(57)【要約】  本明細書には、基板上に発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイのアレイを組み立てるための方法であって、流体中にダイを配置し、基板上又は近傍の所定位置に配置される磁石上にダイを引き付けるために、磁力にダイを曝露し、ダイと基板との間に永久接続を形成することによって、基板上にＬＥＤダイのアレイを構成する、ことを含む方法が開示されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイのアレイを組み立てる方法であって、
流体中にダイを配置し、
基板の後側の直上又は前記基板の前記後側の近傍の所定位置に配置される磁石を用いて、磁力に前記ダイを曝露して、前記基板の前側上に前記ダイを引き付け、
前記ダイと前記基板との間に電気的及び／又は機械的永久接続を形成することによって、基板上にＬＥＤダイのアレイを構成する、
ことを含む方法。
【請求項２】
前記配置に先立って、前記ダイのそれぞれの一面に浮揚層を形成する、
ことを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記配置に先立って、前記ダイのそれぞれの他面に磁気層を形成する、
ことを更に含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記配置後、他の磁力を用いて前記ダイを一時的に沈め、その後、上向きになっている前記浮揚層によって前記ダイが前記流体の上面まで上昇するように、前記磁力を無力化する、
ことを更に含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記浮揚層を溶解する、
ことを更に含む請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記流体に対して前記基板を前進させて、前記磁力に前記ダイを継続的に曝露し、かつ前記基板の前記後面の直上又は前記基板の前記後面の近傍の所定位置に配置される前記磁石のそれぞれの一つの上に前記ダイを継続的に引き付ける、
ことを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記曝露は、前記基板上又は前記基板下かつ前記流体の界面下に配置される磁力に前記ダイを曝露して、前記基板上又は前記基板近傍に配置される前記磁石のぞれぞれの一つの上かつ前記流体の前記界面下にダイを沈める、
ことを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記曝露は、前記基板の上に適用されるマスクのそれぞれの開口部に前記ダイを固定することを更に含み、
前記開口部は、前記磁石の位置に相当する、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記形成に先立って、前記ダイを前記基板上のそれぞれの位置に残したまま、前記マスクを除去する、
ことを更に含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記形成は、昇温に前記ダイと前記基板とを曝露して、前記ダイの表面上の半田を前記基板上に付着させる、
ことを含む請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機半導体材料に基づく発光ダイオード（ＬＥＤ）と、ＬＥＤのパッケージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のＬＥＤのパッケージングは、一般的に半導体デバイスを一つずつ基板上に配置する処理を含んでいる。一般的な処理は、毎時約一万個の速さに制限される可能性がある。これらのデバイスと、関連する制御デバイス及び検知デバイスとを、例えば毎分一万個以上等、遥かに高速で集積照明システム内にパッケージする必要性が存在する。ダイ印刷処理とメゾスコピック自己組織化処理とを含む現在のいくつかの試みは、製造可能なＬＥＤのチップ設計の有効性と、高速配置エラーに関連する欠陥率とによって制限される可能性がある。
【発明の概要】
【０００３】
本明細書は、高速、高精度、及び低欠陥率の発光ダイオード（ＬＥＤ）システムのパッケージング作業に適した、プログラム可能な誘導自己組織化処理とエネルギー利用配置処理とを記載する。
【０００４】
本発明の一観点によれば、基板上にＬＥＤダイのアレイを組み立てる方法が提供される。その方法は、流体中にダイを配置し、基板の後側の直上又は基板の後側の近傍の所定位置に配置される磁石を用いて、磁力にダイを曝露して、基板の前側上にダイを引き付け、ダイと基板との間に電気的及び／又は機械的永久接続を形成することによって、基板上にＬＥＤダイのアレイを構成する、工程を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】基板上にＬＥＤを組み立てるための装置の概略図を示す。
【図２】テープバッキングに搭載されたＬＥＤダイの断面図を示す。
【図３】ダイ浮揚層を作るための例示的な処理シーケンスを示す。
【図４】概略的に示される基板上にＬＥＤを組み立てるための別の装置の概略図を示す。
【図５】基板上にＬＥＤを組み立てるための処理工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１２年４月２０日に出願された米国特許仮出願番号６１／６８７，２４０（発明の名称「変革的なＬＥＤパッケージング」）に関するとともに、その利益を主張するもので、その内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００７】
［連邦政府による資金提供を受けた研究の記載］
本発明は、全米科学財団（認可番号ＥＥＣ−０８１２０５６）からの助成金による部分的な支援と、ＮＹＳＴＡＲ（認可番号Ｃ０９０１４５）からの助成金による部分的な支援とを受けている。米国政府は、本発明について一定の権利を有する可能性がある。
【０００８】
図１は、本発明の第１実施形態に係る基板上にＬＥＤダイを組み立てるための装置の概略図を示している。ダイは、デバイスが大きな半導体である場合、そのデバイスウェハから立方体に切られた単一のチップである。装置１は、例えば水等の流体を貯蔵するための容器４を含んでいる。フィーダ５は、流体の界面３上に浮揚性ＬＥＤダイ２を散布するために、容器４の上方に位置している。フィーダ５は、例えば漏斗、振動フィーダ、又はロータリフィーダであればよい。
【０００９】
柔軟で基板リール６に巻き付けられて保管される基板７は、はめ歯８と、磁気ローラ１０と、はめ歯１２と、はめ歯１４と、リール１６との周囲に巻き付けられている。基板７は、０．１２７ｍｍ／５ｍｉｌの厚さを有するポリエチレンテレフタレートから構成されればよい。可視又はＵＶにおいて良好な透明性を持つ基板７として使用するための他の透明な材料は、柔軟なガラス又はポリマを含み、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、又は他の同様な材料を含むが、これらに限定されるものではない。基板７は、また、ＬＥＤ光を他の波長に変換するために使用される色変換材料を含有してもよい。或いは、誘電体反射物及び／又は金属反射物から構成される高反射材料を使用してもよい。システムの光学設計と光学性能とによる必要に応じて、様々な応用が考えられる。
【００１０】
図示しないが、一又は複数の基板リール６と、はめ歯８と、磁気ローラ１０と、はめ歯１２と、はめ歯１４と、リール１６とは、ステッピングモータ（図示せず）に接続されればよく、ステッピングモータは、駆動されたローラ／はめ歯／リールをその回転軸（回転軸は、ページ内に伸びている）の周囲で回転させる。作動中、基板７は、リール６からリール１６に移動することが理解されるべきである。
【００１１】
スクリーン１５は、磁気ローラ１０に隣接する容器４の端部に存在し、一連の開口部１７（一つが図示されている）を有している。開口部１７は、ダイ２が基板７上に搭載される前に、適切な方向にダイ２を配置するような大きさに形成されている。
【００１２】
磁気ローラ１０は、スクリーン１５に隣接する容器４の端部に位置している。磁気ローラ１０は、その外縁上に配置される磁石１９のアレイを含んでいる。磁石１９は、基板７上のダイ２の磁気ピックアップを容易にする。例示的な一実施形態によれば、３０個の立方体状の磁石１９が、磁気ローラ１０上に配置されている。各磁石１９は、米国ペンシルバニア州ジェイミソンのＫ＆Ｊマグネティックス社によって市販される、ニッケル鍍金を施したネオジムＮ４２磁石であればよい。また、電磁石が使用されてもよい。
【００１３】
例示的な一実施形態によれば、各磁石１９は、１．５８８ｍｍ（１／１６インチ）の辺長を有し、ローラ１０の周囲に巻き付けられた同一の厚さのネオプレンシート１９’に嵌め込まれている。磁石１９の大きさとピッチとは、変化してもよく、適用要件に応じて必要とされるＬＥＤダイの大きさとＬＥＤアレイの密度とによって決定される。ネオプレンシート１９’の開口部は、炭素ガスレーザを用いて、水平方向（すなわち、ウェブ移動の方向と垂直）に端から端まで１０ｍｍ（ピッチ≪１０．７９ｍｍ）の距離で、ウェブ移動の方向に端から端まで１３ｍｍ（ピッチ≪１３．７９ｍｍ）の距離で形成されればよい。透明粘着テープ１９”の薄層は、ローラ１０上の滑らかな外面を提供するために、磁石１９上に塗布される。
【００１４】
操作装置１の例示的な一方法によれば、フィーダ５は、流体の界面３上に浮揚性ＬＥＤダイ２を散布する。磁石９は、ＬＥＤダイ２を一時的に容器４の底部に沈ませるように作動される。ＬＥＤダイ２が容器４の底部又はその近傍まで沈むと、磁石９は、無力化され、浮揚性のダイ２は、上昇して流体の界面３上に再浮上するにつれて、適切な上下配向を取る。ダイ２が再浮上するにつれて、ダイ２の適切な上下配向を更に促進すべく、バイブレータ１８を容器４内の流体を振動させるのに利用してもよい。
【００１５】
ダイ２が再浮上したときに、流体中の僅かな流体の流れによって、ダイ２は、磁気ローラ１０に向かって流れる。その流れは、ポンプ１１によって発生され、ポンプ１１は、磁気ローラ１０の真下の容器４の下端から流体を汲み上げて、磁気ローラ１０の反対の位置で容器４の上端に流体を送る。ポンプ１１によって供給される水流が不都合となる可能性があるので、ポンプ１１は、装置１の任意選択要素である。
【００１６】
基板７は、磁気ローラ１０に沿って動き、容器４の端の側を通る。基板７は、流体界面３と接触する容器４内に少なくとも部分的に配置さればよい。ローラ１０上の磁気領域は、ダイ２を引き付ける。磁力によって、ダイ２は、スクリーン１５の開口部１７を通過して基板７上に付着する。開口部１７は、ダイ２が基板７上に適切に配置されることを確実にする。処理中のこの時点では、ダイ２が基板７に着脱可能に磁気的に付着されている。
【００１７】
ダイ２が着脱可能に付着された基板７は、はめ歯１２上に導かれ、例えば、赤外線（ＩＲ）ランプ１３によって発生可能な熱の形の熱エネルギーに曝露される。赤外線ランプ１３によって発生する熱は、ダイ２の底面上の半田を融解して基板７上に付着させることによって、ダイ２と基板７との間に電気的及び機械的接続を形成する。半田は、ダイ２の底面上の突起の形で提供されればよい。半田が冷却すると、ダイ２は、基板７に永久に付着される。項目１３は、代替的にリフロー炉を示してもよい。
【００１８】
ダイ２が永久に付着された基板７は、はめ歯１４上に導かれてリール１６の周囲に巻き付けられる。永久に付着されたダイ２を持つ基板７は、ＬＥＤのシートを形成する。リール６が空になってリール１６がいっぱいになると、リール６は、限度いっぱいのリールに交換され、リール１６は、装置１から取り外されてＬＥＤのシートとして使える状態となる。
【００１９】
装置１は、図示及び説明されたものから変更されてもよい。例えば、ローラ１０の代わりに、磁石が基板７の表側又は裏側上に配置されてもよい。また、例えばバイブレータ１８、ポンプ１１、及び磁石９等の装置１のいくつかの構成要素は、任意である。
【００２０】
図示していないが、基板７は、基板７上にダイ２を組み立てるのに先立って形成される光学的及び電気的構造体（例えば、蛍光体、レンズ構造、及び電気相互接続）を含んでいてもよい。ダイス２は、基板７のこれらの既存の特性を表すように、基板７上に配置されればよい。続いて処理（例えば、レーザドリル、インクジェット方式の電気式トレース印刷、蛍光法等）され得る積層ダイ構造を形成するために、基板７を使用することもできる。その処理に関わらず、薄い「光のシート」は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）技術を模倣するが、ＯＬＥＤに比べて際立った利点を持つ幅広い新規照明システムの大量で低コストの基礎を築くことができる。ＯＬＥＤ技術に関する更なる詳細については、例えば、http://en.wikipedia.org/wiki/OLEDで理解することが可能である。
【００２１】
図２は、図１のダイ２の断面図を示している。ダイ２は、テープ剥離層２４上に着脱可能に搭載され、封入材２５内に封入されている。ダイ２の特徴を参照すると、ダイ２は、例えば２００ｐｍの厚さを有するシリコンウェハ２１から組み立てられればよい。シリコンダイは、処理を進めるために使用されればよい。窒化ガリウム（ＧａＮ）を基礎としたＬＥＤのパッケージングのために、ウェハ２１は、ＧａＮで作られてもよいし、例えばサファイア、４Ｈ炭化ケイ素（ＳｉＣ）、又はシリコン等、その基板上にＧａＮを含んでもよい。ダイ２の厚さも、基板が利用されるか否かに応じて変化してもよい。
【００２２】
ウェハ２１の片側は、磁気層２２を含んでいる。磁気層２２は、９９．９９９％の純Ｎｉペレットから電子ビーム蒸着を用いて被膜された１．６５ｐｍの厚さのニッケル膜から構成されればよい。例えば電気鍍金又は電子ビーム蒸着等の様々な技術を用いて磁気層２２を堆積することができる。埋込磁石粉末を生成するために、スクリーン印刷を使用することもできる。ニッケルは、一般的なＬＥＤ組立処理と互換性があり、磁気層として使用するための有望材料である。
【００２３】
ウェハ２１の反対側は、ダイ２に浮力を与え、流体界面３上の適切な上下配向に配置するのを助けるように設計された、厚くて軽量な浮揚性の層２３で被膜されている。浮揚層２３は、低密度を有し、ダイ２の方形切断及び処理に耐えられるように機械的に頑丈で、水に沈められたときに低吸水性を有するべきである。一例として、浮揚性層２３は、シンタクチックフォームから構成されればよい。多孔質材は、吸水に影響を受けやすければ、好ましくない可能性がある。
【００２４】
浮揚層２３を生成するための例示的な一方法によれば、ガラス微小中空球は、有機マトリクス材料と最初に混合される。ガラス微小中空球に関して、適切な材料の一例は、３Ｍ（商標）エネルギー＆アドバンスト・マテリアルズ社によって市販される３Ｍ（商標）グラスバブルズＫ１である。３Ｍ（商標）グラスバブルズＫ１は、低密度（０．１２５ｇ／ｃｃ）で、高平衡耐圧強度（２５０ｐｓｉ）であるため、特に適している。この材料の特性を表１に記載する。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
有機マトリクス材料に関し、適切な材料の一例は、商品名サイクロ（登録商標）テン（商標）３０２２−５７で、ダウ・ケミカル社（商標）によって市販されるベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）である。Ｓ１８１３フォトレジストを用いてもよい。
【００２７】
図３は、ダイ２の浮揚層２３を作るための例示的な処理シーケンスを示している。浮揚層２３を作る方法の一例によれば、ステップ３０では、接着促進剤がダイ２のウェハ２１に塗布される。ステップ３２では、有機マトリクスが１０００ｒｐｍで３０秒間ウェハ上にスピンコートされる。ステップ３４では、ガラス微小球が１０００ｒｐｍで３０秒間ウェハ上にスピンコートされる。ガラス微小球と有機マトリクスとは、これらの予混合が微小球の浮力のせいで均質な混合物を提供できない可能性があるので、別々の工程でスピンコーティングを用いて堆積される。ステップ３６では、ウェハが摂氏１５５℃で２分間焼成される。その後、ステップ３２、３４、及び３６は、シーケンス中に４回繰り返される。ステップ３８では、ウェハが摂氏１５５℃で２分間焼成される。機械的に頑丈な低密度浮揚層を形成するために、次のパラメータを最適化することができる。：マトリクス材料、スピンコーティングパラメータ、スピンコーティングの工程数、並びに焼結温度及び継続期間。所望の厚さの浮揚層２３を得るために、この処理の一又は複数の工程を繰り返すことができる。
【００２８】
浮遊層堆積段階の後には、表を下にして配置されたダイ２の磁気層２２を持つダンシングテープ２４上にサンプルを搭載する。テープ２４は、各々一辺の長さが１．６ｍｍの四角形のダイに切られ、それは、照明用途で使用されるパワーＬＥＤの典型的な大きさに近い大きさである。
【００２９】
ウェハ当たりの多量のＬＥＤダイを考慮して、好ましくは、例えば、アセトン又は他の溶剤を用いてダンシングテープ２４からダイ２を解放することによって、ダイ２の個々の処理を回避又は最小化する。溶剤が浮揚層２３を劣化させるのを防止するために、浮揚性ＬＥＤダイ２は、封入材２５で覆われている。個々のダイ２は、互いに接続されることなく封入材２５の薄層によってコーティングされてもよいし、或いは多量の封入材２５によって接続されるテープ上に全てのダイ２を含む「擬似ウェハ」を形成してもよい。
【００３０】
封入材２５の塗布後、ダイ２を持つダイシングテープ２４は、溶剤浴に浸漬（又は溶剤を噴霧）される。溶剤浴は、容器４内の水浴から分離されている。溶剤に数分間曝露された後、ダイ２は、溶剤浴から取り出される。その後、ダイ２は、封入材２５内に組み込まれたまま、（例えば剥離又は洗浄によって）ダイシングテープ２４から取り外され、封入剤２５を溶解するために、脱イオン水浴に移される。脱イオン水浴は、容器４内の水浴から分離されている。脱イオン水浴の温度は、例えば摂氏８０〜９０℃まで上昇する可能性があり、及び／又は脱イオン水浴は、封入材２５の溶解を促進するために超音波を含んでいる。ダイ２上に作用する浮力が、封入材２５への付着力に打ち勝ったときに、ダイ２は、封入材２５から取り外され、脱イオン水浴の底部上に残っている封入材２５をそのままにして、脱イオン水浴の界面に浮上する。封入材２５は、完全に溶解され得る。
【００３１】
上述の処理が完了した後には、ダイ２を図１のフィーダ５に移すことができる。ダイ２は、イソプロピルアルコール又は浮揚層２３に影響を与えない他の任意の溶剤で洗浄され、フィーダ５に移される前に乾燥されればよい。
【００３２】
封入材２５と溶剤浴と脱イオン水浴とは、本発明の任意の特徴であると理解されるべきである。
【００３３】
図４は、本発明の例示的な第２実施形態に係る、基板上にＬＥＤを組み立てるための装置５０を示している。図１及び図４の実施形態は、類似しており、それらの実施形態間の主な相違点について、以下に説明する。装置５０は、例えば水等の流体を貯蔵するための容器３９を含んでいる。
【００３４】
磁石４４のアレイを有するプレート４３は、容器３９内に配置され、流体中に浸漬されている。開口部４１を有するマスク４０は、磁石４４が開口部４１によって表面に出るように、プレート４３の上方に配置されている。基板４２は、図１の基板７に類似し、プレート４３とマスク４０との間に差し込まれている。プレート４３とマスク４０と基板４２とは、図４の分解組立図で部分的に表され、一部のダイ２のみが示されていると理解されるべきである。
【００３５】
動作中、磁石４４は、ダイ２を容器３９の底部に向かって沈めさせるように作動される。磁石４４の力に起因して、ダイ２は、着地して各開口部４１内に配置される。そして、プレート４３とマスク４０と基板４２とは、容器３９から取り出される。その後、プレート４３とマスク４０とは、基板４２から分離される。ダイ２は、基板４２上の各位置に残存する。
【００３６】
その後、基板４２とダイ２とは、赤外線（ＩＲ）ランプ４５によって発生する熱の形の熱エネルギーに曝露される。ランプ４５によって発生する熱は、ダイ２の底面上の半田を溶融して基板４２に付着させることによって、ＬＥＤのシートを形成するために、ダイ２と基板４２との間に電気的及び機械的接続を形成する。
【００３７】
図５は、基板上にＬＥＤを組み立てるための例示的な方法を示すフローチャートである。図５に示される方法は、如何なる特定の工程又は工程の順序に限定するものではないことを理解すべきである。また、図５に示される方法は、それぞれ図１及び図４の装置１及び装置５０に適用される。
【００３８】
例示的な方法によれば、ステップ６０では、磁気層２２が各ダイ２上に形成される。磁気層２２は、ニッケル電極から構成されればよく、電子ビーム蒸着を用いて形成することができる。
【００３９】
ステップ６２では、浮揚層２３が各ダイ２上に形成される。浮揚層２３は、シンタクチックフォームから構成されればよい。図３に示す処理シーケンスを使用するいくつかの工程でスピンコーティングを用いて、又は例えば成形又は型紙捺染等の代替的な方法を用いて、浮揚層２３の堆積を実現することができる。ガラスは、浮遊層２３の微小中空球の最も一般的な材料であるが、他の材料（例えば、フェノール微小中空球）の使用も可能である。
【００４０】
ステップ６４では、図３について前述したように、ダイ２がテーピングされ、立方体に切られ、かつビニングされる。
【００４１】
ステップ６６では、溶剤を用いてダイシングテープからダイ２を解放する。ダイ２は、封入材２５を含んでいれば、封入材２５を溶解するために脱イオン水浴中に浸漬される。
【００４２】
ステップ６８では、例えばフィーダ５を用いてダイ２を容器４内の流体に移す。
【００４３】
ステップ７０では、それぞれ図１及び図４の装置１又は装置５０を使用して、磁力を用いてダイ２を基板７上で組み立てる。処理のこの工程を、誘導自己組織化と呼ぶことにする。
【００４４】
ステップ７２では、電気的な永久接続がダイ２と基板７との間に形成される。基板７上の電気トレースがダイ２の組立てに先立って形成される場合には、半田付を使用することができる。受入基板７上でダイ２を組み立てた後に電気トレースが形成される場合には、導電性トレース（例えば、銀ナノ粒子インク）のインクジェット印刷と、レーザドリルとを使用することができる。或いは、ステップ７０に従って組み立てられるダイは、電気接触形成の前に、第２光学材料で覆われてもよく、それに続く電気接触形成は、埋設されたダイへの、印刷又は鍍金された電気的接続のために、ビアをレーザドリルで開けることによって形成されればよい。
【００４５】
ステップ７４では、浮揚層２３が溶解される。浮揚層２３のマトリクス、又はダイの表面に付着された浮揚層２３を保持する（任意の）接着材層を溶解可能な有機溶剤を用いて、このステップを実現することができる。
【００４６】
ステップ７６では、蛍光体がダイ２上に堆積された後に、ダイ２が封入される。浮揚層２３を溶解した後、又は浮揚層２３をステップ６２でダイ上に堆積する前に、このステップを実現することができる。その後、基板７上のダイ２は、使える状態となったＬＥＤのシートを構成する。
【００４７】
［試験結果：流体中へのダイの導入］
正確な上下配向で流体にダイを導入することは、フレキシブル基板上のダイのピックアップの前提条件である。ダイの正確な上下配向を達成するための最良の方法を決定するために、いくつかの方法が試験された。試験の目的は、正確な上下配向、すなわち、上部に配置された浮揚層と、底部に配置された磁気層と、９０度未満のダイと水面との間の角度とで浮かぶダイ２の高い割合（収率と呼ぶ）を実現することにであった。以下の方法についての収率が試験中に比較された：
Ａ．落下中にダイ２が自身を方向付けられるように、流体面３の３０ｃｍ上から漏斗を経由してダイ２を落とす；
Ｂ．浅い容器の底に配置された磁石９を用いてダイ２を沈め、そして磁石９を取り除く又は無力化する；及び
Ｃ．流体の入った一の容器内にダイ２を沈めて濡らし、そしてダイを非磁性メッシュ（例えば、ワイヤ直径が０．４５７２ｍｍで開口部が１．１２ｍｍのアルミニウムメッシュ）を用いて他の容器に移す。
【００４８】
容器４内の流体の界面張力は、ダイ２を流体中で濡らす方法に影響を与え、好ましくないことにダイを浮上させてしまう可能性があるため、処理内で重要な役割を果たす。三つの選択肢が試験中に検討された。
Ａ．脱イオン水中へのダイ２の導入、
Ｂ．イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）中へのダイ２の導入に続いて、ＤＩ水中へのイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）に浸漬されたダイ２の移動、及び
Ｃ．０．０８Ｍの臨界ミセル濃度を僅かに上回る０．０１Ｍのモル濃度の硫酸ドデシルナトリウム（ＳＤＳ）の界面活性剤を含む水中へのダイ２の導入。
【００４９】
表２に示すように、流体中へのダイの導入方法について、収率を比較した。いずれの場合にも、５００のデータポイント（ダイ）が使用されている。流体１リットルを含む２２×１８ｃｍの容器内で、試験を実施した。ダイの表面は、ＩＰＡで洗浄されて各試験前に乾燥される。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
試験から生じた三つの重要な観測結果を、以下に要約する。第一に、ＩＰＡで濡らされたダイが水中に移された後の数秒内に、ダイ２は、多くの場合、ダイの回転に付随して起こる高速で急激な推力で動いた。ダイがメタノール又はアセトンで濡らされている場合にも、この挙動を観察することができる。この挙動は、ＩＰＡの存在に起因する界面張力の局所的減少による可能性がある。
【００５２】
第二に、いくつかのダイ２は、他のダイの下に閉じ込められた。撹拌又は振動によって、閉じ込められたダイの幾らかは、脱出して水面に到達した。組立処理において、このダイの挙動の目立った影響はなかった。
【００５３】
第三に、磁石９を用いたダイ２の沈降は、最高の結果を示し、メッシュを用いたダイの移動は、設定の制限によって、次の工程（例えば、フレキシブル基板上でのピックアップ）が実行される容器の下に直接磁石を配置できないときでさえ、この方法を使用することを可能にする。
【００５４】
［試験結果：磁力はダイの組立に役立つ］
ダイ２が容器４内の流体に移されると、ダイ２は、前述したように、フレキシブル基板７上で組み立てられる。重要な処理パラメータの影響を評価し、以下に要約する：
Ａ．基板と容器との間の角度：基材と容器との間の９０度に近い角度は、基板上のダイの偶発的なピックアップを低減するのに有益な可能性がある。
Ｂ．基板の移動速度：１〜１０ｍｍ／ｓの範囲の低速度は、一つの磁石による複数のダイのピックアップをもたらす。５０〜１００ｍｍ／ｓの範囲に基板速度を増加させることによって、この問題を解決することができるが、高い基板速度は、信頼性のあるダイの界面への供給を、より困難な課題としてしまう。
Ｃ．水面の振動：水面の低周波振動（７〜１０Ｈｚ）は、ダイのピックアップ時の除去機構を提供し、不適切な位置でピックアップされるダイの量を減少させることができる。高周波振動（例えば、振動ディスクモータによる１２０００ｒｐｍでの１Ｇの振動）は、処理に目に見える如何なる影響も及ぼさなかった。
Ｄ．磁石の材料：ネオジム（Ｎｄ）磁石の強度は、ピックアップ処理に適している。振動の代わりに低い界面張力をダイ除去機構として使用する場合、これらの磁石による引力は、強すぎてしまい、摂氏１４０℃を超える昇温での部分的減磁によって低減され得る。
Ｅ．水流：水流ゼロでの組立は、より再現性のある結果をもたらす。水流ゼロは、容器内の流体の乱流に起因する不確実性を低減し、より確実に界面張力を制御するのに役立つ。試験実行の合間には、注射器を用いて容器内に流体を再充填することができる。水流ゼロでさえ、基板が動くにつれて一定量の流体を招き、ダイに対する更なる引力を基板に与える。
Ｆ．各磁石によって複数のダイがピックアップされる可能性を低減するために、基板の前に縦スリット又は開口部１７を持つスクリーン（スクリーン１５）を配置することによって、ダイのピックアップ工程を改善することができる。２．４〜３ｍｍの開口部によって、ローラヘッドの左右の磁石へのダイのピックアップを防止しながら、ダイは、障害なく通過することができる。
Ｇ．容器の流体の界面張力は、次のような影響に通じて現れる。容器の流体の界面張力は、界面上でのダイのピックアップの可能性を増加させ、流体界面上の気泡形成の機会を低減し、界面にダイを引き付けて基板上の磁気ピックアップにダイを安定供給するのに役立つ。磁気ピックアップと競合する力の低下の利点は、界面張力によってもたらされる利点を上回るので、より低い界面張力が好ましい。（０．０１ＭのＳＤＳを含む水について）測定された４２ｄｙｎ／ｃｍの界面張力は、偶発的なピックアップを防止するのに十分低く、ダイ除去機構として振動の代替として使用される。
【００５５】
表３は、組立収率のために最適化された組立パラメータをまとめたものである。達成可能な収率は、ピックアップされたダイの総量に対する、正確な位置でピックアップされたダイの数量間の比率として定義され、８６％である。
【００５６】
【表３】
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【００５７】
［試験結果：要約及び結論］
試験は、誘導自己組織化技術がロールツーロール処理において、広い面積のフレキシブル基板上への小さな半導体ダイの高速組立を可能にすることを示している。
【００５８】
一連の機械的処理の代替として、ダイ流体処理を使用することができる。本明細書中に記載の流体処理方法は、流体界面上のダイの浮力に基づいている。ダイの浮力は、いくつかのスピンコーティング工程でガラス微小中空球から構成される層を形成することによって実現される。流体界面上の正確な上下配向を有するダイの組立を、高い収率で遂行することができる。磁気ダイピックアップは、広い面積の基板上へのダイの組立のための迅速な方法である。広範なパラメータ空間は、ダイ配置の収率を向上させるような処理最適化のために、特に、特別に設計されたＬＥＤの組立のために、多数の選択肢を与える。
【００５９】
磁力と流体媒体とを用いた誘導自己組織化（ＤＳＡ）は、ピックアンドプレースによるＬＥＤの組立の展望的な代わりとなる。静電気に代わる磁力の使用は、組立時に静電放電（ＥＳＤ）による部品の損傷の危険性を減少させる。また、磁力は、部品と基板との表面特性の影響を受けにくい。
【００６０】
本発明の好ましい実施形態について、図示して本明細書で説明したが、このような実施形態は、例としてのみ提供されていることを理解すべきである。多数の変形、変更、及び置換が、本発明の精神から逸脱することなく、当業者に想起されるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の精神及び範囲に属するような全ての変形態様を含むことを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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