[发明专利]一种微流体激励微器件自装配装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微元件的装配装置及方法，特别涉及一种微元件的自动装配装置及方法。

背景技术

平板显示(FPD)设备中的驱动器和显示单元、LED芯片进行高密度对位组装、微型控制系统、光电子灵巧阵列传感器和电子标签等都需要大批量微元件的重复性精密组装，流体自组装技术中的外形匹配式对位具有对大批量微元件在三维空间上并行地、精确地对位组装的能力，载体溶液中的微元件在自身重力、液态粘结材料的毛细管力和表面张力等的作用下会随机落入基板上相匹配的凹坑时，传统液压泵阀驱动溶液的匀速流动，当微元件接近基板组装点时，其运动的惯性力会削弱微元件的自身重力及液态粘结材料的毛细管力和表面张力，会有部分微元件呈现不能与基板完全嵌合的状态，陷入能量陷阱，造成装配效率低下。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种微流体激励微器件自装配装置及方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种微流体激励微器件自装配装置，包括基板和隔板，所述基板上具有刻蚀出的凹坑阵列，所述凹坑阵列中的每个凹坑与从硅片上加工制造出的微元件的外形相匹配，所述微元件由载体溶液承载，所述隔板与基板构成装配腔，所述隔板上开有与基板上的凹坑相对应的微喷阵列，两个弯曲型压电振子分别贴在弹性薄膜上，单向阀与隔板及弹性薄膜构成封闭腔体，溶液从单向阀流入并从微喷阵列喷出，两个弯曲型压电振子由驱动电源及计算机控制。

进一步，所述基板和隔板之间的距离可微调，所述微调范围为微元件大小的1.8-2倍。

本发明还提供一种微流体激励微器件自装配方法，过量的微元件分散悬浮在选定的载体溶液中，在压力的驱动下从基板和隔板中流过，隔板和弹性薄膜中的载体溶液不含微元件，计算机由编程通过驱动电源控制弯曲型压电振子振动，由于弯曲型压电振子交替弯曲振动，使金属弹性薄膜往复弯曲，由于单向阀及微喷阵列的作用，不含微元件的流体交替从单向阀流入，从微喷阵列喷出，计算机编程后通过驱动电源控制弯曲型压电振子的振幅和频率，从而调节微喷阵列喷出的频率和流量。

进一步，微喷阵列与基板上上的凹坑阵列一一对应，当载体溶液悬浮着过量的微元件流经基板上的凹坑阵列时，喷射的流体激励微元件接近基板上上的凹坑阵列，此时微元件在包括液态粘结材料的毛细管力和表面张力的作用下随机落入基板上相匹配的凹坑，部分微元件立即与基板凹坑完全嵌合，对于其余未与基板的凹坑完全嵌合的微元件，持续的激励使其获得能量超越完全未嵌合时形成的能量陷阱，逐渐的与基板的凹坑完全嵌合，没有机会进入的凹坑的元件将被冲出基板表面。

本发明的有益效果如下：

本发明微流体激励微元件自装配装置及方法，利用压电振动对基板上的未有与基板完全嵌合的微元件进行流体激励，使其获得能量超过部分微元件不能与基板完全嵌合时形成的能量陷阱，实现微元件与基板完全嵌合，当载体溶液去除后，在范德华力作用下，微元件的下表面与凹坑的底面连接在一起。流体激励采用压电驱动，可以在频率、激励强度上进行数字化调节，对于适应不同尺度及外形的微装配要求，可以通过控制微流体的激励力度及激励频次，提高装配成功率。有效解决了现有技术中因部分微元件定位不能与基板完全嵌合而造成造成装配效率低下的问题。

附图说明

图1是本发明微流体激励微器件自装配装置的结构示意图。

图中：1、基板；2、微元件；3、载体溶液；4、隔板；5、微喷阵列；6、下压电振子；7、上压电振子；8、弹性薄膜；9、单向阀；10、驱动电源；11、计算机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供一种微流体激励微器件自装配装置，结构如图1所示：

硅或玻璃等基板1上具有刻蚀出的相应形状的凹坑阵列，每个凹坑与从硅片上加工制造出特定外形的微元件2相匹配，微元件2由载体溶液3承载，隔板4上开有与基板1上凹坑相对应的微喷阵列5，两个弯曲型压电振子(包括下压电振子6和上压电振子7)分别贴在金属弹性薄膜8上，单向阀9与隔板4及弹性薄膜8构成封闭腔体，流体3可以从单向阀9流入并从微喷阵列5喷出。两个弯曲型压电振子由驱动电源10及计算机11控制。

基板1和隔板4之间距离可微调，距离为1.8-2倍的微元件大小。

实施例二

本实施例提供一种基于实施例一所述自装配装置的自装配方法。