(57)【要約】【課題】  回路基板上に半導体素子を実装する際にピンホール及びボイドの発生を抑制することができ、かつ、接着層からセパレータを剥離する際に回路基板から接着層が剥離することを防止することができる貼着装置を提供する。【解決手段】  開口領域を有する被覆層が主面上に設けられることにより主面の一部が露出している回路基板に、接着層を圧着する加圧部を備えた貼着装置であって、上記加圧部は、開口領域及び被覆層を加圧し、かつ圧着する際に、開口領域を形成する被覆層の縁部に及ぼされる圧力よりも大きい圧力を、縁部以外の領域に及ぼす貼着装置である。【選択図】    図１
2007049100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口領域を有する被覆層が主面上に設けられることにより主面の一部が露出している回路基板に、接着層を圧着する加圧部を備えた貼着装置であって、
該加圧部は、開口領域及び被覆層を加圧し、かつ圧着する際に、開口領域を形成する被覆層の縁部に及ぼされる圧力よりも大きい圧力を、縁部以外の領域に及ぼすものであることを特徴とする貼着装置。
【請求項２】
開口領域を有する被覆層が主面上に設けられることにより主面の一部が露出している回路基板に、接着層を圧着する加圧部を備えた貼着装置であって、
該加圧部は、開口領域及び被覆層を加圧し、かつ貼着面側に突出する凸部を備え、
該凸部は、圧着する際に開口領域に緩嵌されるものであることを特徴とする貼着装置。
【請求項３】
前記加圧部は、弾性材料により形成されていることを特徴とする請求項２記載の貼着装置。
【請求項４】
前記凸部の高さは、開口領域の回路基板主面から被覆層の上面までの高さよりも高いことを特徴とする請求項３記載の貼着装置。
【請求項５】
前記被覆層と回路基板との間には、配線が形成されており、
該配線の一部が開口領域において露出していることを特徴とする請求項１又は２記載の貼着装置。
【請求項６】
前記凸部の貼着面は、開口領域よりも小さく、開口領域における配線非形成領域よりも大きいことを特徴とする請求項５記載の貼着装置。
【請求項７】
前記凸部は、圧着する際に開口領域における配線非形成領域に緩嵌されるように凹部を有することを特徴とする請求項５又は６記載の貼着装置。
【請求項８】
前記凸部は、凸部の貼着面に対する垂直断面が、貼着面側に膨らんだ曲線により形成されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の貼着装置。
【請求項９】
前記加圧部は、圧着する際に被覆層の縁部に対応する領域に凹部を備えることを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の貼着装置。
【請求項１０】
開口領域を有する被覆層が主面上に設けられることにより主面の一部が露出している回路基板に、接着層を圧着する加圧部を備えた貼着装置であって、
該加圧部は、開口領域及び被覆層を加圧し、かつ圧着する際に開口領域を形成する被覆層の縁部に対応する領域に切り込みが設けられたことを特徴とする貼着装置。
【請求項１１】
前記加圧部は、圧着する際に被覆層に対応する領域に切り込みが設けられたことを特徴とする請求項１０記載の貼着装置。
【請求項１２】
前記被覆層と回路基板との間には、配線が形成されており、
前記加圧部は、圧着する際に被覆層及び開口領域における配線形成領域に対応する領域に貼着面に対して略垂直方向に切り込みが設けられ、
該切り込みは、圧着する際に被覆層に対応する領域よりも開口領域における配線形成領域に対応する領域の方が短いことを特徴とする請求項１０記載の貼着装置。
【請求項１３】
開口領域を有する被覆層が主面上に設けられることにより主面の一部が露出している回路基板に、接着層を圧着する加圧部を備えた貼着装置であって、
該加圧部は、弾性材料から形成されたものであり、
該弾性材料は、圧着する際に開口領域に対応する領域よりも、被覆層に対応する領域の方が柔らかいことを特徴とする貼着装置。
【請求項１４】
前記被覆層と回路基板との間には、配線が形成されており、
前記弾性材料は、被覆層に対応する領域、開口領域における配線形成領域に対応する領域、配線非形成領域に対応する領域の順に柔らかいことを特徴とする請求項１３記載の貼着装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の貼着装置を用いて行うことを特徴とする膜の貼着方法。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれかに記載の貼着装置を用いて、貼着された接着層を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれかに記載の貼着装置を用いて、貼着された接着層を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貼着装置、膜の貼着方法、半導体装置、及び表示装置に関する。より詳しくは、接着層を圧着する貼着装置、それを用いた膜の貼着方法、並びに、それを用いて貼着された接着層を備えた半導体装置及び表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貼着装置は、部材を加圧、加熱して接合するためのものであり、例えば、液晶表示装置等の電子・電気機器に用いられる半導体装置等の製造に広く用いられている。このような貼着装置を用いた技術としては、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）フリップチップ実装方式が広く知られている。これは、ＩＣ（半導体集積回路）にバンプを形成し、ＩＣのバンプ形成側と基板との間にＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ；異方性導電膜）を介在させ、加熱、加圧によりＩＣと基板上の配線を接合する技術である。
【０００３】
このようなフリップチップ実装技術の信頼性を高めるには、ＡＣＦの貼着状態を良好にする方法が考えられる。図１０（ａ）に示すように、従来の貼着装置の加圧部６（ゴム製）の貼着面は、レジスト（被覆層）３の非形成領域より大きいものであった。そのため、基板１上に配線２及びレジスト３をこの順に備えた回路基板７上に、ＡＣＦ４を、加熱、加圧により貼着する際に、図１０（ｂ）に示すように、レジスト３の縁部の上部領域において、高い圧力がかかるため、ＡＣＦ４の膜厚が薄くなる。また、配線２上のレジスト３近傍において、ＡＣＦ４の充填が不充分となるため、ＡＣＦ４と回路基板７との間に多くの空気を噛み込むこととなる。その結果、ＡＣＦ４を貼着した回路基板７にＩＣを接合する際に、ピンホールやボイドが発生していた。ここで、ピンホールとは、ＡＣＦの厚み方向に貫通している直径数μｍ〜数十μｍの穴のことであり、ＡＣＦの貼着時に噛み込んだ空気やＩＣ接続（実装）時に巻き込んだ空気が、ＩＣ接続時の熱（１７０〜２５０℃）によって膨張し、ＡＣＦを風船のように膨らまして破裂させて通り抜けることによって発生する。一方、ボイドとは、ＡＣＦ内部の気泡のことであり、ＡＣＦの貼着時に噛み込んだ空気やＩＣ接続（実装）時に巻き込んだ空気がＩＣ接続後もＡＣＦに残ることによって発生する。
【０００４】
ピンホールが発生すると、配線が外気に触れるため腐食しやすくなる。また、ピンホールに導電物質が接触すると、電気リークが発生する。一方、ボイドが発生すると、ＩＣと回路基板との間の接合強度が低下し、端子間をまたぐボイド内部では、デンドライト等の発生による絶縁不良が発生しやすくなる。
【０００５】
このピンホールを抑制する方法としては、（１）ＡＣＦの膜厚を厚くする方法、（２）圧着の際、空気の噛み込みを少なくするために、圧着時の温度プロファイルを最適化する方法等が提案されている。しかし、（１）の方法は、ＡＣＦの膜厚を厚くするには製作上限界がある上、厚くするとＡＣＦが貼着装置の加圧部に付着してしまうという問題生じ、（２）の方法も、接着剤である樹脂によって最適なプロファイルが異なる上、ピンホールを充分には除去することができなかった。
【０００６】
一方、ボイドを抑制する方法としては、（１）ＩＣを接続する際の空気の噛み込みを少なくするために、ＩＣ接続時の温度プロファイルを最適化する方法、（２）ＩＣを接続する前に、基板をベークすることで噛み込んだ空気を抜いておく方法、（３）加圧部が回路基板の配線パターンに対応した凹部を備えた貼着装置を用いて、噛み込んだ空気を回路基板上の不要な領域に移動させる方法、（４）圧着する際に、ＡＣＦ等の接着層を押し広げる方法等が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。しかしながら、（１）の方法は、樹脂によって最適なプロファイルが異なる上、ボイドを充分には除去することができず、（２）〜（４）の方法についても、ボイドを充分に除去する点で改善の余地があった。なお、（２）〜（４）については、ピンホールを抑制する方法としても使用することができると考えられるが、これについてもピンホールを充分に除去するためには、未だ改善の余地があった。
【特許文献１】特開２００１−６０７５８号公報
【特許文献２】特開２００１−６４６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、ＡＣＦの膜厚を厚くすることや温度プロファイルの最適化を行うことなく、回路基板上に半導体素子を実装する際にピンホール及びボイドの発生を抑制することができる貼着装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、開口領域を有する被覆層（レジスト）が主面上に設けられることにより主面の一部が露出している回路基板に、接着層（ＡＣＦ）を圧着する加圧部を備えた貼着装置であって、ピンホール及びボイドの発生を抑制した半導体装置を提供し、ＡＣＦからセパレータを剥離する際に回路基板からＡＣＦが剥離することを防止することができる貼着装置について種々検討したところ、加圧部の貼着面側の形状に着目した。
【０００９】
そして、図１０（ａ）に示すように、従来の貼着装置の加圧部（ゴム製）６は直方体であり、その貼着面がレジスト３の非形成領域（開口領域）より大きい場合は、図１０（ｂ）に示すように、レジスト３の縁部の上部領域にかかる圧力が、それ以外の上部領域よりも大きいことを見いだした。そこで、本発明者らは、図１１（ａ）に示すように、貼着面がレジスト３の非形成領域よりも小さい直方体の加圧部６を備えた貼着装置を用いて、ＡＣＦ４を回路基板７上に圧着することを試みた。すると、図１１（ｂ）に示すように、（１）レジスト３の縁部の上部領域にかかる圧力が小さくなり、レジスト３の縁部の上部領域におけるＡＣＦ４の膜厚が厚くなること、及び、（２）開口領域において露出している配線２上のレジスト３近傍においてＡＣＦ４の充填が良好となり、ＡＣＦ４と回路基板７との間に噛み込まれる空気が少なくなることにより、ピンホール及びボイドの発生を抑制することができることを見いだした。
【００１０】
しかしながら、この貼着装置を用いた場合は、レジスト３の上部領域が全く加圧されないため、ＡＣＦ４が充分に回路基板７上に圧着されず、ＡＣＦ４と貼着装置の加圧部が接着しないように設けられたセパレータ５をＡＣＦ４から剥離する際に、ＡＣＦ４が回路基板７から剥離されてしまうことを見出した。そこで、加圧部を、開口領域及び被覆層を加圧し、かつ圧着する際に開口領域を形成する被覆層の縁部領域よりもそれ以外の領域上に大きい圧力を及ぼすものとすることにより、上記（１）及び（２）の効果を得ることができるとともに、被覆層の上部領域にも接着層を充分な強度で貼着可能となることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【００１１】
すなわち、第１の本発明は、開口領域を有する被覆層が主面上に設けられることにより主面の一部が露出している回路基板に、接着層を圧着する加圧部を備えた貼着装置であって、上記加圧部は、開口領域及び被覆層を加圧し、かつ圧着する際に、開口領域を形成する被覆層の縁部に及ぼされる圧力よりも大きい圧力を、縁部以外の領域に及ぼす貼着装置である。
【００１２】
本発明において、回路基板は、開口領域を有する被覆層が主面上に設けられることにより主面の一部が露出している基板であり、いわゆるプリント配線板（ＰＷＢ；ｐｒｉｎｔｅｄ  ｗｉｒｅ  ｂｏａｒｄ）のことである。すなわち、基板の表面には、導電性材料である配線により導体パターン（配線パターン）を形成・固着され、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等のチップ電子部品やＩＣ（半導体集積回路）等の半導体素子が実装される。なお、上記基板は、軟質基板（フレキシブル基板）であってもよく、硬質基板であってもよい。上記回路基板の主面とは、被覆層やＩＣ等の半導体素子を実装する側の基板面のことである。
【００１３】
上記開口領域は、被覆層が形成されない主面上の領域のことであるが、当該領域の外周部の少なくとも一部が当該領域と被覆層との境界となればよく、被覆層に囲まれた領域に限定されるものではない。
上記被覆層の縁部とは、開口領域を形成する被覆層の側面及び該側面から所定幅の間にある主面の部分である。すなわち、開口領域と被覆層との境界に接する被覆層の側面及び該側面から所定幅の間にある主面上の被覆層の一部である。なお、所定幅は、約０．２ｍｍ程度であることが好ましい。
【００１４】
上記接着層は、特に限定されるものではないが、ＡＣＦ（異方性導電膜；Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）等であることが好ましい。ＡＣＦは、接着剤である樹脂にニッケル、金、銅等の導電性粒子を分散させたものであり、導電性粒子が電気的接続を、接着剤が圧接状態を保持する機能を分担している。バンプが形成されたＩＣ（半導体集積回路）等の半導体素子を回路基板に実装する場合には、貼着装置を用いて回路基板上に加熱、加圧によりＡＣＦを貼着し、ＡＣＦを介して、加熱、加圧により半導体素子と回路基板とを接合する。このＡＣＦを用いたフリップチップ方式によれば、バンプの高さのバラツキを調整することができる。
【００１５】
本発明の貼着装置を用いて回路基板上に接着層を貼着する際に、加圧部と回路基板との間には、接着層以外の膜が配置されてもよい。この接着層以外の膜としては、特に限定されるものではないが、セパレータ等の保護層等からなるものであることが好ましい。これにより、圧着の際、接着層と貼着装置の加圧部が接着することを防止することができる。なお、セパレータ等の保護層は、１層でも２層以上でもよい。
【００１６】
本発明の貼着装置が備えた加圧部は、開口領域及び被覆層を加圧し、かつ圧着する際に、開口領域を形成する被覆層の縁部に及ぼされる圧力よりも大きい圧力を、縁部以外の領域に及ぼすものである。これにより、被覆層の縁部の上部領域にかかる圧力が被覆層の縁部以外の上部領域よりも小さくなり、被覆層の縁部の上部領域における接着層の膜厚が厚くなる。また、開口領域の被覆層近傍において接着層の充填が良好となり、接着層と回路基板との間に噛み込まれる空気が少なくなる。その結果、回路基板上に半導体素子を実装する際に、ピンホール及びボイドの発生を抑制することができる。また、加圧部は、被覆層の上部領域にも圧力を及ぼすため、接着層が回路基板に充分に貼着し、接着層からセパレータ等の保護層を剥離する際に回路基板から接着層が剥離することを防止することができる。なお、加圧部が加圧する被覆層は、開口領域周囲の被覆層であることが好ましい。
【００１７】
なお、本発明において、上記加圧部とは、被加圧材と接する部分をいい、駆動機構により昇降移動可能に構成されたものである。したがって、加圧部は、貼着装置から取り外し可能な構造を有していてもよい。
また、本発明の貼着装置の構成としては、加圧部を有し、上述の作用効果を奏することができるものである限り、その他の構成については、特に限定されず、通常のＡＣＦ貼着装置と同様の構成を用いることができる。
【００１８】
第２の本発明は、開口領域を有する被覆層が主面上に設けられることにより主面の一部が露出している回路基板に、接着層を圧着する加圧部を備えた貼着装置であって、上記加圧部は、開口領域及び被覆層を加圧し、かつ貼着面側に突出する凸部を備え、上記凸部は、圧着する際に開口領域に緩嵌される貼着装置でもある。
【００１９】
開口領域に緩嵌されるとは、圧着する際に、加圧部の貼着面が開口領域の基板面に接触し、加圧部の側面が開口領域の被覆層側面には接触しないことにより、加圧部の貼着面が被覆層の縁部上を直接押圧しない程度に嵌められることをいう。実際の製造工程において、開口領域と加圧部との位置合わせにおける位置ずれが発生することを考慮して、回路基板が加圧部下の所定の位置に厳密に配置されていなくても、加圧部が備えた凸部の貼着面全体が回路基板における開口領域上を押圧できる程度に、凸部が緩やかに回路基板における開口領域に嵌められることが好ましい。  
【００２０】
このような構成によれば、圧着する際に被覆層の縁部よりもそれ以外の領域上に大きい圧力を及ぼすことが可能であることから、回路基板上に半導体素子を実装する際にピンホール及びボイドの発生を抑制することができ、接着層からセパレータ等の保護層を剥離する際に回路基板から接着層が剥離することを防止することができる。なお、上記凸部は、貼着面側に突出した部分であれば、その形状が厳密に凸形状でなくてもよい。
【００２１】
上記第１及び第２の発明において、被覆層と回路基板との間には、配線が形成されており、配線の一部が開口領域において露出していることが好ましい。これにより、配線が形成された回路基板においても、開口領域の配線上における被覆層近傍において接着層の充填が良好となり、接着層と回路基板との間に噛み込まれる空気が少なくなる。その結果、回路基板上に半導体素子を実装する際に、ピンホール及びボイドの発生を抑制することができる。
【００２２】
上記第１及び第２の発明における加圧部は、弾性材料により形成されていることが好ましい。これにより、圧着の際に、非弾性材料により形成された加圧部よりも、配線パターンに応じて加圧部の貼着面が変化するため、回路基板上の充填を良好にすることができる。上記弾性材料としては、圧着時の熱で変形しないように、８０℃以上の耐熱性を有することが好ましく、例えば、シリコンゴム等が好適に用いられる。
このように加圧部が弾性材料により形成されている場合に、上記凸部の高さは、開口領域の回路基板主面から被覆層の上面までの高さよりも高いことが好ましい。これによれば、圧着する際に、加圧部の貼着面が開口領域の基板面に接触し、加圧部の側面が開口領域の被覆層側面には接触しないことにより、加圧部の貼着面が被覆層の縁部上を直接押圧しない程度に嵌められるため、本発明の効果を発揮することができる。
【００２３】
上記被覆層と回路基板との間には、配線が形成されており、上記配線の一部が開口領域において露出していることが好ましい。これにより、回路基板との間に配線が形成された場合であっても、開口領域において露出した配線上に接着層が良好に形成され、回路基板上に半導体素子を実装する際に、ピンホール及びボイドの発生を抑制することができる。
【００２４】
上記凸部の貼着面は、開口領域よりも小さく、開口領域における配線非形成領域よりも大きいことが好ましい。これにより、加圧部が開口領域と配線形成領域との重畳部の上部領域に圧力を及ぼすことができる。
【００２５】
上記凸部は、圧着する際に開口領域における配線非形成領域に緩嵌されるように凹部を有することが好ましい。これにより、加圧部が、回路基板上に配線と被覆層により形成された配線パターンに沿った形状となるため、配線間における接着層の充填が良好にすることができる。
【００２６】
上記凸部は、圧着する際に開口領域に緩嵌されるものであり、かつ、凸部の貼着面に対する垂直断面が、貼着面側に膨らんだ曲線により形成されていることが好ましい。これにより、被覆層の縁部の上部領域において圧力が高くなることを防止することができる一方、他の領域では接着層が回路基板に貼着するのに充分な圧力を及ぼすことができる。また、基板上の配線近傍における接着層の充填が良好となり、更に、接着層を圧着する際に噛み込んだ空気を半導体素子等の実装領域外に逃がしやすくすることができる。その結果、回路基板上に半導体素子を実装する際にピンホール及びボイドの発生を抑制することができ、接着層からセパレータ等の保護層を剥離する際に回路基板から接着層が剥離することを防止することができる。
【００２７】
上記加圧部は、圧着する際に被覆層の縁部に対応する領域に凹部を備えることが好ましい。これにより、被覆層の縁部の上部領域において、圧力が高くなることを充分に防止することができる。なお、上記凹部は、貼着面の反対側に陥没した部分であれば、その形状が厳密に凹形状でなくてもよい。
【００２８】
第３の本発明は、開口領域を有する被覆層が主面上に設けられることにより主面の一部が露出している回路基板に、接着層を圧着する加圧部を備えた貼着装置であって、上記加圧部は、開口領域及び被覆層を加圧し、かつ圧着する際に開口領域を形成する被覆層の縁部に対応する領域に切り込みが設けられた貼着装置でもある。
【００２９】
上記第３の本発明において、加圧部にある圧着する際に被覆層の縁部に対応する領域に切り込みの方向は、特に限定されるものではなく、貼着面に対して垂直方向に形成された切り込み、同一（平行）方向に形成された切り込み等が挙げられる。また、上記切り込みの数は、特に限定されるものではなく、１つでも、２つ以上でもかまわない。これにより、被覆層の縁部の上部領域において、圧力が高くなることを充分に防止することができる一方、他の領域では、接着層が回路基板に圧着するのに充分な圧力を及ぼすことができ、接着層を開口領域に良好に充填することができる。その結果、回路基板上に半導体素子を実装する際にピンホール及びボイドの発生を抑制することができ、接着層からセパレータ等の保護層を剥離する際に回路基板から接着層が剥離することを防止することができる。
【００３０】
上記加圧部は、圧着する際に被覆層に対応する領域に切り込みが設けられたことが好ましい。上記切り込みは、加圧部の切り込みが設けられていない部分が、圧着する際に、開口領域を形成する被覆層の縁部に接触しないように設けられることが好ましい。
これにより、被覆層の縁部の上部領域において、圧力が高くなることを充分に防止することができる一方、被覆層の上部領域にも圧力を及ぼすことができる。
【００３１】
上記被覆層と回路基板との間には、配線が形成されており、上記加圧部は、圧着する際に被覆層及び開口領域における配線形成領域に対応する領域に貼着面に対して略垂直方向に切り込みが設けられ、上記切り込みは、圧着する際に被覆層に対応する領域よりも開口領域における配線形成領域に対応する領域の方が短いことが好ましい。このように、切り込みが設けられることにより、圧着の際、回路基板上の接着層にかかる圧力を領域ごとに調整することができるため、被覆層の縁部の上部領域において、圧力が高くなることを充分に防止することができる。一方、他の領域では、接着層が回路基板に貼着するのに充分な圧力を及ぼすことができることができ、接着層を開口領域及び配線非形成領域に良好に充填することができる。その結果、回路基板上に半導体素子を実装する際にピンホール及びボイドの発生を抑制しつつ、接着層からセパレータ等の保護層を剥離する際に回路基板から接着層が剥離することを防止することができる。なお、本明細書において、略垂直方向の切り込みとは、垂直（９０°）方向に形成された切り込みのほか、これと実質的に同様の作用効果を奏し得る方向に形成された切り込みをも含んでいる。
【００３２】
第４の本発明は、開口領域を有する被覆層が主面上に設けられることにより主面の一部が露出している回路基板に、接着層を圧着する加圧部を備えた貼着装置であって、上記加圧部は、弾性材料から形成されたものであり、上記弾性材料は、圧着する際に開口領域に対応する領域よりも、被覆層に対応する領域の方が柔らかい貼着装置でもある。上記弾性材料は、圧着する際に被覆層の縁部に対応する領域が最も柔らかいことが好ましい。このような貼着装置によれば、加圧部の形状が回路基板の配線パターンに沿った形状でなく、直方体であっても、加圧部は、圧着する際に被覆層縁部の上部領域よりもそれ以外の上部領域に大きな圧力を及ぼすことができるため、回路基板上に半導体素子を実装する際にピンホール及びボイドの発生を抑制しつつ、接着層からセパレータ等の保護層を剥離する際に回路基板から接着層が剥離することを防止することができる。なお、上記被覆層と回路基板との間に、配線が形成されているとき、上記弾性材料は、被覆層に対応する領域、開口領域における配線形成領域に対応する領域、配線非形成領域に対応する領域の順に柔らかいことが好ましい。これにより、被覆層、配線、及び基板の上部領域を押さえる圧力をそれぞれ最適化することができるため、配線非形成領域に接着層を良好に充填することができる。
【００３３】
本発明の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
【００３４】
本発明はまた、上記貼着装置を用いて行う膜の貼着方法でもある。このような貼着方法によれば、回路基板上に半導体素子を実装する際にピンホール及びボイドの発生を抑制しつつ、接着層からセパレータ等の保護層を剥離する際に回路基板から接着層が剥離することを防止することができる。
【００３５】
本発明はまた、上記貼着装置を用いて、貼着された接着層を備える半導体装置でもある。本発明において、半導体装置とは、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等のチップ電子部品と、ＩＣ（半導体集積回路）等の半導体素子を回路基板上に実装したもののことをいう。このような半導体装置によれば、回路基板上に半導体素子を実装する際にピンホール及びボイドの発生を抑制しつつ、接着層からセパレータ等の保護層を剥離する際に回路基板から接着層が剥離することを防止した半導体装置を提供することができる。このような半導体装置の用途としては、ＩＣカード、表示装置の構成材等が挙げられる。
【００３６】
本発明はまた、上記貼着装置を用いて、貼着された接着層を備える表示装置でもある。本発明において、表示装置は、特に限定されるものではなく、液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス表示装置、プラズマ表示装置等が挙げられる。本発明の表示装置よれば、上記貼着装置を用いた接着層を供えていることから、貼着状態の良好な半導体素子を備え、より確実な電気的接続を提供することができる。その結果、表示装置の製造において、歩留りの低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の貼着装置によれば、回路基板上に半導体素子を実装する際にピンホール及びボイドの発生を抑制しつつ、接着層からセパレータ等の保護層を剥離する際に回路基板から接着層が剥離することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に実施例を掲げ、図面を参照して本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
図１は、本発明の貼着装置を用いた圧着の様子を示す断面模式図である。（ａ）は、圧着する前の様子を示し、（ｂ）は、加圧部が回路基板上に接着層を圧着している様子を示す。
【００４０】
本実施例においては、図１（ａ）に示すように、開口領域を有するレジスト（被覆層；厚さ５０μｍ）３が主面上に設けられることにより主面の一部が露出している回路基板７を準備した。レジスト３と回路基板７との間には、配線２（厚さ１７μｍ）が形成され、配線７の一部が開口領域において露出している。この回路基板７は、絶縁基板の表面には、導電性材料である配線２により配線パターンを形成・固着され、ＩＣ（半導体集積回路）等の半導体素子が実装される。この回路基板７に、半導体素子を実装したもの（半導体装置）を電子機器内部に取り付けると表示装置等の製品としての機能を有することになる。
【００４１】
この回路基板７を、貼着装置の加圧部（圧着ヘッド）６の下に配置する。加圧部６は、回路基板７のレジスト３の開口領域に緩嵌されるように形成された凸部９を備えており、回路基板７は、その加圧部６の形状に対応するように配置した。加圧部６は、弾性材料（ビッカース硬さ（ＨＶ）＝６０〜７０）により形成されたものである。凸部９は、高さが０．２ｍｍであり、貼着面（先端面）の外周がレジスト非形成領域の外周に対して０．１ｍｍ内側に位置している。なお、本実施例において、貼着装置はＡＣＦ熱圧着機を用いた。
【００４２】
接着層として機能するＡＣＦ（異方性導電膜（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ），厚さ２０〜５０μｍ）４と保護層として機能するセパレータ（厚さ８０μｍ）５とが２層になった接着フィルム８（厚さ１００〜１３０μｍ）を供給リール（図示せず）から回路基板７と加圧部６の間に送った。供給リールから加圧部６までの間に走行する接着フィルム８の下方には、ＡＣＦ４を設定寸法に切断するカッタ（図示せず）が配置されている。このカッタは、ＡＣＦ４のみを切断し、セパレータ５を切断しないように調整され、ＡＣＦ４が回路基板上７に配置されたときには、設定寸法に切断されている。
【００４３】
なお、接着フィルム８は、導電性粒子を分散させたエポキシ樹脂（熱硬化樹脂）の溶液をセパレータ５に塗布し、塗布した溶液を乾燥させてＡＣＦの第１の層（図示せず）を形成した後、絶縁性粒子を分散させたエポキシ樹脂の溶液を第１の層上に塗布し、塗布した溶液を乾燥させることによってＡＣＦの第２の層（図示せず）を形成した。セパレータ５は、膜厚８０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いた。導電性粒子は、ニッケル（下層）／金メッキ（上層）されたプラスティック粒子であり、その平均直径は、５μｍである。なお、ニッケル微粒子等の金属粒子を用いることも可能である。絶縁性粒子は、特に限定されず、シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素等が挙げられる。本実施例においては、接着層（ＡＣＦ）４は、２層からなるものを使用したが、本発明はこれに限定されず、３以上の層から形成されるものであってもよい。また、接着層は、ＡＣＦ等の異方性導電膜に限定されず、ＮＣＦ（Ｎｏｎ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）等の非導電性膜であってもよい。
【００４４】
次に、図１（ｂ）に示すように、６０〜９０℃に加熱した加圧部６を下降させ、接着フィルム８を回路基板７上に１〜４秒間、圧力１〜５ＭＰａで押圧した。このとき、ＡＣＦ４は、８０℃程度となるが、完全には硬化しない。圧着している際には、本発明の貼着装置が備える加圧部６は、レジスト３縁部の上部領域よりもそれ以外の上部領域に大きい圧力を及ぼすこととなる。その結果、ＡＣＦ４がレジスト非形成領域、及び、その周囲１〜２ｍｍのレジスト形成領域の回路基板７に充分に貼着し、セパレータ３をＡＣＦ４から剥離する際に、回路基板７からＡＣＦ４が剥離することを防止することができた。
【００４５】
また、レジスト３の縁部の上部領域にかかる圧力が小さくなり、レジスト３の縁部の上部領域におけるＡＣＦ４の膜厚が厚くなること、及び、配線２上のレジスト３近傍においてＡＣＦ４の充填が良好となり、ＡＣＦ４と回路基板７との間に噛み込まれる空気が、従来の貼着装置により貼着する場合よりも少なくなることにより、加圧部を２００℃程度の高温に加熱、加圧して、ＡＣＦ４を貼着した回路基板７に半導体素子（ＩＣ）等を実装する際にも、従来の貼着装置による場合は、３２サンプル中１３サンプルにピンホールが発生したが、本実施例の場合は、１サンプルもピンホールが発生せず、ボイドの発生も充分に抑制することができた。更に、本実施例では、１つの加圧部６によりレジスト非形成領域及びその周囲のレジスト形成領域を同時に異なる圧力で押圧することができるので、生産性においても優れていた。
【００４６】
ドライバＩＣ、コントローラＩＣ、電源ＩＣ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）等のＩＣを回路基板７上に実装するときは、１８０〜２５０℃に加熱した加圧部を５〜２０秒間、圧力６０〜２００ＭＰａで押圧する。このように、ＡＣＦ４を回路基板７に貼着するときよりも、高い温度、圧力により押圧することにより、ＡＣＦ４の第１及び第２の層の熱硬化樹脂が完全に硬化するため、ＩＣ等と回路基板７とを接合することができる。ＩＣ等を回路基板７上に実装するときは、本発明の貼着装置を用いなくてもよい。このようにして、本発明の貼着装置を用いて貼着されたＡＣＦ４を介して、回路基板７にＩＣ等を実装した半導体装置を製造することができる。
【００４７】
回路基板７としては、軟質基板（ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）；フレキシブル基板）７ａを用いてもよく、硬質基板（ＰＷＢ）７ｂを用いてもよい。ＦＰＣ７ａを用いる場合、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ドライバＩＣ４１、コントローラＩＣ４２、電源ＩＣ４３（ＤＣ−ＤＣコンバータ）等のＩＣをＦＰＣ７ａ上に実装することにより、半導体装置を製造することができる。この場合は、ＩＣが実装されたＦＰＣ７ａを液晶パネル４０に直接接続することにより液晶表示装置等の表示装置を製造することができる。
【００４８】
一方、ＰＷＢ７ｂを用いる場合、図１２（ｃ）に示すように、本発明の貼着装置を用いて貼着されたＡＣＦ４を備え、ＰＷＢ７ｂ上にコントローラＩＣ４２及び電源ＩＣ４３を実装した半導体装置は、本発明以外のＦＰＣ４４によって、液晶パネル４０等と接続されることにより、液晶表示装置等の表示装置を製造することができる。このような表示装置は、貼着状態の良好な半導体素子を用いていることから、より確実な電気的接続を提供することができ、歩留りの低下を防止することができる。
【００４９】
（実施例２）
図２は、本実施例の貼着装置を用いた圧着の様子を示す断面模式図である。（ａ）は、圧着する前の様子を示し、（ｂ）は、加圧部が回路基板上に接着層を圧着している様子を示す。
図２に示すように、本実施例における貼着装置が備える加圧部６は、圧着する際にレジスト３に対応する領域に貼着面に対して垂直方向に切り込み（スリット）１０がある。このような貼着装置を用いて、図２（ｂ）に示すように、実施例１と同様に回路基板７上にＡＣＦ４を圧着することにより、レジスト３の縁部の上部領域にかかる圧力が小さくなる等、実施例１と同様の効果を得ることができる。なお、加圧部に設けられるスリットは、圧着する際に、レジストの縁部に対応する領域にのみある場合でもよい。この場合であっても、レジスト３の縁部の上部領域にかかる圧力が小さくすることができるため、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
（実施例３）
図３は、本実施例における貼着装置の加圧部の断面模式図である。
図３に示すように、本実施例における貼着装置の加圧部６は、圧着する際に、レジスト３の縁部に対応する領域に、凹部３１を有するものである。レジスト３の縁部の上部領域にかかる圧力が小さくなる一方、レジスト３の非形成領域は、回路基板７上にＡＣＦが圧着するのに充分な圧力を及ぼすことができるため、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
（実施例４）
図４（ａ）は、本実施例における貼着装置の加圧部が備えた凸部の平面模式図を示し、（ｂ）は、圧着する前の貼着装置の断面模式図を示す。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施例の貼着装置の加圧部６が備えた凸部９は、圧着する際に配線２の非形成領域に緩嵌されるように凹部１２ａを有する。本実施例によれば、加圧部６が、回路基板７上に配線２とレジスト３により形成された配線パターンに沿った形状であるため、配線２上のレジスト３近傍（レジスト３の非形成領域）におけるＡＣＦ４の充填が良好となる上、実施例１よりも更に基板上の配線２近傍（配線２の非形成領域）におけるＡＣＦ４の充填が良好となる。その結果、ＡＣＦ４を貼着した回路基板７に半導体素子等を実装する際にピンホール及びボイドが発生することを充分に抑制することができる。
【００５２】
（実施例５）
図５は、本実施例における貼着装置の加圧部の断面模式図である。
図５に示すように、本実施例における貼着装置の加圧部６は、圧着する際に、レジスト３の縁部に対応する領域に、凹部３１を有し、かつ、実施例４と同様の加圧部６が備えた凸部は、圧着する際に開口領域における配線２の非形成領域に緩嵌されるように凹部を有する。本実施例における貼着装置によれば、実施例４と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（実施例６）
図６は、本実施例における貼着装置の加圧部の断面模式図である。
図６に示すように、本実施例における貼着装置が備える加圧部６は、圧着する際にレジスト３に対応する領域に貼着面に対して垂直方向にスリット１４及び１５があり、圧着する際に、開口領域における配線２の形成領域に対応する領域に設けられたスリット１４は、レジスト３に対応する領域に設けられたスリット１５の方が短い。本実施例によれば、圧着の際に、加圧部６が回路基板７上の接着フィルム８に及ぼす圧力は、スリットの長さにより調節することができるため、実施例４と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
（実施例７）
図７は、本実施例における貼着装置の加圧部の断面模式図である。
図７に示すように、本実施例における貼着装置が備えた加圧部６は、弾性材料であるゴムにより形成されたものであり、そのゴムは、圧着する際に開口領域に対応する部分１６よりも、レジスト３に対応する部分１７の方が柔らかい。すなわち、部分１６は、高弾性ゴムにより形成され、部分１７は、低弾性ゴムにより形成されている。本実施例によれば、加圧部６の形状が回路基板７の配線パターンに沿った形状でなく、直方体であっても、加圧部６は、圧着する際にレジスト３の縁部の上部領域よりもそれ以外の上部領域に充分な圧力を及ぼすことができるため、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
（実施例８）
図８は、本実施例における貼着装置の加圧部の断面模式図である。
図８に示すように、本実施例における貼着装置が備えた加圧部６は、弾性材料であるゴムから形成されたものであり、そのゴムは、レジスト３に対応する領域、開口領域における配線形成領域に対応する領域、配線非形成領域に対応する領域の順に柔らかい。本実施例によれば、レジスト３、配線２、及び基板１の上部領域を押さえる圧力をそれぞれ最適化することができるため、開口領域における配線２上のレジスト３近傍（レジスト３の非形成領域）におけるＡＣＦ４の充填が良好となる上、実施例７よりも更に基板１上の配線２近傍（配線２の非形成領域）におけるＡＣＦ４の充填が良好となる。その結果、実施例４と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
（実施例９）
図９は、本実施例における貼着装置の加圧部の断面模式図である。
図９に示すように、本実施例における貼着装置の加圧部が備えた凸部は、圧着する際に開口領域に緩嵌されるものであり、かつ、凸部の貼着面に対する垂直断面が、貼着面側に膨らんだ曲線により形成されている。本実施例によれば、レジスト３の縁部の上部領域において圧力が高くなることを防止することができる一方、他の領域ではＡＣＦ４が回路基板７に貼着するのに充分な圧力を及ぼすことができる。また、基板１上の配線２近傍におけるＡＣＦ４の充填が良好となり、更に、ＡＣＦ４を圧着する際に噛み込んだ空気を半導体素子等の実装領域外に逃がしやすくすることができる。その結果、回路基板７上に半導体素子を実装する際にピンホール及びボイドの発生を抑制することができ、接着層４からセパレータ５等の保護層を剥離する際に回路基板７から接着層４が剥離することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の貼着装置を用いた圧着の様子を示す断面模式図である。（ａ）は、圧着する前の様子を示し、（ｂ）は、加圧部が回路基板上に接着層を圧着している様子を示す。
【図２】実施例２の貼着装置を用いた圧着の様子を示す断面模式図である。（ａ）は、圧着する前の様子を示し、（ｂ）は、加圧部が回路基板上に接着層を圧着している様子を示す。
【図３】実施例３における貼着装置の加圧部の断面模式図である。
【図４】（ａ）は、実施例４における貼着装置の加圧部の平面模式図を示し、（ｂ）は、圧着する前の貼着装置の断面模式図を示す。
【図５】実施例５における貼着装置の加圧部の断面模式図である。
【図６】実施例６における貼着装置の加圧部の断面模式図である。
【図７】実施例７における貼着装置の加圧部の断面模式図である。
【図８】実施例８における貼着装置の加圧部の断面模式図である。
【図９】実施例９における貼着装置の加圧部の断面模式図である。
【図１０】従来の貼着装置を用いた圧着の様子を示す断面模式図である。（ａ）は、圧着する前の様子を示し、（ｂ）は、加圧部が回路基板上に接着層を圧着している様子を示す。
【図１１】従来の別の貼着装置を用いた圧着の様子を示す断面模式図である。（ａ）は、圧着する前の様子を示し、（ｂ）は、加圧部が回路基板上に接着層を圧着している様子を示す。
【図１２】本発明における半導体装置を用いた液晶表示装置の平面模式図である。（（ａ）及び（ｂ）は、回路基板として軟質基板を用いた場合、（ｃ）は、回路基板として硬質基板を用いた場合。）
【符号の説明】
【００５８】
１：基板
２：配線
３：レジスト（被覆層）
４：ＡＣＦ（接着層）
５：セパレータ
６：加圧部
７：回路基板
７ａ：ＦＰＣ
７ｂ：ＰＷＢ
８：接着フィルム
９：加圧部の凸部
１０：切り込み（スリット）
１１：加圧部の貼着面側に形成された基板上を押圧する凸部
１２ａ：加圧部の貼着面側に形成された配線上を押圧しない凹部
１２ｂ：加圧部の貼着面側に形成された配線上を押圧する凸部
１３：加圧部の貼着面側に形成されたレジスト上を押圧する凸部
１４：短いスリット
１５：長いスリット
１６、１８：加圧部の高弾性ゴム部分
１７、１９：加圧部の低弾性ゴム部分
２０：加圧部の低弾性ゴム部分（１９よりも更に低弾性）
３１：加圧部の凹部
４０：液晶パネル
４１：ドライバＩＣ
４２：コントローラＩＣ
４３：電源ＩＣ
４４：本発明以外のＦＰＣ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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