JP2003086633A - 配線基板及びこれを備えた表示装置 - Google Patents

配線基板及びこれを備えた表示装置

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wiring
semiconductor device
wiring board
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Masanori Takahashi
Toshimichi Ouchi
俊通 大内
Kenji Niihori
憲二 新堀
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小な接続ピッチの電極端子を有する半導体
装置を隣接する電極端子がショートすることなく接続す
ることのできる配線基板及びこれを備えた表示装置を提
供する。 【解決手段】 半導体装置4の電極端子に設けられたバ
ンプ12,13の接続前の最大高さ部分の高さ寸法が、
接続後、接続前の最小高さ部分の高さ寸法よりも小さく
なるように半導体装置4を基板1の配線電極端子14,
15に圧着接続することにより、接着剤16の導電性粒
子17の密度を上げることなく、半導体装置4を配線電
極端子14,15に接続することができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板及びこれ
を備えた表示装置に関し、特に半導体装置を導電性粒子
を含む接着剤により配線基板の配線電極端子に接続する
ようにしたものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、EL表示パネル、単純マトリクス
型やアクティブマトリクス型の液晶表示パネル等のマト
リクス状に表示画素電極が形成された表示パネルを備え
た表示装置がある。そして、このような表示装置におい
ては、マトリクス状に配線形成された画素電極を備えた
ガラス基板やプラスチック基板等の透明基板に対し、T
AB法(Tape Automated Bondin
g)により駆動用半導体装置が搭載されたTCP(Ta
pe Carrier Package)を導電性粒子
を絶縁性接着剤中に分散してなる異方性導電接着膜(A
CF:Anisotropic Conductive
film)を用いて接続する接続構造、バンプ付きI
CチップをACFを用いて接続するCOG(Chip
on glass)法による接続構造を有する配線基板
を備えている。
【0003】ここで、COG法により半導体装置を基板
に接続する場合は、まず図9に示すように半導体装置4
Aの入力電極端子12A及び不図示の出力電極端子と、
基板1Aの周辺に延在された配線電極端子14AとをA
CF16Aを介して相対峙して位置合わせした後、不図
示の加熱ヘッドにより熱圧着して接続固定するようにし
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では表
示装置の表示画素は高精細化されており、これに伴い半
導体装置の入出力端子数が増加する一方、端子ピッチが
微小化し、入出力端子のバンプサイズも小さくなってき
ている。このため、ACFを用いて半導体装置を基板に
接続する従来の配線基板においては、微細なピッチの接
続に対応するようにACF中の導電性粒子の密度を上
げ、導電性粒子による接続接点の確保を行なうようにし
ている。
【0005】しかし、このようにACF中の導電性粒子
の密度を上げた場合、隣接する電極端子間に存在する導
電性粒子の数が増え、例えば図9の矢印Aで示す部分の
ように隣接する電極端子間で導電性粒子17Aと、半導
体装置4の入力電極端子12Aと基板1の配線電極端子
14Aとにより挟まれてつぶれた導電性粒子17A’と
が接触し、端子間をショートさせてしまうという問題が
あった。
【0006】なお、このようなショートを防止するた
め、例えば導電性粒子の表面を絶縁性樹脂で皮膜する方
法がある。なお、この方法の場合、半導体素子と電極端
子との接続は、バンプに挟まれる導電性粒子の皮膜を溶
融破断させることにより行うようにしている。
【0007】しかし、このような方法の場合、導電性粒
子の表面を絶縁性樹脂で皮膜するためコストが高くなる
と共に、導電性粒子が大径化するため、隣接する電極端
子の間隙に入り込んだ導電性粒子が互いに接触し、電極
端子をショートしてしまうという問題があった。
【0008】そこで本発明は、このような現状に鑑みて
なされたものであり、微小な接続ピッチの電極端子を有
する半導体装置を隣接する電極端子がショートすること
なく接続することのできる配線基板及びこれを備えた表
示装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体装置が
導電性粒子を含む接着剤により配線電極に接続された配
線基板において、前記半導体装置は、該半導体装置の電
極端子に設けられたバンプの接続前の最大高さ部分の高
さ寸法が、接続後、接続前の最小高さ部分の高さ寸法よ
りも小さくなるように配線電極端子に圧着接続されたも
のであることを特徴とするものである。
【0010】また本発明は、前記半導体装置は、所定の
前記電極端子のバンプと前記配線電極端子との間には前
記導電性粒子を介在させ、他の前記電極端子のバンプと
前記配線電極端子との間には前記導電性粒子を介在させ
ないようにして接続されていることを特徴とするもので
ある。
【0011】また本発明は、前記接着剤は、樹脂中に導
電性粒子を分散してなる異方性導電接着膜であることを
特徴とするものである。
【0012】また本発明は、前記導電性粒子は、絶縁性
樹脂が被覆されたものであることを特徴とするものであ
る。
【0013】また本発明は、前記導電性粒子を含む接着
剤を前記所定の電極端子のバンプ近傍に配し、前記他の
電極端子のバンプ近傍では導電性粒子を含まない絶縁性
樹脂を配することを特徴とするものである。
【0014】また本発明は、前記導電性粒子を含む接着
剤を前記所定の電極端子のバンプ近傍のみに配すると共
に、前記導電性粒子を含まない絶縁性樹脂よりも薄く配
置することを特徴とするものである。
【0015】また本発明は、表示画素を駆動する配線基
板を備えた表示部を有する表示装置において、前記配線
基板は、上記のいずれかに記載のものであることを特徴
とするものである。
【0016】また本発明は、前記所定の電極端子は前記
半導体装置の制御信号及び電源の入力電極端子であり、
前記他の電極端子は前記表示画素を駆動するための前記
半導体装置の出力電極端子であることを特徴とするもの
である。
【0017】また本発明は、前記表示部は液晶パネルで
あり、前記配線基板は液晶を挟持する一対の配線基板の
少なくとも一方の配線基板であることを特徴とするもの
である。
【0018】また本発明のように、半導体装置の電極端
子に設けられたバンプの接続前の最大高さ部分の高さ寸
法が、接続後、接続前の最小高さ部分の高さ寸法よりも
小さくなるように半導体装置を配線電極端子に圧着接続
することにより、接着剤の導電性粒子密度をあげること
なく、半導体装置を配線電極端子に接続することができ
るようにする。
【0019】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を用いて説明する。
【0020】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る
配線基板を有する表示装置の一例である液晶表示装置の
表示部である液晶パネルの平面図であり、同図におい
て、1、2は不図示の液晶を挟持する一対のガラス基
板、3はガラス基板2に配された偏光板、4はCOG法
により一方のガラス基板1に接続された駆動用半導体装
置(以下、半導体装置という)である。なお、6、7は
一層のフレキシブル配線基板、8、9は多層構成のPW
B、10、11はフレキシブル基板である。
【0021】また、図2はこの半導体装置4の平面図で
あり、半導体装置4は同図に示すように液晶素子を駆動
する不図示の出力電極端子に設けられた第1のバンプ1
2と、半導体装置4を制御する信号及び電源の不図示の
入力電極端子に設けられた第2のバンプ13を有してい
る。
【0022】ここで、この出力電極端子の第1のバンプ
12の面積及びその配列ピッチは、入力電極端子の第2
のバンプ13の面積及びその配列ピッチよりも小さく、
また入力電極端子のバンプ数は、出力電極端子のバンプ
数よりも多い。
【0023】さらに、図3は、本実施の形態に係る半導
体装置4とガラス基板1との接続構造を示す断面図であ
り、同図において、16は導電性粒子17を含み、半導
体装置4をガラス基板1に接続するためのACFであ
る。ここで、このACF16の導電性粒子密度は入力電
極端子の第2のバンプ13の配列ピッチ及びバンプ面積
に対して十分な密度を確保しているため、半導体装置4
をガラス基板1に接続する際、同図に示すように入力電
極端子の全てのバンプ13においてガラス基板1に形成
された配線電極端子15との間に導電性粒子17’が、
挟み込まれるようになっている。
【0024】一方、出力電極端子の第1のバンプ12に
おいては、そのバンプ面積が第1のバンプ13より小さ
いことから、第2のバンプ12とガラス基板1に形成さ
れた配線電極端子14との間には同図に示すように導電
性粒子17が全く挟み込まれない場合がある。
【0025】なお、本実施の形態においては、ガラス基
板1の配線電極端子14,15の配線部は、ITO等の
透明電極薄膜にA1を主材とする金属薄膜が積層されて
いる。そして、バンプ12,13が、配線電極端子1
4,15に直接接触して接続されるため、金属薄膜表面
の酸化物などの不導体層による接触不良を避けるように
配線電極端子14,15のバンプ12,13と相対峙す
る部位は金属薄膜が無く、透明電極膜で構成されてい
る。
【0026】ところで、液晶表示装置においては、誤動
作や、液晶駆動波形の遅延を生じにくくするために、半
導体装置4への入力信号及び電源用の配線は、低インピ
ーダンスで配線される必要がある。即ち、第2のバンプ
13と、ガラス基板上の入力側の配線電極端子15との
接続接点も低抵抗、且つ高信頼な接続が要求される。こ
のため、ACFを用いた接続においては、図3に示すよ
うに第1のバンプ13と入力側の配線電極端子15との
間で押圧されて変形した導電性粒子17’が、多数個必
要となる。
【0027】一方、液晶表示装置の画素素子を駆動する
ためのマトリクス状配線は、数kΩ、ないしそれ以上の
抵抗で配線されており、また半導体装置4の出力回路の
インピーダンスも数百Ωないしそれ以上の抵抗を有して
いてることから、第1のバンプ12と、ガラス基板上の
画素駆動用の出力側の配線電極端子14との接続接点
は、入力側の配線電極端子15のような低インピーダン
スを必要としない。
【0028】そこで、本発明においては、導電性粒子1
7が第1のバンプ12と出力側の配線電極端子14との
間に存在しない場合でも、充分な接続抵抗と信頼性が得
られるよう半導体装置4をガラス基板1に熱圧着接続す
る際、バンプ12を押圧変形させ、図4の(a)に示す
熱圧着前のバンプトップ面の最大高さ部分12aの最大
高さ寸法Hmaxが、熱圧着後は、(b)に示すように
接続前のバンプトップ面の最小高さ部分12bの最小高
さ寸法Hmin以下となるようにしている。なお、図4
において、半導体装置4とガラス基板1との間に介在す
るACFの図示は、省略している。
【0029】そして、このように圧着後のバンプトップ
面の最大高さ寸法Hmax’が、圧着前の最小高さ寸法
min以下になるように第1のバンプ12(及び第2
のバンプ13)を加圧変形させることにより、半導体装
置4の複数のバンプ12のそれぞれの高さバラツキやバ
ンプトップ面の形状差を成形し直しながら圧着できる。
【0030】さらに、半導体装置4やガラス基板1の微
妙なうねり・反り・凹凸等に対しても自己整合的にバン
プトップ面が成形されるため、導電性粒子17が存在す
る入力側の配線電極端子15と第2のバンプ13及び導
電性粒子17が存在しない出力側の配線電極端子14と
第1のバンプ12においても必要な接続抵抗を、高信頼
で確保することができる。
【0031】次に、このようにバンプトップ面の最大高
さ寸法Hmax’を接続前のバンプトップ面の最小高さ
寸法Hmin以下に低くする加圧力について説明する。
【0032】図5(a)は、加圧前のバンプ形状であ
り、例えば最大高さ寸法Hmaxが15μm、最小高さ
寸法Hminが14μm、バンプサイズが63μmの金
バンプに対し、バンプ面積当り12×10Nの加圧力
を加えることで、(b)に示すようにバンプトップ面は
フラットに形成され、バンプトップ面の最大高さ寸法H
max’が、圧着前の最小高さ以下である13.5μm
になる。なお、この圧力は、一つの圧力例であって、半
導体装置4のバンプの形状、サイズ、個数等により最適
な圧力を設定すれば良い。
【0033】なお、図6は、12×10N以上の加圧
力により検討された導電性粒子数と接続抵抗値の関係を
示すものであり、この接続抵抗は耐久信頼性試験後の
(温度衝撃サイクル試験:−40℃ 15min、12
5℃ 15min、100サイクル)の接続抵抗値を示
している。
【0034】そして、同図から明らかなように、入力電
極端子部に要求される接続抵抗値に応じて、バンプに挟
まれる導電性粒子数のバラツキを考慮してACF中の導
電性粒子密度を決定すればよく、また、出力電極端子部
においてもバンプに導電性粒子が無い状態で、必要とさ
れる接続抵抗値を確保できることが解る。
【0035】このように、バンプ12,13の接続前の
最大高さ部分の高さ寸法Hmaxが、接続後、接続前の
最小高さ部分の高さ寸法Hminよりも小さくなるよう
に半導体装置4を接続することにより、出力側の配線電
極端子14と第1のバンプ12との間に導電性粒子17
を配することなく必要とされる接続抵抗値を確保するこ
とができる。
【0036】これにより、第1のバンプ12の配列ピッ
チ及びバンプ面積が小さくなっても、第1のバンプ12
の配列ピッチとバンプ面積に対して十分な接続分解能と
導電性粒子17の密度を確保すれば、ACF16の導電
性粒子17の密度をあげることなく高精細表示装置にお
ける半導体装置4の接続を安価・高信頼に行なうことが
できる。
【0037】なお、このようにACF中の導電性粒子1
7の密度を高くする必要がないため、第1のバンプ12
の配列の間隙に入り込む導電性粒子17の数も少なくな
るが、絶縁性樹脂が被覆された導電性粒子17を用いる
ことで、隣接する電極端子間のショートをより効果的に
防ぐことができる。
【0038】次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。
【0039】図7は、本実施の形態に係る配線基板の接
続構造を示す断面図である。なお、同図において、図3
と同一符号は同一又は相当部分を示している。
【0040】同図において、26はACFであり、この
ACF26は、入力側の配線電極端子15と第2のバン
プ13の近傍に配されると共に、導電性粒子17の密度
を第2のバンプ13の配列ピッチ及びバンプ面積に対し
て十分に確保したものである。また、18は導電性粒子
を含まない絶縁性接着剤であり、この絶縁性接着剤18
は、出力側の配線電極端子14と第1のバンプ12の近
傍に配されている。
【0041】そして、このように第1のバンプ12の近
傍に導電性粒子17が全く含まれない絶縁性接着剤18
を配した場合でも、即ち第1のバンプ12と出力側の配
線電極端子14との間に導電性粒子17が挟まれない場
合でも、図4に示すように半導体装置4を熱圧着接続す
る際、バンプトップ面が押圧変形し、半導体装置4のバ
ンプトップ面の最大高さ寸法Hmax’が、接続前のバ
ンプトップ面の最小高さ寸法Hmin以下に低くなるよ
うに、加圧力を設定することにより、充分な接続抵抗と
信頼性を得ることができる。
【0042】また、本実施の形態のように導電性粒子1
7を含むACF26を低抵抗接続が必要とされる入力電
極端子部のみに使用することで、コストを低減すること
ができる。さらに、第1のバンプ12が、さらに高密度
した場合でも、絶縁性接着剤18には導電性粒子17が
含まれないため、隣接する電極端子間のショートを発生
することなく、必要とされる接続抵抗を得ることができ
る。
【0043】なお、入力電極端子部のACF26と出力
端子部の絶縁性接着剤18とは、別々にガラス基板1に
搭載しても良いし、あらかじめテープリール状に部位を
分けて形成し、それを基板上に搭載しても良い。
【0044】また、絶縁性接着剤18は、ACF26と
同一成分であることが、望ましい。これにより、半導体
装置4をガラス基板1に熱圧着する際、同じ加熱条件に
より絶縁性接着剤18を、ACF26と同じように軟
化、溶融、硬化接着させることができるようになると共
に、熱膨張率も同一となり信頼性を向上することができ
る。
【0045】次に、本発明の第3の実施の形態について
説明する。
【0046】図8は、本実施の形態に係る配線基板の接
続構造を示す断面図である。なお、同図において、図3
と同一符号は同一又は相当部分を示している。
【0047】同図において、19はACFであり、この
ACF19は、入力側の配線電極端子15と第2のバン
プ13の近傍のみに配されると共に、導電性粒子17の
密度を第2のバンプ13の配列ピッチ及びバンプ面積に
対して十分に確保したものである。また、18Aは導電
性粒子の含まれない絶縁性接着剤であり、この絶縁性接
着剤18Aは、半導体装置全面にわたって配されてい
る。
【0048】なお、半導体装置4をガラス基板1に熱圧
着する場合、ACF19及び絶縁性接着剤18Aは溶融
して流動することから導電性粒子17の流動を抑えるた
め、本実施の形態においては、ACF19は絶縁性接着
剤18の厚みより小さい、例えば導電性粒子1層分の厚
みで供給されることが好ましい。
【0049】なお、このようにACF19を配するた
め、ACF19をペースト状として印刷により供給して
も良いし、テープリール状の接着膜として貼り付けても
良い。また、予め絶縁性接着剤18と共にテープリール
状に形成した上で、貼り付けても良い。なお、ペースト
状として印刷により供給する場合は、印刷工程等で導電
性粒子が凝集し、隣接する電極瑞子をショートする場合
があるため、好ましくは、絶縁性接着剤が皮膜された導
電性粒子を用いる。
【0050】ところで、これまでは液晶表示装置を例に
挙げて説明したが、本発明はこれに限らず他のマトリク
ス上の画素を有する表示装置においても適用可能であ
り、また基板は、ガラス製の透明基板によらずともセラ
ミック、プラスチック、ガラスエポキシ等の基材からな
る基板に対しても適用可能である。
【0051】さらに、導電性粒子は、球形の樹脂に金属
皮膜を形成した導電性粒子、或いは、該導電性粒子に絶
縁性接着剤を皮膜した粒子を用いているが、金属粒子に
他の金属皮膜を施したもの、シリカ粒子に金属皮膜を施
したもの等も用いることが可能である。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように本発明のように、バ
ンプの接続前の最大高さ部分の高さ寸法が、接続後、接
続前の最小高さ部分の高さ寸法よりも小さくなるように
半導体装置を配線電極端子に圧着接続することにより、
接着剤の導電性粒子密度をあげることなく、半導体装置
を接続することができる。これにより、バンプの配列ピ
ッチ及びバンプ面積が小さくなっても、高精細表示装置
における半導体装置の接続を安価・高信頼に行なうこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る配線基板を有
する表示装置の一例である液晶表示装置の表示部である
液晶パネルの平面図。
【図2】上記液晶表示装置のガラス基板に搭載されてい
る半導体装置の平面図。
【図3】上記配線基板の接続構造を示す断面図。
【図4】上記半導体装置をガラス基板に接着する際のバ
ンプの形状を模式的に示す断面図。
【図5】上記半導体装置のバンプの形状を実測した形状
測定データを示す図。
【図6】上記導電性粒子と接続抵抗値の関係を示す図。
【図7】本発明の第2の実施の形態に係る配線基板の接
続構造を示す断面図。
【図8】本発明の第3の実施の形態に係る配線基板の接
続構造を示す断面図。
【図9】従来の半導体装置と基板の接続構造を示す図。
【符号の説明】
1,2 ガラス基板 4 半導体装置 12 第1のバンプ 13 第2のバンプ 14 画素駆動用の配線電極端子 15 入力側の配線電極端子 16,19,26 ACF 17,17’ 導電性粒子 18,18A 絶縁性接着剤 Hmax,Hmax’ バンプトップ面の最大高さ部分
の最大高さ寸法 Hmin バンプトップ面の最小高さ部分の
最小高さ寸法
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09F 9/00 G09F 9/00 348L 5F044 9/35 9/35 5G435 H05K 1/18 H05K 1/18 L // H05K 3/32 3/32 B (72)発明者 新堀 憲二 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H092 GA48 GA50 GA51 GA55 MA31 NA16 NA27 NA29 PA06 4J040 HA06 JB10 KA03 KA32 KA42 LA06 LA09 MA05 NA17 NA20 5C094 AA05 AA21 AA31 AA43 AA44 AA47 AA48 AA53 BA43 CA19 DA09 DA12 DB02 DB05 FA01 FA02 FB01 FB12 FB15 GB01 5E319 AA03 AA07 AB06 AC04 BB16 CC12 GG03 GG05 5E336 AA04 BB01 BB14 CC34 CC58 EE08 GG11 5F044 KK02 LL09 RR18 5G435 AA14 AA16 AA17 BB12 CC09 EE32 EE37 EE42 EE44 HH12 HH14 KK05 KK10

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置が導電性粒子を含む接着剤に
    より配線電極に接続された配線基板において、 前記半導体装置は、該半導体装置の電極端子に設けられ
    たバンプの接続前の最大高さ部分の高さ寸法が、接続
    後、接続前の最小高さ部分の高さ寸法よりも小さくなる
    ように配線電極端子に圧着接続されたものであることを
    特徴とする配線基板。
  2. 【請求項2】 前記半導体装置は、所定の前記電極端子
    のバンプと前記配線電極端子との間には前記導電性粒子
    を介在させ、他の前記電極端子のバンプと前記配線電極
    端子との間には前記導電性粒子を介在させないようにし
    て接続されていることを特徴とする請求項1記載の配線
    基板。
  3. 【請求項3】 前記接着剤は、樹脂中に導電性粒子を分
    散してなる異方性導電接着膜であることを特徴とする請
    求項1記載の配線基板。
  4. 【請求項4】 前記導電性粒子は、絶縁性樹脂が被覆さ
    れたものであることを特徴とする請求項1乃至3のいず
    れかに記載の配線基板。
  5. 【請求項5】 前記導電性粒子を含む接着剤を前記所定
    の電極端子のバンプ近傍に配し、前記他の電極端子のバ
    ンプ近傍では導電性粒子を含まない絶縁性樹脂を配する
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の配
    線基板。
  6. 【請求項6】 前記導電性粒子を含む接着剤を前記所定
    の電極端子のバンプ近傍のみに配すると共に、前記導電
    性粒子を含まない絶縁性樹脂よりも薄く配置することを
    特徴とする請求項5記載の配線基板。
  7. 【請求項7】 表示画素を駆動する配線基板を備えた表
    示部を有する表示装置において、 前記配線基板は、前記請求項1乃至6のいずれかに記載
    のものであることを特徴とする表示装置。
  8. 【請求項8】 前記所定の電極端子は前記半導体装置の
    制御信号及び電源の入力電極端子であり、前記他の電極
    端子は前記表示画素を駆動するための前記半導体装置の
    出力電極端子であることを特徴とする請求項7記載の表
    示装置。
  9. 【請求項9】 前記表示部は液晶パネルであり、前記配
    線基板は液晶を挟持する一対の配線基板の少なくとも一
    方の配線基板であることを特徴とする請求項7記載の表
    示装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009004768A (ja) * 2007-05-24 2009-01-08 Sony Chemical & Information Device Corp 電気装置、接続方法及び接着フィルム
WO2014034102A1 (ja) * 2012-09-03 2014-03-06 シャープ株式会社 表示装置及びその製造方法

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