JP3716564B2 - 半導体要素の実装構造及び液晶表示装置 - Google Patents

半導体要素の実装構造及び液晶表示装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ICチップ等といった半導体要素をそれを使用する各種機器に装着するための実装構造に関する。また、本発明は、その実装構造を用いた液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
各種の電子機器において、ICチップ等を基板上に装着するための実装技術として、従来より種々の方法が提案されている。例えば、ICチップ等のパッドと基板の導電用端子との間を極細線で接続するワイヤボンディング方式や、ICチップ等のパッドにバンプ(突出電極)を設けACF(Anisotropic Conductive Film :異方性導電膜)等を用いてそのバンプを基板の導電用端子に接続するフリップチップ方式等が知られている。
【0003】
例えば液晶表示装置、特に図11に示すように、液晶パネル51の透明基板51aの上にICチップ52を直接に搭載するようにしたCOG( Chip On Glass)方式の液晶表示装置の実装技術を考えると、この実装技術では、ACF52を間に挟んでICチップ52を基板51a上に重ね、さらに加圧及び加熱してICチップ52のバンプと基板51a上の導電用端子54とを導電接続する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ACFを用いた従来の実装技術では、ICチップ52のバンプ形成面すなわち能動面が、常に、基板51aの導電用端子形成面に対面した状態で実装が行われていた。通常のICチップ52は、扁平な直方体形状に形成されることが多く、そして能動面は面積の広い側の面に形成されるのが一般的である。従って、従来のように、能動面を基板51aに対面させた状態でICチップ52をその基板51a上に装着する場合には、ICチップ52を装着するために広い面積が必要となるという問題があった。このことを液晶表示装置の問題として考えれば、液晶駆動用ICを装着するための液晶パネルの周囲部分に広い面積が必要となるということであり、このことは、いわゆる液晶表示装置の額縁領域を広くすることになって液晶表示装置の小型化を阻害する。
【0005】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ICチップ等といった半導体要素を液晶パネル等といった半導体要素使用体へ装着する際の装着用面積を狭くすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体要素の実装構造は、複数の電極端子が露出する能動面を備えた半導体要素と、複数の動作電極及びそれらの動作電極に個々に連続する複数の導電用端子を備えた半導体要素使用体とに関して、半導体要素の電極端子と半導体要素使用体の導電用端子とが互いに導通するように、半導体要素を半導体要素使用体に装着させるための実装構造である。そしてこの実装構造は、能動面が側方を向くように半導体要素を半導体要素使用体に取り付け、そして、半導体要素の電極端子と半導体要素使用体の導電用端子とを導電性接着剤でつなげることを特徴とする。
【0007】
上記構成において「半導体要素」というのは、半導体素子を用いて構成されていて各種の機能を実現する要素のことであって、例えば、液晶表示装置に用いられる液晶駆動用IC、プリンタの印字ヘッドに用いられる印字制御用IC等のことである。
【0008】
また、「能動面」いうのは、半導体要素の表面のうち複数の電極端子が設けられている面のことである。通常のICチップでは、平坦状態の電極端子をパッドといい、そのパッドにバンプ(突出電極)が設けられることがある。このようにバンプが設けられる場合、本明細書ではパッド及びバンプの両方を包含する意味で電極端子ということにする。
【0009】
また、「半導体要素使用体」というのは、ICチップ等といった半導体要素を使用して各種の機能を実現する部材、機器等のことであり、具体的には、液晶表示装置の液晶パネル、プリンタ用の印字ヘッド等が考えられる。また、「動作電極」というのは、半導体要素使用体によって実現しようとしている主たる機能を実現するために動作する電極のことであって、例えば、半導体要素使用体として液晶パネルを考えれば、液晶パネルの透明基板上に形成されるストライプ状又はパターン状の透明電極が動作電極ということになる。また、半導体要素使用体として感熱印字方式のプリンタの印字ヘッドを考えれば、所定位置に配列された複数の印字用発熱体に接続された部分の個々の電極が動作電極ということになる。さらに、「導電用端子」というのは、上記の動作電極をICチップ等といった半導体要素の電極端子に導通させるために使用される端子のことである。
【0010】
以上に記載した本発明の実装構造によれば、半導体要素の能動面が半導体要素使用体の導電用端子形成面に対面するのではなくて、その能動面が側方向を向いた状態でその半導体要素が半導体要素使用体に取り付けられる。通常、半導体要素の能動面は面積が広く、その能動面に隣り合う側面は面積が狭いので、能動面が側方を向くようにして半導体要素を装着すれば、その半導体要素を装着させるために半導体要素使用体の表面に準備しておく面積を狭くすることができる。
【0011】
本発明に係る半導体要素の実装構造において、半導体要素は半導体要素使用体の導電用端子形成面上に置くこともできるし、あるいは、半導体要素使用体の側端面に置くこともできる。半導体要素を導電用端子形成面上に置く場合には、半導体要素が半導体要素使用体の側方向に張り出すことがなくなるので、半導体要素使用体の平面的な大きさを小さく抑えることができる。
【0012】
一方、半導体要素を半導体要素使用体の側端面に置く場合には、半導体要素が半導体要素使用体の側方に張り出すことになるので、半導体要素使用体の平面的な大きさは大きくなるかもしれない。しかしながらこの場合には、半導体要素使用体の厚さに重ねて半導体要素の厚さが加わるというのではなくて、半導体要素使用体あるいは半導体要素のうちのいずれか厚い方の厚みを持って全体の厚さが決まることになるので、全体の厚さを薄くすることができる。
【0013】
今、液晶パネル等といった半導体要素使用体の動作電極と、IC等といった半導体要素の電極端子との関係を考えると、多くの場合、半導体要素の電極端子間のピッチは半導体要素使用体の動作電極間のピッチよりも、かなり狭く設定される。この状況を図11に示す従来の液晶表示装置を例に挙げて考えれば、ピッチ幅の広い動作電極(すなわち透明電極)53とピッチ幅の狭い半導体要素(すなわちICチップ)52の電極端子とを接続するため、導電用端子54の配線パターンを斜めに傾斜させることによってピッチ幅を調整している。この配線パターン領域Hはかなり広い面積を必要とし、それ故、透明基板51aの面積が大きくなって液晶パネルの全体が大型になるという問題がある。
【0014】
これに対し、ICチップ等といった半導体要素の電極端子間のピッチを、液晶パネル等といった半導体要素使用体の動作電極間のピッチに対して実質的に等しく設定すれば、図11のピッチ調整用の配線パターン領域Hが不要となるので、半導体要素使用体の全体的な形状を非常に小さくできる。ここで「実質的」といっているのは、厳密には等しくない場合であってもそれが実用上問題とならないような誤差であるときにはそれをも含むという意味である。
【0015】
なお、半導体要素の電極端子間ピッチを半導体要素使用体の動作電極間のピッチと実質的に等しくするということは、半導体要素の長さが非常に長くなるということである。このような長さの長い半導体要素をACFを用いて実装しようとすると、個々の端子同士を十分正確に導通させることが難しくなる。これに対して本発明のように、半導体要素をその能動面が側方向を向くように配設した上で、半導体要素の電極端子と半導体要素使用体の導電用端子とを導電性接着剤でつなぐようにすれば、長さの長い半導体要素の電極端子の個々をそれぞれ正確に導電用端子に接続できる。
【0016】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、液晶を挟んで互いに対向する一対の基板と、それらの基板のうちの少なくとも1つに装着される液晶駆動用ICとを有する液晶表示装置である。そしてこの液晶表示装置では、液晶駆動用ICが装着される基板は導電用端子を備え、液晶駆動用ICは電極端子が露出する能動面を備えると共にその能動面が側方を向くように基板に取り付けられ、そして、液晶駆動用ICの電極端子と基板の導電用端子とを導電性接着剤でつなげることを特徴とする。この液晶表示装置の基板は、両方が透光性を有している場合は透過型(または反射型)の液晶表示装置であり、片方のみが透光性を有する場合は反射型の液晶表示装置となる。また画素にスイッチング素子が接続されたいわゆるアクティブマトリックス型の液晶表示装置にも適用可能であり、その場合も基板が2枚とも透光性を有する場合と、一方の基板は透光性を有さない場合がありうる。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
図1は、本発明に係る実装構造を用いた液晶表示装置の一実施形態を平面的に示している。この実施形態では、半導体要素使用体として液晶パネルを考え、半導体要素として液晶駆動用ICを考える。この液晶パネル1は、互いに対向する一対のガラス製又はプラスチック製の透光性基板1a及び1bを有する。これらの透光性基板のいずれか一方の周縁部にはシール材2が印刷によって長方形の枠状に形成され、そのシール材2によってそれらの透光性基板1a及び1bが互いに接合されている。両基板1a及び1bの間には、所定の間隙のセルギャップが形成され、そのセルギャップ内に液晶が封入される。
【0018】
図の奥側の透光性基板1aの表面には、ストライプ状電極(すなわち、動作電極)3aがITO(Indium Tin Oxide)によって形成されている。また、図の手前側の透光性基板1bの表面には、そのストライプ状電極3aと直交するストライプ状の対向電極(すなわち、動作電極)3bがITOによって形成されている。
【0019】
奥側の透光性基板1aは手前側の透光性基板1bの外側へ張り出す張出し部を有しており、その張出し部に複数の導電用端子4がITOによって形成されている。これらの導電用端子4は、透光性基板1a上に電極3aを形成するときに、それと同時に形成される。透光性基板1a上のストライプ状電極3aは導電用端子4にそのまま連続し、他方、透光性基板1b上のストライプ状電極3bは、透光性基板1bと透光性基板1aとの間に設けた導電接続剤(図示せず)を介して導電用端子4に接続されている。
【0020】
透光性基板1aの端部には液晶駆動用IC(すなわち、半導体要素)6が取り付けられている。この取り付けは、単に置くだけということであっても良いし、あるいは、適宜の接着剤や接着テープ等を用いた貼り付けであっても良い。本実施形態では、図2に示すように、液晶駆動用IC6の能動面10が側方向を向くように液晶駆動用IC6が透光性基板1aに取り付けられる。この能動面10には複数のバンプ(すなわち、電極端子)7が直線状に配列されている。これらのバンプ7の間のピッチPb は、実質的に、ストライプ状電極3b及び3a間のピッチPe と等しく設定されている。従って、液晶駆動用IC6の長さLは、図1に示すように、透光性基板1a及び1b上に電極3a及び3bが形成された領域に相当する分だけの長い長さとなっている。
【0021】
図2において、導電用端子4は電極3b及び3aから直線的に延びて液晶駆動用IC6のバンプ7の所に達している。そして、それらの導電用端子4の先端が導電性接着剤8によって各バンプ7へ個別に導電接続される。透光性基板1aの端部にはIC入力用配線パターン9が形成され、これらの配線パターン9のそれぞれに対応して、液晶駆動用IC6の能動面10上に入力用バンプ13が設けられ、それらの配線パターン9と入力用バンプ13とが導電性接着剤8によって導電接続される。配線パターン9の他端にはFPC(Flexible Printed Circuit)12が導電接続され、このFPCを通して外部のホスト制御回路から映像データや電源電圧等が供給される。
【0022】
以上のように、本実施形態では、液晶駆動用IC6のバンプ7同士間のピッチPb を液晶パネル側のストライプ状電極3a及び3b間のピッチPe と等しくしたので、それらをつなぐための導電用端子4を傾斜を持たない単なる直線パターンとすることができ、従って、その導電用端子4のための配線領域を非常に狭くできる。それ故、液晶パネルの全体形状を小さく形成できる。
【0023】
また、液晶駆動用IC6の能動面10を側方向へ向けることによってバンプ7を側方向に露出させた状態でそれらのバンプ7を導電性接着剤8によって各導電用端子4に接続するようにしたので、液晶駆動用IC6の長さが長くなる場合でも、各バンプ7を確実に導電用端子4、従ってストライプ状電極3a及び3bへ接続できる。
【0024】
ところで、液晶駆動用IC6の能動面10の幅Wn は、液晶駆動用IC6の側面部の幅Ws よりもかなり大きいのが一般的である。図11に示すような従来の液晶表示装置では液晶駆動用IC52の能動面を透光性基板51aに対面させた状態で液晶駆動用IC52を実装していたので、その実装のために広い面積を必要とした、これに対して図2に示す本実施形態のように、能動面10に隣り合う側面を使って液晶駆動用IC6を基板1a上に実装すれば、その実装のための面積を狭めることができ、よって、いわゆる液晶表示装置の額縁領域を狭めることができる。一方の基板のみが透光性を有する場合は、透光性を有していない基板側に形成される電極は透明電極である必要はない。
【0025】
(第2実施形態)
図3は、本発明に係る液晶表示装置の他の実施形態を示している。この実施形態が図2に示した実施形態と異なる点は、液晶表示装置と外部ホスト部とを接続するためのFPC12の取り付け方に改変を加えたことである。具体的には、FPC12を透光性基板1aの側方部分に引き出すのではなくて、液晶駆動用IC6の上を通ってFPC12を外部へ引き出すようにしたことである。この実施形態によれば、液晶パネルのまわりの空間を節約できる。
【0026】
(第3実施形態)
図4は、本発明に係る液晶表示装置のさらに他の実施形態を示している。この実施形態が図1に示した実施形態と異なる点は、2個の液晶駆動用IC6a及び6bを透光性基板11aの縦横のそれぞれに配設したことである。
【0027】
(第4実施形態)
図5は、本発明に係る液晶表示装置のさらに他の実施形態の要部を示している。図2に示した実施形態では、液晶駆動用IC6を透光性基板1aの導電用端子4の形成面の上に配置した。これに対し本実施形態では、透光性基板1aの側端面に液晶駆動用IC6を配置してある。この実施形態によれば、液晶表示装置の平面的な大きさが液晶駆動用IC6の幅寸法Ws 分だけ大きくなるが、液晶表示装置の高さ寸法を低くできる。
【0028】
(第5実施形態)
図6は、本発明に係る液晶表示装置のさらに他の実施形態の要部を示している。この実施形態は、図2に示した実施形態のFPC12に対して改変を加えたものであり、具体的には、FPC12を透光性基板1aの側端面に沿って回し込んで、その透光性基板1aの裏面から外部へ引き出すようにしている。この実施形態によれば、液晶パネル1におけるFPC12の取り付け部分の外観形状をすっきりさせることができる。
【0029】
(第6実施形態)
図7及び図8は、本発明に係る液晶表示装置のさらに他の実施形態の要部を示している。この実施形態では、IC入力用配線パターン19を液晶駆動用IC6の下を通してその液晶駆動用IC6の反対側へ引き出し、その引き出した部分にFPC12を接着する。各配線パターン19の一端は導電性接着剤8によってIC6のバンプ7に個々に導電接続される。また、各配線パターン19の他端はACF( Anisotropic Conductive Film:異方性導電膜)14を用いてFPC12に導電接続される。この実施形態によれば、液晶パネル1の端子長は長くなるかもしれないが、液晶パネル1に対するFPC12の装着が容易になり、また、FPC12の取り付け部分の外観形状をすっきりさせることができる。
【0030】
(第7実施形態)
図9は、本発明に係る半導体要素の実装構造のさらに他の実施形態を示している。この実施形態では、半導体要素使用体としてプリンタの印字ヘッドを考え、半導体要素として印字制御用ICを考える。ここに示した印字ヘッド21は、動作電極22及び導電用端子24が形成された基板23と、その基板23に装着される印字制御用IC26とを含んで構成される。
【0031】
図10に示すように、各動作電極22の先端には個々の画素ドットを構成する発熱体27が導電接続されている。また、液晶駆動用IC26のバンプ7は導電接着剤8によって各導電用端子24に個別に導電接続される。この実施形態においても、液晶駆動用IC26の各バンプ7間のピッチは各動作電極22間のピッチと実質的に等しく設定される。
【0032】
この実施形態では、印字対象である感熱用紙28を矢印Aで示すように発熱体27の配列方向に対して直角方向へ搬送し、その搬送時に、複数の発熱体27のいずれかに選択的に通電してそれらを発熱させて、感熱用紙28の対応部分にドット像を印字し、それらのドット像によって希望の画像を表示する。
【0033】
この実施形態においても、印字制御用IC26のバンプ間ピッチを印字ヘッド21の動作電極22間のピッチと等しくしたので、それらをつなぐための導電用端子24を傾斜を持たない単なる直線パターンとすることができ、従って、その導電用端子4のための配線領域を非常に狭くできる。それ故、印字ヘッド21の全体形状を小さく形成できる。
【0034】
また、IC26の能動面10を側方向へ向けることによってバンプ7を側方向に露出させた状態でそれらのバンプ7を導電性接着剤8によって各導電用端子24に接続するようにしたので、IC26の長さが長くなる場合でも、各バンプ7を確実に導電用端子24、従って動作電極22へ接続できる。また、能動面10を側方向へ向けた状態、すなわちIC26を立てた状態で基板23に装着するので、その装着のための面積を狭くすることができる。
【0035】
いずれの実施の形態の液晶表示装置においても、2枚の基板が透光性を有する場合を例に示したが、一方の基板を不透明(透光性を有していないもの)にしても良い。また液晶表示装置は、いわゆるアクティブマトリックス型のものでも良く、その時基板も2枚とも透光性を有するものでも良いし、一方の基板のみ透光性を有するものでも構わない。TFTやMIM等のスイッチング素子を利用したアクティブマトリックス型液晶表示装置の場合は図は省略するが、通常一方の基板に走査信号線とデータ信号線と、画素電極と、データ信号線と画素電極との間にソースドレインが挿入接続され、走査信号線にゲートが接続されたTFT素子とが配置され、他方の基板には共通電極が形成される。この時TFTに接続されている電極は画素電極以外は透光性を有していない。本発明を実施するに際し、電極が透光性を有するか否かは重要ではなく、アクティブマトリックス型の液晶表示装置に本発明を適用できることは明らかである。この場合TFTが形成されている一方の基板にいわゆるドライバICを実装すればよい。
【0036】
【発明の効果】
本発明の半導体要素の実装構造によれば、半導体要素の能動面が半導体要素使用体の導電用端子形成面に対面するのではなくて、その能動面が側方向を向いた状態でその半導体要素が半導体要素使用体に取り付けられるので、半導体要素を装着させるために半導体要素使用体の表面に準備しておく面積を狭くすることができる。この結果、半導体要素使用体の全体形状を小型にできる。
【0037】
本発明の半導体要素の実装構造によれば、半導体要素使用体の平面的な大きさを小さく抑えることができる。
【0038】
本発明の半導体要素の実装構造によれば、半導体要素使用体の高さを低く抑えることができる。
【0039】
本発明の半導体要素の実装構造によれば、半導体要素使用体の動作電極間ピッチと半導体要素の電極端子間ピッチとの違いを導電用端子によって補償する必要がなくなるので、導電用端子を単なる直線パターンによって形成でき、その結果、導電用端子の配線領域を小さくできる。このことは、半導体要素使用体の全体形状を小さくすることに関して非常に効果的である。特に、半導体要素使用体として液晶パネルを考える場合には、その液晶パネルの額縁領域を狭くすることができる。
【0040】
本発明の液晶表示装置によれば、液晶駆動用ICの能動面が液晶パネルの導電用端子形成面に対面するのではなくて、その能動面が側方向を向いた状態でその液晶駆動用ICが基板に取り付けられるので、液晶駆動用ICを装着させるために基板の表面に準備しておく面積を狭くすることができる。この結果、液晶パネルつまり液晶表示装置の全体形状を小型にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体要素の実装構造を適用した液晶表示装置の一実施形態を示す平面図である。
【図2】図1の液晶表示装置の要部を拡大して示す斜視図でる。
【図3】図2に示す構造に対する改変例を示す斜視図である。
【図4】本発明に係る半導体要素の実装構造及び液晶表示装置の他の実施形態を示す平面図である。
【図5】本発明に係る半導体要素の実装構造及び液晶表示装置のさらに他の実施形態の要部を示す斜視図である。
【図6】本発明に係る半導体要素の実装構造及び液晶表示装置のさらに他の実施形態の要部を示す斜視図である。
【図7】本発明に係る半導体要素の実装構造及び液晶表示装置のさらに他の実施形態の要部を示す斜視図である。
【図8】図7の実施形態の要部を示す斜視図である。
【図9】本発明に係る半導体要素の実装構造のさらに他の実施形態を示す斜視図である。
【図10】図9に示す実施形態の側面断面図である。
【図11】従来の半導体要素の実装構造の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
1 液晶パネル(半導体要素使用体)
1a,1b 透光性基板
2 シール材
3a,3b ストライプ状電極(動作電極)
4 導電用端子
6 液晶駆動用IC(半導体要素)
7 バンプ(電極端子)
8 導電性接着剤
9 IC入力用配線パターン
10 能動面
11a,11b 透光性基板
12 FPC
21 印字ヘッド(半導体要素使用体)
22 動作電極
23 基板
24 導電用端子
26 印字制御用IC(半導体要素)
27 発熱体
Pe ,Pb ピッチ

Claims (2)

  1. 液晶を挟んで互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板のうちの少なくとも一方に装着される液晶駆動用ICとを有する液晶表示装置において、
    前記液晶駆動用ICが装着される前記基板は、複数の電極及び前記複数の電極に個々に電気的に接続された導電用端子を備え、
    前記液晶駆動用ICは、電極端子が露出する能動面を備えると共にその能動面が側方向を向くように前記基板の側端面上に取り付けられ、
    前記液晶駆動用ICの複数の電極端子と前記基板の複数の導電用端子とが導電性接着剤によって個別に導電接続されてなり、
    前記基板の導電用端子形成面の端部にIC入力用配線パターンが形成され、これらIC入力用配線パターンの各々に対応して前記液晶駆動用ICの能動面に入力用電極端子が設けられ、前記液晶パネルのIC入力用配線パターンと前記液晶駆動用ICの入力用電極端子とが導電性接着剤によって導電接続され、前記IC入力用配線パターンの他端にFPCが導電接続されたことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 複数の電極端子が露出する能動面を備えた半導体要素を構成する液晶駆動用ICと、複数の動作電極及びそれらの動作電極に個々に連続する複数の導電用端子を備えた半導体要素使用体を構成する液晶パネルとに関して、前記液晶駆動用ICの電極端子と前記液晶パネルの導電用端子とが互いに導通するように、前記液晶駆動用ICを前記液晶パネルに装着させるための実装構造において、
    能動面が側方向を向くように前記液晶駆動用ICが前記液晶パネルを構成する基板の側端面に取り付けられ、前記液晶駆動用ICの複数の電極端子と前記液晶パネルの複数の導電用端子とが導電性接着剤によって個別に導電接続されるとともに、
    前記基板の導電用端子形成面の端部にIC入力用配線パターンが形成され、これらIC入力用配線パターンの各々に対応して前記液晶駆動用ICの能動面に入力用電極端子が設けられ、前記液晶パネルのIC入力用配線パターンと前記液晶駆動用ICの入力用電極端子とが導電性接着剤によって導電接続され、前記IC入力用配線パターンの他端にFPCが導電接続されたことを特徴とする半導体要素の実装構造。
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