JPH0432171A - 電子装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
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Description
置に係り、特にそのICと基板上の電極とが、フェース
・ダウン・ボンディング法により電気的に接続されてな
る場合の接続部の構造に関する。
おいては、その液晶表示板の周辺部に、液晶駆動用IC
を実装する方法として、液晶駆動用IC上のバンプと液
晶表示板上の取出し電極とを直接接続する、フェース・
ダウン・ボンディング法が知られている。特に、接続材
料として異方性導電膜を用いて電気的に接続する方法は
、低コストで高密度実装を実現する方法として、新たに
提案されている。
晶表示装置は、第5図に示すように構成され、液晶表示
板1のガラス基板2上に形成された取出し電極であるメ
タル配線電極3(例えばクロムを下地としたニッケルか
らなる配線電極)と、液晶駆動用ICJ上の金バンプ5
とが、熱可塑性樹脂と融着性樹脂とをベースとした樹脂
中に導電粒子である半田粒子が分散された異方性導電J
II6を介して、フェース・ダウン・ボンディング法に
より接続されている。
より薄く設けており、従って、液晶駆動用IC4と異方
性導電膜6との間には、間隙7が形成されている。それ
故、フェース・ダウン−ボンディング後、液晶駆動用I
C4の裏面側からエポキシ系の封止樹脂8で覆うことに
より、液晶駆動用IC4の固着を補完している。
料が、金属のみ、或いはその最表面層が金属からなって
いる。従って、寿命試験或いは信頼性試験などの高温高
湿の条件下では、配線電極3の金属の腐蝕や電蝕による
高抵抗化、更に断線が生じていた。
隙7があるので、液晶駆動用IC4のガラス基板2への
付着強度が弱い。エポキシ系の封止樹脂8で覆うことに
より、初期的には電気的に接続されていても、寿命試験
や熱衝撃試験など信頼性試験にかけると、オープンが発
生する。
樹脂8で覆うために、ポティング、並びにキュアという
工程が入り、工程が長くなる。又、封止樹脂8の材料費
がかかり、コスト高となる。
を用いているため、高温高湿試験や高温保存試験など熱
が加わる信頼性試験で、熱可塑性樹脂が軟化し、異方性
導電膜1の剥がれに起因するオープンが発生していた。
開示されているものがある。これは、第6図に示すよう
に、ガラス基板9上に形成された取出し電極であるIT
O配線電極10と、液晶駆動用ICIIのアルミニウム
電極12上の金属バンプ13とが、接着層14内に金属
バンプ13の硬度よりも硬い粉体からなる導電粒子15
が分散された異方性導電膜16を介して接続される、半
導体素子の製造方法である。
熱可塑性樹脂を用いており、金属バンプ13の硬度より
も硬い粉体からなる導電粒子15として、焼結カーボン
を用いている。尚、図中の符号17はパッシベーション
膜である。
であるため、接続部の抵抗値が高くなってしまう。更に
、これには、下記(3)と同様な画質の問題がある。
、金属バンプ13に良く “食い込み”良好な接続が得
られるが、ITO配線電極1oに対しては“食い込み”
ことが出来ない。従って、導電粒子15とITO配線電
極10との間の接続強度が弱く、たとえ初期的に良好な
電気的接続が得られても、熱衝撃試験などの信頼性試験
においてはオープンが発生していた。
として、ITO薄膜を用いているため、金属配線に比較
し抵抗値が高くなる。特に、TPT (薄膜トランジス
タ)駆動方式の液晶表示装置の場合には、液晶駆動用I
CIIの出力電圧の降下が起こり、画質の低下を来す。
可塑性樹脂が用いられており、熱が加わる信頼性試験で
熱可塑性樹脂が軟化し、異方性導電膜16の剥がれに起
因するオープンが発生する。
、前者の従来技術では、配線電極3と液晶駆動用IC4
の金バンプ5との接続を、導電粒子が金バンプの硬度よ
りも軟らかい半田粒子からなり、接着層として熱可塑性
樹脂からなる異方性導電膜を用いて行なっているため、
接続抵抗値が高く、信頼性に乏しいという欠点があった
。
接続を、異方性導電膜16を介して行なう場合、導電粒
子15が金属バンプ13の硬度よりも硬い粉体からなり
、且つ接着層14が熱可塑性樹脂からなる異方性導電膜
16を用いて接続しているため、To配線電極1oと異
方性導電膜16中の導電粒子15との接続強度が弱く、
更に液晶駆動用ICIIのガラス基板9への接続強度が
弱く、信頼性に乏しいという欠点があった。
電膜が電極と金属バンプのいずれに対しても良好に接続
され、低抵抗の電気的接続を得ることが出来る電子装置
を提供することを目的とする。
金属バンプが導電粒子を含む異方性導電膜を介しフェー
ス・ダウン・ボンディング法により電気的に接続されて
なる電子装置において、上記導電粒子の硬度は上記電極
及び上記金属バンプの硬度よりも小さい電子装置である
。
けた金属バンプが導電粒子を含む異方性導電膜を介しフ
ェース・ダウン・ボンディング法により電気的に接続さ
れてなる電子装置において、上記導電粒子の硬度は上記
電極及び上記金属バンプの硬度よりも大きい電子装置で
ある。
b−3n系の半田粒子を用いているため、加熱しながら
の加圧処理により、半田粒子はITO配線電極と金バン
プの間で潰れ、接触面積が広くなり、且ついずれに対し
ても良く密着するので、良好な電気的接続を得ることが
出来る。更に、半田粒子の粒径が金バンプの高さより小
さいので、ITO配線電極と金バンプとの間以外にある
半田粒子はそのままの形状を保っており、ショートなど
の不具合は発生しない。又、膜厚が金バンプの高さより
厚い異方性導電膜を用いているため、加熱しながらの加
圧処理により、ITO配線と金バンプ以外の領域では、
熱硬化性樹脂からなる接着層がガラス基板並びに液晶駆
動用ICの表面層のパッシベーション膜と強固に密着す
る。又、接着層として熱硬化性樹脂を用いているため、
加熱しながらの加圧処理でキュアし硬化する。従って、
高温高湿試験や高温保存試験などの信頼性試験で軟化す
ることなく、高信頼性の接続部を有する電子装置が得ら
れる。
金属又は金属多層膜で、その表面層がアルミニウム又は
アルミニウムを主体とする金属からなり、且つ異方性導
電膜中の導電粒子がニッケルで且つ接着層が熱硬化性樹
脂からなるものを用いている。
出し電極と金属バンプのいずれに対しても良く“食い込
み”、又、熱硬化性樹脂からなる接着層により液晶駆動
用ICは、液晶表示板上に強固に装着されるので、電気
的接続が良好で、高信頼性である電子装置を提供するこ
とが出来る。
詳細に説明する。
置として液晶表示装置を例にとれば第1図及び第2図に
示すように構成されている。
ラス基板22上に形成された取出し電極の配線材料がI
TO単層よりなる場合を例に取り述べたものであり、I
TO配線電極23の膜厚は1200人で、液晶駆動用I
C24は120アウトの物を用いている。そして、この
液晶駆動用IC24上の金属バンプ例えば金バンプ25
が異方性導電膜26を介しフェース會ダウン・ボンディ
ング法により電気的に接続されている。
表示板21のガラス基板22上には所定位置にITO配
線電極23が形成されている。
である二酸化シリコン膜27が形成され、この二酸化シ
リコン膜27の所定位置にはアルミニウム電極28が形
成されている。このアルミニウム電極28は、液晶駆動
用IC24の表面全域に亘って形成されたシリコン・ナ
イトライドなどからなるパッシベーション膜29によっ
て保護されている。
ョン膜29が穿孔されており、その部分のアルミニウム
電極28上には、例えばチタン、ニッケル、金等がこの
順序で構成されたバリヤ・メタル層30が形成されてい
る。このバリヤ・メタル層30上には、金バンプ25が
メツキ法などによって形成されている。この場合、金バ
ンプ25の高さは約25μm1大きさは約100μm角
のものが用いられている。
導電膜26を介しフェース・ダウン・ボンディング法に
より電気的に接続される。この場合の異方性導電膜26
としては、接着層31に導電粒子32が分散されている
。導電粒子32の硬度は、ITO配線電極23及び金属
バンプ25の硬度よりも小さく設定されている。即ち、
接着層31はエポキシ系の熱硬化性樹脂にして、導電粒
子32はPb−5n共晶組成の半田粒子で、粒径が約5
μm乃至15μmと微細化されている。尚、異方性導電
膜26全体の膜厚は30μmである。
液晶駆動用IC24をフェース・ダウン・ボンディング
法により電気的に接続する工程について、説明する。
は、粘着性のあるものであり、これを液晶駆動用IC2
4よりやや大きく切り、ガラス基板22上の所定の位置
に貼る。
、図示しないボンダー・ツールを用い、液晶駆動用IC
25の裏面側より約6Kgで加圧(約50g/バッド)
・加熱(ツール温度で190℃)しながら約60秒間保
持する。
上に載せてあり、ガラス基板22の裏面側より加熱され
ている。
23の間の導電粒子32は加熱しながらの加圧処理によ
り潰れ、接触面積が広くなる、潰れた導電粒子32は金
バンプ25と配線電極23のいずれに対しても良く密着
し、良好な低抵抗の電気的接続を得ることが出来る。
粒子32は潰れず、そのままの形状を保ち、ショートは
発生せず良好な絶縁抵抗値を示した。又、異方性導電膜
26の膜厚が約30μmと、金バンプ25の高さより厚
いものを用いているため、液晶駆動用IC24と異方性
導電膜26との間には間隙が形成されず、接着層31が
ガラス基板22並びにIC表面層のパッシベーション膜
2つのいずれに対しても良く密着する。更に、接着層3
1はエポキシ系の熱硬化性樹脂であるため、接続時にツ
ール温度190℃で、約60秒間保持することによりキ
ュア度が増し、強固に密着する。
抗を評価したところ、接続箇所120に対し、イニシャ
ルで平均1.1Ω、最大値が2.8Ωであり、オープン
発生は一箇所も無く、又、ショートの発生も無かった。
イクルの熱衝撃試験、70℃、RH95%、1000時
間の高温高湿試験、70℃、1000時間の高温試験、
−10℃乃至65℃(RH95%)、10サイクルの温
湿度サイクル試験、振動試験や衝撃試験等の機械試験、
など各種信頼性試験によりこの実施例による液晶表示装
置を評価した所、接続箇所に起因するオープン・ショー
トの発生は皆無であった。そして、接触抵抗の変化は、
最も厳しいにおいて平均4.2Ω、最大値が9,1Ωで
あった。
電極が形成されており、液晶駆動用IC24が他のIT
O配線電極と対面している構造の場合、即ち、第2図に
示される2つの金バンプ25の間に他のITO配線電極
が形成されている場合でも、この液晶表示装置は、液晶
駆動用IC24下で異方性導電膜26に起因したショー
トなどの不具合が発生することはなかった。
ンプとして金の場合を例にとり詳細に説明したが、接続
時の加熱しながらの加圧工程で塑性変形が少ない剛体金
属、例えばニッケル・バンプなどを用いても、この発明
が適用出来るのは勿論である。
膜厚が約30μmであり、金バンプ25の高さが約25
μmである場合を例にとって説明した。しかし、この場
合、異方性導電膜26の膜厚が約50μm以上、例えば
55μmとすると、異方性導電膜26の流れ出し量が多
くなり、ゴミなどがあると導電粒子32が塞き止められ
て、ショートが発生する確率が高くなる。それ故、異方
性導電膜26の膜厚は金バンプ25の高さの2倍以下が
最適である。尚。本来、最適な異方性導電膜26の膜厚
は、ITO配線電極23の膜厚にも依存するが、この値
は通常、金バンプ25の高さに比較して無視出来る。
形成された取出し電極である配線電極23全体がITO
単層の場合を例に取り説明したが、配線電極23の表面
層がITOであるならば、この発明が適用出来る。
タル合金上に形成されたITO膜よりなる場合などがあ
る。又、第1図に示す導電粒子32を介して金バンプ2
5が接続される配線電極23を含んで、その近傍の配線
電極のみが表面層がITOであっても、この発明が適用
出来るのは勿論である。
の導電粒子32がPb−8n共晶組成の半田粒子を用い
た場合を例に取り説明したが、組成がPb−5nを基と
した半田粒子ならば同様の効果があり、この発明が適用
出来る。
信頼性の接続部を有するので、液晶駆動用IC24の裏
面側から封止樹脂で覆うことは不要であるが、封止樹脂
で覆っても、この発明が適用出来るのは勿論である。
置として液晶表示装置を例にとれば第3図に示すように
構成されている。
配線電極43が形成されている。この配線電極43は、
表面層がアルミニウム又はアルミニウムを主体とする金
属又は金属多層膜からなる取出し電極であり、この実施
例ではクロム、アルミニウムがこの順に形成されている
(以下、Cr/Alと略す)。そして、Cr、AIIの
膜厚はそれぞれ500人、4000人に設定されている
。
ニウム電極48とパッシベーション膜49が形成され、
アルミニウム電極48上には図示しない例えばチタン、
ニッケル、金がこの順序で構成されたバリヤ・メタル層
が形成されている。このバリヤーメタル層の上には、例
えば金よりなる金属バンプ45がメツキ法などによって
形成されている。
は約100μm角のものが用いられている。
金属バンプ45以外の表面は、既述のようにシリコン・
ナイトライドなどからなるパッシベーション膜49によ
って保護されている。
基板42の配線電極43が異方性導電膜46を介しフェ
ース・ダウン・ボンディング法により電気的に接続され
るが、異方性導電膜46としては、接着層51内に導電
粒子52が分散されたものを用いる。接着層51はエポ
キシ系の熱硬化性樹脂からなり、導電粒子52は例えば
ニッケル粒子からなる。つまり、この第2の実施例では
、導電粒子52の硬度は配線電極43及び金属バンプ4
5の硬度よりも大きく設定されている。
ている。又、ニッケル粒子からなる導電粒子52は完全
には球状ではなく、例えば“イガグリ状”であるが、粒
径(大きさ)は約4μm乃至6μmに設定されている。
線電極43へ、液晶駆動用I C44の金属バンプ45
をフェース・ダウン・ボンディング法により電気的に接
続する工程について、説明する。
は、粘着性のあるものであり、これを液晶駆動用I C
44よりやや大きく切り、ガラス基板42上の所定の位
置に貼る。
ない、図示しないボンダー・ツールを用い、液晶駆動用
I C44の裏面側より約6Kgで加圧(約50g/バ
ッド)・加熱(ツール温度で190℃)しながら約60
秒間保持する。
に加熱したステージ上に載せてあり、ガラス基板42の
裏面側より加熱されている。
せば、金属バンプ45と配線電極43とが異方性導電膜
46中に導電粒子52を介して接続される。
上に実装される。
樹脂であり、接続時に図示しないツールにて、190℃
で、約60秒間保持することによりキュア度が増し、液
晶駆動用I C44の表面保護層であるパッシベーショ
ン膜49、ガラス基板42に強固に密着する。それ故、
液晶駆動用1c44全体が、ガラス基板42上に強固に
装着され、その後のポツティングによる樹脂補強の工程
も不必要となる。
揃っている場合には、第3図に示すように、それぞれの
金属バンプ45が導電粒子52を介して配線電極43に
接続される。しかし、液晶駆動用I C44には、IC
の出力数以上の金属バンプ45が形成されており、これ
らの高さは必ずしも一様ではない。
留りの点より、金属バンプ45の高さにバラツキがある
。出力数120の液晶駆動用IC44の場合には、バン
プ数は例えば180であり、高さ25μmの金属バンプ
45のバラツキは、通常±3.5μm1即ち、約7μm
の高低差がある。
の異方性導電膜46、例えば某社のCP−4131を用
いて、図示しないボンダー・ツールにて一括してフェー
スΦダウン・ボンディングを行なうと、第4図に示すよ
うに、バンプ高さの高い金属バンプ45aの箇所におい
ては良好な接続がなされるが、高さの低い金属バンプ4
5b、45cの箇所においては、導電粒子52が金属バ
ンプ45b、45c或いは配線電極43と接触せず、電
気的にオーブンが発生するということがしばしば起こっ
た。
バンプ45 a s 45 b s 45 cのいずれ
に対しても、良好な接続がなされることを発明者は見出
だした。そして、導電粒子52として、粒径が約10μ
m(±1.5μm)のニッケル粒子を含有する異方性導
電膜46を用い、接続実験を行なった所、電気的にオー
プンが発生するということは、無くなった。尚、導電粒
子52の粒径の範囲は、例えば6μm乃至20μmの範
囲で効果がある。
した所、接続箇所180に対し、イニシャルで平均0.
7Ω、最大値が1.4Ωであり、オーブン発生は一箇所
も無く、又、ショートの発生も無かった。
イクルの熱衝撃試験、70℃、RH95%、1000時
間の高温高湿試験、70℃、1000時間の高温試験、
−10℃乃至65℃(RH95%)、10サイクルの温
湿度サイクル試験、振動試験や衝撃試験等の機械試験、
など各種信頼性試験によりこの発明による液晶表示装置
を評価した所、接続箇所に起因するオーブン・ショート
の発生は皆無であった。
上の金属バンプが金の場合を例にとり詳述したが、ニッ
ケル粒子より軟らかく、ニッケル粒子が良く “食い込
む”金属バンプ、例えばPb−5n系、In−8n系、
などの半田バンプの場合にも、この発明が適用出来る。
成された取出し電極の配線電極43がCr/ADよりな
る場合を例に挙げて説明したが、配線電極43が金属又
は金属多層幕で、その表面層に来る材料がアルミニウム
、アルミニウム合金、又はアルミニウムを主体とする金
属(アルミニウムの上に薄い金属が形成されている場合
など)からなっているならば、この発明が適用出来る。
アルミニウム、モリブデンがこの順に形成された配線電
極43並びに配線電極43がある(Mo、A 11%
M o ) にこで、それぞれの膜厚は例えば700人
、4000人、500人である。
信頼性の接続部を有するので、液晶駆動用IC3の裏面
側から封止樹脂で覆うことは不要であるが、封止樹脂で
覆っても、この発明が適用出来るのは勿論である。
体とする低抵抗の取出し電極を用いているため、配線抵
抗値に敏感なTPT (薄膜トランジスタ)駆動方式の
液晶表示装置に適用すると、高画質のものを得ることが
出来、特に有効である。
純マトリクス方式酸るいはTPT (薄膜トランジスタ
)方式などによらず、いずれの方式の液晶表示装置にも
適用出来る。
例に取り説明したが、この発明は液晶表示装置に限定さ
れることなく、例えばサーマルヘッドや密着センサなど
ICを実装した電子装置の全てに適用可能である。
膜の導電粒子である半田粒子の硬度が電極及び金属バン
プの硬度よりも小さいので、金などの剛体よりなる金属
バンプとITO電極のいずれに対しても良好に接続され
、低抵抗の電気的接続を得ることが出来る。
であり、その膜厚が金属バンプの高さより厚いため、ガ
ラス基板並びに液晶駆動用ICと強固に密着し、高信頼
性の接続部を提供することが出来る。
くとも表面層がITOよりなっており、寿命試験或いは
信頼性試験などで、配線の腐蝕や電食による断線は生ぜ
ず、高信頼性となる。
で、封止樹脂で覆うことが不要となり、低コストとなる
。
膜の導電粒子であるニッケル粒子の硬度が電極及び金属
バンプの硬度よりも大きいので、金、半田などよりなる
金属バンプと配線・取出し電極のいずれに対しても良好
に接続され、低抵抗の電気的接続を得ることが出来る。
であり、ガラス基板並びに液晶駆動用ICと強固に密着
し、高信頼性の接続部を提供することが出来る。
にアルミニウムよりなっており、低抵抗の配線を提供す
ることが出来る。そして、TPT(薄膜トランジスタ)
駆動の液晶表示装置に適用すると、高画質のものを得る
ことが出来る。
で、封止樹脂で覆うことが不要となり、低コストとなる
。
示す断面図、第4図は第2の実施例におけル金属バンプ
の高さによる配線電極との接続状態を示す断面図、第5
図及び第6図は従来の電子装置(液晶表示装置)の2例
を示す断面図である。
極、24.44・・・液晶駆動用IC,25・・・金バ
ンプ、26.46・・・異方性導電膜、28.48・・
・アルミニウム電極、31.51・・・接着層、32.
52・・・導電粒子、45・・・金属バンプ。
Claims (2)
- (1)基板上に形成された電極に、ICに設けた金属バ
ンプが導電粒子を含む異方性導電膜を介しフェース・ダ
ウン・ボンディング法により電気的に接続されてなる電
子装置において、 上記導電粒子の硬度は上記電極及び上記金属バンプの硬
度よりも小さいことを特徴とする電子装置。 - (2)基板上に形成された電極に、ICに設けた金属バ
ンプが導電粒子を含む異方性導電膜を介しフェース・ダ
ウン・ボンディング法により電気的に接続されてなる電
子装置において、 上記導電粒子の硬度は上記電極及び上記金属バンプの硬
度よりも大きいことを特徴とする電子装置。
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