(57)【要約】【課題】  実装基板に歪みが生じている場合であっても、素子チップと実装基板との間で確実かつ安定した接続が得られるバンプを提案する。【解決手段】  本発明のバンプ（３１ａ，３１ｂ）は実装基板（１０）との接触加圧により加圧変形可能な構造を備える。バンプ（３１ａ，３１ｂ）を加圧変形させて素子チップ（３０）と実装基板（１０）を電気的に接続することにより、実装基板（１０）の歪みを吸収することができ、素子チップ（３０）と実装基板（１０）のコンタクト不良を解消できる。【選択図】    図１
2005123405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子チップと実装基板を、バンプを介して電気的に接続する構造を有する電気光学装置用基板であって、
素子チップ又は実装基板に設けられた前記バンプが、前記素子チップと前記実装基板を加圧接触させることにより加圧変形可能な構造を備えている、電気光学装置用基板。
【請求項２】
素子チップと実装基板を、バンプを介して電気的に接続する構造を有する電気光学装置用基板であって、
素子チップ又は実装基板に設けられた加圧接触させる前の前記バンプが略錐体の形状を成している、電気光学装置用基板。
【請求項３】
素子チップと実装基板を、バンプを介して電気的に接続する構造を有する電気光学装置用基板であって、
素子チップ又は実装基板に設けられた加圧接触させる前の前記バンプが先鋭の形状を成している、電気光学装置用基板。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の電気光学装置用基板であって、
素子チップ又は実装基板に設けられ加圧接触させた後の前記バンプが、前記実装基板又は素子チップとの接触面が加圧変形した状態で、前記実装基板又は素子チップと電気的に接続されている接続構造を有する、電気光学装置用基板。
【請求項５】
請求項４に記載の電気光学装置用基板を含む電気光学装置。
【請求項６】
請求項４に記載の電気光学装置用基板を含む電子機器。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載のバンプを備えるとともに剥離層を介して転写元基板上に形成された素子チップをその種類毎に予め定められた実装基板上の所定位置に接触加圧して前記バンプの先端を加圧変形させることにより前記素子チップと前記実装基板を電気的に接続し、前記剥離層に層内剥離又は界面剥離を生じさせて、前記素子チップを前記実装基板に転写させる、素子チップの実装方法。
【請求項８】
素子チップと実装基板を、バンプを介して電気的に接続する構造を有する半導体装置用基板であって、
素子チップ又は実装基板に設けられた前記バンプが、前記素子チップと前記実装基板を加圧接触させることにより加圧変形可能な構造を備えている、半導体装置用基板。
【請求項９】
素子チップと実装基板を、バンプを介して電気的に接続する構造を有する半導体装置用基板であって、
素子チップ又は実装基板に設けられた加圧接触させる前の前記バンプが略錐体の形状を成している、半導体装置用基板。
【請求項１０】
素子チップと実装基板を、バンプを介して電気的に接続する構造を有する半導体装置用基板であって、
素子チップ又は実装基板に設けられた加圧接触させる前の前記バンプが先鋭の形状を成している、半導体装置用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気光学装置用基板、半導体装置用基板、素子チップの実装方法、電気光学装置及び電子機器に関し、特に、剥離転写法を用いて素子チップを実装基板上に実装するための改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子などの電子素子を実装基板上に実装する手法として、剥離転写法を用いる手法が知られている。例えば、特開平１０−１２５９３１号公報には、予め転写元基板上に剥離層を介して素子チップ等の被転写体を形成しておき、その後、素子チップ等を実装基板に接合し、さらに剥離層に光照射等を行って層内剥離又は界面剥離を生じさせることによって、素子チップ等の被転写体を実装基板に転写する手法が開示されている。この手法によれば、製造条件の異なるトランジスタチップとＥＬ（エレクトロルミネセンス）チップをそれぞれ最適な条件で転写元基板上に形成した後に実装基板へ転写することにより、ＥＬ表示装置を製造することができる。素子チップと実装基板との電気的接続を得るための手法として、素子チップに形成されたバンプ（突極電極）を実装基板の配線端子に接続する手法が知られている。
【特許文献１】特開平１０−１２５９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、実装基板に歪みが生じていると、素子チップを実装基板に実装した際にバンプの高さがばらつくこととなり、安定した接合を得ることができない場合がある。
【０００４】
そこで、本発明はこのような問題を解決し、実装基板に歪みが生じている場合であっても、素子チップと実装基板との間で確実かつ安定した接続を得るための改良技術を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため本発明の電気光学装置用基板は、素子チップと実装基板を、バンプを介して電気的に接続する構造を有する電気光学装置用基板であって、素子チップ又は実装基板に設けられたバンプが、素子チップと実装基板を加圧接触させることにより加圧変形可能な構造を備えている。バンプを加圧変形させて素子チップと実装基板を電気的に接続することにより、実装基板の歪みを吸収することができ、素子チップと実装基板のコンタクト不良を解消できる。ここで、「素子チップ」とは、薄膜トランジスタ、ダイオード、抵抗、インダクタ、キャパシタ、発光素子などの機能素子又は当該機能素子を集積化した回路チップをいう。また、「実装基板」とは、素子チップを実装して所望の電子デバイスを構成するための基板をいい、素子チップに接続するべき配線などが予め形成されている。
【０００６】
本発明の電気光学装置用基板は、素子チップと実装基板を、バンプを介して電気的に接続する構造を有する電気光学装置用基板であって、素子チップ又は実装基板に設けられた加圧接触させる前のバンプが略錐体の形状を成している。バンプを略錐体に成形することで、低荷重でも容易に加圧変形させることが可能となり、製品の歩留まり向上を実現できる。
【０００７】
本発明の電気光学装置用基板は素子チップと実装基板を、バンプを介して電気的に接続する構造を有する電気光学装置用基板であって、素子チップ又は実装基板に設けられた加圧接触させる前のバンプが先鋭の形状を成している。バンプの形状を先鋭に形成することで、低荷重でも容易に加圧変形させることが可能となり、製品の歩留まり向上を実現できる。
【０００８】
本発明の電気光学装置用基板において、素子チップ又は実装基板に設けられ加圧接触させた後のバンプが実装基板又は素子チップとの接触面が加圧変形した状態で、実装基板又は素子チップと電気的に接続されている接続構造を有する。バンプを加圧変形させて素子チップと実装基板を電気的に接続することにより、実装基板の歪みを吸収することができ、素子チップと実装基板のコンタクト不良を解消できる。
【０００９】
本発明の電気光学装置は上述した電気光学装置用基板を備える。ここで、電気光学装置とは、電気的作用によって発光するあるいは外部からの光の状態を変化させる電気光学素子を備えた表示装置一般をいい、自ら光を発するものと外部からの光の通過を制御するもの双方を含む。例えば、電気光学素子として、液晶素子、電気泳動粒子が分散した分散媒体を有する電気泳動素子、ＥＬ素子、電界の印加により発生した電子を発光板に当て発光させる電子放出素子を備えたアクティブマトリクス型の表示装置等をいう。
【００１０】
本発明の電子機器は上述した電気光学装置用基板を備える。ここで、電子機器とは、回路基板やその他の要素を備え、一定の機能を奏する機器一般をいい、その構成に特に限定はない。かかる電子機器としては、例えば、ＩＣカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、テレビジョン（ＴＶ）、ロールアップ式ＴＶ、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が含まれる。
【００１１】
本発明の素子チップの実装方法は、上述したバンプを備えるとともに剥離層を介して転写元基板上に形成された素子チップをその種類毎に予め定められた実装基板上の所定位置に接触加圧してバンプの先端を加圧変形させることにより素子チップと実装基板を電気的に接続し、剥離層に層内剥離又は界面剥離を生じさせて、素子チップを実装基板に転写させる。バンプを加圧変形させて素子チップと実装基板を電気的に接続することにより、実装基板の歪みを吸収することができ、素子チップと実装基板のコンタクト不良を解消できる。
【００１２】
本発明の半導体装置用基板は、素子チップと実装基板を、バンプを介して電気的に接続する構造を有する電気光学装置用基板であって、素子チップ又は実装基板に設けられたバンプが素子チップと実装基板を加圧接触させることにより加圧変形可能な構造を備えている。バンプを加圧変形させて素子チップと実装基板を電気的に接続することにより、実装基板の歪みを吸収することができ、素子チップと実装基板のコンタクト不良を解消できる。
【００１３】
本発明の半導体装置用基板は、素子チップと実装基板を、バンプを介して電気的に接続する構造を有する電気光学装置用基板であって、素子チップ又は実装基板に設けられた加圧接触させる前のバンプが略錐体の形状を成している。バンプを略錐体に成形することにより、低荷重でも容易に加圧変形させることが可能となり、製品の歩留まり向上を実現できる。
【００１４】
本発明の半導体装置用基板は、素子チップと実装基板を、バンプを介して電気的に接続する構造を有する電気光学装置用基板であって、素子チップ又は実装基板に設けられた加圧接触させる前のバンプが、先鋭の形状を成している。バンプの形状を先鋭に形成することで、低荷重でも容易に加圧変形させることが可能となり、製品の歩留まり向上を実現できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、バンプを加圧変形させて素子チップと実装基板を電気的に接続することにより、実装基板の歪みを吸収することができ、素子チップと実装基板のコンタクト不良を解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、各図を参照して本実施形態について説明する。
図１は転写元基板から実装基板に素子チップを転写することによりＥＬ表示装置を製造する工程の一部を図示している。同図（Ａ）は剥離層２１を介して転写元基板（ＴＦＴアレイ基板）２０上に形成された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）チップ３０を実装基板１０上の配線端子（又はバンプ）１１ａ，１１ｂに接続するための基板位置合わせ段階を示している。単一のＴＦＴチップ３０には一画素分のＴＦＴ（例えば、３個）が含まれており、配線端子１１ａ，１１ｂとの間で電気的接続を得るための複数のバンプ３１ａ，３１ｂが形成されている。実装基板１０は電気配線を絶縁するための絶縁層１２と、適度な強度を有するガラス基板１３の二層構造を成している。ＴＦＴチップ３０が転写されるべき実装基板１０の所定位置にはＮＣＰ（非導電性ペースト）又はＮＣＦ（非導電性フィルム）から成る接着剤４０が塗布されている。接着剤４０としては、熱硬化性接着剤などが好適である。
【００１７】
転写元基板２０としては、光透過性の材料で構成するのが望ましく、光透過率１０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましい。光透過率が低すぎると、照射光の減衰が大きくなり、剥離層２１に層内剥離又は界面剥離を生じさせるには大きな照射エネルギーを要するためである。転写元基板２０はプロセス温度（３５０℃〜１０００℃）よりも高い温歪点を有する材料で構成されているのが好ましく、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、コーニング、日本電気ガラスＯＡ−２等の耐熱ガラス、合成樹脂等が好適である。転写元基板２０の厚さは、特に限定されるものではないが、０．１〜５．０ｍｍ程度の膜厚が好ましく、０．５〜５．０ｍｍ程度が好ましい。透過光の光量を均一にするためには、転写元基板２０の厚みは均一であることが望ましい。
【００１８】
剥離層２１は照射光の照射を受けて層内剥離及び／又は界面剥離を生じるよう構成された薄膜であり、照射光を受光することで、剥離層２１を構成する物質の原子間又は分子間の結合力が消失又は減少するものである。層内剥離又は界面剥離を生じさせる起因としては、例えば、アブレーションや、気体放出などがある。アブレーションとは、照射光を吸収した固体材料が光化学的又は熱的に励起され、その表面や内部の原子又は分子の結合が切断されて放出することをいい、主に、剥離層２１の構成材料の全部又は一部が溶融、蒸散などの相変化を伴う。剥離層２１の組成としては、例えば、（１）非晶質シリコン、（２）酸化ケイ素、ケイ酸化合物、酸化チタン、チタン酸化物、酸化ジルコニウム、ジルコン酸化合物、酸化ランタン、ランタン酸化化合物などの各種酸化物セラミックス、誘電体、が挙げられる。半導体酸化ケイ素としては、ＳｉＯ，ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｏ2などが挙げられ、ケイ酸化合物としては、例えば、Ｋ2ＳｉＯ3，Ｌｉ2ＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，ＺｒＳｉＯ4，Ｎａ2ＳｉＯ3が挙げられる。酸化チタンとしては、ＴｉＯ,Ｔｉ2Ｏ3,ＴｉＯ2が挙げられ、チタン酸化合物としては、例えば、ＢａＴｉＯ4,ＢａＴｉＯ3,Ｂａ2Ｔｉ9Ｏ20,ＢａＴｉ5Ｏ11,ＳｒＴｉＯ3,ＰｂＴｉＯ3,ＭｇＴｉＯ3,ＺｒＴｉＯ2,ＳｎＴｉＯ4,Ａｌ2ＴｉＯ5,ＦｅＴｉＯ3が挙げられる。酸化ジルコニウムとしては、ＺｒＯ2が挙げられ、ジルコン酸化合物としては、例えば、ＢａＺｒＯ3,ＺｒＳｉＯ4,ＰｂＺｒＯ3,ＭｇＺｒＯ3,Ｋ2ＺｒＯ3が挙げられる。
【００１９】
剥離層２１として、この他にも、例えば、（３）ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＰＬＬＺＴ、ＰＢＺＴ等のセラミックス、或いは強誘電体、（４）窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化チタン、などの窒化物セラミックス、（５）有機系高分子材料、（６）金属などが挙げられる。有機系高分子材料としては、−ＣＨ2−，−ＣＯ−（ケトン），−ＣＯＮＨ−（アミド），−ＮＨ−（イミド），−ＣＯＯ−（エステル），−Ｎ＝Ｎ−（アゾ），−ＣＨ＝Ｎ−（シフ）などの結合を有するもの、特にこれらの結合を多く有するものであれば特に限定されるものではない。また、有機系高分子材料は、構成式中に芳香族炭化水素を有するものであってもよい。このような有機系高分子材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、エポキシ樹脂などが好適である。また、金属としては、Ａｌ,Ｌｉ,Ｔｉ,Ｍｎ,Ｉｎ,Ｓｎ,Ｙ,Ｌａ,Ｃｅ,Ｎｄ,Ｐｒ,Ｇｄ,Ｓｍ又はこれらのうち少なくとも１種を含む合金が挙げられる。
【００２０】
剥離層２１の膜厚としては、剥離層２１の組成、層構成、形成方法などの諸条件で異なるが、１ｎｍ〜２０μｍ程度が好ましく、１０ｎｍ〜２０μｍ程度がより好ましく、４１ｎｍ〜１μｍ程度がさらに好ましい。剥離層２１の膜厚が薄すぎると、成膜の均一性が損なわれ、剥離にムラが生じることがあり、一方、膜厚が厚すぎると、剥離層２１の良好な剥離性を確保するために照射光の光量を多くする必要があるとともに、後工程で剥離層２１を除去するのに時間を要する。剥離層２１の形成方法は、特に限定されず、膜組成や膜厚などの諸条件に応じて適宜選択される。ＣＶＤ、蒸着、分子線蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＰＶＤなどの各種気相成長法、電気めっき、浸漬めっき、無電界めっきなどの各種めっき法、ラングミュア・ブロジェット法、スピンコート、スプレーコート、ロールコート等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法、ゾル・ゲル法などが挙げられる。
【００２１】
バンプ３１ａ，３１ｂは低荷重下での接触加圧によりその先端（接触面）が容易に加圧変形する断面凸状の略錐体を成している。同図（Ｂ）に示すようにバンプ３１ａ，３１ｂと配線端子１１ａ，１１ｂを位置合わせした上で転写元基板２０を実装基板１０側に向けて押圧するとバンプ３１ａ，３１ｂの先端は圧壊又は粉砕等により加圧変形して配線端子１１ａ，１１ｂに圧着する。バンプ３１ａ，３１ｂの構造としては、加圧変形可能な構造であれば、特に限定されるものではないが、例えば、円錐形又は角錐形のような略錐体が望ましく、特に、先鋭形状のものが好適である。円錐形状のバンプ３１ａ，３１ｂを成形するには、例えば、シリコン基板に形成された円錐形の型に導電ペーストを注入し、これをＴＦＴチップ３０の端子部へ転写した後にＮｉ／Ａｕメッキを施す手法が好適である。型の内面には導電ペーストを容易に剥離できるように表面処理しておくとよい。この他にも、例えば、ＴＦＴチップ３０の端子部に導電ペーストを印刷することで、先鋭形状のバンプ３１ａ，３１ｂを形成してもよい。
【００２２】
実装基板１０には面内歪みが生じており、基板表面は緩やかに反っている。ここでは説明の便宜上、配線端子１１ａ，１１ｂにはδＸの高低差が局所的に生じているものとして説明を進めるが、実際には、基板歪みは実装基板１０内に一様に生じている場合が多い。配線端子１１ａ，１１ｂにδＸの高低差が存在すると、バンプ３１ａ，３１ｂの先端が加圧変形する度合いは同一ではなく、配線端子１１ｂよりも高所に位置する配線端子１１ａと接続するバンプ３１ａの方が変形の度合いが多い。つまり、実装基板１０の面内歪みは基板上の位置によって微妙に異なるため、バンプ３１ａ，３１ｂの先端が加圧変形する度合いもそれぞれ異なる。このように、バンプ３１ａ，３１ｂの先端を加圧変形して配線端子１１ａ，１１ｂと導通を得ることにより、仮に実装基板１０に歪みが生じている場合でも、バンプ３１ａ，３１ｂと配線端子１１ａ，１１ｂを安定かつ確実に接続することができ、コンタクト不良を解消しつつ、実装基板１０の歪みを吸収できる。ＴＴＦチップ３０を配線端子１１ａ，１１ｂに接合したならば、熱処理等による接着剤４０の硬化処理を行う。
【００２３】
次いで、同図（Ｃ）に示すように、剥離転写の対象となるＴＦＴチップ３０にのみ照射光５２が照射されるようにマスク５０を介して転写元基板２０の裏面から照射する。この照射光５２は転写元基板２０を透過した後、剥離層２１に吸収され、剥離層２１の層内剥離又は界面剥離を誘起する。すると、剥離層２１の分子間結合が弱まり、ＴＦＴチップ３０が転写元基板２０から剥離する。照射光５２としては、剥離層２１の層内剥離又は界面剥離を生じさせるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（熱線）、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線（α線、β線、γ線）などが挙げられ、アブレーションを生じさせ易いという点ではレーザ光が好適である。レーザ光としては、気体レーザ、固体レーザなどが挙げられるが、特に、エキシマレーザ、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、ＣＯ2レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザなどが好適である。エキシマレーザは、短波長で高エネルギーを出力するため、極めて短時間で剥離層２１に層内剥離を生じさせることができる。剥離層２１内にアブレーションを誘起させるために、波長依存性がある場合は、照射されるレーザ光の波長は１００〜３５０ｎｍ程度が望ましい。また、剥離層２１に、ガス放出、気化、昇華などの相変化を誘起して層内剥離若しくは界面剥離を生じさせるには、レーザ光の波長は３５０〜１２００ｎｍ程度が望ましい。同図（Ｄ）はＴＦＴチップ３０の転写後の状態を示している。実装基板１０にさらに有機ＥＬチップ等を転写し、必要に応じて封止処理を施すことで、ＥＬ表示装置が完成する。
【００２４】
以上、説明したように本実施形態によれば、先鋭のバンプを用いてＴＦＴチップを配線端子に接続することにより、従来の面接触に比べて低荷重での接続が可能となり、製品へのダメージを低減できる。また、素子チップに形成されたバンプが加圧変形して実装基板と電気的コンタクトを得るように構成したため、実装基板の歪みを吸収することができ、コンタクト不良を解消できる。さらに、バンプと配線端子は金属接続のため、封止樹脂には絶縁性のものを使用でき、必要最小限の吐出量にて管理を行える。
【００２５】
尚、上述の説明では、加圧変形可能なバンプを素子チップに形成する場合を例示して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、加圧変形可能なバンプを実装基板に形成してもよい。
【００２６】
図２及び図３は、上述した製造工程で得られたＥＬ表示装置を適用可能な電子機器の例を示す図である。図２（Ａ）は携帯電話への適用例であり、携帯電話２３０はアンテナ部２３１、音声出力部２３２、音声入力部２３３、操作部２３４、ＥＬ表示装置２００を備えている。同図（Ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、ビデオカメラ２４０は受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、ＥＬ表示装置２００を備えている。同図（Ｃ）は携帯型パーソナルコンピュータ（ＰＤＡ）への適用例であり、パーソナルコンピュータ２５０はカメラ部２５１、操作部２５２、ＥＬ表示装置２００備えている。
【００２７】
同図（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイへの適用例であり、ヘッドマウントディスプレイ２６０はバンド２６１、光学系収納部２６２、ＥＬ表示装置２００を備えている。同図（Ｅ）はリア型プロジェクターへの適用例であり、プロジェクター２７０は筐体２７１に、光源２７２、合成光学系２７３、ミラー２７４、２７５、スクリーン２７６、ＥＬ表示装置２００を備えている。同図（Ｆ）はフロント型プロジェクターへの適用例であり、プロジェクター２８０は筐体２８２に光学系２８１、ＥＬ表示装置２００を備え、画像をスクリーン２８３に表示可能になっている。
【００２８】
図３（Ａ）はテレビジョンへの適用例であり、テレビジョン３００はＥＬ表示装置２００を備えている。なお、パーソナルコンピュータ等に用いられるモニタ装置に対しても同様にＥＬ表示装置２００を適用し得る。同図（Ｂ）はロールアップ式テレビジョンへの適用例であり、ロールアップ式テレビジョン３１０はＥＬ表示装置２００を備えている。
【００２９】
ＥＬ表示装置２００の適用例としては、上述の他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等がある。また、本発明は上述した実施形態の内容に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で種々に変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、ＥＬ表示装置の製造工程を例に説明していたが、これ以外にも各種の電子機器に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態のＥＬ表示装置の製造工程断面図である。
【図２】電子機器の応用例を示す図である。
【図３】電子機器の応用例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…実装基板  １１ａ，１１ｂ…配線端子  ２０…転写元基板  ２１…剥離層  ３０…ＴＦＴチップ  ３１ａ，３１ｂ…バンプ  ４０…熱硬化性接着剤  ５０…マスク
【図１】
2005123405.tif 000003
【図２】
2005123405.tif 000004
【図３】
2005123405.tif 000005