WO2008007535A1 - Procédé de montage, structure de montage, procédé de fabrication d'équipement électronique, équipement électronique, procédé de fabrication d'affichage à diode électroluminescente et affichage à diode électroluminescente - Google Patents

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Katsuhiro Tomoda
Masato Doi
Toshiya Takagishi
Toshiaki Kanemitsu
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Definitions

  • Mounting method mounting structure, electronic device manufacturing method, electronic device, light emitting diode display manufacturing method, and light emitting diode display
  • the present invention relates to a mounting method, a mounting structure, an electronic device manufacturing method, an electronic device, a light emitting diode display manufacturing method, and a light emitting diode display.
  • the positional accuracy of each pixel of the display is generally required to be about ⁇ of the pixel pitch from the viewpoint of screen uniformity. For this reason, a display manufactured by mounting a self-luminous element such as a light emitting diode on a substrate requires mounting position accuracy of about 1/100 of the pixel pitch. For example, in a 40-inch diagonal full HD (High Definition) high-definition full-color display, the number of pixels in the horizontal direction of the screen is 1920 and the number of pixels in the vertical direction of the screen is 1080, so the pixel pitch is 0.461 mm. Therefore, the required mounting position accuracy is ⁇ 0.005 mm (5 zm).
  • the number of light-emitting elements to be mounted is 1920 x 1080 x (—the number of red (R) green (G) blue (B) three-color light emitting elements used to form a pixel) of about 2 million.
  • X the number of RGB three-color light emitting elements used to form a pixel
  • the light emission to be formed first A higher mounting position accuracy is required for the element array pitch shift.
  • the pitch deviation is set to ⁇ 0.002 mm
  • the mounting position accuracy is required to be ⁇ 0.003 mm, which is difficult from the viewpoint of the cost and throughput of the mounting device.
  • the viscosity is controlled so that the object can move, and the viscosity of the second part of the object holding layer outside the first part is controlled so that the object cannot move.
  • the viscosity of the first part is controlled so that the object cannot move, nothing is disclosed or suggested.
  • the problem to be solved by the present invention is a mounting method that can be easily and surely mounted with high positional accuracy when mounting an object such as an element, particularly a minute object, on a substrate, and such a method. It is to provide a mounting structure in which an object is mounted by a simple mounting method.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide an electronic device manufacturing method and an electronic device based on the mounting method as described above.
  • Still another problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing a light emitting diode display and a light emitting diode display based on the mounting method as described above.
  • the first invention provides:
  • the mounting After mounting the object on the first portion, the mounting is manufactured by performing at least a step of controlling the viscosity of the first portion to a viscosity at which the object cannot move. It is a structure.
  • the state in which the first part has a viscosity at which the object can move corresponds to the state in which the first part has fluidity that allows the object to move naturally.
  • the viscosity of the second part or the first part is such that the object cannot move, the second part or the first part has almost no fluidity (it is almost cured and the This corresponds to the state where the object cannot move naturally.
  • the force to be mounted in the first part is typically one force. In some cases, multiple objects may be mounted. In this case, these objects may be the same or different. It may be. Considering the case where a single object is mounted in the first part, the first part has fluidity, and therefore the first part around the object is raised. At this time, if the center of gravity of the object deviates from the center of gravity of the first part when viewed in the substrate surface, the resultant force of the component parallel to the substrate surface of the surface tension of the first part that contacts the side surface of this object Works on the object. This resultant force is directed toward the center of gravity of the first part, and this resultant force becomes a driving force, and the object automatically (naturally) moves toward the center of gravity of this first part.
  • the resultant force decreases.
  • the center of gravity of the object coincides with the center of gravity of the first part when viewed in the plane of the board, this resultant force becomes zero and the movement of the object stops.
  • the center of gravity of the object can be automatically positioned at the center of gravity of the first part simply by embedding and mounting the object in the first part. That is, the object can be self-aligned (self-aligned) with respect to the first part.
  • the first part Viscosity It is effective to lower it.
  • the contact angle of the first part with respect to the side surface (end face) of the object should be 90 degrees or less.
  • the contact angle of the first part with respect to the side surface (end face) of the object in this state is 90 degrees or less.
  • ultrasonic vibration or the like may be applied to the substrate.
  • the viscosity of the first portion when the object is movable is, for example, 1 to: lOOOOPa's, but is not limited thereto.
  • the viscosity when the viscosity is lowered is not limited to, for example, a force of 0.001 to: lOPa's.
  • the viscosity of water at room temperature should be 0.OOlPa • s.
  • the first portion is formed to be surrounded by the second portion.
  • the plane shape of the first part and the plane shape of the object are preferably determined from the viewpoint of accurately positioning the object at the center of gravity of the first part. They are similar to each other.
  • the planar shape of the first part is preferably rotationally symmetric, specifically, a circle, a regular polygon (regular triangle, square, regular pentagon, regular hexagon, etc.), or a modified shape thereof. .
  • the planar shape of the first part does not necessarily need to be rotationally symmetric, and may or may not have line symmetry or point symmetry.
  • Fig. 1 shows that an object holding layer made of a substance whose viscosity can be controlled is formed on a substrate, and the object moves the viscosity of the first part of the object holding layer including the mounting area of the object.
  • the viscosity of the second portion outside the first portion of the object holding layer is controlled to a viscosity at which the object cannot move, and at least one viscosity is set in the first portion.
  • the state where the object is embedded and mounted is shown. Let tl be the thickness of the first object-holding layer.
  • the area of the first part is Sl
  • the area of the bottom of the object is S2
  • the height of the object is t2
  • the difference in height between the bottom of the object after mounting the object in the first part and the surface of the object holding layer Is expressed as d.
  • the first part From the viewpoint of causing a force large enough to move the object toward the center of gravity of the first part due to the surface tension of the surface, it is preferably 1 / S1 / S2 / 100, more preferably 1 ⁇ S 1 / S2 ⁇ 10, more preferably K S1 / S2 ⁇ 5.
  • the volume of the object in the part embedded in the first part is S2'd, and the part where the first part around the object is raised by the object excluding the first part
  • the volume of is also S2'd.
  • the volume of the area indicated by the dotted line in Fig. 3 is expressed as (S1-S2). (T2-d), but the object is moved toward the center of gravity of the first part by the surface tension of the first part.
  • (S1—S2) ⁇ (t2-d)> S2 'd is preferable from the viewpoint of ensuring that a force large enough to work is applied.
  • Sl' d ⁇ (S1 -S2) -t2.
  • the material holding layer that can control viscosity is irradiated with light (especially ultraviolet rays, etc.), radiation (X-rays, etc.), electron beam, etc., and is applied with heat, pressure, electric field, magnetic field, etc. Any material can be used as long as the viscosity can be controlled by any method including the above, but it can be formed easily and the force is easy.
  • Those whose viscosity can be controlled are, for example, those composed of a resin layer, especially a photosensitive resin, a thermosetting resin, or a thermoplastic resin.
  • the photosensitive resin conventionally known ones can be used.
  • the exposed portion becomes hardly soluble due to a photocrosslinking reaction such as polycacinic acid vinyl or polyvinyl azide benzanol, or photopolymerization such as acrylamide.
  • a photocrosslinking reaction such as polycacinic acid vinyl or polyvinyl azide benzanol, or photopolymerization such as acrylamide.
  • a negative type in which the exposed part becomes insoluble by reaction, or a podine type in which the quinonediazide group, such as o-quinonediazide novolac resin, forms a carboxylic acid by photolysis and becomes readily soluble.
  • the thermosetting resin conventionally known ones can be used. Specifically, for example, epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, polyurethane resin, polyimide, etc. can be used. it can.
  • thermoplastic resin A conventionally well-known thing can be used also as a thermoplastic resin, and, specifically, polyethylene, polystyrene, polychlorinated bur, polyamide, etc. can be used, for example.
  • a resin layer made of a photosensitive resin after the resin layer is formed in a fluid state, the second portion is cured by selectively irradiating the second portion with light. That power S.
  • the second portion when using a resin layer made of a thermosetting resin, after the resin layer is formed in a fluid state, the second portion is selectively heated by light irradiation or the like. By doing so, the second portion can be cured.
  • the resin layer is formed in a state that does not have fluidity, and then the first portion is selectively heated by light irradiation or the like to thereby heat the first portion. 1 part can be melted and fluidized.
  • the substance whose viscosity can be controlled may be, for example, a pressure-sensitive resin layer (for example, acrylic type), a metal (single metal and alloy), glass, and the like.
  • the object to be mounted on the first part can be basically any object, regardless of shape, size, material, function, application, etc.
  • the device typically has any function or application.
  • the elements include, for example, light emitting elements (light emitting diodes, semiconductor lasers, electoluminescence (EL) elements, etc.), light receiving elements (photodiodes, CCD sensors, MOS sensors, etc.), electronic elements (IC chips, etc.) Etc.
  • these elements include piezoelectric elements, pyroelectric elements, optical elements (such as second harmonic generation elements using nonlinear optical crystals), dielectric elements, etc. (Including ferroelectric elements) and various superconducting elements.
  • the object to be mounted on the first part may be a minute part or element used for various types of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) such as an optical encoder.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the size of the object or element (chip size) is not particularly limited. This object or element is typically very small, specifically a force that is, for example, less than lmm or less than 300 ⁇ m or less than 100 ⁇ , for example. is not.
  • the first portion is formed on the object holding layer in an arrangement corresponding to the arrangement of these objects.
  • the distance between the first portions is, for example, at least 0.1 times the thickness of the object holding layer.
  • the arrangement of these objects, and therefore the arrangement of the first part may be regular or irregular.
  • a plurality of first portions may be made into a set, and this may be repeated periodically.
  • different objects or elements may be mounted on the plurality of first parts of each set, or the same An object or element may be implemented.
  • a display when a display is manufactured by mounting a plurality of red light emitting diodes, green light emitting diodes and blue light emitting diodes on a substrate, for example, three first light emitting diodes are manufactured. Make sure that the parts are a set and repeat periodically. In this case, a red light emitting diode, a green light emitting diode, and a blue light emitting diode are mounted on the three first parts of each set.
  • these objects may be self-aligned at once, or all the objects to be mounted on the board may be batched. After mounting on the first part, these objects may be self-aligned at once, or after all the objects to be mounted on the board are repeatedly mounted in multiple steps (step mounting or step transfer) These objects may be self-aligned in a lump, or a plurality of types of objects to be mounted on a substrate may be self-aligned after being mounted on the first part.
  • an object is mounted on the first part, and after the viscosity of the first part is controlled to a viscosity at which the object cannot move, the viscosity of the first part including at least the object is adjusted.
  • the region of the first portion where the viscosity is controlled to a viscosity at which the object can move is selected so that a force for moving the object to the mounting position is generated.
  • an object is mounted on the first part of the object holding layer made of a substance whose viscosity can be controlled, and the viscosity of the first part is controlled to a viscosity at which the object cannot move.
  • an object holding layer made of a substance whose viscosity can be controlled is formed again thereon, the object is mounted on the first part of the object holding layer, and the viscosity of the first part is increased.
  • the process of controlling the viscosity so that the object cannot move may be repeatedly performed. In this way, the object can be mounted in three dimensions.
  • the mounting structure may basically have any application or function.
  • a light-emitting diode display a light-emitting diode backlight, and a light-emitting diode Lighting devices, EL displays, and electronic devices.
  • the third invention provides
  • the step of forming an element holding layer having a material force capable of controlling the viscosity on the substrate, and the viscosity of the first part including the element mounting area of the element holding layer to a viscosity at which the element can move are controlled. And controlling the viscosity of the second part of the element holding layer outside the first part to a viscosity at which the element cannot move;
  • the fourth invention is:
  • the electronic device is manufactured by mounting at least the step of controlling the viscosity of the first portion to a viscosity that the device cannot move after mounting the device on the first portion.
  • Equipment
  • Electronic devices basically include both portable devices and stationary devices, and specific examples include mobile phones, mopile devices, robots, These include personal computers, in-vehicle devices, and various home appliances.
  • the object holding layer, the object mounting area, and the object are read as the element holding layer, the element mounting area, and the element, respectively, unless otherwise contrary to the nature. What has been described in relation to the first and second inventions is valid.
  • the fifth invention provides
  • Red light emitting diode, green light emitting diode and blue light emitting diode Forming a device holding layer made of a substance capable of controlling the viscosity on the substrate according to a method of manufacturing a light emitting diode display in which a plurality of diodes are mounted on the substrate, and the device holding layer.
  • the viscosity of the first part including the mounting region of the light emitting diode is controlled to a viscosity at which the light emitting diode can move, and the second part of the element holding layer outside the first part is controlled. Controlling the viscosity to a viscosity at which the light-emitting diode cannot move;
  • a step of controlling the viscosity of the first portion is changed to a viscosity at which the light-emitting diode cannot move.
  • the sixth invention provides:
  • a light emitting diode display in which a plurality of red light emitting diodes, green light emitting diodes and blue light emitting diodes are mounted on a substrate, an element holding layer made of a substance capable of controlling the viscosity is formed on the substrate.
  • the viscosity of the first portion of the element holding layer including the mounting region of the light emitting diode is controlled to a viscosity at which the light emitting diode can move, and outside the first portion of the element holding layer. Controlling the viscosity of the second part to a viscosity at which the light emitting diode cannot move;
  • the red light emitting diode for example, the green light emitting diode and the blue light emitting diode
  • a nitride-based III-V compound semiconductor is used as the red light emitting diode.
  • Can be used as the red light emitting diode for example, a diode using an AlGalnP-based semiconductor can be used.
  • the object holding layer, the object mounting area, and the object are designated as the element holding layer, the light emitting diode mounting area, and the light emitting diode, respectively, unless otherwise contrary to the above. In other words, what has been described in relation to the first and second inventions is valid.
  • the center of gravity of the object when an object is mounted on the first part, the center of gravity of the object is shifted from the center of gravity of the first part when viewed in the substrate plane. Then, the resultant force of the component of the surface tension of the first part parallel to the substrate surface acts on the object, and this acts as a driving force to move the object toward the center of gravity of the first part.
  • This force gradually decreases as the center of gravity of the object approaches the center of gravity of the first part, and becomes zero when the center of gravity of the object matches the center of gravity of the first part. In this way, the object can be automatically positioned accurately at the center of gravity of the first part simply by mounting the object on the first part. That is, the object can be self-aligned with respect to the first part.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a mounting method according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a mounting method according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a mounting method according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the mounting method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view and a plan view for explaining the mounting method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a sectional view and a plan view for explaining the mounting method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view and a plan view for explaining the mounting method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a drawing-substituting photograph showing a state in which the micro light emitting diode is mounted on the photosensitive resin layer and a state in which the micro light emitting diode is self-aligned thereafter in the mounting method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 In the second embodiment of the present invention, the state in which the microphone port light emitting diode is mounted on the photosensitive resin layer by step transfer, and the micro light emitting diode is self-aligned thereafter. It is a top view which shows the state which became.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a micro light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining an element mounting method according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining an element mounting method according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining an element mounting method according to a fourth embodiment of the present invention.
  • an element holding layer 12 made of a substance capable of controlling viscosity is formed on a substrate 11.
  • the element holding layer 12 may be formed by any method. Specifically, for example, coating (spin coating, etc.), printing (contact printing method, imprinting method, screen printing, gravure printing, offset printing) Etc.).
  • the element holding layer 12 is made of, for example, a photosensitive resin or a thermosetting resin, but is not limited thereto.
  • the element holding layer 12 immediately after formation is in an uncured state, and has a viscosity that is low enough to allow this element to move when the element holding layer 12 is mounted and mounted. Has fluidity.
  • the viscosity of the first portion 12a including the element mounting region of the element holding layer 12 is controlled to a viscosity that allows the element to be mounted to move naturally,
  • the viscosity is controlled so that the device cannot move naturally.
  • the curing is performed by selectively irradiating the second portion 12b with light such as ultraviolet rays or an electron beam under the exposure conditions according to the photosensitive resin to be used.
  • the second portion 12b is selectively irradiated with light such as ultraviolet rays or an electron beam under the exposure conditions according to the thermosetting resin to be used. It can be performed by heating to a temperature higher than the curing temperature.
  • Figure 5 (B) shows a plan view of this state. As shown in FIG. 5 (B), in this case, the planar shape of the first portion 12a is a circle. Although only one first portion 12a is shown in FIG. 5, when a plurality of elements are mounted, a plurality of first portions 12a are also formed.
  • FIG. 6 (A) the cylindrical element 13 is mounted on the first portion 12 a of the element holding layer 12.
  • Figure 6 (B) shows a plan view of this state. It is sufficient that the element 13 is mounted within the range of the first portion 12a. Even if the mounting accuracy at this time is low, there is no problem.
  • the center of gravity C of the element 13 is shifted by ⁇ from the center of gravity C of the first portion 12a.
  • the resultant force F of the component parallel to the substrate surface acts on the element 13, and this element 13 gradually moves toward the center of gravity C of the first portion 12a.
  • the resultant force F is such that the center of gravity C of the element 13 is the first part 1
  • the time required for the center of gravity C of the first part 12a to coincide with the center of gravity C of the first part 12a is the first part 1
  • the element 13 may be made easier to move.
  • the portion 12a is cured.
  • the element holding layer 12 is made of a photosensitive resin.
  • the first portion 12a is irradiated with light. And it can carry out by heating to the temperature more than hardening temperature. As a result, the element 13 is firmly fixed to the center of gravity C of the cured first portion 12a, and the mounting is completed.
  • the element 13 is placed at the center of gravity C of the first portion 12a.
  • the initial mounting position accuracy of the element 13 may be as low as ⁇ 7 zm.
  • the formation position accuracy when mounting a large number on the same substrate and the mounting position accuracy of the mounting device are low, and the manufacturing cost of the element 13 and the mounting device can be reduced by reducing the process cost.
  • the elements 13 aggregate together.
  • the element holding layer 12 in the uncured first state is likely to be worse than the mounting position accuracy of the mounting apparatus.
  • a glass substrate was used as the substrate 11, and a cylindrical micro light-emitting diode having a diameter of 20 / m and a height of 12 / m was mounted as the element 13 on the glass substrate as follows.
  • alignment marks are formed in advance at a predetermined position on the glass substrate using a thin film metal or the like.
  • a photosensitive resin layer having a thickness of 3.5 zm was applied and formed on the glass substrate by spin coating as the element holding layer 12.
  • an exposure device such as a contact aligner or a stepper (reduced projection exposure device) with reference to the alignment mark described above.
  • the positional accuracy with respect to the alignment mark is ⁇ lxm.
  • the second outer part of the circular first part 12a with a diameter of 30 xm Part 12b was cured (temporary curing).
  • a micro light-emitting diode was formed as follows. First, an n-type GaN layer, an active layer, and a p-type GaN layer, which form a light emitting diode structure on a sapphire substrate, are sequentially grown by a conventionally known technique, and then these layers are patterned into a truncated cone shape. In addition, a micro light-emitting diode array is formed by forming a P-side electrode and an end face protective layer. Next, it includes steps such as fixing the p-side electrode side to another substrate via a temporary adhesive layer and selectively irradiating a laser beam such as an excimer laser from the back side of the sapphire substrate.
  • Each micro light-emitting diode has a cylindrical shape with a diameter of 20 ⁇ m and a height of 12 ⁇ m.
  • the relative position accuracy of the micro light-emitting diode during mounting is ⁇ 2 ⁇ .
  • the mounting position accuracy for the alignment mark at this time is ⁇ 7 ⁇ .
  • the viscosity of the first portion 12a was sufficiently low to be about 1 to lOOOOPa's.
  • An optical micrograph of this state is shown in Fig. 8 (A). In Fig.
  • the uncured area is described as ⁇ 30 ⁇ m
  • the round part is the first part 12a
  • the round part described as LED ⁇ 20 ⁇ ⁇ is the micro light-emitting diode. It is.
  • the center of gravity of the micro light-emitting diode deviates considerably from the center of gravity of the first portion 12a.
  • the glass substrate on which the micro light emitting diode was mounted on the first portion 12a was heated to 80 ° C.
  • the viscosity of the first portion 12a was significantly reduced to 0.001 to: lOPa's while the cured state of the second portion 12b was preserved, and the fluidity was greatly increased.
  • the micro light-emitting diode mounted on the first portion 12a moves toward the center of gravity of the first portion 12a, and after 3 minutes from the start of heating to 80 ° C, the micro light-emitting diode The center of gravity almost coincided with the center of gravity of the first portion 12a.
  • a positional accuracy of ⁇ 7 xm Was self-aligned to ⁇ 1.5 ⁇ .
  • An optical micrograph of this state is shown in Fig. 8 (B).
  • the entire surface of the photosensitive resin layer was exposed with ultraviolet rays, and both the first portion 12a and the second portion 12b were sufficiently cured.
  • the micro light emitting diode was firmly fixed to the first portion 12a.
  • the mounting method according to the first embodiment is used to mount the red light emitting micro light emitting diode, the green light emitting micro light emitting diode, and the green light emitting micro light emitting diode on the substrate 11.
  • a method for manufacturing a micro light emitting diode display will be described.
  • alignment marks are formed in advance at a predetermined position on a transparent substrate 11 such as a glass substrate using a thin film metal or the like.
  • a photosensitive resin layer is formed on the substrate 11 as a device holding layer 12 made of a substance whose viscosity can be controlled by spin coating or the like.
  • the thickness of this photosensitive resin layer is, for example, 3.5 im.
  • ultraviolet rays are applied to areas other than the 35 ⁇ m diameter area (first part 12a) at a pitch of 150 ⁇ m with the above alignment mark as a reference. Irradiate to expose the photosensitive resin layer.
  • the position accuracy for the alignment mark at this time is ⁇ 1 ⁇ m.
  • a cylindrical micro light-emitting diode with a diameter of 20 / im and a height of 12 ⁇ m is formed at a pitch of 150 / im X 150 ⁇ m on a relay substrate on which a slightly adhesive silicone rubber is formed by laser selective transfer or the like.
  • the relative position accuracy of the micro light emitting diode is ⁇ 2 ⁇ m.
  • 160 X 120 19200 micro light-emitting diodes of each color are mounted on one relay board. Prepare 16 relays of each color, assuming that such a relay board is mounted with RGB micro light-emitting diodes.
  • the micro light-emitting diode from the relay substrate is mounted on the photosensitive resin layer on the glass substrate with a 35 xm diameter first part 12a mounted.
  • the mounting position accuracy for the alignment mark at this time is ⁇ 7 ⁇ m It is.
  • the viscosity of the first portion 12a had a fluidity as low as about 1 to about lOOOOPa's.
  • reference numeral 30 denotes a red light emitting micro light emitting diode
  • reference numeral 40 denotes a green light emitting micro light emitting diode
  • reference numeral 50 denotes a blue light emitting micro light emitting diode.
  • the glass substrate on which the micro light emitting diode is mounted on the first portion 12a as described above is heated to 80 ° C.
  • the viscosity of the first part 12a is greatly reduced to 0.001 ⁇ : lOPa's while the cured state of the second part 12b is preserved, and the fluidity is greatly increased.
  • the micro light emitting diode mounted on the first portion 12a moves toward the center of gravity of the first portion 12a, and after 3 minutes from heating to 80 ° C, the center of gravity of the micro light emitting diode is It almost coincides with the center of gravity of the first portion 12a.
  • the position accuracy of ⁇ 7 / im was self-aligned to ⁇ 1.5 / im.
  • the step transfer boundary disappears. This state is shown in Fig. 9 (B).
  • the entire surface of the photosensitive resin layer is exposed with ultraviolet rays, and both the first portion 12a and the second portion 12b are sufficiently cured. In this way, the micro light-emitting diode is firmly fixed to the first portion 12a.
  • each micro light emitting diode is wired and connected to the driving IC.
  • a passive micro light emitting diode display having a pixel pitch of 150 / im, a micro light emitting diode positional accuracy of ⁇ 1.5 m, and a pixel number of 640 X RGB X 480 diagonal of 4.7 inches can be manufactured.
  • the red light emitting micro light emitting diode 30, the green light emitting micro light emitting diode 40, and the blue light emitting micro light emitting diode 50 are provided on the substrate 11. Since it can be arranged easily and with high positional accuracy, the uniformity of the display screen can be improved. Step transfer also eliminates step transfer boundaries when manufacturing micro light emitting diode displays larger than the size of growth substrates such as sapphire substrates that form micro light emitting diodes 30, 40, 50. This also makes the display screen uniform It is possible to improve the performance.
  • the manufacturing cost of the micro light emitting diodes 30, 40, 50 can be reduced and the cost of the mounting device can be reduced, and the manufacturing cost of the micro light emitting diode display can be reduced.
  • Figure 10 shows this micro light emitting diode.
  • a light emitting diode structure is formed by an n-type semiconductor layer 61, an active layer 62 thereon, and a p-type semiconductor layer 63 thereon.
  • the n-type semiconductor layer 61, the active layer 62, and the p-type semiconductor layer 63 as a whole have, for example, a circular planar shape, and the end face (side face) 64 is at an angle ⁇ with respect to the lower face of the n-type semiconductor layer 61. Inclined.
  • a circular p-side electrode 65 is formed on the p-type semiconductor layer 63.
  • a circular n-side electrode 66 is formed on a part of the lower surface of the n-type semiconductor layer 61.
  • a transparent insulating layer 67 is formed around the n-side electrode 66 on the lower surface of the n-type semiconductor layer 61.
  • An insulating layer 68 is formed so as to cover the end face 64 from the n-side electrode 66 and the transparent insulating layer 67 to a height in the middle of the end face 64.
  • an insulating layer 69 is formed up to a position higher than the p-side electrode 65.
  • a contact via 70 is formed in the insulating layer 69 above the p-side electrode 65. This contact via 70 is for causing the p-side electrode 65 to contact the wiring.
  • the semiconductors used for the n-type semiconductor layer 61, the active layer 62, and the p-type semiconductor layer 63 are selected as necessary. Specifically, for example, a GaN-based semiconductor, an AlGalnP-based semiconductor, or the like is used.
  • the n-type semiconductor layer 61 is an n-type GaN layer with a thickness of, for example, 2600 nm
  • the active layer 62 has a thickness of, for example, 200 nm
  • the p-type semiconductor layer 63 is a p-type GaN layer with a thickness of, for example, 200 nm.
  • the active layer 62 has, for example, a multiple quantum well (MQW) structure composed of an InGaN well layer and a GaN barrier layer.
  • MQW multiple quantum well
  • the In composition of the InGaN well layer is, for example, 0 when the GaN-based light emitting diode emits blue light. 17. In case of green light emission, for example, 0.25. If the maximum diameter of the light emitting diode structure, that is, the diameter of the lower surface of the n-type GaN layer 61 is a, a is 20 ⁇ m, for example.
  • the thickness force of the n-type GaN layer 61 as the n-type semiconductor layer 61 is 2600 nm
  • the thickness of the active layer 62 and the p-type GaN layer as the p-type semiconductor layer 63 is 200 nm
  • ⁇ is, for example, 50 degrees.
  • the p-side electrode 65 is made of, for example, a metal multilayer film having an Ag / Pt / Au structure.
  • the Ag film has a thickness of 50 nm
  • the Pt film has a thickness of 50 nm
  • the Au film has a thickness of 2000 nm, for example.
  • the p-side electrode 65 may be made of an Ag single layer film.
  • the n-side electrode 66 is made of, for example, a Ti / Pt / Au structure metal multilayer film.
  • the thickness of the Ti film and the Pt film is, for example, 50 nm
  • the thickness of the Au film is, for example, 2000 nm.
  • the micro light-emitting diodes can be arranged with high positional accuracy, so that various countermeasure steps applied to the micro light-emitting diodes against misalignment can be omitted.
  • the positional accuracy of ⁇ 5 xm was realized by increasing the accuracy of the mounting device without using the mounting method according to the second embodiment, but the second embodiment Because it is possible to achieve a positional accuracy of ⁇ 1 ⁇ 5 ⁇ , the configuration and manufacturing method of the micro light-emitting diode can be greatly simplified.
  • a transparent electrode made of ITO ink or the like is used for the wiring of the n-side electrode 66 on the light-emitting surface side in order to suppress variations in light extraction efficiency due to the positional deviation of the micro light-emitting diode.
  • the positional accuracy can be set to ⁇ 1
  • the extraction efficiency can be improved.
  • Variation can be kept within an allowable range. That is, since it is not necessary to use a transparent electrode made of ITO ink or the like for the wiring of the n-side electrode 66, it is possible to easily form the wiring of the n-side electrode 66.
  • the end face 64 of the n-type semiconductor layer 61, the active layer 62, and the p-type semiconductor layer 63 the end face 64 is covered with a resin layer. Therefore, if wiring is applied to the p-side electrode 65 and the n-side electrode 66 with the interface between the resin layer and the end face 64 exposed, a short circuit and other defects may occur. Therefore, conventionally, for example, a resin layer is formed thick enough to cover the entire end face 64 and also to cover the p-side electrode 65. It was necessary to prevent the interface between the resin layer and the end face 64 from being exposed by forming a similar material.
  • the contact via displacement is ⁇ 2 ⁇
  • the diameter is severely limited to 6 ⁇ or less.
  • the contact via displacement is ⁇ 3 m, and the contact via diameter is 11 ⁇ m. The following design becomes possible, and the design becomes extremely easy.
  • the first portion of the element holding layer 12 made of a substance capable of controlling the viscosity is used. 1 After mounting the element 13 on 2a and self-aligning it, the first portion 12a is cured.
  • the second element holding layer 12 is formed so as to cover the entire element 13 and element holding layer 12.
  • the element for mounting the viscosity of the first portion 12a of the second element holding layer 12 naturally moves.
  • the viscosity is controlled to a possible viscosity, and the second portion 12b of the element holding layer 12 is selectively cured to control the viscosity so that the element cannot move naturally.
  • the position of the first portion 12a of the second element holding layer 12 is the same as the position of the first portion 12a of the first element holding layer 12. Also good.
  • the element 14 is embedded in the first portion 12a of the second element holding layer 12 and mounted.
  • Element 14 can be the same or different from element 13. After a certain period of time, the element 14 is self-aligned with the first portion 12a as shown in FIG. Thereafter, the first portion 12a is cured.
  • the elements 13 and 14 can be arranged in two stages.
  • the elements can be arranged in multiple stages.
  • the fourth embodiment it is possible to easily obtain a mounting structure in which a plurality of elements are three-dimensionally mounted with high positional accuracy.
  • the numerical values, materials, configurations, structures, shapes, substrates, raw materials, processes, etc. mentioned in the first to third embodiments are merely examples, and different numerical values and materials are necessary as necessary.
  • a structure, a structure, a shape, a substrate, a raw material, a process, or the like may be used.
  • the present invention when an object such as an element, particularly a minute object, is mounted on a substrate, it can be easily mounted with a certain force and high positional accuracy. By using this mounting method, various high-performance electronic devices and high-performance light-emitting diode displays can be easily realized.

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Description

明 細 書
実装方法、実装構造体、電子機器の製造方法、電子機器、発光ダイォー ドディスプレイの製造方法および発光ダイオードディスプレイ
技術分野
[0001] この発明は、実装方法、実装構造体、電子機器の製造方法、電子機器、発光ダイ オードディスプレイの製造方法および発光ダイオードディスプレイに関する。
背景技術
[0002] ディスプレイの各画素の位置精度は、画面の均一性の観点から、一般に画素ピッ チの ιΖιοο程度が要求される。このため、発光ダイオードなどの自発光素子を基板 上に実装することにより製造されるディスプレイにおいては、画素ピッチの 1/100程 度の実装位置精度が要求される。例えば、対角 40インチのフル HD (High Definition )高精細フルカラーディスプレイにおいては、画面の水平方向の画素数が 1920、画 面の垂直方向の画素数が 1080であるから、画素ピッチは 0. 461mmとなり、要求実 装位置精度は ± 0. 005mm (5 z m)となる。この場合、実装する発光素子の個数は 1920 X 1080 X (—画素を構成するのに使用する赤 (R)緑 (G)青（B) 3色の発光素 子の数）で約 200万個 X (—画素を構成するのに使用する RGB3色の発光素子の数 )となるが、このような膨大な数の発光素子を 40インチの基板上に ± 0. 005mmの位 置精度で実装するためには、極めて高精度な実装装置の開発が必要である。また、 画面サイズよりも小さなサイズで発光素子アレイを形成し、それを基板上に位置をず らしながら順次実装すること、すなわちステップ実装することで大画面ディスプレイを 形成する場合、始めに形成する発光素子アレイのピッチずれの分だけさらに高い実 装位置精度が要求される。例えば、ピッチずれを ± 0. 002mmとした場合、実装位 置精度は ± 0. 003mmが要求され、実装装置のコストやスループットの観点から、 なりの困難が生じる。
[0003] なお、基盤上に凸部を設け、その上に液体接着剤を滴下して表面張力により半球 状態に濡れ広げ、さらに上に部材を設置することで、その部材に接触角の分布が等 しくなるような力が働き、整列され、そこに紫外線を照射することで部材を固定させる 複合素子の製造方法が提案されている（特開 2005— 14141号公報参照。）。しかし ながら、この特開 2005— 14141号公報には、粘度を制御することができる物質から なる物体保持層を形成し、この物体保持層の、物体の実装領域を含む第 1の部分の 粘度をこの物体が移動可能な粘度に制御し、かつ、この物体保持層の、第 1の部分 の外側の第 2の部分の粘度を物体が移動不可能な粘度に制御し、第 1の部分に物 体を実装した後、第 1の部分の粘度を物体が移動不可能な粘度に制御することを特 徴とするこの発明に関しては、何ら開示も示唆もされてレ、なレ、。
発明の開示
[0004] 上述の実装上の困難は、発光素子を実装する場合だけでなぐ一般に微小な物体 を μ mオーダーの位置精度で実装する場合全般に生じるものである。
そこで、この発明が解決しょうとする課題は、基板上に素子などの物体、特に微小 な物体を実装する場合に、容易にし力も確実に高い位置精度で実装することができ る実装方法およびそのような実装方法により物体が実装された実装構造体を提供す ることである。
この発明が解決しょうとする他の課題は、上記のような実装方法に基づく電子機器 の製造方法および電子機器を提供することである。
この発明が解決しょうとするさらに他の課題は、上記のような実装方法に基づく発光 ダイオードディスプレイの製造方法および発光ダイオードディスプレイを提供すること である。
[0005] 上記課題を解決するために、第 1の発明は、
粘度を制御することができる物質からなる物体保持層を基板上に形成する工程と、 上記物体保持層の、物体の実装領域を含む第 1の部分の粘度を上記物体が移動 可能な粘度に制御し、かつ、上記物体保持層の、上記第 1の部分の外側の第 2の部 分の粘度を上記物体が移動不可能な粘度に制御する工程と、
上記第 1の部分に少なくとも一つの物体を実装する工程と、
上記第 1の部分に上記物体を実装した後、上記第 1の部分の粘度を上記物体が移 動不可能な粘度に制御する工程とを有する
ことを特徴とする実装方法である。 [0006] 第 2の発明は、
粘度を制御することができる物質力 なる物体保持層を基板上に形成する工程と、 上記物体保持層の、物体の実装領域を含む第 1の部分の粘度を上記物体が移動 可能な粘度に制御し、かつ、上記物体保持層の、上記第 1の部分の外側の第 2の部 分の粘度を上記物体が移動不可能な粘度に制御する工程と、
上記第 1の部分に少なくとも一つの物体を実装する工程と、
上記第 1の部分に上記物体を実装した後、上記第 1の部分の粘度を上記物体が移 動不可能な粘度に制御する工程とを少なくとも実施することにより製造される ことを特徴とする実装構造体である。
[0007] 第 1および第 2の発明において、第 1の部分が物体が移動可能な粘度である状態 は、第 1の部分が物体が自然に移動可能な程度の流動性を有する状態に対応し、第 2の部分または第 1の部分が物体が移動不可能な粘度である状態は、第 2の部分ま たは第 1の部分が流動性をほとんど有しておらず（ほぼ硬化してレ、る）物体が自然に は移動不可能な状態に対応する。
[0008] 第 1の部分に実装する物体は典型的には一つである力 場合によっては複数の物 体を実装してもよぐこの場合、それらの物体は同種のものであっても異種のものであ つてもよい。第 1の部分に一つの物体を坦め込んで実装する場合を考えると、この第 1の部分が流動性を有するため、この物体の周囲の第 1の部分が盛り上がる。このと き、基板面内で見て、物体の重心が第 1の部分の重心からずれていると、この物体の 側面と接触する第 1の部分の表面張力の基板面に平行な成分の合力が物体に働く 。この合力は第 1の部分の重心を向いており、この合力が駆動力となって物体は自動 的に（自然に）この第 1の部分の重心に向かって移動し、これに伴レ、この合力は減少 する。基板面内で見て、物体の重心が第 1の部分の重心と一致した時点でこの合力 はゼロとなり、物体の移動は停止する。こうして、第 1の部分に物体を埋め込んで実装 するだけで、物体の重心を自動的に第 1の部分の重心に位置決めすることができる。 すなわち、物体を第 1の部分に対して自己整列化（セルファライメント）することができ る。この自己整列化をより短時間で行うためには、第 1の部分に物体を実装した後、 第 1の部分の粘度を物体が移動不可能な粘度に制御する前に、第 1の部分の粘度を 低くするのが有効である。また、この自己整列化をより有効に行うためには、第 1の部 分に物体を実装するとき、物体の側面 (端面）に対する第 1の部分の接触角は 90度 以下であるのが望ましぐ特に自己整列化をより短時間で行うために第 1の部分の粘 度を低くする場合には、この状態での物体の側面 (端面）に対する第 1の部分の接触 角が 90度以下であるのが望ましい。この自己整列化を促進するために、基板に超音 波振動などを加えるようにしてもよい。第 1の部分に複数の物体を坦め込んで実装す る場合は、各物体にその位置に応じて上記の合力が働き、各物体は自動的に（自然 に）この第 1の部分の重心の周りに配列する。この場合、これらの物体が互いに接触 して凝集状態となることもある。
[0009] 物体が移動可能であるときの第 1の部分の粘度は例えば 1〜： lOOOOPa' sであるが 、これに限定されるものではない。 自己整列化をより短時間で行うために第 1の部分 の粘度を低くする場合、低くしたときの粘度は例えば 0. 001〜： lOPa' sである力 こ れに限定されるものではない。参考までに挙げると、室温での水の粘度は 0. OOlPa •sでめる。
[0010] 典型的には、第 1の部分は第 2の部分により囲まれるように形成される。第 1の部分 に一つの物体を埋め込んで実装する場合、第 1の部分の重心に精度よく物体を位置 決めする観点より、好適には、第 1の部分の平面形状と物体の平面形状とを互いに 相似とする。第 1の部分の平面形状は、好適には回転対称であり、具体的には、円形 や正多角形 (正三角形、正方形、正五角形、正六角形など)あるいはこれらを変形し た形状などである。第 1の部分の平面形状は必ずしも回転対称である必要はなぐ線 対称や点対称であってもよぐさらには対称性を有していなくてもよい。
[0011] 図 1は、粘度を制御することができる物質からなる物体保持層を基板上に形成し、こ の物体保持層の、物体の実装領域を含む第 1の部分の粘度を物体が移動可能な粘 度に制御し、かつ、この物体保持層の、第 1の部分の外側の第 2の部分の粘度を物 体が移動不可能な粘度に制御し、第 1の部分に少なくとも一つの物体を埋め込んで 実装した状態を示す。最初に形成する物体保持層の厚さを tlとする。第 1の部分の 面積を Sl、物体の底面の面積を S2、物体の高さを t2、物体を第 1の部分に実装した 後の物体の底面と物体保持層の表面との高さの差を dと表す。このとき、第 1の部分 の表面張力により物体を第 1の部分の重心に向かって移動させるのに必要十分な大 きさの力が働くようにする観点より、好適には 1く S1/S2く 100、より好適には 1 < S 1/S2< 10、さらに好適には K S1/S2く 5とする。図 2に示すように、第 1の部分 に埋め込まれた部分の物体の体積は S2 ' dであり、物体が第 1の部分を排除すること により物体の周囲の第 1の部分が盛り上がった部分の体積も S2 ' dである。図 3にお いて点線で示す領域の体積は（S1— S2) . (t2-d)と表されるが、第 1の部分の表面 張力により物体を第 1の部分の重心に向かって移動させるのに必要十分な大きさの 力が働くようにする観点より、好適には（S1— S2) · (t2-d) > S2 ' dであり、変形する と Sl ' d< (S1 -S2) -t2である。
粘度を制御することができる物質力 なる物体保持層は、光（特に紫外線など）、放 射線 (X線など）、電子線などを照射したり、熱、圧力、電界、磁界などを加えたりする ことを始めとした何らかの方法により粘度を制御することができる限り、基本的にはど のようなものであってもよぐ材質を問わないが、容易に形成することができ、し力も容 易に粘度を制御することができるものは例えば樹脂層、取り分け感光性樹脂、熱硬 化性樹脂または熱可塑性樹脂からなるものである。感光性樹脂としては従来公知の ものを用いることができ、具体的には、例えば、ポリケィ皮酸ビエルやポリビニルアジド ベンザノレなどの光架橋反応により露光部が難溶性となり、あるいは、アクリルアミドな どの光重合反応により露光部が難溶性となるネガ型のもの、 o—キノンジアジドノボラ ック榭脂のようなキノンジアジド基が光分解によりカルボン酸を生じて易溶性となるポ ジ型のものなどを用いることができる。熱硬化性樹脂としても従来公知のものを用いる ことができ、具体的には、例えば、エポキシ樹脂、フエノール樹脂、ユリア樹脂、メラミ ン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミドなどを用いることができ る。熱可塑性樹脂としても従来公知のものを用いることができ、具体的には、例えば、 ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビュル、ポリアミドなどを用いることができる。例 えば、感光性樹脂からなる樹脂層を用いる場合、この樹脂層を流動性を有する状態 で形成した後、第 2の部分に選択的に光を照射することによりこの第 2の部分を硬化 させること力 Sできる。また、熱硬化性樹脂からなる樹脂層を用いる場合、この樹脂層を 流動性を有する状態で形成した後、光の照射などにより第 2の部分を選択的に加熱 することによりこの第 2の部分を硬化させることができる。さらに、熱可塑性樹脂からな る樹脂層を用いる場合、この樹脂層を流動性を有していない状態で形成した後、光 の照射などにより第 1の部分を選択的に加熱することによりこの第 1の部分を融解し、 流動性を持たせることができる。粘度を制御することができる物質は、上記のもののほ かに、例えば、感圧性樹脂層（例えば、アクリル系のもの）、金属（単体金属および合 金）、ガラスなどであってもよい。
[0013] 第 1の部分に実装する物体は、基本的にはどのようなものであってもよぐ形状、大 きさ、材質、機能、用途などを問わず、生物、非生物も問わないが、典型的には、何ら 力、の機能または用途を有する素子である。素子は、具体的には、例えば、発光素子（ 発光ダイオード、半導体レーザ、エレクト口ルミネッセンス (EL)素子など）、受光素子 (フォトダイオード、 CCDセンサ、 MOSセンサなど）、電子素子（ICチップなど）などで ある。この素子は、半導体素子 (発光素子、受光素子、電子走行素子など）のほか、 圧電素子、焦電素子、光学素子 (非線形光学結晶を用いる第 2次高調波発生素子な ど）、誘電体素子（強誘電体素子を含む）、超伝導素子などの各種のものを含む。第 1の部分に実装する物体は、例えば、光エンコーダなどの各種の MEMS (Micro Ele ctro Mechanical Systems)に用レヽる微小な部品または要素であってもよレヽ。この物体 または素子の大きさ（チップサイズ)も特に制限されない。この物体または素子は、典 型的には微小なものであり、具体的には例えば lmm以下あるいは例えば 300 μ m 以下あるいは例えば 100 μ ΐη以下の大きさのものである力 これに限定されるもので はない。
基板上に実装する物体は、一つまたは複数であり、基板の用途や機能などに応じ てその数、種類、配置、間隔などが決められる。
[0014] 基板上に複数の物体を実装する場合には、これらの物体の配置に対応する配置で 物体保持層に第 1の部分を形成する。この場合、第 1の部分の間の距離は、例えば、 物体保持層の厚さの 0. 1倍以上とするのが望ましい。これらの物体の配置、したがつ て第 1の部分の配置は規則的であっても不規則であってもよい。例えば、複数の第 1 の部分が一組となり、これが周期的に繰り返されるようにしてもよい。この場合、各組 の複数の第 1の部分には、互いに異なる物体または素子を実装してもよいし、同一の 物体または素子を実装してもよい。具体的には、例えば、基板上に赤色発光の発光 ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードをそれぞ れ複数実装してディスプレイなどを製造する場合には、例えば三つの第 1の部分が 一組となり、これが周期的に繰り返されるようにする。この場合、各組の三つの第 1の 部分に、それぞれ赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青 色発光の発光ダイオードを実装する。
[0015] また、基板上に実装する全ての物体を個別に第 1の部分に実装した後にこれらの 物体を一括して自己整列化してもよいし、基板上に実装する全ての物体を一括して 第 1の部分に実装した後にこれらの物体を一括して自己整列化してもよいし、基板上 に実装する全ての物体を複数回に分けて繰り返し実装 (ステップ実装またはステップ 転写）した後にこれらの物体を一括して自己整列化してもよいし、基板上に実装する 複数種類の物体を第 1の部分に実装した後にこれらの物体を一括して自己整列化し てもよい。
[0016] 必要に応じて、第 1の部分に物体を実装し、第 1の部分の粘度を物体が移動不可 能な粘度に制御した後に、第 1の部分の少なくとも物体を含む領域の粘度を物体が 移動可能な粘度に制御する工程を実施するようにしてもよい。こうすることで、例えば 何らかの原因で実装完了後の物体の位置が実装予定位置からずれていることが判 明した場合、この位置を微調整することができ、実装予定位置に精度よく位置決めす ること力 Sできる。この場合、第 1の部分のうちの粘度を物体が移動可能な粘度に制御 する領域は、物体を実装予定位置に移動させる力が発生するように選ばれる。
[0017] さらに、必要に応じて、粘度を制御することができる物質からなる物体保持層の第 1 の部分に物体を実装し、第 1の部分の粘度を物体が移動不可能な粘度に制御する 工程を実施した後、その上に粘度を制御することができる物質からなる物体保持層を 再度形成し、この物体保持層の第 1の部分に物体を実装し、第 1の部分の粘度を物 体が移動不可能な粘度に制御する工程を繰り返し実施するようにしてもよい。こうす ることで、物体を立体的に実装することができる。
実装構造体は、基本的にはどのような用途や機能を有するものであってもよいが、 例えば、発光ダイオードディスプレイ、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照 明装置、 ELディスプレイ、電子機器などである。
[0018] 第 3の発明は、
粘度を制御することができる物質力 なる素子保持層を基板上に形成する工程と、 上記素子保持層の、素子の実装領域を含む第 1の部分の粘度を上記素子が移動 可能な粘度に制御し、かつ、上記素子保持層の、上記第 1の部分の外側の第 2の部 分の粘度を上記素子が移動不可能な粘度に制御する工程と、
上記第 1の部分に少なくとも一つの素子を実装する工程と、
上記第 1の部分に上記素子を実装した後、上記第 1の部分の粘度を上記素子が移 動不可能な粘度に制御する工程とを有する
ことを特徴とする電子機器の製造方法である。
[0019] 第 4の発明は、
粘度を制御することができる物質からなる素子保持層を基板上に形成する工程と、 上記素子保持層の、素子の実装領域を含む第 1の部分の粘度を上記素子が移動 可能な粘度に制御し、かつ、上記素子保持層の、上記第 1の部分の外側の第 2の部 分の粘度を上記素子が移動不可能な粘度に制御する工程と、
上記第 1の部分に少なくとも一つの素子を実装する工程と、
上記第 1の部分に上記素子を実装した後、上記第 1の部分の粘度を上記素子が移 動不可能な粘度に制御する工程とを少なくとも実施することにより製造される ことを特徴とする電子機器である。
[0020] 電子機器は、基本的にはどのようなものであってもよぐ携帯型のものと据え置き型 のものとの双方を含み、具体例を挙げると、携帯電話、モパイル機器、ロボット、パー ソナルコンピュータ、車載機器、各種家庭電気製品などである。
第 3および第 4の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しな い限り、物体保持層、物体の実装領域および物体をそれぞれ素子保持層、素子の 実装領域および素子と読み替えて、第 1および第 2の発明に関連して説明したことが 成立する。
[0021] 第 5の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダ ィオードが基板上にそれぞれ複数実装された発光ダイオードディスプレイの製造方 法にぉレ、て、 粘度を制御することができる物質からなる素子保持層を上記基板上に 形成する工程と、 上記素子保持層の、発光ダイオードの実装領域を含む第 1の部 分の粘度を上記発光ダイオードが移動可能な粘度に制御し、かつ、上記素子保持 層の、上記第 1の部分の外側の第 2の部分の粘度を上記発光ダイオードが移動不可 能な粘度に制御する工程と、
上記第 1の部分に少なくとも一つの発光ダイオードを実装する工程と、 上記第 1の部分に上記発光ダイオードを実装した後、上記第 1の部分の粘度を上 記発光ダイオードが移動不可能な粘度に制御する工程とを有する
ことを特徴とする発光ダイオードディスプレイの製造方法である。
[0022] 第 6の発明は、
赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダ ィオードが基板上にそれぞれ複数実装された発光ダイオードディスプレイにおいて、 粘度を制御することができる物質からなる素子保持層を上記基板上に形成するェ 程と、
上記素子保持層の、発光ダイオードの実装領域を含む第 1の部分の粘度を上記発 光ダイオードが移動可能な粘度に制御し、かつ、上記素子保持層の、上記第 1の部 分の外側の第 2の部分の粘度を上記発光ダイオードが移動不可能な粘度に制御す る工程と、
上記第 1の部分に少なくとも一つの発光ダイオードを実装する工程と、 上記第 1の部分に上記発光ダイオードを実装した後、上記第 1の部分の粘度を上 記発光ダイオードが移動不可能な粘度に制御する工程とを少なくとも実施することに より製造される
ことを特徴とする発光ダイオードディスプレイである。
[0023] 第 5および第 6の発明においては、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダ ィオードおよび青色発光の発光ダイオードとしては、例えば、窒化物系 III—V族化合 物半導体を用いたものを用いることができる。赤色発光の発光ダイオードとしては、例 えば、 AlGalnP系半導体を用いたものを用いることもできる。 第 5および第 6の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しな い限り、物体保持層、物体の実装領域および物体をそれぞれ素子保持層、発光ダイ オードの実装領域および発光ダイオードと読み替えて、第 1および第 2の発明に関連 して説明したことが成立する。
[0024] 上述のように構成されたこの発明においては、第 1の部分に物体を実装したとき、こ の物体の重心が基板面内で見たときに第 1の部分の重心からずれていると、第 1の部 分の表面張力の基板面に平行な成分の合力が物体に働き、これが駆動力となって 物体が第 1の部分の重心に向かって移動する。この力は、物体の重心が第 1の部分 の重心に近づくにつれて徐々に小さくなり、物体の重心が第 1の部分の重心に一致 した時点でゼロとなる。こうして、第 1の部分に物体を実装するだけで、物体を自動的 に第 1の部分の重心に精度よく位置決めすることができる。すなわち、物体を第 1の 部分に対して自己整列化させることができる。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]この発明による実装方法を説明するための断面図である。
[図 2]この発明による実装方法を説明するための断面図である。
[図 3]この発明による実装方法を説明するための断面図である。
[図 4]この発明の第 1の実施形態による実装方法を説明するための断面図である。
[図 5]この発明の第 1の実施形態による実装方法を説明するための断面図および平 面図である。
[図 6]この発明の第 1の実施形態による実装方法を説明するための断面図および平 面図である。
[図 7]この発明の第 1の実施形態による実装方法を説明するための断面図および平 面図である。
[図 8]この発明の第 1の実施形態による実装方法において感光性樹脂層にマイクロ発 光ダイオードを実装した状態およびその後にマイクロ発光ダイオードが自己整列化し た状態を示す図面代用写真である。
[図 9]この発明の第 2の実施形態においてステップ転写により感光性樹脂層にマイク 口発光ダイオードを実装した状態およびその後にマイクロ発光ダイオードが自己整列 化した状態を示す平面図である。
[図 10]この発明の第 3の実施形態によるマイクロ発光ダイオードを示す断面図である
[図 11]この発明の第 4の実施形態による素子の実装方法を説明するための断面図で ある。
[図 12]この発明の第 4の実施形態による素子の実装方法を説明するための断面図で ある。
[図 13]この発明の第 4の実施形態による素子の実装方法を説明するための断面図で ある。
発明を実施するための最良の形態
[0026] 以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形 態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
まず、この発明の第 1の実施形態による素子の実装方法について説明する。
図 4〜図 7はこの第 1の実施形態による素子の実装方法を示す。
この第 1の実施形態においては、図 4に示すように、まず、基板 11上に、粘度を制 御することができる物質からなる素子保持層 12を形成する。この素子保持層 12はど のような方法により形成してもよいが、具体的には、例えば、塗布 (スピンコートなど）、 印刷（コンタクトプリント法、インプリント法、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット 印刷など）などにより形成することができる。この素子保持層 12は、例えば感光性樹 脂や熱硬化性樹脂などからなるが、これに限定されるものではない。形成直後の素 子保持層 12は未硬化の状態にあり、この素子保持層 12に素子を坦め込んで実装し たときにこの素子が移動することが可能な程度の低い粘度を有し、流動性を有する。
[0027] 次に、図 5 (A)に示すよう、素子保持層 12の、素子の実装領域を含む第 1の部分 1 2aの粘度を実装する素子が自然に移動可能な粘度に制御し、かつ、素子保持層 12 の、第 1の部分 12aの外側の第 2の部分 12bを選択的に硬化させることで素子が自然 には移動不可能な粘度に制御する。この硬化は、例えば、素子保持層 12が感光性 樹脂からなる場合には、使用する感光性樹脂に応じた露光条件で第 2の部分 12bに 紫外線などの光や電子線などを選択的に照射して感光させることにより行うことがで き、素子保持層 12が熱硬化性樹脂からなる場合には、使用する熱硬化性樹脂に応 じた露光条件で第 2の部分 12bに紫外線などの光や電子線などを選択的に照射して 硬化温度以上の温度に加熱することにより行うことができる。図 5 (B)にこの状態の平 面図を示す。図 5 (B)に示すように、この場合、第 1の部分 12aの平面形状は円形で ある。図 5では、第 1の部分 12aがーつだけ図示されているが、素子を複数実装する 場合には、第 1の部分 12aも複数形成される。
[0028] 次に、図 6 (A)に示すように、円柱形状の素子 13を素子保持層 12の第 1の部分 12 aに坦め込んで実装する。図 6 (B)にこの状態の平面図を示す。この素子 13は第 1の 部分 12aの範囲内に実装すればよぐこのときの実装精度は低くても問題ない。ここ では、素子 13の重心 C が第 1の部分 12aの重心 Cに対して Δだけずれているものと
1 0
する。第 1の部分 12aに素子 13が実装されると、素子 13の重心 C が第 1の部分 12a
1
の重心 Cに対してずれていることを反映して、第 1の部分 12aの表面張力の基板面
0
に平行な成分が素子 13の重心 C に対して非対称な分布となる結果、この表面張力
1
の基板面に平行な成分の合力 Fが素子 13に働き、この素子 13が第 1の部分 12aの 重心 Cに向かって徐々に移動する。この合力 Fは、素子 13の重心 C が第 1の部分 1
0 1
2aの重心 Cに近づくにつれて徐々に小さくなり、素子 13の重心 C が第 1の部分 12
0 1
aの重心 Cと一致した時点でゼロとなり、素子 13の移動が停止する。こうして一定時
0
間経過後には、図 7に示すように、素子 13の重心 C が第 1の部分 12aの重心 Cと一
1 0 致する。すなわち、素子 13が第 1の部分 12aの重心 Cに自己整列化する。素子 13
0
の重心 C が第 1の部分 12aの重心 Cと一致するまでに要する時間は、第 1の部分 1
1 0
2aの粘度、第 1の部分 12aの表面張力の基板面に平行な成分の合力の大きさ、実 装時の素子 13の重心 C と第 1の部分 12aの重心 Cとのずれの大きさ Δ、素子 13の
1 0
質量、第 1の部分 12aの温度などによって決まる。この時間を短くするためには、好適 には、基板 11を適度な温度に加熱することにより、第 2の部分 l ibが硬化した状態を 保存したまま、第 1の部分 12aの粘度を低くし、素子 13がより移動しやすいようにすれ ばよい。
[0029] 上述のようにして素子 13が第 1の部分 12aの重心 Cに位置決めされた状態で、第 1
0
の部分 12aを硬化させる。この硬化は、例えば、素子保持層 12が感光性樹脂からな る場合には、第 1の部分 12aに光を照射して感光させることにより行うことができ、素 子保持層 12が熱硬化性樹脂からなる場合には、第 1の部分 12aに光を照射して硬 化温度以上の温度に加熱することにより行うことができる。この結果、素子 13が、硬化 後の第 1の部分 12aの重心 Cに強固に固定された状態となり、実装が完了する。
0
以上のように、この第 1の実施形態によれば、素子 13を第 1の部分 12aの重心 Cに
0 自動的に、容易にし力、も高い位置精度で自己整列化させることができる。そして、例 えば、完成時の素子 13に要求される位置精度が ± 1. 5 z mだとしても、素子 13の最 初の実装位置精度は ± 7 z mと低くても構わないため、素子 13を同一基板上に多数 形成する際の形成位置精度や実装装置の実装位置精度が低くて済み、プロセスコス トの低減による素子 13の製造コストの低減や実装装置のコストの低減を図ることがで きる。また、基板 11上に素子 13を複数実装する場合、これらの素子 13を例えば未硬 化の樹脂などの未硬化の状態の素子保持層 12に埋め込んで実装すると、これらの 素子 13は相互に凝集する性質を持っため、素子 13の位置精度は実装装置の実装 位置精度よりもさらに悪くなるおそれがあるのに対し、この第 1の実施形態では、素子 保持層 12の未硬化の状態の第 1の部分 12aに一つの素子 13を坦め込んで実装す るようにしてレ、ることにより、素子 13の凝集を本質的に防止することができる。
〈実施例〉
基板 11としてガラス基板を用い、このガラス基板上に以下のようにして、素子 13とし て直径 20 / m、高さ 12 / mの円柱形状のマイクロ発光ダイオードを実装した。
まず、このガラス基板上の所定の位置に、あらかじめ薄膜金属などによりァライメント マークを形成する。
次に、このガラス基板上に、素子保持層 12として厚さ 3. 5 z mの感光性樹脂層をス ピンコートにより塗布形成した。
次に、ガラス基板上の感光性樹脂層に対し、露光装置、例えばコンタクトァライナや ステツパ（縮小投影露光装置)などにより、上記のァライメントマークを基準として 150 μ m X 150 μ mピッチで直径 30 μ mの領域（第 1の部分 12a)以外の領域に紫外線 を照射し、感光性樹脂層を感光させる。このときのァライメントマークに対する位置精 度は ± l x mである。こうして、直径 30 x mの円形の第 1の部分 12aの外側の第 2の 部分 12bを硬化させた (仮硬化）。
[0031] 一方、以下のようにしてマイクロ発光ダイオードを形成した。まず、従来公知の技術 により、サファイア基板上に発光ダイオード構造を形成する n型 GaN層、活性層およ び p型 GaN層を順次成長させた後、これらの層を円錐台形状にパターニングし、さら に P側電極や端面保護層などを形成してマイクロ発光ダイオードアレイを形成する。 次に、 p側電極側を別の基板上に仮接着剤層を介して固定したり、サファイア基板の 裏面側から例えばエキシマーレーザなどによるレーザビームを選択的に照射したり するなどの工程を含む従来公知のレーザ選択転写法により、微粘着シリコーンゴムを 形成した中継基板上に 150 μ ηι Χ 150 μ mピッチで実装した（例えば、特開 2002— 311858号公報、特開 2002— 314052号公報、特開 2004— 273596号公報、特 開 2004— 281630号公報など参照。）。各マイクロ発光ダイオードは直径 20 μ m、 高さ 12 μ mの円柱形状を有する。この実装時のマイクロ発光ダイオードの相対位置 精度は ± 2 μ ΐηである。
[0032] 次に、ガラス基板上に形成されたァライメントマークを基準に、中継基板からマイク 口発光ダイオードを、ガラス基板上の感光性樹脂層の直径 30 β mの円形の第 1の部 分 12aに坦め込んで実装した。このときのァライメントマークに対する実装位置精度 は ± 7 μ ΐηである。この状態では、この第 1の部分 12aの粘度は 1〜： lOOOOPa ' s程度 と低ぐ十分な流動性を有していた。この状態の光学顕微鏡写真を図 8 (A)に示す。 図 8 (A)中、未硬化エリア φ 30 μ mと記載されてレ、る円形の部分が第 1の部分 12aで あり、 LED φ 20 μ ΐηと記載されている円形のものがマイクロ発光ダイオードである。 図 8 (A)から分かるように、マイクロ発光ダイオードの重心は、第 1の部分 12aの重心 力、らかなりずれている。
[0033] 次に、第 1の部分 12aにマイクロ発光ダイオードが実装されたガラス基板を 80°Cに 加熱した。この加熱により、第 2の部分 12bが硬化した状態が保存されたまま、第 1の 部分 12aの粘度が 0. 001〜： lOPa ' sと大幅に低下し、流動性が大幅に増大した。こ のとき、第 1の部分 12aに実装されたマイクロ発光ダイオードは第 1の部分 12aの重心 に向かって移動し、 80°Cに加熱し始めてから 3分間経過後には、マイクロ発光ダイォ ードの重心は第 1の部分 12aの重心にほぼ一致した。こうして、位置精度 ± 7 x mで あったものが、 ± 1. 5 μ ΐηにまで自己整列化された。この状態の光学顕微鏡写真を 図 8 (B)に示す。
この後、感光性樹脂層を紫外線により全面露光し、第 1の部分 12aおよび第 2の部 分 12bとも十分に硬化させた。こうして、マイクロ発光ダイオードが第 1の部分 12aに 強固に固定された状態となった。
[0034] 次に、この発明の第 2の実施形態について説明する。
この第 2の実施形態においては、第 1の実施形態による実装方法を用いて、赤色発 光のマイクロ発光ダイオード、緑色発光のマイクロ発光ダイオードおよび緑色発光の マイクロ発光ダイオードを基板 1 1上に実装することによりマイクロ発光ダイオードディ スプレイを製造する方法にっレ、て説明する。
[0035] まず、ガラス基板などの透明な基板 1 1上の所定の位置に、あらかじめ薄膜金属な どによりァライメントマークを形成する。
次に、この基板 1 1上に、粘度を制御することができる物質からなる素子保持層 12と して感光性樹脂層をスピンコートなどにより形成する。この感光性樹脂層の厚さは例 えば 3. 5 i mとする。
次に、露光装置、例えばコンタクトァライナゃステツパなどにより、上記のァライメント マークを基準として 150 μ ηι Χ δΟ μ mピッチで直径 35 μ mの領域（第 1の部分 12a) 以外の領域に紫外線を照射し、感光性樹脂層を感光させる。このときのァライメントマ ークに対する位置精度は ± 1 μ mである。
[0036] 次に、レーザ選択転写などにより、微粘着シリコーンゴムを形成した中継基板上に 直径 20 /i m、高さ 12 μ mの円柱形状のマイクロ発光ダイオードを 150 /i m X 150 μ mピッチで実装する。このときのマイクロ発光ダイオードの相対位置精度は ± 2 μ mで ある。こうして、一枚の中継基板上に、 160 X 120 = 19200個の各色のマイクロ発光 ダイオードが実装されるようにする。このような中継基板を RGBのマイクロ発光ダイォ ードが実装されたものとして各色 16枚ずつ準備する。
次に、基板 1 1上のァライメントマークを基準に、中継基板からマイクロ発光ダイォー ドを、ガラス基板上の感光性樹脂層の直径 35 x mの円形の第 1の部分 12aに坦め込 んで実装（転写）した。このときのァライメントマークに対する実装位置精度は ± 7 μ m である。この状態では、この第 1の部分 12aの粘度は 1〜： lOOOOPa' s程度と低ぐ十 分な流動性を有してレ、た。この転写を感光性樹脂層上の位置をずらしながら 4 X 4枚 の中継基板を用いて繰り返し行い（ステップ転写）、さらに RGBの 3色のマイクロ発光 ダイオードについて繰り返し行う。この状態の基板 11の一部を図 9 (A)に示す。図 9 ( A)において、符号 30が赤色発光のマイクロ発光ダイオード、符号 40が緑色発光の マイクロ発光ダイオード、符号 50が青色発光のマイクロ発光ダイオードを示す。
[0037] 次に、上述のようにして第 1の部分 12aにマイクロ発光ダイオードが実装されたガラ ス基板を 80°Cに加熱する。この加熱により、第 2の部分 12bが硬化した状態が保存さ れたまま、第 1の部分 12aの粘度が 0. 001〜： lOPa' sと大幅に低下し、流動性が大 幅に増大する。このとき、第 1の部分 12aに実装されたマイクロ発光ダイオードは第 1 の部分 12aの重心に向かって移動し、 80°Cに加熱してから 3分間経過後には、マイ クロ発光ダイオードの重心は第 1の部分 12aの重心にほぼ一致する。こうして、位置 精度 ± 7 /i mであったものが、 ± 1. 5 /i mにまで自己整歹 IJィ匕された。また、この時点 でステップ転写境界も消失する。この状態を図 9 (B)に示す。
次に、感光性樹脂層を紫外線により全面露光し、第 1の部分 12aおよび第 2の部分 12bとも十分に硬化させる。こうして、マイクロ発光ダイオードが第 1の部分 12aに強固 に固定された状態とする。
次に、各マイクロ発光ダイオードに配線を施し、駆動用 ICと接続する。
以上により、画素ピッチ 150 /i m、マイクロ発光ダイオードの位置精度 ± 1. 5 m、 画素数 640 X RGB X 480の対角 4. 7インチのパッシブ型マイクロ発光ダイオードデ イスプレイを製造することができる。
[0038] この第 2の実施形態によれば、第 1の実施形態と同様に、基板 11上に赤色発光の マイクロ発光ダイオード 30、緑色発光のマイクロ発光ダイオード 40および青色発光 のマイクロ発光ダイオード 50を容易にし力、も高い位置精度で配列することができるの で、ディスプレイ画面の均一性の向上を図ることができる。また、ステップ転写により、 マイクロ発光ダイオード 30、 40、 50を形成するサファイア基板などの成長基板のサイ ズよりも大きなサイズのマイクロ発光ダイオードディスプレイを製造する際に、そのステ ップ転写境界を消失させることができるので、これによつてもディスプレイ画面の均一 性の向上を図ることができる。そして、例えば、ディスプレイの完成時のマイクロ発光 ダイオード 30、 40、 50に要求される位置精度が ± 1. 5 /i mだとしても、これらのマイ クロ発光ダイオード 30、 40、 50の最初の実装位置精度は ± 7 / mと低くても構わな いため、これらのマイクロ発光ダイオード 30、 40、 50を同一基板上に多数形成する 際の形成位置精度や実装装置の実装位置精度が低くて済み、プロセスコストの低減 によるマイクロ発光ダイオード 30、 40、 50の製造コストの低減や実装装置のコストの 低減を図ることができ、ひレ、てはマイクロ発光ダイオードディスプレイの製造コストの 低減を図ることができる。
[0039] 次に、この発明の第 3の実施形態について説明する。この第 3の実施形態において は、第 2の実施形態によるマイクロ発光ダイオードディスプレイに用いて好適なマイク 口発光ダイオードにつレ、て説明する。
図 10はこのマイクロ発光ダイオードを示す。
図 10に示すように、このマイクロ発光ダイオードにおいては、 n型半導体層 61、そ の上の活性層 62およびその上の p型半導体層 63により発光ダイオード構造が形成 されている。これらの n型半導体層 61、活性層 62および p型半導体層 63は全体とし て例えば円形の平面形状を有し、その端面 (側面） 64は n型半導体層 61の下面に対 して角度 Θ傾斜している。これらの n型半導体層 61、活性層 62および p型半導体層 6 3の直径方向の断面形状は、台形（Θく 90度）、長方形（Θ = 90度）または逆台形（ Θ > 90度）であり、 p型半導体層 63上には、例えば円形の p側電極 65が形成されて いる。 n型半導体層 61の下面の一部には例えば円形の n側電極 66が形成されてい る。 n型半導体層 61の下面の n側電極 66の周りには透明絶縁層 67が形成されてい る。 n側電極 66および透明絶縁層 67から端面 64の途中の高さまで、この端面 64を 覆うように絶縁層 68が形成されている。この絶縁層 68の上には p側電極 65よりも高 い位置まで絶縁層 69が形成されている。 p側電極 65の上の部分の絶縁層 69にはコ ンタクトビァ 70が形成されている。このコンタクトビア 70は p側電極 65に配線をコンタ タトさせるためのものである。
[0040] n型半導体層 61、活性層 62および p型半導体層 63に用いる半導体は必要に応じ て選択されるが、具体的には、例えば、 GaN系半導体、 AlGalnP系半導体などであ る。
このマイクロ発光ダイオードが例えば GaN系発光ダイオードである場合、その各部 の寸法、材料などの具体例を挙げると次のとおりである。 n型半導体層 61は n型 GaN 層でその厚さは例えば 2600nm、活性層 62の厚さは例えば 200nm、 p型半導体層 63は p型 GaN層でその厚さは例えば 200nmである。活性層 62は、例えば、 InGaN 井戸層と GaN障壁層とからなる多重量子井戸（MQW)構造を有し、 InGaN井戸層 の In組成は、この GaN系発光ダイオードが青色発光である場合は例えば 0. 17、緑 色発光である場合は例えば 0. 25である。発光ダイオード構造の最大径、すなわち n 型 GaN層 61の下面の直径を aとすると、 aは例えば 20 μ mである。上記のように n型 半導体層 61としての n型 GaN層 61の厚さ力 S2600nm、活性層 62および p型半導体 層 63としての p型 GaN層の厚さがそれぞれ 200nmである場合、この発光ダイオード 構造の全体の厚さは 2600 + 200 + 200 = 3000應= 3〃111である。この場合、発光 ダイオード構造のアスペクト比は、この発光ダイオード構造の全体の厚さ（高さ）を bと すると、 b/a = 3/20 = 0. 15である。 Θは例えば 50度である。 p側電極 65は例え ば Ag/Pt/Au構造の金属多層膜からなり、 Ag膜の厚さは例えば 50nm、 Pt膜の 厚さは例えば 50nm、 Au膜の厚さは例えば 2000nmである。 p側電極 65は Agの単 層膜からなるものであってもよレ、。 n側電極 66は例えば Ti/Pt/Au構造の金属積 層膜からなり、 Ti膜および Pt膜の厚さは例えばそれぞれ 50nm、 Au膜の厚さは例え ば 2000nmである。
このマイクロ発光ダイオードにおいては、動作時に活性層 62から発生する光は、端 面 64で反射されて n型半導体層 61の下面から外部に取り出され、あるいは、直接 n 型半導体層 61の下面に向かってそのまま外部に取り出される。
この第 3の実施形態によれば、次のような種々の利点を得ることができる。すなわち 、第 2の実施形態で説明したように、マイクロ発光ダイオードを高い位置精度で配列 することができることにより、位置ずれに対してマイクロ発光ダイオードに施す様々な 対策工程を省くことができる。
具体的には、従来は、例えば、第 2の実施形態による実装方法を用いずに実装装 置の精度などを高めることで ± 5 x mの位置精度を実現していたが、第 2の実施形態 では ± 1 · 5 μ ΐηの位置精度を実現することができるため、マイクロ発光ダイオードの 構成および製造方法を大幅に簡略化することができる。具体的には、位置精度 ± 5 β mの場合、マイクロ発光ダイオードの位置ずれに伴う光取り出し効率のばらつきを 抑制するために、発光面側の n側電極 66の配線に ITOインクなどによる透明電極を 用いる必要があるのに対し、この第 3の実施形態では位置精度を ± 1. とするこ とができるため、 n側電極 66の配線に形成が容易な金属配線を用いても取り出し効 率のばらつきを許容範囲内に収めることができる。すなわち、 n側電極 66の配線に IT Oインクなどによる透明電極を用いる必要がないため、 n側電極 66の配線を容易に 形成すること力 Sできる。
[0042] また、従来は、 n型半導体層 61、活性層 62および p型半導体層 63の端面 64を保 護するためにこの端面 64を樹脂層により覆っていたが、この樹脂層と端面 64との密 着性が悪いため、この樹脂層と端面 64との界面が露出した状態で p側電極 65および n側電極 66に配線を施すと、ショートやその他の不良が発生する要因となる。したが つて、従来は、例えば、端面 64の全体を覆い、さらに p側電極 65も覆う程度に厚く榭 脂層を形成し、この樹脂層に、配線をコンタクトさせるためのコンタクトビアもしくはそ れに類するものを形成することで、樹脂層と端面 64との界面が露出しないようにする 必要があった。その際、マイクロ発光ダイオードの位置精度が ± 5 / mの場合、樹脂 層と端面 64との界面が露出しないようにするためには、例えば、コンタクトビアの位置 ずれは ± 2 μ ΐη、コンタクトビア径は 6 μ ΐη以下という厳しい制約が生じてしまう。これ に対し、この第 3の実施形態によれば、例えば、マイクロ発光ダイオードの位置精度 が ± 1 · 5 mの場合、例えば、コンタクトビアの位置ずれ ± 3 m、コンタクトビア径 は 1 1 μ m以下という設計が可能になり、設計が極めて容易になる。
[0043] 上述のようにマイクロ発光ダイオードの位置精度が ± 5 μ mの場合に、位置ずれ ± 2 z m、ビア径 6 z m以下でコンタクトビアを形成することは困難であるため、それに代 わる構造として、 p側電極 65上にバンプを形成する必要があった。これに対し、この 第 3の実施形態によれば、例えば、マイクロ発光ダイオードの位置精度を ± 1. 5 u m とすることができることにより、コンタクトビアを容易に形成することができるため、この バンプ形成工程を削減できる。 [0044] 次に、この発明の第 4の実施形態による素子の実装方法について説明する。
図 11〜図 13はこの第 4の実施形態による素子の実装方法を示す。
この第 4の実施形態においては、まず、第 1の実施形態と同様にして、図 11 (A)に 示すように、粘度を制御することができる物質からなる素子保持層 12の第 1の部分 1 2aに素子 13を実装し、 自己整列化した後、第 1の部分 12aを硬化させる。
次に、図 11 (B)に示すように、第 1の実施形態と同様にして、素子 13および素子保 持層 12の全体を覆うように、二層目の素子保持層 12を形成する。
[0045] 次に、図 12 (A)に示すように、第 1の実施形態と同様にして、二層目の素子保持層 12の第 1の部分 12aの粘度を実装する素子が自然に移動可能な粘度に制御し、か つ、この素子保持層 12の第 2の部分 12bを選択的に硬化させることで素子が自然に は移動不可能な粘度に制御する。図 12 (A)では、二層目の素子保持層 12の第 1の 部分 12aの位置が一層目の素子保持層 12の第 1の部分 12aの位置と一致している 、一致していなくてもよい。
次に、図 12 (B)に示すように、素子 14を二層目の素子保持層 12の第 1の部分 12a に埋め込んで実装する。素子 14は素子 13と同種のものであっても異種のものであつ てもよレ、。一定時間経過後には、図 13に示すように、素子 14がこの第 1の部分 12a に自己整列化する。この後、この第 1の部分 12aを硬化させる。
以上により、素子 13、 14を二段に配列することができる。
以上の工程を必要な回数、繰り返し実施することにより、素子を多段に配列すること ができる。
この第 4の実施形態によれば、複数の素子が高い位置精度で立体的に実装された 実装構造体を容易に得ることができる。
[0046] 以上、この発明の実施形態について具体的に説明した力 この発明は、上述の実 施形態に限定されるものではなぐこの発明の技術的思想に基づく各種の変形が可 能である。
例えば、上述の第 1〜第 3の実施形態において挙げた数値、材料、構成、構造、形 状、基板、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる 数値、材料、構成、構造、形状、基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。 この発明によれば、基板上に素子などの物体、特に微小な物体を実装する場合に 、容易にし力も確実に高い位置精度で実装することができる。そして、この実装方法 を用いることにより、高性能の各種の電子機器や高性能の発光ダイオードディスプレ ィなどを容易に実現することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 粘度を制御することができる物質力 なる物体保持層を基板上に形成する工程と、 上記物体保持層の、物体の実装領域を含む第 1の部分の粘度を上記物体が移動 可能な粘度に制御し、かつ、上記物体保持層の、上記第 1の部分の外側の第 2の部 分の粘度を上記物体が移動不可能な粘度に制御する工程と、
上記第 1の部分に少なくとも一つの物体を実装する工程と、
上記第 1の部分に上記物体を実装した後、上記第 1の部分の粘度を上記物体が移 動不可能な粘度に制御する工程とを有する
ことを特徴とする実装方法。
[2] 上記第 1の部分に上記物体を実装した後、上記第 1の部分の粘度を上記物体が移 動不可能な粘度に制御する前に、上記第 1の部分の粘度を低くする工程をさらに有 することを特徴とする請求項 1記載の実装方法。
[3] 上記第 1の部分は上記第 2の部分により囲まれていることを特徴とする請求項 1記 載の実装方法。
[4] 上記第 1の部分に一つの上記物体を実装することを特徴とする請求項 1記載の実 装方法。
[5] 上記第 1の部分の平面形状と上記物体の平面形状とが互いに相似であることを特 徴とする請求項 4記載の実装方法。
[6] 上記第 1の部分の平面形状は回転対称であることを特徴とする請求項 1記載の実 装方法。
[7] 上記第 1の部分の平面形状は円形または正多角形であることを特徴とする請求項 1 記載の実装方法。
[8] 上記第 1の部分の面積を Sl、上記物体の底面の面積を S2と表したとき、 K S1/
S2< 100であることを特徴とする請求項 4記載の実装方法。
[9] 上記第 1の部分の面積を Sl、上記物体の底面の面積を S2、上記物体の高さを t2
、上記物体を上記第 1の部分に実装した後の上記物体の底面と上記物体保持層の 表面との高さの差を dと表したとき、 Sl ' dく（Sl— S2) 't2であることを特徴とする請 求項 4記載の実装方法。
[10] 上記物体保持層は樹脂層であることを特徴とする請求項 1記載の実装方法。
[11] 上記樹脂層は感光性樹脂、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂からなることを特徴 とする請求項 10記載の実装方法。
[12] 上記第 1の部分の粘度を上記物体が移動不可能な粘度に制御した後、上記第 1の 部分の粘度を上記物体が移動可能な粘度に制御する工程をさらに有することを特徴 とする請求項 1記載の実装方法。
[13] 粘度を制御することができる物質からなる物体保持層を基板上に形成する工程と、 上記物体保持層の、物体の実装領域を含む第 1の部分の粘度を上記物体が移動 可能な粘度に制御し、かつ、上記物体保持層の、上記第 1の部分の外側の第 2の部 分の粘度を上記物体が移動不可能な粘度に制御する工程と、
上記第 1の部分に少なくとも一つの物体を実装する工程と、
上記第 1の部分に上記物体を実装した後、上記第 1の部分の粘度を上記物体が移 動不可能な粘度に制御する工程とを少なくとも実施することにより製造される ことを特徴とする実装構造体。
[14] 粘度を制御することができる物質力 なる素子保持層を基板上に形成する工程と、 上記素子保持層の、素子の実装領域を含む第 1の部分の粘度を上記素子が移動 可能な粘度に制御し、かつ、上記素子保持層の、上記第 1の部分の外側の第 2の部 分の粘度を上記素子が移動不可能な粘度に制御する工程と、
上記第 1の部分に少なくとも一つの素子を実装する工程と、
上記第 1の部分に上記素子を実装した後、上記第 1の部分の粘度を上記素子が移 動不可能な粘度に制御する工程とを有する
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
[15] 粘度を制御することができる物質からなる素子保持層を基板上に形成する工程と、 上記素子保持層の、素子の実装領域を含む第 1の部分の粘度を上記素子が移動 可能な粘度に制御し、かつ、上記素子保持層の、上記第 1の部分の外側の第 2の部 分の粘度を上記素子が移動不可能な粘度に制御する工程と、
上記第 1の部分に少なくとも一つの素子を実装する工程と、
上記第 1の部分に上記素子を実装した後、上記第 1の部分の粘度を上記素子が移 動不可能な粘度に制御する工程とを少なくとも実施することにより製造される ことを特徴とする電子機器。
[16] 赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダ ィオードが基板上にそれぞれ複数実装された発光ダイオードディスプレイの製造方 法において、
粘度を制御することができる物質からなる素子保持層を上記基板上に形成するェ 程と、
上記素子保持層の、発光ダイオードの実装領域を含む第 1の部分の粘度を上記発 光ダイオードが移動可能な粘度に制御し、かつ、上記素子保持層の、上記第 1の部 分の外側の第 2の部分の粘度を上記発光ダイオードが移動不可能な粘度に制御す る工程と、
上記第 1の部分に少なくとも一つの発光ダイオードを実装する工程と、 上記第 1の部分に上記発光ダイオードを実装した後、上記第 1の部分の粘度を上 記発光ダイオードが移動不可能な粘度に制御する工程とを有する
ことを特徴とする発光ダイオードディスプレイの製造方法。
[17] 赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダ ィオードが基板上にそれぞれ複数実装された発光ダイオードディスプレイにおいて、 粘度を制御することができる物質からなる素子保持層を上記基板上に形成するェ 程と、
上記素子保持層の、発光ダイオードの実装領域を含む第 1の部分の粘度を上記発 光ダイオードが移動可能な粘度に制御し、かつ、上記素子保持層の、上記第 1の部 分の外側の第 2の部分の粘度を上記発光ダイオードが移動不可能な粘度に制御す る工程と、
上記第 1の部分に少なくとも一つの発光ダイオードを実装する工程と、 上記第 1の部分に上記発光ダイオードを実装した後、上記第 1の部分の粘度を上 記発光ダイオードが移動不可能な粘度に制御する工程とを少なくとも実施することに より製造される
ことを特徴とする発光ダイオードディスプレイ。
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