JPH07101700B2 - 実装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高密度で多数本の端子を有する液晶パネル等に
おける実装方法に関するものである。

従来の技術 微細加工技術、液晶材料及び実装技術等の進歩により、
２〜６インチ程度の小さな画面サイズではあるが、液晶
パネルで実用上支障無いテレビジョン画像が商用ベース
で得られるようになってきた。液晶パネルを構成する２
枚のガラス板の一方にRGBの着色層を形成しておくこと
によりカラー表示も容易になされ、また絵素毎にスイッ
チング素子を内蔵させた、いわゆるアクティブ型の液晶
パネルではクロストークもなくかつ高いコントラスト比
を有する画像が保証される。このような液晶パネルは走
査線としては120〜240本、信号線としては240〜720本程
度のマトリクス編成が標準的であり、画像を表示するた
めには数百本の電極線が必要である。

このような画像表示機能を有する液晶パネルの数百本の
端子電極に数百本の配線を接続する手段が実装であっ
て、例えば第４図に示すように液晶パネル１を構成する
一方のガラス板２上に形成された走査線と信号線の端子
電極３、４群に、ポリイミド系樹脂薄膜をベースとし金
メッキされた鋼箔の接続部５を有する接続フィルム６を
圧接しながら接着剤で硬化して固定する方法が実施され
ている。

さらに進んだ形としては、第５図に示すように端子電極
３′、４′群に駆動信号を供給する半導体集積回路チッ
プ７を直接、圧接しながら接着材で固定するCOG（チッ
プ・オン・グラス）方式があり、接続フィルム６（第４
図参照）を使わないで実装工程の直材費を下げてコスト
・ダウンを狙うとか、あるいは実装の高密度化を推進さ
せる目的で導入が計られている。

なお、第４図及び第５図において、８は液晶パネルを構
成するもう１枚のガラス板であり、着色層を有するもの
はカラーフィルタと呼ばれる。９、10は液晶パネル１の
中心側の画像表示部と、走査線と信号線の端子電極３、
４または３′、４′との間を接続する配線路で、必ずし
も端子電極と同一の導電材で構成される必要はないが、
一般的な単純マトリクス編成の液晶パネルでは透明導電
性を例えばITO（Indium−Tin−Oxide）で、端子電極
３、４または３′、４′と配線路９、10は同時に形成さ
れている。

また、第６図に示すように、押圧部材14によって接続フ
ィルム６やガラス板２に押しつけられた状態で、ガラス
基板２の裏面から紫外線硬化樹脂12へ紫外線11を照射す
る実装方法も知られている。15は素子形成上必要とされ
る酸化シリコン（SiO2）や窒化シリコ（Si3N4）等の絶
縁層である。

これら従来例に共通して言えることは基板上の端子電極
と接続フィルム上の接続部あるいは半導体チップのバン
プ電極とは一部樹脂を両者の間隙に残してはいるが、両
者は加圧されて接触した状態を維持しているに過ぎない
と言うことである。言い換えれば両者が融合して合金化
された状態にはない。従って両者の間の接続（接触）抵
抗は両者の表面状態に大きく依存している。

表面状態は製造工程に於て使用された各種薬液や樹脂の
残存物による薄い被膜状のものと、両者を構成する導電
性材料が化学的に変化することによって発生した被膜状
のものとの２種類によって表面が被覆された状態と考え
ることが出来る。後者については接続フィルム６上の接
続部５の表面を金ッキするとか、あるいは半導体チップ
の電極上に金のバンプ電極を形成しておく等の対策から
も分かるように、化学的に安定な金属材料の使用やコー
ティングによってある程度の対応は可能である。前者に
ついては化学的に安定な材料の使用だけでは対応しきれ
ず、とくに有機薄膜材料の残存に対してはとにかく丁寧
に溶剤で除去するか、O2アッシャーで灰化する処理しか
実行できないのが現状である。

発明が解決しようとする課題 ところが製造方法にもよるが、加熱処理を受けで重合ま
たは変質したような樹脂薄膜は溶剤だけでは簡単には除
去できず、回転ブラシとか布による掻き取りの補助を必
要とする場合が多く、逆に剥離した樹脂薄膜の再付着や
基板上の凹部への集中化などの副作用による不良も発生
している。またO2アッシャーによる灰化は基板上に有機
系の薄膜が存在している場合には使えないといった制約
がある。

いずれにせよ、加圧による接触状態の維持には上記した
表面状態の問題に加えて、基板の反りや付着しているダ
ストによって生じる加圧のアンバランスも接触抵抗を変
動させるので品質管理に難点があった。

課題を解決するための手段 本発明は端子電極の表面状態に左右されない実装方法を
提供するものであり、その具体的手段は、レーザ光が端
子電極と接続部との境界面に達するように多数の開口部
を有する金属薄膜より成る端子電極を用意し、ガラス基
板裏面からのレーザ光照射による端子電極と接続部の融
合による合金化によって達成される。

作用 金属薄膜より成る端子電極に形成された開口部を通して
レーザ光が直接、接続フィルムの接続部または半導体チ
ップの金属電極に照射されるので、両者の境界面で両者
の融合が生じ、合金化がなされる。

実施例 本発明の一実施例を第１図から第３図までの図面を参照
しながら説明する。ここでは付加価値を高めるために基
板２上に半導体チップ７を実装するCOG方式に限定して
話を進める。

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例における端子電極
16のパターン形状を示し、第１図（ｂ）は同パターンに
対する実装工程の製造工程断面図を示す。17は位置合わ
された半導体チップ７のパンプ電極である。パンプ電極
17は通常ボンディッングパッド21上に数μｍの厚みの金
属薄膜層を複数層積層して形成されている。

金属薄膜、例えば１μｍ程度の膜厚のアルミニウム（A
l）より成り、複数個の開口部18を有する端子電極16を
形成されたガラス基板２に、バンプ電極17が形成された
半導体チップ７を位置合わせした後に両者を密接させ
る。そしてガラス基板２の裏面よりレーザ光19を端子電
極16に選択的に照射する。すると端子電極16の開口部18
を通過してバンブ電極17に届いたレーザ光はバンプ電極
17の表面を開口部18のパターンに従って溶融し、開口部
18のパターンエッジに沿って端子電極16と部分的に融合
する。

レーザ光19の波長は特に短波長でなければガラス基板２
や絶縁層15で減衰してしまう恐れはなく、ガラス材によ
っては赤外線レーザ光であっても構わない。むしろ照射
時間とレーザ光のパワーの制御が重要であり、接触して
いる端子電極16とパンプ電極17の表面部分のみが、溶融
して合金化するような条件設定が大切である。この意味
ではバンプ電極17も可能な限り低温で溶融し、かつ溶融
し合った二つの金属が互いに濡れ合って混晶化し易いよ
うな金属材が望ましく、一般的な金のバンプ電極17とAl
との相性は良好である。膜厚の厚いバンプ電極17が用意
されていれば端子電極16をAlに限定する理由はとくにな
く、Cr等の金属薄膜でも支障はない。

また半導体チップ７のバンブ電極17外の領域への不要な
レーザ光照射は半導体チップ７内に損傷を与えるので無
意味であることは明らかである。レーザ光19の選択的照
射は例えば、端子電極16またはバンプ電極17の配置に合
わせてレーザ光19の伝送が可能なファイバーを並べても
良いし、十分に冷却された窓材からの選択的照射で合っ
ても構わない。要するにレーザ光19の照射回数を少なく
して生産性を向上させる事が工業的には大切である。ま
た端子電極16とバンプ電極17との大小関係は特に重要な
意味を持たない。開口部18の形状と個数は端子電極16の
大きさで決定され、接触抵抗を下げたいならば小さな正
方形を多数配置するとよい。

第２図に示す本発明の第２の実施例においては、第１の
実施例におけるバンプ電極17を不要とする構成について
説明する。

第２図（ａ）は本実施例における端子電極20のパターン
形状を示し、端子電極20は透明導電性のITOより成り、
その先端部に島状にAlの補助電極22が複数個形成されて
いる。21は位置合わせされた半導体チップ７のボンディ
ングパッドであり、一般的にボンディングパッド21もAl
で形成されている。第２図（ｂ）は同パターンに対する
実装工程の製造工程断面図を示す。

上記端子電極20を有するガラス基板２に、バンプ電極が
形成されていない半導体チップ７を位置合わせした後に
両者を密着させる。そのためには補助電極22は半導体チ
ップ７の表面を保護している、例えば１μｍ程度の膜厚
のシリコン窒化膜24に形成されたボンディングパッド21
を露出するための開口部25の内側に位置しなければなら
ない。また補助電極22が半導体チップ７のボンディング
パッド21と接触するために補助電極22の膜厚は、前記シ
リコン窒化膜24よりも厚く、例えば1.2μｍが必要であ
る。

そしてガラス基板２の裏面よりレーザ光19を端子電極20
の先端部のみに選択的に照射する。すると島状の補助電
極22を除いて透明な端子電極20を通過してボンディング
パッド21に届いたレーザ光19はボンディングパッド21の
表面を補助電極22の逆パターンに従って溶融し、島状の
パターンエッジに沿って補助電極22と部分的に融合す
る。本実施例においてはボンディングパッド21も補助電
極22も同じ材質のAlなので両者が融合して再結晶化する
ときに歪が発生してストレスが残ることはない。

第３図（ａ）は本発明の第３の実施例における端子電極
26のパターン形状を示し、端子電極26は複数個の開口部
18を有する金属薄膜例えば0.1μｍ程度の膜厚のCrより
成り、その先端部には前記開口部18に対応した開口部を
有するAlの補助電極27が形成されている。21は位置合わ
せされた半導体チップ７のボンディングパッドであり、
同じくAlで形成されている。第３図（ｂ）は同パターン
に対する実装工程の製造工程断面図を示す。

上記端子電極26を有するガラス基板２に、バンプ電極が
形成されていない半導体チップ７を位置合わせした後に
両者を密着させる。補助電極27の満たすべき条件は第２
の実施例における補助電極22と全く同一である。ガラス
基板２の裏面よりレーザ光19を端子電極26の先端部のみ
に照射すると、端子電極26と補助電極27とを貫通する開
口部18を通過してボンディンパッド21に届いたレーザ光
はボンディングパッド21の表面を開口部18のパターンに
従って溶融し、島状のパターンエッジに沿って補助電極
27と部分的に融合する。

発明の効果 以上の説明からも明かなように本発明においては、端子
電極を有する基板への半導体チップや接続フィルムの実
装に当たって、接続方法が二種類の導電材の接触ではな
く、レーザ照射による表面の融合に続く再結晶化または
合金化によってなされている。このため、薄い被膜状の
残存物が介在したり表面層にわずかな変質層が存在して
も再結晶化あるいは合金化した境界面に取り込まれてし
まうので、接続抵抗の経時変化は皆無となり、接続抵抗
もほぼゼロと見なせるほど小さい。また従来のように接
着剤を使用することはないので、加熱あるいは紫外線照
射に伴う副作用は発生しない等の優れた効果が得られ
る。

請求項２、３記載の発明のように端子電極までの配線層
を膜厚の薄い導電性材質で形成し、端子電極の先端部に
半導体チップのボンディングパッドと接触する補助電極
を設けることによりバンプ電極を必要としない実装も可
能であり、実装のコストダウンへの寄与は極めて高い。

本発明の要点は、透光性基板裏面からのレーザ照射と、
端子電極部にレーザ光の通路を形成することにあり、そ
の工業的用途は実施例で取り上げた液晶パネルに限定さ
せるものではなく、透光性の石英やサファイア等の基板
へのパッケージレス実装等にも適用できることは言うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明の第１〜第３の実施例に
係る実装方法における端子電極のパターン形状と実装工
程の断面図、第４図と第５図は液晶パネルを対象とする
従来のフィルム実装と半導体チップ実装の斜視図、第６
図は紫外線硬化型の接着剤を用いた従来のフィルム実装
工程の断面図である。 ２……ガラス基板、７……半導体チップ、16……（金属
薄膜の）端子電極、17……バンプ電極、18……開口部、
19……レーザ光、20……（透明導電性の）端子電極、21
……ボンディングパッド、22……（島状のAlの）補助電
極、24……（半導体チップの）シリコン窒化膜、27……
（開口部を有するAlの）補助電極。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バンプ電極を有する半導体チップまたは接
   続フィルムを金属薄膜の端子電極を有する透光性基板に
   実装するにあたり、複数個の開口部を有する金属薄膜の
   端子電極を、前記バンプ電極と位置合わせし密着させた
   後、前記透光性基板の裏面よりレーザ光を前記端子電極
   に選択的に照射し、前記バンプ電極と端子電極とを融合
   させて接続することを特徴とする実装方法。
2. 【請求項２】半導体チップを透明導電性の端子電極を有
   する透光性基板に実装するにあたり、前記端子電極上に
   半導体チップのパシベーション絶縁層よりも厚い膜厚の
   アルミニウムより成る島状の補助電極を複数個形成し、
   前記半導体チップのボンディングパッドと前記端子電極
   を位置合わせし密着させた後、前記透光性基板の裏面よ
   りレーザ光を前記端子電極に選択的に照射し、前記バン
   プ電極と補助電極とを融合させて接続することを特徴と
   する実装方法。
3. 【請求項３】半導体チップを金属薄膜の端子電極を有す
   る透光性基板に実装するに当り、複数個の開口部を有す
   る金属薄膜の端子電極上に半導体チップのパシベーショ
   ン絶縁層よりも厚い膜厚のアルミニウムより成り前記開
   口部に対応する開口部を有する補助電極を形成し、前記
   半導体チップのボンディングパッドと前記端子電極を位
   置合わせし密着させた後、前記透光性基板の裏面よりレ
   ーザ光を前記端子電極に選択的に照射し、前記バンプ電
   極と補助電極とを融合させて接続することを特徴とする
   実装方法。