JP2011081053A - 半導体装置、半導体装置を用いた画像表示装置及び半導体装置を構成するフィルム配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像表示装置の温度上昇により生じる半導体装置に対する応力によってフィルム配線基板に設けられた配線が断線することを防止できるようにする。
【解決手段】半導体装置は、互いに対向する２辺のうちの一方の端部に形成された入力端子部６と他方の端部に形成された出力端子部５とを有し、且つ、入力端子部６と出力端子部５との間に導体配線１６が形成された配線領域と該配線領域を覆う樹脂被膜８とを有するフィルム配線基板２と、フィルム配線基板２の上に設けられた放熱板３と、フィルム配線基板２における放熱板３と対向する位置に設けられた半導体素子１とを含む。樹脂被膜８は、フィルム配線基板２における入力端子部６、出力端子部５及び半導体素子１を除く配線領域の上に形成され、出力端子部５と放熱板３との間の領域が他の領域よりも厚く形成されてなる厚肉部８ａを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイ装置等の画像表示装置の画像を駆動する半導体装置、該半導体装置を用いた画像表示装置及び該半導体装置を構成するフィルム配線基板の製造方法に関する。

近年、画像表示装置は、画像品質が高いことから、液晶ディスプレイ装置及びプラズマディスプレイ装置等が主流となっている。液晶ディスプレイ装置及びプラズマディスプレイ装置等の画像表示装置には、画像駆動用の半導体装置が設けられている。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は従来の画像駆動用の半導体装置を示している（例えば、特許文献１を参照。）。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、画像駆動用の半導体装置１０９は、可撓性を持つフィルム配線基板１０２の裏側に半導体素子１０１が保持され、該半導体素子１０１の保持部を覆うように、ねじ孔１０３ａを有する放熱板１０３が貼り付けられている。図示しないが、半導体装置１０９は、半導体素子１０１と放熱板１０３との間にグリス等からなる熱伝達材が封入されており、半導体素子１０１の電力によって発生した熱を放熱板１０３に導く機構を有している。

フィルム配線基板１０２は、フィルム基材１１５、導体配線１１６及び樹脂被膜１０８から構成され、導体配線１１６における出力端子部１０５、入力端子部１０６及び素子搭載部を除く領域には樹脂被膜８が形成されている。また、フィルム配線基板１０２には、出力端子部１０５から入力端子部１０６に向かう方向に平行に延びる２本のスリット１０２ａが設けられている。

図９は従来の画像駆動用の半導体装置が画像表示装置の一部として搭載された状態の部分的な斜視図である。図９に示すように、シャーシ１１０には、コネクタ１１２及び回路基板１１４が設けられている。シャーシ１１０のコネクタ１１２等が設けられた面と反対側の面にはパネル１１１が設けられ、シャーシ１１０及びパネル１１１を挟むように半導体装置１０９が設けられている。ここで、図８に示す入力端子部１０６は、コネクタ１１２により回路基板１１４と接続され、出力端子部１０５は、異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film：ＡＣＦ）等の導電材によりパネル１１１と接続されている。また、半導体装置１０９はねじ孔１０３ａにおいてねじ１１３によりシャーシ１１０に固持されている。また、一般に、フィルム基材１１５にはポリイミドが、放熱板１０３にはアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。

画像表示装置の温度は、電力の印加により上昇する。パネル１１１とシャーシ１１０とは互いの熱膨張係数に差があるため、画像表示装置の温度の上昇により、パネル１１１とシャーシ１１０との位置関係にずれが生じて、画像駆動用の半導体装置１０９に応力が加わる。半導体装置１０９に加わる応力によって、フィルム配線基板１０２に設けられた配線１１６が断線するという問題がある。特に、大画面パネルでは、前記の位置関係のずれが大きくなることから、断線の問題は顕著となる。そこで、図８及び図９に示す従来の半導体装置１０９は、該半導体装置１０９に加わる応力を緩和するために、フィルム配線基板１０２に、入力端子部１０６と出力端子部１０５とに向かって平行に延びる複数のスリット１０２ａが設けられている。

特開２００８−２９８８２８号公報

しかしながら、前記従来の画像駆動用の半導体装置は、低コスト化等によるフィルム配線基板の小型化により、配線に加わる応力を緩和する面積が小さくなるため、スリット１０２ａだけでは断線対策としては不十分となるという問題がある。

本発明は、前記従来の問題に鑑み、その目的は、画像表示装置の温度上昇により生じる半導体装置に対する応力によってフィルム配線基板に設けられた配線が断線することを防止できるようにすることにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置を、フィルム配線基板の樹脂膜における出力端子と半導体素子との間の領域に他の領域よりも厚く形成された部分を設ける構成とする。

具体的に、本発明に係る半導体装置は、互いに対向する２辺のうちの一方に形成された入力端子と他方に形成された出力端子とを有し、且つ、入力端子と出力端子との間に配線が形成された配線領域と該配線領域を覆う樹脂被膜とを有するフィルム配線基板と、フィルム配線基板の上に設けられた放熱板と、フィルム配線基板における放熱板と対向する位置に設けられた半導体素子とを備え、樹脂被膜は、フィルム配線基板における入力端子、出力端子及び半導体素子を除く配線領域の上に形成され、出力端子と放熱板との間の領域が他の領域よりも厚く形成されてなる厚肉部を有していることを特徴とする。

本発明の半導体装置によると、フィルム配線基板の樹脂被膜におけるパネルとシャーシと互いの熱膨張係数の差から生じる応力が集中する領域に厚肉部を設けることにより、フィルム配線基板上の配線領域の断線を防止することができる。その上、他の領域の樹脂被膜は薄く形成することにより、材料費のコストダウンを図ることができる。

本発明の半導体装置において、フィルム配線基板には、出力端子と放熱板との間の領域に、入力端子から出力端子に向かう方向に平行に延びるスリット形の孔部が形成されていてもよい。

本発明の半導体装置において、樹脂被膜における厚肉部の厚さは、５０μｍ以上であることが好ましい。

また、本発明に係る画像表示装置は、ディスプレイパネルと、ディスプレイパネルを保持するシャーシと、ディスプレイパネルとシャーシとを電気的に接続し、且つディスプレイパネルを駆動する、本発明の半導体装置とを備えていることを特徴とする。

本発明の画像表示装置によると、半導体装置を構成する樹脂被膜におけるパネルとシャーシと互いの熱膨張係数の差から生じる応力が集中する領域に厚肉部を設けることにより、フィルム配線基板上の配線領域における断線を防止することができる。その上、他の領域の樹脂被膜を薄く形成することにより、材料費のコストダウンを図ることができる。

本発明に係る半導体装置におけるフィルム配線基板の製造方法は、所定の形状を有するフィルム基材の上に、入力端子、出力端子、及び配線を含む配線領域を形成する工程（ａ）と、工程（ａ）よりも後に、配線領域の上における入力端子、出力端子及び半導体素子搭載部を除く領域に、第１の樹脂被膜を形成する工程（ｂ）と、工程（ｂ）よりも後に、第１の樹脂被膜の上における出力端子と半導体素子搭載部との間の領域に、第２の樹脂被膜を形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とする。

本発明のフィルム配線基板の製造方法によると、配線領域の上における入力端子、出力端子及び半導体素子搭載部を除く領域に、第１の樹脂被膜を形成し、その後、第１の樹脂被膜の上における出力端子と半導体素子搭載部との間の領域に、第２の樹脂被膜を形成する。このように、第１の樹脂被膜におけるパネルとシャーシと互いの熱膨張係数の差から生じる応力が集中する領域に第２の樹脂被膜を設けることにより、第２の樹脂被膜からなる厚肉部が形成されるため、フィルム配線基板上の配線領域における断線を防止することができる。その上、他の領域の樹脂被膜は薄く形成することにより、材料費のコストダウンを図ることができる。

本発明に係る半導体装置、該半導体装置を用いた画像表示装置及び半導体装置を構成するフィルム配線基板の製造方法によると、画像表示装置の温度上昇により生じる半導体装置に対する応力によってフィルム配線基板に設けられた配線が断線することを防止することができる。

（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る画像駆動用の半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。 本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態の第３変形例に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を用いた画像表示装置を示す部分的な斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を構成するフィルム配線基板の製造方法を示す工程順の断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る画像駆動用の半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は従来の画像駆動用の半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面図である。 従来の画像駆動用の半導体装置を用いた画像表示装置を示す部分的な斜視図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る半導体装置及び画像表示装置について図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、画像駆動用の半導体装置９は、可撓性を有するフィルム配線基板２に半導体素子１が保持され、該半導体素子１の保持部には、ねじ孔３ａを有する、例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる放熱板３が固着されている。図示はしていないが、半導体装置９は、半導体素子１と放熱板３との間に、グリス等からなる熱伝達材が封入されており、半導体素子１の電力によって発生した熱を放熱板３に導く機構を有している。なお、図１に示す半導体素子１は、一例であって、必ずしも樹脂被膜８側に搭載される必要はない。

フィルム配線基板２は、例えば、ポリイミドからなるフィルム基材１５、銅からなる導体配線１６及びポリイミド系樹脂からなる樹脂被膜８が順次積層されて構成されている。ここで、樹脂被膜８は、導体配線１６の上で且つ出力端子部５、入力端子部６及び素子搭載部を除く領域に形成されている。さらに、樹脂被膜８には、配線領域における出力端子部５と放熱板３の裏面側との間の領域に、他の領域よりも厚く形成された厚肉部８ａが形成されていることを特徴とする。

このように、第１の実施形態によると、樹脂被膜８におけるパネルとシャーシとの互いの熱膨張係数の差から生じる応力が集中する領域に厚肉部８ａを設けることにより、該パネルとシャーシとの熱膨張係数の差による応力がフィルム配線基板２の上の導体配線１６に及んだとしても、樹脂被膜８の厚肉部８ａによって応力が緩和されて断線を防ぐことができる。その上、樹脂被膜８における応力が及ばない領域の厚さは薄く形成されているため、余計な材料コストが削減されて、低コストの画像駆動用の半導体装置を実現することができる。

また、図１（ａ）に示すように、配線領域には、出力端子部５と放熱板３との間の領域に、入力端子部６から出力端子部５に向かう方向に延びる複数のスリット２ａを設けている。これにより、導体配線１６にかかる応力がさらに緩和できるので有効である。特に、樹脂被膜８における厚肉部８ａの厚さが５０μｍ以上であれば、断線防止効果として十分であることが実験により分かっている。

以下、第１の実施形態に係る半導体装置の種々の変形例について図面を参照しながら説明する。

図２は第１変形例であって、樹脂被膜８における厚肉部８ｂを、導体配線１６の配線領域における出力端子部５と放熱板３の裏面側との間の領域であって、出力端子部５に平行に且つ互いに間隔をおいて２箇所に分けて形成している。

図３は第２変形例であって、樹脂被膜８における厚肉部８ｃを、導体配線１６の配線領域における出力端子部５と放熱板３の裏面側との間の領域であって、各スリット２ａの周囲と、配線領域の両側の端部の４箇所に形成している。

図４は第３変形例であって、樹脂被膜８における厚肉部８ｄを、第２変形例である各厚肉部８ｃの中央部分を除いた形状とし、計８箇所に形成している。

前述したように、パネルとシャーシとの互いの熱膨張係数の差による応力は、実験等により、スリット２ａの周辺部、特にスリット２ａの端部に集中することが分かっており、状況に応じて、図１、図２、図３及び図４のうちのいずれかの厚肉部を設ければよい。ここで、第３変形例に係る半導体装置が、樹脂被膜の使用量が最も少なくなる。

図５に、第１の実施形態に係る画像駆動用の半導体装置を画像表示装置の一部として搭載した状態を示す。図５に示すように、シャーシ１０には、コネクタ１２及び回路基板１４が設けられている。シャーシ１０のコネクタ１２等が設けられた面と反対側の面にはパネル１１が設けられ、シャーシ１０及びパネル１１を挟むように、第１の実施形態に係る半導体装置９が設けられている。ここで、図１に示す入力端子部６は、コネクタ１２により回路基板１４と接続され、出力端子部５は、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）等の導電材によりパネル１１と接続されている。また、半導体装置９はねじ孔３ａにおいてねじ１３によりシャーシ１０に固持されている。

このように、第１の実施形態に係る画像表示装置は、パネル１１とシャーシ１０との互いの熱膨張係数の差による応力がフィルム配線基板２における導体配線１６に及んでも、樹脂被膜８にその膜厚が選択的に厚い厚肉部８ａを設けているため、導体配線１６にかかる応力が緩和されるので、導体配線１６の断線を防ぐことができる。

なお、画像駆動用の半導体装置９の入力端子部６は、コネクタ１２によって回路基板１４と接続する必要は必ずしもない。接続方法は、例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を用いる方法等、他の方法でもよい。

また、半導体装置９をシャーシ１０に固時する方法として、ねじ１３を用いる必要は必ずしもなく、他の方法を用いてもよい。

以下、第１の実施形態に係る半導体装置を構成するフィルム配線基板２の製造方法について図６を参照しながら説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、例えばポリイミドからなるフィルム基材１５の上に、公知の方法により、導体配線１６を形成する。

次に、図６（ｂ）に示すように、例えば厚さが２０μｍ程度の第１の樹脂被膜８Ａを、入力端子部６、出力端子部５及び素子搭載部１９を除く配線領域に形成する。

次に、図６（ｃ）に示すように、厚肉部となる第２の樹脂被膜８Ｂを、第１の樹脂被膜８Ａの上における素子搭載部１９と出力端子部５との間の領域に形成する。ここで、第１の樹脂被膜８Ａと第２の樹脂被膜８Ｂとを併せた膜厚は５０μｍ以上が好ましい。

これにより、第１の実施形態に係るフィルム配線基板２を得ることができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置について図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照しながら説明する。ここで、図１（ａ）及び（ｂ）に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第２の実施形態に係る画像駆動用の半導体装置９は、可撓性を有するフィルム配線基板２に半導体素子１が保持され、該半導体素子１の保持部には、ねじ孔３ａを有する放熱板３が固着されている。

第２の実施形態に係るフィルム配線基板２は、フィルム基材１５、導体配線１６及び樹脂被膜８が順次積層されて構成され、放熱板３は樹脂被膜８の上に固着されている。図７（ｂ）に示すように、放熱板３は断面凹状であり、半導体素子１は、導体配線１６と電気的に接続され且つ封止樹脂材１７により封止されている。また、半導体素子１と放熱板３の底面との間には、熱伝達材１８が封入されている。

第２の実施形態においては、樹脂被膜８は、導体配線１６の上で且つ出力端子部５、入力端子部６及び素子搭載部を除く領域に形成されている。さらに、樹脂被膜８には、配線領域における出力端子部５と放熱板３との間の領域に、他の領域よりも厚く形成された厚肉部８ａが形成されていることを特徴とする
このように、第２の実施形態によると、樹脂被膜８におけるパネルとシャーシとの互いの熱膨張係数の差から生じる応力が集中する領域に厚肉部８ａを設けることにより、該パネルとシャーシとの熱膨張係数の差による応力がフィルム配線基板２の上の導体配線１６に及んだとしても、樹脂被膜８の厚肉部８ａによって応力が緩和されて断線を防ぐことができる。その上、樹脂被膜８における応力が及ばない領域の厚さは薄く形成されているため、余計な材料コストが削減されて、低コストの画像駆動用の半導体装置を実現することができる。

また、図７（ａ）に示すように、配線領域には、出力端子部５と放熱板３との間の領域に、入力端子部６から出力端子部５に向かう方向に延びる複数のスリット２ａを設けている。これにより、導体配線１６にかかる応力をさらに緩和することができる。

なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態の各変形例を適用することができる。

本発明に係る半導体装置、該半導体装置を用いた画像表示装置及び半導体装置を構成するフィルム配線基板の製造方法は、画像表示装置の温度上昇により生じる半導体装置に対する応力によってフィルム配線基板に設けられた配線が断線することを防止することでき、例えば液晶ディスプレイ装置又はプラズマディスプレイ装置等に有用である。

１ 半導体素子
２ フィルム配線基板
２ａ スリット（孔部）
３ 放熱板
３ａ ねじ孔
５ 出力端子部
６ 入力端子部
８ 樹脂被膜
８ａ 厚肉部
８ｂ 厚肉部
８ｃ 厚肉部
８ｄ 厚肉部
８Ａ 第１の樹脂被膜
８Ｂ 第２の樹脂被膜（厚肉部）
９ 半導体装置
１０ シャーシ
１１ パネル
１２ コネクタ
１３ ねじ
１４ 回路基板
１５ フィルム基材
１６ 導体配線
１７ 封止樹脂材
１８ 熱伝達材
１９ 素子搭載部

Claims (5)

1. 互いに対向する２辺のうちの一方に形成された入力端子と他方に形成された出力端子とを有し、且つ、前記入力端子と前記出力端子との間に配線が形成された配線領域と該配線領域を覆う樹脂被膜とを有するフィルム配線基板と、
   前記フィルム配線基板の上に設けられた放熱板と、
   前記フィルム配線基板における前記放熱板と対向する位置に設けられた半導体素子とを備え、
   前記樹脂被膜は、前記フィルム配線基板における前記入力端子、出力端子及び半導体素子を除く前記配線領域の上に形成され、前記出力端子と前記放熱板との間の領域が他の領域よりも厚く形成されてなる厚肉部を有していることを特徴とする半導体装置。
2. 前記フィルム配線基板には、前記出力端子と前記放熱板との間の領域に、前記入力端子から前記出力端子に向かう方向に平行に延びるスリット形の孔部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記樹脂被膜における前記厚肉部の厚さは、５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
4. ディスプレイパネルと、
   前記ディスプレイパネルを保持するシャーシと、
   前記ディスプレイパネルと前記シャーシとを電気的に接続し、且つ前記ディスプレイパネルを駆動する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置とを備えていることを特徴とする画像表示装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置におけるフィルム配線基板の製造方法であって、
   所定の形状を有するフィルム基材の上に、入力端子、出力端子、及び配線を含む配線領域を形成する工程（ａ）と、
   前記工程（ａ）よりも後に、前記配線領域の上における前記入力端子、出力端子及び半導体素子搭載部を除く領域に、第１の樹脂被膜を形成する工程（ｂ）と、
   前記工程（ｂ）よりも後に、前記第１の樹脂被膜の上における前記出力端子と前記半導体素子搭載部との間の領域に、第２の樹脂被膜を形成する工程（ｃ）とを備えていることを特徴とするフィルム配線基板の製造方法。

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