TW202201580A - 安裝方法、安裝裝置及轉印裝置 - Google Patents

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新井義之
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Abstract

本發明提供一種可生產性良好地將半導體晶片安裝於電路基板之安裝方法、安裝裝置及轉印裝置。具體而言,本發明之安裝方法具有:第1轉印步驟,其係將載體基板2上形成之複數個半導體晶片1轉印至第1轉印基板4a;檢查步驟,其係對轉印至第1轉印基板4a之半導體晶片1之狀態進行檢查;第2轉印步驟,其係僅將藉由檢查步驟被判斷為正常之半導體晶片1從第1轉印基板4a轉印至第2轉印基板4b;及安裝步驟,其係將轉印至第2轉印基板4b之半導體晶片1安裝於電路基板6。

Description

安裝方法、安裝裝置及轉印裝置
本發明係關於一種用以將半導體晶片以高精度穩定地安裝之轉印裝置、安裝方法及安裝裝置。
對半導體晶片實施小型化以降低成本,並想辦法將小型化之半導體晶片以高精度安裝。尤其是對於顯示器中用到之LED(Light Emitting Diode,發光二極體),業界要求將被稱為微型LED之50 um×50 um以下之半導體晶片以數um之精度高速安裝。
專利文獻1中記載有一種元件轉印方法,該方法係利用檢流計鏡使雷射光源產生之雷射光束反射,並選擇性地照射至在轉印源基板上排列有複數個之元件上,藉此將因照射而從轉印源基板剝離之元件轉印至轉印目標基板上。藉由該轉印方法,能夠將尺寸微小之元件高速地轉印至轉印目標基板上,利用該方法亦能夠將元件高速地安裝於電路基板。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本專利特開2006-41500號公報
[發明所欲解決之問題]
然而,僅藉由使用專利文獻1所記載之轉印方法而實施之安裝方法有安裝後需要花費大量時間來修復之虞。具體而言,必須在藉由點亮檢查而檢查了半導體晶片是否已正常安裝於電路基板之後,將存在異常之半導體晶片去除,並重新安裝正常之半導體晶片(進行修復)。對此,例如於電路基板用於4 K電視之情形時,要用到2488萬個半導體晶片,即便不良率為0.1%,亦需要進行約2.5萬個之修復。如此一來,僅修復這一項便需要花費數百小時進行計算,即便安裝步驟本身高速完成,亦存在因修復導致對生產性產生重大影響等問題。
本發明之目的在於,鑒於上述問題,提供一種可生產性良好地將半導體晶片安裝於電路基板之安裝方法及安裝裝置。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述問題,本發明之安裝方法之特徵在於具有:第1轉印步驟,其係將載體基板上所形成之複數個半導體晶片轉印至第1轉印基板;檢查步驟,其係對轉印至上述第1轉印基板之半導體晶片之狀態進行檢查;第2轉印步驟,其係僅將藉由上述檢查步驟被判斷為正常之半導體晶片從上述第1轉印基板轉印至第2轉印基板;及安裝步驟,其係將轉印至上述第2轉印基板之半導體晶片安裝於電路基板。
本發明之安裝方法中,於第2轉印步驟中僅將藉由檢查步驟被判斷為正常之半導體晶片從第1轉印基板轉印至第2轉印基板,藉此,可大幅度減少安裝後需要進行修復之半導體晶片之數量,從而可提高電路基板之生產性。
又,上述安裝步驟可具有將半導體晶片連同上述第2轉印基板一起壓接於電路基板之壓接步驟、以及將上述第2轉印基板與半導體晶片分離之分離步驟,以於將要面臨上述壓接步驟之上述第2轉印基板上,對應於半導體晶片於上述電路基板上應配置的位置來排列半導體晶片之方式,於上述第2轉印步驟中選擇性地進行半導體晶片之轉印。
藉此,能夠將複數個半導體晶片一併安裝於電路基板。
又,亦可為,藉由雷射舉離來進行上述第1轉印步驟及上述第2轉印步驟,藉由上述第1轉印步驟而轉印至上述第1基板之半導體晶片彼此之間隔即第1元件間隔小於藉由上述第2轉印步驟而轉印至上述第2基板之半導體晶片彼此之間隔即第2元件間隔,上述第1轉印步驟中之雷射光之振盪頻率高於上述第2轉印步驟中之雷射光之振盪頻率。
藉此,藉由在第2轉印步驟前之第1轉印步驟之前將基板上之半導體晶片彼此之間隔設定得相對較小,而能夠一面以相對較高之振盪頻率出射雷射光,一面進行元件之轉印,因此,可在短時間內完成半導體晶片向電路基板之轉印。
又,以相對於上述第1基板上雷射光之照射點之移動速度成為上述光路控制部可控制之最高速度左右的方式使上述光路控制部進行動作之情形時,上述第2轉印步驟中之雷射光之振盪頻率可為從上述雷射光源出射之各雷射光能夠使半導體晶片以上述第2元件間隔轉印之振盪頻率。
藉此,於第2轉印步驟中亦能夠儘可能在短時間內進行半導體晶片之轉印。
又,可藉由檢流計鏡來控制雷射光之光路。
藉此,能以簡單之構成形成光路。
又,本發明之安裝方法可具有:安裝後檢查步驟,其係對安裝於上述電路基板之半導體晶片之性能進行檢查;及修復步驟,其係將代替上述安裝後檢查步驟之結果為判斷有異常之半導體晶片發揮功能之修復用半導體晶片追加或置換至上述電路基板中;上述修復步驟中,以對應於上述修復用半導體晶片於上述電路基板上應配置之位置來排列半導體晶片的方式,從上述第1轉印基板選擇性地將半導體晶片轉印至上述第2轉印基板,將半導體晶片連同上述第2轉印基板一起壓接於電路基板,並從半導體晶片分離上述第2轉印基板。
藉此,能夠縮短修復所需之時間。
又,於上述檢查步驟中,可藉由基於圖像解析之外觀檢查來檢查上述第1轉印基板上之半導體晶片之狀態。
藉此,可於短時間內完成檢查步驟。
又,於上述檢查步驟中,可藉由光致發光來檢查上述第1轉印基板上之半導體晶片之狀態。
藉此,可於不將半導體晶片接線之情況下進行特定元件之檢查。
又,可於上述檢查步驟與上述第2轉印步驟之間進而具有晶片去除步驟,該晶片去除步驟係從上述第1轉印基板去除被判斷為異常之半導體晶片。
藉此,可防止誤將異常晶片轉印至第2轉印基板。
又,為了解決上述問題,本發明之安裝裝置之特徵在於具有:轉印部,其進行複數個半導體晶片從載體基板向第1轉印基板之轉印及半導體晶片從該第1轉印基板向第2轉印基板之轉印;檢查部,其對轉印至上述第1轉印基板之半導體晶片之狀態進行檢查;及安裝部,其將轉印至上述第2轉印基板之半導體晶片安裝於電路基板;僅將藉由上述檢查部之檢查被判斷為正常之半導體晶片從上述第1轉印基板轉印至上述第2轉印基板。
本發明之安裝裝置中,僅將藉由檢查部之檢查被判斷為正常之半導體晶片從第1轉印基板轉印至第2轉印基板,藉此,可大幅度減少安裝後需要進行修復之半導體晶片之數量,從而可提高電路基板之生產性。
又,為了解決上述問題,本發明之轉印裝置之特徵在於具備:雷射光源,其出射雷射光,且雷射光之振盪頻率可控;及光路控制部,其控制雷射光之光路;且該轉印裝置藉由上述光路控制部來控制轉印基板上雷射光之照射位置,藉由雷射舉離使該轉印基板所保持之複數個元件中之任意之該元件轉印至被轉印基板;且該轉印裝置具有:第1轉印模式,其係將第1基板作為上述被轉印基板,使上述元件轉印至該第1基板;及第2轉印模式,其係將上述第1基板作為上述轉印基板,將第2基板作為上述被轉印基板,使上述第1基板所保持之上述元件轉印至該第2基板;藉由上述第1轉印模式而轉印至上述第1基板之上述元件彼此之間隔即第1元件間隔小於藉由上述第2轉印模式而轉印至上述第2基板之上述元件彼此之間隔即第2元件間隔,上述第1轉印模式下雷射光之振盪頻率高於上述第2轉印模式下雷射光之振盪頻率。
根據該轉印裝置,藉由在第2轉印模式前之第1轉印模式之前將基板上之元件彼此之間隔設定得相對較小,而能夠一面以相對較高之振盪頻率出射雷射光,一面進行元件之轉印,因此,可在短時間內完成元件向電路基板之轉印。
又,上述第2基板可為形成有配線電路之電路基板。
藉此,由於在轉印至電路基板之前於基板上之元件間隔相對較小之條件下進行轉印,故可於更短時間內完成元件向電路基板之轉印。
又,以相對於上述第1基板上雷射光之照射位置之移動速度成為上述光路控制部可控制之最高速度左右的方式使上述光路控制部進行動作之情形時,上述第2轉印模式下雷射光之振盪頻率可為從上述雷射光源出射之各雷射光能夠使上述元件以上述第2元件間隔轉印之振盪頻率。
藉此,於第2轉印模式下亦能夠儘可能在短時間內進行元件之轉印。
又,上述光路控制部可為檢流計鏡。
藉此,能以簡單之構成形成光路控制部。
又,上述第1元件間隔可與使上述元件生長之基板即生長基板上之上述元件彼此之間隔同等。
藉此,第1轉印模式下元件彼此之間隔接近最小限度,可將第1轉印模式下雷射光之振盪頻率設定得更高。
又,本發明之轉印裝置可進而具有判定各上述元件之動作性能之性能判定模式,於上述第1轉印模式下,僅使上述性能判定模式下被判定為正常之上述元件轉印至上述第1基板。
藉此,相對於在第2轉印模式下僅區分出正常元件後進行轉印,可於更短時間內進行轉印。 [發明之效果]
藉由本發明之安裝方法、安裝裝置及轉印裝置,可生產性良好地將半導體晶片安裝於電路基板。
圖1中表示執行本發明之安裝方法之安裝裝置。
安裝裝置100具有轉印部10、檢查部20及安裝部30,由轉印部10進行第1轉印步驟及第2轉印步驟,由安裝部30進行安裝步驟。又,在第1轉印步驟與第2轉印步驟之間,由檢查部20對半導體晶片進行檢查。又,基板(載體基板2、第1轉印基板4a、第2轉印基板4b、電路基板6)於各裝置間之搬送由1種以上之機械手40實施。
圖2中表示轉印部10之詳情。
轉印部10具備:雷射照射部12,其照射雷射光11;轉印基板保持部13,其保持轉印基板,至少可於X軸方向、Y軸方向上移動;被轉印基板保持部14,其位於轉印基板保持部13之下側,以隔開隙間與轉印基板對向之方式保持被轉印基板;及未圖示之控制部。
雷射照射部12係以特定之振盪頻率照射準分子雷射、YAG(Yttrium-Aluminum-Garnet,釔-鋁-石榴石)雷射、可見光雷射等雷射光11之裝置,固定設置於轉印部10。於本實施方式中,雷射照射部12照射點狀之雷射光11,雷射光11經由利用控制部調節角度之檢流計鏡15及fθ透鏡16而被控制X軸方向及Y軸方向之照射位置,選擇性地照射至半導體晶片1,上述半導體晶片1於轉印基板保持部13所保持之轉印基板上配置有複數個。藉由雷射光11入射至轉印基板之半導體晶片1,而產生雷射舉離,從而將半導體晶片1從轉印基板轉印至被轉印基板。
此處,本說明中之振盪頻率係指特定之光輸出於1秒內反覆輸出之次數,例如於振盪頻率為1 kHz之情形時,特定之光輸出於1秒內反覆輸出1000次。該振盪頻率越大,光輸出之時間間隔越短。
再者,本說明中由該轉印部10來實施下述第1轉印步驟及第2轉印步驟。於第1轉印步驟中,載體基板2相當於轉印基板,第1轉印基板4a相當於被轉印基板。另一方面,於第2轉印步驟中,第1轉印基板4a相當於轉印基板,第2轉印基板4b相當於被轉印基板。
轉印基板保持部13具有開口,吸附保持轉印基板之外周部附近。可經由該開口將從雷射照射部12發出之雷射光11照射至轉印基板保持部13所保持之轉印基板。
又,轉印基板保持部13藉由未圖示之移動機構,至少於X軸方向、Y軸方向上相對於被轉印基板保持部14相對移動。控制部控制該移動機構,調節轉印基板保持部13之位置,藉此可調節轉印基板上所保持之半導體晶片1相對於被轉印基板之相對位置。
被轉印基板保持部14於上表面具有平坦面,在半導體晶片1之轉印步驟中保持被轉印基板。於該被轉印基板保持部14之上表面設置有複數個抽吸孔,藉由抽吸力來保持被轉印基板之背面(不被轉印半導體晶片1一側之面)。
再者,於本實施方式中,僅轉印基板保持部13於X軸方向及Y軸方向上移動,從而取得轉印基板保持部13與被轉印基板保持部14相對移動之形態,但於被轉印基板之尺寸較大,被轉印基板之整個面無法位於雷射光11之照射範圍正下方之情形時,亦可於被轉印基板保持部14亦設置X軸方向及Y軸方向之移動機構。
其次,於圖3中表示檢查部20之詳情。
檢查部20具有攝影機21、被檢查基板保持部22、及未圖示之控制部,利用攝影機21拍攝被檢查基板保持部22所保持之檢查對象,並藉由圖像解析進行半導體晶片1之外觀檢查。於本實施方式中,檢查對象係轉印至第1轉印基板4a之複數個半導體晶片1。
第1轉印基板4a上之半導體晶片1存在半導體晶片1於下述載體基板2上形成過程中性能未達到要求者、向第1轉印基板4a轉印時產生裂紋等者。可藉由確認半導體晶片1之顏色或形狀而準確度較高地辨別半導體晶片1之性能是否正常。
攝影機21於本實施方式中例如為CMOS(complementary metal oxide semiconductor,互補金氧半導體)攝影機,具有攝像元件,以從外部接收之信號為觸發,將於該攝像元件上成像之光線轉換成電信號,製作數位圖像。該攝影機21之拍攝方向為鉛直下方向,從上方拍攝半導體晶片1。又,攝影機21安裝於未圖示之移動裝置,藉由控制部之控制使移動裝置驅動,從而攝影機21於X軸方向及Y軸方向上移動。
又,檢查部20具有未圖示之照明部。於本實施方式中,照明部為LED照明,與藉由移動裝置實現的攝影機21之移動同步地發光,藉由在照明部發光時攝影機21進行攝像,從而連續拍攝於X軸方向及Y軸方向上排列有複數個之半導體晶片1之外觀。
其次,於圖4中表示安裝部30之詳情。
安裝部30具備載置台31、頭部32及雙視野光學系統33,又,具備未圖示之控制部。
載置台31可載置電路基板6並加以保持以使其不因真空吸附而移動,且構成為可藉由XY平台使電路基板6於X、Y軸方向上移動。
又,於本實施方式中,載置台31具有加熱器34,能夠藉由控制部控制載置台31表面之溫度(≒載置於載置台31上之電路基板6之溫度)。又,於載置台31設置有未圖示之溫度計,可反饋由該溫度計測得之載置台31之溫度而進行溫度控制。
頭部32係前端部大致為平坦面,具有1個以上吸附孔,於安裝步驟時吸附保持第2轉印基板4b之未被轉印半導體晶片1一側之面。又,頭部32能夠於Z軸方向上移動,使保持於載置台31上之電路基板6與轉印至頭部32所保持之第2轉印基板4b的半導體晶片1之凸塊接觸並加壓。又,頭部32具有加熱器35,能夠藉由控制部控制頭部32、尤其是前端部之溫度。又,於頭部32設置有未圖示之溫度計,可反饋由該溫度計測得之頭部32之溫度而進行溫度控制。
又,頭部32構成為能夠於θ方向(以Z軸方向為旋轉中心之中心方向)上移動,藉由使載置台31於X、Y軸方向之移動與頭部32於Z軸、θ方向之移動連動,可將半導體晶片1熱壓接並安裝於電路基板6上之特定位置。
此處,於本實施方式中,同時控制加熱器34及加熱器35,使得安裝步驟中載置台31表面之溫度與頭部32前端部之溫度(≒第2轉印基板4b之溫度)始終相等。藉此,如上所述,即便安裝步驟中電路基板6與第2轉印基板4b發生熱膨脹,第2轉印基板4b之與半導體晶片1接觸之部位和電路基板6上接合有半導體晶片1之凸塊之部位的部位之相對位置亦不易發生變化,從而可穩定地進行高精度之安裝。
再者,於本實施方式中,構成為頭部32於Z軸、θ方向上移動,載置台31於X、Y軸方向上移動,但未必限定於此,可根據裝置情況適當變更。例如,亦可設為如下構成,即,頭部32於X軸、Y軸、θ方向上移動,載置台31於Z軸方向上移動。又,θ方向之移動機構在非必要情況下可省略。例如,半導體晶片1及電路基板6之位置不存在旋轉偏差時可省略θ方向之移動機構。
雙視野光學系統33可於載置台31上載置有電路基板6時進入頭部32與電路基板6之間拍攝兩者之圖像。所拍攝之各圖像於控制部中經圖像處理後識別各者之位置偏差。然後,控制部考慮該位置偏差,以使各半導體晶片1接觸電路基板6上之特定位置而接合之方式進行控制,藉此,於X、Y軸方向上高精度地安裝半導體晶片1。
其次,參照圖5至圖10對本發明之安裝方法進行說明。圖5係說明本發明之安裝方法之第1轉印步驟之圖。圖6係說明本發明之安裝方法之檢查步驟及晶片去除步驟之圖。圖9係說明本發明之安裝方法之第2轉印步驟之圖。圖10係說明另一實施方式中之安裝步驟之圖。
再者,本發明中,半導體晶片所具有之2個主面中,將保持於載體基板之面設為第1面,將第1面相反側之面定義為第2面,於第2面形成有凸塊,上述凸塊接合於電路基板。
首先,參照圖5對圖2所示之轉印部10中實施之本發明之安裝方法中的第1轉印步驟進行說明。再者,於本說明中,將轉印部10實施第1轉印步驟亦稱為第1轉印模式,將轉印部10實施下述第2轉印步驟亦稱為第2轉印模式。
圖5(a)示出了第1面保持於載體基板2之切晶後之複數個半導體晶片1。載體基板2亦向圖1之深度方向擴展而具有圓形或四邊形,包含矽、砷化鎵、藍寶石等。又,半導體晶片1亦順著載體基板2之擴展二維地排列有複數個(數百個~數萬個)。被稱為微型LED之小型半導體晶片1之尺寸為50 um×50 um以下,此類小型半導體晶片1係以該尺寸加上切晶寬度所得之間距排列。要求此種小型半導體晶片1以高精度(例如,1 um以下之精度)安裝於電路基板6。又,於半導體晶片1之第2面形成有凸塊。
圖5(b)示出了將半導體晶片1之與保持於載體基板2之面即第1面為相反側之面即第2面貼附於第1轉印基板4a之第1轉印基板貼附步驟。第1轉印基板4a首先藉由真空吸附而保持於被轉印基板部14,於供貼附半導體晶片1之面上形成有黏著層3a。於該第1轉印基板貼附步驟中,利用機械手40吸附保持有半導體晶片1之載體基板2進行操作,將半導體晶片1之第2面貼附於圖2所示之被轉印基板部14所保持之第1轉印基板4a之黏著層3a上。
其次,對如上所述貼附有半導體晶片1及載體基板2之第1轉印基板4a執行載體基板去除步驟。於載體基板去除步驟中,藉由雷射舉離從半導體晶片1剝離、去除載體基板2。具體而言,使從圖2所示之雷射照射部12發出之雷射光11a透過載體基板2照射至半導體晶片1之第1面。藉此,作為半導體晶片1之微型LED之GaN層之一部分被分解為Ga及N,從而半導體晶片1從包含藍寶石之載體基板2剝離。所有半導體晶片1被照射了雷射光11a之載體基板2藉由真空吸附載體基板2之機械手40從第1轉印基板4a離開而被去除。
如此般經過第1轉印基板貼附步驟與載體基板去除步驟後,如圖1(c)所示,半導體晶片1從載體基板2被轉印至第1轉印基板4a。本說明中,將半導體晶片1從載體基板2轉印至第1轉印基板4a之步驟稱為第1轉印步驟。
再者,上述說明中,於第1轉印步驟中將半導體晶片1之第2面貼附於第1轉印基板4a後去除載體基板2,但並不限定於此,亦可於第1轉印基板4a在離開半導體晶片1之第2面少許距離之位置做準備之狀態下,藉由對載體基板2照射雷射時因微型LED之GaN層之一部分分解為Ga及N而產生之推進力對半導體晶片1賦能,使其從載體基板2向第1轉印基板4a飛行而貼附於第1轉印基板4a。
又,於本實施方式中,藉由雷射舉離使載體基板2從半導體晶片1剝離,藉此將半導體晶片1從載體基板2轉印至第1轉印基板4a,但未必限定於此,能夠適當進行變更。例如,亦可將載體基板2從設置有半導體晶片1之側之相反側削掉而去除。此種方法被稱為背面研磨,尤其是於紅色LED之情形時無法應用雷射舉離,故可使用該背面研磨方法。
繼而,於圖3所示之檢查部20中執行圖6(a)所示之檢查步驟。於檢查步驟中,在吸附保持於被檢查基板保持部之第1轉印基板4a上沿X軸方向及Y軸方向排列的數百個~數萬個半導體晶片1之上方,攝影機21一面移動一面拍攝。檢查部20之控制部對藉由該拍攝所獲得之圖像進行圖像解析,針對各個半導體晶片1進行顏色、形狀等外觀檢查。於第1轉印基板4a為6英吋晶圓之情形時,針對該1個第1轉印基板4a之檢查步驟所需之時間約為30分鐘。
此處,使用圖7對本發明之另一實施方式中之轉印裝置、尤其是檢查部進行說明。
如圖7所示,該實施方式中之轉印裝置1具備波長測定部20作為檢查部20,該波長測定部20測定作為發光元件之各元件1之發光特性(例如發光波長),並將該測定結果反映至轉印部10中之元件1之轉印。
波長測定部20於本實施方式中係利用光致發光來測定第1轉印基板4a上之各元件1之發光波長,具備雷射光源23、波長測定器24及被檢查基板保持部22。
於該波長測定部20內,作為被檢查基板之第1轉印基板4a係以保持有元件1之面(正面)水平且朝上之方式,由被檢查基板保持部22吸附固持背面。
雷射光源23係出射1束雷射光L2之裝置,於本實施方式中出射YAG雷射、可見光雷射等雷射光。
波長測定器24係測定入射至自身之光之波長者,應用公知之光波長計。
當雷射光L2入射至第1轉印基板4a上之特定位置之元件1時,元件1內之電子被激發。該電子恢復為基底狀態時放出發射光L3(所謂之光致發光)。由波長測定器24擷取該發射光L3,測定該發射光L3之波長,藉此,可於不將元件1接線之情況下測定特定元件1之發光波長。
又,被檢查基板保持部22藉由移動平台而能夠於X軸方向及Y軸方向上移動,使第1轉印基板4a相對於雷射光源23及波長測定器24於X軸方向及Y軸方向上相對移動。藉由利用該移動平台控制第1轉印基板4a之位置,能夠測定第1轉印基板4a所保持之任意位置之元件1之發光波長。藉由該波長測定部20測定第1轉印基板4a所保持之所有元件1之發光波長。
圖8係表示藉由波長測定部20而獲得之第1轉印基板4a上之元件1之發光波長之分佈的曲線圖。橫軸係發光波長,縱軸係以各發光波長發光之元件1之個數(元件數)。
即便從同一生長基板磊晶生長之同一種顏色之元件1,各元件1之發光波長亦略微存在差異,形成類似於圖8所示之正態分佈之分佈。
此處,於本實施方式中,控制裝置將該分佈分成以下2個組,即,包含取眾數(模式值)之發光波長之特定波長範圍之組A與較組A靠外側之組(發光波長與模式值存在較大差異之組)即組B。
具體而言,於本實施方式中,關於成為圖8中之組A與組B之邊界之發光波長,例如,紅色LED中將600 nm~780 nm之發光波長範圍設為組A,綠色LED中將505 nm~530 nm之發光波長範圍設為組A,藍色LED中將470~485 nm之發光波長範圍設為組A,將上述範圍外側之範圍設定為組B。
基於此種各元件1之發光波長之測定結果,控制裝置將發光波長偏離了模式值之組B範圍內之元件1判斷為性能未達到要求。而且,以於轉印部10中向第2轉印基板4b轉印時不使用組B之元件1之方式,僅將性能正常之元件1即屬於組A之元件1從第1轉印基板4a轉印至第2轉印基板4b。
此處,於本說明中,將如上所述般波長測定部20測定各元件1之發光波長稱為波長測定模式,又,將以各元件1中動作性能是進入組A之類的正常範疇還是進入組B之類的未達到要求之範疇這樣的方式由控制裝置判定各元件1之動作性能稱為性能判定模式。
藉由將該等性能判定模式及波長測定模式組入元件1之轉印步驟中,完成後之顯示器不會存在發光不均現象。
而且,於本實施方式中性能判定模式係先於第1轉印模式實施,於第1轉印模式中僅使性能判定模式中被判定為正常之元件1轉印至第2轉印基板4b。
返回至圖6之說明,於本實施方式中,在檢查步驟之後實施圖6(b)所示之晶片去除步驟。於該晶片去除步驟中,藉由對檢查步驟中被判斷為異常之半導體晶片1(圖6(b)中以點表示之2個半導體晶片1)照射雷射光11b,而使半導體晶片1燒除,從第1轉印基板4a去除。
該晶片去除步驟亦可由轉印部10實施。此時之雷射光11b因需要使半導體晶片1燒除,故而以較上述第1轉印步驟中之雷射光11a更強功率從雷射照射部12照射。
如此,藉由在晶片去除步驟中去除異常之半導體晶片1,可防止以後之步驟中誤將異常之半導體晶片1轉印。
其次,於圖2所示之轉印部10中執行圖9(a)至(c)所示之第2轉印步驟。於第2轉印步驟中,如圖9(a)所示以黏著層3a及半導體晶片1朝下之方式由轉印基板保持部13(未圖示)保持第1轉印基板4a,又,以具有黏著層3b之第2轉印基板4b位於第1轉印基板4a下方之方式由被轉印基板保持部14保持第2轉印基板4b。
而且,藉由轉印部10之控制部調節檢流計鏡15之角度而使雷射光11c透過第1轉印基板4a到達黏著層3a與特定半導體晶片1之第2面之界面,藉此使半導體晶片1雷射舉離。具體而言,藉由照射雷射光11而從黏著層3a產生氣體,藉由該氣體之產生而對半導體晶片1賦能,使其從第1轉印基板4a向下方飛行,噴附至第2轉印基板4b。再者,以此方式轉印至第2轉印基板4b之半導體晶片1係第1面與第2轉印基板4b對向,凸塊成為露出至表面之狀態。
又,於該第2轉印步驟中,並非將位於第1轉印基板4a之半導體晶片1全部連續地轉印,而是如圖9(b)所示選擇性地轉印半導體晶片1。剛進行過第1轉印步驟之後之第1轉印基板4a上之半導體晶片1之排列與第1轉印步驟前之載體基板2上之半導體晶片1之排列同等,但藉由如此般於第2轉印步驟中選擇性地轉印半導體晶片1,可將半導體晶片1以任意之排列轉印至第2轉印基板4b。
此處,於本實施方式中,為下述安裝步驟做準備,第2轉印基板4b上之半導體晶片1之排列成為對應於半導體晶片1於電路基板6上應配置之位置的排列。更具體而言,以如下佈局將半導體晶片1排列於第2轉印基板4b,上述佈局與藉由一次安裝步驟於電路基板6上可安裝半導體晶片1之區域內之半導體晶片1之佈局成為鏡像關係。
另一方面,存在如下情形:如圖9(b)中第2轉印基板4b上以虛線所示,能夠轉印至第2轉印基板4b上所應轉印之位置的半導體晶片1不存在於第1轉印基板4a。於該情形時,如圖9(c)所示使第1轉印基板4a與第2轉印基板4b相對移動,其後實施雷射舉離即可。再者,至於如何使第1轉印基板4a與第2轉印基板4b相對移動才能以最小限度之移動次數於第2轉印基板4b上形成特定之佈局,亦可利用AI(Artificial intelligence,人工智慧)來判斷。
又,從第1轉印基板4a雷射舉離時之雷射光11c之功率為分解黏著層3a之程度的功率足矣,較第1轉印步驟中用以分解GaN層之雷射光11a之功率低。因此,第2轉印步驟中因照射雷射光11c而導致半導體晶片1被破壞的可能性較該第1轉印步驟中因照射雷射光11a而導致半導體晶片1被破壞的可能性低,亦能夠忽視。
其次,於圖4所示之安裝部30中實施圖10(a)至(c)所示之安裝步驟。於安裝步驟中,如圖10(a)所示,由圖4所示之頭部32保持第2轉印基板4b之未被轉印半導體晶片1一側之面,使載置於下述載置台31上之電路基板6與第2轉印基板4b所保持之半導體晶片1對向。
然後,頭部32向電路基板6接近,如圖10(b)所示,使半導體晶片1之第2面上設置之凸塊與電路基板6抵接,進而加壓。
再者,於本實施方式中,於電路基板6之供半導體晶片1抵接之面上設置有ACF(各向異性導電膜)等接合材5,半導體晶片1抵接於接合材5上之後,由接合材5來保持半導體晶片1。
又,頭部32中設置有加熱器35,於半導體晶片1之加壓時加熱器35作動將半導體晶片1加熱至50℃以下之相對較低之溫度,藉此,通過半導體晶片1使接合材5之溫度上升,從而半導體晶片1之凸塊周邊之接合材5之黏著力增大。其結果為,半導體晶片1被熱壓接至不會相對於電路基板6之配線產生位置偏差之程度。即,半導體晶片1被暫時壓接於電路基板6。再者,若僅將半導體晶片1之凸塊嵌入接合材5中便可將半導體晶片1以不會相對於電路基板6之配線產生位置偏差之程度固定,則暫時壓接時亦可不必同時加熱半導體晶片1。再者,於本說明中,將如此般半導體晶片1連同第2轉印基板4b一起壓接於電路基板6之步驟稱為壓接步驟。
然後,頭部32於保持第2轉印基板4b之狀態下從電路基板6離開,藉此使第2轉印基板4b與半導體晶片1分離。於本說明中,將如此般使第2轉印基板4b與半導體晶片1分離之步驟稱為分離步驟。該分離步驟中,若黏著層3b相對於半導體晶片1之黏著力較半導體晶片1與電路基板6之結合力弱,則僅使第2轉印基板4b從電路基板6離開便能夠將第2轉印基板4b與半導體晶片1分離。於該分離步驟之後,雖未圖示,但要進行半導體晶片1向電路基板6之壓接即所謂之正式壓接,該壓接之同時將半導體晶片1加熱至較上述暫時壓接時之溫度高之溫度(150℃左右),藉此,半導體晶片1之凸塊熔融,冷卻後以較強之接合力將半導體晶片1安裝於電路基板6之特定位置。藉由實施該正式壓接,而完成本發明之一連串安裝方法。
又,於本實施方式中,如圖10(b)般藉由1次安裝步驟同時進行複數個半導體晶片1之壓接。尤其是於半導體晶片1係微型LED之情形時,安裝於1個電路基板6之半導體晶片1多達數萬個。於該情形時,例如4 K電視用面板中3840×2160×3個半導體晶片1排列於1個面板上,藉由使複數個半導體晶片1集中轉印至1個第2轉印基板4b,由頭部32保持該第2轉印基板4b且一併進行壓接,可大幅度減少安裝所花費之時間。再者,關於一次轉印至第2轉印基板4b之半導體晶片1之數量,具體而言,考慮80×80個、120×120個等。
此處,於本實施方式中,如上所述於分離步驟前之壓接步驟中僅限於進行至將半導體晶片1暫時壓接於電路基板6,另外再實施正式壓接,但亦可代替此,於壓接步驟中進行半導體晶片1向電路基板6之正式壓接。於該情形時,於完成分離步驟之時點即完成本發明之一連串安裝方法。此時,使頭部32之至少與第2轉印基板4b接觸之面(頭部32之前端)之熱膨脹係數、第2轉印基板4b之熱膨脹係數、及電路基板6之供安裝半導體晶片1之面之熱膨脹係數同等為宜。又,進而較佳為頭部32之前端、第2轉印基板4b、電路基板6之供安裝半導體晶片1之面之材料相同。具體而言,於電路基板6之材料為玻璃之情形時,頭部32之前端之材料及第2轉印基板4b之材料與電路基板6同樣地使用玻璃。又,於電路基板6之材料為銅之情形時,頭部32之前端之材料及第2轉印基板4b之材料使用SUS304。於該情形時,銅之熱膨脹係數為16.8 ppm,相對於此,SUS304之熱膨脹係數為17.3 ppm,其等之差為3%左右。
而且,不僅頭部32中設置有加熱器,載置台31中亦設置有加熱器34,於實施熱壓接步驟期間,以使頭部32及第2轉印基板4b之溫度與電路基板6之供安裝半導體晶片1之面之溫度始終相等之方式控制加熱器34及加熱器35。藉此,即便於安裝步驟中電路基板6與頭部32及第2轉印基板4b發生熱膨脹,第2轉印基板4b之與半導體晶片1接觸之部位和電路基板6上接合有半導體晶片1之凸塊之部位的相對位置亦不易發生變化,從而可穩定地進行高精度之安裝。
圖11係說明點亮檢查步驟及修復步驟之圖。
於半導體晶片1為微型LED之情形時,為了確認已完成向電路基板6之安裝之半導體晶片1之發光性能,如圖11(a)所示,將電路基板6載置於點亮檢查裝置41,使所有半導體晶片1點亮,檢查發光性能。再者,於本發明中,將如此般對安裝於電路基板6之半導體晶片1之性能進行檢查之步驟稱為安裝後檢查步驟。
若安裝後檢查步驟(點亮檢查)之結果為如圖11(a)中從右數第2個半導體晶片1般未點亮,或存在亮度較低之半導體晶片1,則如圖11(b)所示對該半導體晶片1照射雷射光11d,使其燒除。該雷射光11d之功率可與圖6(b)所示之晶片去除步驟中之雷射光11b之功率同等,該步驟亦可由轉印部10來實施。再者,即便存在性能異常之半導體晶片1,若可於該半導體晶片1附近配置新的半導體晶片1,則亦可使該半導體晶片1保留而不使其燒除。
如此使半導體晶片1燒除時,有時會燒除至接合材5,於該情形時,如圖11(c)所示塗佈接合材5。然後,如圖11(d)所示,於半導體晶片1已燒除之部位,安裝代替性能異常之半導體晶片1發揮功能之新的半導體晶片1即修復用半導體晶片。
於本發明中,將如此般安裝修復用半導體晶片之步驟稱為修復步驟,1次修復所需之時間為30秒左右。
此處,於電路基板6例如用於4 K電視之情形時,要使用2488萬個半導體晶片1。於該半導體晶片1之不良率為0.1%之情形時,需要進行約2.5萬個份額之修復。如此一來,假如對修復用半導體晶片逐個進行修復,則僅修復便成為需要花費約200小時之計算,即便利用雷射舉離使安裝步驟本身得以高速完成,亦會因修復而對生產性產生重大影響。
相對於此,於本發明之安裝方法中具有檢查步驟。而且,僅將藉由該檢查步驟被判斷為正常之半導體晶片1、即檢查步驟中之良品率為100%之半導體晶片1配置於第2轉印基板4b,並將上述半導體晶片1安裝於電路基板6。其結果為,與不進行檢查步驟便進行安裝之情形相比,點亮檢查中之點亮不良晶片明顯變少,可大幅度減少安裝後需要進行修復之半導體晶片1之數量,從而能夠提高電路基板6之生產性。
假如於上述4 K電視之事例中藉由設置檢查步驟使點亮不良率變為百分之一,則修復所需之時間為約2小時,能夠縮短將近200小時。與先前之安裝方法相比,本發明之安裝方法中雖然追加了檢查步驟,但如上所述檢查步驟所需之時間為30分鐘左右,因此,藉由使用本發明之安裝方法,可大幅度縮短時間,能夠提供正常點亮率為100%之電路基板6。
又,於進一步修復時進而利用本發明之安裝方法,如圖12所示對應於電路基板6上之複數個修復位置而選擇性地使半導體晶片1從第1轉印基板4a轉印至第2轉印基板4b,使用該第2轉印基板4b同時實施複數點之修復,藉此可進一步縮短修復所需之時間。
其次,使用圖13及圖14對本發明之另一實施方式中之轉印步驟進行說明。
圖13係表示第1轉印模式之概略圖。
於第1轉印模式下,將被轉印基板設為第1基板w1,轉印部10使保持於基板w0之元件1轉印至第1基板w1。基板w0可為使元件1磊晶生長之生長基板,亦可為供進行1次或複數次元件1從基板向基板之轉印的中間基板。
此處,轉印至第1基板w1之元件1之間距即第1元件間隔d1小於藉由下述第2轉印模式而轉印至第2基板w2之元件1之間距即第2元件間隔d2。進而,第1元件間隔d1係於切晶之收尾階段生長基板上所形成之元件1之間距,較佳為以從生長基板至第1基板w1維持該間距之方式進行元件1之轉印。例如,若尺寸為20 um×40 um之元件1於短邊方向上以30 um之間距、於長邊方向上以50 um之間距形成於生長基板上,則較佳為一面維持該間距一面從生長基板至第1基板w1進行轉印。
該第1轉印模式下,從雷射光源12以特定之振盪頻率f1出射雷射光L1。該振盪頻率f1(Hz)及檢流計鏡15之掃描速度v1(m/s)係以出射之各雷射光L1能夠使特定之元件1雷射舉離之方式設定。例如,使如圖13般以間距d1排列之元件1依序雷射舉離之情形時,以滿足式子v1/f1=d1之方式設定振盪頻率f1及掃描速度v1。具體而言,於第1元件間隔d1=30 um(=0.03 mm)之情形時,例如設定為振盪頻率f1=166 kHz、掃描速度v1=5 m/s時,轉印部10可使元件1依序轉印。另一方面,設定為振盪頻率f1=10 kHz、掃描速度v1=300 mm/s時,轉印部10亦能夠使元件1依序轉印,但振盪頻率f1即成為特定時間內可轉印之元件1之數量,因此,較佳為儘可能於振盪頻率f1較高之條件下進行轉印。
圖14係表示第2轉印模式之概略圖。
於第2轉印模式下,將藉由上述第1轉印模式而被轉印了元件1之第1基板w1作為轉印基板,將第2基板w2作為被轉印基板,轉印部10使保持於第1基板w1之元件1轉印至第2基板w2。
第2基板w2於本實施方式中係表面形成有配線電路之用於電視顯示器之電路基板,藉由在配線電路上轉印元件1,從而作為LED發光元件之元件1能夠點亮。
於該第2轉印模式下,轉印部10使保持於第1基板w1之元件1每隔數個進行轉印,藉此,第2基板w2上之元件1之間距被調節為在電路基板上為了使元件1發揮功能而應配置之間距、即作為電路基板上之配線電路之間距的第2元件間隔d2。例如,轉印部10使於第1基板w1上以第1元件間隔d1=30 um排列之元件1每隔20個從第1基板w1轉印至第2基板w2,藉此,第2基板w2上元件1之間距即第2元件間隔d2成為600 um。
另一方面,如該第2轉印模式般以擴大元件1之間距之方式實施轉印之情形時,雷射光源12出射之雷射光L1之振盪頻率可能會受到制約。
圖15係表示光路控制部(檢流計鏡15)之掃描速度與雷射光L1之振盪頻率之關係的圖。圖上,實線表示雷射舉離對象(元件1)之間距為0.03 mm之情形,單點鏈線表示間距為0.60 mm之情形。
轉印部10中,檢流計鏡15(光路控制部)之掃描速度有限,假如掃描速度之最高值為5 m/s之情形時,於該最高速之掃描速度之條件下呈脈衝狀出射之各雷射光L1能夠使以0.03 mm之間距排列之元件1轉印的雷射光L1之振盪頻率約為166 kHz。
相對於此,於元件1之間距為0.60 mm之情形時,即便掃描速度為最高值時,呈脈衝狀出射之各雷射光L1能夠使元件1轉印的雷射光L1之振盪頻率亦侷限於約8.3 kHz,即便雷射光源12能以200 kHz之振盪頻率出射雷射光L1,仍未充分發揮其性能,特定時間內能夠轉印之元件1之數量變得相對較少。
因此,於本發明中,以如下方式進行控制:在第1轉印模式與第2轉印模式之間使雷射光源12之振盪頻率不同,使第1轉印模式中之第1元件間隔d1小於第2轉印模式中之第2元件間隔d2,且使第1轉印模式中之振盪頻率f1高於第2轉印模式中之振盪頻率f2。
具體而言,於本實施方式中,在第2轉印模式下,檢流計鏡15之掃描速度v2設為最高速(5 m/s)左右,振盪頻率f2設為此時各雷射光L1可使元件1以相當於配線電路之間距的第2元件間隔d2(0.60 mm)轉印之頻率(約8.3 kHz)。
相對於此,於第1轉印模式下,檢流計鏡15之掃描速度v1與掃描速度v2相等,設為最高速(5 m/s)左右,振盪頻率f1設為此時各雷射光L1可使元件1以第1元件間隔d1(0.03 mm)轉印之頻率(約166 kHz)。
藉此,考慮配線電路之間距,於第2轉印模式下第2元件間隔d2變得相對較大,由此導致轉印速度變慢,另一方面,藉由在第2轉印模式前之第1轉印模式之前將基板上之元件彼此之間隔設定得相對較小,可設定為相對較高之振盪頻率,一面出射雷射光一面進行元件之轉印,因此,可在短時間內完成元件向電路基板之轉印。
又,以成為作為光路控制部之檢流計鏡15可控制之最高速度左右之方式使檢流計鏡15進行動作之情形時,第2轉印模式下雷射光L1之振盪頻率f2為雷射光源12所出射之各雷射光L1可使元件1以第2元件間隔d2轉印之頻率,藉此,於第2轉印模式下亦能夠儘可能於短時間內進行元件1之轉印。
又,藉由上述第1元件間隔d1與生長基板上之元件1彼此之間隔同等,可使第1轉印模式下元件1彼此之間隔接近最小限度,能夠將第1轉印模式下雷射光L1之振盪頻率f1設定得更高。
藉由以上之安裝方法、安裝裝置及轉印裝置,可生產性良好地將半導體晶片安裝於電路基板。
此處,本發明之安裝方法、安裝裝置及轉印裝置並不限定於以上所說明之形態,於本發明之範圍內亦可為其他形態者。例如,於上述說明中,第1轉印步驟及第2轉印步驟係於大氣壓下實施,但藉由使轉印部10具備未圖示之減壓部,亦可於減壓環境下實施。
又,上述說明中係於轉印部中藉由雷射進行半導體晶片之轉印,但亦可使用其他方法。例如,亦可藉由將半導體晶片貼附於黏著片材而進行半導體晶片之轉印。
又,上述說明中係於轉印部中利用檢流計鏡來控制雷射之照射位置,但並不限定於此,亦可利用例如多面鏡等其他公知技術進行控制。又,亦可不利用鏡面反射而僅藉由轉印基板與被轉印基板之相對移動來控制雷射之照射位置。
又,上述說明中係藉由同一轉印部來實施第1轉印步驟與第2轉印步驟,但亦可分別設置不同之轉印部,藉由各自之轉印部來實施。
又,藉由檢查部進行之半導體晶片之檢查並不限定於基於圖像解析之外觀檢查、光致發光,亦可為例如利用X射線之檢查。
又,上述說明中係將第2基板作為最終搭載於顯示器等製品之電路基板,但並不限定於此,亦可將例如較電路基板更靠前之階段中被實施轉印之基板設為第2基板。但是,於該情形時,以第2元件間隔被實施轉印之基板包括電路基板而成為複數個,相應地需要耗費轉印時間,因此,最理想的是如上述說明般將電路基板設為第2基板,在向該第2基板轉印元件之前於元件間隔較小之狀態下進行元件從基板向基板之轉印。
又,於上述說明中,第1元件間隔係於切晶之收尾階段生長基板上所形成之元件之間距,且以從生長基板至第1基板維持該間距之方式進行元件之轉印,但並不限定於此,亦可於中途之階段變更間距,只要最終將元件以特定間隔配置於電路基板即可。
又,於上述說明中,在第1轉印模式及第2轉印模式下掃描速度同為檢流計鏡可控制之最高速,但並不限定於此,例如亦可使第1轉印模式下之掃描速度慢於第2轉印模式下之掃描速度。
1:半導體晶片(元件) 2:載體基板 3a:黏著層 3b:黏著層 4a:第1轉印基板 4b:第2轉印基板 5:接合材 6:電路基板 10:轉印部 11:雷射光 11a:雷射光 11b:雷射光 11c:雷射光 11d:雷射光 12:雷射照射部 13:轉印基板保持部 14:被轉印基板保持部 15:檢流計鏡 16:fθ透鏡 20:檢查部(波長測定部) 21:攝影機 22:被檢查基板保持部 23:雷射光源 24:波長測定器 30:安裝部 31:載置台 32:頭部 33:雙視野光學系統 34:加熱器 35:加熱器 40:機械手 41:點亮檢查裝置 100:安裝裝置 d1:第1元件間隔 d2:第2元件間隔 f1:振盪頻率 f2:振盪頻率 L1:雷射光 L2:雷射光 L3:發射光 v1:掃描速度 v2:掃描速度 W0:基板 W1:第1基板 W2:第2基板
圖1係說明本發明之安裝裝置之圖。 圖2係說明本發明之安裝裝置中之轉印部之圖。 圖3係說明本發明之安裝裝置中之檢查部之圖。 圖4係說明本發明之安裝裝置中之安裝部之圖。 圖5(a)~(c)係說明本發明之安裝方法之第1轉印步驟之圖。 圖6(a)、(b)係說明本發明之安裝方法之檢查步驟及晶片去除步驟之圖。 圖7係說明本發明之另一實施方式之轉印裝置之圖。 圖8係表示藉由轉印裝置具有之波長測定部而獲得之轉印基板上之元件之發光波長分佈及控制裝置進行之分組之結果的圖。 圖9(a)~(c)係說明本發明之安裝方法之第2轉印步驟之圖。 圖10(a)~(c)係說明本發明之安裝方法之安裝步驟之圖。 圖11(a)~(d)係說明一般之點亮檢查步驟及修復步驟之圖。 圖12係說明本發明中之修復步驟之圖。 圖13係表示本發明之另一實施方式中之第1轉印步驟之圖。 圖14係表示本發明之另一實施方式中之第2轉印步驟之圖。 圖15係表示光路控制部之掃描速度與雷射光之振盪頻率之關係的圖。
1:半導體晶片(元件)
3a:黏著層
4a:第1轉印基板
11b:雷射光
14:被轉印基板保持部
21:攝影機
22:被檢查基板保持部

Claims (16)

  1. 一種安裝方法,其特徵在於具有: 第1轉印步驟,其係將載體基板上所形成之複數個半導體晶片轉印至第1轉印基板; 檢查步驟,其係對轉印至上述第1轉印基板之半導體晶片之狀態進行檢查; 第2轉印步驟,其係僅將藉由上述檢查步驟被判斷為正常之半導體晶片從上述第1轉印基板轉印至第2轉印基板;及 安裝步驟,其係將轉印至上述第2轉印基板之半導體晶片安裝於電路基板。
  2. 如請求項1之安裝方法,其中上述安裝步驟具有將半導體晶片連同上述第2轉印基板一起壓接於電路基板之壓接步驟、以及將上述第2轉印基板與半導體晶片分離之分離步驟,以於將要面臨上述壓接步驟之上述第2轉印基板上,對應於半導體晶片於上述電路基板上應配置的位置來排列半導體晶片之方式,於上述第2轉印步驟中選擇性地進行半導體晶片之轉印。
  3. 如請求項1或2之安裝方法,其中藉由雷射舉離來進行上述第1轉印步驟及上述第2轉印步驟, 藉由上述第1轉印步驟而轉印至上述第1基板之上述半導體晶片彼此之間隔即第1元件間隔小於藉由上述第2轉印步驟而轉印至上述第2基板之上述半導體晶片彼此之間隔即第2元件間隔, 上述第1轉印步驟中之雷射光之振盪頻率高於上述第2轉印步驟中之雷射光之振盪頻率。
  4. 如請求項3之安裝方法,其中以相對於上述第1基板上雷射光之照射點之移動速度成為上述光路控制部可控制之最高速度左右的方式使上述光路控制部進行動作之情形時,上述第2轉印步驟中之雷射光之振盪頻率係從上述雷射光源出射之各雷射光可使上述半導體晶片以上述第2元件間隔轉印之振盪頻率。
  5. 如請求項3或4之安裝方法,其中藉由檢流計鏡來控制雷射光之光路。
  6. 如請求項2之安裝方法,其具有:安裝後檢查步驟,其係對安裝於上述電路基板之半導體晶片之性能進行檢查;及修復步驟,其係將代替上述安裝後檢查步驟之結果為判斷有異常之半導體晶片發揮功能之修復用半導體晶片追加或置換至上述電路基板中;上述修復步驟中,以對應於上述修復用半導體晶片於上述電路基板上應配置之位置來排列半導體晶片的方式,從上述第1轉印基板選擇性地將半導體晶片轉印至上述第2轉印基板,將半導體晶片連同上述第2轉印基板一起壓接於電路基板,並從半導體晶片分離上述第2轉印基板。
  7. 如請求項1至6中任一項之安裝方法,其中於上述檢查步驟中,藉由基於圖像解析之外觀檢查來檢查上述第1轉印基板上之半導體晶片之狀態。
  8. 如請求項1至6中任一項之安裝方法,其中於上述檢查步驟中,藉由光致發光來檢查上述第1轉印基板上之半導體晶片之狀態。
  9. 如請求項1至8中任一項之安裝方法,其於上述檢查步驟與上述第2轉印步驟之間進而具有晶片去除步驟,該晶片去除步驟係從上述第1轉印基板去除被判斷為異常之半導體晶片。
  10. 一種安裝裝置,其特徵在於具有: 轉印部,其進行複數個半導體晶片從載體基板向第1轉印基板之轉印及晶片從該第1轉印基板向第2轉印基板之轉印; 檢查部,其對轉印至上述第1轉印基板之半導體晶片之狀態進行檢查;及 安裝部,其將轉印至上述第2轉印基板之半導體晶片安裝於電路基板; 僅將藉由上述檢查部之檢查被判斷為正常之半導體晶片從上述第1轉印基板轉印至上述第2轉印基板。
  11. 一種轉印裝置,其特徵在於具備: 雷射光源,其出射雷射光,且雷射光之振盪頻率可控;及 光路控制部,其控制雷射光之光路;且 該轉印裝置藉由上述光路控制部來控制轉印基板上雷射光之照射位置,且藉由雷射舉離使該轉印基板所保持之複數個元件中之任意之該元件轉印至被轉印基板;且該轉印裝置具有: 第1轉印模式,其係將第1基板作為上述被轉印基板,使上述元件轉印至該第1基板;及 第2轉印模式,其係將上述第1基板作為上述轉印基板,將第2基板作為上述被轉印基板,使上述第1基板所保持之上述元件轉印至該第2基板; 藉由上述第1轉印模式而轉印至上述第1基板之上述元件彼此之間隔即第1元件間隔小於藉由上述第2轉印模式而轉印至上述第2基板之上述元件彼此之間隔即第2元件間隔, 上述第1轉印模式下雷射光之振盪頻率高於上述第2轉印模式下雷射光之振盪頻率。
  12. 如請求項11之轉印裝置,其中上述第2基板係形成有配線電路之電路基板。
  13. 如請求項11或12之轉印裝置,其中以相對於上述第1基板上雷射光之照射點之移動速度成為上述光路控制部可控制之最高速度左右的方式使上述光路控制部進行動作之情形時,上述第2轉印模式下雷射光之振盪頻率係從上述雷射光源出射之各雷射光可使上述元件以上述第2元件間隔轉印之振盪頻率。
  14. 如請求項11至13中任一項之轉印裝置,其中上述光路控制部係檢流計鏡。
  15. 如請求項11至14中任一項之轉印裝置,其中上述第1元件間隔與使上述元件生長之基板即生長基板上之上述元件彼此之間隔同等。
  16. 如請求項11至15中任一項之轉印裝置,其進而具有判定各上述元件之動作性能之性能判定模式,於上述第1轉印模式下,僅使上述性能判定模式下被判定為正常之上述元件轉印至上述第1基板。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024142328A1 (ja) * 2022-12-27 2024-07-04 信越エンジニアリング株式会社 移送装置及び移送方法
WO2024157426A1 (ja) * 2023-01-26 2024-08-02 信越エンジニアリング株式会社 移送方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7744770B2 (en) 2004-06-23 2010-06-29 Sony Corporation Device transfer method
EP3218939B1 (en) * 2015-08-18 2019-05-22 Goertek. Inc Pre-screening method of micro-led
JP2017098354A (ja) * 2015-11-20 2017-06-01 日東電工株式会社 封止半導体素子および半導体装置の製造方法
TW201917811A (zh) * 2017-06-26 2019-05-01 美商特索羅科學有限公司 發光二極體質量傳遞設備及製造方法
TW201911457A (zh) * 2017-07-26 2019-03-16 優顯科技股份有限公司 用於批量移轉微半導體結構之方法
JP6916104B2 (ja) * 2017-12-22 2021-08-11 東レエンジニアリング株式会社 実装方法および実装装置
JP6916525B2 (ja) * 2018-02-06 2021-08-11 株式会社ブイ・テクノロジー Ledディスプレイの製造方法
JP6926018B2 (ja) * 2018-03-28 2021-08-25 東レエンジニアリング株式会社 転写基板ならびにこれを用いた実装方法および画像表示装置の製造方法
JP7429094B2 (ja) * 2018-09-10 2024-02-07 東レエンジニアリング株式会社 実装基板の製造方法および実装基板

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