一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统及转移方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，排列换能器阵列包括沿第一方向一一对应的排列超声换能器。相对的排列超声换能器之间可以形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以及偏置行波场；一维排列驻波声场可以将晶片固定在波节附近，而偏置行波场可以清除不位于波节中心的晶片；转移换能器阵列包括沿第二方向一一对应的转移超声换能器。转移超声换能器可以在固定基板表面形成二维驻波声场将晶片固定在波节附近，而二维驻波声场包括的声场回复力可以沿第一方向移动晶片，实现晶片的大批量移动。本发明专利技术还提供了一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法，同样具有上述有益效果。

A Wafer Transfer System and Transfer Method Based on Ultrasound Manipulation and Microfluidic Control

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统及转移方法
本专利技术涉及电子半导体
，特别是涉及一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统及一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法。
技术介绍
二十一世纪，全球照明产业进入一个LED照明为首的新时代，市场对LED的需求量逐年增多，因此全球Micro-LED(微发光二极管)市场规模增长迅速，且在未来的时间里依旧拥有高速增长的趋势。近年来，Micro-LED因为其高亮度、低功耗、超高解析度与色彩饱和度的特点受到越来越多的关注，Micro-LED是将传统的LED结构进行薄膜化、微小化、阵列化所得的晶片，该晶片的尺寸仅在1～10μm。因为晶片的尺寸及间距微小，Micro-LED在画质上能够实现高ppi，从而在手机和穿戴装置等中小尺寸显示荧幕上的应用已经受到了各家厂商的关注。由于Micro-LED的尺寸在微米级别，所以制约Micro-LED生产的一个最大问题是晶片的巨量微转移，即把微米级大小的Micro-LED晶片从施主晶圆上精准抓取，扩大阵列距离，妥善安放固定到目标衬底上，以传统LED晶片通过机械手取放的方法，制作一台显示器需要2-15周，远远不能满足产业化的需求，因此，亟需提出新的方法来提高Micro-LED的转移效率，准确放置晶片，以提高Micro-LED显示技术的发展步伐。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，可以同时大量转移晶片；本专利技术还提供了一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法，可以同时大量转移晶片。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，包括排列基板、排列换能器阵列、固定基板、转移换能器阵列、微流体发生装置和控制中心；所述排列换能器阵列设置于所述排列基板表面沿第一方向相对的两个侧边，所述排列换能器阵列包括沿所述第一方向一一对应的排列超声换能器；所述微流体发生装置用于将晶片从所述排列基板表面转移至所述固定基板表面；所述转移换能器阵列设置于所述固定基板表面沿第二方向相对的两个侧边，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述转移换能器阵列包括沿所述第二方向一一对应的转移超声换能器；所述控制中心用于控制所述排列超声换能器，在相对应的两个所述排列超声换能器之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以及偏置行波场；所述控制中心还用于控制所述转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，所述二维驻波声场包括沿所述第一方向的声场回复力。可选的，所述二维驻波声场中，沿所述第二方向波节的位置与所述排列超声换能器的位置相对应。可选的，所述固定基板表面设置有用于固定所述晶片的固定件。可选的，所述固定件包括固定吸盘和固定槽，所述固定吸盘位于所述固定槽内。可选的，所述控制中心包括处理器和开关控制电源；所述开关控制电源分别与所述排列换能器阵列以及所述转移换能器阵列电连接；所述处理器用于通过所述开关控制电源控制所述排列超声换能器形成所述一维排列驻波声场，以及所述偏置行波场；所述处理器还用于通过所述开关控制电源控制所述转移超声换能器形成所述二维驻波声场。可选的，还包括摄像头和机械手；所述摄像头用于获取所述固定基板表面的晶片分布图像；所述控制中心用于：通过所述晶片分布图像确定所述固定基板表面的晶片分布信息；根据所述晶片分布信息控制所述机械手调整所述固定基板表面晶片的位置。本专利技术还提供了一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法，应用于控制中心，包括：控制排列换能器阵列中的排列超声换能器，在沿第一方向相对的两个所述排列超声换能器之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以在所述波节处固定晶片；所述排列换能器阵列设置于排列基板表面沿所述第一方向相对的两个侧边，所述排列换能器阵列包括沿所述第一方向一一对应的所述排列超声换能器；控制所述排列超声换能器，在沿所述第一方向相对的两个所述排列超声换能器之间形成偏置行波场，以清除不位于所述波节中心的晶片；通过微流体发生装置将仅位于所述波节中心的晶片转移至固定基板表面；控制转移换能器阵列中的转移超声换能器，在所述固定基板表面形成二维驻波声场，以沿所述第一方向将所述晶片转移至预设位置；所述二维驻波声场包括沿所述第一方向的声场回复力，所述转移换能器阵列设置于所述固定基板表面沿第二方向相对的两个侧边，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述转移换能器阵列包括沿所述第二方向一一对应的转移超声换能器。可选的，通过微流体发生装置将仅位于所述波节中心的晶片转移至固定基板表面包括：通过微流体发生装置，将仅位于所述波节中心的晶片转移至所述转移换能器阵列中预设位置的所述转移超声换能器之间；对应的，所述控制转移换能器阵列中的转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，以沿所述第一方向将所述晶片转移至预设位置包括：S1：将布置有所述晶片的转移超声换能器设置为当前转移超声换能器，向所述当前转移超声换能器输入第一电压，以在所述当前转移超声换能器之间形成一维固定驻波声场，在所述一维固定驻波声场的波节处固定所述晶片；S2：向与所述当前转移超声换能器相邻的目标转移超声换能器输入大于所述第一电压的第二电压，以在所述当前转移超声换能器以及所述目标转移超声换能器之间形成二维驻波声场，将所述晶片从所述当前转移超声换能器转换至所述目标转移超声换能器；所述二维驻波声场包括从所述当前转移超声换能器指向所述沿所述目标转移超声换能器的声场回复力；循环所述S1至S2，以将所述晶片转移至预设位置。可选的，在所述控制转移换能器阵列中的转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，以沿所述第一方向将所述晶片转移至预设位置之后，所述方法还包括：通过固定件固定转移至所述预设位置的晶片；所述固定基板表面设置有用于固定所述晶片的固定件。可选的，在所述控制转移换能器阵列中的转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，以沿所述第一方向将所述晶片转移至预设位置之后，所述方法还包括：通过摄像头获取所述固定基板表面的晶片分布图像；通过所述晶片分布图像确定所述固定基板表面的晶片分布信息；根据所述晶片分布信息控制机械手调整所述固定基板表面晶片的位置。本专利技术所提供的一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，排列基板表面沿第一方向相对的两个侧边设置有排列换能器阵列，排列换能器阵列包括沿第一方向一一对应的排列超声换能器。相对的排列超声换能器之间可以形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以及偏置行波场；其中一维排列驻波声场可以将晶片固定在波节附近，而偏置行波场可以清除不位于波节中心的晶片，从而实现晶片在排列基板规则排列成一列；固定基板表面沿第二方向相对的两个侧边设置有转移换能器阵列，转移换能器阵列包括沿第二方向一一对应的转移超声换能器。转移超声换能器可以在固定基板表面形成二维驻波声场将晶片固定在波节附近，而二维驻波声场包括的声场回复力可以沿第一方向移动晶片，从而将晶片移动至预设位置，实现晶片的大批量移动。由于上述晶片的移动方式可以整列进行，从而可以实现晶片的大批量转移，从而满足产业化的需求；同时在大批量移动过程中为非接触式，不与外界部件，例如机械手接触，从而可以有效避免晶片在转移过程中受到损伤。本专利技术还提供了一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法，同样具有上述有益本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，其特征在于，包括排列基板、排列换能器阵列、固定基板、转移换能器阵列、微流体发生装置和控制中心；所述排列换能器阵列设置于所述排列基板表面沿第一方向相对的两个侧边，所述排列换能器阵列包括沿所述第一方向一一对应的排列超声换能器；所述微流体发生装置用于将晶片从所述排列基板表面转移至所述固定基板表面；所述转移换能器阵列设置于所述固定基板表面沿第二方向相对的两个侧边，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述转移换能器阵列包括沿所述第二方向一一对应的转移超声换能器；所述控制中心用于控制所述排列超声换能器，在相对应的两个所述排列超声换能器之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以及偏置行波场；所述控制中心还用于控制所述转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，所述二维驻波声场包括沿所述第一方向的声场回复力。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声操控和微流控的晶片转移系统，其特征在于，包括排列基板、排列换能器阵列、固定基板、转移换能器阵列、微流体发生装置和控制中心；所述排列换能器阵列设置于所述排列基板表面沿第一方向相对的两个侧边，所述排列换能器阵列包括沿所述第一方向一一对应的排列超声换能器；所述微流体发生装置用于将晶片从所述排列基板表面转移至所述固定基板表面；所述转移换能器阵列设置于所述固定基板表面沿第二方向相对的两个侧边，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述转移换能器阵列包括沿所述第二方向一一对应的转移超声换能器；所述控制中心用于控制所述排列超声换能器，在相对应的两个所述排列超声换能器之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以及偏置行波场；所述控制中心还用于控制所述转移超声换能器在所述固定基板表面形成二维驻波声场，所述二维驻波声场包括沿所述第一方向的声场回复力。2.根据权利要求1所述的晶片转移系统，其特征在于，所述二维驻波声场中，沿所述第二方向波节的位置与所述排列超声换能器的位置相对应。3.根据权利要求1所述的晶片转移系统，其特征在于，所述固定基板表面设置有用于固定所述晶片的固定件。4.根据权利要求3所述的晶片转移系统，其特征在于，所述固定件包括固定吸盘和固定槽，所述固定吸盘位于所述固定槽内。5.根据权利要求1所述的晶片转移系统，其特征在于，所述控制中心包括处理器和开关控制电源；所述开关控制电源分别与所述排列换能器阵列以及所述转移换能器阵列电连接；所述处理器用于通过所述开关控制电源控制所述排列超声换能器形成所述一维排列驻波声场，以及所述偏置行波场；所述处理器还用于通过所述开关控制电源控制所述转移超声换能器形成所述二维驻波声场。6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的晶片转移系统，其特征在于，还包括摄像头和机械手；所述摄像头用于获取所述固定基板表面的晶片分布图像；所述控制中心用于：通过所述晶片分布图像确定所述固定基板表面的晶片分布信息；根据所述晶片分布信息控制所述机械手调整所述固定基板表面晶片的位置。7.一种基于超声操控和微流控的晶片转移方法，其特征在于，应用于控制中心，包括：控制排列换能器阵列中的排列超声换能器，在沿第一方向相对的两个所述排列超声换能器之间形成仅包括一个波节的一维排列驻波声场，以在所述波节处固定晶片；所述排列换能器阵列设置于排列基板表面沿所述第一方向相对的两个侧边，所述排列换能器阵列包括沿所述第一方向一一对应的所述排列超声换...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新，袁懋诞，谢勇健，纪轩荣，陈燕，雷君君，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44