JP2012079807A

JP2012079807A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2012079807A
Application number: JP2010221617A
Authority: JP
Inventors: Masayo Katsumata; まさ代勝又
Original assignee: Hitachi Cable Film Device Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Film Device Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-19

Abstract

【課題】導通不良の発生を抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス基板２上の複数の第１電極３とフィルム基板４上の複数の第２電極５とを、対応する電極同士がそれぞれ向かい合うように位置合せすると共に、複数の第１電極３と複数の第２電極５の間に、熱硬化性樹脂中に導電性粒子を分散させた接合材料９を介在させ、接合材料９をガラス基板２とフィルム基板４とで挟み込み、フィルム基板４の複数の第２電極５が形成された部分にレーザ光Ｌを照射し、該レーザ光Ｌによりフィルム基板４を予加熱して、ガラス基板２に対してフィルム基板４を仮圧着した後、ガラス基板２とフィルム基板４とをヒートツール１２で加熱加圧して本圧着し、複数の第１電極３と複数の第２電極５の対応する電極同士を、接合材料９を介在としてそれぞれ電気的に接合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴガラス基板と、ＴＦＴを駆動する駆動用半導体素子が実装されたＣＯＦテープとを接続する際に好適な半導体装置の製造方法に関するものである。

近年、液晶表示装置が急速に普及してきている。

液晶表示装置の１つとして、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）を用いたＴＦＴ液晶表示装置がある。このＴＦＴ液晶表示装置では、液晶パネルには、液晶材料の駆動素子であるＴＦＴを表面に規則的に配列して形成したＴＦＴガラス基板が用いられている。

ＴＦＴガラス基板と液晶表示装置に設けられるプリント配線板（Printed Wiring Board；ＰＷＢ）とは、ＴＦＴを駆動する駆動用半導体素子（ＬＳＩ（Large scale Integration）など）が実装されたＣＯＦ（Chip on film/FPC）テープにより接続される。

このとき、ＴＦＴガラス基板とＣＯＦテープとの接続、ＰＷＢとＣＯＦテープとの接続は、それぞれ異方性導電膜（Anisotropic Conductive Film；ＡＣＦ）を用いたアウターリードボンディング（Outer Lead Bonding；ＯＬＢ）により行われるのが一般的である。

図５に示すように、ＯＬＢでは、ステージ５１上にＴＦＴガラス基板５２を載置し、ＴＦＴガラス基板５２に整列して形成された複数の第１電極（接続端子）５３と、ＣＯＦテープ５４上に形成された複数の第２電極（接続端子）５５とを、対応する電極同士がそれぞれ向かい合うように位置合せ（アライメント）すると共に、複数の第１電極５３と複数の第２電極５５の間にＡＣＦ５６を介在させ、ＡＣＦ５６をＴＦＴガラス基板５２とＣＯＦテープ５４とで挟み込み、この状態で、ヒートツール５７を降下させ、ＣＯＦテープ５４をＴＦＴガラス基板５２側に加圧しつつ加熱して、複数の第１電極５３と複数の第２電極５５の対応する電極同士を、ＡＣＦ５６を介在させてそれぞれ電気的に接合することが行われている。

ヒートツール５７によりＣＯＦテープ５４を直接加圧すると、はみ出したＡＣＦ５６がヒートツール５７に付着したり、また加圧する際の圧力が不均一となるおそれがあるため、ヒートツール５７を汚れから保護し、かつ圧力の均一性を向上するため、ヒートツール５７とＣＯＦテープ５４との間にクッションシート５８を介在させて、ヒートツール５７による加熱加圧をクッションシート５８を介して行うようにしている。

また、ＯＬＢでは、ヒートツール５７による加熱加圧の際に位置ずれが発生してしまうことを抑制するため、ヒートツール５７による加熱加圧（以下、本圧着という）に先立ち、ＣＯＦテープ５４を低温で予加熱（プレヒート）して、両電極５３，５５の位置合せをした状態で、ＴＦＴガラス基板５２とＣＯＦテープ５４とを仮に固定する仮圧着の工程が行われている。

従来、仮圧着を行う際には、ヒートツール５７をクッションシート５８に押し当てる直前に、ヒートツール５７の降下速度を落とし、ヒートツール５７の輻射熱によりＣＯＦテープ５４を予加熱し、ＣＯＦテープ５４を熱膨張させ（例えば２０μｍ前後膨張させ）て、ＴＦＴガラス基板５２とＣＯＦテープ５４とを仮に固定することが一般に行われている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１〜４がある。

特開２００９−２２４３９４号公報特開２００８−１５３３９９号公報特開２００８−１５３３６６号公報特開２００９−２２４３９５号公報

ところで、ＡＣＦ５６としては、熱硬化性樹脂中に導電性粒子を分散させたものと、熱可塑性樹脂中に導電性粒子を分散させたものがある。

しかしながら、ＡＣＦ５６として熱硬化性樹脂中に導電性粒子を分散させたものを用いた場合、上述のような仮圧着の方法では、ヒートツール５７の輻射熱がＡＣＦ５６にも伝わり、仮圧着中に熱硬化性樹脂の硬化が始まってしまう。仮圧着時に熱硬化性樹脂が硬化してしまうと、本圧着時に導電性粒子が流動しなくなり、その結果、図６に示すように、一部の電極５３，５５間において、導電性粒子５６ａが介在せず、絶縁体である熱硬化性樹脂５６ｂのみが介在してしまう場合があり、導通不良を引き起こしてしまう可能性がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、導通不良の発生を抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、ガラス基板上に整列して形成された複数の第１電極と、フィルム基板上に前記複数の第１電極と対応するように整列して形成された複数の第２電極とを、熱硬化性樹脂中に導電性粒子を分散させた接合材料を介在としてそれぞれ電気的に接合する半導体装置の製造方法であって、前記ガラス基板上の前記複数の第１電極と前記フィルム基板上の前記複数の第２電極とを、対応する電極同士がそれぞれ向かい合うように位置合せすると共に、前記複数の第１電極と前記複数の第２電極の間に前記接合材料を介在させ、前記接合材料を前記ガラス基板と前記フィルム基板とで挟み込み、前記フィルム基板の前記複数の第２電極が形成された部分にレーザ光を照射し、該レーザ光により前記フィルム基板を予加熱して、前記ガラス基板に対して前記フィルム基板を仮圧着した後、前記ガラス基板と前記フィルム基板とをヒートツールで加熱加圧して本圧着し、前記複数の第１電極と前記複数の第２電極の対応する電極同士を、前記接合材料を介在としてそれぞれ電気的に接合する半導体装置の製造方法である。

前記ガラス基板は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴガラス基板であり、前記フィルム基板は、前記薄膜トランジスタを駆動する駆動用半導体素子が実装されたＣＯＦテープであってもよい。

前記ヒートツールと別体にレーザ照射装置を設け、当該レーザ照射装置から照射したレーザ光を、前記フィルム基板の前記ガラス基板と反対側に配置したミラーにより反射させて、前記フィルム基板に照射するようにしてもよい。

前記ヒートツールにレーザ照射装置を設け、当該レーザ照射装置から前記フィルム基板にレーザ光を照射するようにしてもよい。

前記接合材料として、異方性導電膜を用いてもよい。

本発明によれば、導通不良の発生を抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供できる。

（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。本発明で用いるＣＯＦテープを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその２Ｂ−２Ｂ線断面図である。図１の半導体装置の製造方法で製造した半導体装置を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその３Ｂ−３Ｂ線断面図である。本発明の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。従来の半導体装置の製造方法を説明する図である。従来技術において、一部の電極間で導通不良が発生することを説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

本発明の半導体装置の製造方法は、ガラス基板上に整列して形成された複数の第１電極と、フィルム基板上に複数の第１電極と対応するように整列して形成された複数の第２電極とを、熱硬化性樹脂中に導電性粒子を分散させた接合材料を介在としてそれぞれ電気的に接合する方法、すなわちＯＬＢにより半導体装置を製造する方法である。

本明細書では、ガラス基板として、ＴＦＴが形成されたＴＦＴガラス基板を用い、フィルム基板として、ＴＦＴを駆動する駆動用半導体素子（ＬＳＩ）が実装されたＣＯＦテープを用い、半導体装置としてＴＦＴ液晶表示装置を製造する場合を説明するが、本発明は、ＴＦＴ液晶表示装置に限らず、ＯＬＢにより製造されるあらゆる半導体装置に適用可能である。つまり、例えば、ガラス基板としてＴＦＴガラス基板以外のものを用いたり、フィルム基板としてＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープやＴＣＰ（Tape Carrier Package）テープ、ＳＯＦ（System on Film）テープ、通常のＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などを用いた場合でも、当然に本発明の権利範囲に含まれる。

図１（ａ），（ｂ）は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態で用いる半導体装置の製造装置１は、ＴＦＴガラス基板２が載置されるステージ１１と、ステージ１１の上方にステージ１１に対して近接・後退可能（図示上下方向に移動可能）に設けられた加熱加圧手段としてのヒートツール１２と、ステージ１１とヒートツール１２との間に進退可能（図示左右方向に移動可能）に設けられたミラー１３と、レーザ光Ｌを出射するレーザ照射装置としてのレーザ光源１４と、ヒートツール１２を汚れから保護し、ヒートツール１２による加圧の圧力を均一化するためのクッションシート１５と、を備えている。

ステージ１１は金属からなり、クッションシート１５は、シリコーンゴムやテフロン（登録商標）などからなる。

レーザ光源１４は、ステージ１１の表面（ＴＦＴガラス基板２が載置される面）と平行な方向にレーザ光Ｌを出射するように設けられ、ミラー１３は、ステージ１１の表面に対して４５度傾斜して設けられ、レーザ光源１４から入射したレーザ光Ｌの光軸を９０度変換し、レーザ光Ｌをステージ１１側に、かつ、ステージ１１の表面と垂直な方向に出射するように設けられる。レーザ光源１４が出射するレーザ光Ｌは、ＣＯＦテープ４のみに熱エネルギーを与える波長に調整される。

ＴＦＴガラス基板２の端部（図示右側の端部）には、複数の第１電極（接続端子）３が整列して形成されている。また、ＴＦＴガラス基板２には、図示していないが、液晶材料の駆動素子であるＴＦＴ、表示電極、信号線などが形成されている。

ＴＦＴガラス基板２に接合されるＣＯＦテープ４の端部（図示左側の端部）には、ＴＦＴガラス基板２の複数の第１電極３と対応するように、複数の第２電極（接続端子）５が整列して形成されている。また、ＣＯＦテープ４には、ＴＦＴを駆動する駆動用半導体素子としてのＬＳＩ６が実装される。

図２（ａ），（ｂ）に、ＣＯＦテープ４の一例を示す。図２（ａ），（ｂ）に示すように、ＣＯＦテープ４の複数の第２電極５が形成された側と反対側の端部には、図示しないプリント配線板（ＰＷＢ）に接続される複数の第３電極７が形成されている。また、ＣＯＦテープ４には、ＬＳＩ６と複数の第２電極５、ＬＳＩ６と複数の第３電極７を接続する配線パターン８が形成されている（図２では配線パターン８を簡略化して示している）。ＣＯＦテープ４は、例えばポリイミドフィルムからなり、配線パターン８は、例えば銅配線８ａ上にスズメッキ８ｂを施したものからなる。ＬＳＩ６は、バンプ（半田バンプ，Ａｕバンプなど）６ａによりＣＯＦテープ４の配線パターン８に実装（インナーリードボンディング）される。

図１に戻り、ＴＦＴガラス基板２の複数の第１電極３とＣＯＦテープ４の複数の第２電極５との間には、熱硬化性樹脂中に導電性粒子を分散させた接合材料である異方性導電膜（ＡＣＦ）９が介在される。接合材料としては、ＡＣＦ９に限らず、異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste；ＡＣＰ）を用いてもよい。

さて、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、図１（ａ）に示すように、まず、ヒートツール１２とクッションシート１５を上方に移動（後退）させた状態で、ステージ１１上にＴＦＴガラス基板２を載置し、ＴＦＴガラス基板２の複数の第１電極３と、ＣＯＦテープ４の複数の第２電極５とを、対応する電極同士がそれぞれ向かい合うように位置合せすると共に、複数の第１電極３と複数の第２電極５の間にＡＣＦ９を介在させ、ＡＣＦ９をＴＦＴガラス基板２とＣＯＦテープ４とで挟み込み、この状態で、ＴＦＴガラス基板２とＣＯＦテープ４の仮圧着を行う。

本実施の形態では、ＣＯＦテープ４の複数の第２電極５が形成された部分（以下、接合部分という）にレーザ光Ｌを照射し、該レーザ光ＬによりＣＯＦテープ４を予加熱して、ＴＦＴガラス基板２に対してＣＯＦテープ４を仮圧着する。

より具体的には、ヒートツール１２を接合部分から十分に離間させた状態で、接合部分の上方（ステージ１１とヒートツール１２との間）にミラー１３を進出させ、レーザ光源１４を駆動してレーザ光Ｌを出射させる。すると、レーザ光Ｌは、ミラー１３で反射されて接合部分のＣＯＦテープ４に入射する。レーザ光Ｌは、ＣＯＦテープ４のみに熱エネルギーを与える波長に調整されているため、ＡＣＦ９は加熱されずにＣＯＦテープ４のみが加熱され、ＣＯＦテープ４に熱膨張が加えられる。これにより、ＴＦＴガラス基板２に対して位置合せした状態で、ＣＯＦテープ４が仮に固定される。

なお、図１（ａ）ではクッションシート１５をヒートツール１２と共に上方に移動させ、ミラー１３で反射したレーザ光Ｌを直接接合部分に照射する場合を示しているが、クッションシート１５を接合部分に載置した状態とし、ミラー１３で反射したレーザ光Ｌを、クッションシート１５を介して接合部分に照射するようにしても問題ない。

その後、図１（ｂ）に示すように、レーザ光源１４の駆動を停止すると共に、ミラー１３をヒートツール１２の下方から退避させた後、ヒートツール１２を降下させて、ヒートツール１２により接合部分を加熱加圧して本圧着し、複数の第１電極３と複数の第２電極５の対応する電極同士を、ＡＣＦ９を介在としてそれぞれ電気的に接合する。

以上により得られた半導体装置（ＴＦＴ液晶表示装置）を図３（ａ），（ｂ）に示す。図３（ａ），（ｂ）では、ＴＦＴガラス基板２に４つのＣＯＦテープ４を接合し、さらに、各ＣＯＦテープ４の複数の第３電極７をＰＷＢ３２に半田付け等によりそれぞれ接続し、ＴＦＴガラス基板２とＰＷＢ３２とを、各ＣＯＦテープ４を介して接続した半導体装置３１を示している。

図３（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法により製造した半導体装置３１では、仮圧着時にＡＣＦ９に熱が加わらないため、仮圧着時にＡＣＦ９の熱硬化性樹脂９ｂの硬化が始まることを抑制でき、その結果、本圧着時におけるＡＣＦ９内での導電性粒子９ａの流動が正常に起こり、全ての電極３，５間に導電性粒子９ａを介在させ、良好な導通を得ることが可能になる。

以上説明したように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、ＣＯＦテープ４の複数の第２電極５が形成された部分にレーザ光Ｌを照射し、該レーザ光ＬによりＣＯＦテープ４を予加熱して、ＴＦＴガラス基板２に対してＣＯＦテープ４を仮圧着した後、ＴＦＴガラス基板２とＣＯＦテープ４とをヒートツール１２で加熱加圧して本圧着し、複数の第１電極３と複数の第２電極５の対応する電極同士を、ＡＣＦ９を介在としてそれぞれ電気的に接合している。

従来のようなヒートツール１２の輻射熱による予加熱を行わず、レーザ光Ｌによる加熱で予加熱を行うことで、レーザ光Ｌの波長を調整して、ＣＯＦテープ４のみに熱エネルギーを与えることが可能となり、仮圧着時にＡＣＦ９の熱硬化性樹脂９ｂが硬化してしまうことを防ぐことができる。その結果、本圧着時におけるＡＣＦ９内での導電性粒子９ａの流動性を確保し、両電極３，５間における導通不良の発生を抑制することが可能となる。

なお、本実施の形態では、ヒートツール１２と別体にレーザ照射装置（レーザ光源１４）を設け、当該レーザ照射装置（レーザ光源１４）から照射したレーザ光Ｌを、ＣＯＦテープ４のＴＦＴガラス基板２と反対側に配置したミラー１３により反射させて、ＣＯＦテープ４に照射する場合を説明したが、図４に示す半導体装置の製造装置４１のように、ヒートツール１２にレーザ照射装置（レーザ光源）４２を設け、当該レーザ照射装置４２からＣＯＦテープ４にレーザ光Ｌを照射するように構成してもよい。このように構成することで、ミラー１３を省略することが可能となり、設備コストを抑制できる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１半導体装置の製造装置
２ガラス基板（ＴＦＴガラス基板）
３第１電極
４フィルム基板（ＣＯＦテープ）
５第２電極
９接合材料（ＡＣＦ）
１２ヒートツール
１３ミラー
１４レーザ照射装置（レーザ光源）
Ｌレーザ光

Claims

ガラス基板上に整列して形成された複数の第１電極と、フィルム基板上に前記複数の第１電極と対応するように整列して形成された複数の第２電極とを、熱硬化性樹脂中に導電性粒子を分散させた接合材料を介在としてそれぞれ電気的に接合する半導体装置の製造方法であって、
前記ガラス基板上の前記複数の第１電極と前記フィルム基板上の前記複数の第２電極とを、対応する電極同士がそれぞれ向かい合うように位置合せすると共に、前記複数の第１電極と前記複数の第２電極の間に前記接合材料を介在させ、前記接合材料を前記ガラス基板と前記フィルム基板とで挟み込み、
前記フィルム基板の前記複数の第２電極が形成された部分にレーザ光を照射し、該レーザ光により前記フィルム基板を予加熱して、前記ガラス基板に対して前記フィルム基板を仮圧着した後、
前記ガラス基板と前記フィルム基板とをヒートツールで加熱加圧して本圧着し、前記複数の第１電極と前記複数の第２電極の対応する電極同士を、前記接合材料を介在としてそれぞれ電気的に接合する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記ガラス基板は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴガラス基板であり、
前記フィルム基板は、前記薄膜トランジスタを駆動する駆動用半導体素子が実装されたＣＯＦテープである
請求項１記載の半導体装置の製造方法。
前記ヒートツールと別体にレーザ照射装置を設け、当該レーザ照射装置から照射したレーザ光を、前記フィルム基板の前記ガラス基板と反対側に配置したミラーにより反射させて、前記フィルム基板に照射するようにした請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
前記ヒートツールにレーザ照射装置を設け、当該レーザ照射装置から前記フィルム基板にレーザ光を照射するようにした請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
前記接合材料として、異方性導電膜を用いる請求項１〜４いずれかに記載の半導体装置の製造方法。