JP2021019037A - 電子部品実装構造、電子部品実装方法及びｌｅｄ表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤチップ３の実装歩留りを向上する。【解決手段】配線基板１の一方の面上にチップ型のＬＥＤチップ３を実装する電子部品実装構造であって、ＬＥＤチップ３は、表面に窪み部を有する一対の電極部３０を備え、配線基板１は、電極部３０の窪み部に接続する突状のバンプ電極４と、該バンプ電極４の配置に応じて位置が定められ、ＬＥＤチップ３を固着する固着部材２と、を備え、電極部の窪み部にバンプ電極４が対面接合すると共に、固着部材２によりＬＥＤチップ３を配線基板１に固着するものである。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の実装技術に関し、特に、電子部品の実装時の歩留りを向上し得るようにした電子部品実装構造、電子部品実装方法及びＬＥＤ表示パネルに係るものである。

従来のＬＥＤ（Light Emitting Diode）表示パネルは、例えば、青色又は紺青色の光を放出するマイクロＬＥＤデバイスのアレイと、このマイクロＬＥＤデバイスのアレイ上に設けられ、マイクロＬＥＤデバイスからの青色又は紺青色の光を吸収して、その光の発光波長を赤色、緑色及び青色の各光の波長に夫々変換する波長変換層（蛍光発光層）のアレイと、を備えたものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１６―５２３４５０号公報

しかし、このような従来のＬＥＤ表示パネルの製造段階においては、配線基板とＬＥＤチップとを貼り合せ、配線基板の電極とＬＥＤチップの電極とを電気的に接触させるようにしている。この場合、貼り合せ時の電極同士の位置ずれによりＬＥＤが不点灯となるおそれがあった。したがって、この問題は、配線基板へのＬＥＤチップの実装時の歩留りの向上を阻害する阻害要因となっていた。

このような電極の位置ずれは、配線基板及びＬＥＤチップの貼り合せ面の平行度（例えば、反りや傾き）に起因して生じる相対的な滑りや回転ずれ、又は加圧機構の加圧軸の走り精度に起因して生じる両貼り合せ面の相対的な滑りや回転ずれによるものである。

そこで、本発明は、このような問題に対処し、電子部品の実装時の歩留りを向上し得るようにした電子部品実装構造、電子部品実装方法及び電子部品としてＬＥＤチップを実装したＬＥＤ表示パネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明は、配線基板の一方の面上にチップ型の電子部品を実装する電子部品実装構造であって、上記電子部品は、表面に窪み部を有する一対の電極部を備え、上記配線基板は、上記電極部の窪み部に接続する突状のバンプ電極と、該バンプ電極の配置に応じて位置が定められ、上記電子部品を固着する固着部材と、を備え、上記電極部の窪み部に上記バンプ電極が対面接合すると共に、上記固着部材により上記電子部品を上記配線基板に固着するものである。

また、第２の発明は、配線基板の一方の面上にチップ型の電子部品を実装する電子部品実装方法であって、上記電子部品に設けられた一対の電極部の表面に窪み部が形成され、一方の面上に上記電子部品が形成された透明基板と、上記電極部の窪み部に接続する突状のバンプ電極及び該バンプ電極の配置に応じて位置が定められ、上記電子部品を固着する固着部材を一方の面上に備えた上記配線基板とを、貼り合せるために位置決めする工程と、上記透明基板の他方の面から押すことにより、上記電子部品を上記配線基板に対して加圧し、上記電極部の窪み部と上記配線基板のバンプ電極とを導通可能に対面接合させる工程と、上記固着部材を熱硬化させることにより、上記配線基板に上記電子部品を固着する工程と、上記透明基板から上記電子部品を剥離する工程と、を含む。

さらに、第３の発明は、配線基板の一方の面上に複数のＬＥＤチップを実装したＬＥＤ表示パネルであって、上記ＬＥＤチップは、上記配線基板の一方の面上に行列状に形成され、表面に窪み部を有する一対の電極部を備え、上記配線基板は、上記電極部の窪み部に接続する突状のバンプ電極と、該バンプ電極の配置に応じて位置が定められ、上記ＬＥＤチップを固着させる固着部材と、を備え、上記電極部の窪み部に上記バンプ電極が対面接合すると共に、上記固着部材により上記ＬＥＤチップを上記配線基板に固着するものである。

本発明によれば、上記電子部品の上記窪み部に上記バンプ電極が対面接合するようにしているので、上記配線基板と上記電子部品との相対的な滑りや回転ずれを防止することができる。したがって、例えば、ＬＥＤチップ等の電子部品の実装時の歩留りを向上させることができる。

本発明によるＬＥＤ表示パネルの一実施形態の構成を示す説明図である。 本発明によるＬＥＤ表示パネルの一実施形態の構成を示す説明図である。 蛍光体セルの説明図である。 ＬＥＤチップの電極部の窪み部について、複数の形状を示す説明図である。 本発明による電子部品実装方法及び前処理を示す説明図である。 本発明による電子部品実装方法及び前処理を示す説明図である。 本発明による電子部品実装方法を採用したＬＥＤ表示パネルの製造方法の工程を示す流れ図である。 感光性熱硬化型接着剤の温度に対する粘度及び弾性率の関係を示すグラフである。 ＬＥＤチップの形成工程を示す説明図である。 ＬＥＤチップの形成工程を示す流れ図である。 ＬＥＤチップを形成したサファイア基板の一実施形態の構成を示す説明図である。 平坦化膜の形成工程を示す説明図である。 蛍光体セルの形成工程を示す説明図である。 表示パネルの形成工程を示す説明図である。 従来技術におけるＬＥＤチップ実装の欠陥例を示す説明図である。 ＬＥＤチップ実装時の固着部材の弾性変形について示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１、２は、本発明によるＬＥＤ表示パネルの一実施形態の構成を示す説明図である。図１（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図のうち、１つのＬＥＤチップ３に着目した要部拡大断面図である。（ｃ）は、説明の理解を容易にするため、（ｂ）において、ＬＥＤチップ３が実装される前の状態を示す図である。また、図２は、詳細には、蛍光体セルアレイ１０をさらにＬＥＤ表示パネルに設けた平面図である。蛍光体セルアレイ１０は、蛍光体セル１０ａを行列（マトリクス）状に配置したものである。蛍光体セル１０ａは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光発光層１１をいわゆるリブ構造で区画して一つの単位としたものである。

ＬＥＤ表示パネルは、図１（ａ）において、配線基板１上に複数のＬＥＤチップ３を実装したものであって、配線基板１と、固着部材２と、マイクロＬＥＤチップ（以下、単に「ＬＥＤチップ」という）３と、を備えたＬＥＤアレイ１００により構成されている。ＬＥＤ表示パネルは、ＬＥＤチップ３を点灯させて映像をフルカラー表示するものである。但し、ＬＥＤ表示パネルは、ＬＥＤチップ３として、例えば、単一色の紫外光発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）を用いる場合には、フルカラー表示をさせるために、上記の蛍光体セルアレイ１０をさらに備える構成としている。なお、このＬＥＤ表示パネルは基板接続構造の一例であり、ＬＥＤチップ３は電子部品の一例である。

ＬＥＤチップ３は、図１（ａ）に示すとおり、予め定められたピッチ間隔の２次元配列により、配線基板１の一方の面上に行列状に実装されている。また、ＬＥＤチップ３は、図１（ｂ）に示すとおり、表面に窪み部を有する一対の電極部３ａ、３ｂ（以下、電極部３ａ、３ｂをまとめて「電極部３０」ということがある）を備える。一対の電極部３ａ、３ｂは、例えば、外部回路からＬＥＤへ通電を可能とする電極パッドであって、電極部３ａがｎ側電極パッド（カソード電極）、電極部３ｂがｐ側電極パッド（アノード電極）である。

配線基板１は、ＬＥＤチップ３の電極部３ａ、３ｂの窪み部（凹部）に電気的及び機械的に接続する突状のバンプ電極４ａ、４ｂ（以下、バンプ電極４ａ、４ｂをまとめて「バンプ電極４」ということがある）と、各バンプ電極４ａ、４ｂの配置に応じて位置が定められ、ＬＥＤチップ３を固着する固着部材２と、を備える。そして、ＬＥＤ表示パネルは、ＬＥＤチップ３の電極部３ａ、３ｂの窪み部にバンプ電極４ａ、４ｂが各々対面接合していると共に、固着部材２によりＬＥＤチップ３を配線基板１に固着することを特徴とするものである。

配線基板１は、例えば、ポリイミドフィルム等から成るフレキシブル基板であってもよい。本実施形態では、例えば、ポリイミドフィルム基板上にＬＥＤチップ３の発光を個別にオン状態又はオフ状態として駆動するためのＴＦＴ（薄膜トランジスタ、Thin Film Transistor）駆動回路が設けられ、そのＴＦＴ駆動回路上の所定位置にバンプ電極４が設けられている。詳細には、配線基板１は、例えばフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）であって、絶縁性を有するベースフィルム（例えば、ポリイミド）と、電気回路を形成した配線層とからなるフィルム状の基板である。配線基板１は、外部の駆動装置に接続される走査配線及びデータ配線（図示省略）が縦横に交差して設けられている。また、走査配線及びデータ配線の交点には、薄膜トランジスタが設けられている。

走査配線及びデータ配線の交点にて、ＬＥＤチップ３を配線基板１上に実装する実装領域には、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ３の実装時に、ＬＥＤチップ３を受け入れて該ＬＥＤチップ３の電極部３０と配線基板１に設けられたバンプ電極４とを電気的に接触させ得るようにＬＥＤチップ３を案内する固着部材２が設けられている。ここで、図１（ｂ）、（ｃ）において配線１ａはＴＦＴ駆動回路の配線を模式的に示している。

固着部材２は、バンプ電極４の配置に応じて位置が定められ、ＬＥＤチップ３を配線基板１に固着させるものである。固着部材２は、弾性変形によりＬＥＤチップ３を支持する樹脂であって、ＬＥＤチップ３が配線基板１に固着された状態で、ＬＥＤチップ３からの圧力に応じて収縮して、ＬＥＤチップ３の電極部３ａの窪み部をバンプ電極４ａに誘導して対面接合させると共に、ＬＥＤチップ３の電極部３ｂの窪み部をバンプ電極４ｂに誘導して対面接合させているものである。つまり、固着部材２は、ガイド部材としての機能を有する。

詳細には、固着部材２は、樹脂が感光性熱硬化型接着剤であって、感光性を有することによりパターニングして形成されたものであり、配線基板１のバンプ電極４ａ、４ｂを囲む領域に設けられており、熱硬化によりＬＥＤチップ３を配線基板１に固着させるものである。

なお、感光性熱硬化型接着剤としては、感光性かつ熱硬化性を有する樹脂等が好適に用いられる。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、スチレン樹脂等を主成分に含む樹脂が望ましい。このように、感光性を有するものを接着剤として用いれば、その接着剤を塗布した後にフォトリソグラフィーにより露光及び現像することで、所定の位置に正確に接着剤を固着部材２として配置できるようになる。本実施形態では、感光性を有する接着剤に熱硬化の機能をさらに備えた感光性熱硬化型接着剤を採用している。

ＬＥＤチップ３は、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）を主材料として製造される。具体的には、ＬＥＤチップ３は、紫外光発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）であっても青色光を発光するＬＥＤであってもよい。紫外光発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）としては、例えばピーク波長が、３５５、３６０、３６５、３７０、３７５、３８５、３９５、４００、４０５ｎｍに対応する光を発光するものが知られている。本実施形態では、例えば、蛍光体の変換効率等を考慮して、３８５ｎｍの波長を選択してもよい。なお、図１において、ＬＥＤチップ３は、例えば、外形サイズが１５×４５μｍ程度である。ＬＥＤチップ３の電極部３０の厚みは約３μｍである。また、バンプ電極４の厚みは約８μｍであり、固着部材２の膜厚は、１１〜１２μｍ程度である。

本実施形態においては、例えば、紫外光発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）等の短波長の光を発光するＬＥＤとＲＧＢ蛍光体とを組み合わせてフルカラー表示を実現する方式を採用する。この場合、ＬＥＤチップ３の光放出面側には、紫外又は青色波長帯の光を予め定められた対応色に各々変換するＲＧＢ蛍光体を有する蛍光発光層１１を有する蛍光体セル１０ａが設けられる。

詳細には、ＬＥＤ表示パネルは、図２に示すとおり、その配線基板１上に、ＬＥＤチップ３及び固着部材２を介して、蛍光発光層１１を含む蛍光体セル１０ａがマトリクス状に配置された蛍光体セルアレイ１０を備える。蛍光発光層１１は、ＬＥＤチップ３から放出された光（励起光）によって励起されて、予め定められた対応色の蛍光に波長変換する蛍光材を、リブ構造により周囲を遮光壁により囲まれた領域に充填したものである。ここで、予め定められた対応色は、ＲＧＢ蛍光体によって定まり、光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に相当する色である。これにより、ＬＥＤ表示パネルは、フルカラー表示を実現するための複数の蛍光体セル１０ａがマトリクス状に配置されたことになる。図２では、説明をわかりやすくするため、蛍光体セルアレイ１０について、複数の蛍光体セル１０ａを４行５列の配置としている。

図３は、蛍光体セルの説明図である。図３（ａ）は、図２に示す蛍光体セル１０ａの拡大平面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。（ｃ）は、（ｂ）に示すＬＥＤチップ３の正面図である。

図３（ａ）において、蛍光発光層１１は、赤色の蛍光色素を充填した蛍光材層１１Ｒ、緑色の蛍光色素を充填した蛍光材層１１Ｇ、青色の蛍光色素を充填した蛍光材層１１Ｂを有している。これらの蛍光色素は、ＲＧＢ蛍光体の一例である。そして、蛍光発光層１１は、図３（ｂ）に示すとおり、赤色、緑色、青色の蛍光色素（蛍光材の一例）がフルカラー表示を実現するための赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光に夫々波長変換するものである。具体的には、ＬＥＤチップ３から放出された光（励起光）によって、各蛍光材層１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの蛍光色素が励起状態に遷移し、その後、基底状態に戻るときに、各蛍光材によって各々波長変換された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の可視スペクトルに相当する蛍光を発光する。

これらの蛍光材層１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、金属膜１３を表面に有する隔壁１４で区画されている。このような隔壁１４は、遮光壁の一例であって、蛍光材層１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを互いに隔てるものである。なお、金属膜１３、隔壁１４がリブ構造の構成要素である。

隔壁１４の表面には、図３（ｂ）に示すように、反射膜としての機能を有する金属膜１３が設けられている。この金属膜１３は、光放出面３２から放出される励起光及び蛍光が隔壁１４を透過して隣接する他の色の蛍光と混色するのを防止するためのものである。蛍光は、各蛍光材層１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの各蛍光色素が励起光により励起されることにより、発光する。金属膜１３は、励起光及び蛍光を十分に遮断できる厚みで形成されている。この場合、金属膜１３としては、励起光を反射し易いアルミニウムやアルミ合金等の薄膜が好適である。

また、ＬＥＤアレイ１００と蛍光体セルアレイ１０とは、貼り合されることにより表示パネルが形成される（図３（ｂ）参照）。この場合、ＬＥＤアレイ１００は、蛍光体セルアレイ１０を接着して支持する平板状の平坦化膜１２をさらに備える。ＬＥＤチップ３は、図３（ｃ）に示すとおり、紫外光発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）である化合物半導体３１の上面（一方の面）の予め定められた位置に発光用の電極部３ａ、３ｂを有し、電極部３ａは窪み部３０ａを有し、電極部３ｂは窪み部３０ｂを有している（以下、窪み部３０ａ、３０ｂをまとめて「窪み部３３」ということがある）。また、ＬＥＤチップ３は、化合物半導体３１の下面（他方の面）に光源（特定の紫外光を発光する発光層）からの光を放出する光放出面３２を有している。

図４は、ＬＥＤチップの電極部の窪み部について、複数の形状を示す説明図である。図４では、電極部３ａ、３ｂの複数の溝形状を例示している（図４（ａ）〜（ｆ）参照）。この溝形状が窪み部３０ａ、３０ｂを形成している。但し、窪み部３０ａ、３０ｂの形状に応じて、バンプ電極４ａ、４ｂの形状が定まる。すなわち、本実施形態では、例えば、窪み部３０ａ、３０ｂの凹部が、バンプ電極４ａ、４ｂの凸部とそれぞれ嵌まり合うように接合すればよい。但し、ここで、「嵌まり合う」とは、必ずしも隙間なく嵌まり合って接合することを意味するものではない。つまり、バンプ電極４ａ、４ｂの突状の先端面が、電極部３ａ、３ｂの窪み部３０ａ、３０ｂの面に各々対面接合すればよい。換言すると、窪み部３０ａとバンプ電極４ａ、窪み部３０ｂとバンプ電極４ｂとは、電気的及び機械的に接続していればよい。この機械的な接続には、共晶や半田等の化学的な結合が含まれる。

以上より、ＬＥＤ表示パネルは、上述した構成により、ＬＥＤチップ３の窪み部３３にバンプ電極４が対面接合するようにしているので、配線基板１とＬＥＤチップ３との相対的な滑りや回転ずれを防止することができる。これにより、ＬＥＤ表示パネルは、ＬＥＤチップ３の実装時の歩留りを向上させて、正常に点灯可能なＬＥＤチップ３を点灯させることにより、蛍光体セル１０ａを介して映像をフルカラー表示することができる。

次に、上述したＬＥＤ表示パネルを製造するため、配線基板１に電子部品として複数のＬＥＤチップ３を実装する電子部品実装方法、及び、この電子部品実装方法を採用したＬＥＤ表示パネルの製造方法について説明する。

図５、図６は、本発明による電子部品実装方法及び前処理を示す説明図である。図５、図６では、説明をわかりやすくするため、３つのＬＥＤチップ３について例示している。図７は、本発明による電子部品実装方法を採用したＬＥＤ表示パネルの製造方法の工程を示す流れ図である。図７に示す工程Ｓ４〜Ｓ５の処理が、電子部品実装方法の処理に対応している。そして、図７に示す工程Ｓ１〜Ｓ３の処理が、電子部品実装方法の前処理に対応している。先ず、ＬＥＤチップの形成（工程Ｓ１）では、サファイア基板７上に、所定のピッチ間隔でＬＥＤチップ３を予め定められた配列（ｎ行ｍ列）に従って行列状に形成する。図５（ａ）は、サファイア基板７上にＬＥＤチップ３が形成された状態を示している。なお、ＬＥＤチップの形成の詳細については、図９〜図１１を用いて後述する。ここで、図５（ａ）は、図１１に示す破線で囲む領域Ｒ１の３つのＬＥＤチップ３に対応している。また、本実施形態では、サファイア基板７に限られず、合成石英基板を採用してもよい。

次に、バンプ電極の形成（工程Ｓ２）では、図５（ｂ）に示すように、先ず、突状のバンプ電極４を、ＬＥＤチップ３の配列に対応して配線基板１上に形成する。なお、バンプ電極４は、金属バンプ電極、半田による接続を行なえるソルダーバンプ電極、金属膜が積層されたレジストバンプ電極の何れかであることが好ましい。バンプ電極４は、金属バンプ電極、ソルダーバンプ電極、レジストバンプ電極の何れかを選択することにより、良好な接続を行なうことができる。

具体的には、工程Ｓ２では、一例としてバンプ電極４として金属バンプ電極を形成する。工程Ｓ２では、例えば、ガスデポジション法を採用して、配線基板１上にバンプ電極４を形成する箇所のみに微細な穴があいたマスクを載置して、金の微粒子を堆積させて、マスクを取り除くことにより、突状のバンプ電極４を形成する。なお、本実施形態において、「突状」の形状とは、円錐状やテーパ状に限定されるものではなく、例えば、円柱状のような形態も含まれる。つまり、バンプ電極４の形状は、窪み部３３と対面接合可能な形状であればよい。

次に、固着部材の形成（工程Ｓ３）では、バンプ電極４が形成された配線基板１上に、例えばスプレー装置やスピナー（スピンコータ）等の塗布装置を使用して感光性熱硬化型接着剤６を所定の厚みで均一に塗布する（図５（ｃ）参照）。なお、感光性熱硬化型接着剤６は、フォトリソグラフィーにより特定の形状にパターニングされることが可能である。

図８は、感光性熱硬化型接着剤の温度に対する粘度及び弾性率の関係を示すグラフである。感光性熱硬化型接着剤６は、光硬化後において、図８に示すような粘性／弾性の温度特性を有している。この場合、領域Ｉは、図８の温度Ｔ１を境として可逆性を有し、領域IIは、不可逆性の性質を有している。本実施形態においては、感光性熱硬化型接着剤６は、上記温度Ｔ１（例えば１１０℃）で弾性率が０．０５ＭＰａ〜０．１ＭＰａであり、外力に応じてＬＥＤチップ３の形状に合せて変形すると共に、変形に応じた反力を利用してＬＥＤチップ３を把持する機能を有する。

続いて、工程Ｓ３では、図５（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィーにより、感光性熱硬化型接着剤６をパターニングし、ＬＥＤチップ３が実装される領域に、例えば、配線基板１のバンプ電極４に対応する開口部５を設けた固着部材２を形成する。なお、図５（ｄ）においては、開口部５がＬＥＤチップ３の外形形状に対応した形状を有するものである場合を示している。すなわち、工程Ｓ３では、液体状の感光性熱硬化型接着剤６をスピナー等の塗布装置により塗布し、パターニングした後に加熱することで弾性を有する固着部材２を形成することができる。

次に、配線基板とサファイア基板との貼り合せ（工程Ｓ４）では、先ず、サファイア基板７の一方の面上に形成された複数のＬＥＤチップ３を、夫々、配線基板１上に実装する実装領域に位置決めする（図５（ｅ）参照）。続いて、工程Ｓ４では、ＬＥＤチップ３を配線基板１に対して接触させた後（図６（ａ）参照）、サファイア基板７の他方の面から圧力Ｐで加圧することにより、ＬＥＤチップ３の電極部３０の窪み部３３と配線基板１のバンプ電極４とを導通可能に対面接合させる（図６（ｂ）参照）。さらに、工程Ｓ４では、ＬＥＤチップ３と配線基板１の導通状態を維持してＬＥＤチップ３を加熱硬化により配線基板１に固着する（図６（ｃ）参照）。

具体的には、工程Ｓ４において、フリップチップボンダ装置等の実装装置を使用することにより、図５（ｅ）に示すように、サファイア基板７の一方の面上に形成された複数のＬＥＤチップ３は、夫々、配線基板１上に実装する実装領域の固着部材２上に位置決めされる。この位置決めは、一例として、実装装置により、配線基板１に設けられたアライメントマークとサファイア基板７に設けられたアライメントマークとをアライメント用のカメラにより撮影し、両アライメントマークが合致又は所定の位置関係を成すようにアライメントして実行される。

続いて、工程Ｓ４では、図６（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ３と配線基板１とを相対的に近接移動してＬＥＤチップ３を固着部材２にプリボンディングした後、図６（ｂ）に示すように、相対的に図中の矢印方向に圧力Ｐで加圧し、ＬＥＤチップ３の電極部３０と配線基板１のバンプ電極４とを電気的及び機械的に接続させる。この場合、工程Ｓ４では、プリボンディングから次の加熱硬化実施前まで、予備加熱を行い、感光性熱硬化型接着剤６の弾性率を下げた状態（変形しやすい状態）にして、圧力Ｐで加圧している。この予備加熱の温度としては、図８に示す温度Ｔ１（例えば１１０℃）〜１２０℃程度であることが好ましい。

さらに、工程Ｓ４では、図６（ｃ）に示すように、感光性熱硬化型接着剤６を外部ヒータ２０からの熱Ｈを用いて所定の時間で加熱硬化させてＬＥＤチップ３を配線基板１に固着する。具体的には、工程Ｓ４では、上記通電状態を維持してＬＥＤチップ３を保持した状態で、感光性熱硬化型接着剤６を１８０℃で９０分間、２００℃で６０分間又は２３０℃で３０分間の何れかで加熱硬化し、ＬＥＤチップ３を配線基板１に固着する。

次に、レーザリフトオフ（工程Ｓ５）では、レーザリフトオフ用の装置を使用することにより、サファイア基板７からＬＥＤチップ３をレーザリフトオフする。具体的には、工程Ｓ５では、図６（ｄ）に示すように、上記サファイア基板７側から紫外線のライン状レーザ光Ｌをその長軸と交差する方向（Ｘ方向）に移動しながら、サファイア基板７とＬＥＤチップ３との界面に照射してサファイア基板７からＬＥＤチップ３をレーザリフトオフする。これにより、図６（ｅ）に示すように、配線基板１へのＬＥＤチップ３の実装が終了する。

次に、平坦化膜の形成（工程Ｓ６）では、配線基板１へのＬＥＤチップ３の実装が終了したＬＥＤアレイ１００に感光性熱硬化型接着剤を塗布することにより、平坦化膜１２をさらに積層する。

次に、蛍光体セルの形成（工程Ｓ７）では、図１に示す表示パネル上にＬＥＤチップ３の配列に応じて配置が定まる蛍光体セル１０ａを複数形成して、蛍光体セルアレイ１０を作製する。

次に、表示パネルの形成（工程Ｓ８）では、図１に示すＬＥＤアレイ１００と蛍光体セルアレイ１０とを貼り合せて実装することにより、表示パネルを形成する。

以上より、ＬＥＤチップの形成（工程Ｓ１）から表示パネルの形成（工程Ｓ８）までの処理を説明したが、ここで、ＬＥＤチップの形成（工程Ｓ１）、平坦化膜の形成（工程Ｓ６）蛍光体セルの形成（工程Ｓ７）及び表示パネルの形成（工程Ｓ８）の詳細について説明する。

図９は、ＬＥＤチップの形成工程を示す説明図である。ＬＥＤチップの形成工程を示す流れ図である。ここで、青色ＬＥＤやＵＶ−ＬＥＤは、主に窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体積層構造で構成され、様々な半導体積層構造を形成することが可能である。本実施形態では、ＬＥＤチップ３の電極部３０に窪み部３３を形成して、その窪み部３３にバンプ電極４が対面接合するようにしている点に特徴を有しているので、本発明は、以下に説明するＬＥＤチップ３の半導体積層構造に限定されるものではない。

ＬＥＤチップの形成（工程Ｓ１）では、例えば、気相成長法（Vapour Phase. Epitaxy）の一種である有機金属気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ：Metalorganic vapor phase epitaxy）法を用いて、窒化ガリウム系発光ダイオードに用いられるエピ結晶層を成長させる。本実施形態では、説明を簡単にするため、エピ結晶層として、ｎ型ＧａＮ、ＭＱＷ（Multi Quantum Well）層及びｐ型ＧａＮの積層を成長させることとする。なお、ＭＯＶＰＥ法では、エピ結晶層等の半導体積層構造において、各半導体の結晶層で必要とされる特性が得られるように成長温度、成長圧力、材料ガス流量、材料ガス種、流速等のパラメータを制御しながら、結晶成長を行なっている。本実施形態では、サファイア基板７上にエピ結晶層を形成した後に、ＬＥＤチップ３が形成される領域毎に区画する処理を行なっているが、図９では、説明の便宜上、１つのＬＥＤチップ３の形成に着眼して描いている。

先ず、ｎ型ＧａＮの積層（工程Ｓ１１）では、サファイア基板７上に、ｐｎ接合のｎ型窒化ガリウム３ｃを積層する。工程Ｓ１１では、ＭＯＶＰＥ法により、サファイア基板７上にＧａＮの低温バッファ層（図示省略）を積層した後にｎ型窒化ガリウム３ｃを積層している（図９（ａ）参照）。

ＭＱＷ層及びｐ型ＧａＮの積層（工程Ｓ１２）では、ＭＯＶＰＥ法を適用して、ｎ型窒化ガリウム３ｃ上に、ＩｎＧａＮ等を用いた量子井戸（ＭＱＷ）層（発光層）を積層し、その上層にｐ型窒化ガリウム層を積層する。なお、図９（ｂ）では、量子井戸層及びｐ型窒化ガリウム層をまとめて符号３ｄで表している。

続いて、本実施形態では、流れ図には示していないが、例えばフォトリソグラフィーにより、レジストマスクがパターニングされたエピ結晶層に対してドライエッチングすることにより、ＬＥＤチップ３が形成される領域毎に区画する処理を行なう。この場合、ｎ側電極パッドのスルーホールを形成するために、ｎ型ＧａＮ層までエッチングしている。

ＩＴＯの積層（工程Ｓ１３）では、例えばフォトリソグラフィーを適用してＩＴＯを積層させる領域以外をレジストマスクでマスクした後、スパッタリング蒸着法等の物理的気相法（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）を適用して、透明電極材料として、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）層３ｅをさらに積層する（図９（ｃ）参照）。

絶縁膜の積層（工程Ｓ１４）では、さらに、例えば化学的気相法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）を用いて、絶縁膜（SiO₂）３ｆを保護膜として積層する（図９（ｄ）参照）。ＴＨ（Through-Hole）の形成（工程Ｓ１５）では、例えばフォトリソグラフィーを適用して電極部３ａ、３ｂの導通用のスルーホールを形成する領域以外をレジストマスクでマスクした後、ドライエッチングすることにより、スルーホールを形成する（図９（ｅ）参照）。

ＬＥＤチップの電極部及び窪み部の形成（工程Ｓ１６）では、例えば、電極材料を真空蒸着により電極部３ａ、３ｂを形成する。電極材料としては、例えば、金を含んだ合金であってもよい。工程Ｓ１６では、電極部３ａ、３ｂを形成する際にプロセスの特性上、電極部３ａ、３ｂに窪みが生じるため、その窪みを窪み部３０ａ、３０ｂとしてもよいが、必要に応じて、図４に示すような窪み部３０ａ、３０ｂを形成するように加工してもよい（図９（ｆ）参照）。

図１１は、ＬＥＤチップを形成したサファイア基板の一実施形態の構成を示す図である。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＬＥＤチップ３の拡大平面図である。図１１（ａ）では、一例として、ＬＥＤチップ３を１２行５列に形成したサファイア基板７を示している。このようにして、ＬＥＤチップ３が形成されると、既に上述したとおり、図７に示すバンプ電極の形成（工程Ｓ２）に移行する。なお、本実施形態では、ＬＥＤチップの形成（工程Ｓ１）を固着部材の形成（工程Ｓ３）の後に実行するようにしてもよい。

次に、平坦化膜の形成（工程Ｓ６）の詳細について説明する。図１２は、平坦化膜の形成工程を示す説明図である。（ａ）は、平坦化膜１２をさらに積層したＬＥＤアレイ１００の平面図である。（ｂ）は、（ａ）の破線で囲む領域Ｒ２の３つのＬＥＤチップ３のＣ−Ｃ線断面図である。工程Ｓ６では、例えばマイクロディスペンサーを用いて、ＬＥＤアレイ１００上に感光性熱硬化型接着剤を高さ方向が一定になるように制御しながら塗布する。続いて、工程Ｓ６では、フォトリソグラフィーにより、感光性熱硬化型接着剤を露光して平坦化膜１２を成膜する。これにより、平坦化膜１２が形成される。この際、ＬＥＤチップ３の光放出面３２には、感光性熱硬化型接着剤が成膜されないようにすることが好ましい。

次に、蛍光体セルの形成（工程Ｓ７）の詳細について説明する。図１３は、蛍光体セルの形成工程を示す説明図である。工程Ｓ７では、リブ構造の形成及び蛍光材の充填からなる。リブ構造の形成には、隔壁１４の形成、金属膜１３の形成、金属膜１３のレーザ加工が含まれる。詳細には、工程Ｓ７では、サファイア基板７ａ上に蛍光レジストを全面に塗布して、フォトリソグラフィーにより隔壁１４のパターンを形成する。

続いて、工程Ｓ７では、混色を防止するために、隔壁１４内部を金属膜１３でメタルコートし、底面のみをパルスレーザを照射してアブレーションにより金属膜１３を剥離する。さらに、工程Ｓ７では、図１３に示すとおり、蛍光材層１１Ｒ、蛍光材層１１Ｇ、蛍光材層１１Ｂを充填する。これによりサファイア基板７ａ上に例えば図２に示すような蛍光体セルアレイ１０が形成される。

次に、表示パネルの形成工程（工程Ｓ８）の詳細について説明する。図１４は、表示パネルの形成工程を示す説明図である。工程Ｓ８では、フリップチップボンダ装置等の実装装置を使用することにより、ＬＥＤアレイ１００と蛍光体セルアレイ１０とを貼り合せて実装する。図１４（ａ）は、ＬＥＤアレイ１００と蛍光体セルアレイ１０とを貼り合せた状態を示している。但し、図１４では、蛍光体セルアレイ１０の構成単位である蛍光体セル１０ａに着目して描いている。そして、工程Ｓ８では、配線基板とサファイア基板との貼り合せ（工程Ｓ４）と同様にして、平坦化膜１２を加熱硬化し、蛍光体セルアレイ１０をＬＥＤアレイ１００に固着する。

続いて、工程Ｓ８では、レーザリフトオフ（工程Ｓ５）と同様にして、サファイア基板７ａから蛍光体セルアレイ１０をレーザリフトオフする（図１４（ｂ）参照）。

以上より、本実施形態では、配線基板１に複数のＬＥＤチップ３を実装する電子部品実装方法を採用したＬＥＤ表示パネルの製造方法を適用することにより、ＬＥＤチップ３等の電子部品の実装時の歩留りを向上させたＬＥＤ表示パネルを製造することができる。

図１５は、従来技術におけるＬＥＤチップ実装の欠陥例を示す説明図である。図１５（ａ）は、サファイア基板７（図示省略）の一方の面上に形成されたＬＥＤチップ３を配線基板１上に実装する実装領域に位置付けた後、サファイア基板７（図示省略）の他方の面から圧力ＰでＬＥＤチップ３を加圧してＬＥＤチップ３の電極部８と配線基板１の電極１ｂとを接触させようとした場合を例示している。この場合、上述した加圧機構軸の走り精度や貼付け面の反り又は傾きに起因して、図１５（ｂ）に示すようにＬＥＤチップ３に回転ずれが生じてオープン欠陥となったり、図１５（ｃ）に示すように滑りが生じてショート欠陥となったりするおそれがあった。

これに対し、本発明においては、ＬＥＤチップ３は、上述した構成により、ＬＥＤチップ３の窪み部３３にバンプ電極４が対面接合するようにしているので、配線基板１とＬＥＤチップ３との相対的な滑りや回転ずれを防止することができる。

図１６は、ＬＥＤチップ実装時の固着部材の弾性変形について示す説明図である。本発明においては、さらに、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すとおり、ＬＥＤチップ実装時において、ＬＥＤチップ３が、固着部材２の開口部５により案内されて固着部材２の開口部５内に侵入し、ＬＥＤチップ３の電極部３ａ、３ｂと配線基板１のバンプ電極４ａ、４ｂとが各々電気的に接触される。すなわち、ＬＥＤチップ３が配線基板１に対して位置決めされた後（図１６（ａ）参照）、ＬＥＤチップ３が圧力Ｐで加圧されると、固着部材２に圧力Ｐ１が作用する（図１６（ｂ）参照）。さらに、圧力Ｐ１の反力Ｐ２が作用することにより、ＬＥＤチップ３が固着部材２に把持される（図１６（ｃ）参照）。これにより、さらに位置ずれが起きにくい構造になっている。なお、図１６では、サファイア基板７の図示を省略している。

以上より、本発明によれば、例えば、ＬＥＤチップ３の電極部３０の窪み部３３とバックプレーン電極として上記のバンプ電極４とを対面接合することにより、配線基板１とＬＥＤチップ３等の電子部品を形成したサファイア基板７との貼り合せ時における加圧による滑りや回転ずれ等の位置ずれを抑制することができる。これにより、確実な通電状態が得られることになる。

なお、上記実施形態においては、ＬＥＤチップ３が、紫外又は青色波長帯の光を放出するマイクロＬＥＤとして、単一色の紫外光発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）を用いて、表示パネルを説明したが、本発明は、これに限られない。例えば、上記実施形態においてＬＥＤチップ３が、三原色光に対応する光を放出する三種類のマイクロＬＥＤの何れか１つであって、各色対応のマイクロＬＥＤが予め定められた配列に従って、配線基板１上に配置されているように表示パネルを構成してもよい。この場合、表示パネルは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を発光するＬＥＤチップ３が、フルカラー表示を実現可能に配線基板１上に配列されるため、図２に示すような、蛍光体セルアレイ１０を採用しないで済む。

上記実施形態においては、バンプ電極４は、金属バンプ電極を適用したが、導電性を有するレジストバンプ電極を用いて加圧した場合には、レジストバンプ電極が押し潰され、レジストバンプ電極と対応する電極部３０とが接続されるように構成してもよい。その結果、レジストバンプ電極が押し潰された状態で、固着部材２が硬化し、両基板が接合されるので、良好な電気的な接続が維持されることとなる。

上記実施形態においては、電子部品がＬＥＤチップ３である場合について述べたが、本発明はこれに限られず、電子部品は、チップ状のものであれば、ＩＣチップ等であってもよい。

上記実施形態においては、電子部品実装構造として、複数の電子部品を配線基板に実装した場合について、説明したが、電子部品が１つの場合にも本発明は適用可能である。また、上記実施形態においては、電子部品実装方法として、複数の電子部品を配線基板に実装する場合について適用したが、電子部品が１つの場合にも本発明は適用可能である。

１…配線基板
２…固着部材
３…ＬＥＤチップ（電子部品）
３ａ、３ｂ、３０…電極部
４、４ａ、４ｂ…バンプ電極
６…感光性熱硬化型接着剤
７…サファイア基板（透明基板）
１１…蛍光発光層
３０ａ、３０ｂ、３３…窪み部

Claims (13)

1. 配線基板の一方の面上にチップ型の電子部品を実装する電子部品実装構造であって、
   前記電子部品は、表面に窪み部を有する一対の電極部を備え、
   前記配線基板は、前記電極部の窪み部に接続する突状のバンプ電極と、該バンプ電極の配置に応じて位置が定められ、前記電子部品を固着する固着部材と、を備え、
   前記電極部の窪み部に前記バンプ電極が対面接合すると共に、前記固着部材により前記電子部品を前記配線基板に固着することを特徴とする電子部品実装構造。
2. 前記固着部材は、弾性変形により前記電子部品を支持する樹脂であって、前記電極部の窪み部を前記バンプ電極に誘導して対面接合させることを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装構造。
3. 前記固着部材は、前記樹脂が感光性熱硬化型接着剤であって、感光性を有することによりパターニングして形成されたものであり、前記配線基板の前記バンプ電極を囲む領域に設けられており、熱硬化により前記電子部品を前記配線基板に固着させることを特徴とする請求項２に記載の電子部品実装構造。
4. 前記バンプ電極は、金属バンプ電極、ソルダーバンプ電極、金属膜が積層されたレジストバンプ電極の何れかであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電子部品実装構造。
5. 前記電子部品は、ＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電子部品実装構造。
6. 配線基板の一方の面上にチップ型の電子部品を実装する電子部品実装方法であって、
   前記電子部品に設けられた一対の電極部の表面に窪み部が形成され、一方の面上に前記電子部品が形成された透明基板と、前記電極部の窪み部に接続する突状のバンプ電極及び該バンプ電極の配置に応じて位置が定められ、前記電子部品を固着する固着部材を一方の面上に備えた前記配線基板とを、貼り合せるために位置決めする工程と、
   前記透明基板の他方の面から押すことにより、前記電子部品を前記配線基板に対して加圧し、前記電極部の窪み部と前記配線基板のバンプ電極とを導通可能に対面接合させる工程と、
   前記固着部材を熱硬化させることにより、前記配線基板に前記電子部品を固着する工程と、
   前記透明基板から前記電子部品を剥離する工程と、
   を含むことを特徴とする電子部品実装方法。
7. 前記固着部材は、弾性変形により前記電子部品を支持する樹脂であって、前記電極部の窪み部を前記バンプ電極に誘導して対面接合させることを特徴とする請求項５に記載の電子部品実装方法。
8. 前記固着部材は、前記樹脂が感光性熱硬化型接着剤であって、感光性を有することによりパターニングして形成されるものであり、前記配線基板の前記バンプ電極を囲む領域に設けられており、熱硬化により前記電子部品を前記配線基板に固着させることを特徴とする請求項７に記載の電子部品実装方法。
9. 前記バンプ電極は、金属バンプ電極、ソルダーバンプ電極、金属膜が積層されたレジストバンプ電極の何れかであることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の電子部品実装方法。
10. 前記電子部品は、ＬＥＤチップであることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の電子部品実装方法。
11. 配線基板の一方の面上に複数のＬＥＤチップを実装したＬＥＤ表示パネルであって、
    前記ＬＥＤチップは、前記配線基板の一方の面上に行列状に形成され、表面に窪み部を有する一対の電極部を備え、
    前記配線基板は、前記電極部の窪み部に接続する突状のバンプ電極と、該バンプ電極の配置に応じて位置が定められ、前記ＬＥＤチップを固着させる固着部材と、を備え、
    前記電極部の窪み部に前記バンプ電極が対面接合すると共に、前記固着部材により前記ＬＥＤチップを前記配線基板に固着することを特徴とするＬＥＤ表示パネル。
12. 前記ＬＥＤチップが、紫外又は青色波長帯の光を放出するマイクロＬＥＤであって、
    各前記ＬＥＤチップの光放出面側には、前記紫外又は青色波長帯の光を予め定められた対応色に各々変換するＲＧＢ蛍光体を有する蛍光発光層が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤ表示パネル。
13. 前記ＬＥＤチップが、三原色光に対応する光を放出する三種類のマイクロＬＥＤの何れか１つであって、各色対応の前記マイクロＬＥＤが予め定められた配列に従って、前記配線基板上に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤ表示パネル。