KR20090031411A - 실장 방법, 실장 구조체, 전자 기기의 제조 방법, 전자 기기, 발광 다이오드 디스플레이의 제조 방법 및 발광 다이오드 디스플레이 - Google Patents

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KR20090031411A
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controlling
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카츠히로 토모다
마사토 도이
토시야 타카기시
토시아키 카네미츠
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소니 가부시끼가이샤
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Abstract

점도(粘度)를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 소자 보존유지층(保持層; holding layer)(12)을 기판(11) 위에 형성하고, 소자 보존유지층(12)의, 소자의 실장(實裝) 영역을 포함하는 제1 부분(12a)의 점도를 소자가 저절로(자연히) 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 소자 보존유지층(12)의, 제1 부분(12a)의 외측의 제2 부분(12b)의 점도를 소자가 저절로는 이동불가능한 점도로 제어하고, 제1 부분(12a)에 하나의 소자(13)를 실장한 후, 제1 부분(12a)의 점도를 소자(13)가 저절로는 이동불가능한 점도로 제어함으로써, 기판 위에 소자 등의 물체, 특히 미소(微小)한 물체를 실장하는 경우에, 용이하게 게다가 확실히 높은 위치 정밀도로 실장할 수 있는 실장 방법을 제공한다.

Description

실장 방법, 실장 구조체, 전자 기기의 제조 방법, 전자 기기, 발광 다이오드 디스플레이의 제조 방법 및 발광 다이오드 디스플레이{MOUNTING METHOD, MOUNTING STRUCTURE, METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRONIC EQUIPMENT, ELECTRONIC EQUIPMENT, METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY, AND LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY}
본 발명은, 실장 방법, 실장 구조체, 전자 기기의 제조 방법, 전자 기기, 발광 다이오드 디스플레이의 제조 방법 및 발광 다이오드 디스플레이에 관한 것이다.
디스플레이의 각 화소의 위치 정밀도(精度)는, 화면의 균일성의 관점에서, 일반적으로 화소 피치의 1/100 정도가 요구된다. 이 때문에, 발광 다이오드 등의 자발광 소자를 기판(基板) 위에 실장하는 것에 의해 제조되는 디스플레이에서는, 화소 피치의 1/100 정도의 실장 위치 정밀도가 요구된다. 예를 들면, 대각 40인치의 풀 HD(High Definition) 고정세(高精細) 풀컬러 디스플레이에서는, 화면의 수평 방향의 화소수가 1920, 화면의 수직 방향의 화소수가 1080이기 때문에, 화소 피치는 0.461㎜로 되고, 요구 실장 위치 정밀도는 ±0.005㎜(5㎛)로 된다. 이 경우, 실장하는 발광 소자의 개수는 1920×1080×(1화소를 구성하는데 사용하는 적색(R) 녹색(G) 청색(B) 3색의 발광 소자의 수)로 약 200만개×(1화소를 구성하는데 사용하는 RGB 3색의 발광 소자의 수)로 되지만, 이와 같은 방대한 수의 발광 소자를 40인치의 기판 위에 ±0.005㎜의 위치 정밀도로 실장하기 위해서는, 극히 고정밀도인 실장 장치의 개발이 필요하다. 또, 화면 사이즈보다도 작은 사이즈로 발광 소자 어레이를 형성하고, 그것을 기판 위에 위치를 어긋나게(deviate) 하면서 순차 실장하는 것, 즉 스텝 실장(stepped mounting)함으로써 대(大)화면 디스플레이를 형성하는 경우, 처음에 형성하는 발광 소자 어레이의 피치 어긋남 분만큼 더 높은 실장 위치 정밀도가 요구된다. 예를 들면, 피치 어긋남을 ±0.002㎜로 한 경우, 실장 위치 정밀도는 ±0.003㎜가 요구되고, 실장 장치의 코스트나 스루풋(throughput)의 관점에서, 상당한 곤란이 생긴다.
또한, 기판 위에 볼록부(凸部; convex part)를 설치하고, 그 위에 액체 접착제를 적하해서 표면 장력에 의해 반구(半球) 상태로 적시면서 번지게 하고, 또 그 위에 부재를 설치함으로써, 그 부재에 접촉각의 분포가 동등해지는 바와 같은 힘이 작용하여, 정렬되고, 그곳에 자외선을 조사함으로써 부재를 고정시키는 복합 소자의 제조 방법이 제안되어 있다(일본특개(特開) 2005-14141호 공보 참조). 그렇지만, 이 일본특개 2005-14141호 공보에는, 점도(粘度)를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 물체 보존유지층을 형성하고, 이 물체 보존유지층의, 물체의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 이 물체가 이동가능한 점도로 억제하고, 또한 이 물체 보존유지층의, 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 물체가 이동불가능한 점도로 제어하고, 제1 부분에 물체를 실장한 후, 제1 부분의 점도를 물체가 이동불가능한 점도로 제어하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 관해서는, 전혀 개시도 시사도 되어 있지 않다.
상술한 실장상의 곤란은, 발광 소자를 실장하는 경우 뿐만아니라, 일반적으로 미소(微小)한 물체를 ㎛ 오더의 위치 정밀도로 실장하는 경우 전반에 생기는 것이다.
그래서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기판 위에 소자 등의 물체, 특히 미소한 물체를 실장하는 경우에, 용이하게 게다가 확실히 높은 위치 정밀도로 실장할 수 있는 실장 방법 및 그와 같은 실장 방법에 의해 물체가 실장된 실장 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기와 같은 실장 방법에 의거하는 전자 기기의 제조 방법 및 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기와 같은 실장 방법에 의거하는 발광 다이오드 디스플레이의 제조 방법 및 발광 다이오드 디스플레이를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 제1 발명은,
점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 물체 보존유지층을 기판 위에 형성하는 공정과,
상기 물체 보존유지층의, 물체의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 상기 물체가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 상기 물체 보존유지층의 상기 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 상기 물체가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정과,
상기 제1 부분에 적어도 하나의 물체를 실장하는 공정과,
상기 제1 부분에 상기 물체를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 물체가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 가지는
것을 특징으로 하는 실장 방법이다.
제2 발명은,
점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 물체 보존유지층을 기판 위에 형성하는 공정과,
상기 물체 보존유지층의, 물체의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 상기 물체가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 상기 물체 보존유지층의, 상기 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 상기 물체가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정과,
상기 제1 부분에 적어도 하나의 물체를 실장하는 공정과,
상기 제1 부분에 상기 물체를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 물체가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 적어도 실시하는 것에 의해 제조되는
것을 특징으로 하는 실장 구조체이다.
제1 및 제2 발명에 있어서, 제1 부분이 물체가 이동가능한 점도인 상태는, 제1 부분이 물체가 저절로(自然; 자연히) 이동가능한 정도의 유동성을 가지는 상태에 대응하고, 제2 부분 또는 제1 부분이 물체가 이동불가능한 점도인 상태는, 제2 부분 또는 제1 부분이 유동성을 거의 가지고 있지 않아 (거의 경화되어 있는) 물체가 저절로는 이동불가능한 상태에 대응한다.
제1 부분에 실장하는 물체는 전형적으로는 하나이지만, 경우에 따라서는 복수의 물체를 실장해도 좋으며, 이 경우, 그들 물체는 동종(同種)의 것이더라도 이종(異種)의 것이더라도 좋다. 제1 부분에 하나의 물체를 매입(埋入; embed)해서 실장하는 경우를 고려하면, 이 제1 부분이 유동성을 가지기 때문에, 이 물체 주위의 제1 부분이 부풀어오른다(盛上; swell; 팽윤한다). 이 때, 기판 면내에서 보아, 물체의 무게중심(重心)이 제1 부분의 무게중심으로부터 어긋나 있으면, 이 물체의 측면과 접촉하는 제1 부분의 표면 장력의 기판면과 평행한 성분의 합력(合力)이 물체에 작용한다. 이 합력은 제1 부분의 무게중심을 향하고 있으며, 이 합력이 구동력으로 되어 물체는 자동적으로(저절로) 이 제1 부분의 무게중심을 향해서 이동하고, 이것에 수반해서 이 합력은 감소한다. 기판 면내에서 보아, 물체의 무게중심이 제1 부분의 무게중심과 일치한 시점에서 이 합력은 제로로 되어, 물체의 이동은 정지한다. 이렇게 해서, 제1 부분에 물체를 매입해서 실장하는 것만으로, 물체의 무게중심을 자동적으로 제1 부분의 무게중심에 위치결정할 수가 있다. 즉, 물체를 제1 부분에 대해서 자기(自己) 정렬화(셀프얼라인먼트)할 수 있다. 이 자기 정렬화를 보다 단시간에 행하기 위해서는, 제1 부분에 물체를 실장한 후, 제1 부분의 점도를 물체가 이동불가능한 점도로 제어하기 전에, 제1 부분의 점도를 낮게 하는 것이 유효하다. 또, 이 자기 정렬화를 보다 유효하게 행하기 위해서는, 제1 부분에 물체를 실장할 때, 물체의 측면(끝면(端面))에 대한 제1 부분의 접촉각은 90도 이하인 것이 바람직하고, 특히 자기 정렬화를 보다 단시간에 행하기 위해서 제1 부분의 점도를 낮게 하는 경우에는, 이 상태에서의 물체의 측면(끝면)에 대한 제1 부분의 접촉각이 90도 이하인 것이 바람직하다. 이 자기 정렬화를 촉진시키기 위해서, 기판에 초음파 진동 등을 부가하도록 해도 좋다. 제1 부분에 복수의 물체를 매입해서 실장하는 경우는, 각 물체에 그 위치에 따라서 상기한 합력이 작용하고, 각 물체는 자동적으로(저절로) 이 제1 부분의 무게중심 주위에 배열한다. 이 경우, 이들 물체가 서로 접촉해서 응집 상태로 되는 경우도 있다.
물체가 이동가능할 때의 제1 부분의 점도는 예를 들면 1∼10000Pa·s이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 자기 정렬화를 보다 단시간에 행하기 위해서 제1 부분의 점도를 낮게 하는 경우, 낮게 했을 때의 점도는 예를 들면 0.001∼10Pa·s이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 참고삼아 예시하면, 실온에서의 물의 점도는 0.001Pa·s이다.
전형적으로는, 제1 부분은 제 2부분에 의해 둘러싸이도록 형성된다. 제1 부분에 하나의 물체를 매입해서 실장하는 경우, 제1 부분의 무게중심에 정밀도좋게 물체를 위치결정하는 관점에서, 적합(好適)하게는, 제1 부분의 평면 형상과 물체의 평면 형상을 서로 상사(相似)로 한다. 제1 부분의 평면 형상은, 적합하게는 회전 대칭이며, 구체적으로는, 원형이나 정다각형(정삼각형, 정방형, 정오각형, 정육각형 등) 혹은 이들을 변형한 형상 등이다. 제1 부분의 평면 형상은 반드시 회전 대칭일 필요는 없고, 선대칭이나 점대칭이더라도 좋고, 나아가서는 대칭성을 가지고 있지 않아도 좋다.
도 1은, 점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 물체 보존유지층을 기판 위에 형성하고, 이 물체 보존유지층의, 물체의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 물체가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 이 물체 보존유지층의, 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 물체가 이동불가능한 점도로 제어하고, 제1 부분에 적어도 하나의 물체를 매입해서 실장한 상태를 도시한다. 최초로(맨처음) 형성하는 물체 보존유지층의 두께를 t1로 한다. 제1 부분의 면적을 S1, 물체의 바닥면(底面)의 면적을 S2, 물체의 높이를 t2, 물체를 제1 부분에 실장한 후의 물체의 바닥면과 물체 보존유지층의 표면과의 높이의 차(差)를 d로 나타낸다. 이 때, 제1 부분의 표면 장력에 의해 물체를 제1 부분의 무게중심을 향해서 이동시키는데 필요 충분한 크기의 힘이 작용하도록 하는 관점에서, 적합하게는 1〈S1/S2〈100, 보다 적합하게는 1〈S1/S2〈10, 한층더 적합하게는 1〈S1/S2〈5로 한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 부분에 매입된 부분의 물체의 체적은 S2·d이며, 물체가 제1 부분을 배제하는 것에 의해 물체 주위의 제1 부분이 부풀어오른(팽윤한) 부분의 체적도 S2·d이다. 도 3에서 점선으로 나타내는 영역의 체적은 (S1-S2)·(t2-d)로 나타내어지지만, 제1 부분의 표면 장력에 의해 물체를 제1 부분의 무게중심을 향해서 이동시키는데 필요 충분한 크기의 힘이 작용하도록 하는 관점에서, 적합하게는 (S1-S2)·(t2-d)〉S2·d이며, 변형하면 S1·d〈(S1-S2)·t2이다.
점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 물체 보존유지층은, 광(특히, 자외선 등), 방사선(X선 등), 전자선 등을 조사하거나, 열, 압력, 전계, 자계 등을 부가하거나 하는 것을 비롯한 어떠한 방법에 의해 점도를 제어할 수 있는 한, 기본적으로는 어떠한 것이더라도 좋으며, 재질을 불문하지만, 용이하게 형성할 수 있고, 게다가 용이하게 점도를 제어할 수 있는 것은 예를 들면 수지층, 특히 감광성 수지, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로 이루어지는 것이다. 감광성 수지로서는 종래 공지의 것을 이용할 수 있고, 구체적으로는 예를 들면, 폴리계피산 비닐이나 폴리비닐아지도벤잘 등의 광가교 반응에 의해 노광부가 난용성(難溶性)으로 되거나, 혹은 아크릴아미드 등의 광중합 반응에 의해 노광부가 난용성으로 되는 네가티브형의 것, o-퀴논디아지드 노볼락 수지와 같은 퀴논디아지드기가 광분해에 의해 카르본산을 발생시켜 이용성(易溶性)으로 되는 포지티브형의 것 등을 이용할 수 있다. 열경화성 수지로서도 종래 공지의 것을 이용할 수 있고, 구체적으로는, 예를 들면 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리이미드 등을 이용할 수 있다. 열가소성 수지로서도 종래 공지의 것을 이용할 수 있고, 구체적으로는, 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리염화 비닐, 폴리아미드 등을 이용할 수 있다. 예를 들면, 감광성 수지로 이루어지는 수지층을 이용하는 경우, 이 수지층을 유동성을 가지는 상태로 형성한 후, 제2 부분에 선택적으로 광을 조사하는 것에 의해 이 제2 부분을 경화시킬 수 있다. 또, 열경화성 수지로 이루어지는 수지층을 이용하는 경우, 이 수지층을 유동성을 가지는 상태로 형성한 후, 광의 조사 등에 의해 제2 부분을 선택적으로 가열하는 것에 의해 이 제2 부분을 경화시킬 수 있다. 또, 열가소성 수지로 이루어지는 수지층을 이용하는 경우, 이 수지층을 유동성을 가지고 있지 않은 상태로 형성한 후, 광의 조사 등에 의해 제1 부분을 선택적으로 가열하는 것에 의해 이 제1 부분을 융해하여, 유동성을 가지게 할 수 있다. 점도를 제어할 수 있는 물질은, 상기한 것 이외에, 예를 들면 감압성 수지층(예를 들면, 아크릴계의 것), 금속(단체(單體) 금속 및 합금), 유리 등이더라도 좋다.
제1 부분에 실장하는 물체는, 기본적으로는 어떠한 것이더라도 좋고, 형상, 크기, 재질, 기능, 용도 등을 불문하고, 생물, 비생물도 불문하지만, 전형적으로는, 어떠한(any) 기능 또는 용도를 가지는 소자이다. 소자는, 구체적으로는, 예를 들면 발광 소자(발광 다이오드, 반도체 레이저, 일렉트로루미네센스(EL) 소자 등), 수광 소자(포토다이오드, CCD 센서, MOS 센서 등), 전자 소자(IC칩 등) 등이다. 이 소자는, 반도체 소자(발광 소자, 수광 소자, 전자 주행 소자 등)외에, 압전 소자, 초전 소자, 광학 소자(비선형 광학 결정을 이용하는 제2차 고주파 발생 소자 등), 유전체 소자(강유전체 소자를 포함한다), 초전도 소자 등의 각종의 것을 포함한다. 제1 부분에 실장하는 물체는, 예를 들면 광 인코더 등의 각종 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)에 이용하는 미소한 부품 또는 요소이더라도 좋다. 이 물체 또는 소자의 크기(칩 사이즈)도 특별히 제한되지 않는다. 이 물체 또는 소자는, 전형적으로는 미소한 것이며, 구체적으로는 예를 들면 1㎜ 이하 혹은 예를 들면 300㎛ 이하 혹은 예를 들면 100㎛ 이하의 크기의 것이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
기판 위에 실장하는 물체는, 하나 또는 복수이며, 기판의 용도나 기능 등에 따라서 그의 수, 종류, 배치, 간격 등이 정해진다.
기판 위에 복수의 물체를 실장하는 경우에는, 이들 물체의 배치에 대응하는 배치로 물체 보존유지층에 제1 부분을 형성한다. 이 경우, 제1 부분 사이의 거리는, 예를 들면 물체 보존유지층 두께의 0.1배 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이들 물체의 배치, 따라서 제1 부분의 배치는 규칙적이더라도 불규칙하더라도 좋다. 예를 들면, 복수의 제1 부분이 1조(組)로 되고, 이것이 주기적으로 반복(繰返)되도록 해도 좋다. 이 경우, 각 조의 복수의 제1 부분에는 서로 다른 물체 또는 소자를 실장해도 좋으며, 동일한 물체 또는 소자를 실장해도 좋다. 구체적으로는, 예를 들면 기판 위에 적색 발광의 발광 다이오드, 녹색 발광의 발광 다이오드 및 청색 발광의 발광 다이오드를 각각 복수 실장해서 디스플레이 등을 제조하는 경우에는, 예를 들면 세 개의 제1 부분이 1조로 되고, 이것이 주기적으로 반복되도록 한다. 이 경우, 각 조의 세 개의 제1 부분에, 각각 적색 발광의 발광 다이오드, 녹색 발광의 발광 다이오드 및 청색 발광의 발광 다이오드를 실장한다.
또, 기판 위에 실장하는 모든 물체를 개별적으로 제1 부분에 실장한 후에 이들 물체를 일괄해서 자기 정렬화해도 좋고, 기판 위에 실장하는 모든 물체를 일괄해서 제1 부분에 실장한 후에 이들 물체를 일괄해서 자기 정렬화해도 좋으며, 기판 위에 실장하는 모든 물체를 복수회로 나누어 반복하여 실장(스텝 실장 또는 스텝 전사)한 후에 이들 물체를 일괄해서 자기 정렬화해도 좋고, 기판 위에 실장하는 복수 종류의 물체를 제1 부분에 실장한 후에 이들 물체를 일괄해서 자기 정렬화해도 좋다.
필요에 따라서, 제1 부분에 물체를 실장하고, 제1 부분의 점도를 물체가 이동불가능한 점도로 제어한 후에, 제1 부분의 적어도 물체를 포함하는 영역의 점도를 물체가 이동가능한 점도로 제어하는 공정을 실시하도록 해도 좋다. 이렇게 함으로써, 예를 들면 어떠한 원인으로 실장 완료 후의 물체의 위치가 실장 예정 위치로부터 어긋나 있는 것이 판명된 경우, 이 위치를 미(微)조정할 수 있어, 실장 예정 위치에 정밀도좋게 위치결정할 수 있다. 이 경우, 제1 부분중의 점도를 물체가 이동가능한 점도로 제어하는 영역은, 물체를 실장 예정 위치로 이동시키는 힘이 발생하도록 선택된다.
또, 필요에 따라서, 점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 물체 보존유지층의 제1 부분에 물체를 실장하고, 제1 부분의 점도를 물체가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 실시한 후, 그 위에 점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 물체 보존유지층을 재차 형성하고, 이 물체 보존유지층의 제1 부분에 물체를 실장하고, 제1 부분의 점도를 물체가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 반복하여 실시하도록 해도 좋다. 이렇게 함으로써, 물체를 입체적으로 실장할 수가 있다.
실장 구조체는, 기본적으로는 어떠한 용도나 기능을 가지는 것이더라도 좋지만, 예를 들면 발광 다이오드 디스플레이, 발광 다이오드 백라이트, 발광 다이오드 조명 장치, EL 디스플레이, 전자 기기 등이다.
제3 발명은,
점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 소자 보존유지층을 기판 위에 형성하는 공정과,
상기 소자 보존유지층의, 소자의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 상기 소자가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 상기 소자 보존유지층의, 상기 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 상기 소자가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정과,
상기 제1 부분에 적어도 하나의 소자를 실장하는 공정과,
상기 제1 부분에 상기 소자를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 소자가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 가지는
것을 특징으로 하는 전자 기기의 제조 방법이다.
제4 발명은,
점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 소자 보존유지층을 기판 위에 형성하는 공정과,
상기 소자 보존유지층의, 소자의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 상기 소자가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 상기 소자 보존유지층의, 상기 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 상기 소자가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정과,
상기 제1 부분에 적어도 하나의 소자를 실장하는 공정과,
상기 제1 부분에 상기 소자를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 소자가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 적어도 실시하는 것에 의해 제조되는
것을 특징으로 하는 전자 기기이다.
전자 기기는, 기본적으로는 어떠한 것이더라도 좋으며, 휴대형의 것과 거치형의 것 쌍방을 포함하고, 구체예를 예시하면, 휴대전화, 모바일 기기, 로봇, 퍼스널 컴퓨터, 차재(車載; onboard) 기기, 각종 가정 전기 제품 등이다.
제3 및 제4 발명에서는, 상기 이외의 것에 대해서는, 그 성질에 반하지 않는 한, 물체 보존유지층, 물체의 실장 영역 및 물체를 각각 소자 보존유지층, 소자의 실장 영역 및 소자로 바꾸어 읽어(讀替; replace), 제1 및 제2 발명에 관련해서 설명한 것이 성립된다.
제5 발명은,
적색 발광의 발광 다이오드, 녹색 발광의 발광 다이오드 및 청색 발광의 발광 다이오드가 기판 위에 각각 복수 실장된 발광 다이오드 디스플레이의 제조 방법에 있어서,
점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 소자 보존유지층을 상기 기판 위에 형성하는 공정과,
상기 소자 보존유지층의, 발광 다이오드의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 상기 발광 다이오드가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 상기 소자 보존유지층의, 상기 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 상기 발광 다이오드가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정과,
상기 제1 부분에 적어도 하나의 발광 다이오드를 실장하는 공정과,
상기 제1 부분에 상기 발광 다이오드를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 발광 다이오드가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 가지는
것을 특징으로 하는 발광 다이오드 디스플레이의 제조 방법이다.
제6 발명은,
적색 발광의 발광 다이오드, 녹색 발광의 발광 다이오드 및 청색 발광의 발광 다이오드가 기판 위에 각각 복수 실장된 발광 다이오드 디스플레이에 있어서,
점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 소자 보존유지층을 상기 기판 위에 형성하는 공정과,
상기 소자 보존유지층의, 발광 다이오드의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 상기 발광 다이오드가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 상기 소자 보존유지층의, 상기 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 상기 발광 다이오드가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정과,
상기 제1 부분에 적어도 하나의 발광 다이오드를 실장하는 공정과,
상기 제1 부분에 상기 발광 다이오드를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 발광 다이오드가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 적어도 실시하는 것에 의해 제조되는
것을 특징으로 하는 발광 다이오드 디스플레이이다.
제5 및 제6 발명에 있어서는, 적색 발광의 발광 다이오드, 녹색 발광의 발광 다이오드 및 청색 발광의 발광 다이오드로서는, 예를 들면 질화물계 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 이용한 것을 이용할 수 있다. 적색 발광의 발광 다이오드로서는, 예를 들면 AlGaInP계 반도체를 이용한 것을 이용할 수도 있다.
제5 및 제6 발명에서는, 상기 이외의 것에 대해서는, 그의 성질에 반하지 않는 한, 물체 보존유지층, 물체의 실장 영역 및 물체를 각각 소자 보존유지층, 발광 다이오드의 실장 영역 및 발광 다이오드로 바꾸어 읽어, 제1 및 제2 발명에 관련해서 설명한 것이 성립된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에서는, 제1 부분에 물체를 실장했을 때, 이 물체의 무게중심이 기판 면내에서 보았을 때에 제1 부분의 무게중심으로부터 어긋나 있으면, 제1 부분의 표면 장력의 기판면과 평행한 성분의 합력이 물체에 작용하고, 이것이 구동력으로 되어 물체가 제1 부분의 무게중심을 향해서 이동한다. 이 힘은, 물체의 무게중심이 제1 부분의 무게중심에 가까워짐(근접함)에 따라서 서서히 작아지고, 물체의 무게중심이 제1 부분의 무게중심과 일치한 시점에서 제로로 된다. 이렇게 해서, 제1 부분에 물체를 실장하는 것만으로, 물체를 자동적으로 제1 부분의 무게중심에 정밀도좋게 위치결정할 수 있다. 즉, 물체를 제1 부분에 대해서 자기 정렬화시킬 수가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실장 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 실장 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 실장 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 실장 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 실장 방법을 설명하기 위한 단면도 및 평면도,
도 6은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 실장 방법을 설명하기 위한 단면도 및 평면도,
도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 실장 방법을 설명하기 위한 단면도 및 평면도,
도 8은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 실장 방법에서 감광성 수지층에 마이크로 발광 다이오드를 실장한 상태 및 그 후에 마이크로 발광 다이오드가 자기 정렬화한 상태를 나타내는 도면 대용(代用) 사진,
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에서 스텝 전사에 의해 감광성 수지층에 마이크로 발광 다이오드를 실장한 상태 및 그 후에 마이크로 발광 다이오드가 자기 정렬화한 상태를 도시하는 평면도,
도 10은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 마이크로 발광 다이오드를 도시하는 단면도,
도 11은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 소자의 실장 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 소자의 실장 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 13은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 소자의 실장 방법을 설명하기 위한 단면도.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 실 시형태의 모든 도면에서, 동일 또는 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙인다.
우선, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 소자의 실장 방법에 대해서 설명한다.
도 4∼도 7은 이 제1 실시형태에 따른 소자의 실장 방법을 도시한다.
이 제1 실시형태에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 우선 기판(11) 위에, 점도를 제어 할 수 있는 물질로 이루어지는 소자 보존유지층(12)을 형성한다. 이 소자 보존유지층(12)은 어떠한 방법에 의해 형성해도 좋지만, 구체적으로는, 예를 들면 도포(스핀코트 등), 인쇄(컨택트 프린트법, 임프린트법, 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 오프셋 인쇄 등) 등에 의해 형성할 수 있다. 이 소자 보존유지층(12)은, 예를 들면 감광성 수지나 열경화성 수지 등으로 이루어지지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 형성 직후의 소자 보존유지층(12)은 미경화 상태에 있으며, 이 소자 보존유지층(12)에 소자를 매입해서 실장했을 때에 이 소자가 이동하는 것이 가능한 정도의 낮은 점도를 가지고, 유동성을 가진다.
다음에, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 소자 보존유지층(12)의, 소자의 실장 영역을 포함하는 제1 부분(12a)의 점도를 실장하는 소자가 저절로 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 소자 보존유지층(12)의, 제1 부분(12a)의 외측의 제2 부분(12b)을 선택적으로 경화시킴으로써 소자가 저절로는 이동불가능한 점도로 제어한다. 이 경화는, 예를 들면 소자 보존유지층(12)이 감광성 수지로 이루어지는 경우에는, 사용하는 감광성 수지에 따른 노광 조건으로 제2 부분(12b)에 자외선 등의 광이나 전자선 등을 선택적으로 조사해서 감광시키는 것에 의해 행할 수 있고, 소자 보존유지층(12)이 열경화성 수지로 이루어지는 경우에는, 사용하는 열경화성 수 지에 따른 노광 조건으로 제2 부분(12b)에 자외선 등의 광이나 전자선 등을 선택적으로 조사해서 경화 온도 이상의 온도로 가열하는 것에 의해 행할 수 있다. 도 5의 (b)에 이 상태의 평면도를 도시한다. 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 이 경우 제1 부분(12a)의 평면 형상은 원형이다. 도 5에서는, 제1 부분(12a)이 하나만 도시되어 있지만, 소자를 복수 실장하는 경우에는, 제1 부분(12a)도 복수 형성된다.
다음에, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 원기둥(圓柱) 형상의 소자(13)를 소자 보존유지층(12)의 제1 부분(12a)에 매입해서 실장한다. 도 6의 (b)에 이 상태의 평면도를 도시한다. 이 소자(13)는 제1 부분(12a)의 범위내에 실장하면 좋고, 이 때의 실장 정밀도는 낮아도 문제 없다. 여기서는, 소자(13)의 무게중심 C1이 제1 부분(12a)의 무게중심 C0에 대해서 Δ만큼 어긋나 있는 것으로 한다. 제1 부분(12a)에 소자(13)가 실장되면, 소자(13)의 무게중심 C1이 제1 부분(12a)의 무게중심 C0에 대해서 어긋나 있는 것을 반영해서, 제1 부분(12a)의 표면 장력의 기판면과 평행한 성분이 소자(13)의 무게중심 C1에 대해서 비대칭인 분포로 되는 결과, 이 표면 장력의 기판면과 평행한 성분의 합력 F가 소자(13)에 작용하고, 이 소자(13)가 제1 부분(12a)의 무게중심 C0을 향해서 서서히 이동한다. 이 합력 F는 소자(13)의 무게중심 C1이 제1 부분(12a)의 무게중심 C0에 가까워짐에 따라서 서서히 작아지고, 소자(13)의 무게중심 C1이 제1 부분(12a)의 무게중심 C0과 일치한 시점에서 제로로 되어, 소자(13)의 이동이 정지한다. 이렇게 해서, 일정 시간 경과 후에는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 소자(13)의 무게중심 C1이 제1 부분(12a)의 무게중심 C0과 일치한다. 즉, 소자(13)가 제1 부분(12a)의 무게중심 C0에 자기 정렬화한다. 소자(13)의 무게중심 C1이 제1 부분(12a)의 무게중심 C0과 일치할 때까지 요하는 시간은, 제1 부분(12a)의 점도, 제1 부분(12a)의 표면 장력의 기판면과 평행한 성분의 합력의 크기, 실장시의 소자(13)의 무게중심 C1과 제1 부분(12a)의 무게중심 C0과의 어긋남의 크기 Δ, 소자(13)의 질량, 제1 부분(12a)의 온도 등에 따라서 정해진다. 이 시간을 짧게 하기 위해서는, 적합하게는, 기판(11)을 적당한 온도로 가열하는 것에 의해, 제2 부분(12b)이 경화한 상태를 보존한 채, 제1 부분(12a)의 점도를 낮게 하여, 소자(13)가 보다 이동하기 쉽도록 하면 좋다.
상술한 바와 같이 해서 소자(13)가 제1 부분(12a)의 무게중심 C0에 위치결정된 상태에서, 제1 부분(12a)을 경화시킨다. 이 경화는, 예를 들면 소자 보존유지층(12)이 감광성 수지로 이루어지는 경우에는, 제1 부분(12a)에 광을 조사해서 감광시키는 것에 의해 행할 수 있으며, 소자 보존유지층(12)이 열경화성 수지로 이루어지는 경우에는, 제1 부분(12a)에 광을 조사해서 경화 온도 이상의 온도로 가열하는 것에 의해 행할 수 있다. 그 결과, 소자(13)가, 경화 후의 제1 부분(12a)의 무게중심 C0에 강고하게(단단히) 고정된 상태로 되고, 실장이 완료된다.
이상과 같이, 이 제1 실시형태에 따르면, 소자(13)를 제1 부분(12a)의 무게중심 C0에 자동적으로, 용이하게 게다가 높은 위치 정밀도로 자기 정렬화시킬 수 있 다. 그리고, 예를 들면 완성시의 소자(13)에 요구되는 위치 정밀도가 ±1.5㎛라고 해도, 소자(13)의 최초의 실장 위치 정밀도는 ±7㎛로 낮아도 상관없기 때문에, 소자(13)를 동일 기판 위에 다수 형성할 때의 형성 위치 정밀도나 실장 장치의 실장 위치 정밀도가 낮아지게 되어, 프로세스 코스트의 저감에 의한 소자(13)의 제조 코스트의 저감이나 실장 장치의 코스트의 저감을 도모할 수 있다. 또, 기판 위에 소자(13)를 복수 실장하는 경우, 이들 소자(13)를 예를 들면 미경화 수지 등의 미경화 상태의 소자 보존유지층(12)에 매입해서 실장하면, 이들 소자(13)는 상호 응집하는 성질을 가지기 때문에, 소자(13)의 위치 정밀도는 실장 장치의 실장 위치 정밀도보다도 더욱더 나빠질 우려가 있는데 대해서, 이 제1 실시형태에서는, 소자 보존유지층(12)의 미경화 상태의 제1 부분(12a)에 하나의 소자(13)를 매입해서 실장하도록 하고 있는 것에 의해, 소자(13)의 응집을 본질적으로 방지할 수가 있다.
<실시예>
기판(11)으로서 유리 기판을 이용하고, 이 유리 기판 위에 이하와 같이 해서, 소자(13)로서 직경 20㎛, 높이 12㎛의 원기둥 형상의 마이크로 발광 다이오드를 실장했다.
우선, 이 유리 기판 위의 소정의 위치에, 미리 박막 금속 등에 의해 얼라인먼트 마크를 형성한다.
다음에, 이 유리 기판 위에 소자 보존유지층(12)으로서 두께 3.5㎛의 감광성 수지층을 스핀코트에 의해 도포 형성했다.
다음에, 유리 기판 위의 감광성 수지층에 대해서, 노광 장치, 예를 들면 컨 택트 얼라이너나 스테퍼(축소 투영 노광 장치) 등에 의해, 상기의 얼라인먼트 마크를 기준으로 해서 150㎛×150㎛의 피치로 직경 30㎛의 영역(제1 부분(12a)) 이외의 영역에 자외선을 조사하여, 감광성 수지층을 감광시킨다. 이 때의 얼라인먼트 마크에 대한 위치 정밀도는 ±1㎛이다. 이렇게 해서, 직경 30㎛의 원형의 제1 부분(12a)의 외측의 제2 부분(12b)을 경화시켰다(임시(假)경화).
한편, 이하와 같이 해서 마이크로 발광 다이오드를 형성했다. 우선, 종래 공지의 기술에 의해, 사파이어 기판 위에 발광 다이오드 구조를 형성하는 n형 GaN층, 활성층 및 p형 GaN층을 순차 성장시킨 후, 이들 층을 원뿔대(圓錐台) 형상으로 패터닝하고, 또 p측 전극이나 끝면 보호층 등을 형성해서 마이크로 발광 다이오드 어레이를 형성한다. 다음에, p측 전극측을 다른 기판 위에 임시 접착제층을 거쳐서(개재하여) 고정시키거나, 사파이어 기판의 이면측으로부터 예를 들면 엑시머 레이저 등에 의한 레이저 빔을 선택적으로 조사하거나 하는 등의 공정을 포함하는 종래 공지의 레이저 선택 전사법에 의해, 미점착(微粘着) 실리콘 고무를 형성한 중계 기판 위에 150㎛×150㎛의 피치로 실장했다(예를 들면, 일본특개 2002-311858호 공보, 일본특개 2002-314052호 공보, 일본특개 2004-273596호 공보, 일본특개 2004-281630호 공보 등 참조). 각 마이크로 발광 다이오드는 직경 20㎛, 높이 12㎛의 원기둥 형상을 가진다. 이 실장시의 마이크로 발광 다이오드의 상대 위치 정밀도는 ±2㎛이다.
다음에, 유리 기판 위에 형성된 얼라인먼트 마크를 기준으로, 중계 기판으로부터 마이크로 발광 다이오드를, 유리 기판 위의 감광성 수지층의 직경 30㎛의 원 형의 제1 부분(12a)에 매입해서 실장했다. 이 때의 얼라인먼트 마크에 대한 실장 위치 정밀도는 ±7㎛이다. 이 상태에서는, 이 제1 부분(12a)의 점도는 1∼10000Pa·s 정도로 낮아, 충분한 유동성을 가지고 있었다. 이 상태의 광학 현미경 사진을 도 8의 (a)에 도시한다. 도 8의 (a)중, 미경화 에리어 φ30㎛라고 기재되어 있는 원형의 부분이 제1 부분(12a)이며, LED φ20㎛라고 기재되어 있는 원형의 것이 마이크로 발광 다이오드이다. 도 8의 (a)로부터 알 수 있는 바와 같이, 마이크로 발광 다이오드의 무게중심은, 제1 부분(12a)의 무게중심으로부터 상당히 어긋나 있다.
다음에, 제1 부분(12a)에 마이크로 발광 다이오드가 실장된 유리 기판을 80℃로 가열했다. 이 가열에 의해, 제2 부분(12b)이 경화한 상태가 보존된 채, 제1 부분(12a)의 점도가 0.001∼10Pa·s로 대폭 저하하여, 유동성이 대폭 증대했다. 이 때, 제1 부분(12a)에 실장된 마이크로 발광 다이오드는 제1 부분(12a)의 무게중심을 향해서 이동하고, 80℃로 가열하기 시작하고 나서 3분간 경과후에는, 마이크로 발광 다이오드의 무게중심은 제1 부분(12a)의 무게중심과 거의 일치했다. 이렇게 해서, 위치 정밀도 ±7㎛였던 것이 ±1.5㎛로까지 자기 정렬화되었다. 이 상태의 광학 현미경 사진을 도 8의 (b)에 도시한다.
이 후, 감광성 수지층을 자외선에 의해 전면(全面) 노광하고, 제1 부분(12a) 및 제2 부분(12b) 모두 충분히 경화시켰다. 이렇게 해서, 마이크로 발광 다이오드가 제1 부분(12a)에 강고하게 고정된 상태로 되었다.
다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 대해서 설명한다.
이 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태에 따른 실장 방법을 이용해서, 적색 발광의 마이크로 발광 다이오드, 녹색 발광의 마이크로 발광 다이오드 및 청색 발광의 마이크로 발광 다이오드를 기판(11) 위에 실장하는 것에 의해 마이크로 발광 다이오드 디스플레이를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.
우선, 유리 기판 등의 투명한 기판(11) 위의 소정의 위치에, 미리 박막 금속 등에 의해 얼라인먼트 마크를 형성한다.
다음에, 이 기판(11) 위에 점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 소자 보존유지층(12)으로서 감광성 수지층을 스핀코트 등에 의해 형성한다. 이 감광성 수지층의 두께는 예를 들면 3.5㎛로 한다.
다음에, 노광 장치, 예를 들면 컨택트 얼라이너나 스테퍼 등에 의해, 상기의 얼라인먼트 마크를 기준으로 해서 150㎛×50㎛ 피치로 직경 35㎛의 영역(제1 부분(12a)) 이외의 영역에 자외선을 조사하여, 감광성 수지층을 감광시킨다. 이 때의 얼라인먼트 마크에 대한 위치 정밀도는 ±1㎛이다.
다음에, 레이저 선택 전사 등에 의해, 미점착 실리콘 고무를 형성한 중계 기판 위에 직경 20㎛, 높이 12㎛의 원기둥 형상의 마이크로 발광 다이오드를 150㎛×150㎛의 피치로 실장한다. 이 때의 마이크로 발광 다이오드의 상대 위치 정밀도는 ±2㎛이다. 이렇게 해서, 1장(枚)의 중계 기판 위에, 160×120=19200개의 각 색의 마이크로 발광 다이오드가 실장되도록 한다. 이와 같은 중계 기판을 RGB의 마이크로 발광 다이오드가 실장된 것으로서 각 색 16장씩 준비한다.
다음에, 기판(11) 위의 얼라인먼트 마크를 기준으로, 중계 기판으로부터 마 이크로 발광 다이오드를, 유리 기판 위의 감광성 수지층의 직경 35㎛의 원형의 제1 부분(12a)에 매입해서 실장(전사)했다. 이 때의 얼라인먼트 마크에 대한 실장 위치 정밀도는 ±7㎛이다. 이 상태에서는, 이 제1 부분(12a)의 점도는 1∼10000Pa·s 정도로 낮아, 충분한 유동성을 가지고 있었다. 이 전사를 감광성 수지층 위의 위치를 어긋나게 하면서 4×4장의 중계 기판을 이용해서 반복하여 행하고(스텝 전사), 또 RGB의 3색의 마이크로 발광 다이오드에 대해서 반복하여 행한다. 이 상태의 기판(11)의 일부를 도 9의 (a)에 도시한다. 도 9의 (a)에서, 부호 (30)이 적색 발광의 마이크로 발광 다이오드, 부호 (40)이 녹색 발광의 마이크로 발광 다이오드, 부호 (50)이 청색 발광의 마이크로 발광 다이오드를 나타낸다.
다음에, 상술한 바와 같이 해서 제1 부분(12a)에 마이크로 발광 다이오드가 실장된 유리 기판을 80℃로 가열한다. 이 가열에 의해, 제2 부분(12b)이 경화한 상태가 보존된 채, 제1 부분(12a)의 점도가 0.001∼10Pa·s로 대폭 저하하여, 유동성이 대폭 증대한다. 이 때, 제1 부분(12a)에 실장된 마이크로 발광 다이오드는 제1 부분(12a)의 무게중심을 향해서 이동하고, 80℃로 가열하고 나서 3분간 경과후에는, 마이크로 발광 다이오드의 무게중심은 제1 부분(12a)의 무게중심과 거의 일치한다. 이렇게 해서, 위치 정밀도 ±7㎛였던 것이, ±1.5㎛로까지 자기 정렬화되었다. 또, 이 시점에서 스텝 전사 경계도 소실된다. 이 상태를 도 9의 (b)에 도시한다.
다음에, 감광성 수지층을 자외선에 의해 전면 노광하고, 제1 부분(12a) 및 제2 부분(12b) 모두 충분히 경화시킨다. 이렇게 해서, 마이크로 발광 다이오드를 제1 부분(12a)에 강고하게 고정된 상태로 한다.
다음에, 각 마이크로 발광 다이오드에 배선을 실시하고, 구동용 IC와 접속한다.
이상에 의해, 화소 피치 150㎛, 마이크로 발광 다이오드의 위치 정밀도 ±1.5㎛, 화소수 640×RGB×480인 대각 4.7인치의 패시브형 마이크로 발광 다이오드 디스플레이를 제조할 수가 있다.
이 제2 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 마찬가지로, 기판(11) 위에 적색 발광의 마이크로 발광 다이오드(30), 녹색 발광의 마이크로 발광 다이오드(40) 및 청색 발광의 마이크로 발광 다이오드(50)를 용이하게 게다가 높은 위치 정밀도로 배열할 수 있으므로, 디스플레이 화면의 균일성의 향상을 도모할 수 있다. 또, 스텝 전사에 의해, 마이크로 발광 다이오드(30, 40, 50)를 형성하는 사파이어 기판 등의 성장 기판의 사이즈보다도 큰 사이즈의 마이크로 발광 다이오드 디스플레이를 제조할 때에, 그 스텝 전사 경계를 소실시킬 수 있으므로, 이것에 의해서도 디스플레이 화면의 균일성의 향상을 도모할 수 있다. 그리고, 예를 들면 디스플레이 완성시의 마이크로 발광 다이오드(30, 40, 50)에 요구되는 위치 정밀도가 ±1.5㎛라고 해도, 이들 마이크로 발광 다이오드(30, 40, 50)의 최초의 실장 위치 정밀도는 ±7㎛로 낮아도 상관없기 때문에, 이들 마이크로 발광 다이오드(30, 40, 50)를 동일 기판 위에 다수 형성할 때의 형성 위치 정밀도나 실장 장치의 실장 위치 정밀도가 낮아지게 되어, 프로세스 코스트의 저감에 의한 마이크로 발광 다이오드(30, 40, 50)의 제조 코스트의 저감이나 실장 장치의 코스트의 저감을 도모할 수 있고, 나아가서는 마이크로 발광 다이오드 디스플레이의 제조 코스트의 저감을 도모할 수가 있다.
다음에, 본 발명의 제3 실시형태에 대해서 설명한다. 이 제3 실시형태에서는, 제2 실시형태에 따른 마이크로 발광 다이오드 디스플레이에 이용하기에 매우 적합한 마이크로 발광 다이오드에 대해서 설명한다.
도 10은 이 마이크로 발광 다이오드를 도시한다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 이 마이크로 발광 다이오드에서는, n형 반도체층(61), 그 위의 활성층(62) 및 그 위의 p형 반도체층(63)에 의해 발광 다이오드 구조가 형성되어 있다. 이들 n형 반도체층(61), 활성층(62) 및 p형 반도체층(63)은 전체로서 예를 들면 원형의 평면 형상을 가지고, 그의 끝면(측면)(64)은 n형 반도체층(61)의 하면에 대해서 각도 θ 경사져 있다. 이들 n형 반도체층(61), 활성층(62) 및 p형 반도체층(63)의 직경 방향의 단면(斷面) 형상은, 사다리꼴(台形)(θ〈90도), 장방형(θ=90도) 또는 역사다리꼴(逆台形)(θ>90도)이며, p형 반도체층(63) 위에는, 예를 들면 원형의 p측 전극(65)이 형성되어 있다. n형 반도체층(61)의 하면의 일부에는 예를 들면 원형의 n측 전극(66)이 형성되어 있다. n형 반도체층(61)의 하면의 n측 전극(66) 주위에는 투명 절연층(67)이 형성되어 있다. n측 전극(66) 및 투명 절연층(67)으로부터 끝면(64) 도중(途中)의 높이까지, 이 끝면(64)을 덮도록 절연층(68)이 형성되어 있다. 이 절연층(68) 위에는 p측 전극(65)보다도 높은 위치까지 절연층(69)이 형성되어 있다. p측 전극(65)의 윗부분의 절연층(69)에는 컨택트 비어(via)(70)가 형성되어 있다. 이 컨택트 비어(70)는 p측 전극(65)에 배선을 컨택트시키기 위한 것이다.
n형 반도체층(61), 활성층(62) 및 p형 반도체층(63)에 이용하는 반도체는 필요에 따라서 선택되지만, 구체적으로는, 예를 들면 GaN계 반도체, AlGaInP계 반도체 등이다.
이 마이크로 발광 다이오드가 예를 들면 GaN계 발광 다이오드인 경우, 그의 각 부의 치수, 재료 등의 구체예를 예시하면 다음과 같다. n형 반도체층(61)은 n형 GaN층이고 그의 두께는 예를 들면 2600㎚, 활성층(62)의 두께는 예를 들면 200㎚, p형 반도체층(63)은 p형 GaN층이고 그의 두께는 예를 들면 200㎚이다. 활성층(62)은, 예를 들면 InGaN 우물층(井戶層)과 GaN 장벽층으로 이루어지는 다중 양자 우물(MQW) 구조를 가지고, InGaN 우물층의 In 조성은, 이 GaN계 발광 다이오드가 청색 발광인 경우는 예를 들면 0.17, 녹색 발광인 경우는 예를 들면 0.25이다. 발광 다이오드 구조의 최대 지름, 즉 n형 CaN층(61)의 하면의 직경을 a라고 하면, a는 예를 들면 20㎛이다. 상기와 같이 n형 반도체층(61)으로서의 n형 GaN층(61)의 두께가 2600㎚, 활성층(62) 및 p형 반도체층(63)으로서의 p형 GaN층의 두께가 각각 200㎚인 경우, 이 발광 다이오드 구조의 전체 두께는 2600+200+200=3000㎚=3㎛이다. 이 경우, 발광 다이오드 구조의 애스팩트비는, 이 발광 다이오드 구조의 전체 두께(높이)를 b라고 하면, b/a=3/20=0.15이다. θ는 예를 들면 50도이다. p측 전극(65)은 예를 들면 Ag/Pt/Au 구조의 금속 다층막으로 이루어지며, Ag막의 두께는 예를 들면 50㎚, Pt막의 두께는 예를 들면 50㎚, Au막의 두께는 예를 들면 2000㎚이다. p측 전극(65)은 Ag의 단층막으로 이루어지는 것이더라도 좋다. n측 전 극(66)은 예를 들면 Ti/Pt/Au 구조의 금속 적층막으로 이루어지며, Ti막 및 Pt막의 두께는 예를 들면 각각 50㎚, Au막의 두께는 예를 들면 2000㎚이다.
이 마이크로 발광 다이오드에서는, 동작시에 활성층(62)으로부터 발생하는 광은, 끝면(64)에서 반사되어 n형 반도체층(61)의 하면으로부터 외부로 취출(取出; extract)되거나, 혹은 직접 n형 반도체층(61)의 하면을 향해서 그대로 외부로 취출된다.
이 제3 실시형태에 따르면, 다음과 같은 여러 가지 이점을 얻을 수 있다. 즉, 제2 실시형태에서 설명한 바와 같이, 마이크로 발광 다이오드를 높은 위치 정밀도로 배열할 수 있는 것에 의해, 위치 어긋남에 대해서 마이크로 발광 다이오드에 실시하는 여러 가지 대책 공정을 생략할 수가 있다.
구체적으로는, 종래는, 예를 들면 제2 실시형태에 따른 실장 방법을 이용하지 않고 실장 장치의 정밀도 등을 높임으로써 ±5㎛의 위치 정밀도를 실현하고 있었지만, 제2 실시형태에서는 ±1.5㎛의 위치 정밀도를 실현할 수 있기 때문에, 마이크로 발광 다이오드의 구성 및 제조 방법을 대폭 간략화할 수 있다. 구체적으로는, 위치 정밀도 ±5㎛의 경우, 마이크로 발광 다이오드의 위치 어긋남에 수반하는 취출 효율의 편차(variance)를 억제하기 위해서, 발광면측의 n측 전극(66)의 배선에 ITO 잉크 등에 의한 투명 전극을 이용할 필요가 있는데 대해서, 이 제3 실시형태에서는 위치 정밀도를 ±1.5㎛으로 할 수 있기 때문에, n측 전극(66)의 배선에 형성이 용이한 금속 배선을 이용해도 취출 효율의 편차를 허용 범위내로 들어가게 할 수 있다. 즉, n측 전극(66)의 배선에 ITO 잉크 등에 의한 투명 전극을 이용할 필요가 없기 때문에, n측 전극(66)의 배선을 용이하게 형성할 수가 있다.
또, 종래는, n형 반도체층(61), 활성층(62) 및 p형 반도체층(63)의 끝면(64)을 보호하기 위해 이 끝면(64)을 수지층에 의해 덮고 있었지만, 이 수지층과 끝면(64)과의 밀착성이 나쁘기 때문에, 이 수지층과 끝면(64)과의 계면이 노출된 상태에서 p측 전극(65) 및 n측 전극(66)에 배선을 실시하면, 쇼트나 그 밖의 불량이 발생하는 요인으로 된다. 따라서, 종래는, 예를 들면 끝면(64)의 전체를 덮고, 또 p측 전극(65)도 덮을 정도로 두껍게 수지층을 형성하고, 이 수지층에, 배선을 컨택트시키기 위한 컨택트 비어 혹은 그것과 유사한 것을 형성함으로써, 수지층과 끝면(64)과의 계면이 노출되지 않도록 할 필요가 있었다. 그 때, 마이크로 발광 다이오드의 위치 정밀도가 ±5㎛인 경우, 수지층과 끝면(64)과의 계면이 노출되지 않도록 하기 위해서는, 예를 들면 컨택트 비어의 위치 어긋남은 ±2㎛, 컨택트 비어 지름은 6㎛ 이하라고 하는 엄격한 제약이 생겨 버린다. 이것에 대해서, 이 제3 실시형태에 따르면, 예를 들면 마이크로 발광 다이오드의 위치 정밀도가 ±1.5㎛인 경우, 예를 들면 컨택트 비어의 위치 어긋남 ±3㎛, 컨택트 비어 지름은 11㎛ 이하라고 하는 설계가 가능하게 되어, 설계가 극히 용이하게 된다.
상술한 바와 같이 마이크로 발광 다이오드의 위치 정밀도가 ±5㎛인 경우에, 위치 어긋남 ±2㎛, 비어 지름 6㎛ 이하로 컨택트 비어를 형성하는 것은 곤란하기 때문에, 그것을 대신하는 구조로서, p측 전극(65) 위에 범프를 형성할 필요가 있었다. 이것에 대해서, 이 제3 실시형태에 따르면, 예를 들면 마이크로 발광 다이오드의 위치 정밀도를 ±1.5㎛로 할 수 있는 것에 의해, 컨택트 비어를 용이하게 형 성할 수 있기 때문에, 이 범프 형성 공정을 삭감할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 소자의 실장 방법에 대해서 설명한다.
도 11∼도 13은 이 제4 실시형태에 따른 소자의 실장 방법을 도시한다.
이 제4 실시형태에서는, 우선 제1 실시형태와 마찬가지로 해서, 도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 소자 보존유지층(12)의 제1 부분(12a)에 소자(13)를 실장하고, 자기 정렬화한 후, 제1 부분(12a)을 경화시킨다.
다음에, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 실시형태와 마찬가지로 해서, 소자(13) 및 소자 보존유지층(12)의 전체를 덮도록, 2층째의 소자 보존유지층(12)을 형성한다.
다음에, 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제1 실시형태와 마찬가지로 해서, 2층째의 소자 보존유지층(12)의 제1 부분(12a)의 점도를 실장하는 소자가 저절로 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 이 소자 보존유지층(12)의 제2 부분(12b)을 선택적으로 경화시킴으로써 소자가 저절로는 이동불가능한 점도로 제어된다. 도 12의 (a)에서는, 2층째의 소자 보존유지층(12)의 제1 부분(12a)의 위치가 1층째의 소자 보존유지층(12)의 제1 부분(12a)의 위치와 일치하고 있지만, 일치하고 있지 않아도 좋다.
다음에, 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 소자(14)를 2층째의 소자 보존유지층(12)의 제1 부분(12a)에 매입하여 실장한다. 소자(14)는 소자(13)와 동종의 것이더라도 이종의 것이더라도 좋다. 일정 시간 경과 후에는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 소자(14)가 이 제1 부분(12a)에 자기 정렬화한다. 그 후, 이 제1 부분(12a)을 경화시킨다.
이상에 의해, 소자(13, 14)를 2단(二段)으로 배열할 수가 있다.
이상의 공정을 필요한 회수(回數), 반복 실시하는 것에 의해, 소자를 다단(多段)으로 배열할 수가 있다.
이 제4 실시형태에 따르면, 복수의 소자가 높은 위치 정밀도로 입체적으로 실장된 실장 구조체를 용이하게 얻을 수가 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 구체적으로 설명했지만, 본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 의거하는각종 변형이 가능하다.
예를 들면, 상술한 제1∼제3 실시형태에서 예시한 수치, 재료, 구성, 구조, 형상, 기판, 원료, 프로세스 등은 어디까지나 예에 불과하며, 필요에 따라서 이들과 다른 수치, 재료, 구성, 구조, 형상, 기판, 원료, 프로세스 등을 이용해도 좋다.
본 발명에 따르면, 기판 위에 소자 등의 물체, 특히 미소한 물체를 실장하는 경우에, 용이하게 게다가 확실히 높은 위치 정밀도로 실장할 수 있다. 그리고, 이 실장 방법을 이용하는 것에 의해, 고성능의 각종 전자 기기나 고성능의 발광 다이오드 디스플레이 등을 용이하게 실현할 수가 있다.
본 발명은, 실장 방법, 실장 구조체, 전자 기기의 제조 방법, 전자 기기, 발광 다이오드 디스플레이의 제조 방법 및 발광 다이오드 디스플레이에 관한 기술 분야 등에 널리 이용가능하다.

Claims (17)

  1. 점도(粘度)를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 물체 보존유지층(保持層; holding layer)을 기판 위에 형성하는 공정과,
    상기 물체 보존유지층의, 물체의 실장(實裝) 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 상기 물체가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 상기 물체 보존유지층의, 상기 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 상기 물체가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정과,
    상기 제1 부분에 적어도 하나의 물체를 실장하는 공정과,
    상기 제1 부분에 상기 물체를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 물체가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 가지는
    것을 특징으로 하는 실장 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분에 상기 물체를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 물체가 이동불가능한 점도로 제어하기 전에, 상기 제1 부분의 점도를 낮게 하는 공정을 더 가지는 것을 특징으로 하는 실장 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분은 상기 제2 부분에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 실장 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분에 하나의 상기 물체를 실장하는 것을 특징으로 하는 실장 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 부분의 평면 형상과 상기 물체의 평면 형상이 서로 상사(相似; analogous)인 것을 특징으로 하는 실장 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분의 평면 형상은 회전 대칭인 것을 특징으로 하는 실장 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분의 평면 형상은 원형 또는 정다각형인 것을 특징으로 하는 실장 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 부분의 면적을 S1, 상기 물체의 바닥면(底面)의 면적을 S2라고 표현했을 때, 1〈S1/S2〈100인 것을 특징으로 하는 실장 방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제1 부분의 면적을 S1, 상기 물체의 바닥면의 면적을 S2, 상기 물체의 높이를 t2, 상기 물체를 상기 제1 부분에 실장한 후의 상기 물체의 바닥면과 상기 물체 보존유지층의 표면과의 높이의 차를 d라고 표현했을 때, S1·d〈(S1-S2)·t2인 것을 특징으로 하는 실장 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 물체 보존유지층은 수지층인 것을 특징으로 하는 실장 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수지층은 감광성 수지, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실장 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분의 점도를 상기 물체가 이동불가능한 점도로 제어한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 물체가 이동가능한 점도로 제어하는 공정을 더 가지는 것을 특징으로 하는 실장 방법.
  13. 점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 물체 보존유지층을 기판 위에 형 성하는 공정과,
    상기 물체 보존유지층의, 물체의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 상기 물체가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 상기 물체 보존유지층의, 상기 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 상기 물체가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정과,
    상기 제1 부분에 적어도 하나의 물체를 실장하는 공정과,
    상기 제1 부분에 상기 물체를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 물체가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 적어도 실시하는 것에 의해 제조되는
    것을 특징으로 하는 실장 구조체.
  14. 점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 소자 보존유지층을 기판 위에 형성하는 공정과,
    상기 소자 보존유지층의, 소자의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 상기 소자가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 상기 소자 보존유지층의, 상기 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 상기 소자가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정과,
    상기 제1 부분에 적어도 하나의 소자를 실장하는 공정과,
    상기 제1 부분에 상기 소자를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 소자가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 가지는
    것을 특징으로 하는 전자 기기의 제조 방법.
  15. 점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 소자 보존유지층을 기판 위에 형성하는 공정과,
    상기 소자 보존유지층의, 소자의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 상기 소자가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 상기 소자 보존유지층의, 상기 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 상기 소자가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정과,
    상기 제1 부분에 적어도 하나의 소자를 실장하는 공정과,
    상기 제1 부분에 상기 소자를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 소자가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 적어도 실장하는 것에 의해 제조되는
    것을 특징으로 하는 전자 기기.
  16. 적색 발광의 발광 다이오드, 녹색 발광의 발광 다이오드 및 청색 발광의 발광 다이오드가 기판 위에 각각 복수 실장된 발광 다이오드 디스플레이의 제조 방법에 있어서,
    점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 소자 보존유지층을 상기 기판 위에 형성하는 공정과,
    상기 소자 보존유지층의, 발광 다이오드의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 상기 발광 다이오드가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 상기 소자 보존유지층의, 상기 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 상기 발광 다이오드가 이동불 가능한 점도로 제어하는 공정과,
    상기 제1 부분에 적어도 하나의 발광 다이오드를 실장하는 공정과,
    상기 제1 부분에 상기 발광 다이오드를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 발광 다이오드가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 가지는
    것을 특징으로 하는 발광 다이오드 디스플레이의 제조 방법.
  17. 적색 발광의 발광 다이오드, 녹색 발광의 발광 다이오드 및 청색 발광의 발광 다이오드가 기판 위에 각각 복수 실장된 발광 다이오드 디스플레이에 있어서,
    점도를 제어할 수 있는 물질로 이루어지는 소자 보존유지층을 상기 기판 위에 형성하는 공정과,
    상기 소자 보존유지층의, 발광 다이오드의 실장 영역을 포함하는 제1 부분의 점도를 상기 발광 다이오드가 이동가능한 점도로 제어하고, 또한 상기 소자 보존유지층의, 상기 제1 부분의 외측의 제2 부분의 점도를 상기 발광 다이오드가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정과,
    상기 제1 부분에 적어도 하나의 발광 다이오드를 실장하는 공정과,
    상기 제1 부분에 상기 발광 다이오드를 실장한 후, 상기 제1 부분의 점도를 상기 발광 다이오드가 이동불가능한 점도로 제어하는 공정을 적어도 실시하는 것에 의해 제조되는
    것을 특징으로 하는 발광 다이오드 디스플레이.
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