JP2021141160A - 素子アレイの加圧装置、製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】素子アレイを安定して実装基板上に製造することが可能な素子アレイの加圧装置、製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】素子アレイ４０の加圧装置１０は、実装基板３０に配置された複数の素子４０ａ〜４０ｃからなる素子アレイ４０を加圧する加圧部１２を持つ加圧プレート１１を有する。加圧部１２は、板状の弾性材１４を有し、弾性材１４の厚みは、素子４０ａ〜４０ｃの厚みの０．５〜２．０倍である。【選択図】図１

Description

本発明は、実装基板に配置された複数の素子からなる素子アレイを加圧する加圧装置、当該素子アレイの製造装置および製造方法に関する。

複数の素子（例えば、発光素子）からなる素子アレイを実装基板上に製造する方法として、例えば以下に示す方法が知られている。すなわち、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive File）やＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）等の導電性接合材料、あるいはＳｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ａｕ，Ｂｉ，Ｉｎ，Ｃａ，Ｃｕ，Ｇｅ等の共晶金属が設けられた実装基板に複数の素子をアレイ状に配置する。そして、アレイ状に配置された複数の素子（素子アレイ）をステンレス等の金属で構成された加圧プレートで加圧し、導電性接合材料を介して実装基板に実装する。これにより、実装基板上に素子アレイを製造することができる。

加圧プレートで素子アレイを加圧する際には、例えば特許文献１に記載の発明のように、加圧プレートと素子アレイとの間に流動性を有する柔軟層を介在させておくことにより、複数の素子間における加圧の均等性を良好にしようとする試みが行われている。

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、柔軟層が流動性を有する故、加圧プレートによる加圧力を高めたときに、柔軟層が容易に変形し、高い加圧力で素子アレイを加圧することができないだけでなく、実装基板に配置された複数の素子に対して均一に圧力をかけることができず、実装不良が生じるおそれがある。

特開２００４−２９６７４６号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、素子アレイを安定して実装基板上に製造することが可能な素子アレイの加圧装置、製造装置および製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る素子アレイの加圧装置は、
実装基板に配置された複数の素子からなる素子アレイを加圧する加圧部を持つ加圧プレートを有し、
前記加圧部は、板状の弾性材を有し、
前記弾性材の厚みは、前記素子の厚みの０．５〜２．０倍である。

本発明に係る素子アレイの加圧装置では、加圧部が板状の弾性材を有する。そのため、加圧プレートによる加圧時では、弾性材を介して、実装基板に配置された複数の素子からなる素子アレイを加圧することが可能となる。

特に、本発明に係る素子アレイの加圧装置では、弾性材の厚みが、素子の厚みの０．５〜２．０倍である。素子の厚みに対する弾性材の厚みをこのような範囲に設定した場合、弾性材には適度な厚みが具備されるため、弾性材は、素子アレイ等の表面形状に倣うように適度に変形しやすくなり、弾性材を介して、素子アレイを全体にわたって満遍なく加圧することが可能となる。また、弾性材には適度な固さが具備されるため、弾性材を介して素子アレイに十分な加圧力を与えることが可能となる。したがって、実装基板に配置された複数の素子に対して均一に圧力をかけることができる。

また、弾性材が変形すると、それに伴い圧力が発生するが、素子の厚みに対する弾性材の厚みを上記のような範囲に設定した場合、該圧力が加圧プレートによる加圧力に影響を与えるほど過度に大きくなることがない。したがって、加圧プレートによる加圧時において、加圧プレートによる加圧力が不均質に分散することを防止することが可能となり、実装基板に配置された複数の素子に対して均一に圧力をかけることができる。よって、本発明に係る素子アレイの加圧装置によれば、実装不良が生じることを防止し、素子アレイを安定して実装基板上に製造することができる。

前記弾性材は、前記加圧プレートの表面に設けられていてもよい。このような構成とすることにより、加圧プレートによる加圧時において、加圧プレートを加熱したときに、加圧プレートの熱が弾性材に伝達されやすくなり、例えば実装基板に設けられた導電性接合材料を用いて、複数の素子を実装基板に良好に実装することができる。

前記加圧部は、前記加圧プレートの表面よりも表面精度が高い板状の硬質材を有し、前記硬質材は、前記弾性材の表面に設けられており、前記硬質材の表面には、さらに他の前記弾性材が設けられていてもよい。硬質材の表面精度（例えば、平坦性や平滑性等）は、加圧プレートの表面精度（例えば、平坦性や平滑性等）に比べて高いため、各弾性材の間に硬質材を設けておくことにより、素子アレイとの当接面を構成する外側の弾性材を水平面に対して平行に近い状態で配置することが可能となる。そのため、素子アレイ等の表面と加圧部（弾性材）の加圧面（素子アレイとの当接面）との間の接触性（平行度合等）が良好となり、実装基板に配置された複数の素子に対して均一に圧力をかけることが可能となる。したがって、実装不良が生じることを効果的に防止し、素子アレイを安定して実装基板上に製造することができる。

また、加圧プレートの表面に設けられた弾性材が変形することにより、素子アレイ等の表面と、素子アレイ等との当接面を構成する外側の弾性材の表面とが平行になりやすくなり、素子アレイを構成する複数の素子に対してより均一に圧力をかけることができる。

前記加圧部は、前記加圧プレートの表面よりも表面精度が高い板状の硬質材を有し、前記硬質材は、前記加圧プレートの表面に設けられており、前記弾性材は、前記硬質材の表面に設けられていてもよい。このような構成とすることにより、加圧プレートの表面精度が良好ではない場合であっても、これを硬質材によって直接吸収することが可能となる。そのため、素子アレイとの当接面を構成する弾性材を水平面に対して平行に近い状態で配置することが可能となり、素子アレイ等の表面と加圧部（弾性材）の加圧面（素子アレイとの当接面）との間の接触性（平行度合等）が良好となる。したがって、実装基板に配置された複数の素子に対して均一に圧力をかけることが可能となり、実装不良が生じることを効果的に防止し、素子アレイを安定して実装基板上に製造することができる。

好ましくは、少なくとも１個の前記硬質材と少なくとも１個の前記弾性材とが前記加圧プレートの表面に交互に積層されている。このような構成とすることにより、硬質材および弾性材を加圧プレートに具備させることにより得られる前述の効果を良好に得ることが可能となり、実装基板に配置された複数の素子に対してより均一に圧力をかけることができる。

好ましくは、前記弾性材の表面には、撥水処理加工された撥水層が形成されている。このような構成とすることにより、弾性材の表面を介して、実装基板に形成された素子アレイを加圧するときに、弾性材の表面に素子が付着することを防止することが可能となり、実装不良が生じることを効果的に防止することができる。また、導電性接合材料を用いて複数の素子を実装基板に実装する場合、加圧プレートによる加圧時に、加圧部が導電性接合材料に接触したとしても、撥水層によって、加圧部に導電性接合材料が付着することを防止することが可能である。そのため、加圧部に導電性接合材料が付着することに伴う加圧プレートの損傷を防止することができる。

好ましくは、前記撥水層の厚みは、前記弾性材の厚みよりも小さい。このような構成とすることにより、弾性材の表面に素子が付着すること等を効果的に防止することができる。

前記素子の厚みは、５０μｍ以下であってもよい。このように微小な素子からなる素子アレイが加圧対象である場合であっても、弾性材が素子アレイ等の表面形状に倣うように適度に変形することにより、該素子アレイを構成する複数の素子に対して均一に圧力をかけることができる。

上記目的を達成するために、本発明に係る素子アレイの製造装置は、上述したいずれかの加圧装置を有する。上述したいずれかの加圧装置を用いて、素子アレイを実装基板に実装することにより、実装基板に配置された複数の素子に対して均一に圧力をかけることが可能となり、実装不良が生じることを防止し、素子アレイを安定して実装基板上に製造することができる。

前記実装基板が載置される実装台と、複数の前記素子が配置された供給基板が載置される供給台と、前記供給台に移動し前記供給基板から複数の前記素子をピックアップするとともに、前記実装台に移動しピックアップした複数の前記素子を前記実装基板に移送する搬送装置と、をさらに有し、前記加圧プレートは、前記搬送装置によって前記実装基板に移送された複数の前記素子からなる前記素子アレイを加圧してもよい。

このような構成とすることにより、いわゆるマストランスファーにおいて、複数の素子が一括して供給基板から実装基板に移送され、これらの素子からなる素子アレイに対して加圧プレートによる加圧を行う場合であっても、素子アレイを安定して実装基板上に製造することが可能であり、製造時における歩留まりを向上させることができる。

上記目的を達成するために、本発明に係る素子アレイの製造方法は、
複数の素子が配置された実装基板を準備する工程と、
前記素子の厚みの０．５〜２．０倍の厚みを有する板状の弾性材が設けられた加圧装置を用いて、前記実装基板に配置された複数の前記素子を加圧する工程と、を有する。

本発明に係る素子アレイの実装方法では、素子の厚みの０．５〜２．０倍の厚みを有する板状の弾性材が設けられた加圧装置を用いて、実装基板に配置された複数の素子を加圧する。そのため、弾性材が素子アレイ等の表面形状に倣うように適度に変形しやすくなり、弾性材を介して、素子アレイを十分な加圧力で全体にわたって満遍なく加圧することが可能となる。また、加圧プレートによる加圧力が不均質に分散することを防止することも可能となり、実装基板に配置された複数の素子に対して均一に圧力をかけることができる。したがって、本発明に係る素子アレイの実装方法によれば、実装不良が生じることを防止し、素子アレイを安定して実装基板上に製造することができる。

好ましくは、複数の前記素子を前記実装基板に設けられた導電性接合材料に向けて加圧することで複数の前記素子を前記実装基板に接続する。そのため、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive File）やＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）等の導電性接合材料を用いて複数の素子を実装基板に実装することが可能となり、実装基板上に素子アレイを容易に製造することができる。

図１は本発明の第１実施形態に係る加圧装置を示す概略側面図である。 図２は図１に示す加圧装置を有する素子アレイの製造装置の機能構成を示すブロック図である。 図３Ａはマストランスファーにより素子を供給基板から実装基板に移送する工程を示す断面図である。 図３Ｂは図３Ａの続きの工程を示す断面図である。 図３Ｃは図３Ｂの続きの工程を示す断面図である。 図４は本発明の第２実施形態に係る加圧装置を示す概略側面図である。 図５は本発明の第３実施形態に係る加圧装置を示す概略側面図である。 図６は本発明の第４実施形態に係る加圧装置を示す概略側面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る加圧装置１０は、加圧プレート１１を有する。加圧プレート１１は、ステンレス等の金属で構成されており、非加圧物（本実施形態では、複数の素子４０ａ〜４０ｃ）を加圧する。加圧装置１０は、複数の素子４０ａ〜４０ｃからなる素子アレイ４０を実装基板３０上に製造する素子アレイ４０の製造装置の一部を構成している。以下において、Ｘ軸は実装基板３０の幅方向に対応し、Ｙ軸は実装基板３０の奥行き方向に対応し、Ｚ軸は実装基板３０の高さ方向に対応する。Ｘ軸およびＹ軸は水平面に平行であり、Ｚ軸は鉛直線に平行であり、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は相互に垂直である。なお、図１等では、説明の便宜上、素子４０ａ〜４０ｃについては他の構成に対して大きめに図示している。

図２に示すように、素子アレイ４０の製造装置は、制御部９１と、加圧制御機構９２と、駆動機構９３と、加熱機構９４と、温度制御機構９５とを含み、上記各部によって、加圧プレート１１等の制御を行う。駆動機構９３は、加圧プレート１１を上下方向に駆動する。加圧制御機構９２は、加圧プレート１１の駆動時において、その加圧力（負荷量）の大きさを制御する。加熱機構９４は、例えばヒータからなり、図１に示す加圧プレート１１と実装基板３０等が載置される実装台２０とに内蔵されている。温度制御機構９５は、加熱機構９４による加熱温度を制御することにより、加圧プレート１１および実装台２０の加熱温度を制御する。制御部９１は、加圧制御機構９２、駆動機構９３、加熱機構９４および温度制御機構９５の動作を制御する。

図１において、実装基板３０は、図中Ｙ軸方向にも広がっており、円形または四角形の外形状を有する。本実施形態における実装基板３０の材質は、ガラスエポキシ材である。ただし、実装基板３０の材質は、これに限定されるものではなく、例えば、ガラス基板としてのＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、あるいはフレキシブル基板としてポリイミド、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン、ウレタン、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のエラストマー等、さらにはグラスウール等で構成されてもよい。

実装基板３０は、実装補助基板３２を介して、実装台２０に載置されている。実装基板３０の表面には、図示しない導電性接合材料が予め形成されている。この導電性接合材料は、異方性導電粒子接続あるいはバンプ圧接接続等により、実装基板３０と素子４０ａ〜４０ｃとを電気的および機械的に接続し、加熱により硬化する。導電性接合材料としては、例えばＡＣＦ、ＡＣＰ、ＮＣＦあるいはＮＣＰ等が挙げられる。導電性接合材料の厚みは、好ましくは、１．０〜１００００μｍである。

実装基板３０には、配線３１＿１および配線３１＿２が所定のパターンで形成されている。図示の例では、配線３１＿１，３１＿２が対になって形成されており、複数の配線３１＿１，３１＿２の対がＸ軸方向に沿って配置されている。配線３１＿１，３１＿２には、素子４０ａ〜４０ｃのいずれかを導電性接合材料を介して接続することが可能となっている。

実装補助基板３２は、平板状の薄い板体（剛体）で構成されている。実装補助基板３２は実装台２０上に載置されており、表面精度（平坦性や平滑性等）が比較的高い部材で構成されている。実装補助基板３２の表面精度は実装台２０の表面精度よりも優れており、実装補助基板３２の表面（特に、実装台２０が配置される側の面）は、実装台２０の表面と比較して、凹凸が少なく（すなわち、平滑であり）、水平面に対する傾斜が小さい（すなわち、平坦である）。

実装補助基板３２は硬質材で構成され、本実施形態では、実装補助基板３２はガラス基板によって構成されている。ただし、実装補助基板３２を構成する材料はこれに限定されるものではなく、例えば石英ガラス（ＳｉＯ_２）やダイヤモンド、あるいはサファイア、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、コージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）等のセラミック等で構成されていてもよい。表面精度として、実装補助基板３２の表面粗さＲａは、好ましくは０．１〜２.０μｍ、さらに好ましくは０．１〜１．０μｍである。

図示の例では、実装補助基板３２の厚みは、実装基板３０あるいは素子４０ａ〜４０ｃの厚みよりも厚くなっている。実装補助基板３２の厚みは、好ましくは１ｍｍ〜２０ｍｍである。実装補助基板３２の表面には、撥水処理加工が施されることにより、撥水層（図示略）が形成されていてもよい。撥水処理加工は、実装補助基板３２の表面に例えばフッ素系樹脂を塗布することにより行われる。撥水層の厚みは、好ましくは８μｍ以下である。

このように、実装基板３０を表面精度に優れた実装補助基板３２上に載置することにより、実装基板３０を水平面に対して傾斜することなく、安定して配置することが可能となる。また、実装補助基板３２の表面に撥水層を形成することにより、加圧プレート１１による素子アレイ４０の加圧時に、加圧部１２が実装基板３０に形成された導電性接合材料に接触し、導電性接合材料が実装補助基板３２側に流れたとしても、撥水層によって、実装補助基板３２に導電性接合材料が付着することを防止することができる。その結果、加圧部１２に導電性接合材料が付着することも防止することが可能となり、加圧プレート１１の損傷を防止することができる。

素子４０ａ〜４０ｃは、基板３０上にアレイ状に配置される。アレイ状とは、決められたパターンに従って複数行複数列に素子４０ａ〜４０ｃが配置された状態をいい、行方向と列方向の間隔は同一でもよく、あるいは相違していてもよい。

素子４０ａ〜４０ｃは、ディスプレイ用の表示基板にＲＧＢの各画素として配列され、またバックライトの発光体として照明基板に配列される。素子４０ａは赤色光素子であり、素子４０ｂは緑色発光素子であり、素子４０ｃは青色発光素子である。

本実施形態における素子４０ａ〜４０ｃは、マイクロ発光素子（マイクロＬＥＤ素子）であり、そのサイズ（幅×奥行き）は、例えば５μｍ×５μｍ〜５０μｍ×５０μｍである。また、素子４０ａ〜４０ｃの厚み（高さ）は、例えば５０μｍ以下である。

素子４０ａ〜４０ｃの一方側の面（実装基板３０が配置されている側の面）には、一対の電極（バンプ）４１＿１および４１＿２が突設されている。一対の電極４１＿１，４１＿２は、それぞれ実装基板３０に設けられた配線３１＿１，３１＿２に接続される。電極４１＿１，４１＿２の厚み（高さ）は、例えば３μｍ以下である。

素子４０ａ〜４０ｃが加圧プレート１１によって加圧されることにより、素子４０ａ〜４０ｃの各々の電極４１＿１，４１＿２と実装基板３０上に突設された配線３１＿１，３１＿２との間に挟まれるように配置された導電性接合材料が圧縮され、この圧縮された部分が導電性を有するようになる。これにより、配線３１＿１，３１＿２と電極４１＿１，４１＿２とが導通状態となり、実装基板３０に複数の素子４０ａ〜４０ｃからなる素子アレイ４０が実装される。

加圧プレート１１は、実装基板３０に配置された複数の素子４０ａ〜４０ｃからなる素子アレイ４０を加圧する加圧部１２を有する。加圧部１２は、弾性材１４を有する。

弾性材１４は、平板状（シート状）からなり、加圧プレート１１の表面に設けられている。弾性材１４は、接着剤等の接着手段や接合手段等によって加圧プレート１１の表面に固定されている。加圧プレート１１による加圧時において、弾性材１４の表面（素子４０ａ〜４０ｃが配置されている側の面）は、素子アレイ４０との当接面あるいは加圧面を構成する。すなわち、本実施形態に係る素子アレイ４０の加圧装置１０では、加圧プレート１１による加圧時において、弾性材１４を介して、実装基板３０に配置された複数の素子４０ａ〜４０ｃからなる素子アレイ４０を加圧することが可能となっている。

素子４０ａ〜４０ｃが配置されている側に位置する弾性材１４の一方側の面の表面積は、好ましくは素子アレイ４０あるいは実装基板３０の表面積と同程度であるか、それよりも大きい。この場合、加圧プレート１１による加圧時において、弾性材１４を介して、素子アレイ４０の表面全体を加圧することが可能となる。ただし、弾性材１４の表面積は、素子アレイ４０あるいは実装基板３０の表面積よりも小さくてもよい。

本実施形態では、弾性材１４はカーボンシートによって構成されている。ただし、弾性材１４を構成する材料はこれに限定されるものではなく、例えばポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン(登録商標)）、ポリプロピレン等の耐熱性樹脂、あるいはウレタン、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のエラストマー、さらにはグラスウール等からなるシートで構成されていてもよい。

なお、弾性材１４は、熱伝導性に優れた部材で構成されることが好ましい。このような部材で弾性材１４を構成することにより、加圧プレート１１による加圧時において、加圧プレート１１を加熱したときに、加圧プレート１１の熱が弾性材１４に伝達されやすくなる。そのため、弾性材１４を介して導電性接合材料に十分な熱量の熱を伝達することが可能となり、導電性接合材料を介して電極４１＿１，４１＿２と配線３１＿１，３１＿２とを効率的かつ安定的に接続することができる。

弾性材１４の表面には、撥水層１４ａが形成されている。撥水層１４ａは、弾性材１４の表面（図示の例では、素子４０ａ〜４０ｃが位置する弾性材１４の一方側の表面）に撥水処理加工が施されることにより形成される。撥水処理加工は、弾性材１４の表面に例えばフッ素系樹脂を塗布することにより行われる。撥水層１４ａの厚みは、弾性材１４の厚みよりも小さいことが好ましく、好ましくは８μｍ以下である。

弾性材１４の厚みＬ１は、好ましくは１ｍｍ以下である。弾性材１４の厚みＬ１と素子４０ａ〜４０ｃの厚み（高さ）Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２は、好ましくは０．５〜２．０である。なお、素子４０ａ〜４０ｃの厚みＬ２は、素体および電極４１＿１，４１＿２の各々の厚みの和に対応する。

次に、実装基板３０上に素子アレイ４０を製造する方法について説明する。

まず、図１に示すように、複数の素子４０ａ〜４０ｃが配置された実装基板３０を準備する。実装基板３０は、例えば図３Ａ〜図３Ｃに示すような工程を経て製造される。すなわち、図３Ａに示すように、複数の素子４０ａが配置された供給基板８０を準備し、供給台７０に載置する。供給基板８０は、例えば基板本体８１と、基板本体８１の表面に形成された粘着層８２とからなる。粘着層８２は、たとえば天然ゴム、合成ゴム、アクリル系樹脂、シリコーンゴムなどの樹脂で構成される。なお、基板本体８１は、可撓性を有する粘着性シート自体であってもよい。粘着層８２の表面には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の各々に所定間隔で素子４０ａがマトリックス状に着脱自在に付着されている。

図３Ｂに示すように、搬送装置６０のスタンプツール６１を供給台７０に移動させ、粘着層８２に付着された複数の素子４０ａを供給基板８０からピックアップする。そして、図３Ｃに示すように、スタンプツール６１を実装台２０に移動させ、ピックアップした複数の素子４０ａを実装基板３０に移送（配置）する。なお、スタンプツール６１は、各々所定の間隔で配置された複数の凸部を有し、この凸部の表面に形成された粘着層（図示略）に複数の素子４０ａを付着させることにより、複数の素子４０ａをピックアップすることが可能となっている。実装基板３０に配置された複数の素子４０ａは、実装基板３０に形成された導電性接合材料（図示略）に付着する。

同様にして、複数の素子４０ｂが配置された供給基板８０（図示略）を準備し、供給台７０に載置する。そして、スタンプツール６１を供給台７０に移動させ、供給基板８０から複数の素子４０ｂをピックアップするとともに、スタンプツール６１を実装台２０に移動させ、ピックアップした複数の素子４０ｂを実装基板３０に移送（配置）する。また、複数の素子４０ｃが配置された供給基板８０（図示略）を準備し、供給台７０に載置する。そして、スタンプツール６１を供給台７０に移動させ、供給基板８０から複数の素子４０ｃをピックアップするとともに、スタンプツール６１を実装台２０に移動させ、ピックアップした複数の素子４０ｃを実装基板３０に移送（配置）する。これにより、図３Ｃに示すような複数の素子４０ａ〜４０ｃが配置された実装基板３０を準備することができる。

次に、スタンプツール６１によって実装基板３０に移送された複数の素子４０ａ〜４０ｃからなる素子アレイ４０を加圧プレート１１の表面に設けられた弾性材１４で加圧する。加圧時における加圧プレート１１の加熱温度は、最大で５００度程度である。これにより、複数の素子４０ａ〜４０ｃが実装基板３０に設けられた導電性接合材料に向けて加圧され、複数の素子４０ａ〜４０ｃ（電極４１＿１，４１＿２）が導電性接合材料を介して実装基板３０（配線３１＿１，３１＿２）に電気的に接続される。以上のようにして、実装基板３０上に素子アレイ４０を製造することができる。

本実施形態に係る素子アレイ４０の加圧装置１０では、弾性材１４の厚みが、素子４０ａ〜４０ｃの厚みの０．５〜２．０倍である。素子４０ａ〜４０ｃの厚みに対する弾性材１４の厚みをこのような範囲に設定した場合、弾性材１４には適度な厚みが具備されるため、弾性材１４は、素子アレイ４０等の表面形状に倣うように適度に変形しやすくなり、弾性材１４を介して、素子アレイ４０を全体にわたって満遍なく加圧することが可能となる。また、弾性材１４には適度な固さが具備されるため、弾性材１４を介して素子アレイ４０に十分な加圧力を与えることが可能となる。したがって、実装基板３０に配置された複数の素子４０ａ〜４０ｃに対して均一に圧力をかけることができる。

また、弾性材１４が変形すると、それに伴い圧力が発生するが、素子４０ａ〜４０ｃの厚みに対する弾性材１４の厚みを上記のような範囲に設定した場合、該圧力が加圧プレート１１による加圧力に影響を与えるほど過度に大きくなることがない。したがって、加圧プレート１１による加圧時において、加圧プレート１１による加圧力が不均質に分散することを防止することが可能となり、実装基板３０に配置された複数の素子４０ａ〜４０ｃに対して均一に圧力をかけることができる。よって、本実施形態に係る素子アレイ４０の加圧装置１０によれば、実装不良が生じることを防止し、素子アレイ４０を安定して実装基板３０上に製造することができる。

また、弾性材１４の厚みを上記のような範囲に設定することにより、加圧プレート１１による加圧時において、加圧プレート１１を加熱したときに、加圧プレート１１の熱が弾性材１４に伝達されやすくなる。そのため、弾性材１４を介して導電性接合材料に十分な熱量の熱を伝達することが可能となり、導電性接合材料を介して電極４１＿１，４１＿２と配線３１＿１，３１＿２とを効率的かつ安定的に接続することができる。

また、本実施形態では、弾性材１４が、加圧プレート１１の表面に設けられている。そのため、加圧プレート１１による加圧時において、加圧プレート１１を加熱したときに、加圧プレート１１の熱が弾性材１４に伝達されやすくなり、例えば実装基板３０に設けられた導電性接合材料を用いて、複数の素子４０ａ〜４０ｃを実装基板３０に良好に実装することができる。

また、本実施形態では、弾性材１４の表面には、撥水処理加工された撥水層１４ａが形成されている。そのため、弾性材１４の表面を介して、実装基板３０に形成された素子アレイ４０を加圧するときに、弾性材１４の表面に素子４０ａ〜４０ｃが付着することを防止することが可能となり、実装不良が生じることを効果的に防止することができる。また、導電性接合材料を用いて複数の素子４０ａ〜４０ｃを実装基板３０に実装する場合、加圧プレート１１による加圧時に、加圧部１２が導電性接合材料に接触したとしても、撥水層１４ａによって、加圧部１２に導電性接合材料が付着することを防止することが可能である。そのため、加圧部１２に導電性接合材料が付着することに伴う加圧プレート１１の損傷を防止することができる。

また、本実施形態では、撥水層１４ａの厚みが、弾性材１４の厚みよりも小さい。そのため、弾性材１４の表面に素子４０ａ〜４０ｃが付着すること等を効果的に防止することができる。

また、本実施形態では、素子４０ａ〜４０ｃの厚みが５０μｍ以下である。このように微小な素子４０ａ〜４０ｃからなる素子アレイ４０が加圧対象である場合であっても、弾性材１４が素子アレイ４０等の表面形状に倣うように適度に変形することにより、該素子アレイ４０を構成する複数の素子４０ａ〜４０ｃに対して均一に圧力をかけることができる。

また、本実施形態では、搬送装置６０（スタンプツール６１）が、供給台７０に移動し供給基板８０から複数の素子４０ａ〜４０ｃをピックアップするとともに、実装台２０に移動しピックアップした複数の素子４０ａ〜４０ｃを実装基板３０に移送する。そのため、いわゆるマストランスファーにおいて、複数の素子４０ａ〜４０ｃが一括して供給基板８０から実装基板３０に移送され、これらの素子４０ａ〜４０ｃからなる素子アレイ４０に対して加圧プレート１１による加圧を行う場合であっても、素子アレイ４０を安定して実装基板３０上に製造することが可能であり、製造時における歩留まりを向上させることができる。

また、本実施形態では、複数の素子４０ａ〜４０ｃを実装基板３０に設けられた導電性接合材料に向けて加圧することで複数の素子４０ａ〜４０ｃを実装基板３０に接続する。そのため、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive File）やＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）等の導電性接合材料を用いて複数の素子４０ａ〜４０ｃを実装基板３０に実装することが可能となり、実装基板３０上に素子アレイ４０を容易に製造することができる。

第２実施形態
図４に示す実施形態に係る加圧装置１１０は、以下に示す点を除いて、第１実施形態に係る加圧装置１０と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。図４において、第１実施形態の加圧装置１０における各部材と共通する部材には、共通の符号を付し、その説明は一部省略する。

図４に示すように、加圧装置１１０は、加圧プレート１１１を有する。加圧プレート１１１は加圧部１１２を有し、加圧部１１２は加圧プレート１１１の表面よりも表面精度（平坦性や平滑性等）が高い板状の硬質材１３を有するという点において、第１実施形態における加圧部１２とは異なる。

硬質材１３は、平板状の薄い板体（剛体）で構成されている。本実施形態では、硬質材１３は、加圧プレート１１１の表面（素子４０ａ〜４０ｃが配置されている側の表面）に設けられている。硬質材１３は、接着剤等の接着手段あるいは接合手段によって加圧プレート１１１の表面に固定されている。

なお、硬質材１３は、例えばクランプ部材（ブラケット）を用いて、加圧プレート１１１に固定されていてもよい。この場合、硬質材１３を加圧プレート１１１に対して着脱自在に固定することが可能となり、加圧プレート１１１に具備された硬質材１３を新しい硬質材１３に容易に交換することができる。また、硬質材１３を着脱するときに、併せて弾性材１４を着脱することも可能であり、弾性材１４を新しい弾性材１４に容易に交換することができる。

硬質材１３の表面精度は、比較的高く、加圧プレート１１１の表面精度よりも優れている。硬質材１３の表面は、加圧プレート１１１の表面と比較して、凹凸が少なく（すなわち、平滑であり）、水平面に対する傾斜が小さい（すなわち、平坦である）。

本実施形態では、硬質材１３はガラス基板によって構成されている。ただし、硬質材１３を構成する材料はこれに限定されるものではなく、例えば石英ガラス（ＳｉＯ_２）やダイヤモンド、あるいはサファイア、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、コージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）等のセラミック等で構成されていてもよい。表面精度として、硬質材１３の表面粗さＲａは、好ましくは０．１〜２.０μｍ、さらに好ましくは０．１〜１．０μｍである。

本実施形態では、弾性材１４は、硬質材１３の表面に設けられている。図示の例では、弾性材１４の表面には図１に示す撥水層１４ａが具備されていないが、実際には撥水層１４ａが具備される。硬質材１３の表面粗さＲａを上記のような範囲に設定した場合、水平面に対する傾斜を低減しつつ弾性材１４を硬質材１３の表面に設けることが可能となり、加圧プレート１１１による加圧時において、硬質材１３の表面と素子アレイ４０の表面との間の接触性（平行度合等）を良好にすることができる。なお、硬質材１３の表面に撥水層１４ａが具備されていてもよい。この場合、上述した表面粗さＲａは撥水層１４ａの厚みを含めた値となることが好ましい。

また、加圧プレート１１１は通常金属で構成されるため、その加熱時に変形が生じるが、上述した材料で構成される硬質材１３は熱膨張係数が比較的小さく変形が生じにくい。そのため、硬質材１３の表面に弾性材１４を設けることにより、加圧プレート１１１による加圧時において、素子アレイ４０の表面と加圧部１２（弾性材１４）の加圧面との間の接触性が良好となり、実装基板３０に配置された複数の素子４０ａ〜４０ｃに対して均一に圧力をかけることが可能となる。

なお、硬質材１３は、熱伝導率が比較的高い部材で構成されることが好ましい。このような部材で硬質材１３を構成することにより、加圧プレート１１１による加圧時において、加圧プレート１１１を加熱したときに、加圧プレート１１１の熱が硬質材１３に伝達されやすくなり、さらに硬質材１３に伝達された熱が弾性材１４に伝達されやすくなる。そのため、弾性材１４を介して導電性接合材料に十分な熱量の熱を伝達することが可能となり、導電性接合材料を介して電極４１＿１，４１＿２と配線３１＿１，３１＿２とを効率的かつ安定的に接続することができる。

図示の例では、硬質材１３の厚みは、実装補助基板３２の厚みよりも薄くなっているが、実装補助基板３２の厚みよりも厚くてもよい。硬質材１３の厚みは、好ましくは１ｍｍ〜２０ｍｍである。

硬質材１３の厚みをこのような範囲に設定することにより、加圧プレート１１１による加圧時において、加圧プレート１１１を加熱したときに、加圧プレート１１１の熱が硬質材１３に伝達されやすくなり、さらに硬質材１３に伝達された熱が弾性材１４に伝達されやすくなる。そのため、弾性材１４を介して導電性接合材料に十分な熱量の熱を伝達することが可能となり、導電性接合材料を介して素子４０ａ〜４０ｃの電極４１＿１，４１＿２と配線３１＿１，３１＿２とを効率的かつ安定的に接続することができる。

本実施形態では、硬質材１３が加圧プレート１１１の表面に設けられており、弾性材１４が硬質材１３の表面に設けられている。そのため、加圧プレート１１１の表面精度が良好ではない場合であっても、これを硬質材１３によって直接吸収することが可能となる。そのため、素子アレイ４０との当接面を構成する弾性材１４を水平面に対して平行に近い状態で配置することが可能となり、素子アレイ４０等の表面と加圧部１１２（弾性材１４）の加圧面（素子アレイ４０との当接面）との間の接触性（平行度合等）が良好となる。したがって、実装基板３０に配置された複数の素子４０ａ〜４０ｃに対して均一に圧力をかけることが可能となり、実装不良が生じることを効果的に防止し、素子アレイ４０を安定して実装基板３０上に製造することができる。

第３実施形態
図５に示す実施形態に係る加圧装置２１０は、以下に示す点を除いて、第２実施形態に係る加圧装置１１０と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。図５において、第２実施形態の加圧装置１１０における各部材と共通する部材には、共通の符号を付し、その説明は一部省略する。

図５に示すように、加圧装置２１０は、加圧プレート２１１を有する。加圧プレート２１１は加圧部２１２を有し、加圧部２１２は加圧プレート２１１の表面に設けられた弾性材１４をさらに有するという点において、第２実施形態における加圧部１１２とは異なる。本実施形態では、加圧プレート２１１の表面に弾性材１４が設けられており、弾性材１４の表面に硬質材１３が設けられており、硬質材１３の表面に他の弾性材１４が設けられている。

すなわち、本実施形態では、少なくとも１個（図示の例では１個）の硬質材１３と少なくとも１個（図示の例では２個）の弾性材１４とが加圧プレート２１１の表面に交互に積層されており、加圧部２１２は３層の硬質材１３および弾性材１４で構成されている。なお、図示の例では、硬質材１３の表面に設けられた弾性材１４には図４に示す撥水層１４ａが具備されていないが、実際には撥水層１４ａが具備される。

本実施形態では、硬質材１３が弾性材１４の表面に設けられており、硬質材１３の表面にはさらに他の弾性材１４が設けられている。硬質材１３の表面精度（例えば、平坦性や平滑性等）は、加圧プレート２１１の表面精度（例えば、平坦性や平滑性等）に比べて高いため、各弾性材１４の間に硬質材１３を設けておくことにより、素子アレイ４０との当接面を構成する外側の弾性材１４を水平面に対して平行に近い状態で配置することが可能となる。そのため、素子アレイ４０等の表面と加圧部２１２（外側の弾性材１４）の加圧面（素子アレイ４０との当接面）との間の接触性（平行度合等）が良好となり、実装基板３０に配置された複数の素子４０ａ〜４０ｃに対して均一に圧力をかけることが可能となる。したがって、実装不良が生じることを効果的に防止し、素子アレイ４０を安定して実装基板３０上に製造することができる。

また、加圧プレート２１１の表面に設けられた弾性材１４が変形することにより、素子アレイ４０等の表面と、素子アレイ４０等との当接面を構成する外側の弾性材１４の表面とが平行になりやすくなり、素子アレイ４０を構成する複数の素子４０ａ〜４０ｃに対してより均一に圧力をかけることができる。

また、本実施形態では、少なくとも１個の硬質材１３と少なくとも１個の弾性材１４とが加圧プレート２１１の表面に交互に積層されている。そのため、弾性材１４を加圧プレート１１に具備させることにより得られる前述の効果（上記第１実施形態において得られる効果）と、硬質材１３を加圧プレート１１１に具備させることにより得られる前述の効果（上記第２実施形態において得られる効果）とを両立させることが可能となり、実装基板３０に配置された複数の素子４０ａ〜４０ｃに対してより均一に圧力をかけることができる。

第４実施形態
図６に示す実施形態に係る加圧装置３１０は、以下に示す点を除いて、第３実施形態に係る加圧装置２１０と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。図６において、第３実施形態の加圧装置２１０における各部材と共通する部材には、共通の符号を付し、その説明は一部省略する。

図６に示すように、加圧装置３１０は、加圧プレート３１１を有する。加圧プレート３１１は加圧部３１２を有し、加圧部３１２は硬質材１３および弾性材１４に加えて弾性材１５をさらに有するという点において、第３実施形態における加圧部２１２とは異なる。弾性材１５は、硬質材１３の表面に設けられている。

弾性材１５は、弾性材１４とは異なる形状を有し、弾性材１４に比べて、そのＸ軸方向幅および／またはＹ軸方向幅が小さくなっている。また、弾性材１５は、弾性材１４に比べて、その厚みが厚くなっている。弾性材１５を構成する材料は、弾性材１４と同じでもよく、あるいは異なっていてもよい。なお、図示の例では、弾性材１５には撥水層（図１に示す撥水層１４ａに相当する撥水層）が具備されていないが、実際には撥水層が具備される。

このように、弾性材１４とは形状や材料が異なる弾性材１５を硬質材１３の表面に設けた場合も第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

実施例１
図１に示すように、素子４０ａ〜４０ｃが配置された実装基板３０の試料を作製するとともに、加圧装置１０の加圧プレート１１の表面に弾性材１４を設けた。弾性材１４としては、カーボンシートを用いた。弾性材１４の厚みＬ１は５μｍ、素子４０ａ〜４０ｃの厚みＬ２は８μｍ（素体の厚み：５μｍ／電極の厚み：３μｍ）、弾性材１４の厚みＬ１と素子４０ａ〜４０ｃの厚み（高さ）Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２は、１．６０とした。

弾性材１４の表面（素子４０ａ〜４０ｃが位置する弾性材１４の一方側の表面）には、厚みが０．０５μｍの撥水コーティング剤からなる撥水層１４ａを形成した。

同じ試料を１０個作製し、弾性材１４が表面に設けられた加圧プレート１１で各試料を加圧した後、実装基板３０の表面を観察し、実装不良の有無を評価した。１０個の試料のうち、実装不良が全く観察されたかった場合をＧＯＯＤとし、実装不良が少しでも観察された場合をＮＧとして評価した。結果を表１に示す。

実施例２〜３、比較例１〜２
加圧プレート１１の表面に設ける弾性材１４の厚みＬ１を実施例１から変えることにより、弾性材１４の厚みＬ１と素子４０ａ〜４０ｃの厚み（高さ）Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２を変えた点を除いて、実施例１と同様な評価を行った。結果を表１に示す。

評価
表１に示すように、弾性材１４の厚みＬ１と素子４０ａ〜４０ｃの厚み（高さ）Ｌ２との比Ｌ１／Ｌ２が０．５〜２．０の範囲内に入っている場合に、実装不良が発生せず、素子アレイ４０を安定して実装基板３０上に製造することができることが確認できた。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

上記第１実施形態では、実装基板３０に実装される素子４０ａ〜４０ｃとしてマイクロＬＥＤを例示したが、マイクロＬＥＤ以外の他の素子が実装基板３０に実装されていてもよい。例えば、素子４０ａ〜４０ｃは、電子回路に使用される部品であり、ＭＥＭＳ、半導体素子、抵抗およびコンデンサ等のチップであってもよい。半導体素子には、トランジスタ、ダイオード、ＬＥＤおよびサイリスタ等のディスクリート半導体、あるいはＩＣやＬＳＩ等の集積回路が含まれる。また、ＬＥＤには、ミニＬＥＤ等が含まれる。このような素子を用いる場合、素子４０ａ〜４０ｃの厚み（高さ）は、好ましくは１００μｍ以下であり、さらに好ましくは５０μｍ以下である。上記第２実施形態〜上記第４実施形態についても同様である。

上記第１実施形態において、弾性材１４の表面あるいは撥水層１４ａの表面に、加圧プレート１１の表面に形成され得る凹凸よりも小さな凹凸（表面粗さＲａ：０．１〜１．０μｍ）が形成されていてもよい。この場合も、加圧プレート１１による加圧時において、加圧部１２（弾性材１４）の表面に、素子４０ａ〜４０ｃが付着することを防止することが可能となり、実装不良が生じることを効果的に防止することができる。上記第２実施形態および第３実施形態についても同様である。また、上記第４実施形態において、同様の凹凸が弾性材１５の表面あるいは弾性材１５に設けられた撥水層の表面に形成されていてもよい。

上記第１実施形態において、撥水層１４ａは、弾性材１４のうち、片側の面（複数の素子４０ａ〜４０ｃが位置する側の面）にのみ設けられていたが、その反対側の面にも設けられていてもよい。上記第２実施形態および第３実施形態についても同様である。

上記第２実施形態において、硬質材１３の表面（両面または片面）にも撥水層が設けられていてもよい。上記第３実施形態および第４実施形態についても同様である。なお、この場合も、撥水層の厚みは、好ましくは８μｍ以下である。

上記第３実施形態において、加圧部２１２に硬質材１３および／または弾性材１４が複数具備されている場合、各硬質材１３および各弾性材１４の表面（両面または片面）に撥水層が設けられていてもよい。

上記第３実施形態では、加圧部２１２には１個の硬質材１３と２個の弾性材１４とが具備されていたが、加圧部２１２に具備させる硬質材１３および弾性材１４の数はこれに限定されるものではなく、さらに多くてもよい。例えば、加圧部２１２に、２個の硬質材１３と３個の弾性材１４とを具備させてもよい。

上記第３実施形態において、加圧プレート２１１の表面に硬質材１３を設け、硬質材１３の表面に弾性材１４を設け、弾性材１４の表面にさらに他の硬質材１３を設け、該硬質材１３の表面にさらに他の弾性材１４を設けてもよい。また、この場合、加圧部２１２に、さらに硬質材１３および弾性材１４を追加して具備させてもよい。

上記第４実施形態において、弾性材１５の形状は図示の例に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。また、弾性材１４と弾性材１５の配置を入れ替えてもよい。また、上記第４実施形態の加圧装置３１０に上記第３実施形態に示す技術を適用し、少なくとも１個の硬質材１３と少なくとも１個の弾性材１４と少なくとも１個の弾性材１５とを加圧プレート３１１の表面に交互に積層させてもよい。

上記第１実施形態において、実装補助基板３２を省略してもよい。上記第２実施形態〜第４実施形態についても同様である。

上記第１実施形態では、加熱加圧接合により、素子４０ａ〜４０ｃを実装基板３０に実装する方法を示したが、固相接合や陽極接合、あるいはその他の方法により、素子４０ａ〜４０ｃを実装基板３０に実装してもよい。上記第２実施形態〜第４実施形態についても同様である。

１０，１１０，２１０，３１０…加圧装置
１１，１１１，２１１，３１１…加圧プレート
１２，１１２，２１２，３１２…加圧部
１３…硬質材
１４，１５…弾性材
２０…実装台
３０…実装基板
３１＿１，３１＿２…配線パターン
３２…実装補助基板
４０…素子アレイ
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…素子
４１＿１，４１＿２…電極
６０…搬送装置
６１…スタンプツール
７０…供給台
８０…供給基板
８１…基板本体
８２…粘着層
９１…制御部
９２…加圧制御機構
９３…駆動機構
９４…加熱機構
９５…温度制御機構

Claims (12)

1. 実装基板に配置された複数の素子からなる素子アレイを加圧する加圧部を持つ加圧プレートを有し、
   前記加圧部は、板状の弾性材を有し、
   前記弾性材の厚みは、前記素子の厚みの０．５〜２．０倍である素子アレイの加圧装置。
2. 前記弾性材は、前記加圧プレートの表面に設けられている請求項１に記載の加圧装置。
3. 前記加圧部は、前記加圧プレートの表面よりも表面精度が高い板状の硬質材を有し、
   前記硬質材は、前記弾性材の表面に設けられており、
   前記硬質材の表面には、さらに他の前記弾性材が設けられている請求項２に記載の加圧装置。
4. 前記加圧部は、前記加圧プレートの表面よりも表面精度が高い板状の硬質材を有し、
   前記硬質材は、前記加圧プレートの表面に設けられており、
   前記弾性材は、前記硬質材の表面に設けられている請求項１に記載の加圧装置。
5. 少なくとも１個の前記硬質材と少なくとも１個の前記弾性材とが前記加圧プレートの表面に交互に積層されている請求項３または４に記載の加圧装置。
6. 前記弾性材の表面には、撥水処理加工された撥水層が形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の素子アレイの加圧装置。
7. 前記撥水層の厚みは、前記弾性材の厚みよりも小さい請求項６に記載の素子アレイの加圧装置。
8. 前記素子の厚みは、５０μｍ以下である請求項１〜７のいずれかに記載の加圧装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の加圧装置を有する前記素子アレイの製造装置。
10. 前記実装基板が載置される実装台と、
    複数の前記素子が配置された供給基板が載置される供給台と、
    前記供給台に移動し前記供給基板から複数の前記素子をピックアップするとともに、前記実装台に移動しピックアップした複数の前記素子を前記実装基板に移送する搬送装置と、をさらに有し、
    前記加圧プレートは、前記搬送装置によって前記実装基板に移送された複数の前記素子からなる前記素子アレイを加圧する請求項９に記載の素子アレイの製造装置。
11. 複数の素子が配置された実装基板を準備する工程と、
    前記素子の厚みの０．５〜２．０倍の厚みを有する板状の弾性材が設けられた加圧装置を用いて、前記実装基板に配置された複数の前記素子を加圧する工程と、を有する素子アレイの製造方法。
12. 複数の前記素子を前記実装基板に設けられた導電性接合材料に向けて加圧することで複数の前記素子を前記実装基板に接続する請求項１１に記載の素子アレイの製造方法。

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