JP4650050B2

JP4650050B2 - 電子部品の導通設置方法及び液晶表示素子の製造方法

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Publication number: JP4650050B2
Application number: JP2005091642A
Authority: JP
Inventors: 修一石堂
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP2006278442A

Description

本発明は、電子部品の導通設置方法及び液晶表示素子の製造方法に関する。

従来、例えば液晶表示素子において、各電極から引き出されたリード配線のパターンが形成されたガラス基板端部に、液晶駆動用ＬＳＩチップと信号電圧供給用のフレキシブル配線基板を導通設置する場合、異方性導電接着材が用いられている。

この場合、通常、ＬＳＩチップとフレキシブル配線基板とは、それぞれの接続端子のピッチが異なるから、それぞれの接続端子ピッチに適した異方性導電接着材が用いられる。そのため、特許文献１に示されるように、ＬＳＩチップとフレキシブル配線基板には、個々に異方性導電接着材が配置されている。
特開２００２−２４４１５１号公報

しかし、搭載する電子部品ごとに別個の異方性導電接着材を配置する場合、それぞれの部品搭載工程において逐一位置合わせを行って異方性導電接着材を配置することになるため、製造工数がその分アップする。また、個々の異方性導電接着材毎に配置誤差や熱圧着の際の延び代を見込む必要があるため、複数の異方性導電接着材を配置する合計スペースが大きくなり、適用製品の小型化に不利である。特に、携帯端末機器のディスプレイとして用いられる液晶表示素子の場合、小型薄型化に対する要求が極めて厳しく、異方性導電接着材の配置スペースを縮小することが強く求められていた。

本発明の目的は、異方性導電接着材の配置スペースが縮小されると共に電子部品の導通設置に要する工数が大幅に低減され、適用製品の小型化及びコストダウンが顕著に促進される電子部品の導通設置方法及び液晶表示素子の製造方法を提供することである。

本発明の電子部品の導通設置方法は、第１の電子部品と第２の電子部品とを配線パターンが形成された回路基板上の所定の設置領域に異方性導電接着シートを介して設置する電子部品の導通設置方法であって、前記設置領域よりも広い面積の支持面を有した受け台に、前記回路基板の下面のうち少なくとも前記設置領域に対応する全領域が前記支持面に接触する第１の状態になるように、前記回路基板を載置し、且つ、前記回路基板上の前記設置領域に１枚膜状の前記異方性導電接着シートを載置するとともに前記異方性導電接着シート上の第１の領域に前記第１の電子部品を載置する第１の工程と、前記第１の工程よりも後に、前記第１の状態で前記第１の電子部品を加熱しながら前記回路基板に向けて加圧することによって前記第１の電子部品を導通設置する第２の工程と、前記第２の工程よりも後に、前記異方性導電接着シート上の第２の領域に載置された前記第２の電子部品を加熱しながら前記回路基板に向けて加圧することによって前記第２の電子部品を導通設置する第３の工程と、を有することを特徴とする。

本発明の液晶表示素子の製造方法は、液晶駆動用のＬＳＩチップと前記ＬＳＩチップに信号電圧を供給するためのフレキシブル配線基板とを配線パターンが形成された第１の基板上の所定の設置領域に異方性導電接着シートを介して設置する液晶表示素子の製造方法であって、前記設置領域よりも広い面積の支持面を有した受け台に、前記第１の基板の下面のうち少なくとも前記設置領域に対応する全領域が前記支持面に接触する第１の状態になるように、前記第１の基板を載置し、且つ、前記第１の基板上の前記設置領域に１枚膜状の前記異方性導電接着シートを載置するとともに前記異方性導電接着シート上の第１の領域に前記ＬＳＩチップを載置する第１の工程と、前記第１の工程よりも後に、前記第１の状態で前記ＬＳＩチップを加熱しながら前記第１の基板に向けて加圧することによって前記ＬＳＩチップを導通設置する第２の工程と、前記第２の工程よりも後に、前記異方性導電接着シート上の第２の領域に載置された前記フレキシブル配線基板を加熱しながら前記回路基板に向けて加圧することによって前記フレキシブル配線基板を導通設置する第３の工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、異方性導電接着材の配置スペースが縮小されると共に電子部品の導通設置に要する工数が大幅に低減され、適用製品の小型化及びコストダウンを顕著に促進することができる。

図１は本発明の一実施形態としての液晶表示素子を示す平面図で、図２はその要部をII−II線で切断して示す模式的部分断面図である。

本実施形態の液晶表示素子は、図１に示されるように、平面外形が長方形をなす一対のガラス基板１、２が、枠状シール材３により所定の間隙を保ち接合されている。これら一対のガラス基板１、２は大きさが異なっており、大きい方のガラス基板１の一方の長辺側端部１ａを他方の小ガラス基板２の対応する端面よりもそれぞれ適長突出させて、接合されている。

図２に示されるように、接合された一対のガラス基板１、２の各対向面（内面）には、それぞれ、電極４、５が配設され、それら一対のガラス基板１、２間の枠状シール材３で囲まれた空間には、液晶６が封入されている。それら電極４、５が液晶６を介して対向する領域が画素となり、それら複数の画素が所定の配列で配置されて表示領域Ｄd（図１参照）が形成されている。

大ガラス基板１の突出部１ａには、両ガラス基板１、２の各電極４、５から引き出されたリード配線７、８が、所定のパターンで引き回し配設されている。

そして、各電極４、５に信号電圧を供給して液晶を駆動する１個のドライバチップ９と、これに信号電圧を入力するためのフレキシブル配線基板１０が、それぞれ、突出部１ａの所定位置に導通設置されている。

ドライバチップ９とフレキシブル配線基板１０は、前記大ガラス基板１の突出部１ａにおける前記ドライバチップ９の接続領域と、前記フレキシブル配線基板１０の接続領域とを覆う大きさの１枚の異方性導電接着材１１により、リード配線７、８及び入力配線１２と導通接続されている。異方性導電接着材１１は絶縁性樹脂基材１１ａ中に導電性粒子１１ｂを分散混合させてフィルム状に形成され、本実施形態では絶縁性樹脂基材１１ａとして熱硬化性のエポキシ樹脂を用い、これに樹脂粒子の表面にニッケル膜をコーティングしてなる導電性粒子１１ｂが分散混合されている。

ドライバチップ９では、チップ本体の底面に複数の端子電極９ａが２０μｍピッチで配設されている。これら端子電極９ａは、ドライバチップ９の入力側と出力側とで千鳥配置で突設されている。

また、フレキシブル配線基板１０は、ポリイミド樹脂フィルム等からなるベースシート１０ａの表面に銅箔からなる複数のストライプ配線１０ｂが２００μｍのピッチで平行に配設されてなり、従って、ストライプ配線の端部に形成されている接続端子部（不図示）も２００μｍのピッチで並設されている。

ここで、本発明においては、上述した異方性導電接着材１１として、導電性粒子１１ｂの平均粒径がドライバチップ９における端子電極９ａのピッチの１／４以下であって、好ましくは１／５以下、に調製されたものが用いられる。本実施形態においては、端子電極９ａのピッチが２０μｍのドライバチップ９に対して、導電性粒子１１ｂの平均粒径が４μｍの異方性導電接着材１１が用いられている。

上述の異方性導電接着材１１を用いることにより、ドライバチップ９及びフレキシブル配線基板１０の双方において適正な導通接続構造が得られる。すなわち、ドライバチップ９における端子電極９ａのピッチは２０μｍと小さいが、異方性導電接着材１１の導電性粒子１１ｂの平均粒径がその１／５の４μｍと充分に小さいから、隣接端子電極９ａ間の絶縁性が充分に確保されると共に各端子電極９ａと対応するリード配線の接続端子とが確実に導電接続される。なお、フレキシブル配線基板１０における配線１０ｂのピッチは２００μｍ、各配線幅が１００μｍであり、共に導電性粒子１１ｂの平均粒径よりも充分に大きいから、隣接配線間の絶縁性及び各配線１０ａと対応する入力配線１２間の導通性は共に充分に確保される。

また、ドライバチップ９とフレキシブル配線基板１０に対して個々に異方性導電接着材を配置する場合は、ドライバチップ９とフレキシブル配線基板１０間の間隔ｄをそれぞれの異方性導電接着材の配置ずれを見込んだ寸法とする必要があるが、本発明においては個々の異方性導電接着材を１枚の異方性導電接着材１１に一体化したから、前記間隔ｄは、異方性導電接着材の配置ずれを考慮する必要がなく、熱圧着の際に食み出す異方性導電接着材を各電子部品の設置精度に悪影響を及ぼさない程度に吸収できる寸法が確保されておればよい。従って、本実施形態の液晶表示素子のガラス基板１の大きさは、隣接する電子部品つまりドライバチップ９とフレキシブル配線基板１０間の間隔ｄが異方性導電接着材１１の配置ずれを考慮する必要がない分だけ短縮される。本実施形態における前記短縮代は、０．４ｍｍであり、その結果、液晶表示素子の小型化が０．４ｍｍだけ促進される。

つぎに、本実施形態の液晶表示素子の製造方法における熱圧着工程とそれに用いる装置について、図３（ａ）、（ｂ）に基づき説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

まず、液晶表示素子におけるリード配線７、８（図２参照）及びそれらの接続端子が配設されたガラス基板突出部１ａの所定位置に、前記ドライバチップ９の接続領域と、前記フレキシブル配線基板１０の接続領域とを覆う形状に形成された異方性導電接着材１１を配置する。次いで、異方性導電接着材１１上の所定位置にドライバチップ９を位置合わせを行いつつ載置する。

次に、異方性導電接着材１１とドライバチップ９が配置された液晶表示素子の突出部１ａを、図３に示すように、受け台３１上に位置合わせしつつ載置する。ここで、受け台３１は、その支持面３１ａがドライバチップ９の搭載エリアＡｃだけでなくフレキシブル配線基板１０の搭載エリアＡfをも含む面積を備えている。そして、受け台３１は、熱伝導係数の大きい材料である酸化アルミニウムで形成されている。

受け台３１に支持されたガラス基板１の突出部１ａに対してその上方から熱圧着ヘッド３２が下降する。熱圧着ヘッド３２は、先端面３２ａをドライバチップ９の上面に当接させ、これを加熱しつつ加圧する。この場合、熱圧着ヘッド３２の先端面３２ａを２１０℃に加熱し、６００ｋｇｆ／Ｃｍ²の圧力で４．５秒間加圧する。これにより、図２に示されるように、複数の導電性粒子１１ｂが端子電極９ａの先端面とそれに対応するリード配線７、８の接続端子部表面との間に挟圧されて適度に押し潰された状態となり、この状態はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる絶縁樹脂基材１１ａが硬化することにより保持される。その結果、各端子電極９ａが互いにショートすることなく対応するリード配線７、８の接続端子部に導電性粒子１１ｂを介して確実に導通接続され、ドライバチップ９が突出部１ａの所定位置にＣＯＧ方式により適正に導通設置される。

ここで、熱圧着ヘッド３２の先端面３２ａからドライバチップ９を経て異方性導電接着材１１のチップ搭載エリアＡｃに伝導された熱は、さらにガラス基板１へも伝導される。ガラス基板１に伝導された熱は、さらにその厚さ方向及び面方向に伝わって行く。面方向に伝わった熱は、異方性導電接着材１１のフレキシブル配線基板の配設エリアＡfに伝わる。すなわち、ドライバチップ搭載エリアＡｃとフレキシブル配線基板配設エリアＡfとが一体となった本発明に係わる異方性導電接着材１１では、フレキシブル配線基板搭載エリアＡｆにおける絶縁性樹脂基材１１ａが、異方性導電接着材１１自体を伝わる熱とガラス基板１を介して伝わる熱の双方を受けるために、従来のエリア毎に別個の異方性導電接着材を設ける場合に比べ、ドライバチップ９の熱圧着工程における加熱によって熱硬化し易い。

図４は、異方性導電接着材１１中の絶縁樹脂基材１１ａのドライバチップ９からの距離に対する熱硬化反応率の変化を示しており、実線は本実施形態の受け台３１を使用した場合の変化特性を示し、破線は図３（b）に示すように異方性導電接着材１１のチップ搭載エリアＡｃだけを支持する従来の受け台３３を使用した場合の変化特性を示している。

図４から明らかなように、図３（b）に示す従来の熱圧着装置による場合、ドライバチップ９からの距離が０．３ｍｍ程度までは反応率が直線的に低下するが、０．３ｍｍを超えると反応率が４４〜５０％程度の範囲で略一定となり低下する傾向は見られない。

これに対して、広い支持面３１ａを備えた受け台３１を用いる本実施形態の熱圧着装置による場合、ドライバチップ９からの距離が０．４ｍｍに至るまでは反応率が１０〜１２％程度の低いレベルまで直線的に低下し、０．４ｍｍを超えると、反応率がその１０〜１２％程度の低い範囲で略一定となっている。

これは、本発明に係わる本実施形態の熱圧着装置の場合、受け台３１とガラス基板１の接触面積が広く且つ受け台３１の材質が熱伝導率の高い酸化アルミニウムであるため、ガラス基板１に伝導した熱圧着ヘッド３２からの余剰熱が受け台３１を介して効率良く放散されるのに対して、従来の熱圧着装置の場合、受け台３３とガラス基板１の接触面積が小さいためにガラス基板１に伝わった余剰熱が効率良く放散されないからである。

熱硬化性絶縁樹脂基材１１ａの反応率が１０〜１２％程度であるならば、そのエリアには電子部品を適正に熱圧着搭載できる。従って、フレキシブル配線基板１０とドライバチップ９の間隔ｄ（図２参照）を０．４ｍｍ以上に設定し、本発明の熱圧着装置によりドライバチップ９を熱圧着搭載することにより、後順のフレキシブル配線基板１０の熱圧着搭載を支障なく実施することができる。

ドライバチップ９のＣＯＧ搭載が完了した液晶表示素子を、フレキシブル配線基板１０の熱圧着搭載ステージに搬送し、上述したドライバチップ９のときと略同じプロセスの熱圧着工程を実施し、フレキシブル配線基板１０を異方性導電接着材１１の対応する搭載エリアＡｆに熱圧着接合する。このとき、異方性導電接着材１１におけるフレキシブル配線基板搭載前のその対応エリアＡｆの絶縁樹脂基材１１ａの熱硬化反応率は、上述したように１０〜１２％程度と低いから、フレキシブル配線基板１０がショートを発生させることなく図２に示されるように確実且つ適正に導通接合される。

このように、本発明の熱圧着装置によれば、１枚の異方性導電接着材１１でドライバチップ９とフレキシブル配線基板１０を導通設置する本発明に係わる導通設置構造の場合でも、ドライバチップ９の熱圧着工程とフレキシブル配線基板１０の熱圧着工程を別ステージでバッチ式に実施することが可能となる。従って、ライン式連続生産が難しくオフライン式（バッチ式）生産に限定される小規模な生産環境であっても、１枚の異方性導電接着材１１でドライバチップ９とフレキシブル配線基板１０を搭載する本実施形態の導通設置構造が適用された液晶表示素子の製造が可能となる。

なお、受け台３１の材質は酸化アルミニウムに限らず、ガラスとしてもよい。ガラスの受け台３１は、支持する液晶表示素子のガラス基板１と材質が同じであるため、熱圧着ヘッド３２の加熱による熱膨張率も略同じとなり、熱膨張率の違いによる歪みが発生し難いという利点がある。ガラスの脆弱性は、表面をアルマイト処理することにより補うことができる。

以上のように、本実施形態の液晶表示素子は、液晶駆動用のドライバチップ９とこれに信号電圧を入力するためのフレキシブル配線基板１０を１枚の異方性導電接着材１１を介して液晶表示素子のリード配線７、８が配設されたガラス基板１の突出部１ａに導通設置したから、ドライバチップ９とフレキシブル配線基板１０の配置間隔ｄを必要な距離を残して最大限に短縮でき、その結果、液晶表示素子の小型化が促進されるだけでなく、１枚に一体化することにより異方性導電接着材の材料費及び製造工数が低減されることと相俟ってガラス基板材料の歩留りも向上し、液晶表示素子の原価低減に寄与する。

また、本実施形態の熱圧着装置は、熱伝導性に優れた材料で形成されるとともに、１枚の異方性導電接着材１１のドライバチップ搭載エリアＡｃとフレキシブル配線基板搭載エリアＡｆの双方を一括支持できる支持面積の大きい、受け台３１を用いるから、ドライバチップ９を熱圧着搭載した際の熱により異方性導電接着材１１のドライバチップ搭載エリアＡｃだけでなくフレキシブル配線基板搭載エリアＡｆも硬化を開始させてしまう不具合の発生を確実に防止でき、その結果、上述の本実施形態の液晶表示素子であっても、ドライバチップ９の熱圧着工程とフレキシブル配線基板１０の熱圧着工程をそれぞれ別ステージでバッチ式に実施することが可能となり、ライン式連続生産が困難な小規模な工場において支障なく生産することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、１個の異方性導電接着材を介して導通設置される電子部品は、２個に限らず、３個以上の場合も本発明は有効に適用される。

また、本発明は、液晶表示素子のドライバチップとフレキシブル配線基板を導通設置する場合に限らず、フレキシブル配線基板がＬＳＩチップが搭載されたＣＯＦ方式のものである場合や、液晶表示素子ではなくＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示素子やプラズマディスプレイパネル素子或いは表示素子以外の他の電子機器における電子部品の導通設置構造等に、広く適用できることは勿論である。

本発明の一実施形態としての液晶表示モジュールを示す平面図である。上記液晶表示モジュールにおける電子部品の導通設置構造を図１のII−II線で切断して示す模式的断面図である。（ａ）は上記液晶表示モジュールの製造に用いられる本発明の熱圧着装置の一実施形態を示す側面図で、（ｂ）は比較例としての従来の熱圧着装置を示す側面図である。異方性導電接着材における位置と硬化反応率の関係を上記の本発明と従来の各熱圧着装置毎に示すグラフ図である。

符号の説明

１、２ガラス基板
３シール材
４、５電極
６液晶
７、８リード配線
９ドライバチップ
１０フレキシブル配線基板
１１異方性導電接着材
１１ａ絶縁樹脂基材
１１ｂ導電性粒子
１２入力配線

Claims

第１の電子部品と第２の電子部品とを配線パターンが形成された回路基板上の所定の設置領域に異方性導電接着シートを介して設置する電子部品の導通設置方法であって、
前記設置領域よりも広い面積の支持面を有した受け台に、前記回路基板の下面のうち少なくとも前記設置領域に対応する全領域が前記支持面に接触する第１の状態になるように、前記回路基板を載置し、且つ、前記回路基板上の前記設置領域に１枚膜状の前記異方性導電接着シートを載置するとともに前記異方性導電接着シート上の第１の領域に前記第１の電子部品を載置する第１の工程と、
前記第１の工程よりも後に、前記第１の状態で前記第１の電子部品を加熱しながら前記回路基板に向けて加圧することによって前記第１の電子部品を導通設置する第２の工程と、
前記第２の工程よりも後に、前記異方性導電接着シート上の第２の領域に載置された前記第２の電子部品を加熱しながら前記回路基板に向けて加圧することによって前記第２の電子部品を導通設置する第３の工程と、
を有することを特徴とする電子部品の導通設置方法。
前記回路基板はガラスからなり、
前記受け台は前記支持面がアルマイト処理されたガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の導通設置方法。
前記異方性導電接着シートは、導電性粒子の平均粒径が前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とのうちの接続端子ピッチの小さい方の接続端子ピッチの１／４以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の導通設置方法。
前記回路基板は、液晶表示素子において電極から引き出されたリード配線が所定のパターンに配設されたガラス基板であり、
前記第１の電子部品は、液晶駆動用のＬＳＩチップであり、
前記第２の電子部品は、前記ＬＳＩチップに信号電圧を供給するためのフレキシブル配線基板であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電子部品の導通設置方法。
前記受け台は、酸化アルミニウムで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の導通設置方法。
液晶駆動用のＬＳＩチップと前記ＬＳＩチップに信号電圧を供給するためのフレキシブル配線基板とを配線パターンが形成された第１の基板上の所定の設置領域に異方性導電接着シートを介して設置する液晶表示素子の製造方法であって、
前記設置領域よりも広い面積の支持面を有した受け台に、前記第１の基板の下面のうち少なくとも前記設置領域に対応する全領域が前記支持面に接触する第１の状態になるように、前記第１の基板を載置し、且つ、前記第１の基板上の前記設置領域に１枚膜状の前記異方性導電接着シートを載置するとともに前記異方性導電接着シート上の第１の領域に前記ＬＳＩチップを載置する第１の工程と、
前記第１の工程よりも後に、前記第１の状態で前記ＬＳＩチップを加熱しながら前記第１の基板に向けて加圧することによって前記ＬＳＩチップを導通設置する第２の工程と、
前記第２の工程よりも後に、前記異方性導電接着シート上の第２の領域に載置された前記フレキシブル配線基板を加熱しながら前記回路基板に向けて加圧することによって前記フレキシブル配線基板を導通設置する第３の工程と、
を有することを特徴とする液晶表示素子の製造方法。