JP2007304299A - 薄膜回路装置およびその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、薄膜素子に与える熱および圧力を低減して、回路基板と薄膜素子との電気的接続信頼性を向上させた薄膜回路装置およびその製造方法、並びに当該薄膜回路装置を備えた電子機器を提供することにある。
【解決手段】本実施形態に係る薄膜回路装置は、配線部2を備える回路基板1と、接続端子部13を備え、接続端子部13の形成面を回路基板1に向けて、回路基板1上に搭載された薄膜素子10と、回路基板1の配線部2と接続端子部13の間に介在し、配線部2と接続端子部13を接合する導電性接合材32と、を有し、導電性接合材32は、エネルギー光の照射により溶融する融点をもつ。
【選択図】図3
【解決手段】本実施形態に係る薄膜回路装置は、配線部2を備える回路基板1と、接続端子部13を備え、接続端子部13の形成面を回路基板1に向けて、回路基板1上に搭載された薄膜素子10と、回路基板1の配線部2と接続端子部13の間に介在し、配線部2と接続端子部13を接合する導電性接合材32と、を有し、導電性接合材32は、エネルギー光の照射により溶融する融点をもつ。
【選択図】図3
Description
本発明は、薄膜回路装置およびその製造方法、並びに電子機器に関し、特に、液晶素子、EL素子、エレクトロクロミック素子、電気泳動素子等の表示素子や、記憶素子、CPU、薄膜トランジスタ等の半導体素子を含む薄膜素子を回路基板上に搭載した薄膜回路装置およびその製造方法、並びに当該薄膜回路装置を備える電子機器に関する。
半導体素子等の薄膜素子は、回路基板上に搭載されて、薄膜回路装置として使用される。従来、薄膜素子と回路基板とを電気的に接続する際、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive. Film)を用いることが一般的に行われている(特許文献1参照)。
異方性導電フィルムは、非導電性の樹脂(接着剤)と、導電性を有した粒子から構成されている。薄膜素子と回路基板の間に異方性導電フィルムを介在させた状態で、異方性導電フィルムに高い温度および圧力が与えられる。このときの加熱により樹脂が軟化、流動し、かつ加圧により導電粒子が薄膜素子の接続端子部および回路基板の配線部と接触する。これにより、薄膜素子の接続端子部および回路基板の配線部が電気的に接続される。異方性導電フィルムを用いた接続は、ICチップのみならず、液晶素子等の電気光学素子にも用いられている。
異方性導電フィルムを用いる方法では、回路基板と薄膜素子に高い温度および圧力が与えられる。このため、薄膜素子の基板あるいは回路基板として、耐熱性や強度の優れた基板を採用することが前提となる。
ところで、近年、薄膜素子の基板や回路基板として、薄く、可撓性を有する樹脂フィルムを用いることにより、軽量で柔軟性を備えた薄膜回路装置を実現する技術が提案されている(特許文献2参照)。
特開2001−298249号公報
特開2006−49800号公報
しかしながら、薄膜素子の基板や回路基板として可撓性基板を採用する場合には、基板に与えられる高温高圧により基板が変形し、その結果、薄膜素子が変形し、薄膜素子の内部の配線が断線する等の欠陥が生じるという問題がある。これを解決するため、薄膜素子に与える熱および圧力を低減できる実装方法が望まれている。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、薄膜素子に与える熱および圧力を低減することができる薄膜回路装置の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、薄膜素子に与える熱および圧力を低減して、回路基板と薄膜素子との電気的接続信頼性を向上させた薄膜回路装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記の薄膜回路装置を使用した電子機器を提供することにある。
本発明の他の目的は、薄膜素子に与える熱および圧力を低減して、回路基板と薄膜素子との電気的接続信頼性を向上させた薄膜回路装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記の薄膜回路装置を使用した電子機器を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明の薄膜回路装置は、配線部を備える回路基板と、接続端子部を備え、前記接続端子部の形成面を前記回路基板に向けて、前記回路基板上に搭載された薄膜素子と、前記回路基板の前記配線部と前記接続端子部の間に介在し、前記配線部と前記接続端子部を接合する導電性接合材と、を有し、導電性接合材は、エネルギー光の照射により溶融する融点をもつ。
上記の本発明では、エネルギー光の照射により導電性接合材を溶融させることにより、当該導電性接合剤を介して、回路基板の配線部と薄膜素子の接続端子部を接続することができる。導電性接合材としては、例えばはんだが用いられる。このため、半導体素子および回路基板にかかる熱および圧力を低減することができる。したがって、半導体素子に発生する欠陥を抑制でき、回路基板と薄膜素子の電気的信頼性を向上させた薄膜回路装置を実現することができる。
前記接続端子部には、周囲より突出した突起電極が形成されており、前記突起電極と前記導電性接合材とが接合されていることが好ましい。接続端子部の材料によっては、導電性接合材との接合性が低い場合がある。このような場合には、接続端子部に、導電性接合材との接合性が高い突起電極を形成することにより、接続端子部と導電性接合材との接合性を向上させることができる。
前記薄膜素子は、薄膜トランジスタ及び/又は表示素子を含み、前記接続端子部は、光透過性の導電材料により形成されていることが好ましい。ITOのような光透過性の導電材料は、はんだ等のような導電性接合材との接合性が低い。従って、接続端子部上に導電性接合材との接合性の良い材料からなる突起電極を設けることにより、薄膜素子と回路基板との接合性を向上させることができる。また、接続端子部として光透過性の導電材料を用いることにより、薄膜素子側から照射したエネルギー光が接続端子部を通過して、導電性接合材へ照射することができる。接続端子部として光透過性が低い導電材料を使用した場合、エネルギー光は導電材料で吸収され発熱するが、その熱は熱伝導率が高い材料に伝わるため所望の熱(エネルギー)を導電性接合材に与えることができる。
前記薄膜素子は、可撓性基板と、前記可撓性基板上に所定のパターンの薄膜が積層されて形成された薄膜回路層とを有する。前記薄膜素子の接続端子部と前記回路基板上の配線部とを物理的及び電気的に接続する際の熱および圧力を低減することができることから、薄膜素子の基板として可撓性基板を用いても、信頼性のある接続が可能となる。
前記回路基板は、可撓性基板である。前記薄膜素子の接続端子部と前記回路基板上の配線部とを物理的及び電気的に接続する際の熱および圧力を低減することができることから、回路基板として可撓性基板を用いても、信頼性のある接続が可能となる。
上記の目的を達成するため、本発明の電子機器は、上記した薄膜回路装置を備える。本発明の薄膜回路装置を有することにより、接続信頼性が向上した電子機器を実現することができる。
上記の目的を達成するため、本発明の薄膜回路装置の製造方法は、接続端子部を備える薄膜素子を形成する工程と、配線部を備える回路基板を形成する工程と、前記回路基板の前記配線部と、前記薄膜素子の前記接続端子部の間に導電性接合材を介在させて、前記回路基板と前記薄膜素子を対向させる工程と、前記導電性接合材にエネルギー光を照射して前記導電性接合材を溶融させて、前記配線部および前記接続端子部に対して前記導電性接合材を接合させる工程と、を有する。
上記の本発明では、エネルギー光の照射により導電性接合材を溶融させることにより、当該導電性接合剤を介して、回路基板の配線部と薄膜素子の接続端子部を接続することができる。導電性接合材としては、例えば、エネルギー光の照射により溶融する融点をもつはんだを用いる。エネルギー光の照射により溶融可能な導電性接合材を用いることにより、半導体素子および回路基板にかかる熱および圧力を低減することができる。したがって、半導体素子に発生する欠陥を抑制でき、回路基板と薄膜素子の電気的信頼性を向上させた薄膜回路装置を製造することができる。
前記エネルギー光を照射する際に、前記導電性接合材の形成位置に局所的にレーザ光を照射することが好ましい。エネルギー光としてレーザ光を用いた場合には、高エネルギーが得られることから、導電性接合材を急速加熱できるという長所がある。また、集光径を極めて小さくでき、照射時間も短時間にする事が可能なため、接合部以外の領域の温度が上昇することを抑えることができる。
前記薄膜素子を形成する工程において、前記接続端子部上に周囲より吐出した突起電極を形成する工程をさらに有することが好ましい。接続端子部の材料によっては、導電性接合材との接合性が低い場合がある。このような場合には、接続端子部に、導電性接合材との接合性が高い突起電極を形成することにより、接続端子部と導電性接合材との接合性を向上させることができる。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る薄膜素子10の斜視図である。
薄膜素子とは、半導体層等の所定の機能を実現するための薄膜が積層された構造体をいい、例えば薄膜回路層や微細構造体を含む。薄膜素子は、通常のICチップの他、薄膜トランジスタや電気光学素子を含む表示素子であってもよい。電気光学素子とは、電気的作用によって発光するあるいは外部からの光の状態を変化させる素子であり、自ら発光するものと外部からの光の通過を制御するものの双方を含む。例えば、電気光学素子として、液晶素子、電気泳動素子、EL(エレクトロルミネッセンス)素子、エレクトロクロミック素子、電界の印加により発生した電子を発光板に当てて発光させる電子放出素子などが挙げられる。図1では、一例として、薄膜素子10が液晶素子の場合の斜視図を示している。
図1は、本実施形態に係る薄膜素子10の斜視図である。
薄膜素子とは、半導体層等の所定の機能を実現するための薄膜が積層された構造体をいい、例えば薄膜回路層や微細構造体を含む。薄膜素子は、通常のICチップの他、薄膜トランジスタや電気光学素子を含む表示素子であってもよい。電気光学素子とは、電気的作用によって発光するあるいは外部からの光の状態を変化させる素子であり、自ら発光するものと外部からの光の通過を制御するものの双方を含む。例えば、電気光学素子として、液晶素子、電気泳動素子、EL(エレクトロルミネッセンス)素子、エレクトロクロミック素子、電界の印加により発生した電子を発光板に当てて発光させる電子放出素子などが挙げられる。図1では、一例として、薄膜素子10が液晶素子の場合の斜視図を示している。
図1に示すように、薄膜素子10の中央部には、回路部15が形成されている。回路部15は、複数の画素が形成された画素部と、画素部の周囲に設けられた垂直ドライバおよび水平ドライバにより構成されている。回路部15には、複数の薄膜トランジスタが形成されている。薄膜素子10の周囲の一部分に、接続端子部13が形成されている。接続端子部13が形成された面が、端子面となる。
図2は、図1の接続端子部13と回路部15の断面図である。図2の接続端子部13の断面図は、図1のA−A’線に沿った断面図である。また、図面の簡略化のため、回路部15の断面図には、1つの薄膜トランジスタのみを図解している。
図2に示すように、製造元基板11上に、薄膜回路層12が形成されている。薄膜回路層12は、複数の薄膜が積層されて形成されており、薄膜トランジスタや、接続端子部13が形成されている。以下、薄膜回路層12の層構成の一例について説明する。
例えば、石英ガラス基板、耐熱ガラス基板からなる製造元基板11上には、酸化シリコンからなる絶縁膜21が形成されている。回路部15において、絶縁膜21上には例えばポリシリコンからなる半導体層22が形成されている。半導体層22は、薄膜トランジスタの活性層となる。
半導体層22を被覆して全面に、例えば酸化シリコンからなるゲート絶縁膜23が形成されている。半導体層22上には、ゲート絶縁膜23を介してゲート電極24aが形成されている。ゲート電極24aは、例えばポリシリコン、あるいは金属材料からなる。接続端子部13の領域には、ゲート絶縁膜23上に電極24bが形成されている。ゲート電極24aと電極24bは、同一の材料により形成されている。
ゲート電極24aおよび電極24bを被覆して全面に、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜25が形成されている。回路部15において、ソース・ドレイン電極26aが層間絶縁膜25に埋め込まれて形成されている。1つの半導体層22に対して、ゲート電極24aの両側に2つのソース・ドレイン電極26aが接続されている。
接続端子部13の領域に電極26bが形成されている。電極26bは、ソース・ドレイン電極26aと同一の材料により形成されている。ソース・ドレイン電極26aおよび電極26bを被覆して全面に、保護層27が形成されている。保護層27は、酸化シリコン等の無機膜であっても樹脂等の有機膜であってもよい。回路部15において、保護層27には、1つのソース・ドレイン電極26aに達する開口部が形成されている。また、保護層27には、接続端子部13の位置に開口部が形成されている。
回路部15において、保護層27上には透明導電膜28aが形成されており、透明導電膜28aと1つのソース・ドレイン電極26aが接続されている。透明導電膜28aは、例えばITO(Indium Tin Oxide)からなる。電極26b上には、接続端子部13となる透明導電膜28bが形成されている。透明導電膜28bは、透明導電膜28aと同一の材料により形成されている。透明導電膜28bは、その下層の電極26b、24bを介して回路部15に接続されている。
上記の薄膜素子10と回路基板1が電気的に接続されることにより、本実施形態に係る薄膜回路装置が構成される。図3は、薄膜回路装置の要部断面図である。
薄膜回路装置とは、1つ以上の薄膜素子10を回路基板に搭載することにより、所望の機能を実現するようにした装置をいう。なお、回路基板上には、薄膜素子10a以外の他の素子が搭載されてもよい。
回路基板1の一方側の面には、配線部2が形成されている。配線部2が形成された面が、薄膜素子10の搭載面となる。配線部2は、例えば銅により形成される。回路基板1の材料に限定はない。例えば、回路基板1として、薄く、可撓性を有する樹脂フィルムを用いることができる。回路基板1の他方側の面には、例えば銅からなる配線部3が形成されている。配線部2と配線部3は、電気的に接続されている。
薄膜素子10は、接続端子部13の形成面を回路基板1に向けて、回路基板1上に搭載されている。薄膜素子10の接続端子部13上には、周囲より突出した突起電極(バンプ)31が形成されている。突起電極31は、例えば、金、すず、銅、ニッケル等の材料を1種類もしくは数種類使用し、また表面に金を被覆する場合もある。
突起電極31と配線部2との間には、導電性接合材32が介在している。導電性接合材32の材料に限定はないが、例えば低融点はんだからなる。低融点はんだの融点は、一般的に150℃以下である。ただし、後に説明するようにエネルギー光の照射により溶融すれば、150℃以上の融点であっても構わない。
低融点はんだとしては、In−Sn(52:48、融点117℃)、In−Bi−S(51:33:16、融点60℃)、Bi−Pb−Sn−In(53.5:17.0:19.0:10.5、融点60℃)、Bi−Pb−Sn−Cd(50.0:26.7:13.3:10.0、融点70℃)、Bi−Pb−Sn−Cd(50.0:25.0:12.5:12.5、融点60〜72℃)、Bi−Pb−Sn(50:28:22、融点124℃)、Bi−Pb−Sn(50:25:25、融点93℃)、Bi−Pb−Sn(50.0:31.2:18.8、融点94℃)、Bi−Pb−Sn−Cd(40.0:40.0:11.5:8.5、融点130℃)、Bi−Pb−Sn−Sb(47.7:33.2:18.8:0.3、融点130℃)等が挙げられる。
接続端子部13が例えばITOからなる透明導電膜28bにより形成されている場合には、接続端子部13上への接合性が低いことから、接続端子部13上に突起電極31を形成している。このため、通常のICチップのように接続端子部13が銅やアルミニウムで形成されている場合には、接続端子部13上に突起電極31を設けずに導電性接合材32で接合することも可能である。
上記の本実施形態に係る薄膜回路装置の製造方法について、図4〜図6を参照して説明する。まず、図4を参照して、薄膜素子の製造方法について説明する。
図4(a)に示すように、製造元基板11上に酸化シリコン膜を堆積して、絶縁膜21を形成する。続いて、絶縁膜21の全面に、例えばCVD法によりポリシリコン膜を堆積し、当該ポリシリコン膜をパターニングする。これにより、回路部15における絶縁膜21上に半導体層22を形成する。パターニングは、リソグラフィ技術によりレジストパターンを形成し、レジストパターンを用いて被加工膜をエッチングすることにより行われる。
図4(b)に示すように、半導体層22および絶縁膜21上に、ポリシリコンあるいは金属材料からなる電極材料を堆積し、電極材料をパターニングする。これにより、回路部15における半導体層22上にゲート電極24aを形成し、接続端子部13の位置に電極24bを形成する。
図4(c)に示すように、CVD法により全面に酸化シリコンを堆積して層間絶縁膜25を形成する。続いて、レジストを用いたエッチングにより、半導体層22および電極24bを露出させる開口部を層間絶縁膜25に形成する。続いて、全面に電極材料を堆積し、当該電極材料をパターニングすることにより、回路部15にソース・ドレイン電極26aを形成し、接続端子部13の位置に電極26bを形成する。電極材料としては、例えばアルミニウムやタングステンを使用する。
図4(d)に示すように、CVD法あるいは塗布法により、全面に保護層27を形成する。続いて、レジストを用いたエッチングにより、ソース・ドレイン電極26aおよび電極24bを露出させる開口部を保護層27に形成する。続いて、全面に例えばITOを堆積し、ITOをパターニングすることにより、回路部15に透明導電膜28aを形成し、接続端子部13の位置に透明導電膜28bを形成する。以上により、製造元基板11上に薄膜回路層12を備える薄膜素子10が形成される。
図5(a)に示すように、接続端子部13以外の領域に、保護層30を形成する。保護層30の材料に限定はないが、例えばレジストにより保護層30を形成する。
図5(b)に示すように、接続端子部13上にのみに突起電極31を形成する。突起電極31は、例えば、印刷法あるいはめっき処理により形成する。めっき処理は、電解めっき、無電解めっきのいずれを用いてもよい。例えば、接続端子部13上にニッケル電極を形成した後、ニッケル電極の表面に金メッキを施すことにより、突起電極31を形成する。
図5(c)に示すように、保護層30を除去する。例えば、アッシング処理あるいはレジスト剥離液を用いて保護層30を除去する。
回路基板1側には、配線部2上に導電性接合材32を形成しておく。導電性接合材32としては、上記した低融点はんだを用いることができる。なお、薄膜素子10の突起電極31上に導電性接合材32を形成してもよい。
そして、図6(a)に示すように、回路基板1側からエネルギー光33を照射する。回路基板1を通過したエネルギー光33により導電性接合材32が加熱されて、導電性接合材32が溶融する。このとき、突起電極31の材料によっては、突起電極31も溶融する。回路基板1側からエネルギー光33を照射する場合には、回路基板1として、光透過材料を用いる。導電性接合材32が溶融することにより、導電性接合材32と突起電極31間が金属接合する。
本実施形態では、エネルギー光を利用して接合を行う。接合の光源としては、ハロゲンランプ、エキシマレーザやCO2レーザ等の気体レーザ、Dyeレーザ等の液体レーザ、半導体レーザ等の固体レーザ、レーザダイオード、キセノンショートアークランプが挙げられる。
エネルギー光のうち、特にレーザ光を用いることが好ましい。これは、レーザ光を用いた場合には、高エネルギーが得られることから、導電性接合材32を急速加熱できるという長所がある。また、集光径を極めて小さくできる、照射時間も短時間にする事が可能なことから、接合部以外の領域の温度が上昇することを抑えることができる。
あるいは、図6(b)に示すように、薄膜素子10の製造元基板11側からエネルギー光33を照射する。製造元基板11を通過したエネルギー光33により導電性接合材32が加熱されて、導電性接合材32が溶融する。このとき、突起電極31の材料によっては、突起電極31も溶融する。薄膜素子10側からエネルギー光33を照射する場合には、製造元基板11として、光透過材料を用いる。導電性接合材32が溶融することにより、導電性接合材32と突起電極31間が金属接合する。
以上により、回路基板1の配線部2と、薄膜素子10の接続端子部13とが、突起電極31および導電性接合材32を介して物理的及び電気的に接続され、薄膜回路装置が製造される。
上記の本実施形態に係る薄膜回路装置の製造方法によれば、導電性接合材32にエネルギー光を照射して、導電性接合材32を溶融させることにより、接続端子部13と配線部2とを導電性接合材32を介して接合することができる。このため、薄膜素子10および配線部2に高い圧力がかかることもない。また、エネルギー光を導電性接合材32に局所的及び照射時間を短時間に照射することにより、接合位置以外の領域が高温になることもない。この結果、薄膜素子10や回路基板1の基板材料の選択の自由度を向上させることができる。例えば、薄膜素子10や回路基板1の基板材料として、耐熱性の低い可撓性基板を用いることも可能となる。
エネルギー光としてレーザ光を用いた場合には、高エネルギーが得られることから、導電性接合材32を急速加熱できる。また、集光径を極めて小さくできる、照射時間も短時間にする事が可能なことから、接合部以外の領域の温度上昇を抑えることができ、薄膜素子10に与えるダメージを抑えることができる。
また、接続端子部13としてはんだ(導電性接合材32)との接合性が低いITO等の材料を採用する場合には、接続端子部13上に突起電極31を形成することにより、接続端子部13の位置に導電性接合材32を形成することができる。
上記の本実施形態に係る薄膜回路装置によれば、導電性接合材32としてエネルギー光33の照射により溶融する融点をもつ材料を用いることにより、高温および高圧力を与えることなく、回路基板1の配線部2と、薄膜素子10の接続端子部13との物理的及び電気的接続が可能となる。この結果、薄膜素子あるいは回路基板の基板材料として、耐熱性や機械的強度の低い基板材料を用いることができる。
(可撓性基板への薄膜素子の転写方法)
可撓性を有する基板上に薄膜回路層を有する薄膜素子の製造方法について説明する。薄膜回路層の製造では、高温プロセスや、厳密な加工精度が要求されるため、耐熱性や形状安定性に優れ、薄膜素子の製造に適した製造元基板が使用される。この条件を満たす製造元基板としては、フレキシブル基板(可撓性基板)ではなく、石英ガラスや耐熱ガラスが用いられる。このため、薄膜素子の薄膜回路層を、製造元基板から、例えばフレキシブル基板に転写することにより、軽量で耐衝撃性に優れ、可撓性を有する薄膜素子が製造される。この製造方法の一例について、図7および図8を参照して説明する。
可撓性を有する基板上に薄膜回路層を有する薄膜素子の製造方法について説明する。薄膜回路層の製造では、高温プロセスや、厳密な加工精度が要求されるため、耐熱性や形状安定性に優れ、薄膜素子の製造に適した製造元基板が使用される。この条件を満たす製造元基板としては、フレキシブル基板(可撓性基板)ではなく、石英ガラスや耐熱ガラスが用いられる。このため、薄膜素子の薄膜回路層を、製造元基板から、例えばフレキシブル基板に転写することにより、軽量で耐衝撃性に優れ、可撓性を有する薄膜素子が製造される。この製造方法の一例について、図7および図8を参照して説明する。
図7(a)に示すように、製造元基板11上に第1の剥離層16を形成し、第1の剥離層16上に薄膜回路層12および突起電極31を形成する。薄膜回路層12および接続端子部13の形成方法については、上記した通りである。
製造元基板11としては、例えば、1000℃程度に耐える石英ガラスなどの透光性耐熱基板を用いる。製造元基板11には、石英ガラスの他、ソーダガラス、コーニング7059(商品名)、日本電気硝子OA−2(商品名)等の耐熱性ガラス等を使用可能である。製造元基板11の厚さには大きな制限要素はないが、0.1mm〜1.1mm程度であることが好ましい。製造元基板11の厚さが薄すぎると強度の低下を招き、逆に厚すぎると製造元基板11の透過率が低い場合に照射光の減衰を招く。ただし、製造元基板11の照射光の透過率が高い場合には、上記上限値を超えてその厚みを厚くすることができる。
第1の剥離層16は、後の工程で照射される光を吸収し、その層内あるいは界面においては剥離を生じるような性質を有するものであり、好ましくは、光の照射により、第1の剥離層16を構成する物質の原子間または分子間の結合力が消失または減少すること、すなわちアブレーションが生じて層内剥離あるいは界面剥離に至るものがよい。
さらに、光の照射により、第1の剥離層16から気体が放出され、分離効果が発現される場合もある。すなわち、第1の剥離層16に含有されていた成分が気体となって放出される場合と、第1の剥離層16が光を吸収して一瞬気体になり、その蒸気が放出され、分離に寄与する場合とがある。
このような第1の剥離層16としては、例えばアモルファスシリコンが挙げられる。また、第1の剥離層16は多層膜から構成されていてもよい。多層膜は、例えばアモルファスシリコン膜とその上に形成されたAl等の金属膜からなるものとすることができる。その他、上記性質を有するセラミックス、金属、有機高分子材料などを用いることも可能である。
第1の剥離層16の形成方法は、特に限定されず、膜組成や膜厚等の諸条件に応じて適宜選択される。例えば、CVD、スパッタリング等の各種気相成膜法、各種めっき法、スピンコート等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェットコーティング法、粉末ジェット法等が挙げられ、これらのうちの2以上を組み合わせて形成することもできる。
次に、図7(b)に示すように、薄膜回路層12および突起電極31上に、仮接着層43を形成する。続いて、仮接着層43上に、第2の剥離層44を表面に形成した仮転写基板45を張り合わせる。
仮接着層43の好適な例としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤が挙げられる。接着剤の組成としては、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系等いかなるものでもよい。また、仮接着層43は、粘着シートのようなものでもよい。
仮接着層43は、光照射または加熱を施されることにより、仮接着層43の接着力が著しく減少または消失することが好ましい。または、仮接着層43は、水溶性の接着剤であってもよい。水溶性接着剤を使用した場合には、水中に浸すことにより仮接着層43のみを溶解させることができる。
仮転写基板45は、薄膜回路層12の形成後に接合されるものであるので、薄膜回路層12の製造時のプロセス温度などに対する制約はなく、常温で保型性があればよい。ここでは、後の工程で光照射を行うことから、例えばガラス基板、合成樹脂などの透光性材料から構成されている仮転写基板45を用いる。第2の剥離層44としては、第1の剥離層16と同様の材料が用いられる。
次に、図7(c)に示すように、製造元基板11の裏面側から照射光51を照射する。この照射光51は、製造元基板11を透過し、第1の剥離層16に照射される。これにより、第1の剥離層16に層内剥離あるいは界面剥離が生じる。第1の剥離層16の層内剥離あるいは界面剥離が生じる原理は、第1の剥離層16の構成材料にアブレーションが生じること、また、第1の剥離層16に含まれるガスの放出、さらには照射直後に生じる溶融、蒸散等の相変化によるものであると推定される。
ここで、アブレーションとは、照射光51を吸収した固定材料(第1の剥離層16の構成材料)が光化学的または熱的に励起され、その表面や内部の原子または分子の結合が切断されて放出することをいい、主に、第1の剥離層16の構成材料の全部または一部が溶融、蒸散(気化)等の相変化を生じる現象として現れる。また、前記相変化によって微小な発泡状態となり、結合力が低下することもある。
照射光51の光源としては、例えば、X線、紫外線、可視光、赤外線、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線等のいかなるものであってもよい。このような中でも、アブレーションを生じさせやすいという観点から、レーザ光が好適に用いられる。レーザ光の種類は、気体レーザ、固体レーザ(半導体レーザ)等のいずれでもよく、中でも、エキシマレーザ、Nd−YAGレーザ、Arレーザ、CO2レーザ、COレーザ、He−Neレーザ等が好ましく、さらにエキシマレーザが好ましい。
次に、図7(d)に示すように、薄膜回路層12から製造元基板11を分離する。例えば、製造元基板11と仮転写基板45に、双方を離間させる方向に力を加えることによって、薄膜回路層12から製造元基板11を取り外す。
なお、図7(d)においては、第1の剥離層16が製造元基板11側に付着する場合を示したが、第1の剥離層16内または第1の剥離層16と製造元基板11との間で剥離が生じる場合もある。この場合には、薄膜回路層12に第1の剥離層16が付着して残るが、この薄膜回路層12に付着した第1の剥離層16は、洗浄、エッチング、アッシング等により除去することが可能である。
次に、図8(a)に示すように、薄膜回路層12に、接着層41を介して可撓性基板40を接合する。接着層41としては、永久接着剤が用いられ、その好適な例としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、光硬化型接着剤(例:紫外線硬化型接着剤)、嫌気硬化型接着剤が挙げられる。接着剤の組成は、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系のいずれであってもよい。
次に、図8(b)に示すように、仮転写基板45側から照射光52を照射する。この照射光52は、仮転写基板45を透過し、第2の剥離層44に照射される。これにより、第2の剥離層44に層内剥離あるいは界面剥離が生じる。
次に、図8(c)に示すように、薄膜回路層12から仮転写基板45を分離する。例えば、仮転写基板45と可撓性基板40に、双方を離間させる方向に力を加えることによって、薄膜回路層12から仮転写基板45を取り外す。
次に、図8(d)に示すように、仮接着層43を除去する。仮接着層43が水溶性接着剤から構成される場合には、水洗等により除去することが可能である。また、仮接着層43を洗い流すことにより、仮転写基板45を分離することが可能である。
なお、仮接着層43が、例えば、光照射等により分解可能な接着剤から構成されている場合には、適当な光を照射することにより仮接着層43を除去することが可能となる。
なお、仮接着層43が、例えば、光照射等により分解可能な接着剤から構成されている場合には、適当な光を照射することにより仮接着層43を除去することが可能となる。
以上のようにして、可撓性基板40上に薄膜回路層12を備える薄膜素子が製造される。図3に示すように、この薄膜素子10が回路基板1上に搭載されて、両者の電気的接続がなされることにより、薄膜回路装置となる。
本実施形態によれば、エネルギー光33を照射して導電性接合材32を溶融させて、薄膜素子10の接続端子部13と回路基板1の配線部2とを接続することにより、薄膜素子の可撓性基板40の変形を抑制することができる。この結果、薄膜回路層12内に配線の断線等の欠陥が生じることを防止することができる。
(電子機器)
薄膜回路装置が表示装置からなる場合には、当該表示装置は、電子機器に好適に用いられる。図9および図10は、表示装置を適用可能な各種電子機器の例を示す図である。
薄膜回路装置が表示装置からなる場合には、当該表示装置は、電子機器に好適に用いられる。図9および図10は、表示装置を適用可能な各種電子機器の例を示す図である。
図9(a)は携帯電話への適用例である。携帯電話230は、アンテナ部231、音声出力部232、音声入力部233、操作部234、および本実施形態に係る表示装置100を備えている。本実施形態の表示装置は、表示部として利用可能である。
図9(b)は、ビデオカメラへの適用例である。ビデオカメラ240は、受像部241、操作部242、音声入力部243、および本実施形態に係る表示装置100を備えている。本実施形態の表示装置は、ファインダや表示部として利用可能である。
図9(c)は、携帯型パーソナルコンピュータ(いわゆるPDA)への適用例である。当該コンピュータ250は、カメラ部251、操作部252、および本実施形態に係る表示装置100を備えている。本実施形態の表示装置は、表示部として利用可能である。
図9(d)は、ヘッドマウントディスプレイへの適用例である。ヘッドマウントディスプレイ260は、バンド261、光学系収納部262および本実施形態に係る表示装置100を備えている。本実施形態に係る表示装置は、画像表示源として利用可能である。
図10(a)は、テレビジョンへの適用例であり、当該テレビジョン300は、本実施形態に係る表示装置100を備えている。なお、パーソナルコンピュータ等に用いられるモニタ装置に対しても同様に本実施形態に係る表示装置を適用し得る。
図10(b)は、ロールアップ式テレビジョンへの適用例である。当該ロールアップ式テレビジョン310は、本実施形態に係る表示装置100を備えている。
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、薄膜素子は電気光学素子を含む表示素子に限定されない。例えば、FeRAM(ferroelectric RAM)、SRAM、DRAM、NOR型RAM、NAND型RAM、浮遊ゲート型不揮発性メモリ、マグネティックRAM(MRAM)等各種の記憶素子やCPU、センサーであってもよい。
本実施形態に係る電子機器は、上述した例に限られない。例えば、電子機器として、これらの他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイが挙げられる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
例えば、薄膜素子は電気光学素子を含む表示素子に限定されない。例えば、FeRAM(ferroelectric RAM)、SRAM、DRAM、NOR型RAM、NAND型RAM、浮遊ゲート型不揮発性メモリ、マグネティックRAM(MRAM)等各種の記憶素子やCPU、センサーであってもよい。
本実施形態に係る電子機器は、上述した例に限られない。例えば、電子機器として、これらの他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型TV、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイが挙げられる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
1…回路基板、2,3…配線部、10…薄膜素子、11…製造元基板、12…薄膜回路層、13…接続端子部、15…回路部、16…第1の剥離層、17…金属膜、21…絶縁膜、22…半導体層、23…ゲート絶縁膜、24a…ゲート電極、24b…電極、25…層間絶縁膜、26a…ソース・ドレイン電極、26b…電極、27…保護層、28a,28b…透明導電膜、30…保護層、31…突起電極、32…導電性接合材、33…エネルギー光、40…可撓性基板、41…接着層、43…仮接着層、44…第2の剥離層、45…仮転写基板、51…照射光、52…照射光
Claims (9)
- 配線部を備える回路基板と、
接続端子部を備え、前記接続端子部の形成面を前記回路基板に向けて、前記回路基板上に搭載された薄膜素子と、
前記回路基板の前記配線部と前記接続端子部の間に介在し、前記配線部と前記接続端子部を接合する導電性接合材と、
を有し、
導電性接合材は、エネルギー光の照射により溶融する融点をもつ、
薄膜回路装置。 - 前記接続端子部には、周囲より突出した突起電極が形成されており、前記突起電極と前記導電性接合材とが接合されている、
請求項1記載の薄膜回路装置。 - 前記薄膜素子は、薄膜トランジスタ及び/又は表示素子を含み、
前記接続端子部は、光透過性の導電材料により形成される
請求項2記載の薄膜回路装置。 - 前記薄膜素子は、
可撓性基板と、
前記可撓性基板上に所定のパターンの薄膜が積層されて形成された薄膜回路層と、
を有する請求項1記載の薄膜回路装置。 - 前記回路基板は、可撓性基板である、
請求項1記載の薄膜回路装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の薄膜回路装置を備える電子機器。
- 接続端子部を備える薄膜素子を形成する工程と、
配線部を備える回路基板を形成する工程と、
前記回路基板の前記配線部と、前記薄膜素子の前記接続端子部の間に導電性接合材を介在させて、前記回路基板と前記薄膜素子を対向させる工程と、
前記導電性接合材にエネルギー光を照射して前記導電性接合材を溶融させて、前記配線部および前記接続端子部に対して前記導電性接合材を接合させる工程と、
を有する薄膜回路装置の製造方法。 - 前記エネルギー光を照射する際に、前記導電性接合材の形成位置に局所的にレーザ光を照射する、
請求項7記載の薄膜回路装置の製造方法。 - 前記薄膜素子を形成する工程において、前記接続端子部上に周囲より吐出した突起電極を形成する工程をさらに有する、
請求項7記載の薄膜回路装置の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP2006132091A JP2007304299A (ja) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | 薄膜回路装置およびその製造方法、並びに電子機器 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011138090A (ja) * | 2010-01-04 | 2011-07-14 | Seiko Epson Corp | 電子デバイス用基板、電子デバイス及びこれらの製造方法並びに電子機器 |
JP2018013725A (ja) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置の作製方法、表示装置、表示モジュールおよび電子機器 |
-
2006
- 2006-05-11 JP JP2006132091A patent/JP2007304299A/ja active Pending
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