JP2009246128A - 基板への集積回路チップの実装方法及び集積回路チップの実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集積回路チップの配線に断線等の故障が生じにくく信頼性が高められる集積回路チップの基板への実装方法およびその製造に用いる集積回路チップの実装装置を提供する。
【解決手段】集積回路チップ１０を可塑性の樹脂層を表面に有する基板に埋め込む際に、樹脂層内の集積回路チップ１０の側面に形成される隙間ポケット２３を、所定のノズルを用いて吐出される絶縁性樹脂の液滴２６により充填する第１工程と、チップ電極１０ａから基板電極２５までの間を、絶縁性樹脂で埋められた隙間ポケット２３を跨いで導電性材料を含む配線層２８を形成する第２工程と、を実施する。
【選択図】図３

Description

本発明は、可塑性の樹脂層を表面に有する基板に集積回路チップを埋め込み実装し、前記基板に形成された基板電極と前記集積回路チップのチップ電極とを配線層の形成により接続する集積回路チップの実装方法及びその実装を行う集積回路チップの実装装置に関する。

液晶表示パネルや有機ＥＬ表示パネルのような平面状の表示装置においては、表示する画像を構成する多数の画素のそれぞれについて、表示のオンオフを切り替えたり明るさを調整する必要があるので、それぞれの画素を制御するために薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等の微小電子デバイスを画素毎に設けることが行われている。

このような平面状の表示装置を製造する場合は、一般に、ガラス基板上に半導体製造プロセスにより多数の薄膜トランジスタ等を一体に形成していた。例えば、図１０（ａ）に示す表示パネルの例では、所定の基板上に各画素を表示するためのＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）各色の表示セルが一定の間隔で並べて多数配列してあり、それぞれの表示セルにトランジスタが一体に形成されている。

しかし、画面サイズの大きい表示装置の場合は、上記のような半導体製造プロセスは、製造設備や工数増大によるコストアップが避けられない。そこで、図１０（ｂ）に示すように、薄膜トランジスタ等を含む集積回路チップ１０１を予め作製して多数個を用意しておき、この集積回路チップ１０１をそれぞれ基板上に実装する技術がある（特許文献１参照）。
その具体的な製造工程を図１１に示した。以下に図１１に基づいて上記の工程を順次説明する。
（１）基板１０２の上に熱可塑性樹脂により構成される透明フィルム１０３を積層し、透明フィルム１０３上の所定の位置に、予め製造された集積回路チップ１０１を配置する（図１１（ａ））。
（２）加熱により透明フィルム１０３が適度に塑性変形可能な状態になった状態で集積回路チップ１０１を厚み方向に加圧することにより、集積回路チップ１０１を透明フィルム１０３の層内に埋め込み固定する（図１１（ｂ））。
（３）配線のための基板電極１０４を透明フィルム１０３の表面に所定のパターン形状に形成する（図１１（ｃ））。
（４）基板に埋め込まれた各集積回路チップ１０１の各端子と前記基板電極１０４の配線パターンとの間を電気的に接続するメタル配線１０５を形成する（図１１（ｄ））。

従って、画面サイズの大きい大型表示パネルを作成する場合であっても、それぞれの集積回路チップ１０１を別途に製造するため、コストアップを抑えて、しかも工程を簡単にして製造が可能となる。
特許第３４７４１８７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、集積回路チップ１０１を透明フィルム１０３に埋め込む際に、物理的に力を加えて埋め込むので、集積回路チップ１０１の側壁の周辺部と透明フィルム１０３との間に隙間が形成されてしまう。
図１１（ｄ）中のＡ部の拡大断面図を図１２に示した。図１２を参照すると、この例では、集積回路チップ１０１の側壁の周辺部と透明フィルム１０３との間に隙間ポケット１０６が形成されている。また、基板上の透明フィルム１０３の表面と集積回路チップ１０１の上面との間に高さＨの段差が形成されている。そのため、基板電極１０４と集積回路チップ１０１の端子とを接続するメタル配線１０５については、隙間ポケット１０６の上側を跨ぐように中間部が宙に浮いた状態で形成されることになる。

従って、特に基板が可撓性を有する場合のように、基板に大きな力や歪みが加わるような環境においては、隙間ポケット１０６の存在によりメタル配線１０５に断線が生じやすくなり、信頼性が低下する。
このような場合、信頼性を確保するために、隙間ポケット１０６等の隙間を何らかの材料で埋める必要がある。しかし、各部の隙間を埋めるために表示パネルの表面全体に渡って透明樹脂などを塗布する場合には、パネルサイズが大きいほど多量の樹脂を消費する上、表示面を樹脂により覆うために表示光の一部が遮られ、表示画質が低下する要因にもなる。

本発明は、集積回路チップの配線に断線等の故障が生じにくく信頼性が高められる集積回路チップの基板への実装方法およびその製造に用いる集積回路チップの実装装置を提供することを目的としている。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 可塑性の樹脂層を表面に有する基板に集積回路チップを埋め込み実装し、前記基板に形成された基板電極と前記集積回路チップのチップ電極とを配線層の形成により接続する集積回路チップの実装方法であって、
前記集積回路チップを埋め込む際に前記樹脂層内の前記集積回路チップの側面に形成される隙間ポケットを、所定のノズルを用いて吐出される絶縁性樹脂の液滴により充填する第１工程と、
前記チップ電極から前記基板電極までの間を、前記絶縁性樹脂で埋められた前記隙間ポケットを跨いで導電性材料を含む配線層を形成する第２工程と、
を有することを特徴とする集積回路チップの実装方法。

この集積回路チップの実装方法によれば、絶縁性樹脂の液滴をノズルから吐出し、この液滴により隙間ポケットを埋めるので、必要最小限の量の絶縁性樹脂だけで全ての隙間を埋めることができ、材料コストを削減できる。また、微細な隙間であっても隙間全体を正確に埋めることができ、高密度の実装が可能になる。そして、絶縁性樹脂を用いることで、吐出した液滴が隙間の周辺に濡れ広がったとしても電気的なショート（短絡）が発生することがなく、信頼性を損なうことがない。また、隙間ポケットを跨いで配線層を形成することで、集積回路チップのチップ電極表面、隙間ポケットを埋めた絶縁性樹脂の表面、基板の表面に密着するように配線層が形成されるので、これらの間に隙間ができにくくなり、基板の曲げや衝撃に対する信頼性が向上する。

（２） （１）記載の集積回路チップの実装方法であって、
前記絶縁性樹脂の液滴をインクジェットヘッドのノズルを用いて形成することを特徴とする集積回路チップの実装方法。

この集積回路チップの実装方法によれば、インクジェットヘッドのノズルを用いるので、所定の一定量の絶縁性樹脂の液滴を位置精度よく着弾させることができる。

（３） （１）または（２）記載の集積回路チップの実装方法であって、
前記可塑性の樹脂層が、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする集積回路チップの実装方法。

この集積回路チップの実装方法によれば、可塑性の樹脂層として熱可塑性樹脂を用いることで、集積回路チップを単純な加熱処理により基板内に埋め込むことができる。

（４） （１）または（２）記載の集積回路チップの実装方法であって、
請求項１または請求項２記載の集積回路チップの実装方法であって、
前記可塑性の樹脂層が、光硬化樹脂からなることを特徴とする集積回路チップの実装方法。

この集積回路チップの実装方法によれば、可塑性の樹脂層として光硬化樹脂を用いることで、集積回路チップを単純な活性エネルギの照射により基板内に埋め込むことができる。

（５） （１）〜（４）のいずれか１項記載の集積回路チップの実装方法であって、
前記基板が、可撓性を有するフレキシブル基板であることを特徴とする集積回路チップの実装方法。

この集積回路チップの実装方法によれば、フレキシブル基板に外力が加わって変形した場合でも、形成した配線層の断線を防止することができる。

（６） （１）〜（５）のいずれか１項記載の集積回路チップの実装方法であって、
前記基板表面における前記隙間ポケットの周縁部の少なくとも一部を含む領域を、前記絶縁性樹脂の液滴の着弾目標領域として前記ノズルを位置決めすることを特徴とする集積回路チップの実装方法。

この集積回路チップの実装方法によれば、着弾目標領域に着弾した絶縁性樹脂の液滴は、隙間ポケットの周縁部からそれに続く隙間ポケット内の狭い空間に流れ込むことになる。そのため、隙間ポケットの空間内が絶縁性樹脂で埋められて、基板表面の段差をなくすことができ、もって、配線層の断線を防止できる。

（７） （６）記載の集積回路チップの実装方法であって、
前記着弾目標領域を、前記基板電極と該基板電極に最近接する前記隙間ポケットの周縁部との間に設けたことを特徴とする集積回路チップの実装方法。

この集積回路チップの実装方法によれば、基板電極に最近接する隙間ポケットの周縁部に液滴を着実に着弾させることができ、かつ着弾誤差により、集積回路上電極を被覆し絶縁される不具合を防止することができる。

（８） （１）〜（５）のいずれか１項記載の集積回路チップの実装方法であって、
前記隙間ポケットの前記基板表面に対する周縁部の一部に接続され、前記基板表面から窪む溝部を形成し、
前記溝部の前記基板表面に対する周縁部の少なくとも一部を含む領域を、前記絶縁性樹脂の液滴の着弾目標領域として前記ノズルを位置決めすることを特徴とする集積回路チップの実装方法。

この集積回路チップの実装方法によれば、隙間ポケットに接続される溝部を形成して、この溝部に液滴を着弾させることにより、液滴の着弾位置精度が低くても、隙間ポケットに確実に絶縁性樹脂を導くことができる。

（９） （６）〜（８）のいずれか１項記載の集積回路チップの実装方法であって、
前記基板の前記隙間ポケットが存在する側の表面に光ビームを照射し、該光ビームの前記基板表面からの反射光を検出して前記隙間ポケットの位置情報を取得し、
取得した前記位置情報に基づいて、前記絶縁性樹脂の液滴の着弾位置を前記着弾目標領域に合わせるように制御することを特徴とする集積回路チップの実装方法。

この集積回路チップの実装方法によれば、光ビームの反射光を検出することにより実際に隙間ポケットが存在する位置を把握することができ、集積回路チップを実装する際に位置ずれが生じた場合であっても、液滴の着弾位置を正確に合わせることができる。

（１０） （６）〜（８）のいずれか１項記載の集積回路チップの実装方法であって、
前記基板の前記集積回路チップ実装側とは逆の裏側面に光ビームを照射し、前記基板を透過した透過光を検出して前記隙間ポケットの位置情報を取得し、
取得した前記位置情報に基づいて、前記絶縁性樹脂の液滴の着弾位置を前記着弾目標領域に合わせるように制御することを特徴とする集積回路チップの実装方法。

この集積回路チップの実装方法によれば、基板からの光ビームの透過光を検出することにより、実際に隙間ポケットが存在する位置を把握することができるので、集積回路チップを実装する際に位置ずれが生じた場合であっても、液滴の着弾位置を正確に合わせることができる。

（１１） （９）または（１０）記載の集積回路チップの実装方法であって、
前記光ビームとしてレーザ光を用いる集積回路チップの実装方法。

この集積回路チップの実装方法によれば、光ビームとしてレーザ光を用いるので、正確な位置の検出が簡単な構成で行える。

（１２） （１）〜（１１）のいずれか１項記載の集積回路チップの実装方法を実施するために用いられる実装装置であって、
可塑性の樹脂層を表面に有する基板を保持する基板保持手段と、
前記集積回路チップを保持するとともに前記基板の前記樹脂層上に前記集積回路チップを加圧密着して前記基板に埋め込むチップ埋め込み手段と、
前記基板の前記集積回路チップの埋め込み側に対面配置され、前記樹脂層内の前記集積回路チップの側面に形成される隙間ポケットに絶縁性樹脂の液滴を吐出する樹脂埋め込み手段と、
前記集積回路チップのチップ電極から前記基板上に配置された基板電極までの間を、絶縁性樹脂で埋められた前記隙間ポケットを跨いで導電性材料を含む配線層を形成する導電層形成手段と、
を備えたことを特徴とする集積回路チップの実装装置。

この集積回路チップの実装装置によれば、基板保持手段が保持している基板に対してチップ埋め込み手段が集積回路チップを加圧密着させて埋め込み、この埋め込みの際に形成される隙間ポケットが、樹脂埋め込み手段により吐出される絶縁性樹脂の液滴によって埋められる。その後、導電層形成手段により、チップ電極から基板電極までの間を、絶縁性樹脂で埋められた隙間ポケットを跨いで配線層を形成する。これにより、集積回路チップのチップ電極表面、隙間ポケットを埋めた絶縁性樹脂の表面、基板の表面に密着するように配線層が形成されるので、これらの間に隙間ができにくくなり、基板の曲げや衝撃に対する信頼性が向上する。

（１３） （１２）記載の集積回路チップの実装装置であって、
前記樹脂埋め込み手段が、インクジェットヘッドのノズルを用いて前記液滴を吐出することを特徴とする集積回路チップの実装装置。

この集積回路チップの実装装置によれば、インクジェットヘッドのノズルを用いるので、所定の一定量の絶縁性樹脂の液滴を位置精度よく着弾させることができる。

（１４） （１２）記載の集積回路チップの実装装置であって、
前記基板の隙間ポケットが存在する側の表面に光ビームを照射する光照射手段と、
前記光照射手段によって照射された光ビームの前記基板表面からの反射光を検出する反射光検出手段と、
前記反射光検出手段により検出された反射光の情報に基づいて前記隙間ポケットの位置情報を求める位置検出手段と、
前記位置検出手段が得た位置情報に基づいて前記絶縁性樹脂の液滴の着弾位置を制御する液滴吐出位置調整手段と、
を備えたことを特徴とする集積回路チップの実装装置。

この集積回路チップの実装装置によれば、光照射手段が照射する光ビームの反射光を、反射光検出手段により検出することにより、実際に隙間ポケットが存在する位置を把握することができ、集積回路チップを実装する際に位置ずれが生じた場合であっても、液滴の着弾位置を正確に合わせることができる。

本発明によれば、集積回路チップを可塑性の樹脂層を表面に有する基板に埋め込む際に、樹脂層内の集積回路チップの側面に形成される隙間ポケットを、所定のノズルを用いて吐出される絶縁性樹脂の液滴により充填し、さらに、チップ電極から基板電極までの間を、絶縁性樹脂で埋められた隙間ポケットを跨いで導電性材料を含む配線層を形成することにより、集積回路チップの配線に断線等の故障が生じにくく信頼性が高めることができる。

本発明の基板への集積回路チップの実装方法及び集積回路チップの実装装置に関する具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
ここでいう基板とは、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイに代表される平面ディスプレイの基体となる透明ガラス基板、可撓性を有して外力によって変形可能なフレキシブル基板等が挙げられ、この基板上には、絶縁膜、導電膜などが順次堆積され、画面を構成する各画素近傍にはＴＦＴ等の微小電子デバイスが配置される。各微小電子デバイスは、それぞれ各画素のオン、オフ、濃淡などを制御して、表示画像を生成する。
また、本発明は上記のような液晶表示パネルやＥＬ発光素子パネルに限らず、他の方式の表示パネルにも適用可能であり、さらに、表示装置以外にも、基板上に集積回路チップが実装される他の装置への適用も可能である。

図１は集積回路チップが埋め込まれた基板表面の一部分の拡大平面図である。
図１に示すように、本実施形態においては、平面ディスプレイ基板の表面に積層された熱可塑性樹脂フィルム２２を加熱して、その基板表面から集積回路チップ１０を押圧することで、熱可塑性樹脂フィルム２２の中に集積回路チップ１０を埋め込む。そして、熱可塑性樹脂フィルム２２の表面に形成した基板電極２５に集積回路チップ１０の内部回路と接続された端子１０ａを接続する。集積回路チップ１０の側壁の周囲には熱可塑性樹脂フィルム２２の粘性により隙間ポケット２３が形成されるが、本実施の形態では、この隙間ポケット２３に電気絶縁性を有する流体状の樹脂を充填し、隙間がなくなるように処理する。なお、ここでは熱可塑性樹脂フィルム２２を可塑性の樹脂層の例として説明するが、これに代えて、光硬化樹脂フィルムにすることもできる。

まず、集積回路チップを基板に埋め込む工程を説明する。
図２は、集積回路チップを基板に埋め込むまでの各工程（ａ）〜（ｅ）を厚み方向の断面図で模式的に示す説明図である。
集積回路チップを基板と一体化するために、基本的には特許文献１に開示された方法と同様の工程を用いて、図２に示すように集積回路チップを基板に埋め込む。以下、図２に示す各工程について説明する。

図２に示す工程（ａ）の前に、一般的な半導体製造プロセスを用いてシリコン基板上に多数の集積回路チップ１０を作成しておく。各集積回路チップ１０の内部には、トランジスタ等の回路素子が形成されている。そして、それぞれの集積回路チップ１０を切り分けた後で、図２（ａ）に示すように基板１１上に一定の間隔で多数の集積回路チップ１０を予め配置しておく。また、各集積回路チップ１０の下面と基板１１の上面との間は粘着テープ１２で貼り合わせてあるだけなので、各集積回路チップ１０は基板１１から容易に取り外すことができる。

次に、図２（ｂ）に示すように、真空チャック１５により集積回路チップ１０を吸着し、実装先に移送する。すなわち、真空チャック１５の下面を集積回路チップ１０の上面に押し当てた状態で、貫通孔１５ａから空気を吸引して、目的の集積回路チップ１０を真空チャック１５に吸引固定する。その状態で集積回路チップ１０を真空チャック１５と共に所定の実装位置まで移送する。移送先は、図２（ｃ）に示すように表示ディスプレイ基板２０の表面である。

表示ディスプレイ基板２０は、図２（ｃ）に示すようにフレキシブル基板２１の表面に可塑性材料である熱可塑性樹脂フィルム２２を積層して構成してある。フレキシブル基板２１は、透光性と可撓性とを有している。また、熱可塑性樹脂フィルム２２も透光性を有する材料で構成してある。

次に、熱可塑性樹脂フィルム２２を加熱し、熱可塑性樹脂フィルム２２が適度に塑性変形可能な状態にする。そして、図２（ｄ）に示すように、図中矢印で示すように真空チャック１５を下方に移動して集積回路チップ１０を熱可塑性樹脂フィルム２２の表面に押し当てて押圧する。この押圧力によって、熱可塑性樹脂フィルム２２が塑性変形しながら、集積回路チップ１０が熱可塑性樹脂フィルム２２の内部に埋め込まれる。

集積回路チップ１０の埋め込みが完了した後、真空チャック１５の吸引を解除して集積回路チップ１０を真空チャック１５から分離し、真空チャック１５を所定位置に戻す。これにより、図２（ｅ）に示すように集積回路チップ１０は熱可塑性樹脂フィルム２２に埋め込まれる。また、集積回路チップ１０はその上面と基板表面２２ａとがほぼ同じ高さになるように押し込まれる。

ここで、上記のように実装された集積回路チップ１０の側壁の周囲には、熱可塑性樹脂フィルム２２の粘性により隙間ポケット２３が形成される。この隙間ポケット２３が存在すると、前述の図１２に示すように、配線１０５が浮いた状態で配置されることになるので、特にフレキシブル基板２１のように外部からの力によって変形が生じる場合には、断線等の故障が生じやすくなる。

そこで、本実施形態においては、断線等の故障を防止するため、隙間ポケット２３をなくすための工程を設ける。すなわち、電気絶縁性を有する流体状の樹脂を所定のノズルから微小な液滴として吐出し、この液滴により樹脂を隙間ポケット２３の空間に充填し、隙間を埋めるように処理する。

微小な液滴を生成する方法については、インクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドや、液体を定量吐出するディスペンサあるいはマイクロディスペンサと呼ばれる微量吐出装置を用いることができる。すなわち、圧電素子を吐出駆動源として加圧室内の液体をノズルから噴射するピエゾ方式や、加熱により管内のインクに気泡を発生させて液体をノズルから噴射するサーマル方式などのオンデマンド型インクジェット方式のインクジェットヘッドや、加圧室内の液体をノズルから吐出するディスペンサを利用することにより、微小な液滴をノズルから吐出することができる。また、微小な液滴を用いることにより、必要な箇所、すなわち隙間の空いている場所だけを選択的に埋めることができる。具体的な装置構成については後述する。

図３に、集積回路チップの周辺の隙間ポケットを埋めて配線を形成するまでの各工程（ａ）〜（ｄ）を概念的に示す説明図を示した。
まず、図２（ｅ）の状態が図３（ａ）の状態に相当し、各集積回路チップ１０には、その内部回路と接続された複数の端子１０ａ、１０ｂが表面に露出する状態で設けてある。熱可塑性樹脂フィルム２２に埋め込む際に生じる隙間ポケット２３は、熱可塑性樹脂フィルム２２の表面から窪む傾斜面を有して集積回路チップ１０の周囲にわたって形成されている。

そして、平面ディスプレイ基板の熱可塑性樹脂フィルム２２の表面における隙間ポケット２３の周縁部の少なくとも一部を含む領域で、特に、基板電極２５と基板電極２５に最近接する隙間ポケット２３の周縁部である辺２３ａを含む領域を着弾目標領域Ｐ１として位置決めする。つまり、着弾目標領域Ｐ１は、基板電極２５と隙間ポケット２３の周縁部との間に設けられる。そして、この着弾目標領域Ｐ１にインクジェットヘッドまたはディスペンサのノズルを位置決めし、図３（ｂ）に示すように電気絶縁性樹脂の液滴２６をノズルから着弾目標領域Ｐ１に吐出する。

このとき、図４に示すように着弾した液滴２６Ａは、その一部が隙間ポケット２３の周縁部の辺２３ａにかかることで、隙間ポケット２３内に優先的に流れ落ち、基板電極２５の側に流動することはない。

そして、図３（ｂ）に示すように、着弾目標領域Ｐ１に向けて電気絶縁性樹脂の液滴２６を順次にノズルから吐出させると、隙間ポケット２３が電気絶縁性樹脂の液滴２６Ａで埋められて、図３（ｃ）に示すように隙間ポケット２３が電気絶縁性樹脂（充填された２６Ａを表す）２７で満たされ、熱可塑性樹脂フィルム２２の表面の段差が殆どない状態となる。

なお、隙間ポケット２３を埋めるための液滴２６の材料としては、例えばポリイミドのように電気絶縁性を有する樹脂材料を用いることができる。この電気絶縁性樹脂を用いることで、仮に基板上で濡れ広がった場合でも、ショートを生じる危惧がない。

次に、図３（ｄ）に示すように、隙間ポケット２３が電気絶縁性樹脂２７で満たされ、電気絶縁性樹脂２７の乾燥後もしくは硬化後で、集積回路チップ１０の端子１０ａと基板電極２５とを電気的に接続する配線層２８を形成する。なお、図示はしていないが、端子１０ｂ等の他の端子があれば、これについても同様に配線層を形成する。

配線層２８については、従来のようにフォトリソグラフィのプロセスを利用して形成することもできるが、本実施の形態においては、導電性材料が分散されている微小な液滴をインクジェットヘッド又はディスペンサのノズルから吐出し、この液滴を基板表面２２ａの所定位置に着弾させることにより配線層２８のパターンを形成する。

このように、本実施形態の実装方法によれば、着弾目標領域Ｐ１に着弾した絶縁性樹脂の液滴２６は、隙間ポケット２３の周縁部からそれに続く隙間ポケット２３内の狭い空間に流れ込むことになる。そのため、隙間ポケット２３の空間内が絶縁性樹脂で埋められて、平面ディスプレイ基板表面の段差をなくすことができ、もって、配線層２８の断線を防止できる。そして、基板電極２５に最近接する隙間ポケット２３の周縁部に液滴を着実に着弾させることができ、かつ着弾誤差により、集積回路上電極を被覆し絶縁される不具合を防止できる。

上記の図３に示す各工程の処理は、例えば図５に示す実装装置により行うことができる。
図５は図３に示した製造工程で使用される実装装置の一構成例を示す概略構成図である。
図５に示す実装装置１００は、表示ディスプレイ基板２０を保持する基板保持手段としての可動テーブル３１と、集積回路チップ１０を保持して表示ディスプレイ基板２０に加圧密着させて埋め込むチップ埋め込み手段としての真空チャック１５および加圧密着駆動部３３と、絶縁性樹脂の微小な液滴を吐出する樹脂埋め込み手段としての吐出ノズル３４および吐出材料供給部３５とを備え、さらに、可塑性材料を軟化させる可塑化手段としての加熱部３６を備えている。

真空チャック１５および吐出ノズル３４は、表示ディスプレイ基板２０の集積回路チップ１０の埋め込み側に対面して配置されたヘッド部３７に搭載される。また、ヘッド部３７には、真空チャック１５による吸着位置や実装位置、吐出ノズル３４による液滴の吐出位置等を微調整するための位置検出手段としての光学センサ（図示略：詳細は後述する）が搭載されている。

表示ディスプレイ基板２０は可動テーブル３１によりＸ軸方向及びＹ軸方向に対して移動可能な状態で支持されており、ＸＹ駆動部３８により、表示ディスプレイ基板２０と、真空チャック１５および吐出ノズル３４の搭載されたヘッド部３７とが相対移動可能となっている。

ヘッド部３７は、吐出材料供給部３５に保持されている樹脂などの材料を、吐出ノズル３４から表示ディスプレイ基板２０の表面に微小な液滴として吐出する。また、ヘッド部３７は、真空チャック１５を下方に移動させて集積回路チップ１０を取り出し、そして表示ディスプレイ基板２０に押圧可能な上下スライド機構（図示略）を有している。上下スライド機構としては、ボールネジナット機構や空気圧を駆動源とするスライドステージ等、任意のものが利用可能である。なお、図示は省略するが、図２（ａ）に示す多数の集積回路チップ１０の配置された基板１１が、例えば可動テーブル３１に載置されて、この基板１１から真空チャック１５により集積回路チップ１０を順次取り出し可能となっている。

また、図示例では可動テーブル３１がＸＹ方向に移動する構成としているが、これに限らず、ヘッド部３７がＸＹ方向に移動する構成であってもよい。

加熱部３６は、可動テーブル３１上に配置され、表示ディスプレイ基板２０を下面から加熱して、熱可塑性樹脂フィルム２２を軟化させる。なお、熱可塑性樹脂フィルム２２の代わりに光硬化樹脂フィルムを用いる場合には、加熱部３６に代えて活性エネルギ照射手段を設け、表示ディスプレイ基板２０全体または局所に活性エネルギを照射可能にする。例えば、光硬化樹脂がＵＶ光硬化型樹脂であれば、ＵＶ光照射部を可動テーブル３１の上方、あるいはヘッド部３７に設ければよい。光硬化樹脂を用いる場合は、アスペクト比の高い溝が形成されても、この溝を確実に固化させることができる。

制御部３９は、ＸＹ駆動部３８を介しての可動テーブル３１の移動、真空チャック１５による集積回路チップ１０の埋め込み、ヘッド部３７の吐出ノズル３４からの液滴の吐出、および光学センサによる位置検出などの各種制御を行う。

本実施の形態における吐出工程では、隙間ポケット２３に対する電気絶縁性樹脂２７の充填の工程と、配線層２８を形成する工程とのそれぞれについて、微小な液滴の吐出により処理を実施する。それぞれの工程は、前者が電気絶縁性の樹脂を用いるのに対して、後者が導電性材料を含む樹脂などの材料を用いるので、特性の異なる材料を相互に異なるノズルから吐出させる必要がある。そのため、吐出ノズル３４は吐出材料の種類に応じた異なる吐出ノズルを備えている。また、２つの工程の間で、手作業により吐出ノズルを付け替えることであってもよい。つまり、樹脂埋め込み手段としての吐出ノズルと、導電層形成手段としての吐出ノズルを共に備えた構成とする。

上記構成の実装装置１００は、前述したように、ヘッド部３７に位置検出手段としての光学センサが搭載されている。図２および図３に示す各工程を実施する際に、ヘッド部３７と表示ディスプレイ基板２０との位置合わせを行う。制御部３９はＸＹ駆動部３８に座標データを渡して、ヘッド部３７を所望の位置に移動させるが、移動先における位置の微調整は、位置検出手段を用いてヘッド部３７の位置で表示ディスプレイ基板２０上の特徴位置を検出して正確な位置情報を取得する。

例えば、図３（ｂ）に示す着弾目標領域Ｐ１に液滴を吐出するようにヘッド部３７の位置を合わせる際に、制御部３９からの座標データに基づいてヘッド部３７を移動させ、その移動先において、位置検出手段を用いて吐出ノズル３４による吐出位置を微調整する。これにより、設計上の位置から多少ずれた位置に集積回路チップ１０が埋め込まれている場合や、可動テーブル３１と表示ディスプレイ基板２０との相対位置にずれがある場合でも、所望の着弾目標領域Ｐ１に正確に液滴を着弾させることが可能になる。

ここで、図５に示す実装装置のヘッド部に搭載される位置検出手段の構成例を説明する。
図６（ａ）に示す位置検出器４１は、レーザドップラー法を利用して基板表面２２の段差を検出する。レーザビーム投光部（光照射手段）４１ａからの出射光を基板表面２２ａに照射し、基板表面２２ａからの反射光をレーザビーム検出部（反射光検出手段）４１ｂで検出する。これにより、位置検出器４１から基板表面２２ａの反射面までの距離の違い（隙間ポケット２３の有無）を位置検出手段の演算処理により検出する。可動テーブル３１の駆動により、基板表面２２ａに沿ってＸ、Ｙ方向に位置検出器４１の位置を走査させて、この距離の違いを識別することにより隙間ポケット２３の位置を正確に把握できる。また、このように光ビームとしてレーザ光を用いるので、正確な位置の検出が簡単な構成で行える。

図６（ｂ）に示す位置検出器４２は、スリット光投光部４２ａから出射した所定波長のスリット光を基板表面２２ａに照射し、基板表面２２ａからの反射光をラインセンサ等の光検出部４２ｂで反射光受光位置を検出することにより、隙間ポケット２３が存在する位置のように段差がある場所とそれ以外の場所とを識別できる。スリット光としては、図６（ｂ）の紙面垂直方向に延びるスリット状の光束を用いる。なお、スリット光に限らず、スポット光であっても検出可能である。

図６（ｃ）に示す例では、フレキシブル基板２１の下方に配置された投光器４３と、ヘッド部３７に配置されたホトダイオード等の光検出器４４とによって位置検出器４５を構成している。すなわち、投光器４３から出射した光ビームをフレキシブル基板２１の下面側に照射し、フレキシブル基板２１及び熱可塑性樹脂フィルム２２を透過した透過光を光検出器４４で検出する。光検出器４４の受光強度の違いにより、集積回路チップ１０が存在する位置や、隙間ポケット２３が存在する位置を識別することができる。なお、投光に使用する光ビームは、吐出ノズル３４から吐出される材料の吸収分光波長とは異なる波長を用いることが好ましい。
これらの検出機構により検出した位置情報に基づいて、液滴吐出位置調整手段としての可動テーブル３１、ＸＹ駆動部３８、制御部３９を制御して液滴の着弾位置を制御する。

（変形例）
次に、本発明に係る変形例を説明する。
上述した隙間ポケット２３の寸法が小さい場合には、電気絶縁性樹脂の液滴２６の着弾位置にずれが生じ、液滴２６が隙間ポケット２３の周縁から外れて着弾した場合、液滴２６が隙間ポケット２３内へ流入しなくなる可能性がある。そこで、本変形例では、図７に示すように、基板表面の隙間ポケット２３の周縁部の一部に接続され、基板表面から窪む溝部２９を形成し、この溝部２９の基板表面に対する周縁部の少なくとも一部を含む領域を、絶縁性樹脂の液滴の着弾目標領域Ｐ２に含ませる。

具体的には、溝部２９を形成する位置は、隙間ポケット２３の基板表面２２ａにおける外周縁の辺のうち、基板電極２５に最近接する辺とは異なる辺２３ｂの位置に定めてある。そして、溝部２９は、辺２３ｂ一部を切り欠いて、基板表面２２ａから窪んで形成される。着弾目標領域Ｐ２は、溝部２９の集積回路チップ１０とは反対側の基板表面２２の外周縁となる辺２９ａを含む領域とする。

この溝部２９は、熱可塑性樹脂フィルム２２の基板表面２２ａに集積回路チップ１０を埋め込むときに形成することができる。本変形例では真空チャック１５Ａの一部に、この真空チャック１５Ａに吸着される集積回路チップ１０に隣接する箇所に突起部１６を形成している。このような下面に突起部１６を有する真空チャック１５Ａを用いて集積回路チップ１０の埋め込みを行う。

図８は、集積回路チップを基板に埋め込むまでの各工程（ａ）〜（ｃ）を厚み方向の断面図で模式的に示す説明図である。
図８（ａ）〜（ｂ）に示すように、フレキシブル基板２１を加熱して熱可塑性樹脂フィルム２２が軟化させた後、ヘッド部３７に搭載された真空チャック１５Ａを押し下げて集積回路チップ１０を熱可塑性樹脂フィルム２２に押し込む。このとき、真空チャック１５Ａの突起部１６も熱可塑性樹脂フィルム２２に押し当てられ、熱可塑性樹脂フィルム２２を変形させる。すると、図８（ｃ）に示すように突起部１６の形状に相当する溝部２９が集積回路チップ１０と隙間ポケット２３に隣接する位置に形成される。

そして、溝部２９の周縁部の辺２９ａを含む領域を着弾目標領域Ｐ２として、図９（ｂ）に示すように電気絶縁性樹脂の液滴２６を着弾させる。着弾した液滴２６は、基板表面２２で広がることなく、溝部２９の中に導かれ、さらに隙間ポケット２３に流れ込み、図９（ｃ）に示すように隙間ポケット２３が電気絶縁性樹脂２７で充填される。この場合、液滴２６の実際の着弾位置が着弾目標領域Ｐ２から多少ずれた場合であっても、溝部２９や隙間ポケット２３に液滴２６が掛かれば、その液滴２６は最終的に隙間ポケット２３に流れ込むので、位置ずれに対する余裕が大きくなる。

次いで、図９（ｄ）に示すように、隙間ポケット２３が電気絶縁性樹脂２７で満たされ、電気絶縁性樹脂２７の乾燥後もしくは硬化後で、集積回路チップ１０の端子１０ａと基板電極２５とを電気的に接続する配線層２８を形成する。この場合も、導電性材料を含む樹脂などの材料で構成される微小な液滴をインクジェットヘッド又はディスペンサのノズルから吐出することで配線層２８のパターンを形成する。

以上のように、隙間ポケット２３を電気絶縁性樹脂２７で充填することにより、例えば図１２に示すような隙間ポケット１０６がなくなり、配線層２８は基板表面２２ａ等と密着した状態で形成されるので、配線層２８の断線等の故障は生じにくくなる。特に、フレキシブル基板２１が湾曲したり外部からの衝撃を受けた場合の断線の発生が大幅に低減される。また、電気絶縁性樹脂２７の微小な液滴を基板表面２２ａに着弾させることにより隙間ポケット２３を充填するので、必要最小限の材料だけで隙間ポケット２３を埋めることができ、製造コストを低減できる。また、配線層２８を形成する際にも導電性を有する材料を微小な液滴として基板表面２２ａに着弾させることにより、配線層２８と基板表面２２ａ等とを確実に密着させることが可能になり、フレキシブル基板２１の湾曲や衝撃に対する耐久性が向上する。また、製造プロセスも簡単になる。

以上のように、本発明の集積回路チップの実装方法は、基板上に集積回路チップを実装する装置全般に利用でき、例えば比較的大型の液晶表示パネルやＥＬ発光表示パネルなどの装置を製造する際に適用すると、大型の半導体製造装置やクリーンルームなどの設備を用いる必要がないので製造コストを大幅に低減することができ、しかも低コストでチップ周辺の隙間を塞ぎ、配線層の断線等を防止できるので、装置のコスト低減と信頼性の改善に有益である。

集積回路チップが埋め込まれた基板表面の一部分の拡大平面図である。 集積回路チップを基板に埋め込むまでの各工程（ａ）〜（ｅ）を厚み方向の断面図で模式的に示す説明図である。 集積回路チップの周辺の隙間ポケットを埋めて配線を形成するまでの各工程（ａ）〜（ｄ）を概念的に示す説明図である。 着弾する液滴の流れを示す説明図である。 図２および図３に示した製造工程で使用される実装装置の一構成例を示す概略構成図である。 実装装置のヘッド部に搭載される位置検出手段の構成例（ａ）〜（ｃ）を示す構成図である。 変形例における集積回路チップが埋め込まれた基板表面の一部分の拡大平面図である。 集積回路チップを基板に埋め込むまでの各工程（ａ）〜（ｃ）を厚み方向の断面図で模式的に示す説明図である。 集積回路チップの周辺の隙間ポケットを埋めて配線を形成するまでの各工程（ａ）〜（ｄ）を概念的に示す説明図である。 従来の表示パネル上の一部分の構造を表す斜視図であり、（ａ）は一般的な半導体製造プロセスを用いてＴＦＴを基板上に形成した場合、（ｂ）は予め作成した集積回路チップを基板に埋め込んだ場合を示す図である。 集積回路チップが埋め込まれた基板を製造する各工程（ａ）〜（ｄ）を表す説明図である。 図１１（ｄ）に示すＡ部の拡大断面図である。

符号の説明

１０ 集積回路チップ
１０ａ，１０ｂ 端子
１１ 基板
１２ 粘着テープ
１５ 真空チャック
１５Ａ 真空チャック
１５ａ 貫通孔
１６ 突起部
２０ 表示ディスプレイ基板
２１ フレキシブル基板
２２ 熱可塑性樹脂フィルム
２２ａ 基板表面
２３ 隙間ポケット
２３ａ 辺
２５ 基板電極
２６ 液滴
２６Ａ 液滴
２７ 電気絶縁性樹脂
２８ 配線層
２９ 溝部
３１ 可動テーブル
３３ 加圧密着駆動部
３４ 吐出ノズル
３５ 吐出材料供給部
３６ 加熱部
３７ ヘッド部
３８ ＸＹ駆動部
３９ 制御部
４１ 位置検出器
４１ａ レーザビーム投光部
４１ｂ レーザビーム検出部
４２ 位置検出器
４２ａ スリット光投光部
４２ｂ 光検出部
４３ 投光器
４４ 光検出器
４５ 位置検出器
１００ 実装装置
Ｐ１，Ｐ２ 着弾目標領域

Claims (14)

1. 可塑性の樹脂層を表面に有する基板に集積回路チップを埋め込み実装し、前記基板に形成された基板電極と前記集積回路チップのチップ電極とを配線層の形成により接続する集積回路チップの実装方法であって、
   前記集積回路チップを埋め込む際に前記樹脂層内の前記集積回路チップの側面に形成される隙間ポケットを、所定のノズルを用いて吐出される絶縁性樹脂の液滴により充填する第１工程と、
   前記チップ電極から前記基板電極までの間を、前記絶縁性樹脂で埋められた前記隙間ポケットを跨いで導電性材料を含む配線層を形成する第２工程と、
   を有することを特徴とする集積回路チップの実装方法。
2. 請求項１記載の集積回路チップの実装方法であって、
   前記絶縁性樹脂の液滴をインクジェットヘッドのノズルを用いて形成することを特徴とする集積回路チップの実装方法。
3. 請求項１または請求項２記載の集積回路チップの実装方法であって、
   前記可塑性の樹脂層が、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする集積回路チップの実装方法。
4. 請求項１または請求項２記載の集積回路チップの実装方法であって、
   前記可塑性の樹脂層が、光硬化樹脂からなることを特徴とする集積回路チップの実装方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の集積回路チップの実装方法であって、
   前記基板が、可撓性を有するフレキシブル基板であることを特徴とする集積回路チップの実装方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の集積回路チップの実装方法であって、
   前記基板表面における前記隙間ポケットの周縁部の少なくとも一部を含む領域を、前記絶縁性樹脂の液滴の着弾目標領域として前記ノズルを位置決めすることを特徴とする集積回路チップの実装方法。
7. 請求項６記載の集積回路チップの実装方法であって、
   前記着弾目標領域を、前記基板電極と該基板電極に最近接する前記隙間ポケットの周縁部との間に設けたことを特徴とする集積回路チップの実装方法。
8. 請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の集積回路チップの実装方法であって、
   前記隙間ポケットの前記基板表面に対する周縁部の一部に接続され、前記基板表面から窪む溝部を形成し、
   前記溝部の前記基板表面に対する周縁部の少なくとも一部を含む領域を、前記絶縁性樹脂の液滴の着弾目標領域として前記ノズルを位置決めすることを特徴とする集積回路チップの実装方法。
9. 請求項６〜請求項８のいずれか１項記載の集積回路チップの実装方法であって、
   前記基板の前記隙間ポケットが存在する側の表面に光ビームを照射し、該光ビームの前記基板表面からの反射光を検出して前記隙間ポケットの位置情報を取得し、
   取得した前記位置情報に基づいて、前記絶縁性樹脂の液滴の着弾位置を前記着弾目標領域に合わせるように制御することを特徴とする集積回路チップの実装方法。
10. 請求項６〜請求項８のいずれか１項記載の集積回路チップの実装方法であって、
    前記基板の前記集積回路チップ実装側とは逆の裏側面に光ビームを照射し、前記基板を透過した透過光を検出して前記隙間ポケットの位置情報を取得し、
    取得した前記位置情報に基づいて、前記絶縁性樹脂の液滴の着弾位置を前記着弾目標領域に合わせるように制御することを特徴とする集積回路チップの実装方法。
11. 請求項９または請求項１０記載の集積回路チップの実装方法であって、
    前記光ビームとしてレーザ光を用いる集積回路チップの実装方法。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれか１項記載の集積回路チップの実装方法を実施するために用いられる実装装置であって、
    可塑性の樹脂層を表面に有する基板を保持する基板保持手段と、
    前記集積回路チップを保持するとともに前記基板の前記樹脂層上に前記集積回路チップを加圧密着して前記基板に埋め込むチップ埋め込み手段と、
    前記基板の前記集積回路チップの埋め込み側に対面配置され、前記樹脂層内の前記集積回路チップの側面に形成される隙間ポケットに絶縁性樹脂の液滴を吐出する樹脂埋め込み手段と、
    前記集積回路チップのチップ電極から前記基板上に配置された基板電極までの間を、絶縁性樹脂で埋められた前記隙間ポケットを跨いで導電性材料を含む配線層を形成する導電層形成手段と、
    を備えたことを特徴とする集積回路チップの実装装置。
13. 請求項１２記載の集積回路チップの実装装置であって、
    前記樹脂埋め込み手段が、インクジェットヘッドのノズルを用いて前記液滴を吐出することを特徴とする集積回路チップの実装装置。
14. 請求項１２記載の集積回路チップの実装装置であって、
    前記基板の隙間ポケットが存在する側の表面に光ビームを照射する光照射手段と、
    前記光照射手段によって照射された光ビームの前記基板表面からの反射光を検出する反射光検出手段と、
    前記反射光検出手段により検出された反射光の情報に基づいて前記隙間ポケットの位置情報を求める位置検出手段と、
    前記位置検出手段が得た位置情報に基づいて前記絶縁性樹脂の液滴の着弾位置を制御する液滴吐出位置調整手段と、
    を備えたことを特徴とする集積回路チップの実装装置。

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