JP3720524B2 - 電極間の接続方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二基板の電極間を半田を介して接続する方法、具体的には半導体チップが搭載されたフレキシブルフィルム基板の電極と、周辺回路基板の接続電極とを接続する電極接続方法、特に液晶装置等の光学変調装置の駆動用半導体チップが搭載されたフレキシブル回路基板の入力電極と、この駆動用半導体チップに駆動電源及び制御用信号を入力するための周辺回路基板の接続電極とを接続する基板間の電極接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二基板に形成された電極間の接続技術について、光学変調装置の駆動用ＩＣの実装を例にして説明する。
【０００３】
ＥＬ表示パネル、単純マトリクス型やアクティブマトリクス型の液晶表示パネル装置等のマトリクス状に電極が形成されたディスプレイ等の光学変調装置における駆動用ＩＣの実装方法としては、例えば一般に表示パネル（光学変調パネル）における基板の表面に透明電極が形成され、該透明電極と接続して基板の周縁部に形成された接続電極と、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）法により駆動用半導体チップが搭載されたＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）の出力電極とを異方性導電接着膜を介して熱圧着接続し、このＴＣＰの入力電極と、前記駆動用半導体チップに駆動電源及び制御用信号を入力するための周辺回路基板（以下、ＰＣＢ基板と省略する）の接続電極とを半田接続している。
【０００４】
図６にＴＣＰの実装方法（接続構造）の断面の例を示す。ＴＣＰはフレキシブルフィルム基板１００の一方の面に入力電極及び出力電極のパターンが形成され、これらに接続して半導体装置が搭載されている。そして、同図に示すように、フレキシブルフィルム基板１００の入力電極１０１は、その先端部においてフィルム基材１００ａが開口されて電極リード部１０１ａがむき出し状態で、ＰＣＢ基板１０２の接続電極１０３に半田１０４を介して接続されている。また、フレキシブルフィルム基板１００の出力電極（図示省略）は、ガラス基板（図示省略）上の所定位置に、例えば異方性導電接着膜（図示省略）により接着固定されている。
【０００５】
電極リード部１０１ａと接続電極１０３間の半田付けの方法としては、ステージ１０５上に配置されたソルダーレジスト１０６が開口されているＰＣＢ基板１０２の接続電極１０３に、例えばメッキ法、スーパーソルダー法、スーパージャフィット法等により、予め半田１０４をプリコートしておき、フレキシブルフィルム基板１００の入力１０１の電極リード部１０１ａとを位置合わせした後、半田１０４がプリコートされたＰＣＢ基板１０２の接続電極１０３と、ソルダーレジスト１０６との境界部近傍を、少なくともソルダレジストの開口部（半田１０４がプリコートされた部分）の長さと実質的に同じか、より長い巾（電極リードの長手方向の巾）の熱圧着ヘッド１０７により熱圧着して半田付け接続している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した基板間の電極接続方法では、フレキシブルフィルム基板１００の入力電極１０１の電極リード部１０１ａとＰＣＢ基板１０２の接続電極１０３とを接続する際に、例えば図６に示すように熱圧着ヘッド１０７の位置合わせによりソルダーレジスト１０６と半田１０４との境界近傍を熱圧着した時に、半田１０４のプリコート量が過多の場合、余剰な半田１０４ａは、ソルダーレジスト１０６が開口されて半田逃げのあるフレキシブルフィルム基板１００の電極リード部１０１ａの一端側に集中し、半田ブリッジが発生し、隣接する電極リード間を不要に導通させるといった問題点があった。
【０００７】
また、上述したような寸法形状の熱圧着ヘッド１０７を用いる場合、フレキシブルフィルム基板１００の入力電極１０１の入力部１０１ａは、ソルダーレジスト１０５の高さ以下には圧着され難いので、半田１０４のプリコート量が少ない場合には図７に示すように、フレキシブルフィルム基板１００の入力電極１０１の電極リード部１０１ａが半田１０４に濡れずオープンとなって、ＰＣＢ基板１０２の接続電極１０３との接続ができなくなってしまう問題点があった。
【０００８】
このため、ＰＣＢ基板１０２の接続電極１０３の半田１０４のプリコート量は、ＰＣＢ基板１０２の上のソルダーレジスト１０５より高くなるような量で、且つ半田ブリッジを発生させないような量に管理する必要があるが、上述した半田プリコート方法では、半田プリコートを最適に管理する事は技術的に困難であった。また、ソルダーレジスト１０５の高さ自体もバラツキがあった。
【０００９】
本発明の目的は、一基板における電極と、他の基板における電極とを半田により接続する方法において、一方の基板の電極における半田のプリコート量の過多、過少に拘らず良好な接続を行なうことのできる電極間の接続方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、夫々電極が形成された第一の基板及び第二の基板の、該電極間の接続方法であって、半導体装置を搭載すると共にＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）を構成する前記第一の基板における半導体装置に接続する入力電極及び電子機器に接続する出力電極と、前記第一の基板の半導体装置に制御用信号及び電源を供給する前記第二の基板における電極を位置合わせする工程と、前記第一の基板における電極と前記第二の基板における電極を冷却ガスを付与しながら熱圧着して接続する工程と、を有し、前記第一及び第二の基板の電極を位置合わせする工程と、前記第一及び第二の基板の電極を接続する工程を順次くり返し行ない、かつ前記第一及び第二の基板の電極を接続する工程において、前記第二の基板に冷却ガスを付与しながら前記第一の基板の入力電極と、第二の基板の電極とを前記熱圧着により接続すると共に、前記冷却ガスの供給を前記熱圧着による接続操作と同期して行なうことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明に係る基板間の電極接続構造及び方法を、液晶表示装置における電極接続に適用した実施の形態に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の概略を示す平面図、図２は図１の装置における駆動用ＩＣが実装された要部を示す概略図（上方から見た図）、図３は図２のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。
【００１３】
この液晶表示装置３０は、対向配置された一対のガラス等からなる基板１ａ，１ｂを備えており、各基板１ａ，１ｂには、不図示の透明電極、配向膜等がそれぞれ形成され、スペーサ等の部材を介して所定のセルギャップで貼り付けられている。この基板１ａ，１ｂ間には液晶（図示省略）が挟持されており、周縁部においてシール部材（図示省略）によって封止されている。なお、基板１ａ，１ｂの各透明電極（図示省略）は、ストライプ状にそれぞれ形成されて対向及び交差して例えば単純マトリクス配置され、その交差部で画素が形成されている。また、基板１ａ，１ｂの外面には、偏光板２が貼り付けられている。
【００１４】
ところで、基板１ａ，１ｂの各透明電極（図示省略）には、その端部（電極端子）において液晶駆動用半導体チップ（駆動用ＩＣ）３がＴＡＢ（Tap automated bonding)法によってフレキシブルフィルム基板４に搭載されたＴＣＰ２０がそれぞれ接続されている。更に、これらのＴＣＰ２０は、フレキシブルフィルム基板４において、液晶駆動用半導体チップ（以下半導体チップという）３に駆動電源及び制御用信号等を入力するためのＰＣＢ基板（周辺回路基板）５が接続されている。ＰＣＢ基板５は、基板１ａ，１ｂの一方の側面に沿ってそれぞれ形成されている。
【００１５】
ＴＣＰ２０は、図２に示すようにフレキシブルフィルム基板４の一方の面側に、例えばＴＡＢ法により半導体チップ３が搭載され、他方の面側に半導体チップ３に対する入力電極パターン及び出力電極パターン（リードパターン／図２では明示なし、図３における９）が形成され、半導体チップ３の所定の電極に接続している。フレキシブルフィルム基板４上において、半導体チップ３の周囲は樹脂膜８によりコートされている。ＴＣＰ２０において、フレキシブルフィルム基板４は、例えば領域４ａ及び４ｂを残すようにパターニングされ、半導体チップ３側から見て、開口部で入力電極パターン及び出力電極パターンが露出され、入力電極リード９ａ、出力電極リード６となっている。
【００１６】
フレキシブルフィルム基板４は、例えばポリイミド、ＰＥＴといった材料から形成されている。又、入力電極（パターン）及び出力電極（パターン）は、例えば銅などの材料から形成されており、半導体チップ３の仕様に応じて所定のピッチで形成される。例えば、半導体チップ３が一般的な液晶表示装置において用いるドライバＩＣである場合、入力電極側のピッチは、ドライバＩＣが、例えばマトリクス電極構造の走査信号電極側、情報電極信号側のいずれに用いる場合であっても、１００〜５００μm 程度（本数として３０〜６０）、出力電極側のピッチは、ドライバＩＣが走査信号電極側に用いるものとして１００〜３００μm 、情報信号電極側に用いるものとして、２０〜６０μm （本数として２００〜５００程度）である。
【００１７】
フレキシブルフィルム基板４における各出力電極は、フィルム基材４ａが開口されて電極リード部６のみの状態で、ガラス基板１ａ，１ｂの各透明電極（図示省略）の端部となる各接続電極７とそれぞれ位置合わせされ、例えば異方性導電接着膜を介して熱圧着接続されている。
【００１８】
一方、フレキシブルフィルム基板４に形成された各入力電極９は、図３に示すように、フィルム基材４ｂが開口されて入力電極リード部９ａのみの状態で、予め半田１０がプリコートされたＰＣＢ基板５の各接続電極１１に半田付けで接続される。即ち、各入力電極９は、その入力電極リード部９ａの先端側領域Ａで半田１０によりＰＣＢ基板５の各接続電極１１に接続される。
【００１９】
なお、ＰＣＢ基板５にはレジスト材としてのソルダーレジスト１２がコートされており、各接続電極１１上のフレキシブルフィルム基板４の各入力電極９の先端側（フィルム基材４ｂが開口されて入力電極リード部９ａのみとなった部分）に対応する場所でソルダーレジスト１２が開口され、露出された状態で半田１０を介して入力電極リード９ａ部分と電気的に接続される。
【００２０】
次に、上述したＴＣＰ２０におけるフレキシブルフィルム基板４の入力電極９とＰＣＢ基板５の接続電極１１間の半田付けによる電極接続方法の詳細について説明する。
【００２１】
ＰＣＢ基板５とＴＣＰ２０の入力電極側の接続時の位置関係は図４（Ａ）に示す通りである。即ち、フレキシブルフィルム基板４の入力電極９の先端側の入力電極リード部９ａは、フィルム基材４，４ｂが開口されて露出しており、ＰＣＢ基板５の接続電極１１は、フレキシブルフィルム基板４の入力電極９の入力電極リード部９ａの先端側領域Ａに対応する位置にソルダーレジスト１２が開口され（開口部Ｂとする）、予め半田１０がプリコートされている。
【００２２】
そして、半田１０がプリコートされたＰＣＢ基板５の接続電極１１にフラックスを塗布した後、フレキシブルフィルム基板４の入力電極９の入力電極リード部９ａの、特に先端側領域Ａが、ステージ１３上に配置したＰＣＢ基板５のソルダーレジスト１２の開口部Ｂの半田１０がプリコートされた領域における接続電極１１に対向するように位置合わせをする。
【００２３】
次いで、同図に示すようにフレキシブルフィルム基板４の入力電極リード部９ａとＰＣＢ基板５の接続電極１１とを位置合わせした状態で、ステージ１３上に配置したＰＣＢ基板５に対し、フレキシブルフィルム基板４の入力電極リード部９ａ上から２００〜３００℃に加熱された熱圧着ヘッド１４で、フレキシブルフィルム基板４の入力電極リード部９ａを介してソルダーレジスト１２が開口され、半田１０がプリコートされている入力電極リード部９ａの先端側領域Ａのみを熱圧着して、フレキシブルフィルム基板４の入力電極９とＰＣＢ基板５の接続電極１１を半田付けで接続する。
【００２４】
図４（Ａ）における電極間の接続操作の態様について、同図上方から見た部材の位置関係を図４（Ｂ）に示す。この図では、フレキシブルフィルム基板４側の入力電極リード９ａの各ラインが、ＰＣＢ基板側ソルダレジストの開口部において接続電極の各ラインと対応し、半田を介して接続している。
【００２５】
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すような電極の接続操作では、熱圧着ヘッド１４の圧着先端面１４ａの幅（電極リードの長手方向の長さ／図４（Ｂ）におけるｂ）をソルダレジスト１２の開口幅（半田１０がプリコートされているソルダレジストの開口領域Ｂの幅／図４（Ｂ）におけるａ）より狭小としている。そして、圧着ヘッド１４の先端面１４ａの少なくとも幅方向長さが、ＰＣＢ基板５側のレジスト開口領域Ｂ内の接続電極１１上における半田１０がプリコートされた領域内に、入力電極リード９ａの半導体装置等への接続側で幅ｃ１及び他端側で幅ｃ２の部分を夫々残して収まるようになっている。こうして、熱圧着ヘッド１４の先端面の全てにおいて入力電極リード９ａ、半田１０及び接続電極１１を押圧し、これらを熱圧着させる。
【００２６】
このような実施の形態では、ソルダーレジスト１２の開口領域Ｂの幅より狭小の圧着先端面１４ａを有する熱圧着ヘッド１４の、該先端面１４ａの全てで入力電極リード９ａの先端側領域Ａのみを押圧して接続電極１１と熱圧着することにより、例えば図５に示すように、ＰＣＢ基板５の接続電極１１に半田１０のプリコート量が過多の場合でも、熱圧着ヘッド１４による熱圧着時に、溶融した半田１０の余剰な半田１０ａを、熱圧着ヘッド１４で圧着された部分に対してＰＣＢ基板５のソルダーレジスト１２が開口されている領域（以下開口領域という）Ｂ部分の両側の隙間から流出して均等に逃がすことができるので、半田ブリッジの発生を防止することができる。
【００２７】
また、ＰＣＢ基板５の接続電極１１に半田１０のプリコート量が少ない場合には、ＰＣＢ基板５のソルダーレジスト１２の高さに関係なく、半田１０がプリコートされているソルダレジスト１２の開口領域Ｂに対応する入力電極リード９ａの先端側領域Ａのみを熱圧着して、フレキシブルフィルム基板４の入力電極９とＰＣＢ基板５の接続電極１１を確実に半田付けで接続することができる。
【００２８】
上述したような図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す電極間の接続操作において、ソルダレジスト１２の開口部の幅ａは、当該接続構造を採用する回路や半導体装置等の電子デバイスの形態、更には熱圧着ヘッドの幅、電極リードや接続電極の幅、プリコートされる半田の量と関連して決定されるが、少なくとも熱圧着ヘッド１４の幅ｂより大きく、好ましくは０．５〜２．０mm程度である。
【００２９】
なお、ａとｂの関係は、好ましくはｂ／ａ＝０．５〜０．９となるように設定する。また、上記のａ＞ｂの関係より熱圧着ヘッド１４による熱圧着時に開口領域Ｂ内での熱圧着ヘッド１４の両側で設定される間隙幅ｃ１（入力電極リード９ａの半導体装置側）及びｃ２（電極リード９ａの他端側）は夫々０．１〜０．５mm程度とすることが好ましい。
【００３０】
更に、熱圧着ヘッド１４の両側に設定する間隙の幅ｃ１及びｃ２をｃ１＞ｃ２とすることが好ましい。これにより、熱圧着の際に、特に入力電極リード９ａの接続側がソルダレジスト１２の開口部での端部（図４（Ａ）に示すＤの部分）で加わる圧力を軽減し、不要な破断等を防止することができる。
【００３１】
尚、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、フレキシブルフィルム基板４において露出された入力電極リード９ａは、その露出領域（図４（Ａ）の幅ｄの部分）のうち先端部分において、ＰＣＢ基板５側の接続電極１１と熱圧着により接続させることが好ましい。こうして、入力電極リード９ａにおける実際に接続に関与しない部分（長さｅの部分）がリードやフレキシブルフィルムの変形等に対するバッファとして機能する。ここで、入力電極リード９ａの露出幅ａに対して、ｅの長さの下限を好ましくはｅ≧ｄ／５、より好ましくはｅ≧ｄ／４となるように設定し、またｅの長さの上限を好ましくはｅ≦ｄ／２、より好ましくはｅ≦２ｄ／５となるように設定する。
【００３２】
また、このように入力電極リード９ａの先端部のみにおいて接続を行なう場合、上述したように熱圧着ヘッド１４の両側に設定する間隙の幅ｃ１及びｃ２をｃ１＞ｃ２とすることは、図５に示すような熱圧着時に溢れる過剰の半田１０ａを、より露出した電極リード側から逃がすことが可能となる点で特に好ましい。
【００３３】
ところで、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す実施の形態に沿ってピッチ０．５mm（線幅０．２mm）、リード長（露出部分の長さｅ）２．０mmの入力電極リード９ａを有するＴＣＰと、ピッチ０．５mm（線幅０．２５mm）の接続電極１１を有し、ソルダレジスト１２の開口領域Ｂの幅（図４（Ａ）のａ）が１．２mmであるＰＣＢ基板を用意し、先端面の幅（図４（Ａ）のｂ）が０．８mmである熱圧着ヘッドを用いて電極間の接続を行なった。なお、熱圧着の条件は熱圧着ヘッドの温度を２４０℃として２秒間、電極リード単位面積あたり約５〜１０Ｎ／mm2 の力が付与されるように設定した。この結果、過大な半田ブリッジを生じることなく入力電極リード９ａと接続電極１１が半田１０を介して精度よく接続された。
【００３４】
尚、本実施の形態では、液晶表示装置におけるＴＣＰのフレキシブルフィルム基板及びＰＣＢ基板間の電極接続構造に適用した例であった。
【００３５】
しかしながら、上述したような熱圧着ヘッド、半田が塗布された開口部の形状及び対応関係を用いた電極間を半田を介して接続する本発明の方法は、一基板に形成された電極（パターン）を、他の基板においてレジスト材パターンに被覆され、その開口部で露出している電極と、半田を介して接続する方法として広く適用されるものである。フラットパネルディスプレイをはじめ種々の電子機器における電極間接続に広く適用され得る。
【００３６】
ＰＣＢ基板（上述した実施の形態における５）における配線等を保護するレジスト材としてのソルダレジスト（上述した実施の形態における１２）の材料としては、無機材料からなる無機系ソルダレジスト、耐熱性や耐薬品性を有する重合硬化性樹脂からなる有機系ソルダレジストがある。前者の例としてはグラファイト粉、酸化マグネシウム粉等のスラリーが挙げられ、後者の例としてはメラミン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂、あるいは紫外線硬化型樹脂が挙げられる。
【００３７】
最近の液晶表示装置等の高精細化／大判化の傾向により、当該装置における駆動ＩＣを備えたＴＣＰの出力電極と表示パネル側の基板等の取り出し電極の接続ピッチは年々微小化している。また、実装されるＴＣＰの数も増加しており、これに伴い周辺回路基板も大型化／長尺化してきている。
【００３８】
このため、特にこのフレキシブルフィルムからなるＴＣＰと周辺回路基板との電極間を接続する実装装置においては、製造時間の短縮のために熱圧着ヘッドを複数設けるか又は長尺ヘッドを用いることにより、複数のＴＣＰの入力電極をガラスエポキシ樹脂等からなるＰＣＢ基板（周辺回路基板）に同時に熱圧着するようにしている。
【００３９】
ところが、このような実装装置において、複数のＴＣＰの入力電極を同時に熱圧着する場合、この熱圧着によるＰＣＢ基板の熱膨張量が大きくなる。そして、このようにＰＣＢ基板の熱膨張量が過度に大きくなると、ＴＣＰにおいて、ＴＣＰとＰＣＢ基板とが配置される表示パネル側の基板の辺方向に剪断応力が生じ、これによりＰＣＢ基板の接続電極に固定されているＴＣＰの入力電極が破断し、不良に至ることも想定される。
【００４０】
或いは、ＴＣＰに搭載された集積回路である駆動用ＩＣとＴＣＰとの入力又は出力の電極パターン（インナーリード）との接続部が損傷を受け、不良に至ることも予想される。更には、ＴＣＰの出力電極と表示パネル側の基板との接着部が剥離し、不良に至ることもあった。そして、この問題は、特にＰＣＢ基板が長尺化する１０インチを越える場合に特に重要である。
【００４１】
上述事情に鑑みて、フレキシブルフィルム基板に半導体装置が搭載され該フレキシブルフィルム基板上に半導体装置に対して信号の入出力を行なうための電極パターンが形成されたＴＣＰを回路基板に実装する際には、ＴＣＰの電極パターンと回路基板側の電極を、回路基板側を冷却しながら熱圧着により接続することが好ましい。
【００４２】
特に、表示装置等の光学変調装置の製造において、光学変調パネル（表示パネル）に駆動信号を供給する駆動ＩＣとしての半導体装置を搭載した上記ＴＣＰを実装する際には、上記ＴＣＰの入力電極パターンと当該駆動ＩＣに対して制御用信号や電源等を供給するための周辺回路基板の接続電極の接続を、ＴＣＰ側の電極及び回路基板側の電極を回路基板側を冷却しながら熱圧着により行なうことがより好ましい。
【００４３】
次に、図面を参照して上述した冷却操作を採用した本発明の実施の形態に係る電極間の接続方法を説明する。
【００４４】
図８は、液晶表示装置において、表示パネルに対する駆動ＩＣを備えたＴＣＰを実装する際に上述した冷却操作を採用する態様の概略を示す図である。同図において、１０１は表示パネル１０２に実装されたＴＣＰ１０３に入力信号／電源信号を供給する周辺回路基板１０４がセットされる圧着ステージ、１０５は上下方向に移動可能に設けられ、周辺回路基板１０４の図示しない接続電極パターンとＴＣＰ１０３の入力電極（リード）１０６とを熱圧着して接続する熱圧着手段である熱圧着ヘッド１１５を備えた熱圧着ヘッドユニット、１０７はＴＡＢ法によりＴＣＰ１０３のフレキシブルフィルム基板１０９上に搭載された駆動用ＩＣ、１０８は周辺回路基板１０４側に冷風等を供給する冷却ノズルである。
【００４５】
図９は、図８に示す態様における、熱圧着ヘッドユニット１０５等の部材について、図８のＣの地点から見た配置例を説明するための図である。図９に示す例では、圧着ステージ１０１により支持される周辺回路基板１０４の長手方向に沿って熱圧着ヘッドユニット１０５ａ，１０５ｂは複数設けられている。また、熱圧着ヘッドユニット１０５ａ，１０５ｂの後方で、好ましくは各熱圧着ユニット１０５ａ，１０５ｂ毎に冷却ノズルが設けられている（図示せず）。こうして、複数の熱圧着ヘッドユニット１０５ａ，１０５ｂが同時に作動し、一つの周辺回路基板１０４に対して同時に複数のＴＣＰ１０３（１０３ａ，１０３ｂ）が実装され得る。
【００４６】
図１０は、図８に示す態様において用いられるＴＣＰが実装された表示パネルの概略を説明する図（上方から見た図）である。なお、同図は表示パネルを構成する基板１０２ｂを中心に示すものである。
【００４７】
同図では、基板１０２ｂの周縁部において、該基板１０２ｂに設けられた電極（例えば透明電極）に対応する端子（図示せず）と、フレキシブルフィルム基板１０９に駆動ＩＣ１０７が搭載されたＴＣＰ１０３における出力電極リード（図示せず）が、例えばＡＣＦを介して接続される形で、複数のＴＣＰ１０３が設けられている。各ＴＣＰ１０３では、フレキシブルフィルム基板１０９がパターニングされており、その開口部で入力電極リード部１０６が形成されている。
【００４８】
図１１は、図１０に示すＴＣＰ１０３を備えた表示パネルを回路基板と共に、図８に示すような形態にセットする操作を説明する図である。例えば、圧着ステージ１０１に対して、ＴＣＰ１０３を備えた表示パネル１０２及び回路基板１０４を移動させて、ＴＣＰ１０３の入力電極リード部分（図８に示す１０６）と、回路基板１０４側の接続電極の位置を正確に位置合わせする。尚、接続電極パターンの接続される表面側には半田をプリコートしておく。
【００４９】
続いて、圧着ステージ１０１上で、矢印１１０に示す方向で熱圧着ヘッドユニット（図８に示す１０５、図９に示す１０５ａ，１０５ｂ）における熱圧着ヘッド（図８に示す１１５、図９に示す１１５ａ，１１５ｂ）を降下させ、ＴＣＰ１０３側の入力電極リード及び回路基板１０４側の接続電極を熱圧着し、接続電極上にプリコートされている半田を溶融させて、上記両電極を電気的に接続させる。
【００５０】
尚、図９に示すような複数セットとなった加熱圧着ヘッドを用いる場合では、所定の個数（同図では２個）のＴＣＰについて入力電極リードと、対応する回路基板の接続電極を接続させた後、例えば圧着ステージ１０１や液晶パネル１０２を移動させて位置合わせを行ない、別の複数のＴＣＰについて入力電極リード、対応する回路基板の接続電極を接続する操作を行なう。
【００５１】
本実施形態では、上記の加熱圧着操作の際に、図８に示す熱圧着ヘッドユニット１０５に付設された冷却ノズル１０８を用いて回路基板側を冷却する。具体的には、図８や図１１に示すような状態で、ＴＣＰ１０３の入力電極リード１０６と回路基板１０４の接続電極（図示せず）が位置合わせされ、熱圧着ヘッドユニット１０５のヘッド１１５が接続部位に降下する際に、これに伴って冷却ノズル１０８も接続部位に向って降下する。そして、少なくともヘッド１１５による熱圧着操作の際に、冷却されたガスを好ましくは接続部位を含む回路基板の所定領域に供給する。
【００５２】
こうして、前述した電極間の熱圧着の際における回路基板の熱膨張が即座に収束される。ひいては、ＴＣＰ１０３とＴＣＰ１０３が実装される周辺回路基板が設けられる表示パネル等の基板の辺方向においてＴＣＰ１０３に対する剪断応力が生じることなく、既に接続されているＴＣＰ１０３の電極（入力電極）と回路基板側の電極の接続の破断や、更にはＴＣＰ１０３内における半導体装置（表示装置の駆動ＩＣ）と入力電極や出力電極との接続部位の損傷、あるいはＴＣＰ１０３の電極（出力電極）と表示パネル側の端子との接続の損傷等の不良の発生が抑制される。
【００５３】
よって、ＴＣＰ１０３の電極と回路基板の電極間の熱圧着による接続操作を、回路基板の熱膨張による不良発生を憂慮することなく、複数のＴＣＰ１０３に対して効率よく連続的に行なうことができる。
【００５４】
上述した冷却操作では、冷却ガスとして例えばＮ2 ガスやフィルタ等で微細な粉塵を除去し、乾燥させた空気を用いる。これらのガスを好ましくは１０〜２０℃で約８〜９kg／cm2 の圧力、流量５〜２０l ／min で対象物（回路基板側）に供給する。
【００５５】
複数のＴＣＰ１０３の電極における熱圧着操作において、冷却ノズル１０８による冷却ガスの吹き出し（エアーブロー）は、例えば図１２に示すようなタイミングチャートのように、各熱圧着操作の期間に同期して行なうことができる。また、このエアーブローを図１３に示すタイミングチャートのように熱圧着操作の期間に無関係に連続して行なうこともできる。この場合、熱圧着操作による回路基板側の熱膨張を極めて迅速に収束されることができる。
【００５６】
図８に示すような冷却ノズル１０８は、例えば図９に示すような複数の熱圧着ユニット１０５ａ．１０５ｂを用いる場合において、好ましくは各ユニット１０５ａ．１０５ｂ毎に設けられるが、処理するＴＣＰ１０３の個数や回路基板のサイズ、材質等に応じてユニット数に対する配置数を適宜設定する。また、冷却ノズル１０８の回路基板に対する位置も、図８に示すものに限定されず処理するＴＣＰ１０３の個数や回路基板のサイズ、材質等に応じて設定される。
【００５７】
上記冷却操作は、前述した例えば図４及び５で説明したような熱圧着ヘッド１４と回路基板の接続部位の位置関係での電極間接続において適用することが好ましい。即ち、図４及び５の態様では、ＰＣＢ基板５側を冷却しながら熱圧着ヘッド１４による熱圧着操作を行なうことが、高精度でのＴＣＰ側の電極と回路基板側の電極とを精度良く接続させる点で特に好ましい。
【００５８】
上記冷却操作は、熱圧着による電極間の接続が半田によるものに限定されずＡＣＦを介したものである場合にも適用される。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように歩によれば、一基板における電極と他基板における電極とを半田により接続するに際し、一方の基板の電極にプリコートされた半田の量の過多、過少に拘らず、良好な接続を行う方法が提供される。
【００６０】
更に、本発明によれば、一基板における電極と他基板における電極を熱圧着による接続するに際し、一方の基板の熱膨張や収縮による他の接続部位に対する影響を低減する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の概略を示す平面図。
【図２】 上記液晶表示装置における駆動用ＩＣの実装された要部の概略を示す図。
【図３】 図２のＡ−Ａ´線に沿った断面図。
【図４】 （Ａ）は、上記実施形態においてＴＣＰの入力電極と回路基板の電極を熱圧着操作により接続する際の状態を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の接続部分を上方から見た図。
【図５】 本発明の一実施形態においてＴＣＰの入力電極と回路基板の電極を熱圧着操作により接続する際の状態を示す図。
【図６】 従来のＴＣＰの実装におけるＴＣＰの電極と回路基板の電極とを熱圧着操作により接続する際に生じた半田ブリッジを示す図。
【図７】 従来のＴＣＰの実装におけるＴＣＰの電極と回路基板の電極とを熱圧着操作により接続する際の生じた接続不良状態を示す図。
【図８】 本発明の実施形態におけるＴＣＰの入力電極と回路基板の電極を熱圧着操作により接続する際の状態を示す図。
【図９】 図８に示す実施形態におけるＣの地点から見た配置例を説明するための図。
【図１０】 上記実施形態において用いるＴＣＰが実装された表示パネルの概略を示す図。
【図１１】 上記実施形態にセットする操作を模式的に示す図。
【図１２】 上記実施形態におけるエアーブローと熱圧着操作のタイミングチャートを示す図。
【図１３】 他の実施形態におけるエアーブローと熱圧着操作のタイミングチャートを示す図。
【符号の説明】
３ 液晶駆動用半導体チップ
４，１００，１０９ フレキシブルフィルム基板
５，１０２ ＰＣＢ基板
６ 出力電極リード
９，１０１ 入力電極
９ａ，１０１ａ 入力電極リード
１０，１０４ 半田
１１，１０３ 接続電極
１２，１０６ ソルダレジスト
１４，１１５，１１５ａ，１１５ｂ 熱圧着ヘッド
１４ａ 熱圧着ヘッドの先端面
ａ ソルダレジストの開口幅
ｂ 熱圧着ヘッドの圧着先端面の幅
２０，１０３，１０３ａ，１０３ｂ ＴＣＰ
３０ 液晶表示装置
１０２，１０２ｂ 表示パネル
１０４ 周辺回路基板
１０５，１０５ａ，１０５ｂ 熱圧着ヘッドユニット
１０７ 駆動用ＩＣ
１０８ 冷却ノズル
【発明の属する技術分野】
本発明は、二基板の電極間を半田を介して接続する方法、具体的には半導体チップが搭載されたフレキシブルフィルム基板の電極と、周辺回路基板の接続電極とを接続する電極接続方法、特に液晶装置等の光学変調装置の駆動用半導体チップが搭載されたフレキシブル回路基板の入力電極と、この駆動用半導体チップに駆動電源及び制御用信号を入力するための周辺回路基板の接続電極とを接続する基板間の電極接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二基板に形成された電極間の接続技術について、光学変調装置の駆動用ＩＣの実装を例にして説明する。
【０００３】
ＥＬ表示パネル、単純マトリクス型やアクティブマトリクス型の液晶表示パネル装置等のマトリクス状に電極が形成されたディスプレイ等の光学変調装置における駆動用ＩＣの実装方法としては、例えば一般に表示パネル（光学変調パネル）における基板の表面に透明電極が形成され、該透明電極と接続して基板の周縁部に形成された接続電極と、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）法により駆動用半導体チップが搭載されたＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）の出力電極とを異方性導電接着膜を介して熱圧着接続し、このＴＣＰの入力電極と、前記駆動用半導体チップに駆動電源及び制御用信号を入力するための周辺回路基板（以下、ＰＣＢ基板と省略する）の接続電極とを半田接続している。
【０００４】
図６にＴＣＰの実装方法（接続構造）の断面の例を示す。ＴＣＰはフレキシブルフィルム基板１００の一方の面に入力電極及び出力電極のパターンが形成され、これらに接続して半導体装置が搭載されている。そして、同図に示すように、フレキシブルフィルム基板１００の入力電極１０１は、その先端部においてフィルム基材１００ａが開口されて電極リード部１０１ａがむき出し状態で、ＰＣＢ基板１０２の接続電極１０３に半田１０４を介して接続されている。また、フレキシブルフィルム基板１００の出力電極（図示省略）は、ガラス基板（図示省略）上の所定位置に、例えば異方性導電接着膜（図示省略）により接着固定されている。
【０００５】
電極リード部１０１ａと接続電極１０３間の半田付けの方法としては、ステージ１０５上に配置されたソルダーレジスト１０６が開口されているＰＣＢ基板１０２の接続電極１０３に、例えばメッキ法、スーパーソルダー法、スーパージャフィット法等により、予め半田１０４をプリコートしておき、フレキシブルフィルム基板１００の入力１０１の電極リード部１０１ａとを位置合わせした後、半田１０４がプリコートされたＰＣＢ基板１０２の接続電極１０３と、ソルダーレジスト１０６との境界部近傍を、少なくともソルダレジストの開口部（半田１０４がプリコートされた部分）の長さと実質的に同じか、より長い巾（電極リードの長手方向の巾）の熱圧着ヘッド１０７により熱圧着して半田付け接続している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した基板間の電極接続方法では、フレキシブルフィルム基板１００の入力電極１０１の電極リード部１０１ａとＰＣＢ基板１０２の接続電極１０３とを接続する際に、例えば図６に示すように熱圧着ヘッド１０７の位置合わせによりソルダーレジスト１０６と半田１０４との境界近傍を熱圧着した時に、半田１０４のプリコート量が過多の場合、余剰な半田１０４ａは、ソルダーレジスト１０６が開口されて半田逃げのあるフレキシブルフィルム基板１００の電極リード部１０１ａの一端側に集中し、半田ブリッジが発生し、隣接する電極リード間を不要に導通させるといった問題点があった。
【０００７】
また、上述したような寸法形状の熱圧着ヘッド１０７を用いる場合、フレキシブルフィルム基板１００の入力電極１０１の入力部１０１ａは、ソルダーレジスト１０５の高さ以下には圧着され難いので、半田１０４のプリコート量が少ない場合には図７に示すように、フレキシブルフィルム基板１００の入力電極１０１の電極リード部１０１ａが半田１０４に濡れずオープンとなって、ＰＣＢ基板１０２の接続電極１０３との接続ができなくなってしまう問題点があった。
【０００８】
このため、ＰＣＢ基板１０２の接続電極１０３の半田１０４のプリコート量は、ＰＣＢ基板１０２の上のソルダーレジスト１０５より高くなるような量で、且つ半田ブリッジを発生させないような量に管理する必要があるが、上述した半田プリコート方法では、半田プリコートを最適に管理する事は技術的に困難であった。また、ソルダーレジスト１０５の高さ自体もバラツキがあった。
【０００９】
本発明の目的は、一基板における電極と、他の基板における電極とを半田により接続する方法において、一方の基板の電極における半田のプリコート量の過多、過少に拘らず良好な接続を行なうことのできる電極間の接続方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、夫々電極が形成された第一の基板及び第二の基板の、該電極間の接続方法であって、半導体装置を搭載すると共にＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）を構成する前記第一の基板における半導体装置に接続する入力電極及び電子機器に接続する出力電極と、前記第一の基板の半導体装置に制御用信号及び電源を供給する前記第二の基板における電極を位置合わせする工程と、前記第一の基板における電極と前記第二の基板における電極を冷却ガスを付与しながら熱圧着して接続する工程と、を有し、前記第一及び第二の基板の電極を位置合わせする工程と、前記第一及び第二の基板の電極を接続する工程を順次くり返し行ない、かつ前記第一及び第二の基板の電極を接続する工程において、前記第二の基板に冷却ガスを付与しながら前記第一の基板の入力電極と、第二の基板の電極とを前記熱圧着により接続すると共に、前記冷却ガスの供給を前記熱圧着による接続操作と同期して行なうことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明に係る基板間の電極接続構造及び方法を、液晶表示装置における電極接続に適用した実施の形態に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の概略を示す平面図、図２は図１の装置における駆動用ＩＣが実装された要部を示す概略図（上方から見た図）、図３は図２のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。
【００１３】
この液晶表示装置３０は、対向配置された一対のガラス等からなる基板１ａ，１ｂを備えており、各基板１ａ，１ｂには、不図示の透明電極、配向膜等がそれぞれ形成され、スペーサ等の部材を介して所定のセルギャップで貼り付けられている。この基板１ａ，１ｂ間には液晶（図示省略）が挟持されており、周縁部においてシール部材（図示省略）によって封止されている。なお、基板１ａ，１ｂの各透明電極（図示省略）は、ストライプ状にそれぞれ形成されて対向及び交差して例えば単純マトリクス配置され、その交差部で画素が形成されている。また、基板１ａ，１ｂの外面には、偏光板２が貼り付けられている。
【００１４】
ところで、基板１ａ，１ｂの各透明電極（図示省略）には、その端部（電極端子）において液晶駆動用半導体チップ（駆動用ＩＣ）３がＴＡＢ（Tap automated bonding)法によってフレキシブルフィルム基板４に搭載されたＴＣＰ２０がそれぞれ接続されている。更に、これらのＴＣＰ２０は、フレキシブルフィルム基板４において、液晶駆動用半導体チップ（以下半導体チップという）３に駆動電源及び制御用信号等を入力するためのＰＣＢ基板（周辺回路基板）５が接続されている。ＰＣＢ基板５は、基板１ａ，１ｂの一方の側面に沿ってそれぞれ形成されている。
【００１５】
ＴＣＰ２０は、図２に示すようにフレキシブルフィルム基板４の一方の面側に、例えばＴＡＢ法により半導体チップ３が搭載され、他方の面側に半導体チップ３に対する入力電極パターン及び出力電極パターン（リードパターン／図２では明示なし、図３における９）が形成され、半導体チップ３の所定の電極に接続している。フレキシブルフィルム基板４上において、半導体チップ３の周囲は樹脂膜８によりコートされている。ＴＣＰ２０において、フレキシブルフィルム基板４は、例えば領域４ａ及び４ｂを残すようにパターニングされ、半導体チップ３側から見て、開口部で入力電極パターン及び出力電極パターンが露出され、入力電極リード９ａ、出力電極リード６となっている。
【００１６】
フレキシブルフィルム基板４は、例えばポリイミド、ＰＥＴといった材料から形成されている。又、入力電極（パターン）及び出力電極（パターン）は、例えば銅などの材料から形成されており、半導体チップ３の仕様に応じて所定のピッチで形成される。例えば、半導体チップ３が一般的な液晶表示装置において用いるドライバＩＣである場合、入力電極側のピッチは、ドライバＩＣが、例えばマトリクス電極構造の走査信号電極側、情報電極信号側のいずれに用いる場合であっても、１００〜５００μm 程度（本数として３０〜６０）、出力電極側のピッチは、ドライバＩＣが走査信号電極側に用いるものとして１００〜３００μm 、情報信号電極側に用いるものとして、２０〜６０μm （本数として２００〜５００程度）である。
【００１７】
フレキシブルフィルム基板４における各出力電極は、フィルム基材４ａが開口されて電極リード部６のみの状態で、ガラス基板１ａ，１ｂの各透明電極（図示省略）の端部となる各接続電極７とそれぞれ位置合わせされ、例えば異方性導電接着膜を介して熱圧着接続されている。
【００１８】
一方、フレキシブルフィルム基板４に形成された各入力電極９は、図３に示すように、フィルム基材４ｂが開口されて入力電極リード部９ａのみの状態で、予め半田１０がプリコートされたＰＣＢ基板５の各接続電極１１に半田付けで接続される。即ち、各入力電極９は、その入力電極リード部９ａの先端側領域Ａで半田１０によりＰＣＢ基板５の各接続電極１１に接続される。
【００１９】
なお、ＰＣＢ基板５にはレジスト材としてのソルダーレジスト１２がコートされており、各接続電極１１上のフレキシブルフィルム基板４の各入力電極９の先端側（フィルム基材４ｂが開口されて入力電極リード部９ａのみとなった部分）に対応する場所でソルダーレジスト１２が開口され、露出された状態で半田１０を介して入力電極リード９ａ部分と電気的に接続される。
【００２０】
次に、上述したＴＣＰ２０におけるフレキシブルフィルム基板４の入力電極９とＰＣＢ基板５の接続電極１１間の半田付けによる電極接続方法の詳細について説明する。
【００２１】
ＰＣＢ基板５とＴＣＰ２０の入力電極側の接続時の位置関係は図４（Ａ）に示す通りである。即ち、フレキシブルフィルム基板４の入力電極９の先端側の入力電極リード部９ａは、フィルム基材４，４ｂが開口されて露出しており、ＰＣＢ基板５の接続電極１１は、フレキシブルフィルム基板４の入力電極９の入力電極リード部９ａの先端側領域Ａに対応する位置にソルダーレジスト１２が開口され（開口部Ｂとする）、予め半田１０がプリコートされている。
【００２２】
そして、半田１０がプリコートされたＰＣＢ基板５の接続電極１１にフラックスを塗布した後、フレキシブルフィルム基板４の入力電極９の入力電極リード部９ａの、特に先端側領域Ａが、ステージ１３上に配置したＰＣＢ基板５のソルダーレジスト１２の開口部Ｂの半田１０がプリコートされた領域における接続電極１１に対向するように位置合わせをする。
【００２３】
次いで、同図に示すようにフレキシブルフィルム基板４の入力電極リード部９ａとＰＣＢ基板５の接続電極１１とを位置合わせした状態で、ステージ１３上に配置したＰＣＢ基板５に対し、フレキシブルフィルム基板４の入力電極リード部９ａ上から２００〜３００℃に加熱された熱圧着ヘッド１４で、フレキシブルフィルム基板４の入力電極リード部９ａを介してソルダーレジスト１２が開口され、半田１０がプリコートされている入力電極リード部９ａの先端側領域Ａのみを熱圧着して、フレキシブルフィルム基板４の入力電極９とＰＣＢ基板５の接続電極１１を半田付けで接続する。
【００２４】
図４（Ａ）における電極間の接続操作の態様について、同図上方から見た部材の位置関係を図４（Ｂ）に示す。この図では、フレキシブルフィルム基板４側の入力電極リード９ａの各ラインが、ＰＣＢ基板側ソルダレジストの開口部において接続電極の各ラインと対応し、半田を介して接続している。
【００２５】
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すような電極の接続操作では、熱圧着ヘッド１４の圧着先端面１４ａの幅（電極リードの長手方向の長さ／図４（Ｂ）におけるｂ）をソルダレジスト１２の開口幅（半田１０がプリコートされているソルダレジストの開口領域Ｂの幅／図４（Ｂ）におけるａ）より狭小としている。そして、圧着ヘッド１４の先端面１４ａの少なくとも幅方向長さが、ＰＣＢ基板５側のレジスト開口領域Ｂ内の接続電極１１上における半田１０がプリコートされた領域内に、入力電極リード９ａの半導体装置等への接続側で幅ｃ１及び他端側で幅ｃ２の部分を夫々残して収まるようになっている。こうして、熱圧着ヘッド１４の先端面の全てにおいて入力電極リード９ａ、半田１０及び接続電極１１を押圧し、これらを熱圧着させる。
【００２６】
このような実施の形態では、ソルダーレジスト１２の開口領域Ｂの幅より狭小の圧着先端面１４ａを有する熱圧着ヘッド１４の、該先端面１４ａの全てで入力電極リード９ａの先端側領域Ａのみを押圧して接続電極１１と熱圧着することにより、例えば図５に示すように、ＰＣＢ基板５の接続電極１１に半田１０のプリコート量が過多の場合でも、熱圧着ヘッド１４による熱圧着時に、溶融した半田１０の余剰な半田１０ａを、熱圧着ヘッド１４で圧着された部分に対してＰＣＢ基板５のソルダーレジスト１２が開口されている領域（以下開口領域という）Ｂ部分の両側の隙間から流出して均等に逃がすことができるので、半田ブリッジの発生を防止することができる。
【００２７】
また、ＰＣＢ基板５の接続電極１１に半田１０のプリコート量が少ない場合には、ＰＣＢ基板５のソルダーレジスト１２の高さに関係なく、半田１０がプリコートされているソルダレジスト１２の開口領域Ｂに対応する入力電極リード９ａの先端側領域Ａのみを熱圧着して、フレキシブルフィルム基板４の入力電極９とＰＣＢ基板５の接続電極１１を確実に半田付けで接続することができる。
【００２８】
上述したような図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す電極間の接続操作において、ソルダレジスト１２の開口部の幅ａは、当該接続構造を採用する回路や半導体装置等の電子デバイスの形態、更には熱圧着ヘッドの幅、電極リードや接続電極の幅、プリコートされる半田の量と関連して決定されるが、少なくとも熱圧着ヘッド１４の幅ｂより大きく、好ましくは０．５〜２．０mm程度である。
【００２９】
なお、ａとｂの関係は、好ましくはｂ／ａ＝０．５〜０．９となるように設定する。また、上記のａ＞ｂの関係より熱圧着ヘッド１４による熱圧着時に開口領域Ｂ内での熱圧着ヘッド１４の両側で設定される間隙幅ｃ１（入力電極リード９ａの半導体装置側）及びｃ２（電極リード９ａの他端側）は夫々０．１〜０．５mm程度とすることが好ましい。
【００３０】
更に、熱圧着ヘッド１４の両側に設定する間隙の幅ｃ１及びｃ２をｃ１＞ｃ２とすることが好ましい。これにより、熱圧着の際に、特に入力電極リード９ａの接続側がソルダレジスト１２の開口部での端部（図４（Ａ）に示すＤの部分）で加わる圧力を軽減し、不要な破断等を防止することができる。
【００３１】
尚、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、フレキシブルフィルム基板４において露出された入力電極リード９ａは、その露出領域（図４（Ａ）の幅ｄの部分）のうち先端部分において、ＰＣＢ基板５側の接続電極１１と熱圧着により接続させることが好ましい。こうして、入力電極リード９ａにおける実際に接続に関与しない部分（長さｅの部分）がリードやフレキシブルフィルムの変形等に対するバッファとして機能する。ここで、入力電極リード９ａの露出幅ａに対して、ｅの長さの下限を好ましくはｅ≧ｄ／５、より好ましくはｅ≧ｄ／４となるように設定し、またｅの長さの上限を好ましくはｅ≦ｄ／２、より好ましくはｅ≦２ｄ／５となるように設定する。
【００３２】
また、このように入力電極リード９ａの先端部のみにおいて接続を行なう場合、上述したように熱圧着ヘッド１４の両側に設定する間隙の幅ｃ１及びｃ２をｃ１＞ｃ２とすることは、図５に示すような熱圧着時に溢れる過剰の半田１０ａを、より露出した電極リード側から逃がすことが可能となる点で特に好ましい。
【００３３】
ところで、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す実施の形態に沿ってピッチ０．５mm（線幅０．２mm）、リード長（露出部分の長さｅ）２．０mmの入力電極リード９ａを有するＴＣＰと、ピッチ０．５mm（線幅０．２５mm）の接続電極１１を有し、ソルダレジスト１２の開口領域Ｂの幅（図４（Ａ）のａ）が１．２mmであるＰＣＢ基板を用意し、先端面の幅（図４（Ａ）のｂ）が０．８mmである熱圧着ヘッドを用いて電極間の接続を行なった。なお、熱圧着の条件は熱圧着ヘッドの温度を２４０℃として２秒間、電極リード単位面積あたり約５〜１０Ｎ／mm2 の力が付与されるように設定した。この結果、過大な半田ブリッジを生じることなく入力電極リード９ａと接続電極１１が半田１０を介して精度よく接続された。
【００３４】
尚、本実施の形態では、液晶表示装置におけるＴＣＰのフレキシブルフィルム基板及びＰＣＢ基板間の電極接続構造に適用した例であった。
【００３５】
しかしながら、上述したような熱圧着ヘッド、半田が塗布された開口部の形状及び対応関係を用いた電極間を半田を介して接続する本発明の方法は、一基板に形成された電極（パターン）を、他の基板においてレジスト材パターンに被覆され、その開口部で露出している電極と、半田を介して接続する方法として広く適用されるものである。フラットパネルディスプレイをはじめ種々の電子機器における電極間接続に広く適用され得る。
【００３６】
ＰＣＢ基板（上述した実施の形態における５）における配線等を保護するレジスト材としてのソルダレジスト（上述した実施の形態における１２）の材料としては、無機材料からなる無機系ソルダレジスト、耐熱性や耐薬品性を有する重合硬化性樹脂からなる有機系ソルダレジストがある。前者の例としてはグラファイト粉、酸化マグネシウム粉等のスラリーが挙げられ、後者の例としてはメラミン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂、あるいは紫外線硬化型樹脂が挙げられる。
【００３７】
最近の液晶表示装置等の高精細化／大判化の傾向により、当該装置における駆動ＩＣを備えたＴＣＰの出力電極と表示パネル側の基板等の取り出し電極の接続ピッチは年々微小化している。また、実装されるＴＣＰの数も増加しており、これに伴い周辺回路基板も大型化／長尺化してきている。
【００３８】
このため、特にこのフレキシブルフィルムからなるＴＣＰと周辺回路基板との電極間を接続する実装装置においては、製造時間の短縮のために熱圧着ヘッドを複数設けるか又は長尺ヘッドを用いることにより、複数のＴＣＰの入力電極をガラスエポキシ樹脂等からなるＰＣＢ基板（周辺回路基板）に同時に熱圧着するようにしている。
【００３９】
ところが、このような実装装置において、複数のＴＣＰの入力電極を同時に熱圧着する場合、この熱圧着によるＰＣＢ基板の熱膨張量が大きくなる。そして、このようにＰＣＢ基板の熱膨張量が過度に大きくなると、ＴＣＰにおいて、ＴＣＰとＰＣＢ基板とが配置される表示パネル側の基板の辺方向に剪断応力が生じ、これによりＰＣＢ基板の接続電極に固定されているＴＣＰの入力電極が破断し、不良に至ることも想定される。
【００４０】
或いは、ＴＣＰに搭載された集積回路である駆動用ＩＣとＴＣＰとの入力又は出力の電極パターン（インナーリード）との接続部が損傷を受け、不良に至ることも予想される。更には、ＴＣＰの出力電極と表示パネル側の基板との接着部が剥離し、不良に至ることもあった。そして、この問題は、特にＰＣＢ基板が長尺化する１０インチを越える場合に特に重要である。
【００４１】
上述事情に鑑みて、フレキシブルフィルム基板に半導体装置が搭載され該フレキシブルフィルム基板上に半導体装置に対して信号の入出力を行なうための電極パターンが形成されたＴＣＰを回路基板に実装する際には、ＴＣＰの電極パターンと回路基板側の電極を、回路基板側を冷却しながら熱圧着により接続することが好ましい。
【００４２】
特に、表示装置等の光学変調装置の製造において、光学変調パネル（表示パネル）に駆動信号を供給する駆動ＩＣとしての半導体装置を搭載した上記ＴＣＰを実装する際には、上記ＴＣＰの入力電極パターンと当該駆動ＩＣに対して制御用信号や電源等を供給するための周辺回路基板の接続電極の接続を、ＴＣＰ側の電極及び回路基板側の電極を回路基板側を冷却しながら熱圧着により行なうことがより好ましい。
【００４３】
次に、図面を参照して上述した冷却操作を採用した本発明の実施の形態に係る電極間の接続方法を説明する。
【００４４】
図８は、液晶表示装置において、表示パネルに対する駆動ＩＣを備えたＴＣＰを実装する際に上述した冷却操作を採用する態様の概略を示す図である。同図において、１０１は表示パネル１０２に実装されたＴＣＰ１０３に入力信号／電源信号を供給する周辺回路基板１０４がセットされる圧着ステージ、１０５は上下方向に移動可能に設けられ、周辺回路基板１０４の図示しない接続電極パターンとＴＣＰ１０３の入力電極（リード）１０６とを熱圧着して接続する熱圧着手段である熱圧着ヘッド１１５を備えた熱圧着ヘッドユニット、１０７はＴＡＢ法によりＴＣＰ１０３のフレキシブルフィルム基板１０９上に搭載された駆動用ＩＣ、１０８は周辺回路基板１０４側に冷風等を供給する冷却ノズルである。
【００４５】
図９は、図８に示す態様における、熱圧着ヘッドユニット１０５等の部材について、図８のＣの地点から見た配置例を説明するための図である。図９に示す例では、圧着ステージ１０１により支持される周辺回路基板１０４の長手方向に沿って熱圧着ヘッドユニット１０５ａ，１０５ｂは複数設けられている。また、熱圧着ヘッドユニット１０５ａ，１０５ｂの後方で、好ましくは各熱圧着ユニット１０５ａ，１０５ｂ毎に冷却ノズルが設けられている（図示せず）。こうして、複数の熱圧着ヘッドユニット１０５ａ，１０５ｂが同時に作動し、一つの周辺回路基板１０４に対して同時に複数のＴＣＰ１０３（１０３ａ，１０３ｂ）が実装され得る。
【００４６】
図１０は、図８に示す態様において用いられるＴＣＰが実装された表示パネルの概略を説明する図（上方から見た図）である。なお、同図は表示パネルを構成する基板１０２ｂを中心に示すものである。
【００４７】
同図では、基板１０２ｂの周縁部において、該基板１０２ｂに設けられた電極（例えば透明電極）に対応する端子（図示せず）と、フレキシブルフィルム基板１０９に駆動ＩＣ１０７が搭載されたＴＣＰ１０３における出力電極リード（図示せず）が、例えばＡＣＦを介して接続される形で、複数のＴＣＰ１０３が設けられている。各ＴＣＰ１０３では、フレキシブルフィルム基板１０９がパターニングされており、その開口部で入力電極リード部１０６が形成されている。
【００４８】
図１１は、図１０に示すＴＣＰ１０３を備えた表示パネルを回路基板と共に、図８に示すような形態にセットする操作を説明する図である。例えば、圧着ステージ１０１に対して、ＴＣＰ１０３を備えた表示パネル１０２及び回路基板１０４を移動させて、ＴＣＰ１０３の入力電極リード部分（図８に示す１０６）と、回路基板１０４側の接続電極の位置を正確に位置合わせする。尚、接続電極パターンの接続される表面側には半田をプリコートしておく。
【００４９】
続いて、圧着ステージ１０１上で、矢印１１０に示す方向で熱圧着ヘッドユニット（図８に示す１０５、図９に示す１０５ａ，１０５ｂ）における熱圧着ヘッド（図８に示す１１５、図９に示す１１５ａ，１１５ｂ）を降下させ、ＴＣＰ１０３側の入力電極リード及び回路基板１０４側の接続電極を熱圧着し、接続電極上にプリコートされている半田を溶融させて、上記両電極を電気的に接続させる。
【００５０】
尚、図９に示すような複数セットとなった加熱圧着ヘッドを用いる場合では、所定の個数（同図では２個）のＴＣＰについて入力電極リードと、対応する回路基板の接続電極を接続させた後、例えば圧着ステージ１０１や液晶パネル１０２を移動させて位置合わせを行ない、別の複数のＴＣＰについて入力電極リード、対応する回路基板の接続電極を接続する操作を行なう。
【００５１】
本実施形態では、上記の加熱圧着操作の際に、図８に示す熱圧着ヘッドユニット１０５に付設された冷却ノズル１０８を用いて回路基板側を冷却する。具体的には、図８や図１１に示すような状態で、ＴＣＰ１０３の入力電極リード１０６と回路基板１０４の接続電極（図示せず）が位置合わせされ、熱圧着ヘッドユニット１０５のヘッド１１５が接続部位に降下する際に、これに伴って冷却ノズル１０８も接続部位に向って降下する。そして、少なくともヘッド１１５による熱圧着操作の際に、冷却されたガスを好ましくは接続部位を含む回路基板の所定領域に供給する。
【００５２】
こうして、前述した電極間の熱圧着の際における回路基板の熱膨張が即座に収束される。ひいては、ＴＣＰ１０３とＴＣＰ１０３が実装される周辺回路基板が設けられる表示パネル等の基板の辺方向においてＴＣＰ１０３に対する剪断応力が生じることなく、既に接続されているＴＣＰ１０３の電極（入力電極）と回路基板側の電極の接続の破断や、更にはＴＣＰ１０３内における半導体装置（表示装置の駆動ＩＣ）と入力電極や出力電極との接続部位の損傷、あるいはＴＣＰ１０３の電極（出力電極）と表示パネル側の端子との接続の損傷等の不良の発生が抑制される。
【００５３】
よって、ＴＣＰ１０３の電極と回路基板の電極間の熱圧着による接続操作を、回路基板の熱膨張による不良発生を憂慮することなく、複数のＴＣＰ１０３に対して効率よく連続的に行なうことができる。
【００５４】
上述した冷却操作では、冷却ガスとして例えばＮ2 ガスやフィルタ等で微細な粉塵を除去し、乾燥させた空気を用いる。これらのガスを好ましくは１０〜２０℃で約８〜９kg／cm2 の圧力、流量５〜２０l ／min で対象物（回路基板側）に供給する。
【００５５】
複数のＴＣＰ１０３の電極における熱圧着操作において、冷却ノズル１０８による冷却ガスの吹き出し（エアーブロー）は、例えば図１２に示すようなタイミングチャートのように、各熱圧着操作の期間に同期して行なうことができる。また、このエアーブローを図１３に示すタイミングチャートのように熱圧着操作の期間に無関係に連続して行なうこともできる。この場合、熱圧着操作による回路基板側の熱膨張を極めて迅速に収束されることができる。
【００５６】
図８に示すような冷却ノズル１０８は、例えば図９に示すような複数の熱圧着ユニット１０５ａ．１０５ｂを用いる場合において、好ましくは各ユニット１０５ａ．１０５ｂ毎に設けられるが、処理するＴＣＰ１０３の個数や回路基板のサイズ、材質等に応じてユニット数に対する配置数を適宜設定する。また、冷却ノズル１０８の回路基板に対する位置も、図８に示すものに限定されず処理するＴＣＰ１０３の個数や回路基板のサイズ、材質等に応じて設定される。
【００５７】
上記冷却操作は、前述した例えば図４及び５で説明したような熱圧着ヘッド１４と回路基板の接続部位の位置関係での電極間接続において適用することが好ましい。即ち、図４及び５の態様では、ＰＣＢ基板５側を冷却しながら熱圧着ヘッド１４による熱圧着操作を行なうことが、高精度でのＴＣＰ側の電極と回路基板側の電極とを精度良く接続させる点で特に好ましい。
【００５８】
上記冷却操作は、熱圧着による電極間の接続が半田によるものに限定されずＡＣＦを介したものである場合にも適用される。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように歩によれば、一基板における電極と他基板における電極とを半田により接続するに際し、一方の基板の電極にプリコートされた半田の量の過多、過少に拘らず、良好な接続を行う方法が提供される。
【００６０】
更に、本発明によれば、一基板における電極と他基板における電極を熱圧着による接続するに際し、一方の基板の熱膨張や収縮による他の接続部位に対する影響を低減する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の概略を示す平面図。
【図２】 上記液晶表示装置における駆動用ＩＣの実装された要部の概略を示す図。
【図３】 図２のＡ−Ａ´線に沿った断面図。
【図４】 （Ａ）は、上記実施形態においてＴＣＰの入力電極と回路基板の電極を熱圧着操作により接続する際の状態を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の接続部分を上方から見た図。
【図５】 本発明の一実施形態においてＴＣＰの入力電極と回路基板の電極を熱圧着操作により接続する際の状態を示す図。
【図６】 従来のＴＣＰの実装におけるＴＣＰの電極と回路基板の電極とを熱圧着操作により接続する際に生じた半田ブリッジを示す図。
【図７】 従来のＴＣＰの実装におけるＴＣＰの電極と回路基板の電極とを熱圧着操作により接続する際の生じた接続不良状態を示す図。
【図８】 本発明の実施形態におけるＴＣＰの入力電極と回路基板の電極を熱圧着操作により接続する際の状態を示す図。
【図９】 図８に示す実施形態におけるＣの地点から見た配置例を説明するための図。
【図１０】 上記実施形態において用いるＴＣＰが実装された表示パネルの概略を示す図。
【図１１】 上記実施形態にセットする操作を模式的に示す図。
【図１２】 上記実施形態におけるエアーブローと熱圧着操作のタイミングチャートを示す図。
【図１３】 他の実施形態におけるエアーブローと熱圧着操作のタイミングチャートを示す図。
【符号の説明】
３ 液晶駆動用半導体チップ
４，１００，１０９ フレキシブルフィルム基板
５，１０２ ＰＣＢ基板
６ 出力電極リード
９，１０１ 入力電極
９ａ，１０１ａ 入力電極リード
１０，１０４ 半田
１１，１０３ 接続電極
１２，１０６ ソルダレジスト
１４，１１５，１１５ａ，１１５ｂ 熱圧着ヘッド
１４ａ 熱圧着ヘッドの先端面
ａ ソルダレジストの開口幅
ｂ 熱圧着ヘッドの圧着先端面の幅
２０，１０３，１０３ａ，１０３ｂ ＴＣＰ
３０ 液晶表示装置
１０２，１０２ｂ 表示パネル
１０４ 周辺回路基板
１０５，１０５ａ，１０５ｂ 熱圧着ヘッドユニット
１０７ 駆動用ＩＣ
１０８ 冷却ノズル
Claims (2)
- 夫々電極が形成された第一の基板及び第二の基板の、該電極間の接続方法であって、
半導体装置を搭載すると共にＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）を構成する前記第一の基板における半導体装置に接続する入力電極及び電子機器に接続する出力電極と、前記第一の基板の半導体装置に制御用信号及び電源を供給する前記第二の基板における電極を位置合わせする工程と、
前記第一の基板における電極と前記第二の基板における電極を冷却ガスを付与しながら熱圧着して接続する工程と、
を有し、
前記第一及び第二の基板の電極を位置合わせする工程と、前記第一及び第二の基板の電極を接続する工程を順次くり返し行ない、かつ前記第一及び第二の基板の電極を接続する工程において、前記第二の基板に冷却ガスを付与しながら前記第一の基板の入力電極と、第二の基板の電極とを前記熱圧着により接続すると共に、前記冷却ガスの供給を前記熱圧着による接続操作と同期して行なうことを特徴とする電極間の接続方法。 - 夫々電極が形成された第一の基板及び第二の基板の、該電極間の接続方法であって、
半導体装置を搭載すると共にＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）を構成する前記第一の基板における半導体装置に接続する入力電極及び電子機器に接続する出力電極と、前記第一の基板の半導体装置に制御用信号及び電源を供給する前記第二の基板における電極を位置合わせする工程と、
前記第一の基板における電極と前記第二の基板における電極を冷却ガスを付与しながら熱圧着して接続する工程と、
を有し、
前記第一及び第二の基板の電極を位置合わせする工程と、前記第一及び第二の基板の電極を接続する工程を順次くり返し行ない、かつ前記第一及び第二の基板の電極を接続する工程において、前記第二の基板に冷却ガスを付与しながら前記第一の基板の入力電極と、第二の基板の電極とを前記熱圧着により接続すると共に、前記冷却ガスの供給を連続して行なうことを特徴とする電極間の接続方法。
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