CN111264089A - 基板连接结构、基板安装方法以及微型led显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明是用于将微型LED(3)装配到配线基板(4)的基板连接结构，在与上述微型LED(3)的触点(5)对应地设置于上述配线基板(4)的电极焊盘(6)上，具备使上述触点(5)与上述电极焊盘(6)电连接的导电性的弹性突起部(7)，上述弹性突起部(7)是通过图案化形成的。由此，能安装电极间隔窄的电子部件。

Description

基板连接结构、基板安装方法以及微型LED显示器
技术领域
本发明涉及用于将电子部件装配到配线基板的基板连接结构，尤其涉及能安装电极间隔窄的电子部件的基板连接结构、基板安装方法以及微型LED显示器。
背景技术
现有的基板连接结构经由作为各向异性导电材料的粘接材料将发光元件设置到形成有电路等的安装基板(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/132979号
发明内容
发明要解决的问题
但是，在这种现有的基板连接结构中，作为各向异性导电材料的粘接剂，使用的是在热固化性树脂中混合微小的金属颗粒而成的各向异性导电膜(以下，称为“AFC(Anisotropic Conductive Film)”)或各向异性导电糊(ACP：Anisotropic conductivepaste)，因此，电极间隔受金属颗粒的粒径尺寸限制，目前，电极间隔不能够窄于8μm～10μm左右。
所以，例如难以将外形尺寸为10μm×30μm以下的微型LED(light emittingdiode；发光二极管)安装到安装基板。因而，存在无法制造高清晰的LED显示器这一问题。
因此，本发明的目的在于，应对这种问题，提供能安装电极间隔窄的电子部件的基板连接结构、基板安装方法以及微型LED显示器。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，本发明的基板连接结构是用于将电子部件装配到配线基板的基板连接结构，在与上述电子部件的触点对应地设置于上述配线基板的电极焊盘上，具备使上述触点与上述电极焊盘电连接的导电性的弹性突起部，上述弹性突起部是通过图案化形成的。
另外，本发明的基板安装方法是向配线基板安装电子部件的基板安装方法，包含：在与上述电子部件的触点对应地设置于上述配线基板的电极焊盘上，通过图案化形成导电性的弹性突起部的步骤；在上述配线基板上涂敷感光性粘接剂，之后进行曝光和显影，而在上述电极焊盘的周围形成粘接剂层的步骤；以及将上述电子部件定位配置在上述配线基板上之后进行按压，而将上述电子部件的上述触点与上述配线基板的上述电极焊盘经由导电性的上述弹性突起部电连接，并且使上述粘接剂层固化而将上述电子部件固定到上述配线基板的步骤。
而且，本发明的微型LED显示器是具备配置为矩阵状的多个微型LED、以及与该微型LED的触点对应地设置有电极焊盘的配线基板的微型LED显示器，在上述电极焊盘上，具备使上述触点与上述电极焊盘电连接的导电性的弹性突起部，上述弹性突起部是通过图案化形成的。
发明效果
根据本发明，弹性突起部能够使用光刻工艺形成，因此能够在位置和形状上确保高精度。因此，能够使电子部件的触点间隔成为ACF能够使用的间隔的一半以下，并且能够实现微型电子部件向基板的安装。由此，能够缓和由于电子部件的触点间隔而导致的尺寸的限制，例如能够增加每一个晶片的微型LED的制造个数而实现成本的降低。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的微型LED显示器的第1实施方式的俯视图。
图2是图1的主要部分放大截面图。
图3是示意性地示出本发明的基板连接结构的截面图。
图4是说明本发明的基板安装方法的工序图。
图5是说明上述微型LED显示器的荧光发光层阵列的形成的工序图。
图6是说明上述微型LED显示器的配线基板与荧光发光层阵列的组装的工序图。
图7是示出本发明的微型LED显示器的第2实施方式的主要部分放大截面图。
图8是示出本发明的微型LED显示器的第3实施方式的主要部分放大截面图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式。图1是示意性地示出本发明的微型LED显示器的第1实施方式的俯视图，图2是图1的主要部分放大截面图，图3是示意性地示出本发明的基板连接结构的截面图。该微型LED显示器显示彩色影像，构成为具备LED阵列基板1和荧光发光层阵列2。
如图1所示，上述LED阵列基板1具备配置为矩阵状的作为电子部件的多个微型LED3，并且具有在配线基板4上配置有上述多个微型LED3的结构，配线基板4设置有用于将影像信号从设置于外部的驱动电路供应到各微型LED3并对各微型LED3单独进行导通和截止驱动来使其点亮和熄灭的配线。
详细地，如图3所示，在上述配线基板4，在各微型LED3的设置位置上对应于微型LED3的与光取出面3a相反的一侧的触点5而设置有电极焊盘6。此外，各电极焊盘6通过省略图示的配线与外部的驱动电路相连。
如图1所示，在上述配线基板4上设置有多个微型LED3。该微型LED3发出紫外或蓝色波段的光，并且以氮化镓(GaN)作为主要材料来制造。此外，也可以是发出例如波长为200nm～380nm的近紫外光的LED，还可以是发出例如波长为380nm～500nm的蓝色光的LED。
详细地，如图3所示，微型LED3是经由通过图案化形成在配线基板4的电极焊盘6上的导电性的弹性突起部7使微型LED3的触点5与上述电极焊盘6电连接。
更详细地，上述弹性突起部7是表面覆盖有金或铝等导电性良好的导电体膜8的树脂制的柱状突起9，或者是由在光致抗蚀剂中添加银等导电性微粒而成的导电性光致抗蚀剂或包含导电性高分子的导电性光致抗蚀剂形成的柱状突起9。并且，本发明的基板连接结构构成为包含上述微型LED3的触点5、配线基板4的电极焊盘6以及弹性突起部7。此外，虽然在图3中示出的是形成了表面覆盖有导电体膜8的柱状突起9作为弹性突起部7的一个例子的情况，但弹性突起部7也可以由导电性光致抗蚀剂来形成。
而且，如图3所示，微型LED3经由设置在配线基板4的电极焊盘6的周围的粘接剂层10粘接固定于配线基板4。在这种情况下，上述粘接剂层10可以是能通过曝光和显影而图案化的感光性粘接剂。或者，也可以是底部填充剂，还可以是紫外线固化型的粘接剂。
如图2所示，在上述微型LED3上设置有荧光发光层阵列2。该荧光发光层阵列2具备多个荧光发光层11，多个荧光发光层11由从微型LED3放射的激发光L激发而分别波长转换为对应颜色的荧光FL，对应于红色、绿色以及蓝色的各个颜色的荧光发光层11在由分隔壁12分隔开的状态下设置在透明基板13上。此外，在本说明书中，无论微型LED显示器的设置状态如何，“上”都是指显示面侧。
详细地，上述荧光发光层11是将几十微米级的粒径的大的荧光色素14a与几十纳米级的粒径的小的荧光色素14b混合并分散于抗蚀剂膜中而得到的。此外，也可以仅由粒径大的荧光色素14a来构成荧光发光层11，但在这种情况下，荧光色素14a的填充率下降，激发光L向显示面侧的漏光增加。另一方面，在仅由粒径小的荧光色素14b来构成荧光发光层11的情况下，存在耐光性等稳定性差这一问题。因此，通过如上述那样由以粒径大的荧光色素14a为主体并混合粒径小的荧光色素14b而成的混合物来构成荧光发光层11，能够抑制激发光L向显示面侧的漏光，并且能够提高发光效率。
在这种情况下，优选将粒径不同的荧光色素14的混合比率按体积比设为，粒径大的荧光色素14a为50～90Vol％，而粒径小的荧光色素14b优选为10～50Vol％。此外，在图1中示出了将对应于各个颜色的荧光发光层11设置为条纹状的情况，但也可以与各微型LED3单独对应地设置。
另外，设置为包围对应于各个颜色的荧光发光层11的分隔壁12将对应于各个颜色的荧光发光层11相互隔开，由透明的例如感光性树脂形成。为了提高上述荧光发光层11中的粒径大的荧光色素14a的填充率，优选使用高度对宽度的纵横比能设为3以上的高纵横比材料作为分隔壁12。作为这种高纵横比材料，例如有日本化药株式会社制造的SU-8 3000的光致抗蚀剂。
如图2所示，在上述分隔壁12的表面设置有金属膜15。该金属膜15用于防止激发光L、以及荧光发光层11被激发光L激发而发出的荧光FL透射过分隔壁12而与相邻的其它颜色的荧光发光层11的荧光FL发生混色，并且形成为能够充分阻断激发光L和荧光FL的厚度。在这种情况下，作为金属膜15，优选容易对激发光L进行反射的铝、铝合金等的薄膜。由此，能够通过铝等的金属膜15使透射过荧光发光层11而去往分隔壁12的激发光L向荧光发光层11的内侧反射，将其用于荧光发光层11的发光，能够提高荧光发光层11的发光效率。此外，覆盖在分隔壁12的表面的薄膜不限于对激发光L和荧光FL进行反射的金属膜15，也可以是吸收激发光L和荧光FL的薄膜。
接着，说明这样构成的微型LED显示器的制造。
首先，参照图4来说明向配线基板4的微型LED3的基板安装方法。
如图4的(a)所示，准备在多个微型LED3的配置位置上与微型LED3的触点5对应地设置有电极焊盘6的配线基板4。该配线基板4能够通过公知的技术制造。
接着，如图4的(b)所示，在配线基板4的整个上表面涂敷感光间隔物用的抗蚀剂，之后使用光掩模进行曝光，并进行显影，而在电极焊盘6上通过图案化形成柱状突起9。之后，在上述柱状突起9和电极焊盘6上，在相互导通的状态下通过溅射、蒸镀等形成金或铝等导电性良好的导电体膜8而形成弹性突起部7。
详细地，在形成导电体膜8之前，通过光刻法在除了电极焊盘6上之外的周边部分形成抗蚀剂层，在导电体膜8的成膜后利用溶解液使抗蚀剂层溶解，并且将抗蚀剂层上的导电体膜8剥离。
此外，弹性突起部7也可以是由在光致抗蚀剂中添加银等导电性微粒而成的导电性光致抗蚀剂或包含导电性高分子的导电性光致抗蚀剂形成的柱状突起9。在这种情况下，弹性突起部7是在配线基板4的整个上表面以规定厚度涂敷导电性光致抗蚀剂，之后使用光掩模进行曝光，并进行显影，而作为柱状突起9在电极焊盘6上图案化形成的。
这样，上述弹性突起部7能够应用光刻工艺来形成，因此能够在位置和形状上确保高精度，即使微型LED3的触点5的间隔比10μm左右窄也能够容易地形成。因此，能制造高清晰的微型LED显示器。
另外，通过按压微型LED3，弹性突起部7发生弹性变形而与微型LED3的触点5接触，因此，在如后述那样同时按压多个微型LED3的情况下，也能够使各微型LED3的各触点5可靠地接触弹性突起部7。因此，能够提高微型LED显示器的制造成品率。
接下来，如图4的(c)所示，在配线基板4的整个上表面涂敷感光性粘接剂，之后使用光掩模进行曝光，并进行显影，而图案化为电极焊盘6上的感光性粘接剂被除去，形成粘接剂层10。在这种情况下，使被涂敷的感光性粘接剂的厚度大于包含配线基板4的电极焊盘6和弹性突起部7的高度尺寸。
接下来，如图4的(d)所示，将微型LED3以使其触点5与配线基板4上的电极焊盘6相互对准的方式进行定位配置，之后按压微型LED3的光取出面3a侧而使上述触点5与电极焊盘6经由导电性的弹性突起部7电连接。进而，使上述粘接剂层10固化而将微型LED3粘接固定到配线基板4。这样，微型LED3向配线基板4的安装结束，制造出LED阵列基板1。此外，上述粘接剂层10可以是热固化型，也可以是紫外线固化型。
接着，参照图5来说明荧光发光层阵列2的形成。
首先，如图5的(a)所示，在至少透射过近紫外或蓝色波段的光的、包括例如玻璃基板或丙烯酸树脂等塑料基板的透明基板13上涂敷分隔壁12用的透明的感光性树脂，之后使用光掩模进行曝光，并进行显影，而与各荧光发光层11的形成位置对应地设置例如图1所示那样的条纹状的开口16，以最小20μm左右的高度形成高度对宽度的纵横比为3以上的透明的分隔壁12。在这种情况下，所使用的感光性树脂例如优选为日本化药株式会社制造的SU-8 3000等高纵横比材料。
接下来，从形成在透明基板13上的分隔壁12侧，应用溅射等公知的成膜技术以规定的厚度形成例如铝或铝合金等的金属膜15。在成膜后，通过激光照射除去覆盖在由分隔壁12包围的开口16的底部的透明基板13上的金属膜15。
或者，也可以在成膜前在上述开口16的底部的透明基板13表面例如通过喷墨以几μm的厚度涂敷抗蚀剂等，形成金属膜15，之后剥离并除去上述抗蚀剂和上述抗蚀剂上的金属膜15。当然，在这种情况下，作为剥离所使用的抗蚀剂的溶解液，要选择不侵蚀分隔壁12的树脂的药液。
接着，如图5的(b)所示，在由上述分隔壁12包围的、例如与红色对应的多个开口16，例如通过喷墨涂敷例如含有红色的荧光色素14的抗蚀剂，之后照射紫外线使其固化，形成红色荧光发光层11R。或者，以覆盖在透明基板13上的方式涂敷含有红色的荧光色素14的抗蚀剂，之后使用光掩模进行曝光，并进行显影，而在与红色对应的多个开口16形成红色荧光发光层11R。在这种情况下，上述抗蚀剂是将粒径大的荧光色素14a和粒径小的荧光色素14b混合并分散而得到的，它们的混合比率按体积比是，粒径大的荧光色素14a为50～90Vol％，而粒径小的荧光色素14b为10～50Vol％。
同样地，也可以在由上述分隔壁12包围的、例如与绿色对应的多个开口16，例如通过喷墨涂敷例如含有绿色的荧光色素14的抗蚀剂，之后照射紫外线使其固化，形成绿色荧光发光层11G。或者，也可以是与上述同样地，对涂敷在透明基板13的整个上表面的含有绿色的荧光色素14的抗蚀剂，使用光掩模进行曝光，并进行显影，而在与绿色对应的多个开口16形成绿色荧光发光层11G。
而且，同样地，也可以在由上述分隔壁12包围的、例如与蓝色对应的多个开口16，例如通过喷墨涂敷例如含有蓝色的荧光色素14的抗蚀剂，之后照射紫外线使其固化，形成蓝色荧光发光层11G。在这种情况下，也可以是与上述同样地，对涂敷在透明基板13的整个上表面的含有蓝色的荧光色素14的抗蚀剂，使用光掩模进行曝光，并进行显影，而在与蓝色对应的多个开口16形成蓝色荧光发光层11B。
在这种情况下，可以在荧光发光层阵列2的显示面侧设置防止外部光的反射的防反射膜。而且，可以在分隔壁12的显示面侧的金属膜15上涂敷黑色涂料。通过实施这些措施，能够降低在显示面处的外部光的反射，能够实现对比度的提高。
接下来，实施LED阵列基板1与荧光发光层阵列2的组装工序。
首先，如图6的(a)所示，将荧光发光层阵列2定位配置于LED阵列基板1上。详细地，使用形成在LED阵列基板1上的对准标记、以及形成在荧光发光层阵列2上的对准标记，以使荧光发光层阵列2的对应于各个颜色的荧光发光层11位于LED阵列基板1上的对应的微型LED3上的方式来实施对准。
当LED阵列基板1与荧光发光层阵列2的对准结束时，如图6的(b)所示，LED阵列基板1与荧光发光层阵列2会被省略图示的粘接剂接合，而完成微型LED显示器。
图7是示出本发明的微型LED显示器的第2实施方式的主要部分放大截面图。
与上述第1实施方式的不同点是，设为将对应于各个颜色的荧光发光层11和分隔壁12直接设置在上述LED阵列基板1上的构成。
接着，说明这样构成的微型LED显示器的第2实施方式的制造。
首先，与上述第1实施方式同样地，在设置了用于对多个微型LED3进行驱动的配线后的配线基板4上的规定位置，使发出近紫外或蓝色波段的光的多个微型LED3的触点5与形成于配线基板4的电极焊盘6经由导电性的弹性突起部7电连接来制造LED阵列基板1。
接下来，在LED阵列基板1上涂敷分隔壁12用的透明的感光性树脂，之后使用光掩模进行曝光，并进行显影，而与LED阵列基板1上的各微型LED3的形成位置对应地设置例如图1所示那样的条纹状的开口16，以最小20μm左右的高度形成高度对宽度的纵横比为3以上的透明的分隔壁12。
接下来，从形成在LED阵列基板1上的分隔壁12侧，应用溅射等公知的成膜技术以规定的厚度形成例如铝或铝合金等的金属膜15。在成膜后，除去覆盖在由分隔壁12包围的开口16的底部的微型LED3上的金属膜15。
在这种情况下，也可以在成膜前在上述开口16的底部的微型LED3上例如通过喷墨以几μm的厚度涂敷抗蚀剂等，形成金属膜15，之后剥离并除去上述抗蚀剂和上述抗蚀剂上的金属膜15。当然，作为剥离所使用的抗蚀剂的溶解液，要选择不侵蚀分隔壁12的树脂的药液。
接着，在由上述分隔壁12包围的、例如与红色对应的多个开口16内，在露出了光取出面的微型LED3上，例如通过喷墨涂敷例如含有红色的荧光色素14的抗蚀剂，之后照射紫外线使其固化，形成红色荧光发光层11R。或者，也可以是，以覆盖在LED阵列基板1上的方式涂敷含有红色的荧光色素14的抗蚀剂，之后使用光掩模进行曝光，并进行显影，而在与红色对应的多个开口16处，在露出了光取出面的微型LED3上直接形成红色荧光发光层11R。在这种情况下，上述抗蚀剂是将粒径大的荧光色素14a和粒径小的荧光色素14b混合并分散而得到的，它们的混合比率按体积比是，粒径大的荧光色素14a为50～90Vol％，而粒径小的荧光色素14b为10～50Vol％。
同样地，在由上述分隔壁12包围的、例如与绿色对应的多个开口16内，在露出了光取出面的微型LED3上，例如通过喷墨涂敷例如含有绿色的荧光色素14的抗蚀剂，之后照射紫外线使其固化，形成绿色荧光发光层11G。或者，也可以是与上述同样地，对涂敷在LED阵列基板1的整个上表面的含有绿色的荧光色素14的抗蚀剂，使用光掩模进行曝光，并进行显影，而在与绿色对应的多个开口16处，在露出了光取出面的微型LED3上直接形成绿色荧光发光层11G。
而且，同样地，在由上述分隔壁12包围的、例如与蓝色对应的多个开口16内，例如通过喷墨涂敷例如含有蓝色的荧光色素14的抗蚀剂，之后照射紫外线使其固化，形成蓝色荧光发光层11B。在这种情况下，也可以是与上述同样地，对涂敷在LED阵列基板1的整个上表面的含有蓝色的荧光色素14的抗蚀剂，使用光掩模进行曝光，并进行显影，而在与蓝色对应的多个开口16处，在露出了光取出面的微型LED上直接形成蓝色荧光发光层11B。
根据上述第2实施方式，除了上述第1实施方式所起到的效果之外，由于在LED阵列基板1上直接设置有荧光发光层11和分隔壁12，因此相比于上述实施方式还能够进一步抑制从微型LED3放射的激发光L泄漏到相邻的荧光发光层11。因此，能够进一步提高各荧光发光层11的发光效率。
图8是示出本发明的微型LED显示器的第3实施方式的主要部分放大截面图。
在该第3实施方式中，与上述第1实施方式的不同点是，设置有覆盖对应于各个颜色的荧光发光层11和分隔壁12而阻断激发光L的激发光截止层17。由此，能够选择性地反射或吸收太阳光等外部光中包含的与上述激发光L相同的波段的光，防止上述各荧光发光层11被这些光激发而进行发光，能够提高颜色再现。
详细地，在激发光L为紫外线的情况下，如图8所示，激发光截止层17设置为覆盖对应于各个颜色的荧光发光层11和分隔壁12。另外，在激发光L为蓝色波段的光的情况下，激发光截止层17可以设置为覆盖除了蓝色荧光发光层11B上之外的荧光发光层11和分隔壁12。
此外，虽然图8示出了将激发光截止层17应用到上述第1实施方式的情况作为一个例子，但也能够将其应用于第2实施方式。
根据上述第3实施方式，除了上述第1和第2实施方式所起到的效果之外，由于在荧光发光层11上设置有激发光截止层17，因而还能够防止外部光到达荧光发光层11。因此，能抑制如下问题：荧光发光层11被外部光激发而进行发光，致使颜色再现下降。另外，由于从微型LED3放射的激发光L中的、透射过荧光发光层11的激发光L被激发光截止层17反射或吸收，因而能抑制其漏出到显示面侧。因此，还能够避免激发光L的漏光与荧光发光层11的荧光FL发生混色而致使颜色再现下降这一问题。
此外，虽然在上述实施方式中说明了在具备发出近紫外或蓝色波段的激发光的多个微型LED3的LED阵列基板1上配置有具备对应于各个颜色的荧光发光层11的荧光发光层阵列2的结构的微型LED显示器，但本发明不限于此，LED阵列基板1也可以是，具备配置为矩阵状的分别单独发出红色、绿色以及蓝色的各个颜色的光的多个微型LED3。在这种情况下，无需荧光发光层阵列2。
另外，在本发明的微型LED显示器中，对应于红色、绿色以及蓝色的微型LED3中的至少1种发出紫外或蓝色波段的激发光，因此与其对应地，可以是配置有将激发光波长转换为对应颜色的波长的荧光发光层11的构成。在这种情况下，除了发出上述激发光的微型LED3以外的其它微型LED3不需要荧光发光层11，而发出对应颜色的波段的光。
而且，虽然在以上的说明中描述了电子部件为微型LED3的情况，但本发明不限于此，电子部件可以是半导体部件，也可以是其它微型电子部件。
附图标记说明
3…微型LED(电子部件)
4…配线基板
5…触点
6…电极焊盘
7…弹性突起部
8…导电体膜
9…柱状突起
10…粘接剂层。

Claims (9)

1.一种基板连接结构，是用于将电子部件装配到配线基板的基板连接结构，其特征在于，
在与上述电子部件的触点对应地设置于上述配线基板的电极焊盘上，具备使上述触点与上述电极焊盘电连接的导电性的弹性突起部，上述弹性突起部是通过图案化形成的。
2.根据权利要求1所述的基板连接结构，其特征在于，
上述弹性突起部是表面覆盖有导电体膜的树脂制的柱状突起，或者是由导电性光致抗蚀剂形成的柱状突起。
3.根据权利要求1或2所述的基板连接结构，其特征在于，
上述电子部件经由设置在上述电极焊盘的周围的粘接剂层固定于上述配线基板。
4.根据权利要求3所述的基板连接结构，其特征在于，
上述粘接剂层是能通过曝光和显影而图案化的感光性粘接剂。
5.根据权利要求1或2所述的基板连接结构，其特征在于，
上述电子部件是微型LED(light emitting diode)。
6.一种基板安装方法，是向配线基板安装电子部件的基板安装方法，其特征在于，包含：
在与上述电子部件的触点对应地设置于上述配线基板的电极焊盘上，通过图案化形成导电性的弹性突起部的步骤；
在上述配线基板上涂敷感光性粘接剂，之后进行曝光和显影，而在上述电极焊盘的周围形成粘接剂层的步骤；以及
将上述电子部件定位配置在上述配线基板上之后进行按压，而将上述电子部件的上述触点与上述配线基板的上述电极焊盘经由导电性的上述弹性突起部电连接，并且使上述粘接剂层固化而将上述电子部件固定到上述配线基板的步骤。
7.根据权利要求6所述的基板安装方法，其特征在于，
上述弹性突起部是表面覆盖有导电体膜并通过该导电体膜将上述电子部件的上述触点与上述配线基板的上述电极焊盘电连接的树脂制的柱状突起，或者是由导电性光致抗蚀剂形成的柱状突起。
8.根据权利要求6或7所述的基板安装方法，其特征在于，
上述电子部件是微型LED。
9.一种微型LED显示器，是具备配置为矩阵状的多个微型LED、以及与该微型LED的触点对应地设置有电极焊盘的配线基板的微型LED显示器，其特征在于，
在上述电极焊盘上，具备使上述触点与上述电极焊盘电连接的导电性的弹性突起部，上述弹性突起部是通过图案化形成的。
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