JP4244003B2 - 素子チップの実装方法 - Google Patents

Description

本発明は素子チップの実装方法、実装基板、電気光学装置及び電子機器に関し、特に、剥離転写法を用いて素子チップを実装基板に実装するための改良技術に関する。

半導体素子などの電子素子を実装基板上に実装する手法として、剥離転写法を用いる手法が知られている。例えば、特開平１０−１２５９３１号公報には、予め転写元基板上に剥離層を介して素子チップ等の被転写体を形成しておき、その後、素子チップ等を実装基板に接合し、さらに剥離層に光照射等を行って層内剥離又は界面剥離を生じさせることによって、素子チップ等の被転写体を実装基板に転写する手法が開示されている。この手法によれば、製造条件の異なるトランジスタチップとＥＬ（エレクトロルミネセンス）チップをそれぞれ最適な条件で転写元基板上に形成した後に実装基板へ転写することにより、ＥＬ表示装置を製造することができる。このような剥離転写法において、転写元基板に形成された多数の素子チップの中から個別的に選択した素子チップのみを実装基板に転写する手法も知られている。
特開平１０−１２５９３１号公報

しかし、ＡＣＰ（異方性導電ペースト）又はＮＣＰ（非導電性ペースト）などの接着剤を用いて実装基板と素子チップを接合すると、本来転写したい素子チップのみならず、これに隣接する素子チップにも接着剤が付着するため、本来単一の素子チップが転写されるべき位置に複数の素子チップが転写されてしまう不都合が生じていた。この他にも、転写工程終了後に転写元基板を実装基板から離すと、はみ出した接着剤に付着した素子チップが破壊されることもあった。このような現象は製品の歩留まりを低下させる要因となる。

そこで、本発明はこのような問題を解決し、選択された素子チップ以外の素子チップへの接着剤の付着を防止し、製品の歩留まりを向上させるための改良技術を提案することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の素子チップの実装方法は転写元基板上に形成された複数の素子チップの中から選択された何れかの素子チップを実装基板に実装するための方法であって、転写対象として選択された素子チップ以外の素子チップに離型部材を形成する工程と、転写対象として選択された素子チップを接着剤を介して実装基板に接着する工程と、転写対象として選択された素子チップを転写元基板から剥離する工程を含む。この方法によれば、転写対象となる素子チップ以外の素子チップには接着剤が付着しないように構成できるため、製品の歩留まり向上と転写元基板の転写効率向上を実現できる。

ここで、「素子チップ」とは、薄膜トランジスタ、ダイオード、抵抗、インダクタ、キャパシタ、発光素子などの機能素子又は当該機能素子を集積化した回路チップをいう。また、「実装基板」とは、素子チップを実装して所望の電子デバイスを構成するための基板をいい、素子チップに接続するべき配線などが予め形成されている。「離型部材」とは接着剤に対して離型性を備えた部材をいう。

本発明の素子チップの実装方法において、転写元基板上に形成された複数の素子チップを被覆するように離型部材を形成する工程と、転写対象として選択された素子チップを被覆している離型部材を部分的に除去する工程を含むのが望ましい。この方法によれば、離型部材の作成が容易となる。

離型部材を部分的に除去するには、レーザ光の照射が望ましい。レーザ照射によれば、離型部材の部分的除去を容易かつ迅速に行うことができる。

また、離型部材のサイズは、転写対象として選択されていない素子チップのサイズと略同一以上であることが望ましい。これにより、転写対象として選択された素子チップ以外の素子チップへの接着剤の付着を抑制できる。

離型部材としては、フッ素系材料又はテフロン（登録商標）系材料が好適である。接着剤に対する離型性を高めることができる。

本発明の実装基板は上述の実装方法で実装した素子チップを含む。本発明の実装方法で素子チップを実装することにより、製品の歩留まりを向上できる。

本発明の電気光学装置は上述した実装基板を備える。ここで、電気光学装置とは、電気的作用によって発光するあるいは外部からの光の状態を変化させる電気光学素子を備えた表示装置一般をいい、自ら光を発するものと外部からの光の通過を制御するもの双方を含む。例えば、電気光学素子として、液晶素子、電気泳動粒子が分散した分散媒体を有する電気泳動素子、ＥＬ素子、電界の印加により発生した電子を発光板に当て発光させる電子放出素子を備えたアクティブマトリクス型の表示装置等をいう。

本発明の電子機器は上述した実装基板を備える。ここで、電子機器とは、回路基板やその他の要素を備え、一定の機能を奏する機器一般をいい、その構成に特に限定はない。かかる電子機器としては、例えば、ＩＣカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、テレビジョン（ＴＶ）、ロールアップ式ＴＶ、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が含まれる。

本発明によれば、転写対象となる素子チップ以外の素子チップには接着剤が付着しないように構成できるため、製品の歩留まり向上と転写元基板の転写効率向上を実現できる。

以下、各図を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
図１はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）チップ３０上に離型部材４０を形成する工程の断面図である。まず、転写元基板２０（ＴＦＴアレイ基板）上に剥離層２１を介して複数のＴＦＴチップ３０を形成する（同図（Ａ））。単一のＴＦＴチップ３０には一画素分のＴＦＴ（例えば、３個）が含まれており、実装基板１０（図１参照）と接続するための複数の接続端子（又はバンプ）３１を備えている。

転写元基板２０としては、光透過性の材料で構成するのが望ましく、光透過率１０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましい。光透過率が低すぎると、照射光の減衰が大きくなり、剥離層２１に層内剥離又は界面剥離を生じさせるには大きな照射エネルギーを要する。転写元基板２０はプロセス温度（３５０℃〜１０００℃）よりも高い温歪点を有する材料で構成されているのが好ましく、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、コーニング、日本電気ガラスＯＡ−２等の耐熱ガラス、合成樹脂等が好適である。転写元基板２０の厚さは、特に限定されるものではないが、０．１〜５．０ｍｍ程度の膜厚が好ましく、０．５〜５．０ｍｍ程度が好ましい。透過光の光量を均一にするためには、転写元基板２０の厚みは均一であることが望ましい。

剥離層２１は、照射光の照射を受けて層内剥離及び／又は界面剥離を生じるよう構成された薄膜であり、照射光を受光することで、剥離層２１を構成する物質の原子間又は分子間の結合力が消失又は減少するものである。層内剥離又は界面剥離を生じさせる起因としては、例えば、アブレーションや、気体放出などがある。アブレーションとは、照射光を吸収した固体材料が光化学的又は熱的に励起され、その表面や内部の原子又は分子の結合が切断されて放出することをいい、主に、剥離層２１の構成材料の全部又は一部が溶融、蒸散などの相変化を伴う。剥離層２１の組成としては、例えば、（１）非晶質シリコン、（２）酸化ケイ素、ケイ酸化合物、酸化チタン、チタン酸化物、酸化ジルコニウム、ジルコン酸化合物、酸化ランタン、ランタン酸化化合物などの各種酸化物セラミックス、誘電体、が挙げられる。半導体酸化ケイ素としては、ＳｉＯ，ＳｉＯ₂，Ｓｉ₃Ｏ₂などが挙げられ、ケイ酸化合物としては、例えば、Ｋ₂ＳｉＯ₃，Ｌｉ₂ＳｉＯ₃，ＣａＳｉＯ₃，ＺｒＳｉＯ₄，Ｎａ₂ＳｉＯ₃が挙げられる。酸化チタンとしては、ＴｉＯ,Ｔｉ₂Ｏ₃,ＴｉＯ₂が挙げられ、チタン酸化合物としては、例えば、ＢａＴｉＯ₄,ＢａＴｉＯ₃,Ｂａ₂Ｔｉ₉Ｏ₂₀,ＢａＴｉ₅Ｏ₁₁,ＳｒＴｉＯ₃,ＰｂＴｉＯ₃,ＭｇＴｉＯ₃,ＺｒＴｉＯ₂,ＳｎＴｉＯ₄,Ａｌ₂ＴｉＯ₅,ＦｅＴｉＯ₃が挙げられる。酸化ジルコニウムとしては、ＺｒＯ₂が挙げられ、ジルコン酸化合物としては、例えば、ＢａＺｒＯ₃,ＺｒＳｉＯ₄,ＰｂＺｒＯ₃,ＭｇＺｒＯ₃,Ｋ₂ＺｒＯ₃が挙げられる。

剥離層２１として、この他にも、例えば、（３）ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＰＬＬＺＴ、ＰＢＺＴ等のセラミックス、或いは強誘電体、（４）窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化チタン、などの窒化物セラミックス、（５）有機系高分子材料、（６）金属などが挙げられる。有機系高分子材料としては、−ＣＨ₂−，−ＣＯ−（ケトン），−ＣＯＮＨ−（アミド），−ＮＨ−（イミド），−ＣＯＯ−（エステル），−Ｎ＝Ｎ−（アゾ），−ＣＨ＝Ｎ−（シフ）などの結合を有するもの、特にこれらの結合を多く有するものであれば特に限定されるものではない。また、有機系高分子材料は、構成式中に芳香族炭化水素を有するものであってもよい。このような有機系高分子材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、エポキシ樹脂などが好適である。また、金属としては、Ａｌ,Ｌｉ,Ｔｉ,Ｍｎ,Ｉｎ,Ｓｎ,Ｙ,Ｌａ,Ｃｅ,Ｎｄ,Ｐｒ,Ｇｄ,Ｓｍ又はこれらのうち少なくとも１種を含む合金が挙げられる。

剥離層２１の膜厚としては、剥離層２１の組成、層構成、形成方法などの諸条件で異なるが、１ｎｍ〜２０μｍ程度が好ましく、１０ｎｍ〜２０μｍ程度がより好ましく、４１ｎｍ〜１μｍ程度がさらに好ましい。剥離層２１の膜厚が薄すぎると、成膜の均一性が損なわれ、剥離にムラが生じることがあり、一方、膜厚が厚すぎると、剥離層２１の良好な剥離性を確保するために照射光の光量を多くする必要があるとともに、後工程で剥離層２１を除去するのに時間を要する。剥離層２１の形成方法は、特に限定されず、膜組成や膜厚などの諸条件に応じて適宜選択される。ＣＶＤ、蒸着、分子線蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＰＶＤなどの各種気相成長法、電気めっき、浸漬めっき、無電界めっきなどの各種めっき法、ラングミュア・ブロジェット法、スピンコート、スプレーコート、ロールコート等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法、ゾル・ゲル法などが挙げられる。

このように、転写元基板２０上に所定数のＴＦＴチップ３０を形成したならば、ＴＦＴチップ３０に接着剤４２を塗布し（同図（Ｂ））、接着剤４２を介して離型部材４０とＴＦＴチップ３０を接着させる（同図（Ｃ））。離型部材４０は後述する剥離転写工程の際に選択されたＴＦＴチップ３０以外のＴＦＴチップ３０に接着剤４２が付着するのを防止するための離型部材である。離型部材４０としては、接着剤４２に対して離型性のよい材質で構成するのが望ましく、例えば、フッ素系材料又はテフロン（登録商標）系材料が好適である。ＴＦＴチップ３０上に離型部材４０を形成する手法として、同図に示すように接着剤４２を介して接着する手法の他に、後述する剥離層２１と同様の膜組成を備えた薄膜を形成してもよい。

本明細書では、説明の便宜上、複数のＴＦＴチップ３０のうち転写対象となるＴＦＴチップを符号３０−１で示し、この転写対象となるＴＦＴチップ以外のＴＦＴチップを符号３０−２で示す。また、離型部材４０のうちＴＦＴチップ３０−１，３０−２に接着している離型部材をそれぞれ符号４０−１，４０−２で示す。また、ＴＦＴチップ３０−１，３０−２と、離型部材４０−１，４０−２を特に区別する必要がないときには、単にＴＦＴチップ２０、離型部材４０と称する。

さて、ＴＦＴチップ３０に離型部材４０を接着したならば、転写の対象となる素子チップ３０−１に接着している離型部材４０−１を除去する（同図（Ｄ））。離型部材４０−１の除去方法としては、レーザ照射、エッチングなどによる物理的又は化学的除去が考えられるが、作業の迅速性・容易性等の観点からレーザ照射が好ましい。レーザ光源としては、例えば、エキシマレーザが好適である。ＴＦＴチップ３０−２を被覆する離型部材４０−２のサイズとしては、少なくともＴＦＴチップ３０−２のサイズよりも若干大きめのサイズが好ましく、チップ間隔Ｐの概略半分程度まで離型部材４０−２の外縁を形成するのがより好ましい。

尚、転写の対象となるＴＦＴチップ３０−１の位置に対応して予め所定の大きさの開口部が形成された離型部材を用意し、ＴＦＴチップ３０−１が当該開口部から露出するように位置合わせした上で当該離型部材をＴＦＴチップ３０に接着等の手段で固着してもよい。

図２は転写元基板２０から実装基板（配線基板又は転写先基板）１０へＴＦＴチップ３０−１を転写することによってＥＬ表示装置を製造する工程の一部を図示している。ＴＦＴチップ３０−１を実装基板１０の所定位置に転写するため、転写元基板２０と実装基板１０の位置合わせを行う（同図（Ｅ））。実装基板１０は電気配線を絶縁するための絶縁層１２と、適度な強度を有するガラス基板１３の二層構造を成しており、接続端子３１に接続するためのバンプ１１を備えている。ＴＦＴチップ３０−１が転写されるべき実装基板１０の所定位置には接着剤５０が塗布されている。接着剤５０としては、ＡＣＰ（異方性導電ペースト）、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）、ＮＣＰ（非導電性ペースト）又はＮＣＦ（非導電性フィルム）などを利用できる。さて、転写元基板２０と実装基板１０の位置合わせが完了したならば、ＴＦＴチップ３０−１の接続端子３１をバンプ１１に圧着させる（同図（Ｆ））。このとき、接着剤５０は転写が予定されているＴＦＴチップ３０−１だけでなく、離型部材４０−２にも付着する。離型部材４０−２のサイズをＴＦＴチップ３０−２よりも大きくすることで、接着剤５０が離型部材４０−２を回り込んでＴＦＴチップ３０−２に付着するのを抑制できる。

次いで、接着剤５０を熱処理等で固化させた後、ＴＦＴチップ３０−１にのみ照射光６２が照射されるようにマスク６０を介して転写元基板２０の裏面から照射光を照射する（同図（Ｇ））。照射光６２は転写元基板２０を透過した後に剥離層２１に吸収され、剥離層２１の層内剥離又は界面剥離を誘起する。すると、剥離層２１の分子間結合が弱まり、ＴＦＴチップ３０が転写元基板２０から剥離する。照射光６２としては、剥離層２１の層内剥離又は界面剥離を生じさせるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（熱線）、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線（α線、β線、γ線）などが挙げられ、アブレーションを生じさせ易いという点ではレーザ光が好適である。レーザ光としては、気体レーザ、固体レーザなどが挙げられるが、特に、エキシマレーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、ＣＯ₂レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザなどが好適である。エキシマレーザは、短波長で高エネルギーを出力するため、極めて短時間で剥離層２１に層内剥離を生じさせることができる。剥離層２１内にアブレーションを誘起させるために、波長依存性がある場合は照射されるレーザ光の波長は１００〜３５０ｎｍ程度が望ましい。また、剥離層２１に、ガス放出、気化、昇華などの相変化を誘起して層内剥離若しくは界面剥離を生じさせるには、レーザ光の波長は３５０〜１２００ｎｍ程度が望ましい。このようにしてＴＦＴチップ３０−１を実装基板１０に転写したならば、転写元基板２０を実装基板１０から離隔する（同図（Ｈ））。このとき、同図（Ｈ）に示すように、接着剤５０が付着した離型部材４０−２がＴＦＴチップ３０−２から剥落する場合があるが、ＴＦＴチップ３０−２には接着剤５０は付着しないため、ＴＦＴチップ３０−２が転写元基板２０から剥落したり又は破壊される虞はない。

このように、本実施形態によれば、転写対象となるＴＦＴチップ３０−１以外のＴＦＴチップ３０−２に離型部材４０−２を形成した上で、ＴＦＴチップ３０−１を実装基板１０に転写する構成であるため、ＴＦＴチップ３０−２が接着剤５０に付着して転写元基板２０から剥落したり又は破壊される虞もないため、製品の歩留まり及び信頼性を向上させることができる。また、転写元基板２０に形成されたＴＦＴチップ３０の転写効率も向上させることができる。

図３及び図４は、上述した製造工程で得られたＥＬ表示装置を適用可能な電子機器の例を示す図である。図３（Ａ）は携帯電話への適用例であり、携帯電話２３０はアンテナ部２３１、音声出力部２３２、音声入力部２３３、操作部２３４、ＥＬ表示装置２００を備えている。同図（Ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、ビデオカメラ２４０は受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、ＥＬ表示装置２００を備えている。同図（Ｃ）は携帯型パーソナルコンピュータ（ＰＤＡ）への適用例であり、パーソナルコンピュータ２５０はカメラ部２５１、操作部２５２、ＥＬ表示装置２００備えている。

同図（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイへの適用例であり、ヘッドマウントディスプレイ２６０はバンド２６１、光学系収納部２６２、ＥＬ表示装置２００を備えている。同図（Ｅ）はリア型プロジェクターへの適用例であり、プロジェクター２７０は筐体２７１に、光源２７２、合成光学系２７３、ミラー２７４、２７５、スクリーン２７６、ＥＬ表示装置２００を備えている。同図（Ｆ）はフロント型プロジェクターへの適用例であり、プロジェクター２８０は筐体２８２に光学系２８１、ＥＬ表示装置２００を備え、画像をスクリーン２８３に表示可能になっている。

図４（Ａ）はテレビジョンへの適用例であり、テレビジョン３００はＥＬ表示装置２００を備えている。なお、パーソナルコンピュータ等に用いられるモニタ装置に対しても同様にＥＬ表示装置２００を適用し得る。同図（Ｂ）はロールアップ式テレビジョンへの適用例であり、ロールアップ式テレビジョン３１０はＥＬ表示装置２００を備えている。

ＥＬ表示装置２００の適用例としては、上述の他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等がある。また、本発明は上述した実施形態の内容に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で種々に変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、ＥＬ表示装置の製造工程を例に説明していたが、これ以外にも各種の電子機器に適用することが可能である。

本実施形態のＥＬ表示装置の製造工程断面図である。 本実施形態のＥＬ表示装置の製造工程断面図である。 電子機器の応用例を示す図である。 電子機器の応用例を示す図である。

符号の説明

１０…実装基板 １１…バンプ ２０…転写元基板 ３０…ＴＦＴチップ ３１…バンプ ４０…離型部材 ５０…接着剤

Claims (5)

1. 転写元基板上に形成された複数の素子チップの中から選択された何れかの素子チップを実装基板に実装するための方法であって、
   転写元基板上に形成された複数の素子チップのうち、転写対象として選択された素子チップ以外の素子チップ上に離型部材を形成する工程と、
   前記転写対象として選択された素子チップを、接着剤を介して前記実装基板に接着する接着工程であって、
   前記実装基板上の一部の領域であって、前記転写対象として選択された素子チップと対向する領域に接着剤を塗布する工程と、
   前記接着剤を介して前記転写元基板を対向配置する工程と、
   前記接着剤を固化する工程と、を有する接着工程と、
   前記接着工程の後、前記転写対象として選択された素子チップを前記転写元基板から剥離する工程を含む、素子チップの実装方法。
2. 請求項１に記載の素子チップの実装方法であって、
   前記転写元基板上に形成された前記複数の素子チップを被覆するように前記離型部材を形成する工程と、
   前記転写対象として選択された素子チップを被覆している前記離型部材を部分的に除去する工程を含む、素子チップの実装方法。
3. 請求項２に記載の素子チップの実装方法であって、
   レーザ光の照射により前記離型部材を部分的に除去する工程を含む、素子チップの実装方法。
4. 請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の素子チップの実装方法であって、
   前記離型部材のサイズが、前記転写対象として選択されていない素子チップのサイズと略同一以上であること、
   を特徴とする素子チップの実装方法。
5. 請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載の素子チップの実装方法であって、
   前記離型部材はフッ素系材料又はテフロン（登録商標）系材料から成る、素子チップの実装方法。

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