(57)【要約】      （修正有）【課題】異方性導電膜を用いたサブストレートへの部品の接続時に、サブストレートの各部材への熱の伝導を抑え、かつ、電極間の短絡がない異方性導電膜を用いた実装方法を提供することを目的とする。【解決手段】異方性導電膜５０を用いた実装方法は、異方性導電膜５０を用いてサブストレート１４にドライバー１２を実装するための実装方法であって、前記サブストレート１４とドライバー１２とで異方性導電膜５０を挟むステップと、前記異方性導電膜５０に含まれる導電粒子に対して磁場を印加して、導電粒子に渦電流及びヒステリシス損失を発生させるステップと、前記渦電流及びヒステリシス損失によって発生した導電粒子の熱によって、前記異方性導電膜５０に含まれる樹脂を液化させるステップと、液化した前記樹脂を硬化させ、サブストレート１４の電極１５とドライバー１２の電極１５とを導電粒子で接続するステップと、を含む。【選択図】  図１
2004281933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異方性導電膜を用いてサブストレートにドライバーを実装するための実装方法であって、
前記サブストレートとドライバーとで異方性導電膜を挟むステップと、
前記異方性導電膜に含まれる導電粒子に対して磁場を印加して、導電粒子に渦電流及びヒステリシス損失を発生させるステップと、
前記渦電流及びヒステリシス損失によって発生した導電粒子の熱によって、前記異方性導電膜に含まれる樹脂を液化させるステップと、
液化した前記樹脂を硬化させ、サブストレートの電極とドライバーの電極とを導電粒子で接続するステップと、
を含む実装方法。
【請求項２】
前記磁場の勾配によって、前記導電粒子をサブストレートの電極とドライバーの電極との間に収集するステップを含む請求項１に記載の実装方法。
【請求項３】
導体と、
前記導体上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成されたドライバーと接続するための電極と、
をドライバー搭載部に積層し、
前記導体に電流を流すことにより前記電極上に磁場を発生させるサブストレート。
【請求項４】
内部に導体が形成され、ドライバー搭載部にドライバーと接続するための電極が形成され、該導体に電流を流すことにより該電極上に磁場を発生させるサブストレート。
【請求項５】
前記導体の形状が蛇行形状である請求項３又は４に記載のサブストレート。
【請求項６】
導電粒子とバインダーを含む異方性導電膜であって、
前記導電粒子が強磁性体を含んで構成される異方性導電膜。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サブストレートの電極へドライバーを異方性導電膜を用いて実装するための方法及びドライバーを実装するための構造を有するサブストレートおよび異方性導電膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
液晶モジュール等に組み込まれるサブストレートにドライバー等の部品を実装する場合、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）とよばれる異方性導電膜を用いて実装する方法が取られる。異方性導電膜は、図８ａのように、微少な導電粒子１０４を厚さ２０〜３０μｍのテープ状の接着剤１０２にランダムに分散した高密度電極の接続材料である。微少な導電粒子１０４は樹脂製のコアを導電性の殻が覆って形成されている。なお、テープ状の接着剤１０２をバインダーと呼ぶ。
【０００４】
以下、液晶モジュールの組立てを例として、異方性導電膜１００を用いた部品の実装について説明する。また、各図において共通する符号は、同じ符号を用いる。
【０００５】
アレイ基板１１０とカラーフィルター基板とを対向させて、アレイ基板１１０とカラーフィルター基板との隙間に液晶を封止した液晶セルに、バックライトやドライバーなどを取り付けることによって、液晶モジュールが完成する。
【０００６】
液晶モジュールの組み立てにおいて、液晶セルの電極にＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）１０６を接続する。ＴＣＰ１０６は、テープ・フィルム状の印刷回路にＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）チップを乗せた薄型のＬＳＩパッケージである。ＴＣＰ１０６はＴＡＢ−ＩＣ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｕｎｄｉｎｇ  ＩＣ）とも呼ばれる。ＴＣＰ１０６には液晶モジュールのドライバーが含まれる。
【０００７】
図８ｂに示すように、異方性導電膜１００をＴＣＰ１０６と液晶セルのアレイ基板１１０とで挟み、図８ｃに示すように、加圧・加熱する。異方性導電膜１００のバインダー１０２が液化し、液化したバインダー１０２が冷却されて硬化することによって、アレイ基板１１０とＴＣＰ１０６を接続することができる。ＴＣＰ１０６の電極とアレイ基板１１０の電極とが導電粒子１０４で接続される。従って、ＴＣＰ１０６の回路がアレイ基板１１０に電気的に接続され、液晶モジュールを駆動させることができる。
【０００８】
異方性導電膜１００を加熱するために発生した熱はアレイ基板１１０の電極周辺に伝導する。液晶セルの多くの部材が加熱・冷却される。したがって、液晶セルの多くの部材で膨張・収縮が起きる。各部材は、熱膨張率が異なるため、膨張・収縮によるストレスが発生する。一方、ストレスを抑えるために加熱温度を低くすると、ＴＣＰ１０６の接続が確実に行えず、接触不良を引き起こす。
【０００９】
また、ＴＣＰ１０６の電極間隔およびアレイ基板１１０の電極間隔が狭くなると、導電粒子１０４によって電極同士を短絡する確率が高くなる。したがって、導電粒子１０４がＴＣＰ１０６の電極とアレイ基板１１０の電極との間に確実に配置される必要がある。しかし、加圧・加熱をおこなうだけでは、導電粒子１０４の位置を決定することはできない。導電粒子１０４による電極の短絡によって、液晶モジュールの製造歩留まりを悪化させてしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、異方性導電膜を用いたサブストレートへの部品の接続時に、サブストレートの各部材への熱の伝導を抑え、かつ、電極間の短絡がない異方性導電膜を用いた実装方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、ＴＣＰ等の実装対象部品を接続するための構造を有するサブストレートを提供することにある。更に、本発明の別の目的は、ＴＣＰ等の実装に使用する異方性導電膜を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のドライバーの実装方法は、異方性導電膜を用いてサブストレートにドライバーを実装するための実装方法であって、前記サブストレートとドライバーとで異方性導電膜を挟むステップと、前記異方性導電膜に含まれる導電粒子に対して磁場を印加して、導電粒子に渦電流及びヒステリシス損失を発生させるステップと、前記渦電流及びヒステリシス損失によって発生した導電粒子の熱によって、前記異方性導電膜に含まれる樹脂を液化させるステップと、液化した前記樹脂を硬化させ、サブストレートの電極とドライバーの電極とを導電粒子で接続するステップと、を含む。
【００１２】本発明のドライバーの実装方法は、前記磁場の勾配によって、前記導電粒子をサブストレートの電極とドライバーの電極との間に収集するステップを含み得る。
【００１３】本発明に係るサブストレートは、導体と、前記導体上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成されたドライバーと接続するための電極と、をドライバー搭載部に積層し、前記導体に電流を流すことにより前記電極上に磁場を発生させ得る。
【００１４】本発明に係るサブストレートは、内部に導体が形成され、ドライバー搭載部にドライバーと接続するための電極が形成され、該導体に電流を流すことにより該電極上に磁場を発生させ得る。
【００１５】本発明に係るサブストレートは、前記導体の形状が蛇行形状であってよい。
【００１６】本発明に係る異方性導電膜は、導電粒子とバインダーを含む異方性導電膜であって、前記導電粒子が強磁性体を含んで構成され得る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るドライバーの実装方法およびサブストレートの実施の形態について、図面を用いて説明する。ここでドライバーには、チップやＴＣＰ等の実装対象部品が含まれる。また、サブストレートには、液晶セルの基板としてのガラスやＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）等の実装基板が含まれる。
【００１８】
図１に示すように、サブストレート１４にドライバー１２を実装するためのボンディング・ヘッド１０は、ドライバー１２、ＡＣＦ（異方性導電膜）５０、および、サブストレート１４に圧力を加え、かつ、磁場を印加する。ドライバー１２の電極１５は、例えば反磁性体である金または銅である。サブストレート１４の電極１５は、例えば常磁性体であるアルミニウムである。
【００１９】
ボンディング・ヘッド１０に埋め込む導体基板１６を図３ａに示す。導体基板１６は、導体１７用の基板１８に導体１７を貼り付け、交流電源に接続して形成される。導体１７は蛇行形状であり、直線状の部分と折返し部２０とを交互に繰り返して形成される。以下、本明細書において、図３ｂで導体１７の直線状の部分１７ａと、折返し部２０ａを経由して隣の導体１７の直線状の部分１７ｂとの中心線を、ピッチ線２２という。
【００２０】
以下に説明されるように、図３ｂにおいて隣同士のピッチ線２２ａと２２ｂの間隔は、実装するサブストレート１４及びドライバー１２の電極１５間の間隔に等しい。言い換えると、実装すべきサブストレート１４及びドライバー１２の電極１５間のピッチに対応してピッチ線２２の間隔は決定され、導体１７は蛇行形状に形成される。導体基板１６は、異方性導電膜５０に磁場を印加するための電流を流すために用いられる。
【００２１】
図２に異方性導電膜５０の構造を示す。異方性導電膜５０は、樹脂等で形成されるバインダー５２と、バインダー５２に混入された導電粒子５４で構成される。バインダー５２は公知の接着材であり、高温に熱すると液化し、その後冷却することにより硬化する。
【００２２】
本発明に係る導電粒子５４は、従来の導電粒子と異なり、強磁性体を含んで形成される。例えば図２に示すように、球形状のコア５６と、コア５６を覆う強磁性層５８と、強磁性層５８を覆う殻６０とで構成される。コア５６は従来のように樹脂性コアであり、圧力に対して柔軟性を有する。強磁性層５８は、以下に説明するように、強磁性かつ磁場に対するヒステリシス損失の大きい材料で形成される。例えば強磁性層５８は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ等で形成される。殻６０は強磁性層５８に、例えば金メッキを施したものである。
【００２３】
導電粒子５４に含まれる強磁性層５８は、交流磁場を印加すると渦電流を発生させ、永続的に発熱する。また、強磁性層５８は、交流磁場を印加するとヒステリシス損失によってサイクル的に発熱する。
【００２４】
図４に強磁性体の磁場中のヒステリシスを示す。外部から交流磁場を強磁性層５８に与えることによって、ＣＤＥＦＧＣで囲まれた面積の仕事が、ヒステリシス損失による発熱として実装に利用される。
【００２５】
図５を用いて、サブストレート１４にドライバー１２を実装する方法について説明する。異方性導電膜５０をサブストレート１４又はドライバー１２に貼り付ける。サブストレート１４の電極１５と、ドライバー１２の電極１５の位置を合わせ、間に異方性導電膜５０が挟まれるようにする。
【００２６】
次に、ボンディング・ヘッド１０とサブストレート１４及びドライバー１２の電極１５との位置合わせを行なう。上述のように、ボンディング・ヘッド１０には蛇行形状の導体１７を形成した導体基板１６が埋め込まれている。まず、ボンディング・ヘッド１０に含まれる導体基板１６の導体１７が、サブストレート１４及びドライバー１２の電極１５に挟み込まれるように位置合わせする。また、後述するように、導体１７のピッチ線２２上に生成される磁場は強め合い、ピッチ線２２が電極１５の中心線に略重なるようにボンディング・ヘッド１０と電極１５の位置を合わせる。
【００２７】
位置合わせが終了したら、ボンディング・ヘッド１０でドライバー１２に圧力を加え、異方性導電膜５０をサブストレート１４及びドライバー１２で挟み込む。しかし、このままではバインダー５２が溶解および凝固していないので、ドライバー１２は未実装のままである。
【００２８】
次に、ボンディング・ヘッド１０に埋め込まれた導体基板１６上の導体１７に交流電流を流す。この結果、導体基板１６は動的な磁場を発生する。この磁場は、サブストレート１４及びドライバー１２に対して垂直な磁力線を有する。この交流磁場の磁力線は強磁性層５８を含む導電粒子５４に強く束縛され、上記のように導電粒子５４は渦電流及びヒステリシス損失によって発熱する。
【００２９】
ここで導電粒子５４に加える磁場は、ヒステリシス損失による発熱が最大になるように、強磁性体の飽和磁化を与える強度に調整する。飽和磁化を与える外部磁化強度をＨｓとすると、外部磁場として、Ｈ＝Ｈｓ×ＳＩＮ（ωｔ）を印加する。ここでｔは時間を表す。周波数ωについては、強磁性体の粒子密度から計算された与えるべきエネルギーを考慮して、最適値を調整する。温度の上昇により飽和磁化量が減少し、ヒステリシスサイクルによる発熱量が減少するが、例えばニッケルを使用した場合キュリー温度は３８５℃であるため、現実の実装に対して十分に効力を発する。
【００３０】
このように導電粒子５４の発熱を利用するため、導電粒子５４を中心として局所的にバインダー５２に加熱を行なうことができる。この導電粒子５４の磁場による発熱によってバインダー５２に熱が伝わり、バインダー５２が液化する。
【００３１】
バインダー５２が液化後、硬化するまでの間、例えば約１秒間、を利用して導電粒子を電極１５上に配列させる。導体基板１６は、上記のように導体１７が蛇行形状に配線されているため、ピッチ線２２ごとに磁場の強い部分ができている。図５のように、予め磁場の強い部分が接続すべき電極１５の部分にできるように導体１７を配線すると、導体１７上方では磁場は弱くなり、バインダー５２に印加される磁場は、図６に示すような磁場勾配を持つ。この結果、電極１５の部分に導電粒子５４が集中する方向の力が発生する。
【００３２】
この力の原理は、外部磁場を与えたときに透磁率の大きい物質（導電粒子５４）が透磁率の小さい物質（バインダー５２）に引かれることである。引力は磁場の二乗に比例するため、わずかな磁場の差で大きな力が発生する。バインダー５２が液化すると、導電粒子５４は動きやすくなり磁場の強い電極１５の部分に集中しやすくなる。
【００３３】
以上のように、電極１５付近で導電粒子５４を密にし、隣同士の電極１５間では導電粒子５４を疎にできるため、電極間の接続がより確実となる。また、電極１５ごとに導電粒子５４が集中するため、導電粒子５４による電極同士の短絡を防止することができる。
【００３４】
図７に時間と磁場及び圧力の関係を示す。上述の方法で温度上昇により圧着が完了すると、先ず印加磁場を消し、次に印加圧力を取り去って実装を完了する。必要によって、低磁力でアニールをおこなう。
【００３５】
上記実施形態では、導体基板１６はボンディング・ヘッド１０に埋め込まれたが、導体基板１６をサブストレート１４に組み込んでも良い。サブストレート１４のドライバー１２搭載部分に導体基板１６を載置し、導体基板１６上を絶縁層で覆い、絶縁層の上に電極を形成する。あるいは、サブストレート１４のドライバー１２搭載部分に直接導体１７を配置してもよい。
【００３６】
サブストレート１４上に形成される導体１７の形状は蛇行形状である。導体１７の蛇行形状は、ピッチ線２２が電極１５の中心線に略重なるように電極１５は絶縁層上に形成される。また、上記実施形態と同様に、サブストレート１４の電極１５と、ドライバー１２の電極１５の位置を合わせ、間に異方性導電膜５０が挟まれるようにする。
【００３７】
本実施形態においても、サブストレート１４及びドライバー１２の間に異方性導電膜５０を介在させ、ボンディング・ヘッド１０にて圧力を加える。また、ドライバー１２をサブストレート１４に実装するメカニズムは上述の実施形態と同様である。しかし、上記実施形態と異なり、磁場はサブストレート１４上に形成される導体１７が発生させる。また、上記実施形態のようにボンディング・ヘッド１０と、サブストレート１４及びドライバー１２の電極１５との精密な位置合わせも不要である。
【００３８】
あるいはサブストレート１４中に直接導体１７を配線してもよい。この実施形態においては、サブストレート１４が絶縁体であるため絶縁層を新たに形成する必要がない。蛇行形状である導体１７のピッチ線２２が電極１５の中心線に略重なるように、電極１５をサブストレート１４に形成すればよい。後は直近の上記実施形態と同様に、サブストレート１４にドライバー１２を実装することができる。
【００３９】
本発明において、ドライバーには、チップやＴＣＰその他すべての実装対象部品が含まれ得る。又、サブストレートには、ガラス基板やＰＣＢその他すべての実装基板が含まれる。また、導電粒子５４は、強磁性体を含んで形成されれば、成分、材料、構造等は特に限定されない。更に導体１７の形成する形状は、蛇行形状に限定されず、電流を流して生成される磁場が局所的に強弱を生ずるすべての形状が含まれる。
【００４０】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、強磁性体を含む導電粒子を磁場によって加熱しているため、発生する熱は局所的である。したがって、サブストレートの必要のない箇所を加熱・冷却することはなく、熱によるストレスの発生を防ぐことができる。
【００４２】
また、磁場の勾配を利用して導電粒子を電極上に配列させることができ、接続する電極間に導電粒子を集中できる。従って電極間の接続がより確実となる。一方、隣同士の電極間では導電粒子は疎となるため、導電粒子を介した隣りの電極同士の短絡を防止することができる。
【００４３】
上記のような局所的な加熱および導電粒子の局所化により、ドライバーの超高密度及び高信頼性の実装が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実装方法を表す模式図。
【図２】本発明に係るＡＣＦ（異方性導電膜）及び導電粒子及び導電粒子の断面図。
【図３】（ａ）本発明に係る導体基板の平面図。
（ｂ）本発明に係る導体基板の導体部分の拡大図。
【図４】強磁性体の磁場中の磁場と磁束密度の関係を表すヒステリシス。
【図５】本発明に係る実装方法を表す模式図の拡大図。
【図６】本発明に係る実装方法において、磁場勾配と導電粒子にかかる力を表す模式図。
【図７】本発明に係る実装方法における、時間と圧力及び磁場の関係を表す関係図。
【図８】（ａ）異方性導電膜の断面図
（ｂ）異方性導電膜を介してＴＣＰをアレイ基板に実装する様子を表す模式図。
（ｃ）異方性導電膜を介してＴＣＰをアレイ基板に接続させた様子を表す模式図。
【コードの説明】
１０：ボンディングヘッド
１２：ドライバー
１４：サブストレート
１５：電極
１６：導体基板
１７：導体
１８：導体を配線する基板
２０：折返し部
２２：ピッチ線
５０：本発明に係る異方性導電膜
５２：バインダー
５４：導電粒子
５６：コア
５８：強磁性層
６０：殻
１００：異方性導電膜
１０２：バインダー
１０４：導電粒子
１０６：ＴＣＰ
１０８：電極
１１０：アレイ基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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