根据权利要求1-9任一所述的转移方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述第一磁性结构与对应的所述第二磁性结构在所述第二衬底上的正投影完全重合。
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