一种基于SMP疏水表面和振动控制液滴的微装配方法及装置

本发明涉及微转印，特别是涉及一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配方法及装置。

背景技术：

1、目前，柔性电子器件制造生产逐步增多，微转印技术是柔性电子器件生产制造过程中必不可缺少的一环。随着柔性电子器件集成化、精密化、功能复杂化的发展，微转印技术还需要进一步提高大面积微转印印刷效率，微转印精度，源基体和目标基体的准确定位，源基体和目标基体的污染等诸多问题。

2、从现阶段的专利公开以及文献资料显示：

3、1)有一些学者利用传送头的拾取凸起吸附载体基板上的微部件后，将传送头与载体基板上下翻转，运送至目标基板处，再使传送头再次翻转，使微器件转印在目标基板上。该方法过程复杂，多次翻转无法保证微器件的稳定性；

4、2)有一些学者将尖锥状微结构引入到pdms印章中，通过黏附力将微电子器件黏起并将微电子器件转印到目标基体上，整个过程充分利用尖锥被压平与回复时黏附力的变化来实现微转印，但是，此种具有微结构的pdms印章会发生慢回弹效应，微尖锥状最大粘附力太小印速度不易控制，其最大黏附力较小，对器件要求高，很难达到高度可控的剥离效果；

5、3)有一些学者考虑在微结构表面形成液膜进行微器件转移印刷技术，微结构表面为带有凹槽的硅片，在转印过程中进行振动将微器件转移至目标基板，该方法提高了转印效率，但是，在振动过程中增加了不确定性，转印精度大大降低。

6、综上，现有的研究成果和方法虽然在一定程度上可以实现微转印，但存在转印过程无法高度控制、转印精度差、转印操作损伤转运载体等诸多问题，实施效果未能满足柔性电子器件集成化、精密化、功能复杂化、转印精度高的发展要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配方法及装置，解决了smp印章的粘附力小的缺点，提高拾取过程的效率和准确度，使用压电陶瓷振动提高释放效率，在目标基体上放置辅助液滴提高装配的准确度。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配方法，包括以下步骤：

4、步骤1，控制调控阶段

5、部署压电陶瓷作动器、加热装置、目标基体、源基体、辅助液滴、转印载体装置并调试控制系统；

6、步骤2，微器件粘附拾取阶段

7、将变形的smp印章表面滴上液滴后使其与微电子器件接触，在液滴粘附力作用下将位于源基体的微电子器件进行拾取；

8、步骤3，微器件释放阶段,

9、将smp印章再次加热使其发生形变回复，之后通过振动协助微电子器件被打印至放有辅助液滴的目标基体上；将完成当前转印工作的smp印章提起并转移至下一个载有微电子器件的源基体上方，然后循环以上步骤，直至全部转印工作保质保量完成。

10、步骤2具体为：通过加热装置对smp印章加热，而后施加预压力使smp印章表面微结构变形；使用滴管在变形smp表面滴加液滴，将液滴对准源基体微电子器件并下移使液滴与微电子器件接触，而后上移使微电子器件与源基体分离。

11、步骤3具体为：在目标基体上滴加辅助液滴，加热smp印章至转变温度，使微电子器件对准目标基体辅助液滴，施加压电振动，使微电子器件得以释放。

12、一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配装置，包括工作台以及安装于工作台上的载物架、控制系统及转印载体装置，所述转印载体装置包括设置于工作台上的纵向电控滑轨和水平电控滑轨，纵向电控滑轨和控制系统相对设置，分别位于水平电控滑轨的两侧，纵向电控滑轨的滑块上分别安装有一上一下布置的压电陶瓷作动器支架和smp印章支架，压电陶瓷作动器支架上安装有压电陶瓷作动器，压电陶瓷作动器的输出端与smp印章支架上表面连接，smp印章支架下表面设置有加热装置和温度传感器，加热装置上设置有转印载体，转印载体为smp印章，通过smp印章进行转印微操作，smp印章和加热装置之间设置有温度传感器探头；水平电控滑轨的滑块上安装有托盘，托盘上表面设置带有转印位点的目标基体或源基体，源基体上设置有待转印的微电子器件。

13、所述控制系统包括安装于工作台上的升降台，升降台顶部设置有控制器、温度控制器、数据传输总线及温度报警器，温度控制器的输入端通过控制线与温度传感器连接，温度控制器的输出端通过控制线与温度报警器及加热装置连接，数据传输总线一端与计算机连接，数据传输总线另一端通过信号传输总线与控制器连接，通过计算机给控制器发送指令，控制器的输出端分别与纵向电控滑轨和水平电控滑轨的驱动器连接。

14、所述smp印章可同时对一个或多个所述微电子器件进行转印，一个所述源基体上可同时放置多个所述微电子器件，一个所述目标基体上可同时设置多个待打印的所述靶位。

15、所述辅助液滴和液滴均为水，其成本低，无污染，易获取。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

17、本发明公开了一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配方法，面向mems，通过smp印章的物理特性，在目标基体上放置辅助液滴，转印过程高度可控，微电子器件拾取效率大大提升；

18、本发明公开了一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配方法，通过加热装置作用于smp印章，调节加热装置功率的大小，对smp印章进行加热使其粘附力和表面微结构得以产生变化，通过压电陶瓷振动，使得微电子器件顺利脱落，保证了转印过程高度可控，提升了微电子器件的转印效率；

19、本发明公开了一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配方法，通过在smp印章表面放置液滴的方式，保证了吸附能力的同时，提高了吸附的稳定性，保证了转印精度和转印效率；

20、本发明公开了一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配方法，包括：转印载体装置、压电陶瓷振动器、目标基体、加热装置、源基体，并且将加热装置、smp印章、压电陶瓷作动器等集成化设计，减小了装置体积，占用空间更小，更加便利，该装置能够对一个或多个微电子器件进行转印，大大提高转印效率和可控度。

技术特征：

1.一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配方法，其特征在于：步骤2具体为：通过加热装置对smp印章加热，而后施加预压力使smp印章表面微结构变形；使用滴管在变形smp表面滴加液滴，将液滴对准源基体微电子器件并下移使液滴与微电子器件接触，而后上移使微电子器件与源基体分离。

3.根据权利要求1所述的一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配方法，其特征在于：步骤3具体为：在目标基体上滴加辅助液滴，加热smp印章至转变温度，使微电子器件对准目标基体辅助液滴，施加压电振动，使微电子器件得以释放。

4.一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配装置，其特征在于，包括工作台以及安装于工作台上的载物架、控制系统及转印载体装置，所述转印载体装置包括设置于工作台上的纵向电控滑轨和水平电控滑轨，纵向电控滑轨和控制系统相对设置，分别位于水平电控滑轨的两侧，纵向电控滑轨的滑块上分别安装有一上一下布置的压电陶瓷作动器支架和smp印章支架，压电陶瓷作动器支架上安装有压电陶瓷作动器，压电陶瓷作动器的输出端与smp印章支架上表面连接，smp印章支架下表面设置有加热装置和温度传感器，加热装置上设置有转印载体，转印载体为smp印章，通过smp印章进行转印微操作，smp印章和加热装置之间设置有温度传感器探头；水平电控滑轨的滑块上安装有托盘，托盘上表面设置带有转印位点的目标基体或源基体，源基体上设置有待转印的微电子器件。

5.根据权利要求4所述的一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配装置，其特征在于：所述控制系统包括安装于工作台上的升降台，升降台顶部设置有控制器、温度控制器、数据传输总线及温度报警器，温度控制器的输入端通过控制线与温度传感器连接，温度控制器的输出端通过控制线与温度报警器及加热装置连接，数据传输总线一端与计算机连接，数据传输总线另一端通过信号传输总线与控制器连接，通过计算机给控制器发送指令，控制器的输出端分别与纵向电控滑轨和水平电控滑轨的驱动器连接。

6.根据权利要求4所述的一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配装置，其特征在于：所述smp印章可同时对一个或多个所述微电子器件进行转印，一个所述源基体上可同时放置多个所述微电子器件，一个所述目标基体上可同时设置多个待打印的所述靶位。

7.根据权利要求4所述的一种基于smp疏水表面和振动控制液滴的微装配装置，其特征在于：所述辅助液滴和液滴为水。

技术总结本发明涉及微转印技术领域，特别是涉及一种基于SMP疏水表面和振动控制液滴的微装配方法，该装配方法包括：印章控制调控阶段、微器件粘附拾取阶段、微器件释放阶段。该方法解决了SMP印章的粘附力小的缺点，提高拾取过程的效率和准确度，使用压电陶瓷振动提高释放效率，在目标基体上放置辅助液滴提高装配的准确度。装配装置包括：载物架、水平电控滑轨、源基体、控制线、温度控制器、控制器、数据传输总线、信号传输总线、温度报警器、升降台、工作台、压电陶瓷作动器支架、纵向电控滑轨、压电陶瓷作动器、加热装置、温度传感器、SMP印章支架、SMP印章、液滴、微电子器件、基座及目标基体，该装置结构简单，操作方便。技术研发人员：张力,张路林,吴天赐,谭政,张冲受保护的技术使用者：东北大学秦皇岛分校技术研发日：技术公布日：2024/1/15