特開 2022-44218 ボンディング装置、リペア装置及びリペア方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022044218

(43)【公開日】2022-03-17

(54)【発明の名称】ボンディング装置、リペア装置及びリペア方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20220310BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20220310BHJP

   H05K 13/04 20060101ALI20220310BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 311T

H05K3/34 503B

H05K13/04 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020149743

(22)【出願日】2020-09-07

(71)【出願人】

【識別番号】500171707

【氏名又は名称】株式会社ブイ・テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100087505

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 春之

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(72)【発明者】

【氏名】大倉 直也

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 良和

【テーマコード（参考）】

5E319

5E353

5F044

【Ｆターム（参考）】

5E319AA03

5E319CC22

5E319CD01

5E319CD22

5E319CD57

5E319GG15

5E353BB08

5E353BC02

5E353EE63

5E353GG17

5E353HH12

5E353HH32

5E353JJ02

5E353KK01

5E353KK11

5E353LL01

5E353MM02

5E353MM07

5E353QQ10

5E353QQ11

5F044PP15

5F044PP16

5F044PP17

5F044QQ06

5F044RR12

(57)【要約】

【課題】はんだ処理された電気部品の電極部のはんだ材表面及び回路基板表面の洗浄化並びに電気的接続不良を排除する。
【解決手段】電極部８ａがはんだ処理された複数のリペア用ＬＥＤ８Ａの電極部８ａとは反対側の端面８ｂを保持して長軸方向に移送されるキャリアテープ１１のリペア用ＬＥＤ８Ａを、複数のＬＥＤ８を実装したディスプレイパネル９上の指定されたリペア領域２０に電気的に接合するボンディング装置１であって、リペア用ＬＥＤ８Ａがリペア領域２０に接合される接合位置のキャリアテープ１１の移送方向上流側には、リペア用ＬＥＤ８Ａの電極部８ａにフラックス１７を塗布するフラックス塗布装置４が設けられているものである。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極部がはんだ処理された複数の電子部品の前記電極部とは反対側の端面を保持して長軸方向に移送されるキャリアテープの前記電子部品を、複数の電子部品を実装した回路基板上の指定された領域に電気的に接合するボンディング装置であって、
前記電子部品が前記指定された領域に接合される接合位置の前記キャリアテープの移送方向上流側には、前記電子部品の前記電極部にフラックスを塗布するフラックス塗布装置が設けられていることを特徴とするボンディング装置。

【請求項2】

前記電子部品は、マイクロＬＥＤであることを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。

【請求項3】

複数の電子部品を実装した回路基板から欠陥電子部品が除去されたリペア領域に良品の電子部品を接合するボンディング装置であって、
前記回路基板の実装面とは反対側の裏面を保持するステージと、
電極部がはんだ処理された複数のリペア用電子部品の前記電極部とは反対側の端面を保持して長軸方向に並べて有するキャリアテープを前記長軸方向に移送する移送機構と、
前記キャリアテープの送出側にて前記複数のリペア用電子部品の前記電極部にフラックスを塗布するフラックス塗布装置と、
前記フラックスが塗布された処理済リペア用電子部品と前記回路基板のリペア領域とを観察して位置合わせする観察装置と、
前記ステージを上昇させて前記処理済リペア用電子部品を前記回路基板のリペア領域に圧接する昇降機構と、
前記処理済リペア用電子部品の前記電極部のはんだ材を加熱溶融させて前記処理済リペア用電子部品を前記回路基板のリペア領域に電気的に接合する加熱装置と、
を備えて構成したことを特徴とするボンディング装置。

【請求項4】

前記フラックス塗布装置には、フラックスの回収部が設けられていることを特徴とする請求項３記載のボンディング装置。

【請求項5】

前記フラックス塗布装置の前記キャリアテープの移送方向上流側には、前記キャリアテープの静電気を除去するためのイオナイザが設けられていることを特徴とする請求項３又は４記載のボンディング装置。

【請求項6】

前記ステージの載置面と該載置面に対向して前記観察装置に備えられた対物レンズとの間には、前記キャリアテープを介して前記処理済リペア用電子部品を前記リペア領域に圧接する押圧部材が設けられていることを特徴とする請求項３～５のいずれか１項に記載のボンディング装置。

【請求項7】

前記押圧部材は、前記対物レンズ側の上面と、前記キャリアテープが摺動する下面とを有し、前記上面は前記対物レンズの焦点位置を中心とする曲率半径で表される曲面に形成され、前記下面は前記キャリアテープの移送方向に交差する中心軸を有するシリンドリカル面に形成されていることを特徴とする請求項６記載のボンディング装置。

【請求項8】

前記加熱装置は、前記観察装置と一体的に設けられた赤外線レーザであることを特徴とする請求項３～７のいずれか１項に記載のボンディング装置。

【請求項9】

前記電子部品は、マイクロＬＥＤであることを特徴とする請求項３～８のいずれか１項に記載のボンディング装置。

【請求項10】

複数の電子部品を実装した回路基板の欠陥電子部品にレーザ光を照射し、前記欠陥電子部品を除去してリペア領域を形成すると共に、該リペア領域の位置座標を記憶する電子部品除去装置と、
前記回路基板の実装面とは反対側の裏面を保持するステージ、電極部がはんだ処理された複数のリペア用電子部品の前記電極部とは反対側の端面を保持して長軸方向に並べて有するキャリアテープを前記長軸方向に移送する移送機構、前記キャリアテープの送出側にて前記複数のリペア用電子部品の前記電極部にフラックスを塗布するフラックス塗布装置、前記フラックスが塗布された処理済リペア用電子部品と前記回路基板のリペア領域とを観察して位置合わせする観察装置、前記ステージを上昇させて前記処理済リペア用電子部品を前記回路基板のリペア領域に圧接する昇降機構、及び前記処理済リペア用電子部品の前記電極部のはんだ材を加熱溶融させて前記処理済リペア用電子部品を前記回路基板のリペア領域に電気的に接合する加熱装置を備えて構成したボンディング装置と、
を備え、
前記ステージは、前記電子部品除去装置と前記ボンディング装置との間を移動して前記リペア領域の前記位置座標に基づいて、前記リペア領域を前記ボンディング装置の前記処理済リペア用電子部品との接合位置に位置付けるように構成されていることを特徴とするリペア装置。

【請求項11】

前記回路基板に通電して複数の電子部品の良否を判定すると共に、欠陥電子部品の位置座標を記憶する点灯検査装置をさらに備え、
前記ステージは、前記点灯検査装置と前記電子部品除去装置と前記ボンディング装置との間を移動して前記欠陥電子部品の位置座標に基づいて、前記欠陥電子部品を前記電子部品除去装置のレーザ光照射位置に位置付けると共に、前記リペア領域の位置座標に基づいて、前記リペア領域を前記ボンディング装置の前記処理済リペア用電子部品との接合位置に位置付けるように構成されていることを特徴とする請求項１０記載のリペア装置。

【請求項12】

前記電子部品は、マイクロＬＥＤであることを特徴とする請求項１０又は１１記載のリペア装置。

【請求項13】

複数の電子部品を実装した回路基板の実装面とは反対側の裏面をステージに保持する第１ステップと、
電極部がはんだ処理された複数のリペア用電子部品の前記電極部とは反対側の端面を保持して長軸方向に並べて有するキャリアテープを前記長軸方向に移送する第２ステップと、
前記複数のリペア用電子部品の前記電極部にフラックスを塗布する第３ステップと、
前記フラックスが塗布された処理済リペア用電子部品と前記回路基板から欠陥電子部品が除去されたリペア領域とを観察して位置合わせする第４ステップと、
前記処理済リペア用電子部品を前記回路基板のリペア領域に圧接する第５ステップと、
前記処理済リペア用電子部品の前記電極部のはんだ材を加熱溶融させて前記処理済リペア用電子部品を前記回路基板のリペア領域に電気的に接合する第６ステップと、
を行うことを特徴とするリペア方法。

【請求項14】

前記第１ステップの実施前に、前記回路基板に通電して複数の電子部品の良否を判定すると共に、不良と判定された欠陥電子部品にレーザ光を照射し、前記欠陥電子部品を除去してリペア領域を形成するステップを実施することを特徴とする請求項１３記載のリペア方法。

【請求項15】

前記電子部品は、マイクロＬＥＤであることを特徴とする請求項１３又は１４記載のリペア方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回路基板に電子部品を実装するボンディング装置に関し、特に、はんだ処理された電子部品の電極部のはんだ材表面及び回路基板表面の洗浄化並びに電気的接続不良を排除し得るボンディング装置、リペア装置及びリペア方法に係るものである。

【背景技術】

【0002】

従来のリペア装置に使用されるボンディング装置は、基板上に配置された多数のＬＥＤの中から検出された欠陥ＬＥＤが除去された基板の欠陥発生領域に新規導電性ボンディング材を提供し、新規導電性ボンディング材の上に新規ＬＥＤを安着させ、新規導電性ボンディング材を加熱して新規ＬＥＤと基板とを結合するものとなっている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１０２６２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、このような従来のボンディング装置において、ボンディング材としてはんだ材が使用されるときには、はんだ材の表面に酸化膜が形成されて新規ＬＥＤの電極部と基板の電極部との接続不良が発生する問題があった。

【0005】

このような問題に対しては、基板にフラックスを塗布してはんだ材表面の酸化膜を除去することが考えられる。しかしながら、この場合、新規ＬＥＤを基板に接続した後に基板上の余分なフラックスを洗浄して除去する必要があり、リペア工程が煩雑になるという問題があった。

【0006】

そこで、本発明は、このような問題に対処し、はんだ処理された電子部品の電極部のはんだ材表面及び回路基板表面の洗浄化並びに電気的接続不良を排除し得るボンディング装置、リペア装置及びリペア方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明によるボンディング装置は、電極部がはんだ処理された複数の電子部品の前記電極部とは反対側の端面を保持して長軸方向に移送されるキャリアテープの前記電子部品を、複数の電子部品を実装した回路基板上の指定された領域に電気的に接合するボンディング装置であって、前記電子部品が前記指定された領域に接合される接合位置の前記キャリアテープの移送方向上流側には、前記電子部品の前記電極部にフラックスを塗布するフラックス塗布装置が設けられているものである。

【0008】

本発明によるボンディング装置は、具体的には、複数の電子部品を実装した回路基板から欠陥電子部品が除去されたリペア領域に良品の電子部品を接合するボンディング装置であって、前記回路基板の実装面とは反対側の裏面を保持するステージと、電極部がはんだ処理された複数のリペア用電子部品の前記電極部とは反対側の端面を保持して長軸方向に並べて有するキャリアテープを前記長軸方向に移送する移送機構と、前記キャリアテープの送出側にて前記複数のリペア用電子部品の前記電極部にフラックスを塗布するフラックス塗布装置と、前記フラックスが塗布された処理済リペア用電子部品と前記回路基板のリペア領域とを観察して位置合わせする観察装置と、前記ステージを上昇させて前記処理済リペア用電子部品を前記回路基板のリペア領域に圧接する昇降機構と、前記処理済リペア用電子部品の前記電極部のはんだ材を加熱溶融させて前記処理済リペア用電子部品を前記回路基板のリペア領域に電気的に接合する加熱装置と、を備えて構成したものである。

【0009】

また、本発明によるリペア装置は、複数の電子部品を実装した回路基板の欠陥電子部品にレーザ光を照射し、前記欠陥電子部品を除去してリペア領域を形成すると共に、該リペア領域の位置座標を記憶する電子部品除去装置と、前記回路基板の実装面とは反対側の裏面を保持するステージ、電極部がはんだ処理された複数のリペア用電子部品の前記電極部とは反対側の端面を保持して長軸方向に並べて有するキャリアテープを前記長軸方向に移送する移送機構、前記キャリアテープの送出側にて前記複数のリペア用電子部品の前記電極部にフラックスを塗布するフラックス塗布装置、前記フラックスが塗布された処理済リペア用電子部品と前記回路基板のリペア領域とを観察して位置合わせする観察装置、前記ステージを上昇させて前記処理済リペア用電子部品を前記回路基板のリペア領域に圧接する昇降機構、及び前記処理済リペア用電子部品の前記電極部のはんだ材を加熱溶融させて前記処理済リペア用電子部品を前記回路基板のリペア領域に電気的に接合する加熱装置を備えて構成したボンディング装置と、を備え、前記ステージは、前記電子部品除去装置と前記ボンディング装置との間を移動して前記リペア領域の前記位置座標に基づいて、前記リペア領域を前記ボンディング装置の前記処理済リペア用電子部品との接合位置に位置付けるように構成されている。

【0010】

好ましくは、前記リペア装置は、前記回路基板に通電して複数の電子部品の良否を判定すると共に、欠陥電子部品の位置座標を記憶する点灯検査装置をさらに備え、前記ステージは、前記点灯検査装置と前記電子部品除去装置と前記ボンディング装置との間を移動して、前記欠陥電子部品の位置座標に基づいて前記欠陥電子部品を前記電子部品除去装置のレーザ光照射位置に位置付けると共に、前記リペア領域の位置座標に基づいて前記リペア領域を前記ボンディング装置の前記処理済リペア用電子部品との接合位置に位置付けるように構成するとよい。

【0011】

さらに、本発明によるリペア方法は、複数の電子部品を実装した回路基板の実装面とは反対側の裏面をステージに保持する第１ステップと、電極部がはんだ処理された複数のリペア用電子部品の前記電極部とは反対側の端面を保持して長軸方向に並べて有するキャリアテープを前記長軸方向に移送する第２ステップと、前記複数のリペア用電子部品の前記電極部にフラックスを塗布する第３ステップと、前記フラックスが塗布された処理済リペア用電子部品と前記回路基板から欠陥電子部品が除去されたリペア領域とを観察して位置合わせする第４ステップと、前記処理済リペア用電子部品を前記回路基板のリペア領域に圧接する第５ステップと、前記処理済リペア用電子部品の前記電極部のはんだ材を加熱溶融させて前記処理済リペア用電子部品を前記回路基板のリペア領域に電気的に接合する第６ステップと、を行うものである。

【0012】

好ましくは、前記リペア方法は、第１ステップの実施前に、前記回路基板に通電して複数の電子部品の良否を判定すると共に、不良と判定された欠陥電子部品にレーザ光を照射し、前記欠陥電子部品を除去してリペア領域を形成するステップを実施するとよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、はんだ処理された電子部品の電極部にフラックスを塗布するようにしているので、はんだ材を加熱溶融して電子部品を回路基板の所定の領域に接合する際に、加熱されたフラックスによりはんだ材の表面及び回路基板の上記所定の領域のデブリが洗浄化され、電気的接続不良の発生を排除することができる。また、回路基板にフラックスを塗布する方法と比較して、電子部品を回路基板に接続した後に回路基板の余分なフラックスを洗浄して除去する必要がなく、ボンディング作業が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明によるボンディング装置の一実施形態の概略構成を示す正面図である。

【図2】本発明のボンディング装置に使用するリペア用ＬＥＤを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。

【図3】本発明のボンディング装置に使用するキャリアテープを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は保護フィルムが除かれた平面図である。

【図4】本発明によるボンディング装置の要部拡大正面図である。

【図5】本発明のボンディング装置に使用する押圧部材の形状を示す説明図である。

【図6】押圧部材の上面の形状に関する説明図であり、（ａ）は上面が反射光の球面波に一致した曲率を有する曲面形状を有している場合を示し、（ｂ）は上面が平面形状である場合を示している。

【図7】本発明のボンディング装置に使用する観察装置の観察光学系及び加熱装置のレーザ光学系を示す図である。

【図8】本発明によるリペア装置の第１の実施形態の概略構成を示す正面図である。

【図9】本発明によるリペア方法を示すフローチャートである。

【図10】上記リペア方法におけるボンディング工程を示すフローチャートである。

【図11】上記観察光学系による焦点位置の異なる観察面の同時観察を説明する第１の模式図である。

【図12】上記観察光学系による焦点位置の異なる観察面の同時観察を説明する第２の模式図である。

【図13】本発明によるリペア装置の第２の実施形態の概略構成を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるボンディング装置の一実施形態の概略構成を示す正面図である。このボンディング装置１は、リペア装置において使用されるもので、回路基板の欠陥電子部品が除去されたリペア領域に良品の電子部品を取り付けようとするものであり、ステージ２と、移送機構３と、フラックス塗布装置４と、観察装置５と、昇降機構６と、加熱装置７と、を備えて構成されている。以下、電子部品がマイクロＬＥＤ（Light Emitting Diode）（以下、単に「ＬＥＤ」という）である場合について説明する。

【0016】

上記ステージ２は、図４に示すように、複数のＬＥＤ８をマトリクス状に配置して実装したディスプレイパネル（回路基板）９の実装面とは反対側の裏面を載置面２ａに吸着して保持するものであり、後述する観察装置５の対物レンズ１０の光軸に直交するＸＹ平面内を移動し、ＸＹ平面に垂直なＺ方向に昇降し、載置面２ａの中心軸回りに回動（θ）するようになっている。

【0017】

上記ディスプレイパネル９は、複数の走査線及びデータ線が交差して設けられたその交差領域に、ＬＥＤ８及びそれを駆動する薄膜トランジスタを備えたものであり、ガラス等からなるハード基板であっても、ポリイミド等からなるフレキシブル基板であってもよい。

【0018】

上記ステージ２の上方には、移送機構３が設けられている。この移送機構３は、図２に示すように、電極部８ａがはんだ材３４によりはんだ処理された複数のリペア用ＬＥＤ８Ａの電極部８ａとは反対側の端面８ｂを保持して長軸方向に並べて有する、例えばＵＶ剥離テープ、粘着テープ又は熱剥離テープ等のキャリアテープ１１（図３を参照）を長軸方向に移送するものであり、送出リール１２と、巻取リール１３と、セパレータリール１４と、複数のガイドローラ１５と、を備えて構成されている。

【0019】

なお、キャリアテープ１１には、図３（ａ）に示すように、リペア用ＬＥＤ８Ａの電極部８ａを保護する保護フィルム１６が貼付されている。また、図３（ｂ）には、キャリアテープ１１の長軸方向に一列に並べてリペア用ＬＥＤ８Ａを備えたものが示されているが、キャリアテープ１１にはリペア用ＬＥＤ８Ａが長軸方向に複数列に並べて備えられていてもよい。

【0020】

ここで、上記送出リール１２は、リペア用ＬＥＤ８Ａの電極部８ａを外側として巻き上げられたキャリアテープ１１を簡潔的に送出するもので、例えば図示省略の送出リールモータの駆動を制御してキャリアテープ１１に一定のバックテンションを付与できるようになっている。また、上記巻取リール１３は、リペア用ＬＥＤ８Ａがリフトオフされたキャリアテープ１１を一定量ずつ巻き取るものであり、図示省略の巻取リールモータにより駆動されて巻取方向に回転するようになっている。さらに、上記セパレータリール１４は、図示省略のリールモータにより回転駆動され、キャリアテープ１１のリペア用ＬＥＤ８Ａから剥がされた保護フィルム１６を、キャリアテープ１１の送出量に応じて一定量ずつ巻き取るようになっている。そして、ガイドローラ１５は、キャリアテープ１１の長軸に平行な両端部を規制してキャリアテープ１１の移送を安定に保つためのものであり、必要に応じて適宜の位置に複数個が設けられている。

【0021】

キャリアテープ１１の送出側には、フラックス塗布装置４が設けられている。このフラックス塗布装置４は、保護フィルム１６が剥がされたリペア用ＬＥＤ８Ａの電極部８ａにフラックス１７を塗布するものであり、図４に示すようにキャリアテープ１１に対面してノズル１８を備え、該ノズル１８からフラックス１７をリペア用ＬＥＤ８Ａの電極部８ａに噴霧できるようになっている。また、フラックス塗布装置４のキャリアテープ１１の移送方向下流側側面には、フラックスが過剰に塗布された場合に備えて、フラックス１７を回収する回収部１９が設けられている。

【0022】

上記フラックス塗布装置４のキャリアテープ１１の移送方向下流側にてステージ２の上方には、観察装置５が設けられている。この観察装置５は、図４に示すように、フラックス１７が塗布された処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂとディスプレイパネル９のリペア領域２０とを観察して位置合わせするものであり、図１に示すようにステージ２の載置面２ａ側から押圧部材２１と、対物レンズ１０と、観察光学系２２（図７を参照）と、を備えて構成されている。

【0023】

上記押圧部材２１は、石英等の透明なガラス部材で形成されたもので固定して設けられており、ステージ２の上昇と相まって処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂを、キャリアテープ１１を介してディスプレイパネル９のリペア領域２０に圧接するようになっている。詳細には、押圧部材２１は、図５に示すように、対物レンズ１０側の上面２１ａと、キャリアテープ１１が摺動する下面２１ｂとを有し、上面２１ａは対物レンズ１０の焦点位置Ｃを中心とする曲率半径で表される曲面に形成され、下面２１ｂはキャリアテープ１１の移送方向に交差する中心軸を有するシリンドリカル面に形成されている。

【0024】

この場合、図５に示すように、対物レンズ１０を透過した光（照明光）は、押圧部材２１を透過して、観察面２３に合致した対物レンズ１０の焦点位置Ｃに集光される。そして、観察面２３から反射された反射光は、球面波ＳＷを形成し、再び、押圧部材２１を透過して対物レンズ１０に戻って行く。

【0025】

図６は押圧部材２１の上面２１ａの形状に関する説明図である。図６（ａ）は、押圧部材２１の上面２１ａが反射光の球面波ＳＷに一致した曲率を有する曲面形状を有している場合を例示している。この場合、図５を用いて上述した通り、押圧部材２１の上面２１ａにおいて球面波ＳＷの波面が変化しない。即ち、上面２１ａでは光の屈折が起こらないため、収差が発生しない。図６（ｂ）は、上記押圧部材２１の上面２１ａの形状と異なり、上面２１ａ′が平面形状を有している押圧部材２１′を例示している。上面２１ａ′が平面形状の場合、上面２１ａ′で光の屈折が起こり、収差が発生する。そのため、光学系の分解能が低下し、高精度な位置決めの妨げとなる。

【0026】

押圧部材２１の下面２１ｂの形状は、光学的な観点に立つと平面が望ましい。しかし、視野内での光路差が対物レンズ１０の焦点深度内に収まる範囲内であれば、曲面でも問題がない。本発明においては、上述したように下面２１ｂは、キャリアテープ１１の移送方向に交差する中心軸を有するシリンドリカル面に形成されている。

【0027】

上記押圧部材２１の上方には、対物レンズ１０が設けられている。この対物レンズ１０は、照明光を観察面２３に集光すると共に、処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの端面８ｂ（観察面２３）を後述の観察光学系２２の第１の結像レンズ２４と協働して第１の観察カメラ２５の撮像面に結像し、ディスプレイパネル９のリペア領域２０（観察面２３）を観察光学系２２の第２の結像レンズ２６と協働して第２の観察カメラ２７の撮像面に結像するものである。

【0028】

上記対物レンズ１０の上方には、観察光学系２２が設けられている。この観察光学系２２は、処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの端面８ｂの画像及びディスプレイパネル９のリペア領域２０の画像を取得して、両画像が互いに合致するようにステージ２のＸＹ方向への駆動を制御してアライメントするためのものであり、図７に示すように、対物レンズ１０から第１の観察カメラ２５に至る第１の光路２８と、対物レンズ１０から第２の観察カメラ２７に至る第２の光路２９と、対物レンズ１０を介して観察面２３を照明する照明系光路３０とを備えて構成されている。

【0029】

詳細には、観察光学系２２は、図７に示すように、対物レンズ１０から第１の観察カメラ２５に至る第１の光路２８上に対物レンズ１０と協働して、処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの端面８ｂを第１の観察カメラ２５の撮像面に結像する第１の結像レンズ２４を固定して備えている。また、対物レンズ１０から第１の観察カメラ２５に至る第１の光路２８が対物レンズ１０と第１の結像レンズ２４との間で第１のハーフミラー３１により分岐された第２の光路２９上には、対物レンズ１０と協働してディスプレイパネル９のリペア領域２０を第２の観察カメラ２７の撮像面に結像する第２の結像レンズ２６を備えている。この場合、第２の結像レンズ２６は、ディスプレイパネル９のリペア領域２０の結像（ベストフォーカス）を維持しながらステージ２の上昇に伴って光軸方向に移動可能となっている。さらに、対物レンズ１０から第１の観察カメラ２５に至る第１の光路２８が対物レンズ１０と第１のハーフミラー３１との間で第２のハーフミラー３２により分岐された光路（照明系光路３０）上には、照明光源３３が設けられており、対物レンズ１０、押圧部材２１及びキャリアテープ１１を介して処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂ及びディスプレイパネル９のリペア領域２０に可視光を照射し、処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの端面８ｂ及びディスプレイパネル９のリペア領域２０が第１及び第２の観察カメラ２５，２７で観察できるようになっている。

【0030】

上記ステージ２には、昇降機構６が設けられている。この昇降機構６は、ステージ２を昇降させて処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂをディスプレイパネル９のリペア領域２０に圧接及び圧接解除するためのものであり、ステージ２をＺ方向に移動させる電動ステージ又はエアシリンダ等である。

【0031】

上記観察装置５と一体的に加熱装置７が設けられている。この加熱装置７は、処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの電極部８ａのはんだ材３４（図２を参照）を加熱溶融させて処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂをディスプレイパネル９のリペア領域２０の電極パッドに電気的に接合するものであり、対物レンズ１０、押圧部材２１及びキャリアテープ１１を介して処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂに赤外線を照射できるようになっている。具体的には、加熱装置７は、図７に示すように、対物レンズ１０から照明光源３３に向かう照明系光路３０が斜面にハーフミラーを備えたプリズム３５により分岐された光路３６上に赤外線レーザ３７を備えたものである。

【0032】

なお、図１において符号３８は、フラックス塗布装置４のキャリアテープ１１の移送方向上流側でキャリアテープ１１に向けてイオンを放出し、帯電したキャリアテープ１１の静電気を中和して除去するためのイオナイザである。また、図７において、符号３９は、赤外線レーザ３７から放出され、径が拡大されたレーザ光をコリメートするコリメートレンズであり、符号４０は、コリメートされたレーザ光を処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの端面８ｂの形状に合わせて整形するためのスリットであり、符号４１は、対物レンズ１０と協働してスリットを処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの端面８ｂに結像するための結像レンズである。また、符号４２は、赤外線レーザ３７から放出されたレーザ光が処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの端面８ｂに正確に照射するように光路３６を調整するためのガイド照明光源であり、符号４３は、ガイド照明光源４２に至る光路を光路３６から分岐するためのハーフミラープリズムである。そして、符号４４は、光路を９０°折り曲げるための全反射ミラーである。

【0033】

図８は本発明のボンディング装置１を使用するリペア装置の第１の実施形態の概略構成を示す正面図である。
上記第１の実施形態においては、ボンディング装置１に並べてＬＥＤ除去装置４５が設けられている。このＬＥＤ除去装置４５は、複数のＬＥＤ８を実装したディスプレイパネル９の欠陥ＬＥＤ８にレーザ光を照射し、欠陥ＬＥＤ８を除去してリペア領域２０を形成するものであり、観察光学系ユニット４６と、レーザ光学系ユニット４７と、を備えて構成されている。

【0034】

上記観察光学系ユニット４６は、対物レンズ４８を介してディスプレイパネル９の欠陥ＬＥＤ８の画像を取得し、取得された画像の画像データに基づいてステージ２の移動を制御し、上記欠陥ＬＥＤ８を対物レンズ４８の視野中心に位置付けるものであり、ボンディング装置１の観察光学系２２と同様の光学構成となっている。具体的には、観察光学系ユニット４６は、対物レンズ４８から観察カメラに向かう光路上に対物レンズ４８と協働して上記欠陥ＬＥＤ８を観察カメラの撮像面に結像する結像レンズを備え、対物レンズ４８から結像レンズに向かう光路がハーフミラーにより分岐された光路上に照明光源を備えた構成となっている。この場合、上記結像レンズは、固定して備えてもよく、光軸に沿って移動可能に備えてもよい。結像レンズを移動可能に備えた場合には、オートフォーカス機能を実現することができる。

【0035】

上記レーザ光学系ユニット４７は、対物レンズ４８を介して上記欠陥ＬＥＤ８にレーザ光を照射し、欠陥ＬＥＤ８を昇華させて除去するもので、紫外線（近紫外線又は遠紫外線）や赤外線又は第２高調波（ＳＨＧ）を放出するレーザを備えている。この場合、単一波長のレーザを個別に備えて、切り替えて使用してもよく、基本波を波長変換して高次高調波を生成し、必要な波長のレーザ光を出力させてもよい。

【0036】

上記レーザ光学系ユニット４７は、具体的には、ボンディング装置１の加熱装置７と同様の光学構成となっており、上記照明光源に向かう光路が別のハーフミラー、又は可視光を反射し紫外線を透過する波長選択性ミラーにより分岐された光路上にレーザが備えられている。また、上記レーザに向かう光路上には、ＬＥＤ８の端面８ｂの形状に合わせてレーザ光を整形するためのスリットが設けられ、該スリットを対物レンズ４８と協働して欠陥ＬＥＤ８に結像する結像レンズが設けられている。

【0037】

使用するレーザ光の波長により対物レンズ４８の焦点位置が異なるため、複数の波長のレーザ光を切り替えて使用する場合には、対物レンズ４８は、使用する波長に応じて複数備えるのが望ましい。図８は、赤外線及びＳＨＧ用の第１の対物レンズ４８Ａと、近紫外線用の第２の対物レンズ４８Ｂと、遠紫外線用の第３の対物レンズ４８Ｃと、をレボルバー４９に取り付けて切り替えて使用することができるようにしたＬＥＤ除去装置４５を例示している。なお、図８において符号５０は、昇華したＬＥＤ８をブロー及び吸引して除去し、リペア領域２０にデブリが発生するのを抑制し得るようにしたブロー・吸引部であり、対物レンズ４８に対向して開口５１が設けられている。

【0038】

次に、このように構成された上記第１の実施形態によるリペア装置を使用して行うリペア方法について、図９，１０のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図９に示すように、ステップＳ１においては、ディスプレイパネル９に実装された複数のＬＥＤ８の点灯検査を実施し、ＬＥＤ８の良否が判定される。上記第１の実施形態においては、ＬＥＤ８の点灯検査は、上記リペア装置とは別に独立して備えた点灯検査装置により実施される。具体的には、点灯検査装置に備えるアライメント装置を使用して、ステージ上に載置されたディスプレイパネル９のＸＹ座標軸と点灯検査装置のＸＹ座標軸とが合致するようにアライメントを実施した後、ディスプレイパネル９に通電して複数のＬＥＤ８を全点灯させ、又は赤、緑及び青の３色のＬＥＤ８を備えている場合には色毎に点灯させ、それをＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサにより撮影して点灯検査が実施される。なお、イメージセンサは、固定カメラであっても、ディスプレイパネル９の一方端から他方端に向かって移動しながら撮影するラインセンサであってもよい。

【0039】

次に、ステップＳ２において、イメージセンサの撮影画像に基づいて良否判定が行われる。例えば、ＬＥＤ８の点灯輝度が所定の基準値以上であり、発光波長が所定の波長帯域内にあるときには良品と判定され、点灯輝度が上記基準値を下回っているとき、不点灯のとき、又は発光波長のずれが許容範囲を超えているときには欠陥品と判定される。そして、欠陥ＬＥＤ８が検出されると、該欠陥ＬＥＤ８の位置座標をディスプレイパネル９に予め設定された基準位置（例えば、パネルの中心画素）に対する行数及び列数から求め、その位置座標がリムーバブルメディアに記憶される。又は、点灯検査装置がリペア装置と工場内のＬＡＮ（Enthernet）に接続されている場合には、各装置が備える制御ユニットの記憶部やネットワーク接続されたデータサーバに記憶され、上記位置座標のデータが装置間で共有できるようにしてもよい。なお、以下の説明においては、各装置がネットワーク接続されたデータサーバを介してデータを共有できるようになっている場合について説明する。

【0040】

ステップＳ２において、欠陥ＬＥＤ８が検出されなかった（“ＮＯ”判定）ときには、ディスプレイパネル９のリペア工程が終了する。一方、欠陥ＬＥＤ８が検出された（“ＹＥＳ”判定）ときには、第１の実施形態のリペア装置を使用したリペア工程に進み、ステップＳ３が実行されてディスプレイパネル９から欠陥ＬＥＤ８が除去される。

【0041】

具体的には、ステップＳ３においては、先ず、ディスプレイパネル９がリペア装置のステージ２の載置面２ａに吸着保持され、ＬＥＤ除去装置４５の真下の位置に位置付けられる。ＬＥＤ除去装置４５においては、図示省略のアライメント装置を使用してディスプレイパネル９のＸＹ座標軸とＬＥＤ除去装置４５のＸＹ座標軸とが合致するようにアライメントが実施される。また、上記点灯検査装置において検出された欠陥ＬＥＤ８の位置座標を上記データサーバから読み出し、該位置座標に基づいて欠陥ＬＥＤ８（欠陥ＬＥＤ８が複数個存在する場合には、選択された１つの欠陥ＬＥＤ８）がＬＥＤ除去装置４５のレーザ光の照射位置に位置付けられる。さらに、観察光学系ユニット４６により欠陥ＬＥＤ８を観察しながら、昇降機構６によるステージ２の昇降を制御して欠陥ＬＥＤ８の端面８ｂにフォーカスすると共に、ステージ２をＸＹ方向に微動してレーザ光の照射位置に対する欠陥ＬＥＤ８の位置が微調整される。そして、レーザ光学系ユニット４７のレーザから、例えば紫外線（近紫外線又は遠紫外線）が放出され、スリットによって欠陥ＬＥＤ８の端面８ｂの形状に合わせて整形された紫外線のレーザ光が欠陥ＬＥＤ８に照射される。これにより、欠陥ＬＥＤ８がアブレートされて除去され、リペア領域２０が形成される。又は、欠陥ＬＥＤ８に赤外線や第２高調波（ＳＨＧ）等を照射してもよく、又は紫外線と、赤外線又はＳＨＧとを組み合わせて照射してもよい。このようにして欠陥ＬＥＤ８が除去されると、欠陥ＬＥＤ８が除去されたリペア領域２０の位置座標がデータサーバに保存される。また、他に第２の欠陥ＬＥＤ８が存在するときには、上記データサーバから読み出した上記第２の欠陥ＬＥＤ８の位置座標に基づいて該第２の欠陥ＬＥＤ８がレーザ光の照射位置に位置付けられる。そして、上記と同様にして上記第２の欠陥ＬＥＤ８が除去され、そのリペア領域２０の位置座標がデータサーバに保存される。

【0042】

続いて、ステップＳ４において、ボンディング装置１を使用してディスプレイパネル９のリペア領域２０に良品のＬＥＤ８が取り付けられ、ボンディング工程が終了する。なお、ボンディング装置１を使用した上記ボンディング工程が終了すると、必要に応じてステップＳ１に戻って点灯検査装置によりディスプレイパネル９の点灯検査を改めて実施してもよい。

【0043】

図１０はボンディング装置１を使用して行うボンディング工程を示すフローチャートであり、上記ステップＳ４の具体的な工程を示すものである。
先ず、ステージ２が移動されて欠陥ＬＥＤ８が除去されたディスプレイパネル９のリペア領域２０（リペア領域２０が複数存在する場合には、選択された１つのリペア領域２０）が、データサーバから読み出された上記リペア領域２０の位置座標に基づいてボンディング装置１の観察光学系２２の対物レンズ１０の視野内に位置付けられ、ボンディングが開始される。この場合、第２の観察カメラ２７を使用してディスプレイパネル９の表面が観察され、リペア領域２０の画像が鮮明となるように第２の結像レンズ２６を光軸方向にシフトしてオートフォーカスが実施される。

【0044】

図１０のステップＳ１１においては、キャリアテープ１１（例えば、粘着テープ）に保持され、保護フィルム１６が剥がされたリペア用ＬＥＤ８Ａに向けてフラックス塗布装置４からフラックス１７が噴霧され、リペア用ＬＥＤ８Ａのはんだ処理された電極部８ａにフラックス１７が塗布される。

【0045】

次に、ステップＳ１２においては、図４に示すように、キャリアテープ１１が所定量だけ移送され、フラックス１７が塗布された処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂが押圧部材２１の真下にて、対物レンズ１０の視野内に位置付けられる。この場合、図１１に示すように、処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの端面８ｂがキャリアテープ１１、押圧部材２１、対物レンズ１０及び第１の結像レンズ２４を介して第１の観察カメラ２５の撮像面に結像される。一方、ディスプレイパネル９のリペア領域２０は、キャリアテープ１１、押圧部材２１、対物レンズ１０及び第２の結像レンズ２６を介して第２の観察カメラ２７の撮像面に結像されている。

【0046】

ボンディング装置１の図示省略の制御部では、第１の観察カメラ２５により撮影して取得された処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの端面８ｂの画像データと、第２の観察カメラ２７により撮影して取得されたディスプレイパネル９のリペア領域２０の画像データとが比較処理され、両画像の位置ずれ量及び位置ずれ方向が算出される。そして、両画像が合致するようにステージ２がＸ及びＹ方向に微動されてアライメントが実施される。

【0047】

次いで、ステップＳ１３においては、アライメントが終了するとステージ２が上昇され、処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの電極部８ａがディスプレイパネル９のリペア領域２０の電極パッドに圧接される。このとき、ステージ２の上昇に伴って第２の結像レンズ２６が図１２に示す矢印方向にシフトされ、第２の観察カメラ２７におけるディスプレイパネル９のリペア領域２０の結像状態（ベストフォーカス状態）が維持される。

【0048】

次に、ステップＳ１４において、加熱装置７の赤外線レーザ３７が駆動され、スリット４０によりＬＥＤ８の端面８ｂの形状に合わせて整形された赤外線のレーザ光が対物レンズ１０、押圧部材２１及びキャリアテープ１１を介して処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの端面８ｂに照射される。これにより、処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの電極部８ａのはんだ材３４が加熱溶融され、ＬＥＤ８の電極部８ａがディスプレイパネル９のリペア領域２０の電極パッドに電気的に接合される。このとき、ＬＥＤ８の電極部８ａ上のはんだ材３４には、フラックス１７が塗布されているため、はんだ材３４の表面及び上記リペア領域２０の表面の洗浄化がなされ、電気的接続不良が排除される。

【0049】

リペア領域２０に対するＬＥＤ８のリペアが終了するとステージ２が下降する。このとき、ディスプレイパネル９のリペア領域２０に接合された処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂは、ステージ２と共に下降するため、はんだ材３４による接合強度と粘着テープの粘着強度との強度差により、処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂはキャリアテープ１１からリフトオフされる。

【0050】

続いて、ステップＳ１５において、更なるリペア処理が必要か否かが判断される。即ち、他にリペア領域２０が存在するか否かが判断される。そして、他にリペア領域２０が存在しないときには、ステップＳ１５は、“ＮＯ”判定となってボンディング装置１を使用したボンディング工程が終了する。一方、複数のリペア領域２０が存在するときには、ステップＳ１５は“ＹＥＳ”判定となる。同時に、第２のリペア領域２０の位置座標に基づいてステージ２がＸＹ方向に移動され、上記第２のリペア領域２０がボンディング装置１の接合位置に位置付けられる。その後、ステップＳ１１に戻って、保護フィルム１６が剥がされた第２のリペア用ＬＥＤ８Ａに向けてフラックス塗布装置４からフラックス１７が噴霧され、上記第２のリペア用ＬＥＤ８Ａのはんだ処理された電極部８ａにフラックス１７が塗布される。以後、上記と同様にして第２のリペア領域２０に対するリペア処理が実施される。そして、全てのリペア領域２０に対するリペア処理が終了し、他にリペア領域２０が存在しなくなってステップＳ１５が“ＮＯ”判定となるまでは、ステップＳ１１～Ｓ１５が繰り返し実施される。

【0051】

図１３は本発明によるリペア装置の第２の実施形態の概略構成を示す正面図である。
上記第１の実施形態と異なる点は、リペア装置が点灯検査装置５２を備えていることである。この点灯検査装置５２は、第１の実施形態で説明した点灯検査装置と同様の構成を有するものであり、ディスプレイパネル９に通電して複数のＬＥＤ８の良否を判定すると共に、欠陥ＬＥＤ８の位置座標を取得できるようになっている。そして、ＬＥＤ除去装置４５及びボンディング装置１と一体的に設けられている。

【0052】

この第２の実施形態によれば、先ず、ステージ２が移動して、ステージ２に吸着保持されたディスプレイパネル９が点灯検査装置５２のイメージセンサ５３の撮影領域内に位置付けられる。このとき、図示省略のアライメント装置を使用してディスプレイパネル９のＸＹ座標軸と点灯検査装置５２のＸＹ座標軸とが合致するようにアライメントが実施される。その後、ディスプレイパネル９の複数のＬＥＤ８が点灯され、イメージセンサ５３により撮影して不点灯等の欠陥ＬＥＤ８が存在するか否かが検査される。その結果、ディスプレイパネル９に欠陥ＬＥＤ８が存在する場合には、その欠陥ＬＥＤ８の位置座標が取得され、該欠陥ＬＥＤ８の位置座標のデータがリペア装置の図示省略の記憶部に保存される。

【0053】

次に、ステージ２が移動してディスプレイパネル９がＬＥＤ除去装置４５の真下まで搬送される。ＬＥＤ除去装置４５においては、欠陥ＬＥＤ８の位置座標のデータをリペア装置の記憶部から読み出し、該位置座標に基づいてディスプレイパネル９上の欠陥ＬＥＤ８（複数の欠陥ＬＥＤ８が存在する場合には、選択された1つの欠陥ＬＥＤ８）がＬＥＤ除去装置４５のレーザ光の照射位置に位置付けられる。さらに、ＬＥＤ除去装置４５においては、観察光学系ユニット４６の観察カメラにより欠陥ＬＥＤ８を観察しながらステージ２が昇降され、欠陥ＬＥＤ８の端面８ｂにフォーカスされる。そして、レーザ光学系ユニット４７のレーザから、例えば紫外線が放出され、スリットによって欠陥ＬＥＤ８の端面８ｂの形状に合わせて整形された紫外線のレーザ光が欠陥ＬＥＤ８に照射される。これにより、欠陥ＬＥＤ８がアブレートされて除去され、リペア領域２０が形成される。

【0054】

ＬＥＤ除去装置４５による欠陥ＬＥＤ８の除去が終了すると、ステージ２が移動してディスプレイパネル９がボンディング装置１の真下まで搬送される。ボンディング装置１においては、リペア装置の記憶部から読み出した欠陥ＬＥＤ８の位置座標に基づいてステージ２が移動され、ディスプレイパネル９のリペア領域２０（複数のリペア領域２０が存在する場合には、選択された1つのリペア領域２０）がボンディング装置１の対物レンズ１０の視野内に位置付けられる。さらに、ボンディング装置１においては、電極部８ａがはんだ処理された複数のリペア用ＬＥＤ８Ａの電極部８ａとは反対側の端面８ｂを保持して長軸方向に並べて有するキャリアテープ１１が上記長軸方向に移送される。次に、保護フィルム１６が剥がされたリペア用ＬＥＤ８Ａの電極部８ａにフラックが塗布される。次いで、フラックス１７が塗布された処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂとディスプレイパネル９から欠陥ＬＥＤ８が除去されたリペア領域２０とを第１及び第２の観察カメラ２５，２７で観察し、取得された両画像の画像データに基づいて両画像が合致するようにステージ２が微動され、アライメントが実施される。続いて、ステージ２が上昇して処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂがディスプレイパネル９のリペア領域２０に圧接される。そして、加熱装置７から照射される赤外線レーザ光により処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂの電極部８ａのはんだ材３４が加熱溶融され、処理済リペア用ＬＥＤ８Ｂがディスプレイパネル９のリペア領域２０に電気的に接合される。

【0055】

本発明によれば、はんだ処理されたリペア用ＬＥＤ８Ａの電極部８ａにフラックス１７を塗布するようにしているので、はんだ材３４を加熱溶融してリペア用ＬＥＤ８Ａをディスプレイパネル９のリペア領域２０に接合する際に、加熱されたフラックス１７によりはんだ材３４の表面及びディスプレイパネル９のリペア領域２０のデブリが洗浄化され、電気的接続不良の発生を排除することができる。また、ディスプレイパネル９にフラックス１７を塗布する方法と比較して、リペア用ＬＥＤ８Ａをディスプレイパネル９に接続した後にディスプレイパネル９上の余分なフラックス１７を洗浄して除去する必要がなく、リペア作業が容易になる。

【0056】

なお、上記実施形態においては、電子部品がマイクロＬＥＤ８の場合について説明したが、本発明はこれに限られず、電子部品は、ミニＬＥＤや半導体チップ等、如何なる電子部品であってもよい。したがって、回路基板は、ディスプレイパネル９に限られない。

【0057】

上記実施形態は、本発明が理解及び実施できる程度に概略的に示したものであり、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲を逸脱しない限り種々に変更及び修正をすることができる。

【符号の説明】

【0058】

１…ボンディング装置
２…ステージ
３…移送機構
４…フラックス塗布装置
５…観察装置
６…昇降機構
７…加熱装置
８…ＬＥＤ（電子部品）
８ａ…電極部
８ｂ…端面
８Ａ…リペア用ＬＥＤ
８Ｂ…処理済リペア用ＬＥＤ
９…ディスプレイパネル（回路基板）
１０…対物レンズ
１１…キャリアテープ
１７…フラックス
１９…回収部
２０…リペア領域
２１…押圧部材
２１ａ…上面
２１ｂ…下面
３４…はんだ材
３７…赤外線レーザ
３８…イオナイザ
４５…ＬＥＤ除去装置（電気部品除去装置）
５２…点灯検査装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【手続補正書】

【提出日】2021-06-03

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１０２６１６号公報