WO2020054538A1 - 実装基板の製造方法および実装基板 - Google Patents

実装基板の製造方法および実装基板 Download PDF

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WO2020054538A1
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transfer
guide layer
region
substrate
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清人 山本
新井 義之
義人 水谷
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東レエンジニアリング株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a mounting board for transferring and mounting an LED chip with high accuracy.
  • LED chips are being miniaturized to reduce costs, and efforts are being made to mount the miniaturized LED chips with high speed and high accuracy.
  • an LED chip called a micro LED having a size of 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m or less at high speed with a precision of several ⁇ m.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163,197 discloses a method in which LED chips formed in a lattice shape on a wafer are irradiated with a belt-like laser beam, and are collectively transferred to a transfer substrate for one line or a plurality of lines, and then transferred to the transfer substrate.
  • a configuration is described in which a plurality of LED chips are irradiated with a belt-shaped laser beam to collectively transfer one line or a plurality of lines to a next transfer substrate.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of the transfer substrate 100.
  • a wiring portion 102 is provided on the upper surface (the upper surface in the Z-axis direction) of the substrate 101 of the substrate to be transferred 100.
  • the wiring section 102 has a function of transmitting electric signals and the like from a power supply and a control device (not shown).
  • a connection layer 103 made of a connection agent containing a conductive substance is provided on an upper surface of a substrate 101 including a wiring portion 102.
  • the conductive agent in the connecting agent is heated between the metals, that is, the bump portion 106 and the wiring portion 102 of the LED chip 105 by heating, such as an anisotropic conductive paste containing solder particles of Sekisui Chemical Co., Ltd. Has the property of aggregating and hardening between them.
  • the LED chips 105 are transferred from the transfer substrate 104 to the transfer substrate 100 by separating the LED chips 105 from the transfer substrate 104 by a laser lift-off method. This is done by dropping on top.
  • the transfer substrate 100 on which the LED chip 105 is mounted is heated by a heating mechanism (not shown) to connect the LED chip 105 and the transfer substrate 100 to the connection layer 103.
  • the conductive material contained in the agent is interposed and connected. In this way, the LED chip 105 is mounted on the transfer substrate 100.
  • the fluidity of the coupling agent forming the coupling layer 103 is increased by heating, and a liquid flow occurs in the coupling agent of the coupling layer 103 in contact with the LED chip 105. Due to the liquid flow of the coupling agent, for example, as shown in FIG. 1C, there is a possibility that the position of the LED chip 105 on the transferred substrate 100 is shifted after the heat treatment. Here, the state of the LED chip 105 transferred to the correct position in FIG.
  • 105b shows a state where the LED chip 105 is transferred to a position where the LED chip 105 laterally flows due to the flow of the coupling agent after transfer, and a state where the LED chip 105 is transferred to a position where the LED chip 105 is rotated due to the flow of the coupling agent after transfer.
  • the state of the transfer at the inclined position due to the flow of the coupling agent after the transfer is shown on the LED chip 105d.
  • an object of the present invention is to reduce the displacement of an LED chip caused by the flow of a coupling agent on a transferred substrate after transfer.
  • a method of manufacturing a mounting substrate according to the present invention is a method of manufacturing a mounting substrate, in which an LED chip is transferred to a substrate to be transferred, and wherein at least a part of the LED chip on the substrate is transferred.
  • the wall surface of the depression formed by the guide layer and the area to be transferred serves as a guide, and the position of the LED chip can be regulated. Further, since the flow of the coupling agent is restricted in the depression of the guide layer, the flow of the liquid of the coupling agent at the time of transfer can be suppressed as compared with the case where the guide layer is not provided, and the displacement of the LED chip at the time of transfer can be reduced. .
  • the LED chip may have a bump portion, and a region where the bump portion is transferred to the transfer substrate may be the transfer region.
  • the transferred area is limited to the bump portion, the amount of the connecting agent is smaller than that of connecting the entire LED chip, and the flow of the connecting agent in the depression of the guide layer is further reduced.
  • the guide layer may be formed using a material having liquid repellency to the connecting agent.
  • the necessary portion of the coupling agent can be collectively filled by a printing method or the like.
  • the guide layer forming step includes a guide layer material applying step of applying a material for forming the guide layer on the transferred substrate, and a guide layer for removing the material forming the guide layer on the transferred area.
  • a material removing step is a guide layer material applying step of applying a material for forming the guide layer on the transferred substrate.
  • the guide layer on the transfer area can be easily formed by using a photolithography method, a laser ablation method, or the like after the material for forming the guide layer is applied to the transfer surface of the transfer substrate. .
  • the connecting agent inserting step may be performed simultaneously with the transferring step by transferring the LED chip on which the connecting agent is previously attached to a portion connected to the transfer target area.
  • the amount of the connecting agent can be minimized by attaching the connecting agent to the bump tip of the LED chip in advance.
  • the method for manufacturing a mounting board according to the present invention may further include an inspection step of inspecting the LED chip transferred to the transfer target substrate, and removing the guide layer near the LED chip determined to be defective in the inspection step.
  • the LED chip determined to be defective cannot be completely removed, it may be defective even if a new LED chip is mounted in the same location.
  • a small-sized LED chip for example, a micro LED chip
  • a space for mounting a new LED chip is often present on the mounting board between the mounted LED chips, and the spare LED chip is determined to be defective there. Since it is not necessary to remove the LED chip determined to be defective by newly mounting the LED chip in the vicinity of the LED chip, a reliable repair can be performed.
  • the coupling agent In the case of a guide layer formed of a material that repels a coupling agent, the coupling agent easily fits into a recess between the guide layer and a new transfer receiving region due to the effect of the liquid repellency. And the material utilization of the coupling agent is improved.
  • the mounting board of the present invention is a mounting board on which an LED chip having a bump portion is mounted on a substrate, wherein a connection region that is a region on the substrate to which the bump portion is connected, the bump portion and the connection region Between the bump region and the connection region, and a region around the connection region such that the connection region is depressed from a region around the connection region. And a bump layer is fitted in a recess surrounded by the guide layer and the transfer region.
  • the wall surface of the depression formed by the guide layer and the area to be transferred becomes a guide, and the position of the LED chip is changed. Can be regulated. Further, since the flow of the coupling agent is restricted in the depression of the guide layer, the flow of the liquid of the coupling agent at the time of transfer can be suppressed as compared with the case where the guide layer is not provided, and the displacement of the LED chip at the time of transfer can be reduced. .
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a flow of a method of manufacturing the mounting board according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method for manufacturing the mounting board according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method for manufacturing the mounting board according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method for manufacturing the mounting board according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a flow of a method of manufacturing the mounting board according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a method for manufacturing the mounting board according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a method for manufacturing the mounting board according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a method for manufacturing the mounting board according to the third embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart of the method of manufacturing the mounting board according to the first embodiment
  • FIGS. 3 and 4 are diagrams illustrating the method of manufacturing the mounting board according to the first embodiment.
  • the mounting substrate is manufactured in the order of the guide layer forming step (S11), the connecting agent inserting step (S12), the transfer step (S13), and the heat treatment step (S14). It is a manufacturing method.
  • the LED used in the method for manufacturing the mounting board according to the first embodiment of the present invention is, for example, an LED chip called a micro LED having a size of 50 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m or less.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of the substrate 11 provided with the wiring portion 12.
  • the wiring portion 12 is provided on the upper surface (the upper surface in the Z-axis direction) of the substrate 11.
  • the wiring section 12 is composed of a plurality of wirings long in the Y-axis direction, and is arranged in the X-axis direction at a pitch corresponding to the arrangement of the bump sections 6 at the position where the LED chips 5 are mounted on the substrate 10 to be transferred. It functions to transmit electric signals and the like from a power supply and a control device (not shown) to the LED chip 5 connected to the wiring section 12.
  • the guide layer forming step (S11) includes a guide layer material applying step (S11a) of applying a guide layer material 17 for forming a guide layer on the upper surface of the substrate 11 on which the wiring section 12 is provided, and the LED chip 5 A guide layer material removing step (S11b) of removing a guide layer material 17 in a transfer area 16 which is an area on the transfer substrate 10 to which the bumps 6 as at least a part of the substrate are transferred.
  • a guide layer forming material 17 is applied to the upper surface of the substrate 11 including the wiring portion 12 by using, for example, a die coating method or the like, as shown in FIG. Is painted so that it is covered with a flat surface.
  • the guide layer forming material 17 is a material having both properties of non-conductivity and liquid repellency to the connecting agent 3 described later, for example, a material such as Cytop of AGC Corporation.
  • the bump portion 6 that is at least a part of the LED chip 5 is formed.
  • the guide layer forming material 17 applied on the transfer area 16 which is an area on the transfer substrate 10 to be transferred is removed by using, for example, a laser ablation method or the like as shown in FIG. To form
  • the size of the transferred area 16 is a dimension in consideration of the allowable positional deviation accuracy at the mounting position of the LED chip 5, and is smaller than the cross-sectional dimension of the bump portion 6 in the horizontal direction (X-axis direction and Y-axis direction). It is larger by the allowable positional deviation accuracy at the mounting position of the chip 5.
  • the thickness dimension of the guide layer 15 in the height direction (Z-axis direction) is the same as the height dimension (Z-axis direction) of the bump section 6 and the heat treatment step (S14) described later. It is smaller than the sum of the thickness of the connection agent 3 and the thickness of the wiring portion 12 which cure between them. Further, the width of the wiring portion 12 in the Y-axis direction may be larger or smaller than the size of the transferred region 16.
  • the guide layer 15 is formed in a region around the transfer region 16 such that the transfer region 16 on the transfer substrate 10 has a shape that is more concave than the region around the transfer region 16.
  • the size of the transfer region 16 in the present embodiment is the horizontal cross-sectional dimension of the bump portion 6 in consideration of the allowable positional deviation accuracy at the mounting position of the chip 5, so that one bump portion 6 is 15 and the area to be transferred 16 in one recess.
  • the coupling agent 3 containing a conductive substance that binds the LED chip 5 and the substrate 10 to be transferred is inserted into the transfer region 16.
  • the connecting agent 3 is, for example, an anisotropic conductive paste or a metal paste containing solder particles manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
  • the guide layer 15 is made of a material having liquid repellency to the coupling agent 3, for example, as shown in FIG. Can be inserted.
  • the coupling agent 3 may be inserted into the transfer region 16 using, for example, a dispenser. In this way, the transfer substrate 10 as shown in FIG. 4A is manufactured.
  • the portion of the transferred substrate 10 into which the coupling agent 3 is inserted is referred to as a coupling portion 13.
  • the LED chip 5 having one surface held by the transfer substrate 4 is cut off from the transfer substrate 4 by a laser lift-off method, as shown in FIG. 4C. As described above, the LED chip 5 is dropped and transferred onto the transfer area 16 of the transfer substrate 10, that is, on the connecting portion 13.
  • a heat treatment step (S14) as shown in FIG. 4 (D), the transfer substrate 10 on which the LED chips 5 are mounted is heated by a heating mechanism (not shown) to harden the connection agent 3 of the connection portion 13, and The bump section 6 and the wiring section 12 are connected via the conductive material therein.
  • the plurality of bump portions 6 provided on one LED chip 5 are fitted in the plurality of depressions surrounded by the guide layer 5 and the transfer region 16.
  • the connection agent 3 is heated in the connection portion 13 to temporarily increase the fluidity of the connection agent 3 and cause a liquid flow of the connection agent 3.
  • the liquid of the coupling agent 3 may be generated in the coupling portion 13 due to the contact with the bump portion 6.
  • the wall surface of the depression formed by the guide layer 15 and the transfer area 16 serves as a guide, and the position of the LED chip 5 is regulated. Since the protruding bumps 6 fit into the plurality of depressions surrounded by the guide layer 5 and the transfer area 16, the LED chip 5 after transfer is less likely to be displaced.
  • the connecting agent 3 in the connecting portion 13 is heated by heating compared to the case where the guide layer 15 is not provided. And the displacement of the LED chip 5 due to the flow of the coupling agent 3 after the transfer of the LED chip 5 can be reduced.
  • the conductive material contained in the coupling agent 3 may be aggregated between the bumps 6 and the wirings 12 by heating, depending on the aggregation method.
  • the conductive material 12 and the bump portion 6 may aggregate so as to cause a short circuit
  • a short circuit caused by the aggregation of the conductive material contained in the coupling agent 3 is caused. Can be prevented.
  • the connecting agent 3 is directly attached to the bumps 6 of the LED chip 5 in advance, not on the transfer region 16 of the first embodiment, and then the LED chip 5 is transferred.
  • the difference from the first embodiment is that the linking agent 3 previously attached to the bump portion 6 is inserted into the transferred area 26 at the same time as the transfer to the area 26 and is inserted onto the transferred area 16 at the same time as the LED chip 5 is transferred.
  • FIG. 5A shows a state in which the LED chip 5 having one surface held on the transfer substrate 4 is set at a position facing the transfer substrate 20 in order to transfer the LED chip 5 to the transfer region 26 on the transfer substrate 20.
  • the transfer target substrate 20 is provided with the guide layer 25 on the upper surface of the substrate 21 on which the wiring portion 22 is provided by the guide layer forming step (S11) described in the first embodiment.
  • the connecting agent 3 is previously attached to the bump portion 6 of the LED chip 5 in the connecting agent inserting step (S12).
  • the method of attaching the linking agent 3 to the bumps 6 here is not limited. For example, it may be applied using a method such as a dipping method, or another method may be used.
  • the LED chip 5 is separated from the transfer substrate 4 by a laser lift-off method and dropped on the transfer area 26 to be transferred.
  • FIG. 5B shows a state in which the LED chip 5 is separated from the transfer substrate 4 by a laser lift-off method and falls.
  • FIG. 5C shows a state where the LED chip 5 is dropped onto the transfer area 26 and transferred.
  • the transfer target substrate 20 is heated by a heating mechanism (not shown).
  • a heating mechanism not shown.
  • the connecting agent insertion step (S12) is performed simultaneously with the transferring step (S13) by transferring the LED chip 5 having the connecting agent 3 previously attached to the portion connected to the transfer target area 26, The amount of the linking agent 3 can be minimized.
  • step S14 even if it is considered that the adhesion between the substrate 20 to be transferred and the LED chip 5 may be reduced by minimizing the amount of the coupling agent 3, as shown in FIG.
  • step S14 by applying a heat treatment by a heating mechanism (not shown) while applying pressure using the press mechanism 29, the coupling agent 3 can be spread firmly between the bump section 6 and the wiring section 12, and the transferred substrate 20 and the LED Adhesion with the chip 5 via the connecting agent 3 can be improved.
  • FIG. 7A is a plan view of a transferred substrate 30 which is a mounting substrate manufactured by the same method as in the first embodiment
  • FIG. 7B is a view taken in the direction of the arrow a in FIG. ) Shows a view on arrow b in FIG.
  • the guide layer forming step (S11), the connecting agent inserting step (S12), the transfer step (S13), and the heat treatment step (S14) are the same steps.
  • the transfer target substrate 30, which is a mounting substrate manufactured by the same method as in the first embodiment as shown in FIG. Whether the LED chip 5 is good or bad is individually determined.
  • the transfer target substrate 30 used in this embodiment is a transfer target area for the spare LED chip 9 in the vicinity of the LED chip 8 determined to be defective in the inspection step (S15).
  • the space where the preliminary transfer area 39 is provided is a place where the LED chips 5 near each of the transferred LED chips 5 are not transferred as shown in FIG. As shown in C), it is preliminarily planned at a place where the wiring portion 32 to which the target LED chip 5 is connected is provided.
  • the guide layer 35 on the pre-transferred area 39 is removed by using, for example, a laser ablation method as shown in FIG. Is provided.
  • the preliminary coupling agent insertion step (S17) as shown in FIG. 8C, the preliminary transfer area 39 from which the guide layer 35 has been removed in the guide layer removing step (S16) and the depression surrounded by the guide layer 35 are formed.
  • the connecting agent 3 is inserted by using, for example, a dispenser 38 to form the connecting portion 33.
  • the preliminary LED chip 9 is laser-lifted onto the preliminary transfer area 39 into which the coupling agent 3 has been inserted in the preliminary coupling agent insertion step (S17). Transfer by the method.
  • the transfer substrate 20 is heated by a heating mechanism (not shown), and the transfer substrate 10 on which the preliminary LED chips 9 are mounted is heated by the heating mechanism (not shown) to harden the coupling agent 3 and connect.
  • the bump portion 6 of the spare LED chip 9 and the wiring portion 32 are connected via the conductive material in the agent 3.
  • connection agent 3 is heated in the connection portion 33 to temporarily increase the fluidity of the connection agent 3 and cause a liquid flow of the connection agent 3.
  • the wall surface of the depression formed by the guide layer 35 and the transfer area 36 serves as a guide, and the position of the spare LED chip 9 is regulated.
  • the guide layer 35 is removed to be larger than the transfer area 36 in the guide layer removing step (S16a).
  • the liquid flow of the connection agent 3 in the connection portion 33 can be suppressed, and the displacement of the spare LED chip 9 due to the flow of the connection agent 3 after the transfer of the spare LED chip 9 can be reduced.
  • the LED chips 8 determined to be defective in the inspection step (S15) are completely removed. If it cannot be completely removed, a failure may occur even if a spare LED chip is newly mounted on the same location.
  • the spare LED chip 9 is newly mounted without removing the LED chip 8 determined to be defective in the inspection step (S15). The possibility that the repaired portion becomes defective again is reduced as compared with the case where the spare LED chip 9 is mounted, and reliable repair can be performed.
  • the coupling agent 3 is likely to fit in the recess surrounded by the guide layer 35 and the preliminary transfer area 39 due to the effect of the liquid repellency.
  • the connecting agent 3 can be reliably inserted at a spot by an ink jet method or a dispenser, the material utilization rate of the connecting agent 3 is improved.
  • the size of the LED chip is small, and there is often a space for mounting a new LED chip between the LED chips. It is suitable to use the method of manufacturing a mounting board as in the third embodiment of the present invention, in which the repaired LED chip is repaired without being removed.
  • the guide layer may be formed by a photolithography method instead of a laser ablation method in the method of manufacturing a mounting substrate of the present invention, or may be formed by another method.
  • the guide layer does not have to have liquid repellency to the coupling agent.
  • the connecting agent in the connecting agent insertion step, the connecting agent may be applied to the depression surrounded by the guide layer and the transfer region in a pinpoint manner by an inkjet method or the like.
  • the guide layer only needs to be formed in a region around the transferred region, and may not be formed on the entire substrate other than the transferred region.
  • a guide layer formed in a stripe shape on the substrate to be transferred may be used.
  • the guide layer material may not have non-conductivity.
  • a guide layer provided around a transfer area including a wiring section to which the same LED chip is connected, and another transfer layer including another wiring section to which an LED chip not connected to the wiring section is connected. It is provided around the region, but does not have to be in contact with another guide layer.
  • the connecting agent may be previously attached to the bump portions of the spare LED chip.
  • the coupling agent 3 may have fluidity at room temperature. In that case, the material may be cured at room temperature without heating.
  • a mounting substrate may be used in which all the bumps provided on one LED chip are accommodated in one depression surrounded by the guide layer and the area to be transferred.

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Abstract

転写後の被転写基板上での連結剤の流動に伴うLEDチップの位置ずれを低減する。具体的には、LEDチップを被転写基板に転写し実装する実装基板の製造方法において、前記被転写基板上の前記LEDチップの少なくとも一部が転写される領域である被転写領域が前記被転写領域の周囲の領域よりも窪んだ形状となるようにガイド層を前記被転写領域の周囲の領域に形成するガイド層形成工程と、前記被転写領域において前記LEDチップと前記被転写基板とを連結する連結剤を挿入する連結剤挿入工程と、前記LEDチップを前記被転写領域に転写する転写工程と、を有する。

Description

実装基板の製造方法および実装基板
 本発明は、LEDチップを高精度に転写し実装する実装基板の製造方法に関するものである。
  LEDチップは、コスト低減のために小型化し、小型化したLEDチップを高速・高精度に実装するための取組みが行われている。特に、ディスプレイに用いられるLEDはマイクロLEDと呼ばれる50μm×50μm以下のLEDチップを数μmの精度で高速に実装することが求められている。
 特許文献1には、ウェハに格子状に形成されたLEDチップに帯状のレーザ光を照射して1ラインまたは複数ラインごとに一括して転写基板に転写したのち、転写基板に転写された後の複数のLEDチップに帯状のレーザ光を照射して1ラインまたは複数ラインごとに次の転写基板に一括して転写する構成が記載されている。
特開2010-161221号公報
 特許文献1のような方法でLEDチップを各転写基板に転写するとき、転写される側の転写基板、すなわち被転写基板には、たとえば図1(A)に示すようにLEDチップと被転写基板とを連結する連結剤の層が設けられている。図1(A)は被転写基板100の断面図を示す。被転写基板100の基板101の上面(Z軸方向上側の面)には配線部102が設けられている。配線部102は図示しない電源や制御装置からの電気信号等を伝える働きをする。配線部102を含む基板101の上面に導電性物質を含む連結剤で構成された連結層103が設けられている。この連結剤は、たとえば積水化学工業株式会社のはんだ粒子入り異方導電性ペーストのように、加熱により連結剤中の導電性物質が金属間、すなわち、LEDチップ105のバンプ部106と配線部102との間で凝集し硬化する性質を有している。
 LEDチップ105の被転写基板100への被転写基板100への転写は、図1(B)に示すように、レーザーリフトオフ法によりLEDチップ105を転写基板104から切り離し被転写基板100の連結層103上に落下させることによって行われる。LEDチップ105が連結層103上に到着したのち、LEDチップ105が載った被転写基板100を図示しない加熱機構により加熱処理することによって、LEDチップ105と被転写基板100とを連結層103の連結剤に含まれる導電性物質を挟んで連結させる。このようにしてLEDチップ105を被転写基板100に実装させる。
 ここで、被転写基板100が加熱処理されるときに加熱により連結層103を構成する連結剤の流動性が上がり、LEDチップ105と接している連結層103の結合剤に液流れが生じる。この連結剤の液流れにより、たとえば図1(C)に示すように、加熱処理後に被転写基板100上のLEDチップ105の位置がずれてしまう可能性があった。ここで、図1(C)において正しい位置に転写されたLEDチップ105の状態をLEDチップ105aに示す。また、転写後の連結剤の流動によりLEDチップ105が横流れした位置に転写された状態を105bに示し、転写後の連結剤の流動により回転した位置に転写された状態をLEDチップ105cに示し、転写後の連結剤の流動により傾いた位置に転写された状態をLEDチップ105dに示す。
 本発明は、上記課題を鑑み、転写後の被転写基板上での連結剤の流動に伴うLEDチップの位置ずれを低減することを目的とする。
 上記課題を解決するための本発明の実装基板の製造方法は、LEDチップを被転写基板に転写し実装する実装基板の製造方法において、前記被転写基板上の前記LEDチップの少なくとも一部が転写される領域である被転写領域が前記被転写領域の周囲の領域よりも窪んだ形状となるようにガイド層を前記被転写領域の周囲の領域に形成するガイド層形成工程と、前記被転写領域において前記LEDチップと前記被転写基板とを連結する連結剤を挿入する連結剤挿入工程と、前記LEDチップを前記被転写領域に転写する転写工程と、を有することを特徴とする。
 こうすることにより、転写後の連結剤の液流れに伴いLEDチップの位置がずれようとしてもガイド層と被転写領域とで形成される窪みの壁面がガイドとなり、LEDチップの位置を規制できる。また、ガイド層の窪みの中で連結剤の流動が制限されるので、ガイド層を設けない場合に比べて転写時の連結剤の液流れを抑制でき転写時のLEDチップの位置ずれを低減できる。
 前記LEDチップはバンプ部を有し、前記バンプ部が前記被転写基板に転写される領域が前記被転写領域であってもよい。
 被転写領域がバンプ部に限定されることで、LEDチップ全体を連結するよりも連結剤の量が少なくなり、ガイド層の窪みの中で連結剤の流動が更に低減される。
 また、前記ガイド層形成工程は、前記連結剤に対して撥液性を有する材料を用いて前記ガイド層を形成してもよい。
 連結剤に対して撥液性を有する材料を用いてガイド層を形成することにより印刷法等を用いて連結剤を必要な箇所に一括で充填できる。
 また、前記ガイド層形成工程は、前記被転写基板上に前記ガイド層を形成する材料を塗布するガイド層材料塗布工程と、前記被転写領域上の前記ガイド層を形成する材料を除去するガイド層材料除去工程と、を含んでもよい。
 こうすることで、ガイド層を形成する材料を被転写基板の被転写面にべた塗りしてから被転写領域上のガイド層をフォトリソ法やレーザアブレーション法等を用いて容易にガイド層を形成できる。
 また、前記連結剤挿入工程は、前記被転写領域に連結する部分に前記連結剤をあらかじめ付着させた前記LEDチップを転写することにより、前記転写工程と同時に行われてもよい。
 予めLEDチップのバンプ先端に連結剤を付着させておくことで、連結剤の量を必要最小限にできる。
 また、本発明の実装基板の製造方法は、前記被転写基板に転写された前記LEDチップを検査する検査工程と、前記検査工程で不良と判断された前記LEDチップの近傍の前記ガイド層を除去するガイド層除去工程と、前記ガイド層除去工程でガイド層が除去された前記被転写基板上の領域である新たな被転写領域に前記連結剤を挿入する予備連結剤挿入工程と、前記新たな被転写領域に予備の前記LEDチップを新たに転写する予備LED転写工程と、を更に有していてもよい。
 不良と判断されたLEDチップを完全に除去しきれない場合、同じ箇所に新たなLEDチップを実装しても不良となる可能性がある。特にサイズの小さいLEDチップ、たとえばマイクロLEDチップ等の場合、実装されたLEDチップ間に新たなLEDチップを実装するスペースが実装基板上にある場合が多く、そこに予備のLEDチップを不良と判断されたLEDチップの近傍に新たに実装することで不良と判断されたLEDチップを除去する必要がなくなるため、確実なリペアができる。また、連結剤を撥液する材料で形成されたガイド層の場合は、撥液の効果で連結剤がガイド層と新たな被転写領域の間のくぼみに収まりやすいため、インクジェットやディスペンサ等でスポットで挿入でき、連結剤の材料利用率が良くなる。
 本発明の実装基板は、バンプ部を有するLEDチップが基板に実装された実装基板であって、前記バンプ部が連結される前記基板上の領域である連結領域と、前記バンプ部と前記連結領域との間に挟まれた、前記バンプ部と前記連結領域とを連結する連結剤と、前記連結領域が前記連結領域の周囲の領域よりも窪んだ形状となるように前記連結領域の周囲の領域に設けられたガイド層と、を有し、前記ガイド層と前記被転写領域で囲まれた窪みに前記バンプ部が嵌っていることを特徴とする。
 この実装基板を用いることにより、転写後の連結剤の液流れに伴いLEDチップの位置がずれようとしてもガイド層と被転写領域とで形成される窪みの壁面がガイドとなり、LEDチップの位置を規制できる。また、ガイド層の窪みの中で連結剤の流動が制限されるので、ガイド層を設けない場合に比べて転写時の連結剤の液流れを抑制でき転写時のLEDチップの位置ずれを低減できる。
 本発明の実装基板の製造方法または被転写基板を用いることにより、転写後の連結剤の流動に伴うLEDチップの位置ずれを低減できる。
LEDチップ転写後の連結剤の流動に伴う位置ずれを示す図である。 実施例1の実装基板の製造方法のフローを示す図である。 実施例1の実装基板の製造方法を説明する図である。 実施例1の実装基板の製造方法を説明する図である。 実施例2の実装基板の製造方法を説明する図である。 実施例3の実装基板の製造方法のフローを示す図である。 実施例3の実装基板の製造方法を説明する図である。 実施例3の実装基板の製造方法を説明する図である。
 本発明の実装基板の製造方法と被転写基板の実施例について図を用いて説明する。
 本発明の実施例1の実装基板の製造方法について図2、図3、図4を用いて説明する。図2は実施例1の実装基板の製造方法のフローであり、図3および図4は実施例1の実装基板の製造方法を説明する図である。実施例1の実装基板の製造方法図2に示すように、ガイド層形成工程(S11)、連結剤挿入工程(S12)、転写工程(S13)、熱処理工程(S14)の順序での実装基板を製造する方法である。また、本発明の実施例1の実装基板の製造方法に用いられるLEDは、たとえばマイクロLEDと呼ばれる50μm×50μm以下のLEDチップである。
 ガイド層形成工程(S11)は、図3(A)、(B)、(C)に示すように配線部12が設けられた基板11上にガイド層15を設けた被転写基板10を構成する工程である。ここで図3(A)は配線部12が設けられた基板11の断面図を示す。基板11において上面(Z軸方向上側の面)に配線部12が設けられている。配線部12はY軸方向に長い複数の配線で構成されており、LEDチップ5が被転写基板10上に実装される位置でのバンプ部6の配列に合わせたピッチでX軸方向に並べられており、配線部12に連結したLEDチップ5に図示しない電源や制御装置からの電気信号等を伝える働きをする。
 本実施例では、ガイド層形成工程(S11)は、配線部12が設けられた基板11の上面にガイド層を形成するガイド層材料17を塗布するガイド層材料塗布工程(S11a)とLEDチップ5の少なくとも一部であるバンプ部6が転写される被転写基板10上の領域である被転写領域16にあるガイド層材料17を除去するガイド層材料除去工程(S11b)とを有する。
 最初にガイド層材料塗布工程(S11a)では、配線部12を含む基板11の上面にガイド層形成材料17を、たとえばダイコーティング法等を用いて図3(B)に示すような基板11の上面を平坦な面で覆う形状になるようにべた塗りする。本実施例ではガイド層形成材料17は非導電性と後述する連結剤3に対する撥液性との両方の性質を併せ持つ材料、たとえばAGC株式会社のサイトップのような材料を用いている。
 続いてガイド層材料除去工程(S11b)では、ガイド層材料塗布工程(S11a)で基板11の上面に塗布されたガイド層形成材料17のうち、LEDチップ5の少なくとも一部であるバンプ部6が転写される被転写基板10上の領域である被転写領域16上に塗布されたガイド層形成材料17を、たとえば図3(C)に示すようにレーザーアブレーション法等を用いて除去しガイド層15を形成する。
 ここで被転写領域16の大きさは、LEDチップ5の実装位置での許容位置ずれ精度を考慮した寸法であり、バンプ部6の水平方向(X軸方向およびY軸方向)の断面寸法よりLEDチップ5の実装位置での許容位置ずれ精度分だけ大きい。また、ガイド層15の高さ方向(Z軸方向)の厚み寸法はバンプ部6の高さ方向(Z軸方向)寸法と後述する熱処理工程(S14)でバンプ部6と被転写領域16との間で硬化する連結剤3の厚みと配線部12の厚みとの和より小さい。また、被転写領域16の大きさに対して配線部12のY軸方向の幅は大きくても小さくてもよい。
 このようにして、被転写基板10上の被転写領域16が、被転写領域16の周囲の領域よりも窪んだ形状となるようなガイド層15を被転写領域16の周囲の領域に形成する。ここで本実施例の被転写領域16の大きさは、チップ5の実装位置での許容位置ズレ精度を考慮したバンプ部6の水平方向の断面寸法であるので、一つのバンプ部6がガイド層15と被転写領域16で囲まれた一つの窪みに収める形態となる。
 続いて 連結剤挿入工程(S12)で、被転写領域16にLEDチップ5と被転写基板10とを結合する導電性物質を含む連結剤3を挿入する。ここで連結剤3は、たとえば積水化学工業社のはんだ粒子入り異方導電性ペーストや金属ペースト等である。本実施例ではガイド層15は連結剤3に対する撥液性を有する材料で構成されているので、たとえば図3(D)で示すようにスキージ19を用いて容易に多くの被転写領域16に一度で挿入することができる。連結剤3に対する撥液性を有する材料で構成されていないガイド層15の場合は、たとえばディスペンサのようなもので連結剤3を被転写領域16に挿入すればよい。このようにして、図4(A)に示すような被転写基板10を製造する。ここで被転写基板10において、連結剤3が挿入された部分を連結部13という。
 続いて転写工程(S13)で、図4(B)に示すようにレーザーリフトオフ法により転写基板4に一方の面を保持されたLEDチップ5を転写基板4から切り離し、図4(C)に示すように被転写基板10の被転写領域16上、すなわち連結部13上にLEDチップ5を落下させ転写させる。
 続いて熱処理工程(S14)で、図4(D)に示すようにLEDチップ5が載った被転写基板10を図示しない加熱機構により加熱し連結部13の連結剤3を硬化させ、連結剤3中の導電性物質を介してバンプ部6と配線部12とを連結させる。
 ここで被転写基板上では、一つのLEDチップ5に設けられた複数のバンプ部6がガイド層5と被転写領域16とで囲まれた複数の窪みに嵌っている。被転写基板10の加熱に伴い、連結部13内では連結剤3が加熱されることにより一時的に連結剤3の流動性が上がり連結剤3の液流れが生じる。また、連結剤3の流動性が常温において高い場合でも同様に連結部13内ではバンプ部6との接触により連結剤3の液流れが生じる可能性がある。連結剤3の液流れによりLEDチップ5の位置がずれようとしてもガイド層15と被転写領域16とで形成される窪みの壁面がガイドとなり、LEDチップ5の位置が規制される。突出したバンプ部6がガイド層5と被転写領域16とで囲まれた複数の窪みに嵌ることにより、転写後のLEDチップ5の位置ずれが生じにくくなる。
 また、ガイド層15と被転写領域16とで形成される窪みの中で連結剤3の流動が制限されるので、ガイド層15を設けない場合に比べて加熱による連結部13内の連結剤3の液流れを抑制でき、LEDチップ5の転写後の連結剤3の流動に伴うLEDチップ5の位置ずれを低減できる。
 また、ガイド層15を設けない被転写基板では、連結剤3に含まれる導電性物質が加熱によりバンプ部6と配線部12との間で凝集する過程で凝集の仕方によっては、隣の配線部12とバンプ部6が短絡するように凝集してしまう可能性もあるが、本実施例のようなガイド層15を設けることにより連結剤3に含まれる導電性物質の凝集の仕方に起因する短絡を防ぐことができる。
 本発明の実施例2の実装基板の製造方法について図5にて説明する。実施例2は、連結剤挿入工程(S12)において、実施例1の被転写領域16上ではなく、LEDチップ5のバンプ部6に直接連結剤3をあらかじめ付着させてからLEDチップ5の被転写領域26への転写と同時にバンプ部6にあらかじめ付着させた連結剤3を被転写領域26に挿入しLEDチップ5の転写と同時に被転写領域16上に挿入することが実施例1と異なる。
 図5(A)は、転写基板4に一方の面を保持されたLEDチップ5を被転写基板20上の被転写領域26に転写するために被転写基板20と対向する位置にセットした状態を示す。ここで被転写基板20は、配線部22が設けられた基板21の上面に実施例1で説明したガイド層形成工程(S11)によりガイド層25が設けられている。
 ここで、LEDチップ5のバンプ部6には、連結剤挿入工程(S12)により連結剤3があらかじめ付着されている。ここでのバンプ部6への連結剤3の付着方法は問われない。たとえばディップ法のような方法を用いて塗布されてもよいし、他の方法でもよい。
 続いて、転写工程(S13)でレーザーリフトオフ法によりLEDチップ5を転写基板4から切り離し被転写領域26上に落下させ転写させる。図5(B)は、転写基板4からレーザーリフトオフ法によりLEDチップ5が切り離され落下している状態を示す。また、図5(C)は、LEDチップ5が被転写領域26上に落下し転写した状態を示す。
 続いて、熱処理工程(S14)で図示しない加熱機構により被転写基板20を加熱する。ここでLEDチップ5のバンプ部6に塗布された連結剤3の流動に伴いLEDチップ5の位置がずれようとしてもガイド層25と被転写領域26とで形成される窪みの壁面がガイドとなり、LEDチップ5の位置が規制される。
 こうすることでLEDチップ5の転写後の被転写基板20上での連結剤3の流動に伴うLEDチップ5の位置ずれを低減することができる。
 また、連結剤挿入工程(S12)が、前記被転写領域26に連結する部分に連結剤3をあらかじめ付着させたLEDチップ5を転写することにより、転写工程(S13)と同時に行われることで、連結剤3の量を必要最小限にできる。
 ここで、連結剤3の量を必要最小限にすることで被転写基板20とLEDチップ5との密着性低下の懸念が考えられたとしても、図5(D)に示すように熱処理工程(S14)でプレス機構29を用いて加圧しながら図示しない加熱機構により熱処理することでバンプ部6と配線部12との間にしっかりと連結剤3を行き渡らせることができ、被転写基板20とLEDチップ5との間で連結剤3を介した密着性を上げることができる。
 本発明の実施例3の実装基板の製造方法について図6、図7、図8にて説明する。実施例3の実装基板の製造方法は、図6のフローに示すように実施例1の熱処理工程(S14)の後に検査工程(S15)とガイド層除去工程(S16)と予備連結剤挿入工程(S17)と予備LEDチップ転写工程(S18)と予備LED熱処理工程(S19)とを更に有していることが実施例1と異なる。図7(A)は実施例1と同じ方法で製造された実装基板である被転写基板30の平面図で図7(B)は図7(A)のa矢視図を、図7(C)は図7(A)のb矢視図を示す。
 実施例3の実装基板の製造方法では、ガイド層形成工程(S11)、連結剤挿入工程(S12)、転写工程(S13)、熱処理工程(S14)は同じ工程である。
 検査工程(S15)で、図7(A)に示すような実施例1と同じ方法で製造された実装基板である被転写基板30を、たとえば点灯検査等により検査し、被転写基板30に転写されたLEDチップ5について良・不良を個別に判別する。
 本実施例に用いられる被転写基板30は、図7(A)に示すように検査工程(S15)で不良と判断されたLEDチップ8の近傍に新たに予備LEDチップ9用の被転写領域である予備被転写領域39を設けるスペースを有している。ここで予備被転写領域39を設けるスペースは、図7(A)に示すように転写されたそれぞれのLEDチップ5の近傍のLEDチップ5が転写されていない場所で、図7(B)、(C)に示すように対象のLEDチップ5が連結している配線部32が設けられている場所にあらかじめ予定されている。
 続いてガイド層除去工程(S16)で、予備被転写領域39上のガイド層35を、図8(B)に示すようにたとえばレーザーアブレーション法等を用いて除去し、新たに予備被転写領域39を設ける。
 続いて予備連結剤挿入工程(S17)で、図8(C)で示すようにガイド層除去工程(S16)でガイド層35を除去した予備被転写領域39とガイド層35に囲まれた窪みに連結剤3を、たとえばディスペンサー38を用いて挿入し連結部33を形成する。
 続いて予備LED転写工程(S18)で、図8(D)に示すように予備連結剤挿入工程(S17)で連結剤3を挿入された予備被転写領域39上に予備LEDチップ9をレーザーリフト法により転写する。
 続いて予備LED熱処理工程(S19)で被転写基板20を図示しない加熱機構により加熱し、予備LEDチップ9が載った被転写基板10を図示しない加熱機構により加熱し連結剤3を硬化し、連結剤3中の導電性物質を介して予備LEDチップ9のバンプ部6と配線部32とを連結する。
 ここで、被転写基板10の加熱に伴い、連結部33内では連結剤3が加熱されることにより一時的に連結剤3の流動性が上がり連結剤3の液流れが生じる。連結剤3の液流れにより予備LEDチップ9の位置がずれようとしてもガイド層35と被転写領域36とで形成される窪みの壁面がガイドとなり、予備LEDチップ9の位置が規制される。また、ガイド層35と被転写領域36とで形成される窪みの中で連結剤3の流動が制限されるので、ガイド層除去工程(S16a)で被転写領域36よりも大きくガイド層35を除去する場合に比べて加熱による連結部33内の連結剤3の液流れを抑制でき、予備LEDチップ9の転写後の連結剤3の流動に伴う予備LEDチップ9の位置ずれを低減できる。
 また、検査工程(S15)で不良と判断されたLEDチップ8を除去して同じ場所に予備LEDチップを実装するリペア方法では、検査工程(S15)で不良と判断されたLEDチップ8を完全に除去しきれない場合、同じ箇所に新たに予備LEDチップを実装しても不良となる可能性がある。上述のように実施例3の実装基板の製造方法では、検査工程(S15)で不良と判断されたLEDチップ8を除去せずに新たに予備LEDチップ9を実装するため、同じ箇所に新たな予備LEDチップ9を実装するよりもリペアした箇所が再び不良となる可能性が低減され確実なリペアができる。
 また、ガイド層35が連結剤3を撥液する材料で形成されている場合は、撥液の効果で連結剤3がガイド層35と予備被転写領域39とで囲まれたくぼみに収まりやすいため、インクジェット法やディスペンサ等でスポットで確実に連結剤3を挿入できるので、連結剤3の材料利用率がよくなる。
 また、特にサイズの小さいLEDチップ、たとえばマイクロLEDチップ等の実装基板では、LEDチップのサイズが小さく、またLEDチップ間に新たなLEDチップを実装するスペースがある場合が多く、検査で不良と判断されたLEDチップを除去しないでリペアする本発明の実施例3のような実装基板の製造方法を用いることに適している。
 以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、本発明の実装基板の製造方法のガイド層形成にレーザーアブレーション法ではなく、フォトリソ法を用いて形成してもよいし、他の方法でもよい。
 また、ガイド層は連結剤に対する撥液性を有していなくてもよい。その場合、連結剤挿入工程ではインクジェット法等によりピンポイントでガイド層と被転写領域で囲まれたくぼみに連結剤を塗布すればよい。
 また、ガイド層は被転写領域の周囲の領域に形成されていればよく、被転写領域以外の基板上全てに形成されていなくてもよい。たとえば、被転写基板上でストライプ形状に形成されたガイド層であってもよい。
 また、ガイド層材料は非導電性を有していなくてもよい。その場合、たとえば、おなじLEDチップが連結する配線部が含まれる被転写領域の周囲に設けられるガイド層と、その配線部に連結しないLEDチップが連結する別の配線部が含まれる別の被転写領域の周囲に設けられるが別のガイド層とは、接触していなければよい。
 また、実施例3の予備連結剤挿入工程は、あらかじめ予備LEDチップのバンプ部に連結剤を付着させておいてもよい。
 また、連結剤3は常温で流動性を有していてもよい。その場合、加熱しなくても常温で硬化するものであってもよい。
 また、ガイド層と被転写領域に囲まれた一つの窪みに、一つのLEDチップに設けられた全てのバンプ部を収める実装基板であってもよい。
 3  連結剤
 4  転写基板
 5  LEDチップ
 6  バンプ部
 8  不良と判断されたLEDチップ
 9  予備LEDチップ
 10,20,30  被転写基板
 11,21,31  基板
 12,22,32  配線部
 13,23,33  連結部
 15,25,35  ガイド層
 16,26,36  被転写領域
 17  ガイド層形成材料
 19  スキージ
 20  被転写基板
 29  プレス機構
 30  被転写基板
 38  ディスペンサ
 39  予備被転写領域
 100  被転写基板
 101  基板
 102  配線部
 103  連結層
 104  転写基板
 105  LEDチップ
 106  バンプ部

Claims (7)

  1.  LEDチップを被転写基板に転写し実装する実装基板の製造方法において、
    前記被転写基板上の前記LEDチップの少なくとも一部が転写される領域である被転写領域が
    前記被転写領域の周囲の領域よりも窪んだ形状となるように
    ガイド層を前記被転写領域の周囲の領域に形成するガイド層形成工程と、
    前記被転写領域において前記LEDチップと前記被転写基板とを連結する連結剤を挿入する連結剤挿入工程と、
    前記LEDチップを前記被転写領域に転写する転写工程と、
    を有する実装基板の製造方法。
  2.  前記LEDチップはバンプ部を有し、前記バンプ部が前記被転写基板に転写される領域が前記被転写領域である、請求項1に記載の実装基板の製造方法。
  3.  前記ガイド層形成工程は、前記連結剤に対して撥液性を有する材料を用いて前記ガイド層を形成することを特徴とする、請求項1または2に記載の実装基板の製造方法。
  4.  前記ガイド層形成工程は、
    前記被転写基板上に前記ガイド層を形成する材料を塗布するガイド層材料塗布工程と、
    前記被転写領域上の前記ガイド層を形成する材料を除去するガイド層材料除去工程と、
    を含む、請求項1から3に記載の実装基板の製造方法。
  5.  前記連結剤挿入工程は、前記被転写領域に連結する部分に前記連結剤をあらかじめ付着させた前記LEDチップを転写することにより、前記転写工程と同時に行われることを特徴とする、請求項1から4に記載の実装基板の製造方法。
  6.  前記被転写基板に転写された前記LEDチップを検査する検査工程と、
    前記検査工程で不良と判断された前記LEDチップの近傍の前記ガイド層を除去するガイド層除去工程と、
    前記ガイド層除去工程でガイド層が除去された前記被転写基板上の領域である新たな被転写領域に前記連結剤を挿入する予備連結剤挿入工程と、
    前記新たな被転写領域に予備の前記LEDチップを新たに転写する予備LED転写工程と、
    を更に有する、請求項1から5に記載の実装基板の製造方法。
  7.  バンプ部を有するLEDチップが基板に実装された実装基板であって、
    前記バンプ部が連結される前記基板上の領域である連結領域と
    前記バンプ部と前記連結領域との間に挟まれた、前記バンプ部と前記連結領域とを連結する連結剤と、
    前記連結領域が前記連結領域の周囲の領域よりも窪んだ形状となるように前記連結領域の周囲の領域に設けられたガイド層と、を有し、
    前記ガイド層と前記被転写領域で囲まれた窪みに前記バンプ部が嵌っていることを特徴とする、実装基板。
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