JP7266947B2 - 素子実装基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、素子実装基板の製造方法に関する。
近年、コスト低減や新たな性能発現等を目的として、LEDなどの各種素子の小型化についての検討がなされている。
LEDは、その一般的な大きさが、500μm□~1000μm□程度、厚みが100μm~200μm程度であり、いわゆる3σ管理で実装する場合は、実装を行うにあたって求められる位置精度は±10μm前後とされている。
LEDなどの各種素子を小型化していくと、高い位置精度での実装が非常に難しくなる。例えば、従来のLEDに比べて大幅に小型化されたマイクロLEDは、一般に、3μm□~30μm□程度、厚みが1μm~10μm程度という微小サイズであり、このような素子を高い位置精度で実装しようとすると、求められる位置精度は±数十nm前後となり、従来の素子実装基板の製造方法では、このような高い位置精度の実装が実現できない。
従来の素子実装基板の製造方法として、例えば、レーザー光の照射による基板への転写を利用した製造方法が報告されている(特許文献1)。しかし、このような製造方法においては、転写の際の空気抵抗の影響によって実装の際の位置ずれが生じるため、高い位置精度の実装を行うことが困難である。
特開2010-161221号公報
本発明の課題は、素子が高い位置精度で実装された素子実装基板の製造方法を提供することにある。
本発明の素子実装基板の製造方法は、
基板上に素子が実装された素子実装基板を製造する方法であって、
仮固定材上に素子の一方の面を保持させて該素子を配列させた素子付仮固定材を準備する、素子付仮固定材準備工程(I)と、
該素子のもう一方の面が基板上に付着するように、該素子付仮固定材を該基板上に配置する、素子付仮固定材配置工程(II)と、
該基板上に付着した該素子から該仮固定材を剥離する仮固定材剥離工程(III)と、
を含む。
一つの実施形態においては、上記素子がLEDチップである。
一つの実施形態においては、上記LEDチップがマイクロLEDチップである。
本発明によれば、素子が高い位置精度で実装された素子実装基板の製造方法を提供できる。
図1は、素子付仮固定材準備工程(I)において得られる素子付仮固定材の概略断面図である。 図2は、素子付仮固定材配置工程(II)の説明図である。 図3は、仮固定材剥離工程(III)の説明図である。 図4は、本発明の素子実装基板の製造方法の実施形態2を示す説明図である。
≪本発明の素子実装基板の製造方法の実施形態≫
本発明の素子実装基板の製造方法は、基板上に素子が実装された素子実装基板を製造する方法である。本発明の素子実装基板の製造方法によれば、素子を高い位置精度で実装できるので、実装位置不良による歩留まり低下を解消できる。
本発明の素子実装基板の製造方法は、素子付仮固定材準備工程(I)と素子付仮固定材配置工程(II)と仮固定材剥離工程(III)とを含む。本発明の素子実装基板の製造方法は、素子付仮固定材準備工程(I)を複数含んでいてもよい。本発明の素子実装基板の製造方法は、素子付仮固定材配置工程(II)を複数含んでいてもよい。本発明の素子実装基板の製造方法は、仮固定材剥離工程(III)を複数含んでいてもよい。本発明の素子実装基板の製造方法は、素子付仮固定材準備工程(I)と素子付仮固定材配置工程(II)と仮固定材剥離工程(III)とを含んでいれば、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な他の工程を含んでいてもよい。例えば、素子を実装した後に、ステッパー等の半導体フォトリソグラフィー装置で配線を形成する工程を含んでいてもよい。
<素子付仮固定材準備工程(I)>
素子付仮固定材準備工程(I)においては、仮固定材上に素子の一方の面を保持させて該素子を配列させた素子付仮固定材を準備する。
なお、本発明の説明において、「素子の一方の面」とは、素子が有する実質的に対向する2つの面の一方の面を意味し、「素子のもう一方の面」とは、素子が有する実質的に対向する2つの面において、上記「素子の一方の面」と対向する面を意味する。
図1に、素子付仮固定材準備工程(I)において得られる素子付仮固定材の概略断面図を示す。図1において、素子付仮固定材100は、仮固定材20の上に素子10の一方の面10aが保持されて該素子10が配列している。
素子付仮固定材は、仮固定材上に素子の一方の面を保持させて該素子を配列させる方法であれば、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な方法によって準備すればよい。このような方法としては、例えば、素子の一方の面にダイアタッチフィルムなどのフィルム状接着剤を設けるようにし、素子のもう一方の面を、吸着シート、微粘着テープ、紫外線剥離型粘着テープ、熱剥離型粘着テープなどの仮固定材の上に仮固定させて、配列させる方法などが挙げられる。
<素子付仮固定材配置工程(II)>
素子付仮固定材配置工程(II)においては、素子付仮固定材に保持された素子のもう一方の面が基板上に付着するように、素子付仮固定材を該基板上に配置する。図2に、素子付仮固定材配置工程(II)の説明図を示す。図2において、素子付仮固定材100は、素子10のもう一方の面10bが基板200の上に付着するように配置され、仮固定材付実装基板300が得られる。
仮固定材付実装基板は、素子付仮固定材に保持された素子のもう一方の面が基板上に付着するように、素子付仮固定材を該基板上に配置させる方法であれば、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な方法によって作製すればよい。このような方法としては、例えば、仮固定材の上に配列させた素子のダイアタッチフィルムなどのフィルム状接着剤が設けられた面を、シリコン基板などの基板に、位置を調整して貼り合せる方法が挙げられる。このような貼り合せる方法としては、例えば、圧着での貼り合わせや、減圧での貼り合わせや、加圧での貼り合わせや、加熱での貼り合わせなどが挙げられる。
<仮固定材剥離工程(III)>
仮固定材剥離工程(III)においては、基板上に付着した素子から仮固定材を剥離する。図3に、仮固定材剥離工程(III)の説明図を示す。図3において、素子付仮固定材配置工程(II)によって得られる仮固定材付素子実装基板300から、仮固定材20が剥離され、基板200上に素子10が実装された素子実装基板1000が得られる。
素子実装基板は、基板上に付着した素子から仮固定材を剥離する方法であれば、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な方法によって作製すればよい。このような方法としては、例えば、仮固定材が吸着シートや微粘着テープであればピールなどの方法、仮固定材が紫外線剥離型粘着テープであれば紫外線照射剥離などの方法、仮固定材が熱剥離型粘着テープであれば加熱剥離などの方法、などが挙げられる。
<実施形態1>
本発明の素子実装基板の製造方法の一つの実施形態(実施形態1)は、1種の素子を用い、素子付仮固定材準備工程(I)と素子付仮固定材配置工程(II)と仮固定材剥離工程(III)とをそれぞれ1回ずつ含むことにより、基板上に1種の素子が実装された素子実装基板を製造する方法である。代表的には、図3に示すような、基板200上に素子10が実装された素子実装基板1000である。この場合、基板200上に素子10が高い位置精度で実装される。
<実施形態2>
本発明の素子実装基板の製造方法の別の一つの実施形態(実施形態2)は、n種類(nは2以上の整数)の素子を用い、素子付仮固定材準備工程(I)と素子付仮固定材配置工程(II)と仮固定材剥離工程(III)とをそれぞれn回ずつ含むことにより、基板上にn種類の素子が実装された素子実装基板を製造する方法である。
実施形態2について、図4を用いて具体的に説明する。図4は、3種類の素子を用いた場合の例である。
図4(a)は、第1の素子11を用いて素子付仮固定材準備工程(I)において得られる素子付仮固定材の概略断面図である。図4(a)において、素子付仮固定材101は、仮固定材21の上に第1の素子11の一方の面11aが保持されて該素子11が配列している。
図4(b)は、素子付仮固定材配置工程(II)において得られる仮固定材付実装基板の概略断面図である。図4(b)において、素子付仮固定材101は、上下が反転された状態で、素子11のもう一方の面11bが基板201の上に付着するように配置され、仮固定材付実装基板301となっている。
図4(c)は、仮固定材剥離工程(III)において得られる素子実装基板の概略断面図である。図4(c)において、素子実装基板1001は、仮固定材付素子実装基板301から仮固定材21が剥離され、基板201上に素子11が実装されたものとなっている。
図4(d)は、第2の素子12を用いて素子付仮固定材準備工程(I)において得られる素子付仮固定材の概略断面図である。図4(d)において、素子付仮固定材102は、仮固定材22の上に第2の素子12の一方の面12aが保持されて該素子12が配列している。
図4(e)は、素子付仮固定材配置工程(II)において得られる仮固定材付実装基板の概略断面図である。図4(e)において、素子付仮固定材102は、上下が反転された状態で、素子12のもう一方の面12bが、先に得られている素子実装基板1001の上に付着するように配置され、仮固定材付実装基板302となっている。この仮固定材付実装基板302を作成するに際し、例えば、第1の素子11の配列パターンと第2の素子12の配列パターンが同じ場合、図4(e)のように、第2の素子12の位置を第1の素子11の位置とずれるように配置させることにより、第1の素子11と第2の素子12のそれぞれを同じ配列パターンで並ばせることができる。
図4(f)は、仮固定材剥離工程(III)において得られる素子実装基板の概略断面図である。図4(f)において、素子実装基板1002は、仮固定材付素子実装基板302から仮固定材22が剥離され、基板201上に素子11と素子12が実装されたものとなっており、第1の素子11の配列パターンと第2の素子12の配列パターンが同じ場合、上述の通り、先の工程において、第2の素子12の位置を第1の素子11の位置とずれるように配置させることにより、第1の素子11と第2の素子12のそれぞれを同じ配列パターンで並ばせることができる。
図4(g)は、第3の素子13を用いて素子付仮固定材準備工程(I)において得られる素子付仮固定材の概略断面図である。図4(g)において、素子付仮固定材103は、仮固定材23の上に第3の素子13の一方の面13aが保持されて該素子13が配列している。
図4(h)は、素子付仮固定材配置工程(II)において得られる仮固定材付実装基板の概略断面図である。図4(h)において、素子付仮固定材103は、上下が反転された状態で、素子13のもう一方の面13bが、先に得られている素子実装基板1002の上に付着するように配置され、仮固定材付実装基板303となっている。この仮固定材付実装基板303を作成するに際し、例えば、第1の素子11の配列パターンと第2の素子12の配列パターンと第3の素子13の配列パターンが同じ場合、図4(h)のように、第3の素子13の位置を第1の素子11および第2の素子12の位置とずれるように配置させることにより、第1の素子11と第2の素子12と第3の素子13のそれぞれを同じ配列パターンで並ばせることができる。
図4(i)は、仮固定材剥離工程(III)において得られる素子実装基板の概略断面図である。図4(i)において、素子実装基板1003は、仮固定材付素子実装基板303から仮固定材23が剥離され、基板201上に素子11と素子12と素子13が実装されたものとなっており、第1の素子11の配列パターンと第2の素子12の配列パターンと第3の素子13の配列パターンが同じ場合、上述の通り、先の工程において、第3の素子13の位置を第1の素子11および第2の素子12の位置とずれるように配置させることにより、第1の素子11と第2の素子12と第3の素子13のそれぞれを同じ配列パターンで並ばせることができる。
実施形態2について、例えば、図4で示すように3種類の素子を用いる場合、それら3種類の素子としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な素子を採用し得る。このような素子としては、例えば、マイクロLEDのR素子、G素子、B素子などが採用され得る。本発明の素子実装基板の製造方法によって、マイクロLEDのR素子、G素子、B素子を用いて、実施形態2を実施すれば、図4(i)に示されるように、マイクロLEDのR素子、G素子、B素子を、高い位置精度で、規則的なパターン配列で配置させることができる。
<素子>
本発明において採用し得る素子としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な素子を採用し得る。このような素子としては、代表的には半導体素子であり、例えば、LED、マイクロLED、ミニLEDなどが挙げられる。
本発明において採用し得る素子の大きさとしては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な大きさを採用し得る。本発明においては、小型化された素子を採用しても高い位置精度の実装が実現できるので、500μm□~1000μm□程度のLEDレベルの大きさの素子や、厚みが100μm~200μm程度のミニLEDレベルの大きさの素子はもちろんのこと、3μm□~30μm□程度、厚みが1μm~10μm程度のマイクロLEDレベルの大きさの素子も採用し得る。また、本発明の素子実装基板の製造方法であれば、マイクロLEDレベルの大きさの素子よりもさらに小さいナノレベルの大きさ(例えば、1nm~1000nmなど)の素子も適用可能である。
素子は、1種類のみであってもよいし、複数の種類であってもよい。なお、1つの素子において色の異なる場合(例えば、マイクロLEDのR素子、G素子、B素子など)も複数の種類の素子として扱う。
<仮固定材>
本発明において採用し得る仮固定材としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な仮固定材を採用し得る。このような仮固定材としては、好ましくは、素子付仮固定材準備工程(I)において素子の一方の面を一時的に保持させることができ、素子付仮固定材配置工程(II)において素子を一時的に保持させた状態で該素子のもう一方の面を基板上に配置および付着させることができ、仮固定材剥離工程(III)において素子から剥離できるものである。
このような仮固定材としては、例えば、吸着シート、微粘着テープ、紫外線剥離型粘着テープ、熱剥離型粘着テープなどが挙げられる。
吸着シートとしては、例えば、吸着性を有するシリコーンシート、シリコーン発泡シート、ポリウレタンシート、ポリウレタン発泡シート、ポリエステルシート、ポリエステル発泡シートなどが挙げられる。
微粘着テープであれば、日東電工株式会社製のSPVシリーズ、E-MASKシリーズ、エレップマスキングシリーズなどが挙げられる。
紫外線剥離型粘着テープであれば、日東電工株式会社製のエレップホルダーシリーズ、エレップマウントシリーズなどが挙げられる。
熱剥離型粘着テープであれば、日東電工株式会社製のリバアルファシリーズなどが挙げられる。
仮固定材の厚みは、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な厚みを採用し得る。このような厚みとしては、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは1μm~800μmであり、より好ましくは2μm~500μmであり、さらに好ましくは5μm~200μmであり、特に好ましくは10μm~150μmである。
仮固定材は、素子を仮固定させる面と反対側に、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な他の層が備えられていてもよい。
<基板>
本発明において採用し得る基板としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な基板を採用し得る。このような基板としては、例えば、シリコン基板、多結晶シリコン基板、サファイヤ基板、シリコンカーバイド基板、化合物半導体(リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、窒化ガリウム)基板、ガラスエポキシ基板、ポリイミドなどの有機材料基板、ガラス基板、セラミック基板、金属基板などが挙げられる。
基板の厚みは、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な厚みを採用し得る。このような厚みとしては、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは10μm~10000μmであり、より好ましくは15μm~1000μmであり、さらに好ましくは20μm~500μmであり、特に好ましくは30μm~300μmである。
基板は、素子を実装させる面と反対側に、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な他の層が備えられていてもよい。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。なお、実施例等における、試験および評価方法は以下のとおりである。なお、「部」と記載されている場合は、特記事項がない限り「質量部」を意味し、「%」と記載されている場合は、特記事項がない限り「質量%」を意味する。
<実装の位置精度の評価方法>
配列したRGB素子の位置精度を評価した。RGB素子間の距離が50μm以内であれば○、50μmより大きいと×とした。
〔実施例1〕
一方の面にダイアタッチフィルムを設けた20μmサイズのマイクロLEDのG素子のもう一方の面に、吸着性を有する厚み100μmのシリコーン発泡シートを貼り合せた。次に、厚み150μmのシリコン基板に、位置を調整してダイアタッチフィルムの面を貼り合せて圧着した。その後、シリコーン発泡シートをピール剥離した。
次に、一方の面にダイアタッチフィルムを設けた20μmサイズのマイクロLEDのR素子のもう一方の面に、吸着性を有する厚み100μmのシリコーン発泡シートを貼り合せ、ベイヤー配列となるように、上記シリコン基板に貼り合せて圧着した。その後、シリコーン発泡シートをピール剥離した。
さらに、一方の面にダイアタッチフィルムを設けた20μmサイズのマイクロLEDのB素子のもう一方の面に、吸着性を有する厚み100μmのシリコーン発泡シートを貼り合せ、ベイヤー配列となるように、上記シリコン基板に貼り合せて圧着した。その後、シリコーン発泡シートをピール剥離した。
以上のようにして、シリコン基板上にマイクロLEDのRGB素子が配列した素子実装基板(1)を得た。
実装の位置精度の評価結果は○であった。
〔比較例1〕
仮固定材として、粘着力が大きいNo.375(日東電工株式会社製、包装用OPPテープ)を用いた以外は、実施例1と同様に行ったところ、シリコン基板上にマイクロLEDのRGB素子を配列することができなかった。
本発明の素子実装基板の製造方法によれば、素子が高い位置精度で実装された素子実装基板を提供できるので、例えば、マイクロLEDなどの小型化された素子が実装された素子実装基板の製造に有効に利用可能である。

Claims (3)

  1. 基板上に素子が実装された素子実装基板を製造する方法であって、
    仮固定材としての吸着性を有するシリコーン発泡シート上に素子の一方の面を保持させて該素子を配列させた素子付仮固定材を準備する、素子付仮固定材準備工程(I)と、
    該素子のもう一方の面が基板上に付着するように、該素子付仮固定材を該基板上に配置する、素子付仮固定材配置工程(II)と、
    該基板上に付着した該素子から該仮固定材を剥離する仮固定材剥離工程(III)と、
    を含む、素子実装基板の製造方法であって、
    n種類(nは2以上の整数)の該素子を用い、該素子付仮固定材準備工程(I)と該素子付仮固定材配置工程(II)と該仮固定材剥離工程(III)とをそれぞれn回ずつ含み、n種類の該素子を同じ配列パターンで並ばせることを含む、
    素子実装基板の製造方法。
  2. 前記素子がLEDチップである、請求項1に記載の素子実装基板の製造方法。
  3. 前記LEDチップがマイクロLEDチップである、請求項2に記載の素子実装基板の製造方法。
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