JP6764575B2 - マイクロｌｅｄモジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、表示パネル用のマイクロＬＥＤモジュール及びその製造方法に関する。
液晶（ＬＣＤ）表示パネル及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示パネルは、現在よく見られる表示パネルであり、両者を比較すると、ＯＬＥＤ表示パネルの各画素が自発光でき、過去ＬＣＤ表示パネルは電流を通じて各画素点の光透過率を制御し、漏光現象の発生を避けることができないため、従来ＬＣＤ表示パネルのコントラスト及び表示色はいずれもＯＬＥＤ表示パネルより劣っていた。
ＬＣＤ表示パネルのコントラスト不足の問題を改善するため、業界ではマイクロ発光ダイオード（Ｍｉｃｒｏ ＬＥＤ）の直下型バックライトモジュールを提案し、バックライトモジュール中の多くのＬＥＤの明暗制御を通じて大幅に過去ＬＣＤ表示パネルのよく見られる漏光現象を減少することで、コントラスト及び表示色を大幅に向上させることができる。また、マイクロ発光ダイオードも三原色のＬＥＤを利用して自発光表示画素とし、直接ＬＥＤ表示パネル使用として使用できる。
過去Ｍｉｃｒｏ ＬＥＤ技術は、ＬＥＤチップのマストランスファー（Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）、すなわち多くのＬＥＤチップをあらかじめ製造した回路基板上に大量移動することに関わり、従来のマストランスファー技術が例えば図２１乃至図２５に示すように、まずあらかじめ製造した集積回路基板１を用意し、そして集積回路基板１上の複数のコンタクトパッド２に半田３を印刷し、次に複数のＬＥＤチップ４を載置する１つの基板５を用意し、ＬＥＤチップ４のＰ極、Ｎ極のコンタクトパッド６ａ、６ｂを各々回路基板１の複数のコンタクトパッド２に合わせ、最後に改めて半田３を付けてＰ極、Ｎ極のコンタクトパッド６ａ、６ｂと回路基板１の複数のコンタクトパッド２を電気的に接続させる。
従来のマストランスファー技術は、やはりその技術ボトルネックがあり、ＬＥＤチップの超小型化傾向につれ、一括でＬＥＤチップを大量移動すると、移動設備の精度に対する要求が極めて高く、歩留まりが向上しにくく、一括でＬＥＤチップを少量移動すると、移動時間が明らかに増加し、生産能力を高めることが困難である。
よって、如何にして従来Ｍｉｃｒｏ ＬＥＤ技術が直面するマストランスファーボトルネックを改善するかが、実際当業者が考えることに値する。
これに鑑み、本発明の主な目的は、ＬＥＤチップをあらかじめ製造した回路基板に移動する必要がないマイクロＬＥＤモジュール及びその製造方法を提供することにある。
上記目的及びその他の目的を達成するため、本発明は、マイクロＬＥＤモジュールを提供するものであり、前記マイクロＬＥＤモジュールは並列する複数のフリップチップＬＥＤと、光画像化可能な誘電体層とを含み、それらフリップチップＬＥＤが発光側と電気的接続側とを備え、各該フリップチップＬＥＤの電気的接続側がＰ極コンタクトパッドとＮ極コンタクトパッドとを有し、誘電体層がそれらフリップチップＬＥＤの電気的接続側に形成され、かつ誘電体層内に複数の電気的導通路が形成され、それら電気的導通路内にそれらフリップチップＬＥＤのＰ極コンタクトパッド及びＮ極コンタクトパッドに各々対応する複数の回路が形成され、各該回路はその対応するＰ極コンタクトパッド又はＮ極コンタクトパッドと接触する。
上記目的及びその他の目的を達成するため、本発明は、マイクロＬＥＤモジュール製造方法を提供するものであり、前記製造方法は、
発光側と電気的接続側とを備え、前記電気的接続側はＰ極コンタクトパッドとＮ極コンタクトパッドとを有する複数のフリップチップＬＥＤを並列させるステップと、
それらフリップチップＬＥＤの電気的接続側に誘電体層が形成されるステップと、
誘電体層に複数の電気的導通路が形成されるステップと、
それら電気的導通路内にそれらフリップチップＬＥＤのＰ極コンタクトパッド及びＮ極コンタクトパッドに各々対応する複数の回路が形成され、各該回路はその対応するＰ極コンタクトパッド又はＮ極コンタクトパッドと接触するステップと、
を含む。
発光側と電気的接続側とを備え、前記電気的接続側はＰ極コンタクトパッドとＮ極コンタクトパッドとを有する複数のフリップチップＬＥＤを並列させるステップと、
それらフリップチップＬＥＤの電気的接続側に誘電体層が形成されるステップと、
誘電体層に複数の電気的導通路が形成されるステップと、
それら電気的導通路内にそれらフリップチップＬＥＤのＰ極コンタクトパッド及びＮ極コンタクトパッドに各々対応する複数の回路が形成され、各該回路はその対応するＰ極コンタクトパッド又はＮ極コンタクトパッドと接触するステップと、
を含む。
上記技術的手段を介して、本発明は従来のＬＥＤアレイをあらかじめ製造した回路基板にマストランスファーする工程を採用することなく、あらかじめ並べられたＬＥＤアレイ上に回路を直接再構成することに変更し、この製造方法は加工の歩留まりが高いだけではなく、かつ設備投資コストが低く、Ｍｉｃｒｏ ＬＥＤ技術の普及応用を大幅に助ける。
図１を参照すると、本発明の一実施例に係るマイクロＬＥＤモジュールである。該マイクロＬＥＤモジュールは、並列する複数のフリップチップＬＥＤ２０と、誘電体層３０と、誘電体層３０内に形成される複数の回路４０と、ソルダーマスク層７０とを含む。本発明のマイクロＬＥＤモジュール内のフリップチップＬＥＤ２０は、例えば単色光（例えば白色光）を発して液晶ディスプレイにバックライトモジュール使用として応用でき、又は本発明のマイクロＬＥＤモジュールも各々三原色光（或いは更に黄色光を含む）を発することができるフリップチップＬＥＤ２０を設けてマイクロ発光ダイオードディスプレイ（Ｍｉｃｒｏ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）に応用できる。
それらフリップチップＬＥＤ２０が例えばアレイ状に並べられ、かつフリップチップＬＥＤ２０は発光側２１と電気的接続側２２とを備え、各フリップチップＬＥＤ２０の電気的接続側２２がバンプ（ｂｕｍｐ）状のＰ極コンタクトパッド（ｐ−ｃｏｎｔａｃｔ ｐａｄ）２３とＮ極コンタクトパッド（ｎ−ｃｏｎｔａｃｔ ｐａｄ）２４とを有し、Ｐ極コンタクトパッドが該フリップチップＬＥＤのＰ極（陽極）に電気的に接続され、Ｎ極コンタクトパッドが該フリップチップＬＥＤのＮ極（陰極）に電気的に接続され、Ｐ極、Ｎ極はエポキシ樹脂等の透明なパッケージ材料で覆われ、Ｐ極コンタクトパッド及びＮ極コンタクトパッドがパッケージ材料から露出され、フリップチップＬＥＤが発光側２１に向かって発光できる。加工の利便性を図り、製造プロセスの精度を向上するため、それらフリップチップＬＥＤ２０の発光側２１は載置体１０上に実装され、該載置体１０が例えば硬い板とすることができ；前記マイクロＬＥＤモジュールの製作を完了した後、載置体１０を除去させることができる。
誘電体層３０は、それらフリップチップＬＥＤ２０の電気的接続側２２に形成され、かつ誘電体層３０が光画像化可能な誘電体（ｐｈｏｔｏｉｍａｇｅａｂｌｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）で製造されることができ、前記光画像化可能な誘電体が特定波長範囲の光線（例えば紫外線）に対し感光性を有し、前記光画像化可能な誘電体内のエマルション（例えば 感光性ポリマー）が感光性基を有し、それら感光性基が特定波長範囲の光で照射された時、光化学反応を起こすことができ；前記光画像化可能な誘電体は、ポジ型光画像化可能な誘電体とすることができ、その感光部が現像液内に溶けることができ；前記光画像化可能な誘電体もネガ型光画像化可能な誘電体とすることができ、その非感光部が現像液内に溶けることができる。
露光現像技術を通じて前記誘電体層に複数の電気的導通路３３が形成されることができ、電気的導通路３３内にＰ極コンタクトパッド２３及びＮ極コンタクトパッド２４に各々対応する複数の回路４０が形成され、各回路４０がその対応するＰ極コンタクトパッド２３又はＮ極コンタクトパッド２４と直接接触し、回路４０とＰ極コンタクトパッド又はＮ極コンタクトパッドとの間に導電性ペースト又は半田を設ける必要がなく、回路４０は例えば銅等の導電性が良好な材質で製造される。その他の可能な実施形態において、誘電体層は、非光画像化可能な誘電体による製造に変更でき、前記電気的導通路が例えばレーザー加工方式による製造に変更することもできる。
図１及び図１２を一緒に参照すると、誘電体層３０は、それらフリップチップＬＥＤ２０に接近する第１側３１とそれらフリップチップＬＥＤ２０から離れた第２側３２とを有し、回路配置のニーズに応じて前記回路４０の局部が誘電体層３０の第２側３２から露出する可能性があり、ソルダーマスク層７０が露出した回路４０及び誘電体層３０の第２側３２を覆い、ソルダーマスク層７０及び誘電体層３０がいずれも電気の絶縁体とする。理解すべき点は、それら回路４０の一部はソルダーマスク層７０から露出するコンタクトパッドであり、それらコンタクトパッドが例えばドライバＩＣチップと電気的に接続することができる。その他の可能な実施形態において、回路は誘電体層で被覆被られるため、ソルダーマスク層を設ける必要がない。
図２乃至図２０は、発光ダイオードモジュールの製造プロセスを示し、次に説明する。
図２に示すように、複数のフリップチップＬＥＤ２０の発光側２１を取り外されることができる載置体１０上に並べると共に実装し、それらフリップチップＬＥＤ２０を載置体１０上にアレイ状に並列させ、かつフリップチップＬＥＤ２０の電気的接続側２２、Ｐ極コンタクトパッド２３及びＮ極コンタクトパッド２４が上方に向く。
図３に示すように、それらフリップチップＬＥＤ２０の電気的接続側２２に誘電体層３０の底層が形成され、Ｐ極コンタクトパッド２３及びＮ極コンタクトパッド２４の頂面も前記誘電体層３０で被覆され、本実施形態は光画像化可能な誘電体を誘電体層３０として使用する。
図４に示すように、該誘電体層３０に対し露光処理を行うことができ、フォトマスク（図示せず）上のパターンを誘電体層３０上にトランスファーさせ、誘電体層３０の一部は感光部で、もう一部が非感光部である。
図５に示すように、現像液を利用して誘電体層３０の一部を除去させ、誘電体層３０の底層に複数の畝状模様３０ａが形成され、一部の畝状模様３０ａはＰ極コンタクトパッド２３及びＮ極コンタクトパッド２４に向き合い、Ｐ極コンタクトパッド２３及びＮ極コンタクトパッド２４を露出させる。
図６に示すように、無電解銅めっき及び／又は電気銅めっきの方式を利用して誘電体層３０、Ｐ極コンタクトパッド２３及びＮ極コンタクトパッド２４の頂面に第１銅めっき層４０ａが形成され、次に図７に示すように、第１銅めっき層４０ａの頂面に感光性乾燥膜５０が形成され、その後図８に示すように露光パターン転写処理を行い、別のフォトマスク（図示せず）上のパターンを乾燥膜５０上に転写し、次に図９に示すように、現像処理を行い、一部の乾燥膜５０を除去し、そして図１０に示すように、エッチング液で乾燥膜５０に覆われていない銅を除去しから図１１に示すように乾燥膜５０を除去する。
その後、回路設計のニーズに応じて図１２乃至図１４に示すように、光画像化可能な誘電体の塗布、露光パターン転写及び現像作業を行い、そして誘電体層３０の他層を形成し、この時誘電体層３０の各層中に形成された畝状模様３０ａ、３０ｂは図１に示す電気的導通路３３とすることができる。
次に、図１５乃至図２０に示すように、電気銅めっきの実施、乾燥膜６０の形成、露光パターン転写、現像、エッチング、乾燥膜６０除去処理を行うことで、パターン化の第２銅めっき層４０ｂが形成されることができ、第１、第２銅めっき層４０ａ、４０ｂを結合すると、図１に示す回路４０となり、最後に回路４０及び誘電体層３０の第２側３２にソルダーマスク層７０が形成されると、図１に示すマイクロＬＥＤモジュールとなる。また、前記作業を終えた後、マイクロＬＥＤモジュールの載置体１０を除去させることができる。
言及すべき点は、前記誘電体層及び回路の製造工程は、回路配置ニーズによって一層以上に分けて層別実施することができ、上記製造プロセスに示す例に限定されない。その他の可能な実施形態において、層別実施によって成る各回路は、必ず垂直方向のみに延伸することはなく、それら回路の一部も水平方向上に配置配列することも可能である。その他の可能な実施形態において、それらフリップチップＬＥＤは、必ず等間隔で並べることはなく、例えば一部の隣り合うフリップチップＬＥＤの間に回路配置通路を残しておくことができる。
１ 集積回路基板
２ コンタクトパッド
３ 半田
４ ＬＥＤチップ
５ 基板
６ａ Ｐ極コンタクトパッド
６ｂ Ｎ極コンタクトパッド
１０ 載置体
２０ フリップチップＬＥＤ
２１ 発光側
２２ 電気的接続側
２３ Ｐ極コンタクトパッド
２４ Ｎ極コンタクトパッド
３０ 誘電体層
３０ａ、３０ｂ 畝状模様
３１ 第１側
３２ 第２側
３３ 電気的導通路
４０ 回路
４０ａ 第１銅めっき層
４０ｂ 第２銅めっき層
５０、６０ 乾燥膜
７０ ソルダーマスク層
２ コンタクトパッド
３ 半田
４ ＬＥＤチップ
５ 基板
６ａ Ｐ極コンタクトパッド
６ｂ Ｎ極コンタクトパッド
１０ 載置体
２０ フリップチップＬＥＤ
２１ 発光側
２２ 電気的接続側
２３ Ｐ極コンタクトパッド
２４ Ｎ極コンタクトパッド
３０ 誘電体層
３０ａ、３０ｂ 畝状模様
３１ 第１側
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４０ 回路
４０ａ 第１銅めっき層
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５０、６０ 乾燥膜
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Claims (4)
- 発光側と電気的接続側とを備え、前記電気的接続側にＰ極コンタクトパッドとＮ極コンタクトパッドとを有する並列する複数のフリップチップＬＥＤと、
前記フリップチップＬＥＤの前記電気的接続側に形成され、複数の電気的導通路が形成された誘電体層と、
前記電気的導通路内に形成された、前記フリップチップＬＥＤの前記Ｐ極コンタクトパッド及び前記Ｎ極コンタクトパッドに各々対応する複数の回路であって、対応する前記Ｐ極コンタクトパッド又は前記Ｎ極コンタクトパッドと電気的に接触する複数の前記回路と、
を含み、
前記誘電体層は、前記フリップチップＬＥＤに接近する第１側と前記フリップチップＬＥＤから離れた第２側とを有し、
前記誘電体層の前記第２側を覆うソルダーマスク層を更に含み、
前記回路の局部は、前記誘電体層の前記第２側から露出され、前記ソルダーマスク層のうち前記Ｐ極コンタクトパッド及び前記Ｎ極コンタクトパッドに対応した一部の領域が、露出した前記局部の全体を覆うことを特徴とする、マイクロＬＥＤモジュール。 - 除去できる載置体を更に含み、前記フリップチップＬＥＤの前記発光側は前記載置体に実装されることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロＬＥＤモジュール。
- 発光側と電気的接続側とを備え、前記電気的接続側にＰ極コンタクトパッドとＮ極コンタクトパッドとを有する複数のフリップチップＬＥＤを並列させる第１のステップと、
前記第１のステップにより並列させられた前記フリップチップＬＥＤの前記電気的接続側に誘電体層が形成される第２のステップと、
前記第２のステップで形成された前記誘電体層に複数の電気的導通路が形成される第３のステップと、
前記第３のステップで形成された前記電気的導通路内に前記フリップチップＬＥＤの前記Ｐ極コンタクトパッド及び前記Ｎ極コンタクトパッドに各々対応する複数の回路であって、対応する前記Ｐ極コンタクトパッド又は前記Ｎ極コンタクトパッドと電気的に接触する複数の前記回路が形成される第４のステップと、
前記フリップチップＬＥＤに接近する第１側と前記フリップチップＬＥＤから離れた第２側とを有する前記誘電体層の前記第２側にソルダーマスク層が形成される第５のステップと
を含み、
前記回路の局部は、前記誘電体層の前記第２側から露出され、前記ソルダーマスク層のうち前記Ｐ極コンタクトパッド及び前記Ｎ極コンタクトパッドに対応した一部の領域が、露出した前記局部の全体を覆うように、前記ソルダーマスク層が形成されることを特徴とする、マイクロＬＥＤモジュールの製造方法。 - 前記第１のステップでは、前記フリップチップＬＥＤの前記発光側が除去できる載置体に向けられて並べられ、前記フリップチップＬＥＤが前記載置体に実装されることを特徴とする、請求項３に記載のマイクロＬＥＤモジュールの製造方法。
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