用于应变放大的微型拾取阵列枢转安装件设计制造技术

本发明专利技术公开了用于将转移头组件与衬底对准的系统和方法。在实施方案中，枢转安装件被用于在闭环运动控制系统中生成反馈信号。在实施方案中，枢转安装件包括在枢转安装件的枢转平台和基座之间延伸的主弹簧臂和次弹簧臂。次弹簧臂的特征在于比主弹簧臂低的刚度，并且应变感测元件被沿着次弹簧臂定位。

Design of pivot pin assembly for micro amplification of strain pickup

Systems and methods for aligning a transfer head assembly with a substrate are disclosed. In the embodiment, the pivoting mounting is used to generate feedback signals in the closed-loop motion control system. In the embodiment, the pivoting mounting includes a main spring arm and a secondary spring arm extending between the pivoting platform of the pivoting assembly and the base. The secondary spring arm is characterized by a lower stiffness than the main spring arm, and the strain sensing element is positioned along the secondary spring arm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍

实施方案涉及对准系统。更具体地实施方案涉及具有用于将静电转移头阵列与目标衬底对准的集成应变感测元件的微型拾取阵列枢转安装件。背景信息将诸如射频(RF)微电子机械系统(MEMS)微动开关、发光二极管(LED)显示系统和MEMS振荡器或基于石英的振荡器的微型器件商业化的可行性主要受与制造这些器件相关联的困难和成本限制。微型器件制造工艺通常包括将微型器件从一个晶片转移到另一个晶片的工艺。在此类实施方式中，转移晶片可从施主晶片拾取一系列微型器件并将微型器件结合到接收晶片。已经描述了用于以平行取向对准两个平坦表面的方法和装置，并且该方法和装置可应用于微型器件转移。
技术实现思路
描述了枢转安装件和转移工具。在实施方案中，枢转安装件包括枢转平台、基座、主弹簧臂、其特征在于具有比主弹簧臂低的刚度的次弹簧臂以及沿着次弹簧臂的应变感测元件。主弹簧臂在主内部根处固定到枢转平台，在主外部根处固定到基座，并且其特征在于对应的主轴长度跨越在主外部根与主内部根之间。次弹簧臂在次内部根处固定到枢转平台，在次外部根处固定到基座，并且其特征在于相应的次轴长度跨越在次外部根与次内部根之间。主弹簧臂和次弹簧臂的相对刚度可通过调整弹簧臂设计的长度、宽度或者厚度来选择。例如，主轴长度可大于次轴长度。沿着主轴长度的平均宽度可比沿着次轴长度的平均宽度宽。主弹簧臂和次弹簧臂还可沿着它们相应轴长度具有相同的平均厚度。在实施方案中，主弹簧臂和次弹簧臂由相同的材料形成。例如，每者可由相同的硅衬底形成，并且每者可一体形成。在实施方案中，次弹簧臂沿着其轴长度具有比主弹簧臂小的平均厚度。这样相对刚度可通过调节弹簧臂的厚度来选择。在实施方案中，主弹簧臂和次弹簧臂的相对刚度通过选择性地蚀刻次弹簧臂来调节。在实施方案中，主弹簧臂和次弹簧臂的相对刚度通过添加具有区分特征的一个或多个层来调节。枢转安装件可包括多个主弹簧臂和次弹簧臂。主弹簧臂和/或次弹簧臂可包括沿着轴长度的一个或多个回转。在实施方案中，次弹簧臂包括沿着次轴长度的回转使得紧邻回转的次弹簧臂的第一梁段和第二梁段彼此平行。在实施方案中，第一应变感测元件在第一梁段处，并且第二应变感测元件在第二梁段处。第一参考计量器和第二参考计量器还可位于邻近第一梁段处的第一应变感测元件和第二梁段处的第二应变感测元件。在实施方案中，第二梁段比第一梁段长。次弹簧臂可包括沿着次轴长度的多个回转。在实施方案中，次弹簧臂包括沿着次轴长度的第一长度的多个梁段，并且第二长度的梁段比沿着次轴长度的第一长度长。主弹簧臂还可包括沿着主轴长度的多个回转。在实施方案中，一对次弹簧臂横向地位于一对主弹簧臂之间，其中每个次弹簧臂的特征在于具有比主弹簧臂中的每者低的刚度。枢转安装件可集成到转移工具中。在实施方案中，转移工具包括进行关节运动的转移头组件、枢转安装件和可安装到枢转安装件的枢转平台上的微型拾取阵列(MPA)。MPA包括转移头阵列，诸如静电转移头。在实施方案中，每个转移头具有局部接触点，其特征在于在x维度和y维度两者中的最大尺寸为1-100μm。在实施方案中，枢转平台包括多个顺应性电压触点，并且微型拾取阵列包括被布置成与枢转平台的多个顺应性电压触点配合的多个电压触点。附图说明图1是根据实施方案的批量转移工具的透视图。图2是根据实施方案的安装到转移头组件上的微型拾取阵列和枢转安装件的透视图。图3是根据实施方案的转移头组件、枢转安装件和微型拾取阵列的分解横截面侧视图。图4是根据实施方案的微型拾取阵列的示意性俯视图。图5A-图5E是根据实施方案的一种形成包括顺应性电压触点的枢转安装件的方法的横截面侧视图。图6A是根据实施方案的枢转安装件和主弹簧臂的主轴长度的俯视图。图6B是根据实施方案的枢转安装件和次弹簧臂的次轴长度的俯视图。图6C是根据实施方案的图6B中的细节B的近距离俯视图。图6D是根据实施方案的图6B中的细节B的近距离俯视图。图6E是根据实施方案的图6D中的细节D的近距离俯视图。图6F-图6H是根据实施方案的一种通过减小层厚度调节刚度的方法的沿图6A-图6B中的截面A-A的横截面侧视图。图6I-图6J是根据实施方案的一种通过加强的层调节刚度的沿图6A-图6B中的截面A-A的的横截面侧视图。图7是根据实施方案的包括各种结构特征和电气路由的枢转安装件的俯视图。图8A是主体中的应变部件的图示。图8B是在薄型结构中的应变部件的图示。图9是根据实施方案的在纯弯曲下的弹簧臂的图示。图10是根据实施方案的在同时弯曲和扭转下的弹簧臂的图示。图11A-图11B是根据实施方案的以均匀z位移偏转的枢转安装件的枢转平台的透视图。图11C是根据实施方案的对于以均匀z位移偏转的枢转平台在x方向上的法向应变的应变建模的透视图。图11D是根据实施方案的对于以均匀z位移偏转的枢转平台在y方向上的法向应变的应变建模的透视图。图11E是根据实施方案的对于以均匀z位移偏转的枢转平台的等效应变量值的应变建模的透视图。图11F是根据实施方案的对于以均匀z位移偏转的枢转平台的表面剪切应变的应变建模的透视图。图12是长度为L的理想化梁的示意图，其一端固定并且在自由端受到同时横向施加的力和弯矩并且在两端具有零斜率边界条件。图13示出了用于长度为L的理想化梁的剪切力和弯矩图，其中长度为L的理想化梁一端固定并且在自由端受到同时横向施加的力和弯矩并且在两端具有零斜率边界条件。图14是根据实施方案的应变放大次弹簧臂结构的详细视图的俯视图，其中每个梁段从内部根开始到外部根被顺序地标记。图15A示出了根据实施方案的沿着图14的次弹簧臂结构的轴向长度的弯矩图。图15B示出了根据实施方案的沿着图14的次弹簧臂结构的轴向长度的弯矩图，其中施加的载荷具有与图15A中假定的载荷相等的量值和相反的方向。图16是根据实施方案的包括相关应变传感器的应变放大次弹簧臂的详细视图的俯视图。图17是根据实施方案的枢转安装件的俯视图。图18A是根据实施方案的用于调节转移头组件的控制方案的示意图。图18B是根据实施方案的产生合成输出信号的方法的示意图。图18C是根据实施方案的产生合成输出信号的方法的示意图。图19是示出根据实施方案的使微型拾取阵列相对于目标衬底对准的方法的流程图。图20示出了根据实施方案的计算机系统。具体实施方式实施方案描述了一种枢转安装件，该枢转安装件包括基座、枢转平台、在枢转平台和基座之间延伸的主弹簧臂以及在枢转平台和基座之间延伸的次弹簧臂。次弹簧臂的特征在于具有比主弹簧臂低的刚度，并且应变感测元件被定位成沿着次弹簧臂。这样，当枢转安装件在与枢转平台的接触表面正交的方向上移动时，在弹簧臂的表面处产生法向应变。由于次弹簧臂具有比主弹簧臂低的刚度，所以针对给定的枢转平台位移次弹簧臂经受更多的应变。通过沿着次弹簧臂定位应变感测元件，更大的应变被测量。因此，在实施方案中，主弹簧臂为枢转安装件提供刚度，例如以便在转移工具的拾取和放置操作期间支撑MPA并实现操作量的偏转，而次弹簧臂提供应变放大以及因此信号放大，使得枢转安装件的灵敏度更高。枢轴安装件可联接到批量转移工具的进行关节运动的头组件，用于在转移工具和目标衬底之间的6个空间自由度上的精确和可重复的对准。当精确对准两个平面表面时，横向(x和y)和旋转(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种枢转安装件，包括：枢转平台；基座；主弹簧臂，所述主弹簧臂在主内部根处固定到所述枢转平台、在主外部根处固定到所述基座，并且所述主弹簧臂的特征在于对应的主轴长度跨越在所述主外部根和所述主内部根之间；和次弹簧臂，所述次弹簧臂在次内部根处固定到所述枢转平台、在次外部根处固定到所述基座，并且所述次弹簧臂的特征在于次轴长度跨越在所述次外部根和所述次内部根之间；以及沿着所述次弹簧臂的应变感测元件；其中所述次弹簧臂的特征在于具有比所述主弹簧臂低的刚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.30 US 14/503,0651.一种枢转安装件，包括：枢转平台；基座；主弹簧臂，所述主弹簧臂在主内部根处固定到所述枢转平台、在主外部根处固定到所述基座，并且所述主弹簧臂的特征在于对应的主轴长度跨越在所述主外部根和所述主内部根之间；和次弹簧臂，所述次弹簧臂在次内部根处固定到所述枢转平台、在次外部根处固定到所述基座，并且所述次弹簧臂的特征在于次轴长度跨越在所述次外部根和所述次内部根之间；以及沿着所述次弹簧臂的应变感测元件；其中所述次弹簧臂的特征在于具有比所述主弹簧臂低的刚度。2.根据权利要求1所述的枢转安装件，其中所述主轴长度比所述次轴长度大。3.根据权利要求2所述的枢转安装件，其中所述主弹簧臂沿着所述主轴长度的平均宽度比所述次弹簧臂沿着所述次轴长度的平均宽度宽。4.根据权利要求3所述的枢转安装件，其中所述主弹簧臂沿着所述主轴长度的平均厚度基本上等于所述次弹簧臂沿着所述次轴长度的平均厚度。5.根据权利要求3所述的枢转安装件，其中所述主弹簧臂和所述次弹簧臂由相同的材料形成。6.根据权利要求3所述的枢转安装件，其中所述次弹簧臂包括沿着所述次轴长度的回转，使得所述次弹簧臂紧邻所述回转的第一梁段和第二梁段彼此平行。7.根据权利要求6所述的枢转安装件，其中所述应变感测元件是在所述次弹簧臂的所述第一梁段处的第一应变感测元件；并且还包括在所述次弹簧臂的所述第二梁段处的第二应变感测元件。8.根据权利要求7所述的枢转安装件，还包括在所述次弹簧臂的所述第一梁段处邻近所述第一应变感测元件的第一参考计量器、以及在所述次弹簧臂的所述第一梁段处邻近所述第一应变感测元件的第二参考计量器。9.根据权利要求6所述的枢转安装件，还包括沿着所述次轴长度的多个回转。10.根据权利要求9所述的枢转安装件，其中沿着所述次轴长度的所述多个回转是平行的。11.根据权利要求9所述的枢转安装件，其中所述第二梁段比所述第一梁段长。12.根据权利要求3所述的枢转安装件，其中所述次弹簧臂包括沿着所述次轴长度的多个回转，沿着所述次轴长度的第一长度的多个梁段、以及沿着所述次轴长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·巴瑟斯特，P·A·帕克斯，N·A·莱特，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US