JP2004038203A - 回路基板ユニットの製造方法及び液晶装置の製造方法 - Google Patents

回路基板ユニットの製造方法及び液晶装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 不透明な回路基板上にICチップを装着する作業を簡単且つ迅速に行うことができるようにする。
【解決手段】 不透明な回路基板1に貫通穴によってアライメントマーク4Kを形成する。CCDカメラ9によってアライメントマーク穴4K越しにICチップ3のアライメントマーク4Iを撮影し、IC側アライメントマーク4Iが基板側アライメントマーク穴4Kに対して所定の位置関係になるようにICチップ3の位置を調節する。そしてその後、ICチップ3をACF2等の接合剤を用いて回路基板1へ接着する。カメラ9による1回の撮影だけで両アライメントマーク4I及び4Kを同時に撮影でき、さらに引き続いて位置合わせを行うことができる。
【選択図】    図1

Description

本発明は、エポキシ樹脂製の回路基板等といった不透明な回路基板にICチップを装着するためのIC実装構造に関し、より詳しくは、ICチップの電極とそれに対応して回路基板上に配列形成される端子とを互いに位置合せ、すなわちアライメントすることに関して好適に用いられるIC実装構造に関する。また、本発明は、そのIC実装構造を含んで構成された液晶装置に関する。また、本発明は、その液晶装置を含んで構成された電子機器に関する。
 近年、携帯電子端末、電子手帳、その他の電子機器の可視像表示部として液晶装置が広く利用されている。液晶装置は、一般に、それぞれが透明電極を備えた一対の透明基板を間隙を形成するように互いに貼り合わせ、そしてその間隙内に液晶を封入することによって形成される。透明基板の外側表面には必要に応じてさらに偏光板が装着され、また、一方の透明基板の内側表面には必要に応じてカラーフィルタが設けられる。液晶を挟んで互いに対向する透明電極間に所定の電圧を印加する場合と、印加しない場合とで液晶の配向を制御すれば、その液晶に供給される光を変調でき、これにより、文字、数字等といった可視情報が表示される。
 対向する透明電極間に所定電圧を印加することを制御するため、通常の液晶装置では、透明基板上に形成された電極端子と液晶駆動用ICチップの電極、例えばバンプ電極とを互いに位置合せ、すなわちアライメントした上で、それらを互いに導電接続し、そして、そのICチップからの指示に従って透明電極間に所定電圧を印加する。液晶駆動用ICチップを透明基板に接続するための方法は、従来より、種々のものが知られている。例えば、いわゆるCOG( Chip On Glass)方式の液晶装置に見られるように、液晶パネルを構成する透明基板の上にICチップを直接に装着する方式のIC実装構造が知られている。
 このIC実装構造によれば、ICチップを装着する基板が透明であることから、カメラを用いて基板越しにICチップを観察することができ、従って、基板とICチップとの位置合わせを簡単な作業によって行うことができるという利点がある。しかしながら、透明基板にICチップを直接に装着する場合には、ICチップに付随する回路構成をITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)等によってその透明基板上に形成する必要が生じるが、この場合、透明基板上には複雑な回路構成は形成できない。
 これに対し、ガラスエポキシ樹脂のような不透明な材料を用いて回路基板を形成する場合には、例えば、その回路基板の表裏両面に回路を形成した上でそれらの回路をスルーホールでつなぐというような複雑な回路を構成することができる。このような不透明な回路基板を用いてその上にICチップを装着する場合には、例えば、図8に示すように、不透明な回路基板51上にACF(Anisotropic Conductive Film )52等といった接着剤を用いて液晶駆動用ICチップ53を接着する。そして、このようにして形成した回路基板ユニットを液晶装置の液晶パネルに装着する際には、不透明な回路基板51の底面を液晶パネルの透明基板上に接着する。
 図8に示すように、不透明な回路基板51にICチップ53を装着する際、従来は、回路基板51の所定位置にアライメントマーク54Kを形成し、一方、ICチップ53の能動面53aの所定位置にアライメントマーク54Iを形成し、両方のアライメントマーク54K及び54Iを位置的に一致させた状態でICチップ53を回路基板51に接着していた。
 ICチップ53の能動面53aには電極、例えばバンプ電極55が形成される。また、回路基板51の表面には電極端子65が形成される。各バンプ電極55の間及び各電極端子65の間には必要に応じて配線が形成されるが、図ではそれを省略してある。上記のアライメントマーク54K及び54Iは、それらの電極55とそれらの電極端子65とを互いに位置合せ、すなわちアライメントするために用いられるものである。
 両方のアライメントマーク54K及び54Iを位置的に一致させるため、従来は次のような処理を行っていた。すなわち、カメラへ光を導くためのプリズム56又はカメラそれ自体(図示せず)を回路基板51とICチップ53との間に挿入し、そのプリズム56等を用いてIC側アライメントマーク54I及び基板側アライメントマーク54Kのそれぞれを順次に撮影し、プリズム56を回路基板51とICチップ53との間から引き出し、カメラによる撮影像に基づいて回路基板51及びICチップ53の位置を調節し、そしてその後、回路基板51とICチップ53とを貼り合わせる。
 しかしながら、上記従来のIC実装構造においては、回路基板51とICチップ53との位置合わせのために、プリズム56場合によってはカメラそれ自体(図示せず)を回路基板51とICチップ53との間に出し入れしなければならず、さらに、挿入したプリズム56又はカメラの撮影視野を回路基板51側とICチップ53側との間で回転させて切り替えなければならず、その結果、回路基板51とICチップ53との間の位置合わせのために非常に長い時間を要して生産性が悪くなるという問題があった。
 本発明は、従来のIC実装構造における上記の問題点に鑑みてなされたものであって、不透明な回路基板上にICチップを装着する作業を極めて簡単且つ迅速に行うことができるようにすることを目的とする。
本発明の回路基板ユニットの製造方法は、不透明な回路基板上に異方性導電膜を用いてICを接合する回路基板ユニットの製造方法であって、前記回路基板は、前記ICに設けられたIC側アライメントマークと位置合わせするための光透過性アライメントマークを備え、撮影用カメラを、前記回路基板を挟んで前記ICの反対側に設置し、前記撮影用カメラで、前記光透過性アライメントマークと前記IC側アライメントマークを同時に撮影し、前記回路基板と前記ICとを位置合わせし、前記異方性導電膜を用いて前記回路基板と前記ICとを接合することを特徴とする。
また、本発明の回路基板ユニットの製造方法は、前記回路基板と前記ICとを接合している前記異方性導電膜の状態を、前記光透過性アライメントマークを通して検査することを特徴とする。
また、本発明の回路基板ユニットの製造方法は、前記光透過性アライメントマークは、前記IC側アライメントマークの輪郭形状よりもわずかに大きくてそれと相似形状を有することを特徴とする。
また、本発明の回路基板ユニットの製造方法は、前記光透過性アライメントマークは前記回路基板を貫通する穴であることを特徴とする。
また、本発明の回路基板ユニットの製造方法は、前記回路基板は可撓性回路基板であることを特徴とする。
更に、本発明の液晶装置の製造方法は、上述の回路基板ユニットの製造方法を用いたことを特徴とする。
 (1) 上記の目的を達成するため、本発明に係るIC実装構造は、不透明な回路基板にICチップを装着するためのIC実装構造において、上記回路基板に形成される基板側アライメントマークと、ICチップに形成されると共に上記基板側アライメントマークに位置合わせされるIC側アライメントマークとを有し、上記基板側アライメントマークは光透過性のマークであることを特徴とする。
 このIC実装構造によれば、不透明な回路基板側のアライメントマークを光透過性のマークによって形成したので、回路基板を挟んでICチップの反対側にカメラを設置した状態で、回路基板のアライメントマーク越しにICチップをカメラによって撮影できる。つまり、カメラによる1回の撮影処理によって回路基板側アライメントマーク及びIC側アライメントマークの両方を同時に撮影でき、それに基づいて両者を位置合わせできる。この結果、不透明な回路基板上にICチップを装着する作業を極めて簡単且つ迅速に行うことができる。
 上記構成において、「不透明な回路基板」は、例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂との複合素材であるガラスエポキシ樹脂、セラミックス、ポリイミドフィルム、金属等によって形成できる。また、それらに代えて、(1)アラミド繊維又は(2)ガラス繊維とアラミド繊維との混合素材等から成る第1素材と、(3)ポリイミド系樹脂又は(4)BT(ビスマレイド・トリアジン)樹脂等から成る第2素材との複合素材を使用することができる。また、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、BT樹脂等の単独素材又はそれらの混合若しくは化合素材から成る基板材料を用いて回路基板を形成することもできる。これらの回路基板は、ガラス等の透明基板上にITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)によって回路を形成する場合に比べて、より複雑な回路を形成できる。
 上記構成において、「光透過性のマーク」というのは、光を透過できるように構成されたあらゆる種類のマークという意味であり、例えば、回路基板を貫通する穴によってマークを形成したり、マークに相当する部分を光透過性の材料によって形成すること等を含むものである。
(2) 基板側アライメントマーク及びIC側アライメントマークの形状は特定の形状に限定されるものではない。しかしながら、両方のマークを迅速且つ正確に位置決めできるようにするためには、基板側アライメントマークとして作用する光透過性のマークを、IC側アライメントマークの輪郭形状よりもわずかに大きくてそれと相似形状を有するようなマークとして形成することが望ましい。
(3) 上記構成において、回路基板に設ける光透過性のマークはその回路基板を貫通する穴とすることができる。こうすれば、光透過性マークを簡単に且つ希望する位置に正確に形成できる。例えば、IC側アライメントマークが円形マークである場合には、光透過性の基板側アライメントマークをその円形マークよりもわずかに大きい直径を有する円形穴によって形成できる。
(4) 次に、本発明に係る液晶装置は、間隙を挟んで互いに対向する一対の透明基板と、その間隙内に封入された液晶とを有する液晶装置において、上記IC実装構造を含む回路基板を上記一対の透明基板の少なくともいずれか一方に装着したことを特徴とする。
 この液晶装置において、ICチップが装着された不透明な回路基板を液晶パネルの透明基板上に装着する際には、次のような作業を行う。すなわち、回路基板の適所にアライメントマークを形成し、透明基板の適所にもアライメントマークを形成し、位置確認用のカメラによって透明基板越しに回路基板のアライメントマークを撮影し、その撮影像に映し出される両方のアライメントマークに基づいて回路基板と透明基板との間の相対的な位置関係を調節した上で回路基板と透明基板との両者を接着する。
(5) 次に、本発明に係る電子装置は、上記構造の液晶装置と、その液晶装置の動作を制御する制御部とを含んで構成される。このような電子機器としては、例えば、携帯電子端末、電子手帳、携帯電話機、その他種々の機器が具体例として考えられる。
 本発明に係るIC実装構造によれば、不透明な回路基板の裏側に配設したカメラを用いて基板側アライメントマーク越しにICチップを観察できるので、1回のカメラ撮影によって、基板側アライメントマーク及びIC側アライメントマークの両方を同時に撮影してそれらの位置を比較観察できる。その結果、不透明な回路基板上にICチップを装着する作業を極めて簡単且つ迅速に行うことができる。
 また、液晶パネルを構成する透明ガラス基板上にACF等といった接合材を用いて液晶駆動用ICを直接に実装する構造の、いわゆるCOG方式の液晶装置の製造ラインでは、液晶駆動用ICの適所に設けたIC側アライメントマークをCCDカメラ等によって透明ガラス基板越しに観察することにより、そのICチップと透明ガラス基板との間の位置合わせを行うのが通常である。
 これとは別に、ガラスエポキシ樹脂等といった不透明な材料によって形成された回路基板上に液晶駆動用ICを実装する場合を考えれば、従来は、回路基板が不透明であるが故に上記COG方式のアライメント装置をこの不透明回路基板に対するIC実装工程に適用することはできなかった。
 これに対し、本発明のように、不透明な回路基板側のアライメントマークを光透過性のマークによって形成すれば、回路基板を挟んでICチップの反対側にカメラを設置した状態で、回路基板のアライメントマーク越しにICチップをカメラによって撮影できるので、COG方式のアライメント装置を不透明な回路基板に対するIC実装工程に対して共通に用いることができる。このことは、1つの製造ラインで多種類の液晶装置を製造する際に非常に好都合である。
 また、不透明な回路基板上にICチップを実装する構造の従来のIC実装構造においては、回路基板が不透明であるが故にその実装が完了した後に、回路基板に対するICチップの位置ズレを検査することができず、また、回路基板とICチップを接着している接着剤の状態、例えば、接着剤の硬化状態や接着剤中における気泡の発生状態等を検査することもできなかった。
 これに対し、本発明に係るIC実装構造によれば、不透明な回路基板に設けた光透過性のアライメントマークを通して回路基板とICチップとの間を観察できるので、実装完了後にICチップの位置ズレや接着剤の状態を検査できる。
 本発明に係る液晶装置及び本発明に係る電子機器によれば、ICチップに付随する回路をガラスエポキシ樹脂等といった不透明材料に形成するので、ガラス等といった透明な基板上にITO等によって回路を形成する場合に比べて、複雑な回路を簡単且つ正確に形成できる。
 図5は、本発明に係る電子機器の一実施形態である携帯電子端末を示している。この携帯電子端末31は、複数のキー32を備えたキーボード部33と、そのキーボード部33に対して矢印Aのように開閉回転動作する蓋部34と、その蓋部34に埋め込まれた液晶装置10とを含んで構成される。キーボード部33の内部には、携帯電子端末としての機能を果たすための各種の演算を実行するためのCPU(中央演算処理装置)が格納される。このCPUの演算処理の中には、液晶装置10に所定の映像を表示するための映像処理が含まれる。
 液晶装置10は、例えば図4に示すように、一対の透明基板11a及び11bを含む液晶パネル12と、その液晶パネル12に装着される複数(本実施形態では3個)のICユニット13と、そして各ICユニット13と外部機器との間を接続するFPC(Flexible Printed Circuit)14とを有する。FPC14には適宜の配線パターンが形成されるが、図ではそれを省略してある。一対の透明基板11a及び11bの間には所定の間隙が形成され、その間隙内に液晶が封入されている。また、各透明基板11a及び11bの内側表面にはITOによってストライプ状の透明電極16a及び16bが形成され、それらの透明電極が直交する位置に画素ドットが形成される。また、各透明基板11a及び11bの外側表面には偏光板(図示せず)が貼着され、さらに、必要に応じて、いずれか一方の透明基板の内側表面にカラーフィルタが設けられる。
 ICユニット13は、ガラスエポキシ樹脂によって形成された不透明な回路基板1と、ACF( Anisotropic Conductive Film:異方性導電膜)2を用いてその回路基板1に接着された液晶駆動用ICチップ3とを含んで構成される。また、ICユニット13の全体は、回路基板1の底面をACF7を用いて透明基板11bに接着することにより、液晶パネル12に装着される。
 図3に示すように、回路基板1の底面の所定位置には、回路基板側のアライメントマーク8Kが形成される。他方、液晶パネル12の透明基板11bの適所には、液晶パネル側のアライメントマーク8Pが形成される。これらのアライメントマークは要求に応じて種々の形状に形成されるが、本実施形態では円形状のマークに形成されている。
 ICユニット13を液晶パネル12に装着する際には、位置確認用のCCDカメラ9を透明基板11bの裏側に設置し、その透明基板11b越しにICユニット13の回路基板1を撮影する。この撮影により、透明基板11bのアライメントマーク8PとICユニット13のアライメントマーク8Kとの両方が同時に観察でき、それらのアライメントマーク8P及び8Kが互いに位置的に一致するように液晶パネル12及びICユニット13の位置を調節し、その後、ACF7によってICユニット13の回路基板1の底面を透明基板11bに接着する。これにより、ICユニット13の回路基板1の電極端子(図示せず)と透明基板11bの電極端子(図示せず)とを正確に導電接続する。
 本実施形態では、ICユニット13に関して次のような実装構造を採用する。
すなわち、図1において、ICチップ3の能動面3aの適所にIC側アライメントマーク4Iを形成し、他方、不透明な回路基板1の所定位置に基板側アライメントマーク4Kを形成する。本実施形態では、IC側アライメントマーク4Iを円形状に形成し、基板側アライメントマーク4Kを回路基板1を貫通する円形穴によって形成する。なお、基板側アライメントマーク4Kの直径はIC側アライメントマーク4Iの直径よりもわずかに大きく形成する。
 ICチップ3の能動面3aには電極、例えばバンプ電極5が形成される。例えば、縦幅40μm×横幅40μm×高さ18μmの寸法で個々のバンプ電極5が形成される。また、回路基板1の表面には、ICチップ3側のバンプ電極5に対応する位置に電極端子15が形成される。各バンプ電極5の間及び各電極端子15の間には必要に応じて配線が形成されるが、図ではそれを省略してある。
 ICユニット13を形成する際には、回路基板1の裏側にCCDカメラ9を設置して回路基板1のアライメントマーク4Kの近傍をそのカメラによって撮影する。そして、図2に示すように、回路基板1を底面から見たときに基板側アライメントマーク4Kの中心とIC側アライメントマーク4Iの中心とが一致するようにICチップ3の位置を調節し、その状態でICチップ3を回路基板1へ接着する。これにより、バンプ電極5と電極端子15とが正確に位置合わせされる。
 図8に示した従来のIC実装構造では、プリズム56やカメラ自体をICチップ53と回路基板51との間に出し入れしたり、プリズム56等の視野をICチップ53側と回路基板51側との間で切換えなければならなかったが、図1に示す本実施形態では、カメラ9による1回の撮影によって基板側アライメントマーク4K及びIC側アライメントマーク4Iの両方を同時に撮影でき、さらに、それらの位置合わせを連続して行うことができる。その結果、ICチップの実装作業を極めて簡単に且つ迅速に行うことができるようになった。
 図6は、本発明に係る液晶装置の他の実施形態を示している。ここに示す液晶装置20は、一対の透明基板11a及び11bを含む液晶パネル12と、その液晶パネル12に装着される複数(本実施形態では2個)のICユニット23とを含んで構成される。液晶パネル12の構造は図4に示した先の実施形態で用いた液晶パネル12と同じであるので、それについての説明は省略する。
 本実施形態のICユニット23は、可撓性を有する材料、例えばポリイミドによって形成された不透明な回路基板21と、ACF2を用いてその回路基板21に接着された液晶駆動用ICチップ3とを含んで構成される。回路基板21には適宜の配線パターンが形成されるが図ではそれを省略してある。ICユニット23の全体は、回路基板21の底面をACF7を用いて透明基板11bに接着することにより、液晶パネル12に装着される。ICユニット23の液晶パネル12への装着の仕方は、図3において回路基板1を液晶パネル12へ装着する際の装着の仕方と同じである。
 図1に示した実施形態の場合と同様に、図6において、ICチップ3の能動面(図の下面)の適所にIC側アライメントマーク4Iを形成し、他方、不透明な可撓性回路基板21の所定位置に基板側アライメントマーク4Kを形成する。ICユニット23を作製する際には、図1の場合と同様にして、回路基板21の裏側(すなわち、図の下側)にCCDカメラ(図示せず)を設置して回路基板21のアライメントマーク4Kの近傍をそのカメラによって撮影する。そして、基板側アライメントマーク4Kの中心とIC側アライメントマーク4Iの中心とが一致するようにICチップ3の位置を調節し、その状態でICチップ3を回路基板21へ接着する。これにより、ICチップ3側のバンプ電極(図示せず)と回路基板21側の電極端子(図示せず)とが正確に位置合せされる。
 ICユニット23が作製され、さらにそのICユニット23が透明基板11bに接続されると、そのICユニット23は矢印Bで示すように液晶パネル20の裏側へ折り込まれ、その結果、図7に示すように、可撓性回路基板21のほとんどの部分が液晶パネル20の裏側へ折り込まれる。その後、もう一方のICユニット23も矢印Cのように液晶パネル20の裏側へ折り込まれる。
 このように本実施形態によれば、液晶駆動用IC3が液晶パネル20の裏面に配置されるので、液晶パネル20の周辺部分にIC実装用のスペースを確保する必要がなくなり、それ故、液晶パネル20の周辺部分の面積を狭くすることができ、結果的に、液晶パネル20の有効表示領域を拡大することができる。
 本実施形態においても、CCDカメラ等による1回の撮影によって基板側アライメントマーク4K及びIC側アライメントマーク4Iの両方を同時に撮影でき、さらに、それらの位置合わせを連続して行うことができるので、ICチップの実装作業を極めて簡単に且つ迅速に行うことができる。
その他の実施例
 以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。
 例えば、本発明に係るIC実装構造は液晶装置以外の他の任意の電子要素のために用いることができ、さらに、携帯電子端末以外の他の任意の電子機器のために用いることもできる。また、図1の実施形態では、貫通穴によって光透過性のマークを形成したが、穴を設けることなく光透過性の材料によってそのマークを形成することもできる。また、基板側アライメントマーク及びIC側アライメントマークの形状は円形状以外の任意の形状とすることができる。
本発明に係るIC実装構造の一実施形態を示す斜視図である。 図1の矢印Zに従って回路基板を底面方向から見た場合の平面図である。 本発明に係る液晶装置を製造する際の一過程を示す斜視図である。 本発明に係る液晶装置の一実施形態を一部分解して示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の一実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る液晶装置の他の一実施形態を一部分解して示す斜視図である。 図6に示す液晶装置において回路基板に変形を加えた状態を示す斜視図である。 従来のIC実装構造の一例を示す斜視図である。
符号の説明
 1,21    回路基板
 2       ACF
 3       ICチップ
 3a      ICチップの能動面
 4I      IC側アライメントマーク
 4K      基板側アライメントマーク
 7       ACF
 8K,8P   アライメントマーク
 9       CCDカメラ
10,20    液晶装置
11a,11b  透明基板
12       液晶パネル
13,23    ICユニット
14       FPC
16a,16b  透明電極
31       携帯電子端末(電子機器)

Claims (6)

  1. 不透明な回路基板上に異方性導電膜を用いてICを接合する回路基板ユニットの製造方法であって、前記回路基板は、前記ICに設けられたIC側アライメントマークと位置合わせするための光透過性アライメントマークを備え、
    撮影用カメラを、前記回路基板を挟んで前記ICの反対側に設置し、
    前記撮影用カメラで、前記光透過性アライメントマークと前記IC側アライメントマークを同時に撮影し、
    前記回路基板と前記ICとを位置合わせし、
    前記異方性導電膜を用いて前記回路基板と前記ICとを接合する
    ことを特徴とする回路基板ユニットの製造方法。
  2. 請求項1において、前記回路基板と前記ICとを接合している前記異方性導電膜の状態を、前記光透過性アライメントマークを通して検査することを特徴とする回路基板ユニットの製造方法。
  3. 請求項1又は請求項2において、前記光透過性アライメントマークは、前記IC側アライメントマークの輪郭形状よりもわずかに大きくてそれと相似形状を有することを特徴とする回路基板ユニットの製造方法。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれかにおいて、前記光透過性アライメントマークは前記回路基板を貫通する穴であることを特徴とする回路基板ユニットの製造方法。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかにおいて、前記回路基板は可撓性回路基板であることを特徴とする回路基板ユニットの製造方法。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれかの回路基板ユニットの製造方法を用いた液晶装置の製造方法。

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