本發(fā)明屬于微型發(fā)光二極管組裝相關(guān)，更具體地，涉及一種基于膠體自組裝的microled轉(zhuǎn)移印章結(jié)構(gòu)及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、微型發(fā)光二極管(microled)技術(shù)被認為是消費電子領(lǐng)域的新型顯示技術(shù)，它相對于傳統(tǒng)的液晶顯示(lcd)技術(shù)和有機發(fā)光二極管(oled)顯示技術(shù)具有亮度和對比度高、色彩飽和度高、響應(yīng)速度快、能耗低、使用壽命長以及可靠性高等優(yōu)點。因此，microled廣泛應(yīng)用在高分辨率和高像素密度的顯示領(lǐng)域(智能手機、電視以及汽車顯示)、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實(ar/vr技術(shù))、可見光通信以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

2、在微電子制造領(lǐng)域，芯片的高效、精準轉(zhuǎn)移技術(shù)是實現(xiàn)復(fù)雜集成電路和新型顯示器件(如micro-led)的關(guān)鍵工藝之一。隨著芯片尺寸的不斷縮小和集成度的提高，傳統(tǒng)的芯片轉(zhuǎn)移技術(shù)逐漸暴露出效率低、精度不足和可靠性差等問題。倒裝芯片鍵合技術(shù)是最早應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的芯片轉(zhuǎn)移技術(shù)之一。該技術(shù)通過在芯片底部預(yù)置焊球或?qū)щ娔z，將芯片直接翻轉(zhuǎn)并壓合到目標基板上；盡管該技術(shù)具有較高的可靠性，但其轉(zhuǎn)移速度受限于設(shè)備的機械操作精度，通常每小時只能轉(zhuǎn)移約8000個芯片。對于像8k顯示面板這樣需要轉(zhuǎn)移超過1億個芯片的應(yīng)用，傳統(tǒng)倒裝鍵合技術(shù)顯然無法滿足效率需求。此外，該技術(shù)對芯片的尺寸和形狀也有一定限制，難以適用于微米級芯片的轉(zhuǎn)移。因而巨量轉(zhuǎn)移(mass?transfer)技術(shù)也應(yīng)運而生，巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)要求將微米級大小的microled芯片從原生藍寶石基板上選擇性的批量轉(zhuǎn)移到電路基板上，由于microled尺寸非常小，而且巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)要求非常高的良率(99.9999％)、效率和轉(zhuǎn)移精度，因此巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)也成為microled研發(fā)過程的最大挑戰(zhàn)，阻礙了microled的發(fā)展。

3、針對microled巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界出現(xiàn)了好幾種技術(shù)流派，根據(jù)芯片轉(zhuǎn)移過程的作用力以及具體的轉(zhuǎn)移方式主要分為：范德華力轉(zhuǎn)移(meitl?m?a,zhu?z?t,kumar?v,et?al.transfer?printing?by?kinetic?control?of?adhesion?to?anelastomeric?stamp[j].nature?materials,2005.)、流體自組裝(lee?d,cho?s,park?c,etal.fluidic?self-assembly?for?microled?displays?by?controlled?viscosity[j].nature,2023.)、卷到卷滾輪轉(zhuǎn)移(choi?m,jang?b,lee?w,et?al.stretchable?displays:stretchable?active?matrix?inorganic?light-emitting?diode?display?enabled?byoverlay-aligned?roll-transfer?printing[j].advanced?functional?materials,2017.)以及激光輔助轉(zhuǎn)移技術(shù)。靜電吸附技術(shù)利用靜電場的作用將芯片吸附到轉(zhuǎn)移介質(zhì)上，然后通過控制電場強度實現(xiàn)芯片的釋放。該技術(shù)的優(yōu)點是設(shè)備簡單、成本較低，但其缺點同樣明顯。首先，靜電吸附力較弱，難以適用于大尺寸或重質(zhì)量芯片的轉(zhuǎn)移。其次，靜電吸附過程中容易引入雜質(zhì)顆粒，導(dǎo)致芯片表面污染，影響轉(zhuǎn)移精度。此外，靜電吸附技術(shù)對環(huán)境濕度和溫度敏感，工藝穩(wěn)定性較差。流體自組裝技術(shù)通過在液體中懸浮芯片，并利用毛細力或范德華力將芯片組裝到目標基板上。該技術(shù)在早期的led和光電器件制造中得到了廣泛應(yīng)用。然而，流體自組裝技術(shù)要求對芯片的形狀和尺寸進行特殊設(shè)計，以確保芯片能夠正確取向和組裝。這種對芯片設(shè)計的依賴性限制了該技術(shù)的通用性。此外，流體自組裝過程中芯片的隨機性較高，難以實現(xiàn)高精度的芯片排列。熱膨脹微球印章技術(shù)利用熱膨脹微球在加熱時體積膨脹的特性，通過改變印章與芯片之間的接觸面積實現(xiàn)動態(tài)粘附調(diào)控。該技術(shù)的核心在于通過精確控制熱膨脹微球的分布和膨脹行為，優(yōu)化印章表面微結(jié)構(gòu)的形貌，從而實現(xiàn)芯片的高效轉(zhuǎn)移。盡管該技術(shù)在理論上具有顯著優(yōu)勢，但現(xiàn)有工藝仍存在一些關(guān)鍵問題。微球分布的不均勻性是現(xiàn)有熱膨脹微球印章技術(shù)的主要問題之一?，F(xiàn)有技術(shù)中，微球的分布通常依賴于混合攪拌工藝，這種工藝難以實現(xiàn)微球的均勻分布，導(dǎo)致印章表面微結(jié)構(gòu)的形成存在隨機性。例如，在混合攪拌過程中，微球容易形成團聚體，膨脹后導(dǎo)致印章表面微結(jié)構(gòu)不均勻，影響芯片轉(zhuǎn)移的精度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種基于膠體自組裝的microled轉(zhuǎn)移印章結(jié)構(gòu)及其制備方法與應(yīng)用，其旨在解決現(xiàn)有熱膨脹微球印章的微球分布不均勻的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于膠體自組裝的microled轉(zhuǎn)移印章結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法包括以下步驟：

3、將熱膨脹微球單層轉(zhuǎn)移到印章上后進行封裝以得到印章結(jié)構(gòu)，其中，所述熱膨脹微球單層是基于膠體自組裝技術(shù)制備而成的，具體步驟為：以含有熱膨脹微球的膠體溶液為原料，采用膠體自組裝技術(shù)制備得到所述熱膨脹微球單層。

4、進一步地，將表面活性劑溶液滴入所述膠體溶液中以制備得到熱膨脹微球單層。

5、進一步地，采用去離子水和熱膨脹微球制備熱膨脹微球含量為2.5wt％的膠體溶液。

6、進一步地，在將所述熱膨脹微球轉(zhuǎn)移到所述印章上之前還包括對帶有熱膨脹微球單層的中間基板進行拉伸以控制所述熱膨脹微球之間的間距。

7、進一步地，所述熱膨脹微球的材料為相變材料。

8、本發(fā)明還提供了一種印章結(jié)構(gòu)，所述印章結(jié)構(gòu)是采用如上所述的于膠體自組裝的microled轉(zhuǎn)移印章結(jié)構(gòu)的制備方法制備而成的。

9、進一步地，所述印章結(jié)構(gòu)包括透明玻璃、設(shè)置在所述透明玻璃上的粘性層及設(shè)置在所述粘性層上的封裝層，所述熱膨脹微球均勻的嵌設(shè)在所述封裝層內(nèi)。

10、進一步地，所述粘性層及所述封裝層均是采用pdms制備而成的。

11、本發(fā)明還提供了一種microled芯片的巨量轉(zhuǎn)移方法，所述巨量轉(zhuǎn)移方法包括以下步驟：

12、(1)利用激光剝離技術(shù)將制備到原生基板上的、倒裝的microled芯片整體剝離；

13、(2)將microled芯片轉(zhuǎn)移到中間載體基板上；

14、(3)將如上所述的印章結(jié)構(gòu)按壓在所述microled芯片上，且熱膨脹微球與microled對準，再將microled芯片與目標基板上的電極對應(yīng)，進而將microled芯片轉(zhuǎn)移到所述目標基板上。

15、進一步地，將剝離后的microled芯片轉(zhuǎn)移到含有膠層的中間載體基板上，此時microled芯片的電極觸點與膠層粘接，另一面朝向外部。

16、總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的基于膠體自組裝的microled轉(zhuǎn)移印章結(jié)構(gòu)及其制備方法與應(yīng)用主要具有以下有益效果：

17、1.所述熱膨脹微球單層是基于膠體自組裝技術(shù)制備而成的，具體步驟為：以含有熱膨脹微球的膠體溶液為原料，采用膠體自組裝技術(shù)制備得到所述熱膨脹微球單層，而膠體自組裝技術(shù)是一種利用膠體粒子在特定條件下自發(fā)組織形成有序結(jié)構(gòu)的技術(shù)，這使得熱膨脹微球能夠?qū)崿F(xiàn)均勻分布。

18、2.將表面活性劑溶液滴入所述膠體溶液中以制備得到熱膨脹微球單層，如此通過滴加表面活性劑溶液的方式來改變液面處的表面張力分布狀態(tài)，使得滴加表面活性劑的液面處表面張力降低，由于表面張力在整個液面分布不同，使得處于液面上的熱膨脹微球從表面張力低的位移移動到表面張力高的位置，從而實現(xiàn)熱膨脹微球的密集排布，之后采用提拉法將熱膨脹微球單層轉(zhuǎn)移到中間基板上，實現(xiàn)了熱膨脹微球的均勻分布。

19、3.在受熱過程中，微球能夠獨立膨脹，無明顯團聚現(xiàn)象，形成均勻的表面微結(jié)構(gòu)，其顯著提高了芯片轉(zhuǎn)移的精度，避免了因局部粘附力不均勻而導(dǎo)致的芯片轉(zhuǎn)移失敗或損壞。同時保證印章粘性層中所有區(qū)域都被熱膨脹微球覆蓋。在發(fā)泡過程中，整個區(qū)域內(nèi)的微球均勻膨脹，形成連續(xù)的表面微結(jié)構(gòu)，這種全覆蓋的發(fā)泡效果實現(xiàn)了均勻的減粘效果。

20、4.本發(fā)明所制備的印章不僅適用于接觸式轉(zhuǎn)移，還可以結(jié)合激光技術(shù)實現(xiàn)非接觸式轉(zhuǎn)移；這種多功能性使得本發(fā)明能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和工藝需求，進一步提升了其實用性和市場競爭力。

21、5.采用本發(fā)明的印章進行microled的工藝簡單，不需要額外的光刻、二次倒模、鍵合等復(fù)雜的工藝手段，大大減少巨量轉(zhuǎn)移操作復(fù)雜程度，提高了轉(zhuǎn)移速率。