CN1199253C - 树脂密封型半导体器件及液晶显示组件 - Google Patents
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Abstract
一种树脂密封型半导体器件，包括：基底，设置在基底上的引线、和用倒装片焊接设置在引线上的半导体元件。半导体元件包括多个与引线连接的终端。该树脂密封型半导体器件还包括用于保护多个终端的树脂，该树脂具有足够低的弹性模量，该弹性模量可以抑制不希望的迁移产生。本发明还涉及采用该器件的液晶显示组件。
Description
本发明涉及树脂密封型半导体器件及含有该半导体器件的液晶显示组件。本发明尤其涉及集成电路和芯片均设置在柔性基底上的COF(柔性印刷电路上的芯片)、和包含COF的液晶显示组件。
近年来，在诸如个人数字助理(掌上微型计算机)的电子装置的使用中日益要求更小的尺寸、更轻的重量、和更薄的元件。这种元件是用于电子装置输出部分的液晶显示组件(以下称作LCD)。减小该电子装置构成的呼声很高。
某些用COF技术制作的LCD组件可满足上述要求。在这种LCD组件中，用于驱动液晶的IC(以下称作LC-驱动IC)和其它芯片安装在印有导体图案的聚酰亚胺薄膜制成的柔性基底上，这些元件经各向异性导电薄膜连接到LCD元件。
图5是这种COF LCD组件的平面图。图6是COF LCD组件的侧视图。
这里所说的“密封树脂”是指填充在LC-驱动IC与柔性基底之间以防止LC-驱动IC与柔性基底之间接触的树脂。
如图5所示，COF LCD组件400包括LCD元件8和COF300。COF300包括柔性基底9，柔性基底9上装有LC-驱动IC和芯片10。
柔性基底9可用例如下述方法制作。将厚度为2-35μm的铜箔涂覆在聚酰亚胺母体上、而后固化。得到的聚酰亚胺薄膜具有10-100μm的厚度。这种制作方法被称为铸塑(casting)。蚀刻该基底以得到所需的导电图案。用聚酰亚胺树脂或环氧树脂涂覆基底9上除LC-驱动IC1、芯片10以及LCD元件8与LC-驱动IC1及芯片10的接点部分之外的部分。基底上露出导体的导体图案部分用Sn、Ni、Au、或类似物涂镀。在这个过程中制成基底9。
作为形成导电图案的另一个方式可以使用叠加法。在该方法中，溅射的铜被成形、而后经涂镀增厚。
COF300用例如下述的方式制作。LC-驱动IC1和芯片10设置在柔性基底9的导电图案上。LC-驱动IC1经倒装片焊接(flip chip bonding)制成。
LC-驱动IC1包括与导电图案连接的Au凸起(未示出)。作为使Au凸起与导电图案连接的方法，例如可采用Sn-Au合金耦合法、或使用各向异性导电薄膜的耦合法。
Sn-Au合金耦合法以下述方式实施。将LC-驱动IC1设置在基底9上、以使LC-驱动IC1的Au凸起与Sn涂覆的导电图案接触。通过从基底9后侧(9A侧)对柔性基底9加热加压而使Au凸起与导电图案连接。之后，用密封树脂4密封LC-驱动IC1。
使用各向异性导电薄膜的耦合方法以下述方式实施。将各向异性的导电薄膜插入柔性基底9与LC-驱动IC1之间。在这种状态下从柔性基底9的后侧(9A侧)对柔性基底9加热加压，以使Au凸起与导电图案电连接、同时通过固化各向异性导电薄膜将Au凸起固定在导电图案上。
而后，用各向异性导电薄膜或类似物将按上述方法制成的COF300与LCD元件8电连接，从而得到LCD组件400。
近年来，为了满足液晶显示器的较高分辩率和LC-驱动IC1的较小面积的要求，Au凸起的间距变得较窄。Au凸起用作LC-驱动IC1的分段输出端。
为了使COF LCD组件400易于安装到装置中，必须增大LC-驱动IC1与柔性基底9之间的连接强度、并使安装LC-驱动IC1的COF300变得较薄。
发明人研制了COF300的样品，其中，具有较窄间距的Au凸起的LC-驱动IC1借助Sn-Au合金连接而安装在柔性基底9上。
结果，当LC-驱动IC1中Au凸起的间距是70μm或更小时(Au凸起之间的间隙是30μm或更小)，由于在95％的湿度和60℃的环境下的防潮可靠性实验中Au凸起之间的泄漏、液晶显示器中会出现异常。
对液晶显示器中的该异常进行研究以究其原因。结果发现，在Au凸起之间有迁移产生。通过元素分析发现这种迁移是由Au引起的。
通常认为，Au迁移是由施加到卤素和水分中的电场所引起的。
本发明的目的是提供一种树脂密封型半导体器件，其可以克服现有技术的上述缺陷，避免Au的迁移引起的漏电，使得器件既小型化，又可靠工作。
本发明的另一目的是提供一种采用上述半导体器件的液晶显示组件，即使在恶劣的环境下也能正常工作。
根据本发明的一个方面，树脂密封型半导体器件包括：基底；设置在基底上的引线；和通过倒装片焊接而设置在引线上的半导体元件。半导体元件包括多个连接到引线的终端；该树脂密封型半导体器件还包括用于保护多个终端的树脂；该树脂具有足够低的防止不希望的迁移发生的弹性模量。
在本发明的一个实施例中，弹性模量基本是1GPa或更小。
在本发明的一个实施例中，弹性模量基本是0.07GPa或更大、和1GPa或更小。
在本发明的一个实施例中，树脂包括热固化树脂、环氧树脂、或变性聚酰亚胺树脂。
在本发明的一个实施例中，树脂包括环氧树脂；该环氧树脂包括双酚型环氧树脂。
在本发明的一个实施例中，树脂包括变性聚酰亚胺树脂；该变性聚酰亚胺树脂包括芳族四羧酸和芳族二胺。
在本发明的一个实施例中，多个终端包括Au凸起。
在本发明的一个实施例中，多个终端的间距基本是70μm或更小。
在本发明的一个实施例中，树脂具有足够高的弹性模量、使得基底与半导体元件之间的连接强度足够大。
根据本发明的另一方面，液晶显示组件包括树脂密封型半导体器件，该半导体器件包括：基底；设置在基底上的引线；和通过倒装片焊接而设置在引线上的半导体元件以及与基底连接的液晶显示元件。半导体元件包括多个与引线连接的终端。树脂密封型半导体器件还包括用于保护多个终端的树脂。该树脂具有足够低的防止不希望的迁移发生的弹性模量。
在本发明的一个实施例中，液晶显示组件还包括用于将基底与液晶显示元件连接的各向异性导电薄膜。
发明人做了一个实验，在实验中将附着有卤素化合物的Au凸起曝露在高温和高湿下。其结果，当密封LC-驱动IC1的密封树脂4的弹性模量最佳化时，迁移的产生被抑制、且在LC-驱动IC1与柔性基底9之间得到足够的连接强度。这将实现本发明。
根据本发明，诸如耐热冲击性、耐湿性、和连接强度的半导体元件的电连接可靠性能够增大。环氧树脂或变性聚酰亚胺树脂被用作密封树脂。
于是，这里所述的本发明可具有以下优点：(1)提供可抑制Au凸起之间迁移的树脂密封型半导体器件、及包括该半导体器件的LCD组件，(2)提供具有LC-驱动IC与柔性基底之间的足够连接强度的树脂密封型半导体器件。
下面结合附图的具体说明将使本发明这些或其它优点对本领域的技术人员变得更加清楚。附图中：
图1是本发明实施例的COF LCD组件的平面图。
图2是图1所示COF LCD组件的侧视图。
图3是图1所示COF LCD组件的主剖面图。
图4是图1所示COF LCD组件中因迁移引起的显示异常发生率的图。
图5是普通COF LCD组件的平面图。
图6是图5所示COF LCD组件的侧视图。
下面结合附图对优选实施例进行说明。
图1是本发明实施例的COF LCD组件200的平面图。图2是本发明实施例的COF LCD组件200的侧视图。与COF LCD组件400中所含的相同的部件用与COF LCD组件400中所用的相同标号表示。省略对这些部件的具体说明。
COF LCD组件200包括LCD元件8和COF100。COF100包括柔性基底9，基底9上装有LC-驱动IC1和芯片10。
本发明实施例的COF LCD组件200与已有的COF LCD组件400不同，其特征在于，在COF LCD组件200中用弹性模量优化的密封树脂12替代密封树脂4对LC-驱动IC1进行密封。
图3是本发明实施例的COF100的主要部分的剖视图。密封树脂12密封LC-驱动IC1。
在LC-驱动IC1中，给定的电子电路(未示出)和电极极板1B设置在LC-驱动IC1的后侧1A。Au凸起3设置在电极极板1B上。例如，LC-驱动IC1的外部尺寸是2mm×2mm。凸起的高度H是15μm。Au凸起3的最小凸起间距P是80μm。
柔性基底9包括厚度为20-30μm的聚酰亚胺薄膜2，设置在聚酰亚胺薄膜2上的Cu导体图案5，安装LC-驱动IC1的部分，安装芯片10的部分，覆盖非连接终端9A的部分的油墨覆盖层6、连接终端9A连接LCD元件8和COF100，涂覆有导体图案5的Sn涂覆层7。
将柔性基底9和LC-驱动IC1定位，以使导电图案5与Au凸起3相对。从LC-驱动IC1的顶侧(沿箭头A所指方向)对LC-驱动IC1加热加压，以便利用Sn-Au合金结使导电图案5与Au凸起3连接。加热温度是280℃或更大，该温度足以使Sn涂覆层7和Au凸起3形成低共熔合金。
之后，将密封树脂12注入LC-驱动IC1与柔性基底9之间的间隙。固化密封树脂12以密封该间隙。密封树脂12具有足够低的弹性模量，所以不会产生不希望的迁移。
而后，用分配器给LC-驱动IC1施加树脂。将该树脂在100℃加热两小时、再在150℃加热一小时以使其固化。
此后，将LCD元件8的透明电极连接终端8A经各向异性导电薄膜与柔性基底9的连接终端9A电连接。于是，最终制成LCD组件200。
(实例)
(实例1)
在实例1中，双酚型(bisphenol type)环氧树脂用作密封树脂。弹性模量为0.005GPa、0.07GPa、0.3GPa、1.0GPa的四种双酚型环氧树脂分别被使用。用动态粘弹性方法(在25℃室温条件下)测量弹性模量。
对于弹性模量分别为0.005GPa、0.07GPa、0.3GPa、1.0GPa的四种双酚型环氧树脂中的每一种环氧树脂制作50个LCD组件。将所有的LCD组件置于60℃温度和95％湿度的耐湿可靠性实验中。在经过1000小时后，评价因迁移在Au凸起之间产生的泄漏所导致的LCD异常发生率。
图4是表示LCD异常发生率的图表，该异常发生率是实例1中因迁移在Au凸起之间产生的泄漏所导致的。如图4所示，当双酚型环氧树脂在实例1中用作密封树脂12时，基本上不产生因迁移在Au凸起之间产生的泄漏所导致的LCD异常。
评价LC-驱动IC1与柔性基底9之间的连接强度。将柔性基底9弯曲成90°角，同时将LC-驱动IC1固定在柔性基底9上。在LCD元件8显示的同时，增大的负载被施加到LC-驱动IC1。在这种情况下，引发LCD元件8中的显示异常的负载值被确定。
发明人的上述研究发现，当引发LCD元件8中的显示异常的负载值是500gf或更大时，在将COF LCD组件装配到器件中时基本上没有不良情况发生。
通过测量10个COF LCD组件200所得到的最终平均值示于表1中。表1表示引发具有相应弹性的LCD元件中的显示异常的负载值。
表1
| 实例1(环氧) | 实例2(聚酰亚胺) | 常规实例1(环氧) | 常规实例2(硅树脂) | ||||||
| 弹性模量(Gpa) | 0.005 | 0.07 | 0.3 | 1.0 | 0.45 | 0.65 | 2.5 | 3.1 | 0.0006 |
| 平均值(gf) | 380 | 730 | 1220 | 1380 | 950 | 970 | 1510 | 1500 | 210 |
| 最大值(gf) | 410 | 850 | 1530 | 1610 | 1160 | 1210 | 1670 | 1710 | 260 |
| 最小值(gf) | 350 | 690 | 1080 | 1100 | 880 | 860 | 1330 | 1350 | 180 |
如表1所示，在具有弹性模量为0.07GPa或更大和1.0或更小的环氧树脂的COF LCD组件200的情况下，负载值是500gf或更大。
与具有较高弹性模量的常规密封树脂相比，实例1中所用的环氧树脂具有较短的固化时间，因此提高了生产率。
(实例2)
在实例2中，包含芳族四羧酸(aromatic tetracarboxylic acid)和芳族二胺(aromatic diamine)的变性聚酰亚胺树脂(denatured polyimide)被用作密封树脂。两种变性聚酰亚胺树脂分别具有0.45GPa和0.65GPa的弹性模量。与实例1类似，用动态粘弹性法(在25℃的室温条件下)测量弹性模量。
与实例1相似，对于弹性模量分别为0.45GPa和0.65GPa二种双酚型环氧树脂中的每一种环氧树脂制作50个LCD组件。在90℃下对密封树脂加热两小时，再在150℃下加热两小时。
对制成的COF LCD组件进行与实例1相似的耐湿可靠性实验。其结果示于图4中。如图4所示，当变性聚酰亚胺树脂用作实例2中的密封树脂时，基本上不产生因迁移在Au凸起之间产生的泄漏所导致的LCD异常。
以与实例1相似的方式评价LC-驱动IC1与柔性基底9之间的连接强度，评价结果示于表1中。在变性聚酰亚胺树脂用作实例2中的密封树脂12时，所得的负载值是500gf或更大。具有0.07GPa或更大和1GPa或更小的弹性模量的变性聚酰亚胺树脂具有与实例1相同的效果。
(常规实例1)
在常规实例1中，两种具有大于实例1和2密封树脂的弹性模量的、即具有2.5GPa和3.1GPa弹性模量的环氧树脂被使用。
与实例1类似，对每种弹性模量制作50个COF LCD组件。在120℃加热该密封树脂、再在150℃加热该密封树脂以进行固化。对所有的COFLCD组件进行与实例1相似的耐湿可靠性实验。
其结果示于图4。如图4所示，当常规实例1的密封树脂的弹性模量大于实例1和2的密封树脂的弹性模量时，可观察到因迁移在Au凸起之间产生的泄漏所导致的LCD异常。
(常规实例2)
在常规实例2中，具有小于实例1和2密封树脂的弹性模量的、即具有0.0006GPa弹性模量的硅树脂被使用。
与实例1相似，制作50个COF LCD组件。密封树脂在150℃加热固化四小时。对COF LCD组件进行与实例1相似的耐湿可靠性实验。
其结果示于图4。如图4所示，当使用常规实例2的密封树脂时，基本不出现因迁移在Au凸起之间产生的泄漏所导致的LCD异常。
以与实例1相似的方式评价LC-驱动IC1与柔性基底9之间的连接强度，评价结果示于表1中。在常规实例2的树脂的情况下，所得的负载值不大于500gf。
如上所述，本发明可以提供能抑制Au凸起之间迁移产生的树脂密封型半导体器件、以及包含该半导体器件的LCD组件。
本发明还可以提供具有LC-驱动IC1与柔性基底9之间足够连接强度的树脂密封型半导体器件、以及包含该半导体器件的LCD组件。
在本发明的树脂密封型半导体器件中，具有0.07GPa或更大和1GPa或更小的弹性模量的环氧树脂或变性聚酰亚胺树脂被用作保护半导体元件的密封树脂。因此，可以抑制导致Au凸起之间泄漏的迁移产生。另外，半导体元件与柔性基底之间的连接强度很充分，它是很好的特性。
在不脱离本发明的范围和构思的前提下所作出的各种改进对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。因此，上述的说明书并不限制所附的权利要求书的范围，应该更宽地解释该权利要求书。
Claims (10)
1.一种树脂密封型半导体器件，包括：
基底；
设置在所述基底上的引线；
利用倒装片焊接而设置在所述引线上的半导体元件，
其中，所述的基底包括聚酰亚胺层以使得所述基底是软性的；
所述的半导体元件包括多个连接到所述引线的终端；
该树脂密封型半导体器件还包括用于保护多个终端的树脂；并且
其特征在于，所述树脂具有足够低的能够抑制不希望的迁移产生的弹性模量，
其中，所述弹性模量是1GPa或更小。
2.如权利要求1所述的树脂密封型半导体器件，其特征在于，所述弹性模量基本是0.07GPa或更大和1GPa或更小。
3.如权利要求1所述的树脂密封型半导体器件，其特征在于，所述的树脂包括热固树脂、环氧树脂、或变性聚酰亚胺树脂。
4.如权利要求3所述的树脂密封型半导体器件，其特征在于，所述树脂包括环氧树脂；该环氧树脂包括双酚型环氧树脂。
5.如权利要求3所述的树脂密封型半导体器件，其特征在于，所述树脂包括变性聚酰亚胺树脂；所述变性聚酰亚胺树脂包括芳族四羧酸和芳族二胺。
6.如权利要求1所述的树脂密封型半导体器件，其特征在于，所述多个终端包括Au凸起。
7.如权利要求1所述的树脂密封型半导体器件，其特征在于，所述多个终端的间距基本为80μm。
8.如权利要求1所述的树脂密封型半导体器件，其特征在于，所述树脂具有足够高的弹性模量，该弹性模量可使所述基底与半导体元件之间具有足够大的连接强度。
9.一种液晶显示组件，包括
树脂密封型半导体器件，该器件包括：
基底；
设置在所述基底上的引线；
利用倒装片焊接而设置在所述引线上的半导体元件，
其中，所述的基底包括聚酰亚胺层以使得所述基底是软性的；
所述的半导体元件包括多个连接到所述引线的终端；
该树脂密封型半导体器件还包括用于保护多个终端的树脂；并且
其特征在于，所述树脂具有足够低的能够抑制不希望的迁移产生的弹性模量；
其中，所述弹性模量是1GPa或更小，和
其中，液晶显示元件与所述基底连接，以形成液晶显示组件。
10.如权利要求9所述的液晶显示组件，还包括用于使所述基底与所述液晶显示元件连接的各向异性导电薄膜。
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