(57)【要約】    【課題】  回路チップと配線基板との良好な接続状態を確保することを可能とする技術を提供すること。    【解決手段】  配線(14)を有する基板(10)と、薄膜回路を含み、前記基板上に配置される薄膜回路チップ(20)と、前記薄膜回路チップの一面に設けられ、前記薄膜回路と前記配線の所定の接続箇所との間の電気的接続を担う電極パッド(21)と、前記配線の前記接続箇所と前記電極パッドとの間に介在する一又は複数の導電性粒子(22)と、を備え、前記電極パッドの少なくとも前記基板と当接する側が、一の前記導電性粒子を圧着したときに当該圧着した部位が変形しない程度に前記導電性粒子より相対的に高い硬度を有するように形成されてなる、回路基板。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線を有する基板と、
薄膜回路を含み、前記基板上に配置される薄膜回路チップと、
前記薄膜回路チップの一面に設けられ、前記薄膜回路と前記配線の所定の接続箇所との間の電気的接続を担う電極パッドと、
前記配線の前記接続箇所と前記電極パッドとの間に介在する一又は複数の導電性粒子と、
を備え、
前記電極パッドの少なくとも前記基板と当接する側が、一の前記導電性粒子を圧着したときに当該圧着した部位が変形しない程度に前記導電性粒子より相対的に高い硬度を有するように形成されてなる、回路基板。
【請求項２】
前記電極パッドの全体が前記相対的に高い硬度を有する、請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記電極パッドは、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、クロム、インジウム−スズ酸化物又は酸化亜鉛のいずれかを含む導電材料からなる、請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記電極パッドは前記基板と当接する側に前記相対的に高い硬度を有する層を含む、請求項１に記載の回路基板。
【請求項５】
前記電極パッドの前記配線と当接する側の層は、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、クロム、インジウム−スズ酸化物又は酸化亜鉛のいずれかを含む導電材料からなる、請求項４に記載の回路基板。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の回路基板を含んで構成される電気光学装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載の回路基板を含んで構成される電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ等の薄膜素子を含む薄膜回路チップを基板上に設けてなる回路基板及び当該回路基板を含んで構成される装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ等の薄膜素子の形成法として転写技術を用いる手法が知られている。例えば、特開平１０−１２５９３１号公報（特許文献１）には、予め転写元基板上に剥離層を介して薄膜回路チップ等の被転写体を形成しておき、その後当該薄膜回路チップ等を転写先基板に接合し、剥離層に光照射等を行って剥離を生じさせることにより被転写体を転写先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、薄膜回路チップ等を好適な製造条件で転写元基板上に形成した後に所望の転写先基板へ移動させることができるので、例えばプラスチック基板など、薄膜素子等の製造条件に適合する特性（耐熱性等）を備えない基板上に薄膜素子等を形成することが可能となる。
【０００３】
また、半導体チップ等の実装技術として異方性導電材料を用いる手法が知られている。例えば、特開２０００−１３３３３０号公報（特許文献２）には、基板の配線と半導体チップ（半導体装置）の突起電極（バンプ）との相互間に導電性粒子を介在させて両者間の電気的な接続を確保する技術が記載されている。  
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２５９３１号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した転写法によって薄膜回路チップを基板上に転写する場合においても、薄膜回路チップ側の電極と基板側の配線との相互間を導電性粒子によって電気的に接続する手法が検討されている。しかしながら、上述した特許文献２などに開示される従来の半導体チップ等における技術を薄膜回路チップの電気的接続に適用した場合には、接続箇所の信頼性を確保することが難しかった。これは、薄膜回路チップがその薄さ故に、通常の半導体チップ等に比べて機械的強度が弱いことに起因する。すなわち、導電性粒子を用いる場合には、当該粒子を含む接着剤等を薄膜回路チップと基板の間に介在させた後に薄膜回路チップと基板とを圧着するが、その際に薄膜回路チップに亀裂或いは変形などの損傷が生じ、接続箇所に接触不良が生じるためである。これらの損傷は導電性粒子を含む接着剤等の特性として要求される適正な圧力をかけた場合であっても生じ得るものである。
【０００６】
そこで、本発明は、薄膜回路チップと配線基板との良好な接続状態を確保することを可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回路基板は、配線を有する基板と、薄膜回路を含み、上記基板上に配置される薄膜回路チップと、上記薄膜回路チップの一面に設けられ、上記薄膜回路と上記配線の所定の接続箇所との間の電気的接続を担う電極パッドと、上記配線の上記接続箇所と上記電極パッドとの間に介在する一又は複数の導電性粒子と、を備え、上記電極パッドの少なくとも上記基板と当接する側が、一の上記導電性粒子を圧着したときに当該圧着した部位が変形しない程度に上記導電性粒子より相対的に高い硬度を有するように形成されてなることを特徴とするものである。
【０００８】
かかる構成によれば、導電性粒子を介在させて薄膜回路チップと基板とを圧着した際に、電極パッドの変形によって薄膜回路チップが損傷することを極力回避することが可能となる。したがって、薄膜回路チップと配線基板との良好な接続状態を確保することが可能となる。
【０００９】
上述した電極パッドは、その全体が上記相対的に高い硬度を有することが好ましい。このような電極パッドは、例えば、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、クロム、インジウム−スズ酸化物又は酸化亜鉛のいずれかを含む導電材料によって形成することが好適である。
【００１０】
電極パッドの全体を高い硬度に形成することにより、電極パッドの強度がより高まるので、薄膜回路チップの損傷に対する耐性が高まる。これにより、接続の信頼性が向上するとともに、製造時における圧力の許容範囲（マージン）が上昇する。
【００１１】
また、上記電極パッドは、上記基板と当接する側に上記相対的に高い硬度を有する層を含むように形成してもよい。かかる場合には、上記電極パッドの上記配線と当接する側の層は、例えば、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、クロム、インジウム−スズ酸化物又は酸化亜鉛のいずれかを含む導電材料によって形成することが好適である。
【００１２】
かかる構成によっても、従来に比べて電極パッドの強度が高まるので、薄膜回路チップの損傷に対する耐性を高めることが可能となる。また、電極パッドの全体を高硬度に形成する場合に比較して、応力の問題を回避しやすい利点や、電気抵抗値をあまり高くせずにすむ利点がある。
【００１３】
また本発明は、上述した回路基板を含んで構成される電気光学装置でもある。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（エレクトロルミネッセンス）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。
【００１４】
また本発明は、上述した回路基板あるいは電気光学装置を含んで構成される電子機器でもある。ここで「電子機器」とは、回路基板やその他の要素を要素を備え、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、一実施形態の回路基板の構造を説明する図（断面図）である。図１に示す回路基板は、多層配線を有する配線基板上に、薄膜トランジスタ等の薄膜素子を含んでなる薄膜回路チップを実装してなるものである。
【００１７】
基板１０は、回路基板の土台（ベース）となるものである。この基板１０としては、ガラス基板、プラスチック基板など種々のものを用いることができる。また、基板１０として、ポリイミドなど各種の樹脂材料からなりフレキシブル性を有する基板を用いることもできる。
【００１８】
絶縁膜１１、１２は、配線１３、１４と共に多層配線を構成するものである。これらの絶縁膜１１、１２は、各配線の相互間を電気的に絶縁するためのものであり、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、シリコン窒化物（Ｓｉ3Ｎ4）、リンシリケートガラス（ＰＳＧ）、ボロンリンシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、或いは有機高分子材料など種々の絶縁物で構成される。
【００１９】
配線１３、１４は、上述したように絶縁膜１１等と共に多層配線を構成するものである。これらの配線１３、１４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの導電体からなるものである。また、各配線の相互間及び配線１４とバンプ１６との相互間は、スルーホールに埋め込まれたプラグ（埋め込み電極）を介して電気的接続が図られている。
【００２０】
なお、本例では多層配線を含む回路基板を示しているが、実施の形態はこれに限定されるものではなく、少なくとも１層の配線が備わっていればよい。
【００２１】
パッシベーション膜１５は、配線１３、１４を機械的応力や異物の進入等から保護するためのものであり、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）やシリコン窒化物（Ｓｉ3Ｎ4）等の絶縁物で構成される。
【００２２】
バンプ１６は、各配線１３、１４を薄膜回路チップ２０と電気的に接続するための端子であり、例えばハンダ、ニッケル、金、銅、錫などの導電体からなる。このバンプ１６は、図示のようにパッシベーション膜１５の所定位置に設けられる開口内に形成され、一部がパッシベーション膜１５の上面よりも突出している。
【００２３】
薄膜回路チップ２０は、一つ以上の薄膜素子（トランジスタ、ダイオード、抵抗、キャパシタ、インダクタ等）からなる電気回路（薄膜回路）を含み、基板１０上に配置される。薄膜回路チップ２０に含まれる薄膜回路は、電極パッド２１を介して外部と電気的に接続される。本例では当該電極パッド２１が導電性粒子２２を介して基板１０側のバンプ１６と接触することにより、薄膜回路チップ２０と基板１０側の配線１３、１４とが接続される。この薄膜回路チップ２０は、例えば上述した文献「特開平１０−１２５９３１号公報」などに開示される公知の転写技術を用いて基板１０上に形成される。
【００２４】
電極パッド２１は、薄膜回路チップ２０の一面に設けられており、薄膜回路チップ２０内の電気回路と配線１３、１４との電気的接続を担うものである。この電極パッド２１のサイズは、設計上やその他の都合により適宜設定し得るものであり、例えば２０μｍ〜１００μｍ角程度に設定される。
【００２５】
本例の電極パッド２１は、その全体が、一の導電性粒子２２を圧着したときに当該圧着した部位が変形しない程度に導電性粒子２２より相対的に高い硬度を有するように形成されている。より具体的には、電極パッド２１の硬度は、ビッカース硬度Ｈｖ（ｋｇ／ｍｍ2）で表記した場合に少なくとも６０以上であることが好ましい。このような電極パッド２１は、導電性を有し、かつ上述した硬度の条件を満たす限り、各種の材料を用いることが可能である。かかる電極パッド２１は、例えば、モリブデン（〜２６０Ｈｖ）、タングステン（〜４３０Ｈｖ）、タンタル（６０〜１００Ｈｖ）、ニオブ、クロムなどを用いて形成することができる。すなわち、本実施形態の電極パッド２１の形成には高融点金属を用いるのが好適な傾向にある。また、電極パッド２１は、インジウム−スズ酸化物又は酸化亜鉛などの酸化物導電体によって形成することも好適である。これらの材料を用いることにより、一般的に用いられる導電性粒子（後述する）との相対的な関係において、好適な硬度を有する電極パッド２１を得ることが可能である。
【００２６】
導電性粒子２２は、バンプ１６と電極パッド２１との相互間に配置され、両者間の電気的接続を担うものである。この導電性粒子２２は、金属核そのもの（ニッケル単体や、金メッキ処理を行ったニッケル等）、樹脂核（スチレン、アクリル等）に金属被膜を施したもの、あるいはこれらの核の外側に熱や圧力で破壊、溶融する絶縁被膜を施したものなど各種あり、例えば数μｍ〜数十μｍ程度の粒径の略球形のものが用いられる。この導電性粒子２２は異方性導電材２３の中に適度に分散している。異方性導電材２３は、薄膜回路チップ２０と基板１０（本例ではパッシベーション膜１５）との間に介在する。本実施形態の異方性導電材２３は、薄膜回路チップ２０と基板１０との接続強度を高める固定材としての機能も兼ねている。
【００２７】
図２は、配線基板と薄膜回路チップとの接続箇所について詳細に説明する図である。また、図３は、導電性粒子の変形度合いについて概略的に説明する図である。
【００２８】
図２（Ａ）に示すように、荷重（圧力）が付与されていない状態における導電性粒子２２の径をＬ１とする。また、図２（Ｂ）に示すように、荷重が付与されている状態における導電性粒子２２の径をＬ２とする。このとき、荷重の付与量と導電性微粒子２２の変位量（Ｌ１−Ｌ２）の関係を概略的に示すと図３に示すような関係になる。すなわち、導電性粒子２２は、荷重がある値Ｐより低い範囲では割れ（破壊）には至らず単に変形（弾性変形、非弾性変形のいずれでもよい）を生じ、ある値Ｐを超えると割れを生じる。これに対して、電極パッド２１は、少なくとも導電性粒子２２が変形を生じるに留まっている領域（変形領域：図３参照）の範囲内において、当該導電性粒子２２と当接する部位に変形が生じない程度の硬度を有することが好ましい。更に電極パッド２１は、導電性粒子２２が割れ等の破壊を生じる領域（破壊領域：図３参照）においても、当該導電性粒子２２と当接する部位が変形しない硬度を有することが好適である。このように、一の導電性粒子との相対的関係において電極パッドの硬度を規定することにより、一の電極パッドに対して一の導電性粒子のみが配置され、当該一の導電性粒子に圧力が集中する状況となった場合であっても、電極パッドの変形を確実に回避することが可能となる。したがって、一般的な異方性導電材を用いる場合など、導電性粒子の分布状態の制御が難しい場合においても電極パッドの変形が確実に回避され、高い接続信頼性を確保することが可能となる。
【００２９】
図４は、電極パッドの他の構成例について説明する図である。図４に示す例の電極パッドは、基板１０と当接する側に、一の導電性粒子２２を圧着したときに当該圧着した部位が変形しない程度に導電性粒子２２より相対的に高い硬度を有する第一層２１ａと、このような制約がない第二層２１ｂとを含んで構成される。第一層２１ａは、その硬度をビッカース硬度Ｈｖ（ｋｇ／ｍｍ2）で表記した場合に少なくとも６０以上であることが好ましく、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、クロム等の導電体、或いはインジウム−スズ酸化物、酸化亜鉛などの酸化物導電体によって形成される。このように、少なくとも導電性粒子２２と接触する側が部分的に所定の硬度を有するように電極パッドを構成してもよい。かかる構成によっても、従来に比べて電極パッドの強度が高まるので、薄膜回路チップの損傷に対する耐性を高めることが可能となる。また、電極パッドの全体を高硬度に形成する場合に比較して、応力の問題を回避しやすい利点や、電気抵抗値をあまり高くせずにすむ利点がある。
【００３０】
なお、図４に示すように硬度の異なる複数の層によって電極パッドを構成するほかに、全体としては一体であるが硬度の異なる領域が分布するように電極パッドを構成してもよい。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、導電性粒子を介在させて薄膜回路チップと基板とを圧着した際に、電極パッドの変形によって薄膜回路チップが損傷することを極力回避することが可能となる。したがって、薄膜回路チップと配線基板との良好な接続状態を確保することが可能となる。
【００３２】
本実施形態にかかる回路基板は、有機ＥＬ表示装置、液晶表示装置、電気泳動表示装置など種々の電気光学装置（表示装置）に適用することが可能である。本実施形態の回路基板を用いて構成される有機ＥＬ表示装置の構成例について以下に説明する。
【００３３】
図５は、本実施形態にかかる回路基板を用いた有機ＥＬ表示装置の構成例を示す図（断面図）である。図５に示す有機ＥＬ表示装置は、本実施形態にかかる回路基板１００と、有機ＥＬ素子１１２を備える表示素子基板１１０とを対向配置し、両者間を銀ペースト等の導電性部材１１４により電気的に接続して構成されている。回路基板１００と表示素子基板１１０との相互間には、不活性ガスなどが適宜充填される。この有機ＥＬ表示装置では、回路基板１００側の薄膜回路チップ１１６によって、表示素子基板１１０側の有機ＥＬ素子１１２を駆動している。例えば、図示の有機ＥＬ素子１１２が３つ１組となって一画素を構成しており、この１画素分に対応する画素駆動回路が１つの薄膜回路チップ１１６に含まれている。
【００３４】
図６は、薄膜回路チップに含まれる電気回路（有機ＥＬ素子の駆動回路）の一例を示す回路図である。図６では、１つの有機ＥＬ素子１１２に対応する駆動回路の一例が点線内に示されている。なお、走査線１３０、信号線１３２、電源線１３４及び容量線１３６は、上述した回路基板に含まれる配線に対応している。
【００３５】
図６に示す駆動回路は、スイッチング薄膜トランジスタ１２０、ドライビング薄膜トランジスタ１２２及び保持容量１２４から構成されており、有機ＥＬ素子１２２に流す電流を制御する機能を有する。具体的には、信号線１３２から制御電圧が供給され、スイッチング薄膜トランジスタ１２０を介して保持容量１２４に当該電圧が記憶される。ドライビング薄膜トランジスタ１２２は、スイッチング薄膜トランジスタ１２０によってサンプリングされた電圧に応じてゲート電圧が制御され、電源線１３４から供給されて有機ＥＬ素子１１４に流れ込む電流の量を制御し、有機ＥＬ素子１１４の発光状態を制御する。
【００３６】
なお、本例では画素駆動回路を含む薄膜回路チップ１１６について説明したが、これ以外にも、画素駆動回路の動作を制御するためのドライバ等の周辺回路を薄膜回路チップ１１６によって構成してもよい。
【００３７】
図７は、上述した電気光学装置を含んで構成される電子機器の具体例を説明する図である。図７（Ａ）は携帯電話への適用例であり、当該携帯電話２３０はアンテナ部２３１、音声出力部２３２、音声入力部２３３、操作部２３４、および本発明の電気光学装置１００を備えている。このように本発明に係る電気光学装置は表示部として利用可能である。図７（Ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、当該ビデオカメラ２４０は受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、および本発明の電気光学装置１００を備えている。図７（Ｃ）はテレビジョンへの適用例であり、当該テレビジョン３００は本発明の電気光学装置１００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本発明に係る電気光学装置を適用し得る。図７（Ｄ）はロールアップ式テレビジョンへの適用例であり、当該ロールアップ式テレビジョン３１０は本発明の電気光学装置１００を備えている。また、電子機器はこれらに限定されず、表示機能を有する各種の電子機器に適用可能である。例えばこれらの他に、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なども含まれる。
【００３８】
なお、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、本発明にかかる回路基板の適用例として電気光学装置を説明していたが、これ以外にも各種の電子機器（例えば、ＩＣカード等）に適用することが可能である。
【００３９】
また、上述した実施形態では、転写法を用いて薄膜回路チップを基板上へ実装していたが、薄膜回路チップの実装方法はこれに限定されるものではなく他の方法を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一実施形態の回路基板の構造を説明する図である。
【図２】配線基板と回路チップとの接続箇所について詳細に説明する図である。
【図３】導電性粒子の変形度合いについて概略的に説明する図である。
【図４】回路基板の他の構成例を説明する図である。
【図５】回路基板を用いた有機ＥＬ表示装置の構成例を示す図である。
【図６】薄膜回路チップに含まれる電気回路の一例を示す回路図である。
【図７】電気光学装置を適用可能な電子機器の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…基板、  １１、１２…絶縁膜、  １３、１４…配線、  １６…バンプ、  ２０…薄膜回路チップ、  ２１…電極パッド、２２…導電性粒子
【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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