一种多刺晶头的Mini-LED巨量转移装置及方法

本发明涉及mini-led晶圆巨量转移，特别涉及一种多刺晶头的mini-led巨量转移装置及方法。

背景技术：

1、由多个mini-led通过独立封装形成单个像素点制成的显示屏，具有发光效率高、功耗低、稳定性高和寿命长等特点，已经逐渐成为当代显示技术的重要选择，高效率低成本的巨量转移技术是限制mini-led技术市场应用开发的主要技术难点和热点之一。

2、相较于激光转移、静电力转移、流体自组装和机械顶针转移等巨转技术，刺晶式转移技术具有转移效率高、精度高和方向控制难度小等优势。而且飞行刺晶转移相较于机械刺晶式转移避免了运动机构的频繁启停，因此飞行刺晶式转移是一种高效的巨量转移技术，目前被广泛使用。

3、当前基于飞行刺晶的巨量转移装置已被设计出来，目前已有的飞行刺晶式巨量转移装置通常包括有基板运输总成、晶圆运输总成、刺晶头总成三大部分。以基板运输总成绝对静止，以晶圆运输总成和刺晶头总成为主移动轴，通过刺晶头内部音圈电机进行微动补偿的方法使得刺晶针尖在转移mini-led芯片时能够与晶圆运输平台保持同速从而达到飞行刺晶的效果。但是上述飞行刺晶式巨量转装置存在两个缺陷：一是以刺晶头总成为主移动轴，刺晶头的重量会对主移动轴驱动电机带来额外的负载，负载的增加造成电机惯量匹配不适时会引起电机啸叫。此外，主移动轴额外负载的引入极易诱发局部低频机械共振，这对封装的精度产生一定的影响。二是上述飞行刺晶式巨量转移装置在进行mini-led芯片转移时，上述巨量转移装置的基板被真空吸附，处于绝对静止状态，为了避免划伤芯片载，晶圆运输平台会产生驻停时间，高频启停的间歇运动导致无法实现真正的飞行刺晶，极大限制了转移效率的提升。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种多刺晶头的mini-led巨量转移装置，本发明多刺晶头的mini-led巨量转移装置可使基板和晶圆在持续运动下完成mini-led芯片转移，并可由多个刺晶头同时作业，具有转移效率高、可避免高频启停和运输机构振动小等优点，可实现飞行刺晶。

2、本发明的另一目的在于提出一种mini-led巨量转移方法，采用上述的多刺晶头的mini-led巨量转移装置，能够在基板和晶圆平台持续运动下完成芯片转移，可由多个刺晶头同时作业，具有转移效率高、避免高频启停和运输机构振动小等优点。

3、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

4、一种多刺晶头的mini-led巨量转移装置，包括基板运输单元、晶圆运输单元和刺晶单元，所述刺晶单元、所述晶圆运输单元和所述基板运输单元从上至下依次设置；

5、所述基板运输单元用于运输基板，使基板可作x轴向和y轴向运动；所述晶圆运输单元用于运输晶圆，使晶圆作x轴向和y轴向运动；所述晶圆上设有矩阵排列的多个mini-led芯片；

6、所述刺晶单元包括刺晶头z轴向移动机构、刺晶头调距机构和多个刺晶头、所述刺晶头调距机构安装于所述刺晶头z轴向移动机构，多个所述刺晶头分别安装于所述刺晶头调距机构；所述刺晶头z轴向移动机构用于调节刺晶头在z轴向上的位置，所述刺晶头调距机构用于调节多个刺晶头之间的间距，所述刺晶头用于将晶圆上的mini-led芯片刺到基板上。

7、优选地，所述mini-led巨量转移装置还包括基座和基架，所述基座的顶部设有安装槽，所述基架的两端安装于所述基座的两侧；所述刺晶单元安装于所述基架；

8、所述基板运输单元包括基板x轴向移动机构、基板y轴向移动机构和基板承载台，所述基板x轴向移动机构安装于所述安装槽的内部，所述基板y轴向移动机构安装于所述基板x轴向移动机构的顶部，所述基板承载台安装于所述基板y轴向移动机构的顶部；

9、所述基板承载台用于放置基板，所述基板x轴向移动机构用于驱动所述基板y轴向移动机构作x轴向运动，所述基板y轴向移动机构用于驱动所述基板承载台作y轴向运动。

10、优选地，所述基板x轴向移动机构包括第一驱动组件和两条相互平行设置的第一滑轨，所述第一驱动组件设有能够沿x轴向往复移动的第一活动安装部；

11、所述基板y轴向移动机构安装于第一活动安装部的顶部，且所述基板y轴向移动机构的底部的两侧分别和两条所述第一滑轨滑动连接。

12、优选地，所述基板y轴向移动机构包括第二驱动组件、安装底板和相互平行设置的两条第二滑轨，所述第二驱动组件设有能够沿y轴方向往复移动的第二活动安装部；

13、所述安装底板安装于所述第一活动安装部，且所述安装底板的底部的两侧分别和两条所述第一滑轨滑动连接；

14、所述第二驱动组件和两条所述第二滑轨分别安装于所述安装底板的顶部，且所述第二驱动组件安装于两条所述第二滑轨之间；

15、所述基板承载台安装于所述第二活动安装部的顶部，且所述基板承载台的底部的两侧分别与两条所述第二滑轨滑动连接。

16、优选地，所述晶圆运输单元包括晶圆y轴向移动机构、晶圆x轴向移动机构和晶圆平台；

17、所述晶圆y轴向移动机构固定安装于所述基座的顶面，所述晶圆x轴向移动机构安装于所述晶圆y轴向移动机构的顶部，所述晶圆y轴向移动机构用于带动所述晶圆x轴向移动机构作y轴向运动；

18、所述晶圆平台安装于所述晶圆x轴向移动机构的顶部，所述晶圆平台用于放置所述晶圆，所述晶圆x轴向移动机构用于驱动所述晶圆平台作x轴向运动。

19、优选地，所述晶圆y轴向移动机构包括第三活动安装部和第四活动安装部，所述第三活动安装部和所述第四活动安装部均能够沿y轴方向往复移动；

20、所述晶圆x轴向移动机构由两个互为平行放置的晶圆壁组成，两个所述晶圆壁分别安装于所述第三活动安装部和所述第四活动安装部，所述晶圆平台的两侧分别安装于两个所述晶圆壁。

21、优选地，所述晶圆x轴向移动机构包括第五活动安装部和第六活动安装部，所述第五活动安装部和所述第六活动安装部分别位于不同的所述晶圆壁，所述第五活动安装部和所述第六活动安装部均能够沿x轴方向往复移动；

22、所述晶圆平台的两侧分别安装于所述第五活动安装部和所述第六活动安装部。

23、优选地，所述刺晶头z轴向移动机构沿z轴方向安装于所述基架，所述刺晶头z轴向移动机构包括第七活动安装部，所述第七活动安装部能够沿z轴向往复移动；

24、所述刺晶头调距机构包括连接座和多个第八活动安装部，所述连接座和所述第七活动安装部固定连接，多个所述第八活动安装部分别活动安装于所述连接座的底部，多个所述第八活动安装部均能够沿x轴向移动，一所述第八活动安装部与一所述刺晶头连接；

25、所述刺晶头内部设置有音圈电机。

26、一种mini-led巨量转移方法，采用上述的多刺晶头的mini-led巨量转移装置，包括如下步骤：

27、(1)刺晶头间距调整：通过刺晶头调距机构调节相邻的刺晶头的距离，将相邻的刺晶头的距离设为l1，基板上相邻的靶点的间距设为l2，l1和l2满足如下公式：l1＝kl2，其中k为正整数；

28、(2)将基板上料至基板运输单元，将晶圆上料至晶圆运输单元，通过基板运输单元调节基板的位置，通过晶圆运输单元调节晶圆的位置，使基板的运动轨迹和刺晶路径一致；

29、(3)使基板和晶圆平台持续运动下，通过刺晶头的刺针尖把mini-led芯片顶至基板的靶点上，完成芯片转移，刺晶头的刺针尖复位，对下一mini-led芯片进行转移。

30、本技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

31、1、本技术方案多刺晶头的mini-led巨量转移装置，采用固定刺晶头主轴向自由度以及释放基板主轴向自由度，代替传统飞行刺晶巨转装置以刺晶头为主移动轴且基板绝对静止的自由度布局形式，并设计可调间距的多刺晶头以适配不同工况。本技术方案多刺晶头的mini-led巨量转移装置可使基板22和晶圆在持续运动下完成mini-led芯片转移，并可由多个刺晶头同时作业，具有转移效率高、可避免高频启停和运输机构振动小等优点，可实现真正意义上的飞行刺晶。

32、2、本技术方案多刺晶头的mini-led巨量转移装置，将多个刺晶头集成在基架上，可实现mini led多刺晶头飞行刺晶。通过基板和晶圆平台的速度在飞行刺晶过程中保持非零的设计，避免了高速频繁启停且减少了机械振动，使本技术方案多刺晶头的mini-led巨量转移装置具有高转移效率和高寿命等优势。