[发明专利]均匀压强的群组粘接系统和方法

说明书

提出了使用具有弹性表面的材料媒介均匀传导来自上腔体的压强以利群组粘接系统和制造方法。通常，弹性表面是杨氏模量在40千帕至1000千帕范围内的弹性体材料。在将多个元件沉积在基板的上表面上之后，将基板放置于下板上，基板的上表面位于弹性表面的下方并与弹性表面相邻(紧邻)。该方法在可膨胀的上腔室中产生上腔室正的介质压强差，从而导致弹性表面变形。例如，上腔室正的介质压强差可以在0.5个大气压和10个大气压的范围内。通常，响应于上腔室介质的正压强差，弹性表面在0.05毫米和20毫米之间变形。

技术领域

本发明总体上涉及集成电路(IC)封装制造，尤其是，涉及使用均匀压强将电子元件成组地粘接到基板上的系统和方法。

背景技术

近年来，通过三维(3D)集成部分实现了摩尔定律的延续，其中多层IC芯片粘接在一起以在有限的面积内形成功能堆栈。在数十年来的集成电路开发中，许多粘接技术已应用于微电子学的各个领域。晶圆到晶圆(wafer-to-wafer)的粘接简单有效，但是它要求所有层的芯片尺寸都相同，因此带来了严重的限制。晶粒对晶圆(die-to-wafer)或芯片对晶圆(chip-to-wafer)的粘接是一种有吸引力和前景的方法，其中来自一个晶圆的芯片被切割，然后接合到另一个芯片上。利用这种技术，可以将不同的技术结合起来，产生集成解决方案，例如，将模拟信号处理模块与到模数(A/D)转换器和用于信号分析的数字逻辑相结合。另一个好处是，可以在粘接之前对单个芯片进行测试，因此只有良好的晶粒才能在所谓的“已知良好的晶粒”方法中接合在一起。

类似的器件粘接方法可以应用于显示器行业中的平面光源应用，例如发光显示器或用于液晶显示器(LCD)的背光单元(BLU)。横向尺寸和厚度低至200微米及以下的发光二极管(LED)的不断小型化需要芯片处理、组装和高速粘接方面的进一步发展，以将许多(数百万)LED组装到基板上。除了LED之外，产品基板还可以包括控制IC、无源器件(电阻器、电容器和电感器)以及允许控制组装并粘接到基板的LED芯片的电气布线。

彩色显示器通常由发射与可见光红色、绿色和蓝色(RGB)对应的三个波段的光的像素组成，通常被称为RGB显示器。有几种显示类型会不同地产生RGB图像，例如液晶显示器和有机发光二极管(OLED)显示器。另一种显示技术是微型LED显示器，该显示器使用微型无机LED来直接发射像素级的光。制造微型LED显示器的最大挑战是将数百万个微型LED放置在显示器基板上的精确位置，以与电接口连接并形成像素阵列。放置微型LED的常用方法类似于制造印刷电路板的方法。拾取和放置组件使用致动器从供应基板上逐个拾取微型LED，然后以串行方式将器件放置在显示基板上。巨量移转方法使用填充有微型LED的辅助基板作为压模，然后压模将一小阵列的微型LED放置在显示基板上。随着器件尺寸的减小和像素密度的增加，这两种技术的复杂性和成本迅速增加。对于具有620万个相隔200微米的子像素的典型高清电视(HDTV)，拾取和放置的组装时间可能是几天。对于4K和8K电视，子像素的数量分别增加到2490万和9950万，子像素尺寸也相应减小，使得传统的LED沉积(放置)技术不切实际。

用于定位微型LED的另一种技术是流体组装，其使用流体强制机构在显示基板上移动微发光二极管，在显示基板上微型LED被捕获，并保持在具有电接口的捕获位置阵列中。因为流体组装是大规模并行的，所以该方法成本低且非常快，每小时的组装速度超过5000万。流体组装使用由传统无机LED晶粒制成的微型LED。如US9,825,202中所述，为流体组装而开发的装置使用特定的电极几何形状来匹配基板电极和支柱(导航龙骨)结构，以确保电极在组装过程中正确地定向。

图1是表面贴装发光元件的局部剖视图(现有技术，US9,825,202)。表面贴装发光元件100具有形成在发光元件“顶”表面上并连接到相应的阱第一电接口104的第一电接触点(电极)102。第二电接触点105也形成在发光元件的顶表面上，并且连接到对应的阱第二电接口106。每个阱第一电接口104连接到迹线108，每个阱第二电接口106连接到迹线110。柱或龙骨112形成在发光元件的“底”表面114上。