[發(fā)明專利]熱驅(qū)動的可編程彈性主動轉(zhuǎn)印印章的非接觸轉(zhuǎn)印方法

有效

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• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111048457B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅鴻羽;張笑飛;宋吉舟;令狐昌鴻;王成軍
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L21/677
• 分類號: H01L21/677;H05K13/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開了一種熱驅(qū)動的可編程彈性主動轉(zhuǎn)印印章的非接觸轉(zhuǎn)印方法，印章由制備有空腔陣列的高聚物、熱驅(qū)動工質(zhì)以及微結(jié)構(gòu)薄膜組成。轉(zhuǎn)印方法為：1)拾取時，使印章底面與器件保持一較小間隙，在外加溫度場作用下，印章空腔內(nèi)的熱驅(qū)動工質(zhì)受熱膨脹或發(fā)生相變，使得彈性薄膜鼓起，彈性薄膜被按壓在微納電子元器件上，器件被成功拾取；2)印刷時，使印章/器件底面與基底保持一較大間隙，在外加溫度場下，彈性薄膜鼓起，印章/器件界面粘附急劇減弱，器件被頂出與印章脫離，器件被成功印制。本發(fā)明的轉(zhuǎn)印方法通用性好，能夠?qū)⑵骷∷⒃谌我饣咨希挥∷㈨憫獣r間快，單位時間吞吐量大，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的選擇性、圖案性的并行轉(zhuǎn)印。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)移印刷技術(shù)，尤其涉及一種熱驅(qū)動的可編程轉(zhuǎn)印印章及非接觸轉(zhuǎn)印方法，可用于任意圖案化的微納電子元器件的確定性組裝，在柔性電子、紙質(zhì)電子、MicroLED顯示等領(lǐng)域有著十分重要的應用前景。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)移印刷技術(shù)是一種新興的材料組裝技術(shù)，它使用柔軟的聚合物印章將微納電子元器件從一個基底(施主基底)轉(zhuǎn)移到另一基底(受主基底)上。該技術(shù)能夠在一秒內(nèi)吞吐數(shù)千個元器件，可以將不同種類、獨立制備的離散元件進行大規(guī)模集成，進而形成空間有序的功能系統(tǒng)。例如，將剛硬脆的半導體材料集成在柔軟彈性體上的柔性可拉伸無機電子產(chǎn)品，將數(shù)以百萬計的MicroLED芯片集成在顯示基板上的MicroLED顯示器等(可參見羅鴻羽,令狐昌鴻,宋吉舟.可延展柔性無機電子器件的轉(zhuǎn)印力學研究綜述[J].中國科學:物理學力學天文學,2018(9).)。

通常，從施主基底上拾取元件的時候要求印章與元件的粘附力強，向受主基底上印刷元件的時候要求印章與元件之間的粘附弱。轉(zhuǎn)印的關(guān)鍵在于印章/器件界面的強弱粘附轉(zhuǎn)換，因此操縱和調(diào)節(jié)印章/器件的界面粘附力是成功轉(zhuǎn)印的關(guān)鍵。

轉(zhuǎn)印技術(shù)可以分為接觸式轉(zhuǎn)印技術(shù)和非接觸轉(zhuǎn)印技術(shù)兩類。接觸式轉(zhuǎn)印需要將印章和基底想接觸，而非接觸轉(zhuǎn)印則反之。現(xiàn)有的接觸式轉(zhuǎn)印技術(shù)如剪切增強轉(zhuǎn)印技術(shù)(可參見Carlson A,Kim-Lee H J,Wu J,et al.Shear-enhanced adhesiveless transferprinting for use in deterministic materials assembly[J].Applied PhysicsLetters,2011,98(26):264104.)、表面浮飾轉(zhuǎn)印技術(shù)(可參見Kim S,Wu J,Carlson AP,etal.Microstructured elastomeric surfaces with reversible adhesion and examplesof their use in deterministic assembly by transfer printing[J].Proceedings ofthe National Academy of Sciences of the United States of America,2010,107(40):17095-17100.)等通常都包含復雜力學控制方式或者印章結(jié)構(gòu)設(shè)計。

同時，因需要將印章與受主基體接觸，受主基體的性質(zhì)和幾何形狀將會極大的限制接觸式轉(zhuǎn)印技術(shù)的應用范圍，而非接觸轉(zhuǎn)印則消除了上述限制。

通常，非接觸轉(zhuǎn)印技術(shù)中，應用最廣泛的是激光驅(qū)動熱失配轉(zhuǎn)印技術(shù)，然而要產(chǎn)生可用于印刷的熱失配通常需要較高的溫度(約300℃)，很容易對印章表面和器件帶來熱損傷，這限制了其應用范圍。

在我們前期的研究中，設(shè)計了一種基于仿生設(shè)計的可編程主動轉(zhuǎn)印印章(CN201810732161.8)，實現(xiàn)了選擇性的印刷，然而卻無法實現(xiàn)選擇性拾取，然而工業(yè)應用卻對此有著實際需求，如選擇性地從LED生長基底上拾取特定波長的LED芯片、選擇性地去除顯示器面板上的顯示壞點等。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種熱驅(qū)動的可編程彈性轉(zhuǎn)印印章及其非接觸轉(zhuǎn)印方法。首先在高聚物上制作空腔陣列，填充熱驅(qū)動工質(zhì)后用彈性薄膜封裝,形成完整的印章結(jié)構(gòu)。