一种微纳芯片巨量转印方法技术

技术编号：40528572 阅读：7 留言：0更新日期：2024-03-01 13:48

本发明专利技术公开了一种微纳芯片巨量转印方法，包括如下步骤：(1)将载料衬底上的芯片嵌入固态水凝胶并冷冻，(2)将冷冻后带有芯片的固态水凝胶按压在目标衬底表面，并使固态水凝胶与目标衬底一起泡水；(3)剥离溶胀的水凝胶，烘干目标衬底和芯片。本发明专利技术的有益效果在于：印章粘性大，水凝胶与芯片的接触面积大，进而有更大的粘附面积；可靠性高，芯片嵌入在水凝胶内，芯片不易受到外部气流等因素的影响，有效避免意外脱落；批量转印，水凝胶能够一次性粘附多个芯片，同时进行转印，另外，在载料衬底上预先排列成图案再进行转印，还能够实现图案化转移印刷。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于转移印刷技术，尤其涉及一种微纳芯片巨量转印方法。

技术介绍

1、转印技术是一种多功能的材料组装技术，可以利用高聚物印章将不同种类、独立制备的离散元件在同一个基底上进行大规模集成，进而形成空间有序的功能系统，具有成本低，操作方便，转印效率高等优点，常被应用于电子器件的集成制备。通常，转印技术利用弹性印章与器件界面强弱粘附力的调节来实现印章对器件在不同基底上的拾取和释放。因此，转印的成功关键在于印章/器件界面的粘附调控。现有转印技术的粘附调控原理有动态粘附调控，方向相关的粘附调控，激光热失配粘附调控，接触面积粘附调控等等。

2、公告号为cn115566115a的中国专利技术专利文献公开了一种芯片巨量转移方法，包括以下步骤：将芯片置于液体中，将包裹芯片的液体固化形成球体，每个球体中包裹一个待转移芯片；将球体放置在目标基板上，使目标基板上每个孔洞都落上包裹芯片的球体；将球体中除芯片外的固态物质去除，芯片落在目标基板的孔洞中，使芯片被目标基板上的孔洞包络。本专利技术通过将包裹芯片的液体固化形成球体，并放置在目标基板上，使目标基板上每个孔洞的洞口都落上包裹芯片的球体；将球体中固态物质去除后，芯片落在目标基板的孔洞中的设置，能够通过对固化或凝胶化的液体的检测快速获知是否完全转移完成，并对未转移的部位及时进行定点修复，从而提升巨量转移技术的转移速度和良率。

3、上述专利方案中在将芯片置于液体中固化成球体时，芯片的转移移动将会产生繁重的工作量，特别是微纳芯片的转移中，芯片尺寸小，移动更是不便；另外，微纳芯片的

技术实现思路

1、为了克服现有技术中高聚物印章的黏附弱，难以实现大量且规整的芯片拾取和印刷，而采用凝胶转移，巨量芯片产生巨大工作量的技术问题，本专利技术的一个目的在于提供一种微纳芯片巨量转印方法，通过水凝胶冷冻批量拾取芯片并进一步提高了拾取成功率，再通过水凝胶泡胀剥离芯片的方式实现大批量、规整的芯片印刷。

2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案实现：一种温度控制的芯片巨量转印方法，包括如下步骤：

3、(1)将载料衬底上的芯片嵌入固态水凝胶并冷冻，冷冻后固态水凝胶的模量增大，粘性增强，芯片被固态水凝胶拾取；

4、(2)将冷冻后带有芯片的固态水凝胶按压在目标衬底表面，并使固态水凝胶与所述目标衬底一起泡水，经过数小时后，固态水凝胶溶胀，粘性降低，芯片被所述目标衬底拾取；

5、(3)剥离溶胀的水凝胶；

6、(4)烘干所述目标衬底和芯片，去除水分。

7、进一步地，液态水凝胶滴在所述载料衬底上的芯片上，uv光照射后液态水凝胶固化，所述载料衬底上的芯片嵌入固态水凝胶。

8、所述液态水凝胶流动使芯片完全浸入到所述液态水凝胶中，uv光照射后，所述液态水凝胶固化并嵌入芯片了，随后移动所述固态水凝胶；此时，所述载料衬底被强行固定，所述固态水凝胶移动使芯片与所述载料衬底分离，继而实现批量转印，可靠性高。

9、可选地，uv光照射后液态水凝胶固化，固态水凝胶下压与所述载料衬底上的芯片接触，所述载料衬底上的芯片嵌入固态水凝胶。

10、所述固态水凝胶模量较低(10kpa—500kpa)，所述固态水凝胶和芯片按压，所述固态水凝胶就会根据芯片的外形而自动适配变形，继而芯片嵌入到所述固态水凝胶内。

11、所述固态水凝胶移动过程中，粘附性大，芯片不会脱离，同时嵌入在固态水凝胶内，不易受外部环境的影响，粘附稳定性高。

12、进一步地，所述冷冻通过冰箱降温。

13、可选地，所述冷冻通过液氮降温。

14、进一步地，所述水凝胶为含水量高于50％、模量低于1mpa的paam水凝胶。实际应用中需要根据情况调节含水量。

15、优选地，所述水凝胶的含水量为86％。由于本专利技术所采用水凝胶的含水量较高，因此材料成本低。

16、相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：

17、(1)印章粘性大，水凝胶与芯片一同冻结，且水凝胶与芯片的接触面积大，进而有更大的粘附面积；

18、(2)可靠性高，芯片转移过程中，芯片嵌入在水凝胶内，芯片不易受到外部气流等因素的影响，有效避免意外脱落；

19、(3)批量转印，水凝胶能够一次性粘附多个芯片，同时进行转印，另外，在载料衬底上预先排列成图案再进行转印，还能够实现图案化转移印刷。

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【技术保护点】

1.一种微纳芯片巨量转印方法，其特征在于：

2.如权利要求1所述的转印方法，其特征在于：液态水凝胶滴在所述载料衬底上的芯片上，UV光照射后液态水凝胶固化，所述载料衬底上的芯片嵌入固态水凝胶。

3.如权利要求1所述的转印方法，其特征在于：固态水凝胶下压与所述载料衬底上的芯片接触，所述载料衬底上的芯片嵌入固态水凝胶。

4.如权利要求1或2或3所述的转印方法，其特征在于：所述冷冻通过冰箱降温。

5.如权利要求1或2或3所述的转印方法，其特征在于：所述冷冻通过液氮降温。

6.如权利要求1或2或3所述的转印方法，其特征在于：所述水凝胶为含水量高于50％、模量低于1MPa的PAAm水凝胶。

7.如权利要求4所述的转印方法，其特征在于：所述水凝胶为含水量高于50％、模量低于1MPa的PAAm水凝胶。

8.如权利要求5所述的转印方法，其特征在于：所述水凝胶为含水量高于50％、模量低于1MPa的PAAm水凝胶。

9.如权利要求1或2或3所述的转印方法，其特征在于：所述水凝胶的含水量为86％。