(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路素子を保持した素子保持層を支持体上に形成する工程と、
前記素子保持層の一部を除去してチップ化する工程と、
このチップ化に際して生成した熱吸収物質が前記素子保持層に付着したまま前記チッ
プを前記支持体から分離する工程と、
この分離されたチップを基板に対しボンディングし、この際にボンディング材を加熱
する工程と
を有する、回路素子のボンディング方法。
【請求項２】
複数の前記回路素子間において前記素子保持層の一部を除去して複数にチップ化する、請求項１に記載の回路素子のボンディング方法。
【請求項３】
樹脂層からなる前記素子保持層の一部の除去にレーザダイシング法を用い、この除去によって熱吸収性の有機物が付着した前記チップの前記ボンディング時に、前記ボンディング材をレーザ光で加熱する、請求項１に記載の回路素子のボンディング方法。
【請求項４】
前記チップをレーザ光の照射によって前記支持体から剥離した後、配線回路基板にボンディングする、請求項１に記載の回路素子のボンディング方法。
【請求項５】
前記チップを吸着手段によって前記支持体から剥離し、このまま前記配線回路基板上に移動させて前記ボンディングに供する、請求項４に記載の回路素子のボンディング方法。
【請求項６】
前記回路素子を発光素子とする、請求項１に記載の回路素子のボンディング方法。
【請求項７】
回路素子を保持した素子保持層を支持体上に形成する工程と、
前記素子保持層の一部を除去してチップ化する工程と、
このチップ化に際して生成した熱吸収物質が前記素子保持層に付着したまま前記チッ
プを前記支持体から分離する工程と、
この分離されたチップを配線回路基板に対しボンディングし、この際にボンディング
材を加熱する工程と、
前記回路素子を前記配線回路基板に電気的に接続する工程と
を有する、電気回路装置の製造方法。
【請求項８】
複数の前記回路素子間において前記素子保持層の一部を除去して複数にチップ化する、請求項７に記載の電気回路装置の製造方法。
【請求項９】
樹脂層からなる前記素子保持層の一部の除去にレーザダイシング法を用い、この除去によって熱吸収性の有機物が付着した前記チップの前記ボンディング時に、前記ボンディング材をレーザ光で加熱する、請求項７に記載の電気回路装置の製造方法。
【請求項１０】
前記チップをレーザ光の照射によって前記支持体から剥離した後、前記配線回路基板にボンディングする、請求項７に記載の電気回路装置の製造方法。
【請求項１１】
前記チップを吸着手段によって前記支持体から剥離し、このまま前記配線回路基板上に移動させて前記ボンディングに供する、請求項１０に記載の電気回路装置の製造方法。
【請求項１２】
前記配線回路基板に前記回路素子と接続される配線層を形成し、この配線層に前記回路素子を接続する、請求項７に記載の電気回路装置の製造方法。
【請求項１３】
前記ボンディング後に、前記チップを含む前記配線回路基板上を絶縁層で被覆し、この絶縁層を介して前記回路素子の電極を取り出す、請求項１２に記載の電気回路装置の製造方法。
【請求項１４】
前記回路素子を発光素子とし、表示装置を製造する、請求項７に記載の電気回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子等の回路素子のボンディング方法、及びこの回路素子を表示素子等として内蔵した画像表示装置等の電気回路装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体チップ等の回路素子の配列方法及びボンディング方法としては、ウエーハからダイシングして回路素子を分離し、分離した回路素子をダイシングシートからチップトレイに移送し、更には、チップトレイから回路素子を真空吸着でピックアップして、基板にマウント若しくは接続するという方法が知られていた。
【０００３】
この方法は、例えば、半導体パッケージの製造工程等において一般的に行われていた。
【０００４】
【発明に至る経過】
本出願人は、効果的で好ましい回路素子の配列方法及びボンディング方法等を特願２００１−１４４５９２等において既に提起した。この回路素子の配列方法及びボンディング方法等は下記のようなものである。
【０００５】
この先願発明による回路素子の配列方法及びボンディング方法に用いる回路素子は、例えば、先細り形状に形成された先端部を有する回路素子であって、図１６に示すような構造の発光素子を挙げることができる。図１６の（ａ）が発光素子の断面図であり、図１６の（ｂ）がその平面図である。
【０００６】
この発光素子はＧａＮ系の発光ダイオードであり、例えば、サファイア基板（図示せず）上に結晶成長されて得られる発光素子である。このようなＧａＮ系の発光ダイオード素子は、基板を透過するレーザ照射によってレーザアブレーションを生じさせ、ＧａＮの窒素が気化する現象に伴なってサファイア基板とＧａＮ系の結晶成長層との間の界面で膜剥れが生じ、素子分離が容易になるという特徴を有している。
【０００７】
この構造によれば、例えば、ＧａＮ系半導体層からなる下地成長層２１上に選択成長された六角錐形状のｎ型のＧａＮ：Ｓｉ層２２を有していて、下地成長層２１上には図示しない絶縁膜が存在し、六角錐形状のＧａＮ：Ｓｉ層２２は、この絶縁膜を開口した部分にＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法等によって形成される。
【０００８】
このＧａＮ：Ｓｉ層２２は、成長時に使用されるサファイア基板の主面をＣ面とした場合に、Ｓ面（１−１０１面）で覆われたピラミッド型の成長層であり、シリコンをドープさせた領域である。そして、このＧａＮ：Ｓｉ層２２の傾斜したＳ面の部分はダブルへテロ構造のクラッドとして機能する。
【０００９】
そして、ＧａＮ：Ｓｉ層２２の傾斜したＳ面を覆うように、活性層であるＩｎＧａＮ層２３が形成されており、その外側に、マグネシウムドープのｐ型のＧａＮ：Ｍｇ層２４が形成される。なお、このマグネシウムドープのＧａＮ：Ｍｇ層２４もクラッドとして機能する。
【００１０】
更に、この発光ダイオード素子５２には、ｐ電極２５が形成されている。このｐ電極２５は、マグネシウムドープのＧａＮ：Ｍｇ層２４上に形成されるが、これはＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ又はＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕ等の金属材料を蒸着して形成される。
【００１１】
このような構造のＧａＮ系の発光ダイオード素子５２は、青色発光も可能な素子であって、特に、レーザアブレーションによって比較的簡単にサファイア基板から剥離することができ、レーザビームを選択的に照射することによって選択的な剥離を行う。
【００１２】
なお、このＧａＮ系の発光ダイオード素子５２としては、平板状や帯状に活性層が形成される構造であってもよく、上端部にＣ面が形成された角錐構造のものであってもよい。又、他の窒化物系や化合物半導体等からなっていてもよい。
【００１３】
次に、この発光ダイオード素子５２を表示用素子として用いた樹脂チップについて説明する。
【００１４】
図１７及び図１８に示すように、この樹脂チップ５４は、ほぼ平板状であってその主たる面がほぼ正方形状となっている。この樹脂チップ５４は樹脂５３を固めて形成されたものであり、具体的には、未硬化の樹脂中に発光ダイオード素子５２を埋設（転写して）硬化させた後、樹脂層５３をダイシング等で切断することによって得られる。
【００１５】
こうして発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂層５３の表面側と裏面側とには、それぞれ電極パッド５６及び５７が形成される。これらの電極パッド５６及び５７の形成方法としては、例えば、全面に電極パッド５６及び５７の材料となる金属層や多結晶シリコン層等の導電層を形成し、フォトリソグラフィー技術等により、所要の電極の形状にパターニングすることにより形成される。これらの電極パッド５６及び５７は、発光ダイオード素子である素子５２のｐ電極と必要あればｎ電極（図示せず）とにそれぞれ接続するように形成されている。
【００１６】
ここで、電極パッド５６及び５７は、樹脂チップ５４の表面側と裏面側とにそれぞれ形成されているが、一方の面に双方の電極パッドを形成することも可能である。電極パッド５６及び５７の形状は正方形に限定されず、他の形状としてもよい。
【００１７】
このような樹脂チップ５４によれば、発光ダイオード素子５２の周りが樹脂５３で被覆されて平坦化され、精度良く電極パッド５６及び５７を形成できると共に、発光ダイオード素子５２に比べて広い領域に電極パッド５６及び５７を延在できる。これによって、次の第２転写工程における転写を吸着装置等で行う場合に、取り扱いが容易になる。
【００１８】
又、後述するように、最終的な配線が、第２転写工程の後に行われるために、比較的大きいサイズの電極パッド５６及び５７を利用した配線を行うことによって、接続不良が未然に防止される。
【００１９】
次に、図５から図１５までを参照しながら、図１６に示した発光ダイオード素子５２の配列方法及びボンディング方法等の具体的手法について説明する。
【００２０】
先ず、図５に示すように、第１の一時保持用部材５１の上面に、第１の剥離層６４と樹脂層５３とを積層する。
【００２１】
第１の一時保持用部材５１の材質としては、高分子シート等を挙げることができ、剥離層６４の材質としては、フッ素コート、シリコーン樹脂、水溶性接着剤（例えば、ポリビニルアルコール：ＰＶＡ）及びポリイミド等を用いることができる。
【００２２】
又、第１の一時保持用部材５１の樹脂層５３としては、紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂のいずれかからなる層を用いることができる。一例として、第１の一時保持用部材５１として高分子シート等を用い、第１の剥離層６４としてポリイミド膜を形成後、樹脂層５３としてＵＶ硬化型樹脂を塗布することができる。
【００２３】
そして、樹脂層５３のうち、発光ダイオード素子５２を埋設（転写）する部分以外をレーザ光の照射によって硬化させる。そして、これ以外のレーザ光の非照射部分は、後の工程で発光ダイオード素子５２を埋め込む軟質部８２とする。
【００２４】
次に、図６に示すように、第１基板５０の主面上に、図１６に示した如き発光ダイオード素子５２を例えばマトリクス状に形成したものを作製する。この発光ダイオード素子５２は、以降の図面においても簡略図示しているが、その大きさは約２０μｍ程度とすることができる。
【００２５】
なお、第１基板５０の構成材料としては、サファイア基板等のように、発光ダイオード素子５２に照射するレーザ光の透過率の高い材料を用いる。この第１基板上に上述したようにして発光ダイオード素子の各構成層を順次形成し、また発光ダイオード素子５２間を分離する分離溝６２ｇをＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等により形成している。
【００２６】
次に、この第１基板５０を第１の一時保持用部材５１に対峙させて図６に示すように転写を行う。
【００２７】
この転写に際しては、転写する所定の発光ダイオード素子５２に対してレーザ光を第１基板５０の裏面から照射し、この転写する所定の発光ダイオード素子５２を第１基板５０からレーザアブレーションを利用して剥離する。この際、ＧａＮ系の発光ダイオード素子５２は、ＧａＮ層（上述の２１）が第１基板５０との界面でＧａと窒素とに分解することから、比較的簡単に剥離できる。
【００２８】
照射するレーザ光としては、エキシマレーザ及び高調波ＹＡＧレーザ等を用いる。そして、このレーザアブレーションを利用した剥離によって、転写する所定の発光ダイオード素子５２はＧａＮ層と第１基板５０との界面で分離し、図６に示すように、反対側の樹脂層５３の軟質部８２にｐ電極部分を突き刺すようにして転写する。
【００２９】
なお、樹脂層５３の軟質部８２に転写される所定の発光ダイオード素子５２以外の発光ダイオード素子５２については、前工程において、この発光ダイオード素子５２が接触する樹脂層５３の部分が、既にレーザ光によって硬化しているために、接触するだけでは樹脂層５３に転写されることはない。
【００３０】
そして、転写後の状態は、図７に示すように、転写された発光ダイオード素子５２の間隔が、第１基板５０上に配列されていた時よりも離間して第１の一時保持用部材５１上に配列される。
【００３１】
即ち、Ｘ方向にそれぞれの発光ダイオード素子５２の間隔が広げられ、同時に、Ｘ方向に垂直なＹ方向にもそれぞれの発光ダイオード素子５２の間隔が広げられる。
【００３２】
次に、図８に示すように、樹脂層５３の軟質部８２上に保持された発光ダイオード素子５２を加圧手段８４によって樹脂層５３の軟質部８２に押し付けて埋設する。
【００３３】
こうして、発光ダイオード素子５２は、図９に示すように、第１の一時保持用部材５１の樹脂層５３に埋設保持された状態になる。この場合、発光ダイオード素子５２の裏面はｎ電極側（カソード電極側）であり、この裏面は、第１基板５０との間に存在していた樹脂５３等が残らないように洗浄し、ここに形成する上述の電極パッド５７を発光ダイオード素子５２の裏面側と確実に電気的に接続する。
【００３４】
その後、図１０に示すように、電極パッド５７を所定の形状にパターニングして形成する。この電極パッド５７の材質としては、透明電極（ＩＴＯ及びＺｎＯ系等）、若しくはＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ等の材料を用いる。
【００３５】
なお、透明電極を用いる場合には、これが発光ダイオード素子５２の裏面を大きく覆っても発光を遮ることがないために、パターニング精度が粗くしてもよく、大きなパターンに形成でき、更にパターニングプロセスが容易になるという利点がある。
【００３６】
この電極パッド５７の形成後、図１１に示すように、発光ダイオード素子５２を埋め込んだ樹脂層５３を第１の一時保持用部材５１から第２の一時保持用部材６７に転写し、更にダイシングプロセスにより発光ダイオード素子５２毎に樹脂層５３を分断し、各発光ダイオード素子５２に対応した樹脂チップ５４とする。
ここで、ダイシングプロセスは、機械的手段を用いたダイシング、或いは、レーザビームを用いたレーザダイシング等により行う。
【００３７】
このダイシングによって素子分離溝７１を形成し、発光ダイオード素子５２を素子毎に区分して樹脂チップ５４とする。この素子分離溝７１はマトリクス状の各発光ダイオード素子５２を分離するため、平面的に見たパターンとしては、縦横に延長された複数の平行線からなる。なお、この素子分離溝７１の底部では、第２の一時保持用部材６７の表面が臨んでいる。この第２の一時保持用部材６７は、一例として、プラスチック基板に粘着材が塗布してあるダイシングシートであり、紫外線（ＵＶ）が照射されると粘着力が低下するものを利用できる。
【００３８】
なお、ダイシングによる切り込み幅は、画像表示装置の画素内の樹脂層５３で覆われた発光ダイオード素子５２（樹脂チップ５４）の大きさに依存するが、例えば、２０μｍ以下の幅の狭い切り込みが必要な時には、上記のレーザービームを用いたレーザによる加工を行うことが必要である。この時、レーザビームとしては、エキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ等を用いることができる。
【００３９】
図１１は、第１の一時保持用部材５１から発光ダイオード素子５２を、第２の剥離層６０及びポリイミドからなる下地層８０を設けた第２の一時保持用部材６７に転写した後、アノード電極（ｐ電極）側にビアホール７０を形成し、ここにアノード側の電極パッド５６を形成し、更に樹脂層５３の一部をダイシングして個々の樹脂チップ５４とした状態を示している。
【００４０】
なお、この転写の際には、第１の剥離層６４を形成した第１の一時保持用部材５１の裏面から例えばエキシマレーザ光を照射する。これにより、例えば、第１の剥離層６４としてポリイミドを形成した場合では、ポリイミドのアブレーションにより剥離し、その後、各発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂層５３を第２の一時保持用部材６７側に転写する。
【００４１】
更に、上記のアノード側の電極パッド５６の形成においては、例えば樹脂層５３の表面を酸素プラズマ、エキシマレーザ、高調波ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ等により発光ダイオード素子５２のｐ電極が露出してくるまでエッチングしてビアホール７０を形成した後、アノード側の電極パッド５６をＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ等で形成する。
【００４２】
次に、図１２に示すように、機械的手段としての吸着装置７３を用いて、発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４を第２の一時保持用部材６７から剥離する。この時、第２の一時保持用部材６７上には、フッ素コート、シリコーン樹脂及び水溶性接着剤（例えば、ＰＶＡ）等の剥離層６０、及びポリイミド等の下地層８０を形成しておく。
【００４３】
このような剥離層６０及び下地層８０を形成した第２の一時保持用部材６７の裏面から、例えばＹＡＧ第３高調波レーザ光を照射する。これにより、例えば下地層８０をポリイミドで形成した場合では、ポリイミドの層と第２の一時保持用部材６７の界面とでポリイミドのアブレーションにより剥離が発生して、発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４は、第２の一時保持用部材６７から上記の吸着装置７３のような機械的手段により容易に剥離可能となる。
【００４４】
図１２は、第２の一時保持用部材６７上に配列している発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４を、上記の機械的手段としての吸着装置７３でピックアップするところを示したものである。
【００４５】
この時、吸着装置７３の吸着孔７５は、画像表示装置の画素ピッチにマトリクス状に開口していて、発光ダイオード素子５２埋設した樹脂チップ５４を多数個、一括して吸着できるようになっている。
【００４６】
吸着孔７５の部材には、例えば、Ｎｉ電鋳により作製したもの、若しくは、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属板７２をエッチングで穴加工したもの等が使用される。そして、金属板７２の吸着孔７５の奥には吸着チャンバ７４が形成され、この吸着チャンバ７４を負圧に制御することで発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４の吸着が可能になる。
【００４７】
なお、発光ダイオード素子５２は、この段階では樹脂５３で覆われており、その上面はほぼ平坦化されている。この為に、吸着装置７３による選択的な吸着を容易に進めることができる。
【００４８】
次に、図１３は、発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４を配線基板としての第２基板５５に固定（ボンディング）するところを示したものである。
【００４９】
この第２基板５５に樹脂チップ５４を固定する際に、第２基板５５には予め接着剤層７６が塗布されているために、発光ダイオード素子５２の下面の接着剤層７６を硬化させることによって、発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４を第２基板５５上に固定して配列させることができる。この固定後には、吸着装置７３の吸着チャンバ７４部分を圧力の高い状態とし、吸着装置７３と発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４との吸着による結合状態を解放する。
【００５０】
接着剤層７６は、ＵＶ硬化型接着剤、熱硬化性接着剤及び熱可塑性接着剤等によって構成することができる。ここで、発光ダイオード素子５２が配置される位置（及び間隔）は、第１及び第２の一時保持用部材５１及び６７上での配列（間隔）よりもさらに離間したものとなってよい。
【００５１】
この時、接着剤層７６を硬化させるエネルギーは、ビーム９３の照射によって第２基板５５の裏面から供給される。例えばＵＶ硬化型接着剤を使用する場合はＵＶ照射装置によって、熱硬化性接着剤を使用する場合はレーザによって、発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４の下面のみにおいて接着剤層７６を硬化させ、又、熱可塑性接着剤を使用する場合はレーザ照射にて接着剤を溶融させて接着を行う。
【００５２】
第２基板５５上にはシャドウマスクとしても機能する電極層７７を配設し、特に電極層７７の画面側の表面に黒クロム層７８を形成する。これによって、画像のコントラストが向上すると共に、黒クロム層７８でエネルギー吸収率を高くして選択的に照射されるビーム９３によって接着剤層７６を早く硬化させることができる。
【００５３】
次に、図１４は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のそれぞれの発光ダイオード素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを第２基板５５上に配列し、絶縁層７９で被覆した状態を示す。
【００５４】
上記の吸着装置７３を使用して、これらの発光ダイオード素子を第２基板５５にマウントする位置をそれぞれの色に対応する位置にずらしてマウントすると、画素としてのピッチを一定にして３色からなる画素を形成できる。なお、絶縁層７９の材質としては、透明エポキシ接着剤、ＵＶ硬化型接着剤及びポリイミド等を用いることができる。
【００５５】
なお、図１４では、赤色の発光ダイオード素子５２Ｒが六角錐のＧａＮ層を有しない構造とされ、他の発光ダイオード素子５２Ｇ及び５２Ｂとその形状が異なっているが、この段階では、各発光ダイオード素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂは既に樹脂チップ５４として樹脂５３で覆われており、素子としての構造が違うにもかかわらず同一の取り扱いを行える。
【００５６】
次に、図１５に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の発光ダイオード素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂのそれぞれの電極パッド５７及びアノード側の電極パッド５６や、第２基板５５上の電極層７７等に対応して、これらを電気的に接続するために、開口部であるビアホール７０’をレーザ光の照射等によってそれぞれ形成し、更に配線８６を形成する。
【００５７】
なお、ビアホール７０’は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の発光ダイオード素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂのそれぞれの電極パッド５７及びアノード側の電極パッド５６の面積を大きくしているために、ビアホール７０’の形状を大きくでき、且つ、ビアホール７０’の位置精度も、各発光ダイオード素子に直接形成するビアホールに比べて粗い精度で形成できる。
【００５８】
こうして、絶縁層７９にビアホール７０’を形成した後、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の発光ダイオード素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂのそれぞれのアノード側の電極パッド５６及びカソード側の電極パッド５７を配線８６で取り出し、第２基板５５の配線用の電極層７７と接続する。その後、保護層（図示せず）を形成し、画像表示装置のパネルを完成する。
【００５９】
この保護層は、図１４の絶縁層７９と同様に、透明エポキシ接着剤等の材料を使用し、加熱硬化して配線を含む全面を完全に覆う。パネル端部では、配線をドライバーＩＣに接続して駆動パネルを作製する。
【００６０】
図１９は、発光色の異なる複数種類の発光（ダイオード）素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂを、配線が形成されたガラス基板１１（上記の基板５５に相当）上に一括転写した例を示すものである。
【００６１】
このガラス基板１１上には、上記の電極層７７に接続された第１配線層１２と第２配線層１３とが互いに直交して形成されており、各配線層１２及び１３にそれぞれ接続された赤色発光ダイオード素子５２Ｒ、緑色発光ダイオード素子５２Ｇ及び青色発光ダイオード素子５２Ｂがそれぞれマトリクス状に配列されている。
【００６２】
なお、ここでは、画像表示装置の基板としてガラス基板１１を使用し、この上に発光ダイオード素子を転写するようにしたが、高分子シート等を被転写基板として使用することも可能である。又、第２の一時保持用部材６７をそのまま基板として用いることも可能である。そして、例えば、高分子シートを画像表示装置の基板として使用した場合には、屈曲性を有し、軽量で、且つ割れにくい画像表示装置を実現することが可能となる。
【００６３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したプロセスにおいて、図１１に示したように、レーザ光によるレーザアブレーションによって樹脂層５３をカットして樹脂層５３に素子分離溝７１を形成するとき、蒸発除去された樹脂層５３の一部が有機物として樹脂層５３の表面に付着するが、この付着物が以降の工程に影響を及ぼさないようにするために、クリーニングして除去している。
【００６４】
そして、図１３に示したように、発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４を配線基板５５上にボンディングする場合に、透明な樹脂チップ５４を使用しているため、レーザ光９３を照射しても熱が放散してしまうので、ダイボンディング材（接着剤層）７６の熱の吸収量が少なくなってしまう。この結果、配線基板５５上のダイボンディング材（接着剤層）７６が効果的に加熱されないために十分に硬化せず、ボンディング確率が低いものとなることがある。
【００６５】
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、確実で効果的に回路素子をボンディングし、かつ表示装置等の電気回路装置を信頼性良く製造する方法を提供することにある。
【００６６】
【問題を解決するための手段】
即ち、本発明は、
表示用素子等の回路素子を保持した素子保持層の一部を除去してチップ化する工程と、
このチップ化に際して生成した熱吸収物質が前記素子保持層に付着したまま前記チップを分離する工程と、
この分離されたチップを基板に対しボンディングし、この際にボンディング材を加熱する工程と
を有する、回路素子のボンディング方法に係るものである。
【００６７】
本発明は又、表示用素子等の回路素子を保持した素子保持層の一部を除去してチップ化する工程と、
このチップ化に際して生成した熱吸収物質が前記素子保持層に付着したまま前記チップを分離する工程と、
この分離されたチップを配線回路基板に対しボンディングし、この際にボンディング材を加熱する工程と
前記回路素子を前記配線回路基板に電気的に接続する工程と
を有する、表示装置等の電気回路装置の製造方法に係るものである。
【００６８】
本発明の方法によれば、チップ化する際に生成した熱吸収物質がチップに付着したまま加熱によりボンディングを行うために、この熱吸収物質が熱を吸収してチップからの放熱を妨げて保温効果を発揮し、これによってボンディング材を効果的に十分加熱でき、回路素子のボンディングを確実に行うことができる。
【００６９】
【発明の実施の形態】
本発明においては、複数の前記回路素子間において前記素子保持層の一部を除去して複数にチップ化するのが望ましい。
【００７０】
又、効果的なボンディングのために、樹脂層からなる前記素子保持層の一部の除去にレーザダイシング法を用い、この除去によって熱吸収性の有機物が付着した前記チップの前記ボンディング時に、前記ボンディング材をレーザ光で加熱するのが望ましい。
【００７１】
又、前記チップをレーザ光の照射によって支持体から剥離した後、配線回路基板にボンディングするのが望ましい。
【００７２】
この場合、前記チップを吸着手段によって前記支持体から剥離し、このまま前記配線回路基板上に移動させて前記ボンディングに供するのが望ましい。
【００７３】
又、前記回路素子を発光素子とし、発光表示の画像表示装置を製造することができる。
【００７４】
又、前記配線回路基板に前記回路素子と接続される配線層を形成し、この配線層に前記回路素子を接続することができる。
【００７５】
この場合、前記ボンディング後に、前記チップを含む前記配線回路基板上を絶縁層で被覆し、この絶縁層を介して前記回路素子の電極を取り出すのが望ましい。
【００７６】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を図面の参照下に説明する。
【００７７】
本実施の形態における、回路素子のボンディング方法及び表示装置の製造方法は、前記した図５から図１０までの工程は同様とし、これ以降の工程を以下のように行う。
【００７８】
即ち、図１０に示したように電極パッド５７を形成した後に、図１１に示したようにダイシングプロセスにより発光ダイオード素子５２毎に樹脂層５３を分断して各発光ダイオード素子５２に対応した樹脂チップ５４とするに際し、エキシマレーザ及び高調波ＹＡＧレーザ等のレーザビームによるダイシングを行うと、図１に示すように、このレーザダイシングによって樹脂５３の一部が蒸発除去されて炭素や炭素化合物等からなる有機物８１として、残った樹脂層５３上に付着する。
【００７９】
この状態では、既述したと同様に、第１の一時保持用部材５１から発光ダイオード素子５２を第２の剥離層６０及び下地層８０を介して第２の一時保持用部材６７に転写し、アノード電極（ｐ電極）側にビアホール７０を形成した後に、アノード側の電極パッド５６を形成し、樹脂層５３をダイシングして素子分離溝７１を形成し、発光ダイオード素子５２を素子毎に区分して樹脂チップ５４とする。
【００８０】
次に、図２に示すように、機械的手段である吸着装置７３を用いて、有機付着物８１が付着したまま、発光ダイオード素子５２を埋設したチップ５４を第２の一時保持用部材６７から剥離する。この時、第２の一時保持用部材６７上には例えば、フッ素コート、シリコーン樹脂及び水溶性接着剤（例えばＰＶＡ）等の剥離層６０、及びポリイミド等の下地層８０が形成されている。
【００８１】
この場合、剥離層６０及び下地層８０を上面に形成した第２の一時保持用部材６７の裏面から、例えばＹＡＧ第３高調波レーザ（単波長、λ＝３５５ｎｍ）を照射すると、例えば、下地層８０としてポリイミドの層を形成した場合では、このポリイミドの層と第２の一時保持用部材（石英基板）６７の界面でポリイミド層のアブレーションにより粘着力が低下して剥離が発生して、各発光ダイオード素子５２が埋設された樹脂チップ５４を第２の一時保持用部材６７から吸着装置７３である機械的手段により容易に剥離することができる。
【００８２】
図２は、第２の一時保持用部材６７上に配列してある、有機付着物８１が付着した樹脂チップ５４を、吸着装置７３で吸着してピックアップするところを示したものである。この吸着装置７３の吸着孔７５は画像表示装置の画素ピッチ毎にマトリクス状に開口していて、発光ダイオード素子５２を埋設する樹脂チップ５４を多数個、一括して吸着できる。この時の吸着孔７５の部材としては、例えばＮｉ電鋳により作製したもの、若しくは、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属板７２をエッチングで穴加工したものが使用される。又、金属板７２の吸着孔７５の奥には、吸着チャンバ７４が形成され、この吸着チャンバ７４を負圧に制御することによって、樹脂チップ５４の吸着が可能になる。
【００８３】
そして、発光ダイオード素子５２はこの段階で樹脂５３で覆われた樹脂チップ５４になっており、その上面はほぼ平坦化されているので、吸着装置７３による選択的な吸着を容易に行うことができる。
【００８４】
この時点において、有機付着物８１は樹脂チップ５４上に付着したままであるが、微小な粒子であるために、吸着装置７３による樹脂チップ５４の吸着工程において樹脂チップ５４の密着性に影響を及ぼさず、吸着、剥離を良好に行える。
【００８５】
次に、図３に示すように、発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４を第２基板５５上に固着（ボンディング）する。この第２基板５５へのボンディングの際に、第２基板５５に予め接着剤層７６を塗布し、発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４の下面の接着剤層７６を硬化させ、発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４を第２基板５５に固着して配列させることができる。この固着（ボンディング）後には、吸着装置７３の吸着チャンバ７４を圧力の高い状態とし、吸着装置７３と発光ダイオード素子５２を埋設した樹脂チップ５４との吸着による結合状態を解放する。
【００８６】
ここで、接着剤（ダイボンディング材）層７６は、熱硬化性接着剤又は熱可塑性接着剤等によって構成することができ、発光ダイオード素子５２が配置される位置（間隔）は、第１及び第２の一時保持用部材５１及び６７上における配列間隔よりも離間してよい。この時、接着剤層７６の樹脂を加熱硬化させるレーザ光は第２基板５５の裏面から照射し、熱硬化性接着剤を使用する場合は、レーザ光にて樹脂チップ５４の下面の接着剤層のみを硬化させ、また熱可塑性接着剤を使用する場合は、同様にレーザ光の照射にて接着剤を溶融させて接着を行なう。
【００８７】
このように樹脂チップ５４を第２基板５５にボンディングする時に、接着剤層７６の加熱用のレーザ光としては、例えば、波長が可視光（λ＝５３２ｎｍ）から赤外線（ＩＲ）（λ＝１０６４ｎｍ）の範囲のレーザ光を使用する。
【００８８】
なお、上記のボンディング工程を含む各種工程においてレーザ光を用いるのは、ビーム径を絞れること、単波長で位相が揃っているためにパワーがあること、そのために、照射部分を選択的に加熱でき、制御しやすいこと等の利点があるからである。
【００８９】
樹脂チップ５４を上記のようにボンディングする際に、上記のレーザ光によって接着剤層７６を加熱するが、樹脂チップ５４が透明の樹脂５３から形成されている場合に、樹脂チップ５４中を通して熱が樹脂チップ５４の表面から放散してしまい、効果的に接着剤７６を効果的に十分加熱することができないという問題に対し、本実施の形態のボンディング方法によれば、熱吸収体としての役割を果す有機付着物８１が樹脂チップ５４の表面に付着したままにしているために、この熱吸収体である有機付着物８１の保温効果によってレーザ光照射による加熱時に樹脂チップ５４から熱が放散するのを防止し、この結果、局部的に接着剤層７６を十分加熱でき、確実で短時間に効果的なボンディングを行うことができる。
【００９０】
又、樹脂チップ５４の上面に付着した有機付着物８１は、樹脂チップ５４の表面とこの樹脂チップ５４の上面に被覆される後述の絶縁層との密着性を高めるためには、ボンディング後に除去するのが好ましいが、この密着性に影響がなければ、図４（ｂ）に示すように、付着したままで表示装置内に残してもよい。
【００９１】
なお、接着剤層７６であるダイボンディング材として熱可塑性樹脂を使用する場合には、位置ずれが生じにくいこと、レーザビアの加工性がよいこと、他の色の素子をボンディングし易いこと等の利点がある。
【００９２】
次に、使用可能な熱可塑性樹脂としては、例えば、アイオノマー樹脂、ＥＥＡ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、酢酸繊維系樹脂、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアリレート樹脂、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、熱可塑性エラストマー、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、強化ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン樹脂、メタクリル樹脂、メチルペンテンポリマー等がある。また、使用可能な熱硬化性樹脂としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂及びアクリル樹脂等がある。
【００９３】
第２基板５５上にはシャドウマスクとしても機能する電極層７７を配設し、特に、電極層７７の画面側の面に黒クロム層７８を形成すると、画像のコントラストを向上させることができると共に、黒クロム層７８におけるエネルギー吸収率を高くして、選択的に照射されるレーザ光によって接着剤層７６が早く硬化する。
【００９４】
次に、図４（Ａ）に示すように、上記の有機付着物８１を洗浄除去した後、エポキシ樹脂等の絶縁層７９を形成し、更にＲ、Ｇ、Ｂの３色の発光ダイオード素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂのそれぞれの電極パッド５７、及びアノード側の電極パッド５６や、第２基板５５上の電極層７７等に対応して、これらを電気的に接続するための開口部であるビアホール７０’をそれぞれ形成し、更に、配線８６を形成する。このビアホール７０’の形成には、例えばレーザビーム等を用いる。
【００９５】
この時、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の発光ダイオード素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂのそれぞれの電極パッド５７及びアノード側の電極パッド５６の面積を大きくするために、ビアホール７０’のサイズを大きくでき、且つ、ビアホール７０’の位置精度も、各発光ダイオード素子に直接形成するビアホールに比べて粗い精度で形成できる。
【００９６】
そして、ビアホール７０’の深さは配線基板である電極層７７と接続するものと、アノード電極側のパッド５６と接続するものと、カソード電極側のパッド５７と接続するものとの３種類の深さがあるために、これらの形成に当たっては、例えば、レーザのパルス数でこれを制御し、最適な深さに開口させてもよい。
【００９７】
次に、絶縁層７９にビアホール７０’を形成した後、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の発光ダイオード素子５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂのそれぞれのアノード側電極パッド５６及びカソード側の電極パッド５７を形成し、第２基板５５の配線用の電極層７７とを接続する配線８６を形成する。その後、保護層（図示せず）を形成し、画像表示装置のパネルを完成する。
【００９８】
上記したように、本実施の形態においては、特に図１に示したレーザ光等による樹脂層５３のダイシングの際に生じ、これまでは除去していた有機付着物８１を熱吸収体としてそのまま残して使用し、レーザ光の照射によるボンディング時に接着剤層７６を十分に加熱することによって、樹脂チップ５４のボンディングを確実に行うことができる。そして、このボンディング後に有機付着物８１を除去することにより、第２の絶縁層７９の被着性を高くすることができる。
【００９９】
以上に説明した実施の形態は、本発明の技術的思想に基づいて更に変形が可能である。
【０１００】
例えば、樹脂チップ５４上に付着する有機付着物８１の量、その除去タイミング等や、各工程時におけるレーザ光の種類、照射量、照射時間及び照射位置等は、所定の効果が有れば、任意に変えてよい。この有機付着物８１は、図４（Ｂ）のように、支障がなければ表示装置内に残留させてもよい。
【０１０１】
又、ボンディング時の加熱源として、レーザ光以外に赤外線等を使用してもよい。
【０１０２】
又、上述の実施の形態におけるレーザ光を用いた加熱方法は、図３に示すように、樹脂チップ５４の第２基板５５へのボンディング時のみならず、図１に示すように、樹脂チップ５４を第２の一時保持用部材６７から剥離する際にも適用できる。この場合も、有機付着物８１の付着によって樹脂チップ５４が加熱保温されることによって、接着剤層となる下地層８０のポリイミド層に十分に熱が伝わることによりこの層が溶解し、樹脂チップ５４が第２の一時保持用部材６７から剥離し易くなる。
【０１０３】
又、図６に示す工程においては、レーザ光の照射によって樹脂層５３を選択的に硬化したが、樹脂層５３の材質を変えることによって、樹脂層５３を選択的に軟化させてもよい。
【０１０４】
又、上述の発光ダイオード素子５２に代えて他の任意の素子を用いることができ、例えば、液晶制御素子、光電変換素子、圧電素子、薄膜トランジスタ素子、薄膜ダイオード素子、抵抗素子、スイッチング素子、微小磁気素子及び微小光学素子等を挙げることができる。
【０１０５】
【発明の作用効果】
上述したように、本発明の方法によれば、チップ化する際に生成した熱吸収物質がチップに付着したまま加熱によるボンディングを行うために、この熱吸収物質が熱を吸収してチップからの放熱を妨げて保温効果を発揮し、これによってボンディング材を効果的に十分加熱でき、回路素子のボンディングを確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態においてチップ化した樹脂層を分離する工程の断面図である。
【図２】同、樹脂チップをピックアップする工程の断面図である。
【図３】同、樹脂チップをボンディングする工程の断面図である。
【図４】同、配線を形成する工程の断面図である。
【図５】先願発明において樹脂層にレーザ光を照射する工程の断面図である。
【図６】同、発光ダイオード素子を樹脂層に転写する工程の断面図である。
【図７】同、発光ダイオード素子が樹脂層に転写された状態を示す断面図である。
【図８】同、発光ダイオード素子を樹脂層に埋設する工程の断面図である。
【図９】同、発光ダイオード素子が樹脂層に埋設された状態を示す断面図である。
【図１０】同、発光ダイオード素子に電極パッドを設ける工程の断面図である。
【図１１】同、樹脂層を分離してチップ化する工程の断面図である。
【図１２】同、樹脂チップをピックアップする工程の断面図である。
【図１３】同、樹脂チップをボンディングする工程の断面図である。
【図１４】同、絶縁層を形成する工程の断面図である。
【図１５】同、配線を形成する工程の断面図である。
【図１６】同、発光ダイオード素子の断面図及び平面図である。
【図１７】同、樹脂チップの斜視図である。
【図１８】同、樹脂チップの平面図である。
【図１９】同、３色の発光ダイオード素子を用いた表示装置の部分平面図である。
【符号の説明】
２１…下地成長層、２２…ＧａＮ：Ｓｉ層、２３…ＩｎＧａＮ層、
２４…ＧａＮ：Ｍｇ層、２５…ｐ電極、５０…第１基板、
５１…第１の一時保持用部材、５２…発光ダイオード素子、
５２Ｒ…赤色発光ダイオード素子、５２Ｇ…緑色発光ダイオード素子、
５２Ｂ…青色発光ダイオード素子、５３…樹脂層、５４…樹脂チップ、
５５…第２基板（配線回路基板）、５６、５７…電極パッド、
６０…第２の剥離層、６２ｇ…溝、６４…第１の剥離層、
６７…第２の一時保持用部材、７０、７０’…ビアホール、７１…素子分離溝、
７３…吸着装置、７４…吸着チャンバ、７５…吸着孔、７６…接着剤層、
７７…電極層、７８…黒クロム層、７９…絶縁層、８０…下地層、
８１…有機付着物、８２…軟質部、８４…加圧手段、８６…配線
【図１】
0004631232.tif 000002
【図２】
0004631232.tif 000003
【図３】
0004631232.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004631232.tif 000006
【図６】
0004631232.tif 000007
【図７】
0004631232.tif 000008
【図８】
0004631232.tif 000009
【図９】
0004631232.tif 000010
【図１０】
0004631232.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0004631232.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
0004631232.tif 000017
【図１７】
0004631232.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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