JP2021110875A - Manufacturing method for display device, display device, and intermediate for manufacturing display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディスプレイ装置の製造方法、ディスプレイ装置、およびディスプレイ装置製造用中間体に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a display device, a display device, and an intermediate for manufacturing a display device.
近年、発光素子としてマイクロLED(micro−light emitting diode)を用いたディスプレイ装置が脚光を浴びている。マイクロLEDによるディスプレイ装置(以下、単に「ディスプレイ装置」と称する)は、応答速度の速さや焼き付けを起こさず、低電力で高輝度高精細の映像を映し出せる次世代の表示装置である。 In recent years, display devices using micro LEDs (micro-light emitting diodes) as light emitting elements have been in the limelight. A display device using a micro LED (hereinafter, simply referred to as a “display device”) is a next-generation display device capable of displaying a high-brightness, high-definition image with low power consumption without causing a high response speed or burning.
従来のディスプレイ装置の製造技術においては、マイクロLEDチップを駆動基板上に所定の配列ピッチとなるように接合したのち、不良チップがないか検査している。そして、従来技術では、検査の結果、不良チップがあれば、駆動基板から外して、良品のチップを駆動基板へ接合させている(特許文献1〜3)。 In the conventional manufacturing technology of a display device, micro LED chips are joined on a drive substrate so as to have a predetermined arrangement pitch, and then inspected for defective chips. Then, in the prior art, if there is a defective chip as a result of inspection, it is removed from the drive board and a good chip is joined to the drive board (Patent Documents 1 to 3).
また、他の従来技術では、第1の基板上に複数のマイクロLEDのチップを配置し、これを第2の基板上の電極と一括で接合させている。この従来技術では、接合後のチップの検査についての開示はない(特許文献4)。 Further, in another conventional technique, a plurality of micro LED chips are arranged on the first substrate, and the chips are collectively bonded to the electrodes on the second substrate. In this prior art, there is no disclosure about inspection of chips after joining (Patent Document 4).
従来技術においては、駆動基板に複数のチップを接合したのち、各チップを検査して、不良があれば交換している。 In the prior art, after joining a plurality of chips to the drive board, each chip is inspected and if there is a defect, it is replaced.
しかしながら、駆動基板に接合されたチップは、駆動基板とはんだによって強固に接合されているため、そこから取り外すことは容易ではない。特に、マイクロLEDのチップは、その名のごとく100μm以下と極めて小さいため、不良チップだけを基板から取り外そうとしても、不良チップの周辺にある良品チップを傷つけてしまったり、また、あえて周辺のチップごと交換したりする必要があった。 However, since the chip bonded to the drive board is firmly bonded to the drive board by solder, it is not easy to remove the chip from the drive board. In particular, the micro LED chip is extremely small, 100 μm or less, as its name suggests, so even if you try to remove only the defective chip from the board, the good chip around the defective chip may be damaged, or you may dare to damage the peripheral chip. It was necessary to replace the entire chip.
そこで、本発明は、駆動基板に接合後の不良チップの交換を少なくすることのできる、ディスプレイ装置の製造方法、ディスプレイ装置、およびディスプレイ装置製造用中間体を提供することである。 Therefore, the present invention provides a method for manufacturing a display device, a display device, and an intermediate for manufacturing a display device, which can reduce the replacement of defective chips after joining to a drive substrate.
上記課題は以下の手段により達成される。 The above task is achieved by the following means.
(1)各々が素子側電極を有するマイクロ発光素子を複数有するディスプレイ装置の製造方法であって、
前記素子側電極が露出するように、複数の前記マイクロ発光素子を中継基板に保持させる中継段階と、
複数の前記マイクロ発光素子を、前記中継基板から、駆動基板側電極を有する駆動基板上に移載して、前記素子側電極と前記駆動基板側電極とを接合する接合段階と、
を有する、ディスプレイ装置の製造方法。
(1) A method for manufacturing a display device having a plurality of micro-light emitting elements, each having an electrode on the element side.
A relay stage in which a plurality of the micro light emitting elements are held on the relay substrate so that the element side electrodes are exposed, and
A joining step in which a plurality of the micro light emitting elements are transferred from the relay board onto a drive board having a drive board side electrode to join the element side electrode and the drive board side electrode.
A method of manufacturing a display device.
(2)前記中継段階は、
前記中継基板に形成された樹脂材に前記マイクロ発光素子を付着させる付着段階を有し、
前記中継段階の後、
前記中継基板に保持されている前記マイクロ発光素子の前記素子側電極に通電して、所定の発光輝度未満となっている不良素子、および/または所定の発光スペクトルを満たしていない不良素子を検出し、前記不良素子の位置を記憶する電気的検査段階と、
前記不良素子の位置に基づき前記不良素子を前記中継基板から取り外し、取り外した前記不良素子の代わりに、新たな前記マイクロ発光素子を前記中継基板に付着させるリペアー段階と、をさらに有し、
前記電気的検査段階および前記リペアー段階を、前記不良素子が所定の不良品数未満となるまで繰り返した後、前記接合段階を実施する、上記(1)に記載のディスプレイ装置の製造方法。
(2) The relay stage is
It has an adhesion step in which the micro light emitting element is attached to the resin material formed on the relay substrate.
After the relay stage
The element-side electrode of the micro-light emitting element held on the relay substrate is energized to detect a defective element whose emission brightness is less than a predetermined value and / or a defective element which does not satisfy a predetermined emission spectrum. , An electrical inspection stage that stores the position of the defective element,
It further has a repair step of removing the defective element from the relay board based on the position of the defective element and attaching a new micro light emitting element to the relay board in place of the removed defective element.
The method for manufacturing a display device according to (1) above, wherein the electrical inspection step and the repair step are repeated until the number of defective elements becomes less than a predetermined number of defective products, and then the joining step is carried out.
(3)初期基板に前記マイクロ発光素子となる半導体層を形成する半導体層形成段階と、
前記半導体層上に、前記素子側電極を形成する素子側電極形成段階と、
前記半導体層を前記マイクロ発光素子となるように分割して、保持基板に移載する保持基板移載段階と、をさらに有し、
前記保持基板移載段階は、前記素子側電極側が前記保持基板側を向くように、前記マイクロ発光素子を所定の配列ピッチで前記保持基板上に配置し、
前記中継段階は、
前記マイクロ発光素子を、前記素子側電極が露出する向きとなるように、前記保持基板から前記中継基板へ移載する、上記(1)または(2)に記載のディスプレイ装置の製造方法。
(3) A semiconductor layer forming step of forming the semiconductor layer to be the micro light emitting element on the initial substrate, and
The element-side electrode forming step of forming the element-side electrode on the semiconductor layer, and
It further includes a holding substrate transfer stage in which the semiconductor layer is divided into the micro light emitting elements and transferred to the holding substrate.
In the holding substrate transfer step, the micro light emitting elements are arranged on the holding substrate at a predetermined arrangement pitch so that the electrode side on the element side faces the holding substrate side.
The relay stage is
The method for manufacturing a display device according to (1) or (2) above, wherein the micro light emitting element is transferred from the holding substrate to the relay substrate so that the electrode on the element side is exposed.
(4)前記接合段階は、
前記素子側電極と前記駆動基板側電極との間に、フラックスレスにてはんだを介して対向させ、前記中継基板と前記駆動基板が相対的に近接する方向へ加圧しつつ、前記はんだの溶融温度未満の温度で加熱して、前記素子側電極と前記駆動基板側電極とをはんだを介して圧着する仮接合段階と、
加圧が解除された後、前記中継基板を前記マイクロ発光素子から取り外す中継基板分離段階と、
前記マイクロ発光素子が圧着している前記駆動基板ごと、前記はんだの溶融温度以上の温度で加熱するリフロー段階と、
を有する、上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載のディスプレイ装置の製造方法。
(4) The joining stage is
The melting temperature of the solder is fused between the element-side electrode and the drive board-side electrode by fluxlessly facing each other via solder and pressurizing the relay board and the drive board in a direction in which they are relatively close to each other. A temporary joining step in which the element-side electrode and the drive board-side electrode are crimped via solder by heating at a temperature lower than
After the pressurization is released, the relay board separation step of removing the relay board from the micro light emitting element, and
A reflow stage in which the drive substrate to which the micro light emitting element is crimped is heated at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the solder.
The method for manufacturing a display device according to any one of (1) to (3) above.
(5)前記中継基板分離段階の後、
前記駆動基板の前記マイクロ発光素子を有する面にフラックスを塗布するフラックス塗布段階を、さらに有し、
前記フラックス塗布段階の後、前記リフロー段階を実施する、上記(4)に記載のディスプレイ装置の製造方法。
(5) After the relay board separation step,
Further, a flux application step of applying flux to the surface of the drive substrate having the micro light emitting element is provided.
The method for manufacturing a display device according to (4) above, wherein the reflow step is carried out after the flux application step.
(6)前記中継基板は、可視光を50%以上透過する、上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載のディスプレイ装置の製造方法。 (6) The method for manufacturing a display device according to any one of (1) to (5) above, wherein the relay board transmits 50% or more of visible light.
(7)マイクロ発光素子と、
前記マイクロ発光素子に設けられた素子側電極と、
複数の前記マイクロ発光素子が実装される駆動基板と、
前記駆動基板に設けられた駆動基板側電極と、
前記素子側電極と前記駆動基板側電極とを接合している金属材と、
を有し、
前記素子側電極と前記金属材との界面、および/または、前記駆動基板側電極と前記金属材との界面にフラックスが存在しない、ディスプレイ装置。
(7) Micro light emitting element and
The element-side electrode provided on the micro-light emitting element and
A drive board on which the plurality of micro light emitting elements are mounted, and
The drive board side electrodes provided on the drive board and
A metal material that joins the element-side electrode and the drive board-side electrode,
Have,
A display device in which no flux is present at the interface between the element-side electrode and the metal material and / or at the interface between the drive substrate-side electrode and the metal material.
(8)前記金属材は、
はんだと前記素子側電極との共晶金属、および/または、はんだと前記駆動基板側電極との共晶金属を有する、上記(7)に記載のディスプレイ装置。
(8) The metal material is
The display device according to (7) above, which has a eutectic metal of the solder and the element-side electrode and / or a eutectic metal of the solder and the drive board-side electrode.
(9)前記素子側電極および前記駆動基板側電極は、銅、金、アルミニウムよりなる群から選択された少なくとも一つの金属を有する、上記(7)または(8)に記載のディスプレイ装置。 (9) The display device according to (7) or (8) above, wherein the element-side electrode and the drive substrate-side electrode have at least one metal selected from the group consisting of copper, gold, and aluminum.
(10)マイクロ発光素子と、
中継基板と、
前記中継基板上に形成された樹脂材と、
を有し、
複数の前記マイクロ発光素子が、所定の配列ピッチで、前記樹脂材に付着している、ディスプレイ装置製造用中間体。
(10) Micro light emitting element and
With the relay board
The resin material formed on the relay board and
Have,
An intermediate for manufacturing a display device, wherein a plurality of the micro light emitting elements are attached to the resin material at a predetermined arrangement pitch.
(11)複数の前記マイクロ発光素子は、前記中継基板上において、所定の数に対して過不足なく配置され、かつ、所定の発光輝度未満の不良素子が所定の不良品数未満である、上記(10)に記載のディスプレイ装置製造用中間体。 (11) The plurality of the micro light emitting elements are arranged on the relay substrate in just proportion to a predetermined number, and the number of defective elements having less than the predetermined emission brightness is less than the predetermined number of defective products. 10) The intermediate for manufacturing a display device according to the above.
(12)前記中継基板は、可視光を50%以上透過する、上記(10)または(11)に記載のディスプレイ装置製造用中間体。 (12) The intermediate for manufacturing a display device according to (10) or (11) above, wherein the relay board transmits 50% or more of visible light.
本発明によれば、中継基板から駆動基板へチップを移載して、チップ側電極と駆動基板側電極を接合している。このため、チップ側電極と駆動基板側電極とを金属成分により接合でき、電極同士の界面にボイドの発生が少なくなる。これにより本発明では、駆動基板上におけるチップの不良が少なくでき、駆動基板に接合後のチップの交換を少なくできる。 According to the present invention, the chip is transferred from the relay board to the drive board, and the chip side electrode and the drive board side electrode are joined. Therefore, the chip-side electrode and the drive substrate-side electrode can be joined by a metal component, and the generation of voids at the interface between the electrodes is reduced. Thereby, in the present invention, the defect of the chip on the drive board can be reduced, and the replacement of the chip after joining to the drive board can be reduced.
以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭性および便宜さのために誇張されてもいる。一方、以下で説明される実施形態は、ただ例示的なものに過ぎず、そのような実施形態から多様な変形が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings below, the same reference numerals refer to the same components, and in the drawings, the size of each component is also exaggerated for clarity and convenience of description. On the other hand, the embodiments described below are merely exemplary and can be modified in various ways from such embodiments.
以下において、「上部」や「上」と記載されたところは、接触して真上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものも含んでもよい。同様に、「下部」や「下」と記載されたところは、接触して真下にあるものだけではなく、非接触で下にあるものも含んでもよい。 In the following, the places described as "upper" and "above" may include not only those that are directly above in contact but also those that are not in contact and are above. Similarly, the places described as "bottom" and "bottom" may include not only those that are directly below in contact but also those that are not in contact and are below.
単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を有する。また、ある部分がある構成要素を「含む」または「有する」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。 A singular expression has multiple expressions unless they have distinctly different meanings in the context. Also, when a part "contains" or "has" a component, it does not exclude other components unless otherwise stated to be the opposite, and may further include other components. It means good.
また、「前記」の用語、およびそれと類似した指示用語の使用は、単数および複数のいずれにも該当する。 Also, the use of the term "above" and similar directives applies to both the singular and the plural.
方法を構成する段階について、明白に順序を記載する、あるいは反対となる記載がなければ、段階は、適切な順序で実行される。必ずしも前記段階の記載順序に限定されるものではない。すべての例、または例示的な用語(たとえば、など)の使用は、単に技術的思想を説明するためのものであり、特許請求の範囲によって限定されない以上、前記例、または例示的な用語によって範囲が限定されるものではない。 Unless there is a clear order or vice versa for the steps that make up the method, the steps are performed in the proper order. It is not necessarily limited to the description order of the above steps. The use of all examples, or exemplary terms (eg, etc.), is solely for the purpose of explaining technical ideas and is not limited by the claims, and is scoped by the examples or exemplary terms. Is not limited.
本発明の例示的な実施形態によるディスプレイ装置の製造方法について説明する。 A method of manufacturing a display device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described.
図1は、マイクロLEDの形成を説明するための概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the formation of a micro LED.
ディスプレイ装置の製造方法は、まず、図1に示すように、サファイア基板101(初期基板)にマイクロLED(マイクロ発光素子)となる半導体層102が形成される。
In the method of manufacturing a display device, first, as shown in FIG. 1, a
半導体層102は、所定の発光スペクトルの光を発光する発光層である。本実施形態では、3色のマイクロLEDを使用する。3色は、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)である。したがって、本実施形態では、色ごとに、サファイア基板101が用意されて、色ごとに組成の異なる半導体層102がサファイア基板101に形成される。各色の半導体層102は、組成および構造が異なるものの、これらは公知であり、その製造方法も公知であるので詳細な説明は省略する。
The
半導体層102の上には、さらに、分割後の各マイクロLEDのチップに対応する位置に、電極が形成される。本実施形態では、この電極をチップ側電極12(素子側電極)と称する。
An electrode is further formed on the
チップ側電極12は、後述する駆動基板20上に配置されるチップの配列ピッチに対応して形成される。チップ側電極12は、半導体層102と電気的に接続された金属配線の一部がそのまま用いられてもよいし、半導体層102と直接接する金属パッドとして形成されてもよい。
The chip-
チップ側電極12は、たとえば、Au、Ag、Cu、Al、Pt、Ni、Cr、Ti、ITOのうちいずれか一つの金属またはグラフェン(Graphene)を用いて形成される。中でも、Au、Ag、Cuが好ましい。
The
さらに、チップ側電極12の上には、はんだ13(金属材)によるマイクロバンプが形成されている。はんだ13には、たとえば、SAC(SnAgCu)が用いられる。
Further, micro bumps made of solder 13 (metal material) are formed on the
続いて、マイクロLEDへのダイシングと保持基板への移載が行われる(保持基板移載段階)。保持基板移載段階では、まず、サファイア基板101ごと半導体層102を、公知のダイシング方法を用いて、マイクロLEDのチップ11の形態に分割する。ただし、サファイア基板101は、完全に分割されておらず、ハーフカットされた状態であり、チップ11に付着している。
Subsequently, dicing to the micro LED and transfer to the holding substrate are performed (holding substrate transfer stage). At the holding substrate transfer stage, first, the
続いて、サファイア基板101が付いたままのチップ11は、保持基板112に貼り付けられる。図2は、チップ11が保持された保持基板112を示す概略断面図である。
Subsequently, the
分割されたチップ11は、図2に示すように、チップ側電極12が形成された面が保持基板112側を向くように、樹脂層111によって貼り付けられる。なお、図2では、1色分のチップ11しか示していないが、本実施形態では、この段階で、色ごとに保持基板112が用意され、それぞれの保持基板112に、それぞれの色のチップ11が貼り付けられる。また、各色のチップ11は、一個一個所定の配列ピッチで保持基板112に貼り付けられる。この段階で、配列ピッチは、駆動基板20上での最終的な配列ピッチとなるようにしている。
As shown in FIG. 2, the divided
図3A〜3Cは、色ごとにチップ11が保持された状態の保持基板112を示す平面図であり、図3Aはレッドを発光するチップ11Rが保持された状態の保持基板112R、図3Bはグリーンを発光するチップ11Gが保持された状態の保持基板112G、および図3Cはブルーを発光するチップ11Bが保持された状態の保持基板112Bをそれぞれ示している。
3A to 3C are plan views showing a holding
図示するように、レッド用保持基板112Rにはレッドを発光するチップ11R、グリーン用保持基板112Gにはグリーンを発光するチップ11G、ブルー用保持基板112Bにはブルーを発光するチップ11Bが、それぞれ所定の配列ピッチで保持される。なお、本実施形態の記載においては、色ごとに区別する必要がない説明では、保持基板112と称する
保持基板112には、たとえば、無アルカリガラス、石英ガラス基板が用いられる。また、樹脂層111は、たとえば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂(たとえばPMMA(Polymethyl methacrylate))、エポキシ樹脂、PP(Polypropylene)樹脂、ポリカーボネート樹脂、およびABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂よりなる群から選択されたいずれか一つの樹脂が用いられる。例示した樹脂の使用に際しては、熱硬化剤が配合されてもよい。また、樹脂層111としては、その他の熱硬化性樹脂が使用されてもよい。
As shown in the figure, the
続いて、チップ11からサファイア基板101が分離、除去される。図4は、保持基板112に保持されたチップ11からサファイア基板101の部分が除去された状態を示す概略断面図である。
Subsequently, the
サファイア基板101の分離は、たとえば、レーザーリフトオフ技術を用いる。具体的には、サファイア基板101の側から、その全面を走査するようにして、紫外線波長のレーザー光が照射される。レーザー光は、たとえば、波長248nmのKrFエキシマレーザーが使用される。使用する波長はこれに限定されず、サファイア基板101を半導体層102から分離できる波長であればよい。レーザー光照射によって、図4に示すように、半導体層102からサファイア基板101の部分が分離されて、除去される。
The separation of the
チップ11は、サファイア基板101の部分が除去されることで、マイクロLEDとしての形状となる。チップ11(サファイア基板101の部分がない状態)は、たとえば、略直方体または略立方体などの立体形状を有していて、四角形の平面形状を有している。四角形の1辺の長さは、たとえば、1μm以上100μm以下である。また、チップ11は、たとえば、円筒形状を有していて、円形の平面形状を有している。円形の直径は、1μm以上100μm以下である。四角形や円形の平面形状の部分は、たとえば、マイクロLEDの光取り出し面である。なお、チップ11は、上記の形状に限定されないが、上記四角形や円形と同程度の大きさの平面形状を有している。
The
チップ11は、この段階では、チップ側電極12のある側が保持基板112側となっていて、チップ側電極12とは反対面の底面側が露出している。この底面は、光取り出し面となる。
At this stage, the
続いて、チップ11が保持基板112から中継基板14に移載される(中継段階)。図5は、チップ11を保持基板112から中継基板14に移載する過程を説明するための概略断面図である。
Subsequently, the
中継基板14は、後述する駆動基板20と同等の熱膨張率であること、かつ、可視光を50%以上透過する材料であることが好ましい。なお、可視光の透過率は、中継基板14上にシリコーン樹脂(後述)を塗布した状態で50%以上とすることが好ましい。
The
中継基板14は、たとえば、石英ガラス、無アルカリガラスなどが用いられる。これは、後述するチップ11の電気的検査の際に、チップ11の発光を観察できるようにするためである。
For the
中継基板14の大きさは、駆動基板20と同じか、それより大きいことが好ましい。このような大きさとすることで、後述する駆動基板20へのチップ11の移載が一度で済む。しかし、中継基板14の大きさは、これに限定されない。たとえば、1枚の中継基板14の大きさが駆動基板20の1/10〜1/2などの大きさでもよい。中継基板14の大きさが駆動基板20より小さい場合には、中継基板14から駆動基板20へのチップ11の移載を繰り返せばよい。
The size of the
保持基板112から中継基板14への移載は、中継基板14に対して、チップ11の底面側からチップ11を付着させる(付着段階)。チップ11と中継基板14とを付着させるには、たとえば、シリコーン樹脂(シリコーンエラストマーともいう)を使用する。
In the transfer from the holding
これには、まず、中継基板14に、シリコーン樹脂として、たとえば、PDMS樹脂31(Polydimethylsiloxane)をスピンコーティング、ラミネート、スリットコーティング、モールディングなどによって、均一な膜厚で塗布する。
To this end, first, as a silicone resin, PDMS resin 31 (Polydimethicyloxylone) is applied to the
その後、中継基板14ごとPDMS樹脂31が加熱されて、PDMSを熱架橋させる。熱架橋されたPDMS樹脂31は、ゴム硬度(ショアA)20〜100程度となるように調整する。硬度の調整は、架橋剤配合量および硬化温度の調整により行われる。このような硬度のPDMS樹脂31には、ゴム特性があり、チップ11を付着させることができる。
After that, the
駆動基板20上の架橋後のPDMS樹脂31の厚さは、チップ11を付着させる程度であればよく、たとえば、1μm〜1mm程度である。このような厚さとすることで、PDMS樹脂31にチップ11を確実に付着させることができる。また、PDMS樹脂31の厚さが、1μm〜1mm程度であれば、後述する電気的検査に際にLEDを発光させたときに、検査に十分な光がPDMS樹脂31を透過する。
The thickness of the
チップ11の移載は、各色のチップ11を保持した保持基板112ごとに行われる。チップ11の移載は、スタンプまたはレーザーアブレーションが用いられる。本実施形態では、スタンプを用いた例を説明する。
The transfer of the
チップ11の移載は、図5に示すように、まず、保持基板112ごとチップ11をPDMS樹脂31へ押し付ける。チップ11は、PDMS樹脂31のゴム特性により、PDMS樹脂31に付着する。なお、中継基板14上へのチップ11の移載においては、チップ11をPDMS樹脂31上に押し付けたのち、さらに、チップ11を中継基板14方向へ押圧して、より強く密着させるようにしてもよい。
To transfer the
移載後のチップ11は、PDMS樹脂31のゴム特性により付着するため、簡単に位置が変わったり、チップ11がある面を下に向けても、中継基板14から脱落したりしない。
Since the
続いて、チップ11から保持基板112が除去される。図6は、保持基板112が除去された状態の中継基板14を示す概略断面図である。保持基板112の除去は、たとえば、レーザーリフトオフ技術が用いられる。レーザーリフトオフ技術による保持基板112の除去は、たとえば、以下のように行われる。まず、保持基板112側から、保持基板112の全面を走査するように紫外線波長のレーザー光が照射される。使用するレーザー光は、たとえば、波長248nmのKrFエキシマレーザーである。使用する波長はこれに限定されず、樹脂層111として使用する樹脂材料に応じて適宜決定されてもよい。樹脂層111は、レーザー光の照射によって溶解し、保持基板112がチップ側電極12の面から分離される。このため、保持基板112をチップ11から除去することができる。なお、レーザーアブレーションを用いた場合は、チップ11がレーザーアブレーションによって、保持基板112から中継基板14へ飛ばされるため、保持基板112を除去する工程は不要となる。
Subsequently, the holding
保持基板112除去後、チップ側電極12の面に残った樹脂層111は、洗浄処理により取り除かれる。洗浄処理は、たとえば、酸素プラズマアッシングなどのドライエッチングを所望の時間処理することで除去される。あるいは樹脂層111を溶解できる薬液を用いてウェットエッチングにより除去してもよい。
After removing the holding
図7は、すべての色のチップ11が保持された状態の中継基板14を示す平面図である。中継基板14へのチップ11の移載が終了すると、図7に示すように、すべて色のすべてのチップ11R、11G、および11BがPDMS樹脂31によって中継基板14に配置される。すべてのチップ11は、所定の配列ピッチで配置される。配列ピッチは、駆動基板20上での配列ピッチである。また、チップ11は、チップ側電極12(マイクロバンプのはんだ13)が露出している。
FIG. 7 is a plan view showing a
続いて、外観検査および電気的検査が行われる(外観検査段階、および電気的検査段階)。外観検査は、自動光学検査(AOI:Automated Optical Inspection)により、中継基板14上のチップ11の傾き、複数のチップ11間での高低差、チップ11の抜けなどの外観不良が検出される。AOIで検出された不良チップの位置およびチップ抜けの位置は、AOI装置内の記憶装置に記憶される。また、不良チップの位置およびチップ抜けの位置は、別途、AOI装置から検査情報を取得するコンピューター内の記憶装置などに記憶されてもよい。
Subsequently, a visual inspection and an electrical inspection are performed (visual inspection stage and electrical inspection stage). In the visual inspection, an automated optical inspection (AOI) detects defects in appearance such as inclination of the
その後、不良チップは、記憶された不良チップの位置に基づいて良品のチップ11に交換される。チップ抜けは、記憶されたチップ抜けの位置に基づいて、新たなチップ11が補充されて、中継基板14へ付着させる。本実施形態では、AOIの結果に基づく不良チップの交換および補充を、第1リペアー段階と称する。
After that, the defective chip is replaced with a
第1リペアー後、チップ11の電気的検査が実施される。電気的検査は、各チップ11に対して、チップ側電極12から通電して、LEDが良好に発光するか否かを確認する発光試験である。電気的検査としては、所定の発光輝度未満か否かが検査される。所定の発光輝度未満とは、不点灯の場合と、輝度不足の場合を含む。また、電気的検査としては、所定の発光スペクトルを満たしているか否かが検査される。所定の発光輝度未満または所定の発光スペクトルから外れているチップ11は、不良チップ(不良素子)とされる。電気的検査で検出された不良チップの位置は、電気的装置内の記憶装置に記憶される。また、不良チップの位置は、別途、電気的装置から検査情報を取得するコンピューター内の記憶装置などに記憶されてもよい。
After the first repair, an electrical inspection of the
なお、所定の発光輝度および所定の発光スペクトルは、中継基板14を通して観察される発光に対しての規格であり、最終的なディスプレイ装置としての規格とは異なる場合がある。また、電気的検査段階では、発光輝度および発光スペクトルの両方を検査することが好ましいが、いずれか一方のみの検査であってもよい。
The predetermined emission brightness and the predetermined emission spectrum are standards for light emission observed through the
その後、不良チップは、記憶された不良チップの位置に基づいて、良品チップに交換される。本実施形態では、電気的検査の結果に基づく不良チップの交換を、第2リペアー段階と称する。 After that, the defective chip is replaced with a good chip based on the stored position of the defective chip. In the present embodiment, the replacement of the defective chip based on the result of the electrical inspection is referred to as a second repair stage.
電気的検査は、たとえば、電気的検査プローブを、チップ1個1個のチップ側電極12に個別に当てて検査してもよいし、複数のチップ11を一度に検査できる検査装置を用意して検査してもよい。
For electrical inspection, for example, an electrical inspection probe may be individually applied to the
中継基板14には、既に説明したように、光透過性の基板が使用されているので、チップ11を点灯させると、中継基板14側から光を測定できる。電気的検査では、中継基板14側から、各チップ11の輝度や波長などを検査する。
As described above, the
第1および第2リペアー段階は、たとえば、以下のように行われる。まず、中継基板14上で不良チップが確認されたなら、不良チップを粘着性スタンプなどで中継基板14上から取り除く。粘着性スタンプは、たとえば、先端に、PDMS樹脂31がチップ11を保持している力より強い粘着力を有する粘着剤や接着剤を付けた針などである。不良チップを取り除く際には、この針の先端に不良チップを粘着または接着させて、中継基板14から引き抜く。不良チップは、既に説明したように、中継基板14上のPDMS樹脂31に付着しているだけであるので、1個1個のチップを個別に、かつ、容易に引き抜くことができる。
The first and second repair steps are performed, for example, as follows. First, if a defective chip is confirmed on the
不良チップを取り除いた後は、その位置に良品チップを再配置する。なお、AOIにおいてチップ抜けが検出された場合は、抜けている部分に良品チップが配置される。 After removing the defective chip, the good chip is rearranged at that position. When chip omission is detected in AOI, a non-defective chip is placed in the missing portion.
このように、本実施形態では、中継基板14上で不良チップを良品チップへ交換するリペアーが実施される。
As described above, in the present embodiment, the repair for exchanging the defective chip with the non-defective chip is carried out on the
なお、第1リペアーは、省略し、電気的検査後、1回のリペアーによりAOIおよび電気的検査における不良チップの交換または抜けチップ11の配置などを行ってもよい。
The first repair may be omitted, and after the electrical inspection, the defective chips in the AOI and the electrical inspection may be replaced or the missing
ここで、本実施形態におけるリペアーの作用について説明する。 Here, the action of repair in this embodiment will be described.
従来技術における駆動基板20上でのリペアーでは、駆動基板20とチップ11とがはんだ13によって固着された後に行われる。このため、不良チップを駆動基板20から取り除くのは容易ではない。たとえば、駆動基板20から不良チップを引き抜く場合は、無理に力を加えると駆動基板20が損傷することがある。また、はんだ13を溶融して引き抜く場合は、不良チップだけを局所的に加熱するというのは難しく、周辺のチップ11を固着しているはんだ13も溶融または緩くなって、不良チップ以外の周辺チップが取れたり動いたりしてしまう。
The repair on the
一方、本実施形態では、チップ11を、中継基板14に形成したPDMS樹脂31により付着させている。このため、中継基板14から不良チップを引き抜く力は、従来技術において駆動基板20からチップ11を引き抜く力よりも弱い。また、本実施形態では、はんだ溶融のような高温での加熱も必要ない。したがって、本実施形態では、中継基板14から不良チップだけを引き抜くことができる。このため、本実施形態による、中継基板14上でのリペアーは、従来技術における駆動基板20上でのリペアーより容易である。
On the other hand, in the present embodiment, the
AOIおよび電気的検査、それに続くリペアーは、繰り返し実施される。これらの工程の繰り返しは、中継基板14上での不良チップの数が所定の不良品数未満となるまで実施される。所定の不良品数は、たとえば、最終的にディスプレイ装置として完成したときに、不点灯および輝度不足などの不良画素として許容される数を基に決められる。
AOI and electrical tests, followed by repairs, are repeated. These steps are repeated until the number of defective chips on the
続いて、チップ11が中継基板14から駆動基板20へ移載される(接合段階)。駆動基板20には、マイクロLEDの各チップ11に電力を供給するために必要な配線やTFT(thin−film−transistor)などと共に、チップ側電極12と接合するための電極が形成されている。本実施形態では、駆動基板20に設けられる電極を駆動基板側電極21と称する。駆動基板側電極21には、駆動基板20上に形成されている金属配線の一部がそのまま用いられてもよいし、配線と接続された金属パッドが形成されていてもよい。駆動基板側電極21には、既に説明したチップ側電極12と同様の金属が用いられる。駆動基板側電極21の上は、そのままでよいが、はんだ13のマイクロバンプが形成されていてもよい。
Subsequently, the
図8は、中継基板14から駆動基板20へのチップ11の移載を説明するための概略断面図である。中継基板14から駆動基板20へのチップ11の移載は、フラックスレスにて仮接合が行われる(仮接合段階)。仮接合は、図8に示すように、中継基板14に付着しているチップ11のチップ側電極12と、駆動基板20に形成されている駆動基板側電極21が接するように、中継基板14と駆動基板20を重ね合わせる。その後、中継基板14と駆動基板20を互いに近づく方向へ加圧しつつ、全体を、常温を超えてはんだ溶融温度未満の温度で加熱する。これにより、チップ側電極12と駆動基板側電極21とが接合される。しかも、はんだ溶融温度未満の温度であっても、チップ側電極12と駆動基板側電極21はある程度の力で結合される。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the transfer of the
これは、はんだ溶融温度未満であっても、加圧によって、はんだ13の主成分である錫(Sn)の金属原子と、電極の材料である金(Au)、銅(Cu)、またはアルミニウム(Al)などとが互いに拡散して接合する現象が生じるためである。この拡散接合に関しては、JIS規格Z3001−2の22702の定義では「母材を密着させ、母材の融点以下の温度条件で、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合する方法」と定義されている。また、他の参考文献としては、東京工業大学大学院 総合理工学研究科 材料物理化学専攻 梶原研究室 「Au−Sn系の固相反応拡散」 URL=http://j2www.materia.titech.ac.jp/kajihara/chapters/chap01/detail.html がある。
This means that even if the temperature is lower than the solder melting temperature, the metal atom of tin (Sn), which is the main component of the
加熱温度および加圧力は、チップ側電極12上のマイクロバンプに使用したはんだ13の素材によって異なる。たとえば、SAC(Sn96.5%、Ag3.0%、Cu0.5%)の場合には、融点が217〜220℃である。このため、仮接合の際には、たとえば、はんだの温度が200〜216℃となるように加熱することが好ましく、中継基板14を駆動基板側電極21へ加圧する加圧力として0.5〜1.0MPaとすることが好ましい。
The heating temperature and pressing force differ depending on the material of the
この温度および加圧力の範囲とすることで、はんだ13が溶融することなく、チップ11と駆動基板20を接合させることができる。また、この温度範囲であれば、PDMS樹脂31が、変質することはない。
By setting the temperature and the pressing force within this range, the
この段階でのチップ11と駆動基板20との接合には、フラックスを使用しない。このためチップ側電極12のはんだ13と駆動基板側電極21との界面には、金属以外の成分を存在させることなく接合できる。
No flux is used for joining the
続いて、チップ11から中継基板14が除去される(中継基板分離段階)。図9は、チップ11から中継基板14が除去された後の駆動基板20を示す概略断面図である。
Subsequently, the
チップ11から中継基板14を除去するには、中継基板14がチップ11から引き剥がされる。既に説明したように、中継基板14上のチップ11は、PDMS樹脂31に付着しているだけである。このため、中継基板14上のチップ11がPDMS樹脂31に付着している力は、仮接合で駆動基板20に接合されている力よりも弱い。したがって、中継基板14は、チップ11から簡単に引き剥がすことができる、これにより、図9に示すように、チップ11が駆動基板20に仮接合された状態となる。
To remove the
その後、駆動基板20をはんだ溶融温度以上まで加熱して、チップ11と駆動基板側電極21とを強固に接合させる(リフロー段階)。図10は、リフロー後の駆動基板20を示す概略断面図である。
After that, the
リフローにおいては、加熱前に、駆動基板20のチップ11を載せた面にフラックスを塗布する(フラックス塗布段階)。このリフロー段階では、はんだ13と駆動基板側電極21との界面は既に接合している。このため、塗布したフラックスは、はんだ13と駆動基板側電極21との界面に侵入しない。この状態でリフローすると、図10に示すように、はんだ13が溶融後、固化(共晶金属化)する際にセルフアライメント効果で良く整列した状態でチップ11を実装させることができる。また、本実施形態では、フラックスを塗布してからリフローするので、わずかながら基板面から突出している電極の周囲にもはんだ13が回って、チップ側電極12と駆動基板側電極21がより強固に接合される。
In reflow, flux is applied to the surface of the
本実施形態では、チップ側電極12に形成されたマイクロバンプであるはんだ13と、駆動基板側電極21とが、リフローによって共晶金属となり、強固に接合される。また、本実施形態では、チップ側電極12と駆動基板側電極21との間ははんだ13(金属材)が介在するだけで、フラックスの成分は存在せずに、接合される。
In the present embodiment, the
中継基板14の大きさが駆動基板20より小さい場合には、まず、すべてのチップ11を中継基板14から駆動基板20へ仮接合により移載する。その後、駆動基板20ごと全体をリフローする。
When the size of the
なお、リフロー段階においては、フラックスを塗布することなく、リフローを行ってもよい。フラックスを塗布しなくても、はんだ13と駆動基板側電極21とは、はんだ13の融点以上に加熱されることで、共晶金属化して強固に接合可能である。
In the reflow stage, reflow may be performed without applying flux. Even if no flux is applied, the
ここで、本実施形態における電極接合の作用について説明する。図11および図12は、チップ接合部分のリフロー後の状態を示す概略拡大断面図であり、図11は従来の接合状態であり、不良発生時を示し、図12は本実施形態による結合状態を示している。 Here, the operation of electrode bonding in the present embodiment will be described. 11 and 12 are schematic enlarged cross-sectional views showing a state after reflow of the chip joining portion, FIG. 11 shows a conventional joining state and shows the time when a defect occurs, and FIG. 12 shows a joining state according to the present embodiment. Shown.
従来の接合は、リフロー前にフラックスを駆動基板側電極面に塗布している。したがって、従来の接合は、駆動基板側電極21に、チップ側電極12上のマイクロバンプのはんだ13を接触させたときに、はんだ13と駆動基板側電極21との界面にフラックスの成分が存在する。このため、従来の接合は、この状態でリフロー加熱を行うと、図11に示すように、フラックスの成分が界面付近で膨張して、ボイド50が発生する。ボイド50の発生は、チップ11が傾くなどの不良原因となる。特に、マイクロLEDのチップ11は、極めて小さいために、悪くすると、ボイド50の発生によって、チップ11が外れてしまう。
In conventional bonding, flux is applied to the electrode surface on the drive board side before reflow. Therefore, in the conventional bonding, when the
一方、本実施形態では、リフロー前の段階で、はんだ13と駆動基板側電極21が仮接合により金属同士が完全に密着しているため、接合界面にフラックスが入り込むことはない。このため、本実施形態では、リフロー時には、そのままはんだ13が駆動基板側電極21の金属と共晶化する。したがって、本実施形態では、図12に示すように、リフローによって、フラックスの成分を起因としたボイド50は発生しない。このため、本実施形態では、リフロー段階においてチップ11が傾いたり、外れたりすることはない。
On the other hand, in the present embodiment, since the
<実施例>
実施例として、上述した実施形態に沿って、マイクロLEDを駆動基板20へ実装したディスプレイの製造である。
<Example>
As an example, according to the above-described embodiment, a display in which a micro LED is mounted on a
本実施例は、無アルカリガラス基板で形成された駆動基板20に多数のマイクロLEDを一括で実装する。実際の製造にあっては、駆動基板20の大きさはデイスプレイサイズに相当し、画素数はディスプレイの解像度に対応する。本実施例では、実験のために、駆動基板20の大きさは、35×35mm、画素数(すなわちチップ数)は、80×80×RGBである。
In this embodiment, a large number of micro LEDs are collectively mounted on a
駆動基板20には、TFT、配線およびCuの電極パッドが形成されている。電極パッドは実施形態の説明における駆動基板側電極21に相当する。電極パッドは、画素数、すなわち接合するマイクロLEDのチップ11の数に応じた数だけ、形成されている。
A TFT, wiring, and Cu electrode pads are formed on the
中継基板14は、駆動基板20と同じサイズで、厚み0.7mmの無アルカリガラス基板を用いた。中継基板14上には、PDMS樹脂31を10μmの厚みで形成した。
As the
PDMS樹脂31の形成は、ラミネート塗布で基板表面にPDMS樹脂31を均一な膜厚で塗布し、100℃のオーブンで1時間加熱してPDMS樹脂31を熱架橋させた。PDMS樹脂31は、信越化学工業株式会社製、信越シリコーンSIM360およびCAT360を配合して、出来上がりの硬度を調整した。出来上がり(熱架橋後)の硬度は、ゴム硬度ショアA60であった。
To form the
マイクロLEDのチップ11は、半導体層102が形成されたサファイア基板101からダイシングされて、保持基板112への移載したのち、さらに中継基板14に移載した。なお、チップ11には、チップ側電極12が形成され、その電極上に、高さ5μmのはんだ13によるマイクロバンプが形成されている。はんだ13はSAC(SnAgCu)を用いた。
The
中継基板14への移載では、スタンプを用いて、製品となる画素ピッチで、マイクロLEDのチップ11を中継基板14上に配列させた。チップ11のチップ側電極12は露出している。
In the transfer to the
次に、中継基板14上のチップ11およびチップ側電極12上などに残った樹脂残渣を酸素アッシャーで除去した後、Arプラズマ処理のトリートメントを行った。
Next, after removing the resin residue remaining on the
次に、AOI検査により、中継基板14上でのチップ11の傾き、高さの不ぞろい、およびチップ11の不存在などの外観不良を検出し、不良チップや不存在に対し、交換および再配置した。
Next, by AOI inspection, appearance defects such as inclination of the
次に、プローブを中継基板14上のチップ側電極12に接触させて電気的検査を行い、点灯不良や、輝度、発光スペクトルなどが規格外となった不良チップを、交換および再配置した。
Next, the probe was brought into contact with the chip-
このAOI検査と第1リペアー、電気的検査と第2リペアーを何回か繰り返し実施して、中継基板14上から不良チップをすべて良品と交換し、中継基板14上に100%良品チップとなるようにした。つまり、リペアー後の中継基板14上では、チップ11は過不足なく配置され、かつ不点灯チップが無い良品のみからなる。
This AOI inspection and the first repair, and the electrical inspection and the second repair are repeated several times to replace all the defective chips from the
第1リペアーおよび第2リペアーは、ともに中継基板14から不良チップを引き抜く際は、大きな力を要せず容易であった。また、交換のための良品チップは、中継基板14上のPDMS樹脂31に簡単に付着させることができた。
Both the first repair and the second repair were easy without requiring a large force when pulling out the defective chip from the
次に、駆動基板20と中継基板14をアライメント後、それぞれの電極が重なる位置ではんだ溶融温度以下の温度で一括ボンディングした。これにより、チップ側電極12と駆動基板側電極21がはんだ13を介して仮接合された。
Next, after the
次に、中継基板14を剥離して除去した。すべてのチップ11が駆動基板20に接合しており、チップの不存在は確認されなかった。
Next, the
次に、駆動基板20を介して電気的検査を実施した。わずかに不良チップが検出されたが、容易に交換できた。本実施例では、この段階では仮接合の状態であるので、不良チップを、はんだ13の融点より低い温度に加熱することで容易に取り除くことができる。そして、良品チップは、取り付け位置をはんだ13の融点より低い温度で局所的に加熱しつつ、仮接合させればよい。このため本実施例では、駆動基板20上でも、1個1個不良チップを交換でき、従来の製造方法で駆動基板20に接合されたチップ11を交換するよりも、容易に不良チップを交換できる。
Next, an electrical inspection was carried out via the
次に、駆動基板20上のチップ11が仮接合された面に、フラックスを塗布して、リフロー炉内ではんだ溶融温度以上の加熱処理を行った。このリフローにより、本実施例では、チップ側電極12に形成されたマイクロバンプであるはんだ13と、駆動基板側電極21とが、共晶金属となって強固に接合された。また、リフローでは、はんだ13が溶融後、共晶金属化する際にセルフアライメント効果で良く整列した状態でマイクロLEDのチップ11が実装された。
Next, a flux was applied to the surface of the
本実施例による不良率(=不良チップ/チップ総数)は0.01%(2/19,200)であった。 The defect rate (= defective chips / total number of chips) according to this example was 0.01% (2/19, 200).
比較のために、本発明を適用していない製造方法によりディスプレイ装置を製造した(比較例)。 For comparison, a display device was manufactured by a manufacturing method to which the present invention is not applied (comparative example).
比較例は、中継基板、駆動基板、チップ数、およびマイクロLEDチップは、実施例と同じである。比較例では、マイクロLEDチップをエポキシ樹脂により中継基板に接着した。その後、比較例では、中継基板上でリペアーを行うことなく、中継基板から、フラックス塗布後の駆動基板へチップを位置決めし、そのまま(仮接合なしで)、はんだ融点以上の接合に適した温度でリフローを行った。中継基板から、駆動基板への移載はレーザーリフトオフによってエポキシ樹脂からチップを分離した。したがって、比較例では、シリコーン樹脂が塗布された中継基板が使用されず、中継基板上でのリペアーも行われていない。 In the comparative example, the relay board, the drive board, the number of chips, and the micro LED chip are the same as those in the embodiment. In the comparative example, the micro LED chip was adhered to the relay substrate with an epoxy resin. After that, in the comparative example, the chip is positioned from the relay board to the drive board after flux application without performing repair on the relay board, and as it is (without temporary joining), at a temperature suitable for joining above the solder melting point. Reflow was performed. For transfer from the relay board to the drive board, the chip was separated from the epoxy resin by laser lift-off. Therefore, in the comparative example, the relay board coated with the silicone resin is not used, and the repair on the relay board is not performed.
比較例では、不良率0.8%であった(154/19,200)。不良率0.8%は、4K画素数(3,840×2,160×RGB)に対応させると、199,065個の不良チップ数に相当し、これをすべてリペアーすることは膨大な時間がかかるため現実的ではない。 In the comparative example, the defective rate was 0.8% (154/19, 200). The defect rate of 0.8% corresponds to the number of defective chips of 199,065 when corresponding to the number of 4K pixels (3,840 x 2,160 x RGB), and it takes an enormous amount of time to repair all of them. Therefore, it is not realistic.
先に説明した実施例の場合は、完成後の駆動基板20上で検出される不良チップは、比較例の製造方法より、極めて少ないため、高品質なディスプレイ装置の製造に適している。
In the case of the above-described embodiment, the number of defective chips detected on the
以上説明した実施形態および実施例によれば、以下の効果を奏する。 According to the embodiments and examples described above, the following effects are obtained.
実施形態および実施例では、チップ側電極12と駆動基板側電極21をフラックスレスで接合している。このため、チップ側電極12のはんだ13と駆動基板側電極21との界面は、金属以外の成分が存在しない。したがって、本実施形態および実施例によるディスプレイ装置は、チップ11の接合界面にボイド50の発生が極めて少ない。このため、本実施形態および実施例によるディスプレイ装置の製造方法は、駆動基板20上でのチップ11の接合不良を極めて少なくできる。このため、本実施形態は、駆動基板20上での不良チップの交換を極めて少なくでき、歩留まりの低下を抑えることができる。
In the embodiment and the embodiment, the
また、本実施形態は、チップ接合部分のボイド発生が極めて少ないため、信頼性の高いマイクロLEDモジュール(ディスプレイ装置)を製造できる。このような本実施形態および実施例によるディスプレイ装置は、野外に設置されることもあるサイネージ、振動が多くなる車載ディスプレイなど、高耐久性および高信頼性を求められる用途に好適であり、幅広いディスプレイ製品を提供することができる。 Further, in the present embodiment, since the generation of voids in the chip joint portion is extremely small, a highly reliable micro LED module (display device) can be manufactured. Such a display device according to the present embodiment and the embodiment is suitable for applications requiring high durability and high reliability, such as signage that may be installed outdoors and an in-vehicle display that causes a lot of vibration, and a wide range of displays. Products can be provided.
また、実施形態および実施例では、中継基板14上に、シリコーン樹脂を使用してチップ11を整列させたことで、中継基板14上での外観検査および電気的検査を実施し、不良チップをリペアーすることとした。これにより、従来、駆動基板実装後に行われていたリペアーと比較して、格段に不良チップ交換が容易となる。このため、駆動基板20へチップ11を実装する際の歩留まりが向上する。
Further, in the embodiment and the embodiment, by arranging the
以上、本発明の実施形態および実施例を説明したが、様々な変形が可能である。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, various modifications are possible.
上述した実施形態では、チップ11と駆動基板20との接合は、はんだ13によるマイクロバンプを形成したチップ側電極12と駆動基板側電極21を直接接合することにより行った。しかし、チップ11と駆動基板20との接合はこれに限定されない。チップ11と駆動基板20との接合は、たとえば、駆動基板20の電極がある面を、ACF(anisotropic conductive film)またはNCF(Non Conductive Film)によりラミネートしてチップ11を接合することでも可能である。
In the above-described embodiment, the
このように、ACFまたはNCFを使用した接合においても、中継基板14上のリペアーが実施されることで、駆動基板20へ接合後のチップの不良を極めて少なくすることができる。
As described above, even in the bonding using ACF or NCF, the repair on the
また、中継基板14上で検査およびリペアーを行った後、駆動基板20にフラックスを塗布してチップ11を移載後、加熱によりはんだをリフローさせて接合してもよい。この場合は、常温でチップを移載できるプロセス上のメリットがある。この場合も、中継基板14上で検査およびリペアーを行うことで、駆動基板20にチップ11接合後、チップ不良を極めて少なくすることが可能となる。
Further, after performing inspection and repair on the
また、一実施形態としては、中継基板となる基板上に樹脂材(たとえばPDMS樹脂などのシリコーン樹脂)が形成され、この樹脂材に複数のマイクロ発光素子を付着させたディスプレイ装置製造用中間体を提供できる。このディスプレイ装置製造用中間体は、実施形態として、既に説明したように、中継基板14上に複数個のチップ11が所定の配列ピッチで配列されている。ディスプレイ装置製造用中間体は、中継基板14上でディスプレイ装置として使用される所定の数に対して、チップ11が過不足なく配置され、かつ不点灯を含む輝度不足などの不良素子が所定の不良品数未満の状態で提供される。
Further, as one embodiment, a resin material (for example, a silicone resin such as PDMS resin) is formed on a substrate to be a relay substrate, and an intermediate for manufacturing a display device in which a plurality of micro light emitting elements are attached to the resin material is provided. Can be provided. As an embodiment of this display device manufacturing intermediate, a plurality of
本発明は特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。 The present invention can be modified in various ways based on the configurations described in the claims, and these are also within the scope of the present invention.
11 チップ、
12 チップ側電極、
13 はんだ、
14 中継基板、
20 駆動基板、
21 駆動基板側電極、
31 PDMS樹脂、
50 ボイド、
101 サファイア基板、
102 半導体層、
112 保持基板。
11 chips,
12 Chip side electrode,
13 Solder,
14 Relay board,
20 drive board,
21 Drive board side electrode,
31 PDMS resin,
50 voids,
101 sapphire substrate,
102 Semiconductor layer,
112 Retaining substrate.
Claims (12)
前記素子側電極が露出するように、複数の前記マイクロ発光素子を中継基板に保持させる中継段階と、
複数の前記マイクロ発光素子を、前記中継基板から、駆動基板側電極を有する駆動基板上に移載して、前記素子側電極と前記駆動基板側電極とを接合する接合段階と、
を有する、ディスプレイ装置の製造方法。 It is a method of manufacturing a display device each having a plurality of micro light emitting elements each having an electrode on the element side.
A relay stage in which a plurality of the micro light emitting elements are held on the relay substrate so that the element side electrodes are exposed, and
A joining step in which a plurality of the micro light emitting elements are transferred from the relay board onto a drive board having a drive board side electrode to join the element side electrode and the drive board side electrode.
A method of manufacturing a display device.
前記中継基板に形成された樹脂材に前記マイクロ発光素子を付着させる付着段階を有し、
前記中継段階の後、
前記中継基板に保持されている前記マイクロ発光素子の前記素子側電極に通電して、所定の発光輝度未満となっている不良素子、および/または所定の発光スペクトルを満たしていない不良素子を検出し、前記不良素子の位置を記憶する電気的検査段階と、
前記不良素子の位置に基づき前記不良素子を前記中継基板から取り外し、取り外した前記不良素子の代わりに、新たな前記マイクロ発光素子を前記中継基板に付着させるリペアー段階と、をさらに有し、
前記電気的検査段階および前記リペアー段階を、前記不良素子が所定の不良品数未満となるまで繰り返した後、前記接合段階を実施する、請求項1に記載のディスプレイ装置の製造方法。 The relay stage is
It has an adhesion step in which the micro light emitting element is attached to the resin material formed on the relay substrate.
After the relay stage
The element-side electrode of the micro-light emitting element held on the relay substrate is energized to detect a defective element whose emission brightness is less than a predetermined value and / or a defective element which does not satisfy a predetermined emission spectrum. , An electrical inspection stage that stores the position of the defective element,
It further has a repair step of removing the defective element from the relay board based on the position of the defective element and attaching a new micro light emitting element to the relay board in place of the removed defective element.
The method for manufacturing a display device according to claim 1, wherein the electrical inspection step and the repair step are repeated until the number of defective elements becomes less than a predetermined number of defective products, and then the joining step is carried out.
前記半導体層上に、前記素子側電極を形成する素子側電極形成段階と、
前記半導体層を前記マイクロ発光素子となるように分割して、保持基板に移載する保持基板移載段階と、をさらに有し、
前記保持基板移載段階は、前記素子側電極側が前記保持基板側を向くように、前記マイクロ発光素子を所定の配列ピッチで前記保持基板上に配置し、
前記中継段階は、
前記マイクロ発光素子を、前記素子側電極が露出する向きとなるように、前記保持基板から前記中継基板へ移載する、請求項1または2に記載のディスプレイ装置の製造方法。 The semiconductor layer forming step of forming the semiconductor layer to be the micro light emitting element on the initial substrate, and
The element-side electrode forming step of forming the element-side electrode on the semiconductor layer, and
It further includes a holding substrate transfer stage in which the semiconductor layer is divided into the micro light emitting elements and transferred to the holding substrate.
In the holding substrate transfer step, the micro light emitting elements are arranged on the holding substrate at a predetermined arrangement pitch so that the electrode side on the element side faces the holding substrate side.
The relay stage is
The method for manufacturing a display device according to claim 1 or 2, wherein the micro light emitting element is transferred from the holding substrate to the relay substrate so that the electrode on the element side is exposed.
前記素子側電極と前記駆動基板側電極との間に、フラックスレスにてはんだを介して対向させ、前記中継基板と前記駆動基板が相対的に近接する方向へ加圧しつつ、前記はんだの溶融温度未満の温度で加熱して、前記素子側電極と前記駆動基板側電極とをはんだを介して圧着する仮接合段階と、
加圧が解除された後、前記中継基板を前記マイクロ発光素子から取り外す中継基板分離段階と、
前記マイクロ発光素子が圧着している前記駆動基板ごと、前記はんだの溶融温度以上の温度で加熱するリフロー段階と、
を有する、請求項1〜3のいずれか一つに記載のディスプレイ装置の製造方法。 The joining step is
The melting temperature of the solder is fused between the element-side electrode and the drive board-side electrode by fluxlessly facing each other via solder and pressurizing the relay board and the drive board in a direction in which they are relatively close to each other. A temporary joining step in which the element-side electrode and the drive board-side electrode are crimped via solder by heating at a temperature lower than
After the pressurization is released, the relay board separation step of removing the relay board from the micro light emitting element, and
A reflow stage in which the drive substrate to which the micro light emitting element is crimped is heated at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the solder.
The method for manufacturing a display device according to any one of claims 1 to 3.
前記駆動基板の前記マイクロ発光素子を有する面にフラックスを塗布するフラックス塗布段階を、さらに有し、
前記フラックス塗布段階の後、前記リフロー段階を実施する、請求項4に記載のディスプレイ装置の製造方法。 After the relay board separation step,
Further, a flux application step of applying flux to the surface of the drive substrate having the micro light emitting element is provided.
The method for manufacturing a display device according to claim 4, wherein the reflow step is carried out after the flux application step.
前記マイクロ発光素子に設けられた素子側電極と、
複数の前記マイクロ発光素子が実装される駆動基板と、
前記駆動基板に設けられた駆動基板側電極と、
前記素子側電極と前記駆動基板側電極とを接合している金属材と、
を有し、
前記素子側電極と前記金属材との界面、および/または、前記駆動基板側電極と前記金属材との界面にフラックスが存在しない、ディスプレイ装置。 With a micro light emitting element
The element-side electrode provided on the micro-light emitting element and
A drive board on which the plurality of micro light emitting elements are mounted, and
The drive board side electrodes provided on the drive board and
A metal material that joins the element-side electrode and the drive board-side electrode,
Have,
A display device in which no flux is present at the interface between the element-side electrode and the metal material and / or at the interface between the drive substrate-side electrode and the metal material.
はんだと前記素子側電極との共晶金属、および/または、はんだと前記駆動基板側電極との共晶金属を有する、請求項7に記載のディスプレイ装置。 The metal material is
The display device according to claim 7, further comprising a eutectic metal of the solder and the element-side electrode and / or a eutectic metal of the solder and the drive board-side electrode.
中継基板と、
前記中継基板上に形成された樹脂材と、
を有し、
複数の前記マイクロ発光素子が、所定の配列ピッチで、前記樹脂材に付着している、ディスプレイ装置製造用中間体。 With a micro light emitting element
With the relay board
The resin material formed on the relay board and
Have,
An intermediate for manufacturing a display device, wherein a plurality of the micro light emitting elements are attached to the resin material at a predetermined arrangement pitch.
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