一种可定位温控的微区加热阵列及其选择性转移半导体微纳集成元件的使用方法技术

本发明专利技术提供了一种可定位温控的微区加热阵列及其选择性转移半导体微纳集成元件的使用方法，包括微区加热阵列和程序控制系统，所述的微区加热阵列包括：电极层I、电极层II、n个微区加热单元，n≧64，其中，电极层I包括了n个电极I的阵列和引线I部分，电极层II包括了n个电极II的阵列和引线II部分。本发明专利技术提供的一种可定位温控的微区加热阵列，可以对阵列中指定位置进行温度控制；所述的可定位温控的微区加热阵列同时具备独立的温控驱动功能和独立的半导体微纳集成元件驱动功能；可选择性转移半导体微纳集成元件，解决了大批量、有选择性的转移、去除、焊接、和修补半导体元件的问题；有利于提高生产良率和后期维护的工作。

【技术实现步骤摘要】
一种可定位温控的微区加热阵列及其选择性转移半导体微纳集成元件的使用方法
本专利技术涉及一种微区加热阵列技术，尤其涉及一种用于半导体微纳集成元件的选择性转移的可定位温控微区加热阵列技术，可对微纳集成阵列中指定位置的单个或多个位置上的元件进行转移、移除、焊接和修补的操作。
技术介绍
自20世纪60年代以来，大规模集成电路的元件集成度按照Moore定律以平均每18个月增加一倍的速度飞速发展，器件的小型化、高密度集成化渐成趋势。然而，集成和封装问题是诸如射频微机电系统(MEMS)微开关、发光二极管显示系统、MEMS或石英振荡器等微型集成器件商业化的主要障碍之一。其中，单元的转移以及良率对这种小尺寸、高密度的集成器件至关重要。传统的转移技术使用逐一固晶方法。这种逐一固晶的方法不仅在芯片的巨量转移过程中非常受限，而且在集成单元的排列整齐度、高一致性、高重复性方面也有所欠缺，容易出现死点情况。针对芯片的巨量转移，目前在LED领域有利用“静电力”、“凡德瓦力”和“磁力”对巨量的MicroLED单元进行抓取，以及利用激光选择性释放、流体自组装技术及转印技术来实现大批量单元的转移工作。然而，上述的集成技术只适用于一次性的转移和组装过程，单元集成后无法进行选择性转移。针对坏点，也无法做到定位移除、焊接和修补，难以保证芯片的良率和后期维护的工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可定位温控的微区加热阵列及其选择性转移半导体微纳集成元件的使用方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种可定位温控的微区加热阵列，包括微区加热阵列和程序控制系统，所述的微区加热阵列包括：电极层I、电极层II、n个微区加热单元，n≧64，其中，电极层I包括了n个电极I的阵列和引线I部分，电极层II包括了n个电极II的阵列和引线II部分；所述的微区加热单元的结构包括：衬底；设置于衬底上的电极I；设置于电极I上的加热层I，所述的加热层I为电致发热材料；覆盖于衬底、电极I、加热层I的绝缘层I，绝缘层I的主要目的是隔离电极I和电极II，绝缘层I设有镂空部分，镂空部分露出部分或全部的加热层I；设置于绝缘层I之上的电极II，电极II不覆盖绝缘层I的镂空部分；设置于电极II上的加热层II，所述的加热层II为电致发热材料；设置于绝缘层I和电极II之上的绝缘层II，绝缘层II未覆盖绝缘层I的镂空部分，绝缘层II设有镂空部分露出加热层II；设置于绝缘层I的镂空部分和绝缘层II的镂空部分中的粘结层，所述的粘结层为熔点低于电极I和电极II的导电材料和热塑性材料，所述的粘结层与加热层I和加热层II直接接触，组成形成触点；所述的程序控制系统为程序编辑的电路控制系统，连通单个或多个微区加热单元的电极I和电极II形成回路，对连通的微区加热单元施加指定的电学信号，进行调控温度，融化和凝固粘结层来选择性转移微区加热单元上面对应的半导体微纳集成元件。为了在所述的微区加热单元内获得更好的隔热性，所述的绝缘层I和绝缘层II优选低热传导介电材料，包括：SiO2、GaN、AlN、TiO2、ZnO、ZrO2、ThO2、Al2O3、Cr2O3、CeO2、AlF3、CeF3、HfF4、ScF3、YF3、ScF3、ThF3、LaF3、MgF2、ZnS、Ta2O5中的一种或几种。优选地，所述的粘结层为熔点低于300℃的导电材料和热塑性材料，包括：In、Bi、Sn、Ag、Cu、Au、Ga、Sn中的一种或几种的合金，以及PMMA、POM、PBT、PCL、PET、PC、PE、PEEK、PLA、PP、PS、PVDC中的一种或几种组合。所述的微区加热阵列可以使用外部电路作为电极层I、电极层II中的一部分，将n个微区加热单元集成形成阵列，也可以使用原位制造的方法，在衬底上直接制作出电极层I、电极层II和n个微区加热单元形成微区加热阵列。为了使微区加热单元之间具有更好的隔热作用，优选地，所述的衬底有单个或多个独立的台阶，台阶上设置微区加热单元。为了使所述的可定位温控的微区加热阵列同时具备独立的温控驱动功能和独立的半导体微纳集成元件驱动功能，并通过调节电信号的正负极性或电信号的强弱来区别上述两种功能的使用方法，温控驱动和半导体微纳集成元件驱动的控制回路可以共用一组回路，也可以单独设置两组及以上的控制回路，其中共用一组回路的情况，需要将可定位温控的微区加热阵列与半导体微纳集成元件的电极相连形成回路。进一步地，温控驱动和半导体微纳集成元件驱动共用一组回路，共用一组触点，所述的加热层I和加热层II为导电的电致发热材料，包括ITO、AZO、IGZO，所述的微区加热阵列、程序控制系统以及半导体微纳集成元件中的一个或几个引入整流元件。半导体微纳集成元件中的一个或几个引入整流元件包括半导体微纳集成元件NPN和PNP结构。进一步优选地，所述的整流元件为齐纳二极管。进一步地，温控驱动和半导体微纳集成元件驱动设置成单独两组及以上的控制回路，共用一组触点，所述的加热层I和加热层II为导电的电致发热材料，包括ITO、AZO、IGZO，所述的加热层I、加热层II中的一个或者两个，至少增加一个电极，加热层I和加热层II有单独的控制回路，不需要外接半导体微纳集成元件来进行温控，使可定位温控的微区加热阵列的温控驱动由一组回路控制，半导体微纳集成元件驱动由另一组回路控制。进一步地，温控驱动和半导体微纳集成元件驱动设置成单独两组及以上的控制回路，不共用触点，所述的加热层I和加热层II可以是导电的电致发热材料，也可以是不导电的电致发热材料，所述的微区加热单元调整为至少有一个触点参与温控驱动，半导体微纳集成元件驱动由另外的两个及以上的电极完成，使可定位温控的微区加热阵列的温控驱动由一组回路控制，半导体微纳集成元件驱动由另一组回路控制。进一步地，所述的微区加热阵列可以是上述的被动式驱动，也可以在主动式驱动电路上安置发热层和粘结层。上述所述的一种可定位温控的微区加热阵列，其选择性转移半导体微纳集成元件的使用方法包括：指定位置的元件从一个位置移动到另一个位置的转移工艺；指定位置的元件从原有位置移除的移除工艺；在指定位置上焊接元件的焊接工艺；对指定位置的元件进行修补的修补工艺。所述的可定位温控的微区加热阵列可用于单个或批量半导体微纳集成元件的选择性转移工艺中，优选地，程序控制系统连通指定位置的单个或多个微区加热单元，指定位置的微区加热单元加热粘结层，粘结层融化；可定位温控的微区加热阵列与一组接收衬底上的半导体微纳集成元件接触，半导体微纳集成元件压入融化的粘结层中；程序控制系统断开微区加热单元的连接通路，粘结层凝固；可定位温控的微区加热阵列拾取指定位置的半导体微纳集成元件，并与另一组接收衬底接触；程序控制系统连通指定位置的单个或多个微区加热单元，指定位置的微区加热单元加热粘结层，粘结层融化；可定位温控的微区加热阵列与接收衬底分开，完成半导体微纳集成元件的放置过程。所述的可定位温控的微区加热阵列可用于单个或批量半导体微纳集成元件的选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可定位温控的微区加热阵列，其特征在于：包括微区加热阵列和程序控制系统，所述的微区加热阵列包括：电极层I、电极层II、n个微区加热单元，n≧64，其中，电极层I包括了n个电极I的阵列和引线I部分，电极层II包括了n个电极II的阵列和引线II部分；/n所述的微区加热单元的结构包括：衬底；设置于衬底上的电极I；设置于电极I上的加热层I，所述的加热层I为电致发热材料；覆盖于衬底、电极I、加热层I的绝缘层I，绝缘层I的主要目的是隔离电极I和电极II，绝缘层I设有镂空部分，镂空部分露出部分或全部的加热层I；设置于绝缘层I之上的电极II，电极II不覆盖绝缘层I的镂空部分；设置于电极II上的加热层II，所述的加热层II为电致发热材料；设置于绝缘层I和电极II之上的绝缘层II，绝缘层II未覆盖绝缘层I的镂空部分，绝缘层II设有镂空部分露出加热层II；设置于绝缘层I的镂空部分和绝缘层II的镂空部分中的粘结层，所述的粘结层为熔点低于电极I和电极II的导电材料和热塑性材料，所述的粘结层与加热层I和加热层II直接接触，组成形成触点；/n所述的程序控制系统为程序编辑的电路控制系统，连通单个或多个微区加热单元的电极I和电极II形成回路，对连通的微区加热单元施加指定的电学信号，进行调控温度，融化和凝固粘结层来选择性转移微区加热单元上面对应的半导体微纳集成元件。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可定位温控的微区加热阵列，其特征在于：包括微区加热阵列和程序控制系统，所述的微区加热阵列包括：电极层I、电极层II、n个微区加热单元，n≧64，其中，电极层I包括了n个电极I的阵列和引线I部分，电极层II包括了n个电极II的阵列和引线II部分；
所述的微区加热单元的结构包括：衬底；设置于衬底上的电极I；设置于电极I上的加热层I，所述的加热层I为电致发热材料；覆盖于衬底、电极I、加热层I的绝缘层I，绝缘层I的主要目的是隔离电极I和电极II，绝缘层I设有镂空部分，镂空部分露出部分或全部的加热层I；设置于绝缘层I之上的电极II，电极II不覆盖绝缘层I的镂空部分；设置于电极II上的加热层II，所述的加热层II为电致发热材料；设置于绝缘层I和电极II之上的绝缘层II，绝缘层II未覆盖绝缘层I的镂空部分，绝缘层II设有镂空部分露出加热层II；设置于绝缘层I的镂空部分和绝缘层II的镂空部分中的粘结层，所述的粘结层为熔点低于电极I和电极II的导电材料和热塑性材料，所述的粘结层与加热层I和加热层II直接接触，组成形成触点；
所述的程序控制系统为程序编辑的电路控制系统，连通单个或多个微区加热单元的电极I和电极II形成回路，对连通的微区加热单元施加指定的电学信号，进行调控温度，融化和凝固粘结层来选择性转移微区加热单元上面对应的半导体微纳集成元件。


2.根据权利要求1所述的一种可定位温控的微区加热阵列，其特征在于：所述的绝缘层I和绝缘层II选用低热传导介电材料，包括：SiO2、GaN、AlN、TiO2、ZnO、ZrO2、ThO2、Al2O3、Cr2O3、CeO2、AlF3、CeF3、HfF4、ScF3、YF3、ScF3、ThF3、LaF3、MgF2、ZnS、Ta2O5中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的一种可定位温控的微区加热阵列，其特征在于：所述的粘结层为熔点低于300℃的导电材料和热塑性材料，包括：In、Bi、Sn、Ag、Cu、Au、Ga、Sn中的一种或几种的合金，以及PMMA、POM、PBT、PCL、PET、PC、PE、PEEK、PLA、PP、PS、PVDC中的一种或几种组合。


4.根据权利要求1所述的一种可定位温控的微区加热阵列，其特征在于：所述的微区加热阵列可以使用外部电路作为电极层I、电极层II中的一部分，将n个微区加热单元集成形成阵列，也可以使用原位制造的方法，在衬底上直接制作出电极层I、电极层II和n个微区加热单元形成微区加热阵列。


5.根据权利要求1所述的一种可定位温控的微区加热阵列，其特征在于：所述的衬底有单个或多个独立的台阶，台阶上设置微区加热单元。


6.根据权利要求1所述的一种可定位温控的微区加热阵列，其特征在于：所述的微区加热阵列同时具备独立的温控驱动功能和独立的半导体微纳集成元件驱动功能，温控驱动和半导体微纳集成元件驱动的控制回路可以共用一组回路，也可以单独设置两组及以上的控制回路，其中共用一组回路的情况，需要将可定位温控的微区加热阵列与半导体微纳集成元件的电极相连形成回路。


7.根据权利要求6所述的一种可定位温控的微区加热阵列，其特征在于：所述温控驱动和半导体微纳集成元件驱动共用一组回路，共用一组触点，所述的加热层I和加热层II为导电的电致发热材料，包括ITO、AZO、IGZO，所述的微区加热阵列、程序控制系统以及半导体微纳集成元件中的一个或几个引入整流元件。


8.根据权利要求7所述的一种可定位温控的微区加热阵列，其特征在于：所述的半导体微纳集成元件中的一个或几个引入整流元件包括半导体微纳集成元件NPN和PNP结构。


9.根据权利要求7所述的一种可定位温控的微区加热阵列，其特征在于：所述的整流元件为齐纳二极管。


10.根据权利要求6所述的一种可定位温控的微区加热阵列，其特征在于：所述温控驱动和半导体微纳集成元件驱动设置成单独两组及以上的控制回路，共用一组触点，所述的加热层I和加热层II为导电的电致发...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立，赵婕，吴小明，李璠，刘虎，田婷芳，饶郑刚，莫春兰，江风益，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36