本發(fā)明涉及芯片巨量轉(zhuǎn)移，尤其是涉及一種大面積密集陣列磁針及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、作為新一代顯示技術(shù)，micro?led技術(shù)相較于傳統(tǒng)的lcd和oled技術(shù)具有更高的亮度和對(duì)比度，響應(yīng)時(shí)間可達(dá)亞毫秒級(jí)別，同時(shí)擁有更長(zhǎng)的使用壽命和更低的功耗，因此在高分辨率顯示、可穿戴設(shè)備、醫(yī)療生物應(yīng)用等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是未來(lái)顯示技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。目前，巨量轉(zhuǎn)移是micro?led制造的核心難題之一，由于microled需要將數(shù)百萬(wàn)甚至數(shù)千萬(wàn)個(gè)微型led芯片精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移到顯示基板上，轉(zhuǎn)移精度要求達(dá)到納米級(jí)，對(duì)巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)的要求也更高。

2、為了解決上述問題，業(yè)界及學(xué)術(shù)界提出了多種技術(shù)以解決這一問題，其中最前沿的技術(shù)之一是自組裝技術(shù)，能夠極大提升轉(zhuǎn)移的速度和良率，包括流體自組裝技術(shù)、磁力輔助自組裝技術(shù)、分子自組裝技術(shù)、形狀匹配自組裝技術(shù)等。其中流磁自組裝技術(shù)利用流體的驅(qū)動(dòng)、通過磁力使micro?led器件在流體中自動(dòng)裝配到設(shè)計(jì)的指定區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的芯片定位、擺正和焊接。該技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)方式為將芯片置入流體中，通過流體流動(dòng)將芯片移動(dòng)至磁體陣列上方，通過精確控制磁體陣列實(shí)現(xiàn)對(duì)micro?led芯片的精確定位和轉(zhuǎn)移，結(jié)合了流體自組裝技術(shù)和磁力輔助自組裝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。目前的磁體陣列加工方式一般采用雕刻手段，需要對(duì)陣列上的每個(gè)單元進(jìn)行雕刻操作，重復(fù)多次，耗時(shí)較長(zhǎng)，難以進(jìn)行大規(guī)模制造，且對(duì)加工裝備的精度要求較高，加工出的磁針間距較大，提高了巨量轉(zhuǎn)移的成本，影響巨量轉(zhuǎn)移的良率和效率。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，公開號(hào)為cn117334797a、專利名稱為《一種流磁自組裝巨量轉(zhuǎn)移裝置及轉(zhuǎn)移方法》的發(fā)明專利中，通過調(diào)整流場(chǎng)和磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的自組裝過程，利用凹槽的形狀匹配原理使發(fā)光二極管在吸附過程中完成姿態(tài)校正。但該方案加工內(nèi)容過多，電磁運(yùn)動(dòng)單元和永磁體需要進(jìn)行分別處理，不利于降低成本。公開號(hào)為cn119050038a、專利名稱為《一種?mini?led?芯片抓取裝置及其制造方法》的發(fā)明專利中，提出了一種通過滾輪機(jī)構(gòu)大批量加工磁針的制造方法，實(shí)現(xiàn)了永磁磁路和電磁磁路的部分解耦，降低了裝置運(yùn)行過程中的損耗；采用砂輪機(jī)構(gòu)切削加工，實(shí)現(xiàn)整排整列加工，能夠有效提升加工效率，并在一定程度上降低成本，但該方案受到砂輪本身尺寸限制，難以縮小磁針間距，同時(shí)未能解決針尖易損壞的問題，在針尖發(fā)生損壞后也很難進(jìn)行修復(fù)，容易影響巨量轉(zhuǎn)移過程的良率。

4、基于上述問題，提出一種大面積密集陣列磁針及其制造方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種大面積密集陣列磁針及其制造方法，以解決背景技術(shù)中的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種大面積密集陣列磁針，包括通過定位銷依次連接的永磁體層、導(dǎo)磁體層、磁針針座層、磁針針尖層，四者緊密貼合，所述永磁體層設(shè)置在最下方，所述磁針針座層上陣列式設(shè)置有若干磁針針座，所述磁針針尖層上陣列式設(shè)置有若干磁針針尖。

3、優(yōu)選的，所述永磁體層的材料為鋁鎳系永磁合金、鐵鉻鈷系永磁合金、永磁鐵氧體、稀土永磁與復(fù)合永磁材料中的一種或多種，永磁體層的長(zhǎng)度為200~300mm，寬度為200~300mm，高度為10~20mm。

4、優(yōu)選的，所述導(dǎo)磁體層的材料為工業(yè)純鐵、鈷鐵合金、鎳鐵合金、鐵素體與鐵氧體中的一種或多種，導(dǎo)磁體層的長(zhǎng)度為200~300mm，寬度為200~300mm，高度為1~5mm。

5、優(yōu)選的，所述磁針針座層與所述磁針針尖層的材料均為零磁導(dǎo)率的純鋁與塑料中的一種或多種，所述磁針針座層的長(zhǎng)度為200~300mm，寬度為200~300mm，高度為0.5~1mm；

6、所述磁針針尖層的長(zhǎng)度為200~300mm，寬度為200~300mm，高度為0.1~0.2mm。

7、優(yōu)選的，所述磁針針座與所述磁針針尖的材料均為工業(yè)純鐵、鈷鐵合金、鎳鐵合金、鐵素體、鐵氧體中的一種或多種。

8、優(yōu)選的，所述磁針針座與所述磁針針尖同心設(shè)置，所述磁針針座的直徑為0.3~0.5mm，相鄰兩個(gè)磁針針座的設(shè)置間距為1~2mm；

9、所述磁針針尖的直徑為0.1~0.2mm，相鄰兩個(gè)磁針針尖的設(shè)置間距為1~2mm。

10、優(yōu)選的，所述永磁體層、所述導(dǎo)磁體層、所述磁針針座層、所述磁針針尖層上均設(shè)置有多個(gè)定位銷孔。

11、本發(fā)明還提供了上述大面積密集陣列磁粉磁針的制造方法，包括以下步驟：

12、s1、按照設(shè)計(jì)要求制備永磁體層、導(dǎo)磁體層、磁針針座層、磁針針尖層，加工出定位銷孔；

13、s2、在磁針針座層上加工出陣列式分布的若干針座孔，在磁針針尖層上加工出陣列式分布的若干針尖孔，針尖孔與針座孔的位置相對(duì)應(yīng)；

14、s3、將磁針針座層移動(dòng)至玻璃板上方，在針座孔表面涂覆少量環(huán)氧膠封閉頂部，凝固后翻面，向針座孔內(nèi)加入潤(rùn)滑劑，將磁粉和添加劑混合為漿狀，由上至下填入針座孔中，在軸向定向磁場(chǎng)中模壓成型，然后從頂部向內(nèi)注入環(huán)氧膠填充縫隙并封閉頂部，進(jìn)行完全固定，形成磁針針座；

15、s4、按照s3的操作在磁針針尖層加工出磁針針尖；

16、s5、通過定位銷孔對(duì)永磁體層、導(dǎo)磁體層、磁針針座層、磁針針尖層進(jìn)行機(jī)械定位，安裝完成后用精密高斯計(jì)在磁針陣列上方進(jìn)行磁密測(cè)量，確保磁場(chǎng)磁密符合要求，得到大面積密集陣列磁粉磁針。

17、優(yōu)選的，所述大面積密集陣列磁粉磁針中，永磁磁體層產(chǎn)生的永磁磁場(chǎng)經(jīng)過導(dǎo)磁體層、磁針針座、磁針針尖后在磁針針尖層上表面產(chǎn)生沿橫縱方向均呈峰谷分布的永磁磁場(chǎng)，峰值≥50mt，谷值≤10mt。

18、因此，本發(fā)明一種大面積密集陣列磁針及其制造方法，具有以下有益效果：

19、（1）本發(fā)明中首先在磁針針座層和磁針針尖層設(shè)置相應(yīng)的磁座定位孔和磁針定位孔，然后利用磁粉填充到指定位置形成針座孔和針尖孔，進(jìn)而形成特定磁針陣列，通過導(dǎo)磁體和磁針引導(dǎo)永磁體在預(yù)定位置形成特定的峰谷效應(yīng)磁場(chǎng)，能夠用來(lái)精準(zhǔn)抓取micro?led芯片，保證巨量轉(zhuǎn)移過程的高效有序進(jìn)行。

20、（2）本發(fā)明僅使用永磁體和導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)，相較于需要使用電磁輔助控制的設(shè)備，避免了磁路耦合帶來(lái)的發(fā)熱現(xiàn)象和能量損耗，簡(jiǎn)化了工藝流程；相較于使用微型雕刻技術(shù)或砂輪切削技術(shù)的磁針，采用磁粉填充技術(shù)，避免了復(fù)雜的加工過程，降低了工藝難度和加工耗時(shí)，避免在加工過程中受切削力影響，同時(shí)提高了結(jié)構(gòu)性能，生產(chǎn)完成的磁針頂端通過環(huán)氧膠封頂，形成自然保護(hù)層，避免磁針受壓力或摩擦作用受損，對(duì)于壞點(diǎn)磁針也可以進(jìn)行檢測(cè)和修補(bǔ)，提高了設(shè)備的精度和可靠性。

21、（3）本發(fā)明還可以通過調(diào)整磁針尺寸和間距以匹配不同尺寸芯片重力和不同規(guī)格芯片基板，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、高精度的巨量轉(zhuǎn)移，效率高，成本低，特別適用于micro?led芯片巨量轉(zhuǎn)移。

22、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種大面積密集陣列磁針，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大面積密集陣列磁針，其特征在于：所述永磁體層的材料為鋁鎳系永磁合金、鐵鉻鈷系永磁合金、永磁鐵氧體、稀土永磁與復(fù)合永磁材料中的一種或多種，永磁體層的長(zhǎng)度為200~300mm，寬度為200~300mm，高度為10~20mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大面積密集陣列磁針，其特征在于：所述導(dǎo)磁體層的材料為工業(yè)純鐵、鈷鐵合金、鎳鐵合金、鐵素體與鐵氧體中的一種或多種，導(dǎo)磁體層的長(zhǎng)度為200~300mm，寬度為200~300mm，高度為1~5mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大面積密集陣列磁針，其特征在于：所述磁針針座層與所述磁針針尖層的材料均為零磁導(dǎo)率的純鋁與塑料中的一種或多種，所述磁針針座層的長(zhǎng)度為200~300mm，寬度為200~300mm，高度為0.5~1mm；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大面積密集陣列磁針，其特征在于：所述磁針針座與所述磁針針尖的材料均為工業(yè)純鐵、鈷鐵合金、鎳鐵合金、鐵素體、鐵氧體中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大面積密集陣列磁針，其特征在于：所述磁針針座與所述磁針針尖同心設(shè)置，所述磁針針座的直徑為0.3~0.5mm，相鄰兩個(gè)磁針針座的設(shè)置間距為1~2mm；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大面積密集陣列磁針，其特征在于：所述永磁體層、所述導(dǎo)磁體層、所述磁針針座層、所述磁針針尖層上均設(shè)置有多個(gè)定位銷孔。

8.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的大面積密集陣列磁針的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種大面積密集陣列磁針的制造方法，其特征在于：所述大面積密集陣列磁粉磁針中，永磁磁體層產(chǎn)生的永磁磁場(chǎng)經(jīng)過導(dǎo)磁體層、磁針針座、磁針針尖后在磁針針尖層上表面產(chǎn)生沿橫縱方向均呈峰谷分布的永磁磁場(chǎng)，峰值≥50mt，谷值≤10mt。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大面積密集陣列磁針及其制造方法，屬于芯片巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)領(lǐng)域，包括通過定位銷依次連接的永磁體層、導(dǎo)磁體層、磁針針座層、磁針針尖層，所述永磁體層設(shè)置在最下方，所述磁針針座層上陣列式設(shè)置有若干磁針針座，所述磁針針尖層上陣列式設(shè)置有若干磁針針尖，并提供了其制造方法。本發(fā)明涉及一種大面積密集陣列磁針及其制造方法，通過粉末填充的方式實(shí)現(xiàn)大量密集陣列磁針的低成本加工，能夠大幅降低巨量轉(zhuǎn)移過程中的制造成本，對(duì)于巨量轉(zhuǎn)移以及Micro?LED的推廣具有促進(jìn)作用。

技術(shù)研發(fā)人員：劉強(qiáng),宋仕輝,楊凡,盧寶寶,陳云喆
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福州水影流芯科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15