(57)【要約】【課題】  半導体チップを異方性導電接着材を介して回路基板上に熱圧着により搭載する際に異方性導電接着材に未硬化部分が発生することに起因する電食による配線の断線が解消された信頼性に優れる半導体装置を提供する。【解決手段】  ソースドライバチップ３の突起電極３ａ1、３ａ2を対応する長手端面３ｂ1、３ｂ2から中央側へ寸法Ｌだけ入り込んだ位置に凸設する。寸法Ｌは、異方性導電接着材９の載置精度を±Ａｍｍ、加熱圧着時の幅方向の片側伸び量をＢｍｍとして、        Ｌ＝２Ａ＋Ｂに設定する。異方性導電接着材９の幅寸法ｗは、ずれのない正規の位置に載置した際に、その長手端面９ｂ1、９ｂ2がそれぞれ、二点鎖線で示すように、突起電極３ａ1、３ａ2から対応する長手端面３ｂ1、３ｂ2に向けて寸法Ａだけ近づいた位置となるように設定する。【選択図】図２
2005079224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの面に複数の突起電極が形成された半導体チップを熱硬化性樹脂材料中に複数の導電性粒子を含有させてなる異方性導電接着材を介在させて回路基板表面の接続端子部に搭載した半導体装置であって、
前記異方性導電接着材はその全体が、前記半導体チップの前記突起電極形成面と前記回路基板表面との間に介装されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記突起電極から該突起電極に最も近い半導体チップの端面までの距離Ｌが、製造工程において前記異方性導電接着材が前記回路基板表面に載置される際の精度を±Ａとし、異方性導電接着材が前記半導体チップを介して加熱圧着された際の前記距離Ｌに沿って伸びる長さをＢとした場合に、
Ｌ＝２Ａ＋Ｂ
であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップは、アクティブマトリックス型液晶表示パネルのドライバチップであり、前記液晶表示パネルのドライバ回路における接続端子アレイが形成されたガラス基板縁部にＣＯＧ方式により搭載されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップを回路基板上に搭載した半導体装置の実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体チップの突起電極（バンプ）が形成された面を回路基板の配線形成面に対向させて搭載する所謂フリップチップ実装においては、異方性導電接着材がよく用いられる。この異方性導電接着材は、半導体チップを基板に接着するとともに、突起電極と回路基板の配線とを導通接続するもので、主に、熱硬化性樹脂を主成分としたベース材料に、粒径が２〜１０μｍ程度の導電性粒子を樹脂全体にわたって均一に分散混合させてなる。
【０００３】
上述の異方性導電接着材を用いて半導体チップをフリップチップ実装するには、特許文献１の図１１にも示されているように、半導体チップの突起電極形成面と同じかその全周にわたって一定幅だけ食み出す程度に大きい面積の異方性導電接着材を回路基板との間に介在させ、半導体チップの上から加熱圧着ツールで加熱しながら加圧し、各突起電極先端面と回路基板上の対応する配線の接続端子電極面との間に複数の導電性粒子を挟持させて両電極を確実に導通させるとともに、熱硬化性樹脂を硬化させて半導体チップと回路基板とを強固に接着する。
【０００４】
ここで、異方性導電接着材として半導体チップの突起電極形成面より大きい面積のものを用いるのは、異方性導電接着材を回路基板上の半導体チップ搭載位置に配置した際に配置ズレが発生しても、全ての突起電極と対応する端子電極とを常に異方性導電接着材を介して確実に導通接続できるように、そのズレ幅を吸収できる大きさを必要とするからである。この場合、突起電極は通常、半導体チップの電極形成面の周縁に沿って設けられている為、異方性導電接着材は必然的に電極形成面より面積が大きくなり、その周縁部が電極形成面の外側に食み出した状態となる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２０４５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
周縁部が半導体チップの電極形成面から食み出す程度に大きい面積の異方性導電接着材を介在させた状態で、半導体チップ上面を加熱圧着ツールで加熱しながら加圧すると、加熱圧着ツールの熱が半導体チップを介して異方性導電接着材に伝導し、熱硬化性樹脂を硬化させる。しかし、異方性導電接着材のうちの電極形成面から食み出した周縁部や加圧されることにより新たに食み出した部分には、熱が殆ど伝導せず、熱硬化性樹脂が未硬化のままとなる。
【０００６】
上述の半導体チップ熱圧着搭載工程が終了した後は、回路基板上の配線の腐食を防止する為、防湿コート剤を塗布する。このとき、半導体チップの電極形成面から食み出した異方性導電接着材上も含めて半導体チップ搭載領域を除く回路基板上の略全面に防湿コート剤を塗布する。
【０００７】
しかし、上記防湿コート剤は長期にわたり完全に水分の浸透を遮断できるものではなく、経時的に水分が内部に浸入してくる。熱硬化性樹脂が未硬化の食み出した異方性導電接着材部分に水分が浸透すると、ベース材料中に含まれている不純物イオンの例えば塩素イオン等が水分中に溶け出し、これがアルミニウム等からなる配線と反応して塩化物を生成し、配線の所謂電食による断線が発生する。また、水分が浸透した異方性導電接着材は絶縁性が低下し、配線間では導電性粒子を介してショートし易くなっており、配線間でショートが発生すると、上記塩化物の生成反応が助長され、配線の電食による断線がより発生し易くなる。
【０００８】
本発明は、半導体チップを異方性導電接着材を介して回路基板上に熱圧着により搭載する際に異方性導電接着材に未硬化部分が発生することに起因する電食による配線の断線が解消された信頼性に優れる半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の半導体装置は、一つの面に複数の突起電極が形成された半導体チップを熱硬化性樹脂材料中に複数の導電性粒子を含有させてなる異方性導電接着材を介在させて回路基板表面の接続端子部に搭載した半導体装置であって、前記異方性導電接着材はその全体が、前記半導体チップの前記突起電極形成面と前記回路基板表面との間に介装されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体装置によれば、異方性導電接着材を突起電極形成面内に収まるようにその面積が突起電極形成面の面積よりも小さくなるように形成したから、半導体チップを回路基板上に異方性導電接着材を介して加熱圧着した際に異方性導電接着材が未硬化のまま残る不具合が防止され、その結果、異方性導電接着材の未硬化部分に起因する電食による配線の断線が解消された信頼性に優れる半導体装置が容易に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の半導体装置においては、半導体チップの突起電極からこの突起電極に最も近い半導体チップの端面までの距離Ｌが、製造工程において異方性導電接着材が回路基板表面に載置される際の精度を±Ａとし、異方性導電接着材が前記半導体チップを介して加熱圧着された際の前記距離Ｌに沿って伸びる長さをＢとした場合に、
Ｌ＝２Ａ＋Ｂ
であることが好ましく、これにより、異方性導電接着材の材質や載置精度に拘わらず、常に異方性導電接着材を半導体チップの突起電極形成面で覆われた状態に介装して確実に硬化させることができる。その結果、異方性導電接着材の未硬化部分に起因する電食による配線の断線が解消された信頼性に優れる半導体装置を安定して得ることができる。
【００１２】
また、本発明の半導体装置は、アクティブマトリックス型液晶表示装置におけるソースドライバ或いはゲートドライバに適用することが好ましい。なぜなら、アクティブマトリックス型液晶表示装置におけるドライバ半導体チップと表示画素部の位置関係の自由度は、他の例えばＳＴＮ型等の単純マトリクス型液晶表示装置に比べて大きいため、ドライバ半導体チップの突起電極の配置の自由度もその分大きく見込め、本発明の適用が容易となるからである。
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、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斜視図で、図２はそのドライバ半導体チップ搭載部のＱ部を拡大して示す要部拡大平面図、図３は図２におけるIII−III線断面図である。
【００１４】
本実施形態の液晶表示モジュールは、アクティブマトリックス型液晶表示モジュールであり、図１に示されるように、一対のガラス基板１、２が液晶（不図示）を挟持して対向配置され、そのうちの一方のガラス基板２は、その隣り合う一対の辺の縁部２ａ、２ｂを他方のガラス基板１のそれら縁部に対応する各端面から適長突出させて、大きく形成されている。これら突出縁部２ａ、２ｂには、それぞれ、ソースドライバチップ３とゲートドライバチップ４がＣＯＧ（Chip On Glass）方式によりガラス基板２上に直接搭載されている。
【００１５】
一対のガラス基板１、２の対向領域におけるガラス基板２の対向面には複数の画素電極（不図示）がマトリクス状に配設され、他方のガラス基板１の対向面には一枚の平面に形成された対向電極（不図示）が設置され、これら画素電極と対向電極との対向部が表示画素となり、これらの表示画素がマトリクス状に配置された表示画素領域Ｐｄが形成されている。各画素電極に対応させて、それぞれ、各表示画素のスイチング素子としての薄膜トランジスタ（不図示）が配設され、これら薄膜トランジスタは互いに直交する方向に平行に敷設されたソースライン５とゲートライン６を介してソースドライバチップ３とゲートドライバチップ４にそれぞれ電気接続されている。
【００１６】
また、ソースドライバチップ３とゲートドライバチップ４は、それぞれ、外部駆動制御回路に接続される入力信号ライン７、８に電気接続されている。なお、本実施形態におけるソースライン５やゲートライン６及び入力信号ライン７、８等の配線は、クロムとアルミニウムを積層した形成されたメタル積層配線である。
【００１７】
ここで、ソースドライバチップ３及びゲートドライバチップ４とソースライン５とゲートライン６及び各入力信号ライン７、８とをそれぞれＣＯＧ方式により電気接続する導通接合構造について、図２及び図３に基づき説明する。
【００１８】
図２において、細長い直方体状の所謂スリムチップ状に形成されたソースドライバチップ３のガラス基板突出縁部２ａ（図１参照）上に載置する面（以下、下面という）には、複数の突起電極（バンプ）３ａが凸設されている。これら突起電極３ａは、ソースドライバチップ３の一対の長手端面３ｂ1、３ｂ2に沿って、所定のピッチでそれぞれ配設されている。本実施形態においては、表示画素領域Ｐd（図１参照）側の端面３ｂ1に沿って配列された出力側突起電極３ａ1のピッチＰ1は３３μｍ、反対側の端面３ｂ2に沿って配列された入力側突起電極３ａ2のピッチＰ2は４０μｍに、それぞれ設定されている。そして、これら突起電極３ａ1、３ａ2は、対応する長手端面３ｂ1、３ｂ2から所定の距離Ｌだけ内側（中央側）に入り込んだ位置に配設されている。
【００１９】
一方、上述のソースドライバチップ３が搭載されるガラス基板２における突出縁部２ａの表面（ガラス基板２の両主面のうちのガラス基板１に対向させる面を表面とする）には、複数のソースライン５がソースドライバチップ３の搭載位置に向けて引き出され、それぞれの先端部の接続端子部５ａが、ソースドライバチップ３の出力側突起電極３ａ1のピッチＰ1と同じ３３μｍピッチで等間隔に設けられている。また、ソースドライバチップ３の搭載位置から突出縁部２ａの端面に向けて、複数の入力信号ライン７が、ソースドライバチップ３の入力側突起電極３ａ2に対応させて、そのピッチＰ2と同じ４０μｍピッチで等間隔に平行に配設されている。
【００２０】
そして、上述のようにソースライン５と入力信号ライン７が配設された突出縁部２ａには、異方性導電接着材９を介して前述したソースドライバチップ３がＣＯＧ方式により搭載されている。異方性導電接着材９は、ソースドライバチップ３をガラス基板２の表面上に接着する接着能を有すると共に、突起電極３ａとソースライン５及び入力信号ライン７の対応する接続端子部を導通接続する導通媒体としての機能を果たすものであり、図３に示すように熱硬化性樹脂を主成分としたベース材料９ａ中に導電性粒子９ｂを均一に分散混合させた材料を用いて所定サイズのシートに成形されている。導電性粒子９ｂとしては、樹脂ビーズの表面に金メッキを施した粒径が５μm程度の導電性樹脂粒子が用いられている。
【００２１】
ここで、本発明に係わるソースドライバチップ３の導通接合構造においては、上述の異方性導電接着材９全体の平面サイズが、導通接合された状態においてソースドライバチップ３の突起電極３ａ形成面（下面）よりも全体にわたり小さく設定されている。したがって、ソースドライバチップ３がガラス基板突出縁部２ａ上に搭載された状態においては、異方性導電接着材９全体がソースドライバチップ３とガラス基板突出縁部２ａとに挟まれており、ソースドライバチップ３の端面から外へ食み出した部分は存在しない。
【００２２】
ソースドライバチップ３をガラス基板突出縁部２ａの搭載位置に適正に設置するには、まず、上述のサイズに形成された異方性導電接着材９をガラス基板突出部２ａの所定の位置に位置合せを行いながら正確に載置する。次いで、ソースドライバチップ３を位置合せを行いながら所定の位置、つまりソースライン５と入力信号ライン７の各接続端子部上にソースドライバチップ３の対応する突起電極３ａが正確に重なる位置に載置する。この状態下において、加熱圧着ツールをソースドライバチップ３全体に上から押し当て、加熱しつつ所定の圧力で押圧する。これにより、加熱圧着ツールから発する熱がソースドライバチップ３全体を通じその下に介装されている異方性導電接着材９全体に伝導し、異方性導電接着材９が硬化する。このとき、異方性導電接着材９の全体がソースドライバチップ３の下面に覆われ、ソースドライバチップ３の端面から外に食み出した部分は存在しないから、異方性導電接着材９に未硬化の部分が生じることなく、全体が確実に硬化する。
【００２３】
図３において、ソースドライバチップ３が上述のようにＣＯＧ搭載されたガラス基板突出縁部２ａの表面上には、防湿保護コート層１０が、入力信号ライン７の外部駆動制御回路にＦＰＣ（フレキシブル配線回路基板：Flexible Printed Circuit ）等を介して電気接続するための接続端子部及びソースドライバチップ３搭載部を除く略全面に亘り被着されている。この防湿保護コート層１０は、ソースライン５及び入力信号ライン７の水分による腐食断線を防止するために設けられるものであり、塗布する際には、ソースドライバチップ３下面（突起電極形成面）とガラス基板突出部２ａ表面間にも、介装された異方性導電接着材９の端面との間に隙間を生じさせないように十分に充填し、ソースライン３の露出部を生じさせないようにする。
【００２４】
以上のような導通接合構造によりソースドライバチップ３がＣＯＧ搭載されたガラス基板突出縁部２ａにおいては、ソースライン５や入力信号ライン７が防湿保護コート層１０又は異方性導電接着材９により覆われて配線の露出部分が略存在しないから、配線の水分による腐食断線が防止される。また、たとえ防湿保護コート層１０を浸透して水分が異方性導電接着材９まで達したとしても、異方性導電接着材９は確実に硬化しているから、そのベース材料９ａに含有されていた塩素イオン等の不純物イオンが水分中に溶出することは無い。したがって、吸湿した異方性導電接着材９を介してソースライン５等の配線間にリークパスが形成されることがなく、配線間の電位差により塩素イオン等の不純物イオンが配線材料のクロムやアルミニウムの金属と反応して塩化物等の塩を発生させる所謂電食反応も起こらないから、ソースライン５や入力信号ライン７の腐食による断線が確実に防止される。
【００２５】
次に、上述した異方性導電接着材９全体がソースドライバチップ３から食み出すことなくその下に確実に覆われてガラス基板突出部２ａ間に介装された導通接続構造を安定して得るための、好適な構成について説明する。
【００２６】
いま、異方性導電接着材９をガラス基板突出部２ａ上に載置する際の幅方向の精度を±Ａｍｍとし、ソースドライバチップ３を加熱圧着した際の異方性導電接着材９の幅方向の伸び量をＢｍｍとすると、ソースドライバチップ３における突起電極３ａ1、３ａ2は、対応する長手端面３ｂ1、３ｂ2から、
所定の寸法Ｌ＝２Ａ＋Ｂ
だけ内側（中央側）に入り込んだ位置に配設することが好ましい。ここで、異方性導電接着材９の幅方向伸び量Ｂは、異方性導電接着材９の幅寸法をｗμｍとし、幅方向の伸び率をｒ％とした場合、
Ｂ＝ｗ×(ｒ/１００)×１／２
である。
【００２７】
そして、異方性導電接着材９の幅寸法ｗは、図２に二点鎖線で示す異方性導電接着材９が誤差なく正規の位置に載置された状態において、各突起電極３ａ1、３ａ2からソースドライバチップ３の対応する長手端面３ｂ1、３ｂ2に向けて、それぞれ、載置誤差Ａだけ離隔した位置に異方性導電接着材９の対応する長手端面９ａ1、９ａ2が位置する大きさに、設定されている。なお、上述の寸法Ｌ及び寸法Ａは、ともに、突起電極３ａ1、３ａ2のチップ長手端面３ｂ1、３ｂ2側に向いた側面からの寸法である。
【００２８】
因みに、本実施形態では、異方性導電接着材９の幅寸法ｗが１．８５ｍｍ、幅方向延び率が５％であるから、幅方向の片側伸び量Ｂは約０．０４６ｍｍとなる。また、異方性導電接着材９の幅方向載置精度Ａは±０．１ｍｍである。したがって、ソースドライバチップ３の突起電極３ａ1、３ａ2は、対応する長手端面から寸法Ｌ＝０．２４６ｍｍだけ内側に入り込んだ位置に凸設することが好ましい。なお、ソースドライバチップ３の長手方向に関しては、通常、突起電極３ａ1、３ａ2と対応する短手端面３ｃとの間の寸法が異方性導電接着材９の長手方向における載置誤差と伸び量を吸収できる程度に充分に大きく確保されている。
【００２９】
上述のように、ソースドライバチップ３における突起電極３ａ1、３ａ2の凸設位置と異方性導電接着材９の幅寸法を設定することにより、異方性導電接着材９の載置位置が最大にずれた場合でも、異方性導電接着材９全体をソースドライバチップ３の下面で覆って端面から外に食み出させることがなく、ソースドライバチップ３の加熱圧着工程において異方性導電接着材９全体を常に確実に硬化させることができる。
【００３０】
図１に戻って、ゲートドライバチップ４も、ソースドライバチップ３の場合と同じ導通接続構造によりガラス基板突出部２ｂにＣＯＧ搭載されている。
【００３１】
以上のように、本実施形態によれば、アクティブマトリックス型液晶表示パネルのガラス基板２における接続端子アレイが形成された表面とこの上にＣＯＧ搭載されるソースドライバチップ３とゲートドライバチップ４との間に、それぞれ、異方性導電接着材９を載置精度に拘わらず各ドライバチップ３、４の端面から食み出さないように介装できるから、双方の異方性導電接着材９全体を常に確実に硬化させることができる。その結果、未硬化の異方性導電接着材９が吸湿し配線間にリークパスが形成されて起こる電食反応による配線の断線が確実に解消された信頼性に優れるアクティブマトリックス型液晶表示モジュールを安定して得ることが可能となる。
【００３２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、ソースドライバとゲートドライバとしてそれぞれ別個の半導体チップを設けたアクティブマトリックス型液晶表示モジュールに限らず、ソースドライバとゲートドライバを１個の半導体チップにまとめたアクティブマトリックス型液晶表示モジュールにも好適に適用可能である。この場合、両ドライバを１個の半導体チップにまとめることにより、電食反応による配線の腐食断線がより発生し易くなるが、本発明を適用することにより、配線の電食反応による腐食断線が、上述した実施形態の２チップドライバ方式と同様に確実に防止される。
【００３３】
また、本発明は、液晶表示モジュールにおけるドライバチップのＣＯＧ搭載構造にかぎらず、半導体チップが異方性導電接着材を介して搭載される他の種々の半導体装置に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態としての液晶表示モジュールを示す斜視図である。
【図２】上記液晶表示モジュールの要部Ｑを拡大して示す平面図である。
【図３】図２におけるIII−III線断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、２      ガラス基板
３          ソースドライバチップ
４          ゲートドライバチップ
５          ソースライン
６          ゲートライン
７、８      入力信号ライン
９          異方性導電接着材
１０        防湿保護コート層
【図１】
2005079224.tif 000003
【図２】
2005079224.tif 000004
【図３】
2005079224.tif 000005