一种巨量超薄芯片转印印章及转印方法

技术领域

本发明涉及一种转移印刷技术，尤其涉及一种巨量超薄芯片转印印章及转印方法。

背景技术

尽管柔性电子在信息、能源和医疗方面的作用越来越重要，但它们与异形接口的集成仍然是一个悬而未决的挑战。固体接触式弹性体印章有时会产生裂纹，而牺牲层法等非接触式方法无法实现精确定位转移。在此，清华大学团队提出了具有高良率的液滴印章转移打印(LSTP)。液滴印章被设计为一种有效的工具来转移变薄的无机柔性芯片，以此制造一种广泛应用于柔性电路大规模制造的减薄微型发光二极管。

公开号为CN109637957B的中国专利文献公开了一种转印基板、转印设备及发光二极管芯片的转移方法，该转印基板，包括：基板，位于基板一侧的表面上沟槽，以及位于基板与沟槽之间的微流控制电路；沟槽包括用于传输液滴的通道，以及位于通道的任意一侧且与通道连接的容置槽；其中，通道的表面具有疏水层，容置槽的表面具有亲水层；微流控制电路，用于驱动携带有发光二极管芯片的液滴在通道内移动至容置槽处，并控制液滴将发光二极管芯片置于容置槽内。由于微流控制电路可以驱动液滴在通道内移动，以将发光二极管芯片携带至容置槽处，并控制液滴将发光二极管芯片置于容置槽内，以便后续将发光二极管芯片转移到对应的驱动背板上，实现了大量发光二极管芯片的转移。

上述专利方案为被动的芯片转移方式，需要将芯片一个个的放置在液滴上，在对液滴进行驱动，以达到运输芯片的目的，但是针对于超薄芯片(厚度小于1um)，芯片的转移方式需要极高的转移精度，且转印量巨大，增加了操作难度，同时在上述方案中液滴的移动需要采用微流控制电路实现，同样的大大增加了控制难度和方案成本。

发明内容

为了克服现有技术超薄芯片转印中，固体印章的预压力可能对芯片造成损坏，而液体印章控制精度高，操作难度大的技术问题，本发明的一个目的在于提供一种巨量超薄芯片转印印章及转印方法，通过阵列的液体轻柔的接触阵列芯片进行批量拾取，极大减小了按压力对芯片造成的破坏，降低了操作难度，同时通过控制印章的油膜的倾斜角度和目标基底的移动速度，来改变相邻两个芯片依次释放到目标基底上的间距，最终实现芯片在目标基底上的排列间距可控。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：一种巨量超薄芯片转印印章，包括印章主体；所述印章主体设有一工作面；所述工作面上涂有油层；所述油层上滴有液滴；所述液滴能够拾取芯片并携带所述芯片相对所述印章主体滑移。

进一步地，所述油层为二甲基硅油。

一种巨量超薄芯片转印方法，包括如下步骤：

(1)将转印印章移动至第一基底下方，并使每个液滴分别对准一个芯片；

(2)向上施加恒定外力，使所述液滴与所述芯片充分接触；

(3)向下将所述转印印章从第一基底移开，所述芯片分别被对应的所述液滴拾取；

所述液滴与所述芯片之间的界面粘附力大于所述芯片与所述第一基底的界面粘附力，所述芯片仅轻柔的贴附在所述第一基底下端，所述芯片与所述第一基底之间的界面粘附力很小。此过程需要注意：所述转印印章与所述第一基底需要保持绝对水平。

(4)将所述转印印章移动至第二基底上方，并与第二基底保持一定间距，所述间距极小，所述液滴滑移过程中，不会侵覆；

(5)将所述转印印章倾斜一定角度，使所述液滴顺着油层发生整体滑移，相邻的所述液滴不接触，同时所述第二基底沿滑移方向同步移动；

因为所述油层的存在，所述转印印章与所述液滴之间的摩擦力接近于0；各个所述液滴同时相对所述转印印章滑移。

(6)移除所述转印印章，并烘干所述第二基底。

可选地，所述转印印章的倾斜角度固定且所述第二基底匀速运动，所述第二基底上的所述芯片的间距相等。

可选地，所述转印印章的倾斜角度实时变化和/或所述第二基底变速运动，所述第二基底上的所述芯片的间距能够对应改变。

优选地，所述恒定外力仅使所述液滴与所述芯片充分接触，不能使所述转印印章压紧所述芯片。

优选地，所述液滴的最大截面积小于或等于所述芯片的最大截面积；所述液滴体积越小，对应的拾取所述芯片的误差越小，同时较小的所述液滴粘附力也会强一点。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)液滴接触芯片，预压力极小，对芯片损伤小，有利于转移超薄芯片(厚度低于1um)。

(2)芯片在目标基底上的间距可控，扩展了转印印章的使用场景，仅需改变转印印章的倾角和/或目标基底的移动速度，就能调整转印芯片的间距，控制成本和操作成本低。

附图说明

图1为本发明转印印章的结构示意图；

图2为本发明的转移印刷的流程图。

图中：1、印章主体；2、油层；3、液滴；4、芯片；5、第一基底；6、第二基底。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

参见图1-图2，图1为转印印章的结构示意图。所述转印印章包括三个部分：印章主体1、油层2、液滴3。所述印章主体材料是聚二甲基硅氧烷。所述油层2与所述液滴3的表面摩擦力接近0，所述油层2材料是二甲基硅油。所述液滴3在所述油层2上发生滑动，相邻所述液滴3不接触，所述液滴3材料是水。

图2(a-c)是本发明中提出的拾取芯片的流程图。将所述转印印章移到第一基底5下方，对准芯片4，让每一个所述液滴3对应一个所述芯片4，并且液滴大小要小于等于所述芯片4大小(图2a)；向上施加一个恒定外力使所述液滴3与所述芯片4充分接触(图2b)；因为所述液滴3与所述芯片4之间的界面粘附力大于所述芯片4与所述第一基底5的界面粘附力，所以向下将所述转印印章从所述第一基底5上移开时，所述芯片4成功被印章拾取(图2c)。此过程需要注意：所述转印印章与所述第一基底5需要保持绝对水平，因为所述油层2是二甲基硅油，它与接触的所述液滴3之间的摩擦力接近于0，若是所述转印印章与所述第一基底5不水平的话所述液滴3可能会发生滑移，所述液滴3和所述芯片4错位，拾取失败。

其中，所述第一基底5可以选择为玻璃、亚克力等基本没有粘性的基底。

图2(d-f)是本发明中提出的印刷芯片的流程图。将带有所述芯片4的所述转印印章转移到第二基底6上方，与所述第二基底6保持极小的间距(附图仅做原理说明，所述印章主体的厚度不代表实际值)，并将所述转印印章倾斜一定的角度，因为所述油层2的存在，所述印章主体1与所述液滴3之间的摩擦力接近于0，所以所述液滴3会因为所述转印印章倾角而顺着所述油层2发生整体滑移，同时所述第二基底6以一个恒定的速度向前移动，最右边的所述液滴3带着所述芯片4就会先滑落在所述第二基底6上(图2d)；所述第二基底6继续以合适的速度向前移动，所述液滴3顺着所述油层2，将芯片4一个个印刷到所述第二基底6上(图2e)；最后所有芯片4都被成功印刷(图2f)。芯片4上的液滴3可以通过高温烘干的方法使之蒸发。

进一步地，在印刷芯片的流程中，增大所述转印印章的倾角，所述液滴3的下滑分力增大，从而使后续所述液滴3的滑移速度加快，后续的所述液滴落在所述第二基底6上的间距将变小，即所述芯片4在所述第二基底6上的间距变小。反之，减小所述转印印章的倾角，所述芯片4在所述第二基底6上的间距变大。

进一步地，在印刷芯片的流程中，增大所述第二基底6的移动速度，所述液滴3落在所述第二基底6上的间距变大，即所述芯片在所述第二基底6上的间距变大，反之，减小所述第二基底6的移动速度，所述液滴3落在所述第二基地6上的间距变小。

由此可知，通过同时调控所述转印印章的倾角和所述第二基底6的移动速度，或单独调控所述转印印章的倾角或所述第二基底6的移动速度，能够选择性的对所述第二基底6上的相邻芯片4间的间距进行控制。扩展了所述转印印章的使用场景，更有针对性的实现图案化印刷和全局印刷。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。