JPH02155236A - 実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高密度で多数本の端子を有する液晶パネル等に
おける実装方法に関するものである。

従来の技術 微細加工技術、液晶材料及び実装技術等の進歩により、
２〜６インチ程度の小さな画面サイズではあるが、液晶
パネルで実用上支障無いテレビジョン画像が商用ベース
で得られるようになってきた。液晶パネルを構成する２
枚のガラス板の一方にＲＧＢの着色層を形成しておくこ
とによりカラー表示も容易になされ、また絵素毎にスイ
ッチング素子を内蔵させた、いわゆるアクティブ型の液
晶パネルではクロストークもなくかつ高いコントラスト
比を有する画像が保証される。このような液晶パネルは
走査線としては１２０〜２４０本、信号線としては２４
０〜７２０本程度のマトリクス編成が標準的であり、画
像を表示するためには数百本の電極線が必要である。

このような画像表示機能を有する液晶パネルの数百本の
端子電極に数百本の配線を接続する手段が実装であって
、例えば第４図に示すように液晶パネル１を構成する一
方のガラス板２上に形成された走査線と信号線の端子電
極３．４群に、ポリイミド系樹脂薄膜をベースとし金メ
ツキされな銅箔の接続部５を有する接続フィルム６を圧
接しながら接着剤で硬化して固定する方法が実施されて
いる。

さらに進んだ形としては、第５図に示すように端子電極
３°、　４°群に駆動信号を供給する半導体集積回路チ
ップ７を直接、圧接しながら接着材で固定するＣＯＧ　
（チップ・オン・グラス）方式があり、接続フィルム６
　（第４図参照）を使わないで実装工程の直村費を下げ
てコスト・ダウンを狙うとか、あるいは実装の高密度化
を推進させる目的で導入が計られている。

なお、第４図及び第５図において、８は液晶パネルを構
成するもう１枚のガラス板であり、着色層を有するもの
はカラーフィルタと呼ばれる。９．１０は液晶パネル１
の中心部の画像表示部と、走査線と信号線の端子電極３
．４または　　３°、４゛との間を接続する配線路で、
必ずしも端子電極と同一の導電材で構成される必要はな
いが、−般的な単純マトリクス編成の液晶パネルでは透
明導電性の例えばＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉ　ｎ　ｄ、　ｉ　ｕ　
ｍ　−Ｔ　ｉ　ｎ０ｘｉｄｅ）で、端子電極３．４また
は３°、４と配線路９．１０は同時に形成されている。

また、第６図に示すように、押圧部材１４によって接続
フィルム６やガラス板２に押しつけられた状態で、ガラ
ス基板２の裏面から紫外線硬化樹脂１２へ紫外線１１を
照射する実装方法も知られている。１５は素子形成上必
要とされる酸化シリコン（Ｓｉ０２）や窒化シリコン（
Ｓｉ３Ｎ４　　）等の絶縁層である。

これら従来例に共通して言えることは基板上の端子を極
と接続フィルム上の接続部あるいは半導体チップのバン
プ電極とは一部樹脂を両者の間隙に残してはいるが５両
者は加圧されて接触した状態を維持しているに過ぎない
と言うことである。

言い換えれば両者が融合して合金化された状態にはない
、従って両者の間の接続（接触）抵抗は両者の表面状態
に大きく依存している。

表面状態は製造工程に於て使用された各種薬液や樹脂の
残存物による薄い被膜状のものと、両者を構成する導電
性材料が化学的に変化することによって発生した被膜状
のものとの２種類によって表面が被覆された状態と考え
ることが出来る。後者については接続フィルム６上の接
続部５の表面を金ツキするとか、あるいは半導体チップ
の電極上に金のバンプな極を形成しておく等の対策から
も分かるように、化学的に安定な今風材料の使用やコー
ティングによっである程度の対応は可能である。前者に
ついては化学的に安定な材料の使用だけでは対応しきれ
ず、とくに有機薄膜材料の残存に対してはとにかく丁寧
に溶剤で除去するか、０２アッシャ−で灰化する処置し
か実行できないのが現状である。

発明が解決しようとする課題 ところが製造方法にもよるが、加熱処理を受けて重合ま
たは変質したような樹脂薄膜は溶剤だけでは簡単には除
去できず、回転ブラシとか布による掻き収りの補助を必
要とする場合が多く、逆に剥離した樹脂薄膜の再付着や
基板上の凹部への集中化などの副作用による不良も発生
している。また０２アッシャ−による灰化は基板上に有
機系の薄膜が存在している場合には使えないといった制
約がある。

いずれにせよ、加圧による接触状態の維持には上記した
表面状態の問題に加えて、基板の反りや付着しているダ
ストによって生じる加圧のアンバランスも接触抵抗を変
動させるので品質管理に難点があった。

課題を解決するための手段 本発明は端子電極の表面状態に左右されない実装方法を
提供するものであり、その具体的手段は、レーザ光が端
子電極と接続部との境界面に達するように多数の開口部
を有する金属薄膜より成る端子電極を用意し、ガラス基
板裏面からのレーザ光照射による端子を極と接続部の融
合による合金化によって達成される。

作用 金属薄膜より成る端子電極に形成された開口部を通して
レーザ光が直接、接続フィルムの接続部または半導体チ
ップの金属ｔｆ！に照射されるので、両者の境界面で両
者の融合が生じ、合金化がなされる。

実施例 本発明の一実施例を第１図から第３図までの図面を参照
しながら説明する。ここでは付加価値を高めるために基
板２上に半導体チップ７を実装するＣＯＧ方式に限定し
て話を進める。

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例における端子型ｆ
ｉ１６のパターン形状を示し、第１図（ｂ）は同パター
ンに対する実装工程の製造工程断面図を示す、１７は位
置合わせされた半導体チップ７のバンプ電極である。バ
ンプ電ｒｆ１１７は通常ボンディングパッド２１上に数
μｍの厚みの金属薄膜層を複数層積層して形成されてい
る。

金属薄膜、例えば１μｍ程度の膜厚のアルミニウム（Ａ
Ｉ）より成り、複数個の開口部１８を有する端子電極１
６を形成されたガラス基板２に、バンプ電極１７が形成
された半導体チップ７を位置合わせした後に両者を密接
させる。そしてガラス基板２の裏面よりレーザ光１９を
端子型ｆｌ！１６に選択的に照射する。すると端子電極
１６の開口部１８を通過してバンプ電極１７に届いたレ
ーザ光はバンプｔ［ｉ１７の表面を開口部１８のパター
ンに従って溶融し、開口部１８のパターンエツジに沿っ
て端子を極１６と部分的に融合する。

レーザ光１９の波長は特に短波長でなければガラス基板
２や絶縁層１５で減衰してしまう恐れはなく、ガラス材
によっては赤外線レーザ光であっても構わない、むしろ
照射時間とレーザ光のパワーの制御が重要であり、接触
している端子電極１６とバンプ電極１７の表面部分のみ
が、溶融して合金化するような条件設定が大切である。

この意味ではバンプ電極１７も可能な限り低温で溶融し
、かつ溶融し合った二つの金属が互いに濡れ合って混晶
化し易いような金属材が望ましく、一般的な金のバンプ
電極１７とＡＩとの相性は良好である。

膜厚の厚いバンプ電ｆ！１７が用意されていれば端子電
極１６をＡＩに限定する理由はとくになく、Ｃｒ等の金
属薄膜でも支障はない。

また半導体チップ７のバンプ電極１７外の領域への不要
なレーザ光照射は半導体チップ７内に損傷を与えるので
無意味であることは明かである。

レーザ光１９の選択的照射は例えば、端子電極１６また
はバンプ電極１７の配置に合わせてレーザ光１９の伝送
が可能なファイバーを並べても良いし、十分に冷却され
た窓材からの選択的照射で合っても構わない、要するに
レーザ光１９の照射回数を少なくして生産性を向上させ
る事が工業的には大切である。また端子電極１６とバン
プ電極１７との大小関係は特に重要な意味は持たない、
開口部１８の形状と個数は端子電極１６の大きさで決定
され、接触抵抗を下げたいならば小さな正方形を多数配
置するとよい。

第２図に示す本発明の第２の実施例においては、第１の
実施例におけるバンプ電極１７を不要とする構成につい
て説明する。

第２図（ａ）は本実施例における端子型＠２０のパター
ン形状を示し、端子電極２０は透明導電性のＩＴＯより
成り、その先端部に島状にＡＩの補助電極２２が複数個
形成されている。２１は位置合わせされた半導体チップ
７のボンディングパッドであり、一般的にボンディング
パッド２１もＡＩで形成されている。第２図（ｂ）は同
パターンに対する実装工程の製造工程断面図を示す。

上記端子電極２０を有するガラス基板２に、バンプ電極
が形成されていない半導体チップ７を位置合わせした後
に両者を密着させる。そのためには補助電極２２は半導
体チップ７の表面を保護している、例えば１μｍ程度の
膜厚のシリコン窒化膜２４に形成されたボンディングパ
ッド２１を露出するための開口部２５の内側に位置しな
ければならない、また補助電極２２が半導体チップ７の
ボンディングパッド２１と接触するためには補助電極２
２の膜厚は、前記シリコン窒化膜２４よりも厚く、例え
ば１．２μｍが必要である。

そしてガラス基板２の裏面よりレーザ光１９を端子を極
２０の先端部のみに選択的に照射する。

すると島状の補助電極２２を除いて透明な端子電極２０
を通過してボンディングパッド２１に届いたレーザ光１
９はボンディングパッド２１の表面を補助電極２２の逆
パターンに従って溶融し、島状のパターンエツジに沿っ
て補助電極２２と部分的に融合する０本実施例において
はボンディングパッド２１も補助電極２２も同じ材質の
ＡＩなので両者が融合して再結晶化するときに歪が発生
してストレスが残ることはない。

第３図（ａ）は本発明の第３の実施例における端子電極
２６のパターン形状を示し、端子電極２６は複数個の開
口部１８を有する金属薄膜例えば０．１μｍ程度の膜厚
のＣｒより成り、その先端部には前記開口部１８に対応
した開口部を有するＡＩの補助電極２７が形成されてい
る。２１は位置合わせされた慕導体チップ７のボンディ
ングパッドであり、同じ（ＡＩで形成されている。第３
図（ｂ）は同パターンに対する実装工程の製造工程断面
図を示す。

上記端子Ｔ４極２６を有するガラス基板２に、バンプｔ
８Ｉ！が形成されていない半導体チップ７を位置合わせ
した後に両者を密着させる。補助電極２７の満たすべき
条件は第２の実施例における補助電極２２と全く同一で
ある。ガラス基板２の裏面よりレーザ光１９を端子電極
２６の先端部のみに照射すると、端子電極２６と補助電
極２７とを貫通する開口部１８を通過してボンディング
パッド２１に届いたレーザ光はボンディングパッド２１
の表面を開口部１８のパターンに従って溶融し、島状の
パターンエツジに沿って補助電極２７と部分的に融合す
る。

発明の効果 以上の説明からも明かなように本発明においては、端子
電極を有する基板への半導体チップや接続フィルムの実
装に当たって、接続方法が二種類の導電材の接触ではな
く、レーザ照射による表面の融合に続く再結晶化または
合金化によってなされている。このため、薄い被膜状の
残存物が介在したり表面層にわずかな変質層が存在して
も再結晶化あるいは合金化した境界面に取り込まれてし
まうので、接続抵抗の経時変化は皆無となり、接続抵抗
もほぼゼロと見なせるほど小さい、また従来のように接
着剤を使用することはないので、加熱あるいは紫外線照
射に伴う副作用は発生しない等の優れた効果が得られる
。

請求項２．３記載の発明のように端子電極までの配線層
を膜厚の薄い導電性材質で形成し、端子電極の先端部に
半導体チップのボンディングパッドと接触する補助電極
を設けることによりバンプ電極を必要としない実装も可
能であり、実装のコストダウンへの寄与は極めて高い。

本発明の要点は、透光性基板裏面からのレーザ照射と、
端子電極部にレーザ光の通路を形成することにあり、そ
の工業的用途は実施例で取り上げた液晶パネルに限定さ
れるものではなく、透光性の石英やサファイア等の基板
へのパッケージレス実装等にも適用できることは言うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明の第１〜第３の実施例に
係る実装方法における端子電極のパターン形状と実装工
程の断面図〜、第４図と第５図は液晶パネルを対象とす
る従来のフィルム実装と半導体チップ実装の斜視図、第
６図は紫外線硬化型の接着剤を用いた従来のフィルム実
装工程の断面図である。 ２・・・ガラス基板、７・・・半導体チップ、１６・・
・（金属薄膜の）端子電極、１７・・・バンプ電極、１
８・・・開口部、１９・・・レーザ光、２０・・・（透
明導電性の）端子電極、２１・・・ボンディングパッド
、２２・・・　（島状のＡｔの）補助電極、２４・・・
（半導体チップの）シリコン窒化膜、２７・・・（開口
部を有するＡ１の）補助電極。 代理人の氏名　弁理士　粟野　型車はか１名第１図 （α） Ｉ６・−通子１鍮 １７・・・ハ゛ンプ１ｒ敬 Ｉ８−　開口部 第１図 （ｂ） ２−７ｊラスＳワ ７一　　牛講停＋ツブ。 計−レーザ光 １２　　図 ノ （α） η−ｍ　　テ　１　号 ２ｊ・・・　ポン９インラパツド ２２−・−掃肪電ｉ １？ ２−−　　が　　ラ　　ス　蕃　敬 ７−主溝淳チップ １９−−−　　し　　−　　ザ　光。 ２−　カラス７＆俵 ７−子傳体÷ツブ １Ｂ−Ｍ　　Ｃ１舘 ２１−　　ポン手イブグパツド ご−−一　禰　助　ｔ　盲

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）バンプ電極を有する半導体チップまたは接続フィ
   ルムを金属薄膜の端子電極を有する透光性基板に実装す
   るにあたり、複数個の開口部を有する金属薄膜の端子電
   極を、前記バンプ電極と位置合わせし密着させた後、前
   記透光性基板の裏面よりレーザ光を前記端子電極に選択
   的に照射し、前記バンプ電極と端子電極とを融合させて
   接続することを特徴とする実装方法。
2. （２）半導体チップを透明導電性の端子電極を有する透
   光性基板に実装するにあたり、前記端子電極上に半導体
   チップのパシベーション絶縁層よりも厚い膜厚のアルミ
   ニウムより成る島状の補助電極を複数個形成し、前記半
   導体チップのボンディングパッドと前記端子電極を位置
   合わせし密着させた後、前記透光性基板の裏面よりレー
   ザ光を前記端子電極に選択的に照射し、前記バンプ電極
   と補助電極とを融合させて接続することを特徴とする実
   装方法。
3. （３）半導体チップを金属薄膜の端子電極を有する透光
   性基板に実装するに当り、複数個の開口部を有する金属
   薄膜の端子電極上に半導体チップのパシベーション絶縁
   層よりも厚い膜厚のアルミニウムより成り前記開口部に
   対応する開口部を有する補助電極を形成し、前記半導体
   チップのボンディングパッドと前記端子電極を位置合わ
   せし密着させた後、前記透光性基板の裏面よりレーザ光
   を前記端子電極に選択的に照射し、前記バンプ電極と補
   助電極とを融合させて接続することを特徴とする実装方
   法。