JP2007012935A - 半導体素子の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 接続端子に対する大電流の通電を容易に行うことのできる半導体素子の接続構造を提供する。
【解決手段】 基板２の端子形成部２ａに形成されている接続端子３に金からなるバンプ４を形成し、この接続端子３のバンプ４に半導体素子５のバンプ６を密着して接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示パネルの接続端子に半導体素子を接続するのに好適な半導体素子の接続構造に関する。

従来から液晶表示パネル、プラズマディスプレイパネル、ＥＬパネルなどの電気光学表示パネルにおいては、基板の端子形成部に接続端子を形成し、この接続端子に駆動用ＬＳＩ、駆動用ＩＣなどの半導体素子のバンプを異方性導電材を用いて直接接続するＣＯＧ（chip on glass）実装方式が、高密度実装およびスリムパッケージ化の容易性、実装コストの低廉化などの利点を有することから多用されている（例えば、特許文献１参照）。

異方性導電材としては、ＡＣＦ（異方性導電膜：anisotropic conductive film）が一般的に用いられており、設計コンセプトなどの必要に応じて異方性導電ペーストが用いられている。このような異方性導電材は、絶縁性を具備する接着剤と導電粒子とにより構成されており、接着剤としては、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などを挙げることができる。そして、異方性導電材に用いる導電粒子としては、ニッケル、銅などの金属粒子あるいは樹脂ビーズにニッケル、金などの金属を被覆した粒子などを挙げることができる。ＡＣＦは絶縁性を有する接着剤中に導電粒子が分散され、厚み方向（接続方向）に導電性を有し、面方向（水平方向）に絶縁性を有するものである。ＡＣＦによる接続は基本的には加熱圧着であり、導電粒子が電気的な接続の機能を分担し、接着剤が圧接状態を保持する機能を分担するようになっている。このＡＣＦは、接着部に貼り付ける前は所定の大きさのシート状に形成された微粘着性を具備するＡＣＦ本体の両面に剥離シートが貼着された両面テープの如き構成で供給されるようになっている。

従来の半導体素子の接続構造について、ＴＦＴ方式の液晶表示パネルを例示して説明する。

図２は、従来の半導体素子の接続構造を適用した液晶表示パネルの要部を示す模式的構成図である。

従来の半導体素子の接続構造を適用した液晶表示パネル１０１において、基板１０２の端子形成部１０２ａの図２の上面には、複数の接続端子１０３が所定のパターンで配列されている。これらの接続端子１０３には、対応する半導体素子１０４のバンプ（突起電極）１０５が異方性導電材としてのＡＣＦ１０６の一部を構成する導電粒子１０７を介して個別に接続されており、この接続状態は、ＡＣＦ１０６の他の一部を構成する接着剤１０８によって保持されるようになっている。

特開２００２−１９６７０３号公報

しかしながら、前述した従来の半導体素子の接続構造においては、液晶表示パネル１０１の基板１０２の接続端子１０３と半導体素子１０４のバンプ１０５との接続が導電粒子１０７による点接触で行われているため、接続に寄与する導電性粒子１０７の数が多くても、全体としての接触面積が小さく、大電流の通電には不向きであるという問題点があった。

すなわち、有機ＥＬパネルに代表される電流駆動型の電気光学表示パネルは、液晶表示パネル１０１などの電圧駆動型パネルに比べて、多くの駆動電流を必要としており、有機ＥＬパネルの接続端子と半導体素子１０４のバンプ１０５との接続には、大電流の通電に耐えうる接触面積の大きな接続構造を必要としているが、従来のＡＣＦ１０６を用いた接続構造では、接触面積が小さく、大電流の通電という要求に応えることが困難であった。

なお、異方性導電材としてＡＣＦ１０６の代わりに異方性導電ペーストを用いた場合にも、ＡＣＦ１０６を用いた場合と同様に大電流の通電という要求に応えることが困難である。

そこで、基板の端子形成部に形成されている接続端子と半導体素子のバンプとの接続部の接触面積を大きくして、接続端子に対する大電流の通電を容易に行うことのできる半導体素子の接続構造が求められている。

本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、接続端子に対する大電流の通電を容易に行うことのできる半導体素子の接続構造を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明に係る半導体素子の接続構造の特徴は、表示パネルの端子形成部に配置されている接続端子に、半導体素子のバンプが接続されている半導体素子の接続構造において、前記接続端子に金バンプが配置されており、前記金バンプと前記半導体素子のバンプとが密着している点にある。そして、このような構成を採用したことにより、接続端子の金バンプは、半導体素子のバンプとの接続面積を容易に大きくすることができる。

前記金バンプの厚みが５〜２０μｍであり、前記金バンプが変形して前記半導体素子のバンプと接続されていることが好ましい。そして、このような構成を採用したことにより、接続端子に面積の大きなバンプを容易に形成することができるとともに、金により形成された接続端子のバンプが柔らかいので、接続端子の金バンプの表面に凹凸があったとしても、金バンプに半導体素子のバンプを圧着するという簡便な方法で、金バンプの表面の凹凸を吸収することができる。その結果、金バンプと半導体素子のバンプとの接触面積を大きくすることがより容易かつ確実にできる。

前記表示パネルが、有機ＥＬパネルであることが好ましい。そして、このような構成を採用したことにより、有機ＥＬパネルの駆動に必要な大電流の通電を容易かつ確実に行うことができる。

本発明に係る半導体素子の接続構造によれば、接続端子の金バンプは、半導体素子のバンプとの接続面積を容易に大きくすることができる。その結果、接続端子に対する大電流の通電を容易に行うことができる。

以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。

図１は本発明に係る半導体素子の接続構造を適用した有機ＥＬパネルの実施形態の要部を示す模式的構成図である。

本実施形態は、基板の端子形成部に駆動用ＬＳＩをＣＯＧ実装した有機ＥＬパネルを例示している。

図１に示すように、本実施形態の半導体素子の接続構造を実施した有機ＥＬパネル１において、その基板２の端子形成部２ａの図１の上面には、アルミニウムあるいは銅などの金属により形成された複数の接続端子３が所定のパターンで配列されている。これらの接続端子３の表面には、バンプとしての端子バンプ４が積層形成されており、これらの端子バンプ４には、駆動用ＬＳＩ、駆動用ＩＣなどの対応する半導体素子５のバンプとしての素子バンプ６が個別に接続されるようになっている。また、各接続端子３には、それぞれ有機ＥＬパネル１の画素に接続されている引き回し配線の一端が接続されている。なお、半導体素子５としては、ＣＰＵ、ＭＰＵであってもよい。

本実施形態の端子バンプ４は、金によりほぼ平板状に形成されている金バンプである。この端子バンプ４は、その厚さが１０μｍ程度に形成されており、端子バンプ４の面積は、素子バンプ６の先端面の面積より大きく形成されている。

前記金バンプの厚さとしては、５〜２０μｍ、好ましくは７〜１５μｍの範囲とすることが、金バンプの表面に素子バンプ６を確実に密着させることができるという意味で好ましい。この範囲を下回ると、金バンプの表面に素子バンプ６の先端面である接続面６ａを圧着した際に、素子バンプ６による端子バンプ４の厚さ方向の圧縮量である変形量が小さくなるので金バンプの表面の凹凸を吸収することができず、金バンプと素子バンプ６との接触部分の一部に空気層ができて接触面積が少なくなる傾向があり、この範囲を超えると金の使用量が増加し、コストが高くなる傾向がある。なお、金の厚みとしては、５〜２０μｍあれば素子バンプ６との密着において適切な変形を呈することができるが、バンプの厚みをさらに増やすときには表面を５〜２０μｍの金とし、下層を銅やニッケルなどの他の金属層としてもよい。

前記素子バンプ６は、従来公知のものであり、例えば、半導体素子のシリコン基板に先端が小径のテーパ状をなす円柱状のアルミニウムなどからなるパッドを形成し、このパッドの表面にニッケルメッキあるいはクロムメッキを施した後に、０．５μｍ程度の薄膜の金メッキを施すことにより形成されている。そして、素子バンプ６の先端面が、端子バンプ４との接続に用いる平坦な接続面６ａとされており、この接続面６ａの面積は、端子バンプ４の面積より小さく形成されている。

したがって、素子バンプ６の接続面６ａを端子バンプ４に圧接させた場合、端子バンプ４の表面が柔らかくしかも厚く形成されているので、素子バンプ６の接続面６ａが端子バンプ４の表面に食い込むように形成されている。

前記端子バンプ４の表面と素子バンプ６の接続面６ａとは、同一金属により形成されているので、エキシマなどのレーザあるいは超音波振動を用いた熱圧着あるいは熱融着などにより接合するとよい。

また、端子バンプ４の表面と素子バンプ６の接続面６ａとの接続部分との周囲には、例えば、図１の斜線領域にて示すように、紫外線硬化樹脂、熱可塑性樹脂などからなる接着剤７を充填するとよい。このように、接着剤７を用いることにより、端子バンプ４の表面と素子バンプ６の接続面６ａとの接続状態を確実に保持させることができる。この場合、端子バンプ４の表面と素子バンプ６の接続面６ａとを接合せずに、圧接状態とする構成であってもよい。勿論、接着剤７の有無は、設計コンセプトなどの必要に応じて選択すればよい。

なお、電気光学表示パネルとしては、有機ＥＬパネル１に限らず、大電流の通電を必要とするものから選択使用することができる。

その他の構成については、従来公知の有機ＥＬパネルと同様とされているので、その詳しい説明および図示は省略する。

つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。

本実施形態の半導体素子の接続構造によれば、接続端子３に端子バンプ４が形成されており、この端子バンプ４に半導体素子５の素子バンプ６が接続されているので、接続端子３の端子バンプ４は、従来の異方性導電材の導電粒子（図２の１０７）を介した接続と異なり、半導体素子５の素子バンプ６との接続面積を容易に大きくすることができる。

したがって、本実施形態の半導体素子の接続構造によれば、接続端子３に対する大電流の通電を容易に行うことができる。

また、本実施形態の半導体素子の接続構造によれば、接続端子３の端子バンプ４が金により形成されており、半導体素子５の素子バンプ６の表面には金メッキが施されているので、面積の大きな端子バンプ４を容易に形成することができるとともに、金により形成された端子バンプ４が柔らかいので、面積の大きな端子バンプ４の表面に凹凸があったとしても、端子バンプ４に素子バンプ６を圧着するという簡便な方法で、柔らかい端子バンプ４の表面に素子バンプ６を食い込ませて端子バンプ４の表面の凹凸を吸収することができる。

その結果、従来の異方性導電材の導電粒子を介した接続と異なり、端子バンプ４と素子バンプ６との接触面積を大きくすることがより容易かつ確実にできる。

なお、端子バンプ４の素材と素子バンプ６の表面の素材とが同一の金属により形成されているので、端子バンプ４と素子バンプ６とを融着などにより容易に接合することができる。

さらに、本実施形態の半導体素子の接続構造によれば、表示パネルが、有機ＥＬパネル１であるので、有機ＥＬパネル１の駆動に必要な大電流の通電を容易かつ確実に行うことができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

例えば、本発明は、半導体素子だけでなく、各種のバンプを有するチップ部品の搭載に用いることができる。さらに、本発明は、バンプを有するチップ部品を搭載する可撓配線板に用いることができる。

本発明に係る半導体素子の接続構造を適用した有機ＥＬパネルの実施形態の要部を示す模式的構成図 従来の半導体素子の接続構造を適用した液晶表示パネルの要部を示す模式的構成図

符号の説明

１ 有機ＥＬパネル
２ 基板
２ａ 端子形成部
３ 接続端子
４ 端子バンプ
５ 半導体素子
６ 素子バンプ

Claims (3)

1. 表示パネルの端子形成部に配置されている接続端子に、半導体素子のバンプが接続されている半導体素子の接続構造において、
   前記接続端子に金バンプが配置されており、前記金バンプと前記半導体素子のバンプとが密着して接続されていることを特徴とする半導体素子の接続構造。
2. 前記金バンプの厚みが５〜２０μｍであり、前記金バンプが変形して前記半導体素子のバンプと接続されている請求項１に記載の半導体素子の接続構造。
3. 前記表示パネルが、有機ＥＬパネルである請求項１または２に記載の半導体素子の接続構造。
   

Images