半導体装置、表示モジュール、及び半導体装置の製造方法
【課題】 絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置、表示モジュール、及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体装置１０は、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板１に配線パターン２・３を有して、半導体チップ４が実装されており、液晶表示パネル２１及びＰＷ基板３０と異方性導電接着剤１１にて電気的に接続される。絶縁フィルムの少なくとも片方の表面にシリコンカップリング剤３１にて処理がされている。シリコンカップリング剤の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在する。
【解決手段】 半導体装置１０は、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板１に配線パターン２・３を有して、半導体チップ４が実装されており、液晶表示パネル２１及びＰＷ基板３０と異方性導電接着剤１１にて電気的に接続される。絶縁フィルムの少なくとも片方の表面にシリコンカップリング剤３１にて処理がされている。シリコンカップリング剤の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯＦ(Chip On FPC,Chip On Film) と呼ばれる、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを有し、該配線パターンに半導体チップが接続される半導体装置、表示モジュール、及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶モジュール１２０では、図８に示すように、液晶表示パネル１２１に、配線パターン１０２・１０３を形成した有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板１０１上に半導体チップ１０４を接続した半導体装置であるＣＯＦ(Chip On FPC,Chip On Film))１１０が、異方性導電接着剤（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film)１１１にて接着され、実装されている。
【特許文献１】特開平６−１５７８７５号公報（１９９４年６月７日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の半導体装置、表示モジュール、及び半導体装置の製造方法では、絶縁フィルムからなる基板１０１と異方性導電接着剤１１１との密着強度が低く、実装後の機械的な応力により、基板１０１と異方性導電接着剤１１１との接着部に剥れが発生する虞があった。
【０００４】
このため、上記接着部の剥れの発生による電気的不具合の発生を防止するために、従来では、図８に示すように、補強剤１１２・１１３を液晶表示パネル１２１との接合部周辺に追加して塗布する必要があり、表示モジュールを製造する上で、大きなコスト増となっているという問題点を有している。
【０００５】
なお、補強剤の密着性を高めるために、例えば特許文献１では、補強剤として、エポキシ樹脂、ロジンエステル、及び可溶性のポリイミドシロキサンからなる、有機溶剤に高い溶解性を有するポリイミドシクロヘキサン溶液組成物を用いることにより、容易に塗布、乾燥及び硬化ができるとしている。
【０００６】
しかしながら、この方法では、所詮、追加の補強剤１１２・１１３を前提としているので、本質的な解決にはなっていない。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置、表示モジュール、及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを有して、半導体チップが実装される半導体装置において、
上記絶縁フィルムの少なくとも片方の表面にシリコンカップリング剤処理がされていると共に、上記シリコンカップリング剤の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在することを特徴としている。
【０００９】
上記の発明によれば、有機物からなる絶縁フィルムの表面は、シリコンカップリング剤にて表面処理されている。したがって、半導体装置の配線パターンと外部回路基板の配線とを異方性導電接着剤を用いて電気的に接続したときに、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性が向上する。その波及効果として、剥れによる電気的不具合を低減できると共に、追加の補強剤の塗布する必要がなく、コスト低減を図ることができる。
【００１０】
また、本発明の半導体装置では、前記シリコンカップリング剤の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在している。
【００１１】
これにより、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を確実に向上させることができる。
【００１２】
この結果、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置を提供することができる。
【００１３】
また、本発明の半導体装置では、前記絶縁フィルムは、ポリイミドからなっていることが好ましい。
【００１４】
一般に、半導体装置の基板は、高耐熱性を有するポリイミドにてなる絶縁フィルムが使用される場合が多い。一方、ポリイミドと、例えばエポキシ樹脂が多用される異方性導電接着剤との密着性はあまりよくない。したがって、ポリイミドからなる絶縁フィルムをシリコンカップリング剤にて表面処理することによって、密着性向上効果が高いものとなる。
【００１５】
また、本発明の半導体装置では、前記基板には、各種機能の半導体チップが搭載可能である。例えば、液晶表示駆動用、システム用、又はメモリ用等の各種機能の半導体チップである。
【００１６】
これにより、半導体チップの機能の種類を問わず、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の半導体装置では、前記基板には、複数の半導体チップが搭載されていることが可能である。
【００１８】
これにより、複数の半導体チップが搭載された半導体装置においても、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明の半導体装置では、前記半導体チップに形成されているバンプ電極は金(Ａｕ)にてなる一方、前記基板上の配線パターンは錫（Ｓｎ）又は錫（Ｓｎ）メッキにてなっていることが好ましい。
【００２０】
これにより、半導体チップのバンプ電極と基板上の配線パターンとの接合方式が、金(Ａｕ)−錫（Ｓｎ）の合金接合によって行われるので、接合強度が高まる。
【００２１】
また、本発明の半導体装置では、前記半導体チップに形成されているバンプ電極は金(Ａｕ)にてなると共に、前記基板上の配線パターンも金(Ａｕ)又は金(Ａｕ)メッキにてなっていることが好ましい。
【００２２】
これにより、半導体チップのバンプ電極と基板上の配線パターンとの接合方式が、金(Ａｕ)−金(Ａｕ)の接合によって行われるので、伝送効率が向上する。
【００２３】
また、本発明の半導体装置では、前記基板には、半導体チップに加えて、抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ等の電子部品が搭載されていることが好ましい。
【００２４】
これにより、半導体チップに加えて、抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ等の電子部品が搭載された半導体装置において、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上させることができる。
【００２５】
また、本発明の表示モジュールは、上記課題を解決するために、前記記載の半導体装置を用いた表示モジュールであって、表示パネルと上記半導体装置とは異方性導電接着剤にて電気的に接続されていることを特徴としている。
【００２６】
上記の発明によれば、表示モジュールは、表示パネルと半導体装置とが異方性導電接着剤にて電気的に接続されていると共に、この半導体装置は、有機物からなる絶縁フィルムの表面がシリコンカップリング剤にて表面処理されている。
【００２７】
したがって、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る表示モジュールを提供することができる。
【００２８】
また、本発明の表示モジュールでは、前記表示パネルは、液晶表示パネルであることが好ましい。
【００２９】
これにより、液晶表示パネルに半導体装置を接合する場合に、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る液晶表示モジュールを提供することができる。
【００３０】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、有機物からなる絶縁フィルムを、構成元素であるシリコン(Ｓｉ)が、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するシリコンカップリング剤にて表面処理する工程と、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを形成し、かつ半導体チップを実装する工程とを含むことを特徴としている。なお、絶縁フィルムへの表面処理は、絶縁フィルムの表面又は裏面のいずれか一方、又はこれらの両方の処理であってよい。また、先に、基板に半導体チップを実装した後、有機物からなる絶縁フィルムをシリコンカップリング剤にて表面処理することも可能である。
【００３１】
上記の発明によれば、半導体装置を製造するときには、有機物からなる絶縁フィルムをシリコンカップリング剤にて表面処理した後、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを形成し、かつ半導体チップを実装する。また、シリコンカップリング剤は、構成元素であるシリコン(Ｓｉ)が、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在する。
【００３２】
これにより、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の半導体装置は、以上のように、絶縁フィルムの少なくとも片方の表面にシリコンカップリング剤処理がされていると共に、上記シリコンカップリング剤の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するものである。
【００３４】
それゆえ、半導体装置の配線パターンと外部回路基板の配線とを異方性導電接着剤を用いて電気的に接続したときに、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性が向上する。その波及効果として、剥れによる電気的不具合を低減できると共に、追加の補強剤の塗布する必要がなく、コスト低減を図ることができる。
【００３５】
この結果、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置を提供することができるという効果を奏する。
【００３６】
また、本発明の表示モジュールは、以上のように、上記記載の半導体装置を用いた表示モジュールであって、表示パネルと上記半導体装置とは異方性導電接着剤にて電気的に接続されているものである。
【００３７】
それゆえ、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る表示モジュールを提供することができるという効果を奏する。
【００３８】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、有機物からなる絶縁フィルムを、構成元素であるシリコン(Ｓｉ)が、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するシリコンカップリング剤にて表面処理する工程と、
有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを形成し、かつ半導体チップを実装する工程とを含む方法である。
【００３９】
それゆえ、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置の製造方法を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の一実施形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４１】
本実施の形態の表示モジュールとしての液晶モジュール２０は、図１（ａ）に示すように、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板２１ａ及びカラーフィルタ基板２１ｂからなる表示パネルとしての液晶表示パネル２１に、半導体装置１０が実装されてなっている。また、上記半導体装置１０における液晶表示パネル２１と反対側には、ＰＷ（Printed Wiring)基板３０が取り付けられている。なお、これら液晶表示パネル２１及びＰＷ基板３０は、本発明の外部回路基板としての機能を有している。
【００４２】
上記半導体装置１０は、上記液晶表示パネル２１を駆動するためのものであり、図２（ａ）（ｂ）に示すように、配線パターン２・３を形成した有機物からなる絶縁フィルムにてなる基板１上に半導体チップ４が接続されてなっており、いわゆるＣＯＦ(Chip On FPC,Chip On Film)にてなっている。すなわち、ＣＯＦでは、フレキシブルフィルム上に、直接、半導体チップ４を実装する。
【００４３】
上記配線パターン２・３は、例えば、銅（Ｃｕ）からなる配線に錫（Ｓｎ）メッキしてなっている。また、半導体チップ４には、金（Ａｕ）にてなるバンプ電極５が設けられている。そして、このバンプ電極５と上記配線パターン２・３とが接続されることにより、両者が電気的に接続されるようになっている。
【００４４】
すなわち、ＣＯＦの半導体チップ４上のバンプ電極５と絶縁フィルム上の配線パターン２・３との接合するときには、錫メッキを施した配線パターン２・３と半導体チップ４上の金（Ａｕ）のバンプ電極５とを相対するように位置合わせし、半導体チップ４のバンプ電極５の形成面と反対側の面、又は絶縁フィルムの配線パターン２・３の形成面と反対側の面から、一定時間加熱圧着を施し、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）の合金によって接合する。
【００４５】
また、本実施の形態では、例えば、バンプ電極５と絶縁フィルム上の配線パターン２・３を接合した後、半導体チップ４と絶縁フィルムとの間にできる隙間及び半導体チップ４の周辺に、樹脂からなるアンダーフィル材６を注入する。これにより、半導体装置１０の耐湿性及び機械的強度の向上を図っている。
【００４６】
さらに、必要に応じて、絶縁フィルムの外部接続端子以外、及び半導体チップ４とその外周部上以外の絶縁フィルムに、絶縁性材料からなるソルダーレジスト７を塗布する。これにより、導電性異物が、直接、配線パターン２・３上に付着することによるショートを防止することができる。
【００４７】
なお、上記半導体装置１０は、製造過程においては、図２（ａ）に示す連続する絶縁フィルムに連続して複数個が設けられている。したがって、同図（ａ）に示すように、この絶縁フィルムにおけるユーザ外形８にて切り出すことにより、絶縁フィルムからなる基板１に半導体チップ４が搭載された１個の半導体装置１０となる。
【００４８】
ところで、本実施の形態の液晶モジュール２０では、図１（ａ）に示すように、上記半導体装置１０は、液晶表示パネル２１及びＰＷ基板３０に対して異方性導電接着剤（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film)１１を用いて接着することにより、電気的に接続されている。この異方性導電接着剤１１は、厚さ１５〜４５μｍの接着性フィルムの中に、直径３〜１５μｍの導電粒子を分散させたものである。したがって、導電粒子がフィルム中に分散しているために、異方性導電接着剤１１自体は絶縁物である。しかし、この異方性導電接着剤１１を回路パターンの間に挟み、加熱・加圧することにより、上下の電極間の導通をとり、隣り合う電極間を絶縁し、上下の接着を同時に行うことができる。
【００４９】
ここで、本実施の形態では、前述したように、上記基板１を構成する絶縁フィルムは、有機物からなっていると共に、図１（ｂ）に示すように、この基板１の表面は、シリコンカップリング剤３１にて表面処理されている。
【００５０】
詳細には、本実施の形態では、基板１を構成する絶縁フィルムは、例えばポリイミド等の有機物からなっている。このポリイミドは、主鎖にイミド結合を有するプラスチックであり、最も耐熱性の優れたプラスチックの一つである。なお、基板１を構成する絶縁フィルムは、必ずしもこれに限らず、他の有機物からなっていてもよい。
【００５１】
一方、シリコンカップリング剤３１は、本実施の形態では、例えば、構成元素として、ＳｉＯn、Ｓｉ（ＯＨ）n、ＳｉＯn（ＯＨ）n等のＳｉＸの構造を有するものが使用される。なお、ｎの個数は可変である。
【００５２】
すなわち、一般に、有機物からなる絶縁フィルムの表面では、水（Ｈ2Ｏ）分子の物理吸着（ファンデアワールス結合）及び化学吸着（水素結合）が起こるので、絶縁フィルムの表面には水の多分子層が存在する。このため、絶縁フィルムの表面は、親水基となっている。したがって、この親水基となっている絶縁フィルムの表面に、例えばエポキシ樹脂系の異方性導電接着剤１１を接触させたときに、エポキシ樹脂の水酸基（−ＯＨ）と表面に吸着した水分子との間で結合が起こり、エポキシ樹脂の接着性は低下する。したがって、迅速に、絶縁フィルムの表面から水の多分子層を除去し、絶縁フィルムの表面を疎水性にするために、シリコンカップリング剤３１によって絶縁フィルムの表面処理を行う。このように、絶縁フィルムに、シリコンカップリング剤３１を塗布する等の表面処理を行うことによって、シリコンカップリング剤３１は絶縁フィルムの表面の水酸基（−ＯＨ）と反応し、絶縁フィルムの表面を疎水基にする。この結果、絶縁フィルムとエポキシ樹脂系の異方性導電接着剤１１との接着力が向上する。
【００５３】
本実施の形態では、上記シリコンカップリング剤３１の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在することが好ましい。すなわち、シリコンカップリング剤３１は、溶剤とを含んでおり、乾燥させることによって、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するものとなる。なお、上記シリコンカップリング剤３１の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に１．０〜６．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在することがより好ましい。
【００５４】
このシリコンカップリング剤３１の存在により、後述する〔実施例〕に示すように、従来に比べて、異方性導電接着剤１１と基板１を構成する絶縁フィルムとの付着強度が向上する。したがって、例えば、液晶表示パネル２１に対して半導体装置１０の部分を曲げた場合等においても、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との剥れを防止することができる。また、図７に示すように、絶縁フィルムの表面にシリコンカップリング剤３１を０．４ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）以下存在させたものは、表面処理していない場合と同様に、密着性向上が見られない。また、シリコンカップリング剤３１を１３ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）以上存在させると接合強度が低下する。
【００５５】
次に、本実施の形態の半導体装置１０及び液晶モジュール２０の製造方法について説明する。
【００５６】
まず、絶縁フィルムに対して、シリコンカップリング剤３１にて表面処理を行う。表面処理を行う場合には、例えば、絶縁フィルムの両面からシリコンカップリング剤３１を吹き付け塗装し、その後、乾燥させる。乾燥は、過熱を行うことも可能である。なお、必ずしも絶縁フィルムの両面に限らず、一方の表面だけであってもよい。これにより、シリコンカップリング剤３１が絶縁フィルムに付着して表面処理される。また、塗装についても、吹き付け塗装に限らず、ハケ塗り、ローラ塗装等の一般的な塗装で足りる。
【００５７】
次いで、図２（ａ）（ｂ）に示すように、上記有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板１に配線パターン２・３を形成し、かつこれら配線パターン２・３に配線パターン２・３を接続して半導体装置１０を形成する。なお、この半導体装置１０の形成工程は、連続した絶縁フィルム上にて行われ、最終的には、ユーザ外形８にて切り出され、個々の半導体装置１０となる。
【００５８】
次いで、図１（ａ）に示すように、半導体装置１０の配線パターン２と液晶表示パネル２１とを異方性導電接着剤１１を用いて電気的に接続する。また、半導体装置１０の配線パターン３とＰＷ基板３０との接続も行われる。これにより、液晶モジュール２０が完成する。
【００５９】
本実施の形態の液晶モジュール２０では、シリコンカップリング剤３１による表面処理により、異方性導電接着剤１１と基板１を構成する絶縁フィルムとの付着強度が向上している。この結果、半導体装置１０の絶縁フィルムを従来よりも曲げても、両者が容易に剥れることはない。これにより、基板１と異方性導電接着剤１１とが剥れることによる電気的不具合が低減できると共に、従来必要であった追加の補強剤も塗布する必要がない。
【００６０】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、液晶モジュール２０に設けられる半導体装置１０は、半導体チップ４が１個であるかのように説明したが、必ずしもこれに限らず、例えば、図３に示すように、基板１上に複数の半導体チップ４１・４２が搭載された半導体装置４０であってもよい。すなわち、半導体チップ４は、２、３個以上であってもよい。
【００６１】
また、これら複数の半導体チップ４１・４２についても、必ずしも同一の機能を有するものではなく、例えば、液晶表示駆動用、システム用、又はメモリ用等の各種機能の半導体チップであってもよい。具体的には、液晶駆動ドライバ用の半導体チップ４１、液晶駆動コントローラ用の半導体チップ４２等である。
【００６２】
さらに、半導体装置４０における基板１上には、半導体チップ４１・４２のみでなく、必要に応じて、例えば抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode) 等の電子部品４３も搭載されていてもよい。
【００６３】
また、上記の説明では、配線パターン２・３は、例えば、錫（Ｓｎ）又は錫（Ｓｎ）メッキにてなっているとしていたが、必ずしもこれに限らず、例えば、図４に示すように、配線パターン２・３を、例えば、金（Ａｕ）又は金（Ａｕ）メッキにてなるとすることも可能である。
【００６４】
これにより、金（Ａｕ）又は金（Ａｕ）メッキからなる配線パターン２・３と、金（Ａｕ）からなるバンプ電極５との同種の金（Ａｕ）による接合が可能となるので、伝送効率が向上する。
【００６５】
このように、本実施の形態の半導体装置１０は、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板１に配線パターン２・３を有して、半導体チップ４が実装されており、かつ液晶表示パネル２１及びＰＷ基板３０と異方性導電接着剤１１にて電気的に接続される。
【００６６】
そして、本実施の形態では、有機物からなる絶縁フィルムの表面は、シリコンカップリング剤３１にて表面処理されている。したがって、半導体装置１０の配線パターン２・３と液晶表示パネル２１及びＰＷ基板３０の各配線とを異方性導電接着剤１１を用いて電気的に接続したときに、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性が向上する。また、その波及効果として、剥れによる電気的不具合を低減できると共に、追加の補強剤の塗布する必要がなく、コスト低減を図ることができる。
【００６７】
この結果、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置１０を提供することができる。
【００６８】
また、本実施の形態の半導体装置１０では、絶縁フィルムは、ポリイミドからなっている。したがって、ポリイミドからなる絶縁フィルムをシリコンカップリング剤にて表面処理することによって、密着性向上効果が高いものとなる。
【００６９】
また、本実施の形態の半導体装置１０では、シリコンカップリング剤３１の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在する。これにより、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を確実に向上させることができる。
【００７０】
また、本実施の形態の半導体装置４０では、基板１には、各種機能の半導体チップ４が搭載可能である。例えば、液晶表示駆動用、システム用、又はメモリ用等の各種機能の半導体チップ４１・４２である。
【００７１】
これにより、半導体チップ４１・４２の機能の種類を問わず、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を向上させることができる。
【００７２】
また、本実施の形態の半導体装置４０では、基板１には、複数の半導体チップ４１・４２が搭載されていることが可能である。
【００７３】
これにより、複数の半導体チップ４１・４２が搭載された半導体装置４０においても、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を向上させることができる。
【００７４】
また、本実施の形態の半導体装置１０・４０では、半導体チップ４・４２・４２に形成されているバンプ電極は金(Ａｕ)にてなる一方、基板１上の配線パターン２・３は錫（Ｓｎ）又は錫（Ｓｎ）メッキにてなっていることが好ましい。
【００７５】
これにより、半導体チップ４・４２・４２のバンプ電極５と基板１上の配線パターン２・３との接合方式が、金(Ａｕ)−錫（Ｓｎ）の合金接合によって行われるので、接合強度が高まる。
【００７６】
また、本実施の形態の半導体装置１０・４０では、半導体チップ４・４２・４２に形成されているバンプ電極５は金(Ａｕ)にてなると共に、基板１上の配線パターン２・３も金(Ａｕ)又は金(Ａｕ)メッキにてなっていることが好ましい。
【００７７】
これにより、半導体チップ４・４２・４２のバンプ電極５と基板１上の配線パターン２・３との接合方式が、金(Ａｕ)−金(Ａｕ)の接合によって行われるので、接合強度が高まる。
【００７８】
また、本実施の形態の半導体装置４０では、基板１には、半導体チップ４２・４２に加えて、抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ等の電子部品４３が搭載されているとすることができる。
【００７９】
これにより、半導体チップ４２・４２に加えて、抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ等の電子部品４３が搭載された半導体装置４０において、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を向上させることができる。
【００８０】
また、本実施の形態の液晶モジュール２０は、液晶表示パネル２１と半導体装置１０とが異方性導電接着剤１１にて電気的に接続されていると共に、この半導体装置１０は、有機物からなる絶縁フィルムの表面がシリコンカップリング剤３１にて表面処理されている。
【００８１】
したがって、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る液晶モジュール２０を提供することができる。
【００８２】
また、本実施の形態の液晶モジュール２０を製造するときには、有機物からなる絶縁フィルムをシリコンカップリング剤３１にて表面処理した後、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板１に配線パターン２・３を形成し、かつ該配線パターン２・３に半導体チップ４を接続して半導体装置１０を形成する。このとき、シリコンカップリング剤３１は、構成元素であるシリコン(Ｓｉ)が、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在する。なお、先に、半導体装置１０を形成した後、有機物からなる絶縁フィルムをシリコンカップリング剤３１にて表面処理することも可能である。
【００８３】
その後、半導体装置１０の配線パターン２・３と液晶表示パネル２１とを異方性導電接着剤１１を用いて電気的に接続する。
【００８４】
これにより、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る液晶モジュール２０の製造方法を提供することができる。
【実施例】
【００８５】
〔実施例１〕
前記実施の形態に記載した構成について、効果を確認するために、検証実験を行ったので、以下に説明する。
【００８６】
最初に、シリコンカップリング剤３１にて表面処理した絶縁フィルムと異方性導電接着剤１１との密着強度について検証した。
【００８７】
シリコンカップリング剤３１は、ＳｉＸを溶剤に混入したものを使用し、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するようにした。
【００８８】
密着強度の測定においては、図５に示すように、まず、液晶表示パネル２１のＴＦＴ基板２１ａに異方性導電接着剤１１を挟んで、基板１の構成材料である絶縁フィルムを接着した。その後、引っ張り角度を９０度にして、引っ張り治具５０にて上記絶縁フィルムを引っ張った。
【００８９】
この結果、図６（ａ）に示すように、６０℃／９０％ＲＨにおける放置時間０時間後、１００時間後、３００時間後、５００時間後のいずれにおいても、図６（ｂ）に示すシリコンカップリング剤３１を塗布処理していないＣＯＦに比べ、密着強度が向上していることが分かった。全体としては、密着性が約８８％（３１６／１６８＝１．８８）向上した。なお、上記図６（ａ）（ｂ）に示す異方性導電接着剤１１の接合強度の値は、絶縁フィルムの幅の単位長さを基準にした値であり、各サンプルにおいて、複数試料のうちの最小値を示している。
【００９０】
また、図７に、シリコンカップリング剤３１の添加量による密着強度測定結果を示した。この結果、絶縁フィルムの表面にシリコンカップリング剤３１を０．４ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）以下存在したものでは、表面処理していない場合と同様に、密着性向上が見られなかった。また、シリコンカップリング剤３１を１３ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）以上存在させると接合強度が低下した。
〔実施例２〕
次に、液晶モジュール２０の製造に際しては、溶剤による洗浄が行われるので、この溶剤を対象とする耐溶剤性についても確認実験を行った。
【００９１】
溶剤としては、洗浄に使用されるイソプロピルアルコールとアセトンとを用いた。試験は、シリコンカップリング剤３１にて表面処理した絶縁フィルムを、常温でこれらイソプロピルアルコールとアセトンに１時間、浸漬した後、目視観察を行った。なお、この場合も、シリコンカップリング剤３１は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するようにした。
【００９２】
その結果、表１に示すように、シリコンカップリング剤３１にて表面処理した絶縁フィルムは、表面処理しない絶縁フィルムと同様に、剥れ、膨れ、溶解、クラックについて、異常がなかった。
【００９３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、ＣＯＦ(Chip On FPC,Chip On Film) と呼ばれる、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを有し、該配線パターンに半導体チップが接続される半導体装置、表示モジュール、及び半導体装置の製造方法に適用できる。
【００９５】
表示モジュールとしては、例えば、アクティブマトリクス型等の液晶表示モジュールに用いることができると共に、電気泳動型ディスプレイ、ツイストボール型ディスプレイ、微細なプリズムフィルムを用いた反射型ディスプレイ、デジタルミラーデバイス等の光変調素子を用いたディスプレイの他、発光素子として、有機ＥＬ発光素子、無機ＥＬ発光素子、ＬＥＤ（Light Emitting Diode) 等の発光輝度が可変の素子を用いたディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】（ａ）は本発明における液晶モジュールの実施の一形態を示す断面図であり、（ｂ）は上記液晶モジュールに実装される半導体装置の基板に使用される、シリコンカップリング剤にて表面処理された絶縁フィルムを示す断面図である。
【図２】（ａ）は上記ＣＯＦにてなる半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は上記ＣＯＦにてなる半導体装置を示す断面図である。
【図３】上記基板に複数の半導体チップ及び電子部品を搭載した半導体装置を示す断面図である。
【図４】上記半導体装置の要部を示す断面図である。
【図５】上記シリコンカップリング剤にて表面処理された絶縁フィルムの密着強度測定方法を示す断面図である。
【図６】（ａ）は上記シリコンカップリング剤にて表面処理された絶縁フィルムの密着強度測定結果を示すグラフであり、（ｂ）は上記シリコンカップリング剤にて表面処理しない場合の絶縁フィルムの密着強度測定結果を示すグラフである。
【図７】上記シリコンカップリング剤の添加量による密着強度測定結果を示すグラフである。
【図８】従来の液晶モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 基板
２ 配線パターン
３ 配線パターン
４ 半導体チップ
５ バンプ電極
１０ 半導体装置
１１ 異方性導電接着剤
２０ 液晶モジュール（表示モジュール）
２１ 液晶表示パネル（表示パネル、外部回路基板）
２１ａ ＴＦＴ基板
２１ｂ カラーフィルタ基板
３０ ＰＷ基板（外部回路基板）
３１ シリコンカップリング剤
４０ 半導体装置
４１ 半導体チップ
４２ 半導体チップ
４３ 電子部品
５０ 引張り治具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯＦ(Chip On FPC,Chip On Film) と呼ばれる、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを有し、該配線パターンに半導体チップが接続される半導体装置、表示モジュール、及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶モジュール１２０では、図８に示すように、液晶表示パネル１２１に、配線パターン１０２・１０３を形成した有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板１０１上に半導体チップ１０４を接続した半導体装置であるＣＯＦ(Chip On FPC,Chip On Film))１１０が、異方性導電接着剤（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film)１１１にて接着され、実装されている。
【特許文献１】特開平６−１５７８７５号公報（１９９４年６月７日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の半導体装置、表示モジュール、及び半導体装置の製造方法では、絶縁フィルムからなる基板１０１と異方性導電接着剤１１１との密着強度が低く、実装後の機械的な応力により、基板１０１と異方性導電接着剤１１１との接着部に剥れが発生する虞があった。
【０００４】
このため、上記接着部の剥れの発生による電気的不具合の発生を防止するために、従来では、図８に示すように、補強剤１１２・１１３を液晶表示パネル１２１との接合部周辺に追加して塗布する必要があり、表示モジュールを製造する上で、大きなコスト増となっているという問題点を有している。
【０００５】
なお、補強剤の密着性を高めるために、例えば特許文献１では、補強剤として、エポキシ樹脂、ロジンエステル、及び可溶性のポリイミドシロキサンからなる、有機溶剤に高い溶解性を有するポリイミドシクロヘキサン溶液組成物を用いることにより、容易に塗布、乾燥及び硬化ができるとしている。
【０００６】
しかしながら、この方法では、所詮、追加の補強剤１１２・１１３を前提としているので、本質的な解決にはなっていない。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置、表示モジュール、及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを有して、半導体チップが実装される半導体装置において、
上記絶縁フィルムの少なくとも片方の表面にシリコンカップリング剤処理がされていると共に、上記シリコンカップリング剤の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在することを特徴としている。
【０００９】
上記の発明によれば、有機物からなる絶縁フィルムの表面は、シリコンカップリング剤にて表面処理されている。したがって、半導体装置の配線パターンと外部回路基板の配線とを異方性導電接着剤を用いて電気的に接続したときに、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性が向上する。その波及効果として、剥れによる電気的不具合を低減できると共に、追加の補強剤の塗布する必要がなく、コスト低減を図ることができる。
【００１０】
また、本発明の半導体装置では、前記シリコンカップリング剤の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在している。
【００１１】
これにより、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を確実に向上させることができる。
【００１２】
この結果、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置を提供することができる。
【００１３】
また、本発明の半導体装置では、前記絶縁フィルムは、ポリイミドからなっていることが好ましい。
【００１４】
一般に、半導体装置の基板は、高耐熱性を有するポリイミドにてなる絶縁フィルムが使用される場合が多い。一方、ポリイミドと、例えばエポキシ樹脂が多用される異方性導電接着剤との密着性はあまりよくない。したがって、ポリイミドからなる絶縁フィルムをシリコンカップリング剤にて表面処理することによって、密着性向上効果が高いものとなる。
【００１５】
また、本発明の半導体装置では、前記基板には、各種機能の半導体チップが搭載可能である。例えば、液晶表示駆動用、システム用、又はメモリ用等の各種機能の半導体チップである。
【００１６】
これにより、半導体チップの機能の種類を問わず、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の半導体装置では、前記基板には、複数の半導体チップが搭載されていることが可能である。
【００１８】
これにより、複数の半導体チップが搭載された半導体装置においても、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明の半導体装置では、前記半導体チップに形成されているバンプ電極は金(Ａｕ)にてなる一方、前記基板上の配線パターンは錫（Ｓｎ）又は錫（Ｓｎ）メッキにてなっていることが好ましい。
【００２０】
これにより、半導体チップのバンプ電極と基板上の配線パターンとの接合方式が、金(Ａｕ)−錫（Ｓｎ）の合金接合によって行われるので、接合強度が高まる。
【００２１】
また、本発明の半導体装置では、前記半導体チップに形成されているバンプ電極は金(Ａｕ)にてなると共に、前記基板上の配線パターンも金(Ａｕ)又は金(Ａｕ)メッキにてなっていることが好ましい。
【００２２】
これにより、半導体チップのバンプ電極と基板上の配線パターンとの接合方式が、金(Ａｕ)−金(Ａｕ)の接合によって行われるので、伝送効率が向上する。
【００２３】
また、本発明の半導体装置では、前記基板には、半導体チップに加えて、抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ等の電子部品が搭載されていることが好ましい。
【００２４】
これにより、半導体チップに加えて、抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ等の電子部品が搭載された半導体装置において、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上させることができる。
【００２５】
また、本発明の表示モジュールは、上記課題を解決するために、前記記載の半導体装置を用いた表示モジュールであって、表示パネルと上記半導体装置とは異方性導電接着剤にて電気的に接続されていることを特徴としている。
【００２６】
上記の発明によれば、表示モジュールは、表示パネルと半導体装置とが異方性導電接着剤にて電気的に接続されていると共に、この半導体装置は、有機物からなる絶縁フィルムの表面がシリコンカップリング剤にて表面処理されている。
【００２７】
したがって、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る表示モジュールを提供することができる。
【００２８】
また、本発明の表示モジュールでは、前記表示パネルは、液晶表示パネルであることが好ましい。
【００２９】
これにより、液晶表示パネルに半導体装置を接合する場合に、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る液晶表示モジュールを提供することができる。
【００３０】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、有機物からなる絶縁フィルムを、構成元素であるシリコン(Ｓｉ)が、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するシリコンカップリング剤にて表面処理する工程と、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを形成し、かつ半導体チップを実装する工程とを含むことを特徴としている。なお、絶縁フィルムへの表面処理は、絶縁フィルムの表面又は裏面のいずれか一方、又はこれらの両方の処理であってよい。また、先に、基板に半導体チップを実装した後、有機物からなる絶縁フィルムをシリコンカップリング剤にて表面処理することも可能である。
【００３１】
上記の発明によれば、半導体装置を製造するときには、有機物からなる絶縁フィルムをシリコンカップリング剤にて表面処理した後、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを形成し、かつ半導体チップを実装する。また、シリコンカップリング剤は、構成元素であるシリコン(Ｓｉ)が、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在する。
【００３２】
これにより、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の半導体装置は、以上のように、絶縁フィルムの少なくとも片方の表面にシリコンカップリング剤処理がされていると共に、上記シリコンカップリング剤の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するものである。
【００３４】
それゆえ、半導体装置の配線パターンと外部回路基板の配線とを異方性導電接着剤を用いて電気的に接続したときに、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性が向上する。その波及効果として、剥れによる電気的不具合を低減できると共に、追加の補強剤の塗布する必要がなく、コスト低減を図ることができる。
【００３５】
この結果、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置を提供することができるという効果を奏する。
【００３６】
また、本発明の表示モジュールは、以上のように、上記記載の半導体装置を用いた表示モジュールであって、表示パネルと上記半導体装置とは異方性導電接着剤にて電気的に接続されているものである。
【００３７】
それゆえ、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る表示モジュールを提供することができるという効果を奏する。
【００３８】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、以上のように、有機物からなる絶縁フィルムを、構成元素であるシリコン(Ｓｉ)が、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するシリコンカップリング剤にて表面処理する工程と、
有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを形成し、かつ半導体チップを実装する工程とを含む方法である。
【００３９】
それゆえ、絶縁フィルムからなる基板と異方性導電接着剤との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置の製造方法を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の一実施形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４１】
本実施の形態の表示モジュールとしての液晶モジュール２０は、図１（ａ）に示すように、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板２１ａ及びカラーフィルタ基板２１ｂからなる表示パネルとしての液晶表示パネル２１に、半導体装置１０が実装されてなっている。また、上記半導体装置１０における液晶表示パネル２１と反対側には、ＰＷ（Printed Wiring)基板３０が取り付けられている。なお、これら液晶表示パネル２１及びＰＷ基板３０は、本発明の外部回路基板としての機能を有している。
【００４２】
上記半導体装置１０は、上記液晶表示パネル２１を駆動するためのものであり、図２（ａ）（ｂ）に示すように、配線パターン２・３を形成した有機物からなる絶縁フィルムにてなる基板１上に半導体チップ４が接続されてなっており、いわゆるＣＯＦ(Chip On FPC,Chip On Film)にてなっている。すなわち、ＣＯＦでは、フレキシブルフィルム上に、直接、半導体チップ４を実装する。
【００４３】
上記配線パターン２・３は、例えば、銅（Ｃｕ）からなる配線に錫（Ｓｎ）メッキしてなっている。また、半導体チップ４には、金（Ａｕ）にてなるバンプ電極５が設けられている。そして、このバンプ電極５と上記配線パターン２・３とが接続されることにより、両者が電気的に接続されるようになっている。
【００４４】
すなわち、ＣＯＦの半導体チップ４上のバンプ電極５と絶縁フィルム上の配線パターン２・３との接合するときには、錫メッキを施した配線パターン２・３と半導体チップ４上の金（Ａｕ）のバンプ電極５とを相対するように位置合わせし、半導体チップ４のバンプ電極５の形成面と反対側の面、又は絶縁フィルムの配線パターン２・３の形成面と反対側の面から、一定時間加熱圧着を施し、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）の合金によって接合する。
【００４５】
また、本実施の形態では、例えば、バンプ電極５と絶縁フィルム上の配線パターン２・３を接合した後、半導体チップ４と絶縁フィルムとの間にできる隙間及び半導体チップ４の周辺に、樹脂からなるアンダーフィル材６を注入する。これにより、半導体装置１０の耐湿性及び機械的強度の向上を図っている。
【００４６】
さらに、必要に応じて、絶縁フィルムの外部接続端子以外、及び半導体チップ４とその外周部上以外の絶縁フィルムに、絶縁性材料からなるソルダーレジスト７を塗布する。これにより、導電性異物が、直接、配線パターン２・３上に付着することによるショートを防止することができる。
【００４７】
なお、上記半導体装置１０は、製造過程においては、図２（ａ）に示す連続する絶縁フィルムに連続して複数個が設けられている。したがって、同図（ａ）に示すように、この絶縁フィルムにおけるユーザ外形８にて切り出すことにより、絶縁フィルムからなる基板１に半導体チップ４が搭載された１個の半導体装置１０となる。
【００４８】
ところで、本実施の形態の液晶モジュール２０では、図１（ａ）に示すように、上記半導体装置１０は、液晶表示パネル２１及びＰＷ基板３０に対して異方性導電接着剤（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film)１１を用いて接着することにより、電気的に接続されている。この異方性導電接着剤１１は、厚さ１５〜４５μｍの接着性フィルムの中に、直径３〜１５μｍの導電粒子を分散させたものである。したがって、導電粒子がフィルム中に分散しているために、異方性導電接着剤１１自体は絶縁物である。しかし、この異方性導電接着剤１１を回路パターンの間に挟み、加熱・加圧することにより、上下の電極間の導通をとり、隣り合う電極間を絶縁し、上下の接着を同時に行うことができる。
【００４９】
ここで、本実施の形態では、前述したように、上記基板１を構成する絶縁フィルムは、有機物からなっていると共に、図１（ｂ）に示すように、この基板１の表面は、シリコンカップリング剤３１にて表面処理されている。
【００５０】
詳細には、本実施の形態では、基板１を構成する絶縁フィルムは、例えばポリイミド等の有機物からなっている。このポリイミドは、主鎖にイミド結合を有するプラスチックであり、最も耐熱性の優れたプラスチックの一つである。なお、基板１を構成する絶縁フィルムは、必ずしもこれに限らず、他の有機物からなっていてもよい。
【００５１】
一方、シリコンカップリング剤３１は、本実施の形態では、例えば、構成元素として、ＳｉＯn、Ｓｉ（ＯＨ）n、ＳｉＯn（ＯＨ）n等のＳｉＸの構造を有するものが使用される。なお、ｎの個数は可変である。
【００５２】
すなわち、一般に、有機物からなる絶縁フィルムの表面では、水（Ｈ2Ｏ）分子の物理吸着（ファンデアワールス結合）及び化学吸着（水素結合）が起こるので、絶縁フィルムの表面には水の多分子層が存在する。このため、絶縁フィルムの表面は、親水基となっている。したがって、この親水基となっている絶縁フィルムの表面に、例えばエポキシ樹脂系の異方性導電接着剤１１を接触させたときに、エポキシ樹脂の水酸基（−ＯＨ）と表面に吸着した水分子との間で結合が起こり、エポキシ樹脂の接着性は低下する。したがって、迅速に、絶縁フィルムの表面から水の多分子層を除去し、絶縁フィルムの表面を疎水性にするために、シリコンカップリング剤３１によって絶縁フィルムの表面処理を行う。このように、絶縁フィルムに、シリコンカップリング剤３１を塗布する等の表面処理を行うことによって、シリコンカップリング剤３１は絶縁フィルムの表面の水酸基（−ＯＨ）と反応し、絶縁フィルムの表面を疎水基にする。この結果、絶縁フィルムとエポキシ樹脂系の異方性導電接着剤１１との接着力が向上する。
【００５３】
本実施の形態では、上記シリコンカップリング剤３１の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在することが好ましい。すなわち、シリコンカップリング剤３１は、溶剤とを含んでおり、乾燥させることによって、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するものとなる。なお、上記シリコンカップリング剤３１の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に１．０〜６．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在することがより好ましい。
【００５４】
このシリコンカップリング剤３１の存在により、後述する〔実施例〕に示すように、従来に比べて、異方性導電接着剤１１と基板１を構成する絶縁フィルムとの付着強度が向上する。したがって、例えば、液晶表示パネル２１に対して半導体装置１０の部分を曲げた場合等においても、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との剥れを防止することができる。また、図７に示すように、絶縁フィルムの表面にシリコンカップリング剤３１を０．４ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）以下存在させたものは、表面処理していない場合と同様に、密着性向上が見られない。また、シリコンカップリング剤３１を１３ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）以上存在させると接合強度が低下する。
【００５５】
次に、本実施の形態の半導体装置１０及び液晶モジュール２０の製造方法について説明する。
【００５６】
まず、絶縁フィルムに対して、シリコンカップリング剤３１にて表面処理を行う。表面処理を行う場合には、例えば、絶縁フィルムの両面からシリコンカップリング剤３１を吹き付け塗装し、その後、乾燥させる。乾燥は、過熱を行うことも可能である。なお、必ずしも絶縁フィルムの両面に限らず、一方の表面だけであってもよい。これにより、シリコンカップリング剤３１が絶縁フィルムに付着して表面処理される。また、塗装についても、吹き付け塗装に限らず、ハケ塗り、ローラ塗装等の一般的な塗装で足りる。
【００５７】
次いで、図２（ａ）（ｂ）に示すように、上記有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板１に配線パターン２・３を形成し、かつこれら配線パターン２・３に配線パターン２・３を接続して半導体装置１０を形成する。なお、この半導体装置１０の形成工程は、連続した絶縁フィルム上にて行われ、最終的には、ユーザ外形８にて切り出され、個々の半導体装置１０となる。
【００５８】
次いで、図１（ａ）に示すように、半導体装置１０の配線パターン２と液晶表示パネル２１とを異方性導電接着剤１１を用いて電気的に接続する。また、半導体装置１０の配線パターン３とＰＷ基板３０との接続も行われる。これにより、液晶モジュール２０が完成する。
【００５９】
本実施の形態の液晶モジュール２０では、シリコンカップリング剤３１による表面処理により、異方性導電接着剤１１と基板１を構成する絶縁フィルムとの付着強度が向上している。この結果、半導体装置１０の絶縁フィルムを従来よりも曲げても、両者が容易に剥れることはない。これにより、基板１と異方性導電接着剤１１とが剥れることによる電気的不具合が低減できると共に、従来必要であった追加の補強剤も塗布する必要がない。
【００６０】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、液晶モジュール２０に設けられる半導体装置１０は、半導体チップ４が１個であるかのように説明したが、必ずしもこれに限らず、例えば、図３に示すように、基板１上に複数の半導体チップ４１・４２が搭載された半導体装置４０であってもよい。すなわち、半導体チップ４は、２、３個以上であってもよい。
【００６１】
また、これら複数の半導体チップ４１・４２についても、必ずしも同一の機能を有するものではなく、例えば、液晶表示駆動用、システム用、又はメモリ用等の各種機能の半導体チップであってもよい。具体的には、液晶駆動ドライバ用の半導体チップ４１、液晶駆動コントローラ用の半導体チップ４２等である。
【００６２】
さらに、半導体装置４０における基板１上には、半導体チップ４１・４２のみでなく、必要に応じて、例えば抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode) 等の電子部品４３も搭載されていてもよい。
【００６３】
また、上記の説明では、配線パターン２・３は、例えば、錫（Ｓｎ）又は錫（Ｓｎ）メッキにてなっているとしていたが、必ずしもこれに限らず、例えば、図４に示すように、配線パターン２・３を、例えば、金（Ａｕ）又は金（Ａｕ）メッキにてなるとすることも可能である。
【００６４】
これにより、金（Ａｕ）又は金（Ａｕ）メッキからなる配線パターン２・３と、金（Ａｕ）からなるバンプ電極５との同種の金（Ａｕ）による接合が可能となるので、伝送効率が向上する。
【００６５】
このように、本実施の形態の半導体装置１０は、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板１に配線パターン２・３を有して、半導体チップ４が実装されており、かつ液晶表示パネル２１及びＰＷ基板３０と異方性導電接着剤１１にて電気的に接続される。
【００６６】
そして、本実施の形態では、有機物からなる絶縁フィルムの表面は、シリコンカップリング剤３１にて表面処理されている。したがって、半導体装置１０の配線パターン２・３と液晶表示パネル２１及びＰＷ基板３０の各配線とを異方性導電接着剤１１を用いて電気的に接続したときに、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性が向上する。また、その波及効果として、剥れによる電気的不具合を低減できると共に、追加の補強剤の塗布する必要がなく、コスト低減を図ることができる。
【００６７】
この結果、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る半導体装置１０を提供することができる。
【００６８】
また、本実施の形態の半導体装置１０では、絶縁フィルムは、ポリイミドからなっている。したがって、ポリイミドからなる絶縁フィルムをシリコンカップリング剤にて表面処理することによって、密着性向上効果が高いものとなる。
【００６９】
また、本実施の形態の半導体装置１０では、シリコンカップリング剤３１の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在する。これにより、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を確実に向上させることができる。
【００７０】
また、本実施の形態の半導体装置４０では、基板１には、各種機能の半導体チップ４が搭載可能である。例えば、液晶表示駆動用、システム用、又はメモリ用等の各種機能の半導体チップ４１・４２である。
【００７１】
これにより、半導体チップ４１・４２の機能の種類を問わず、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を向上させることができる。
【００７２】
また、本実施の形態の半導体装置４０では、基板１には、複数の半導体チップ４１・４２が搭載されていることが可能である。
【００７３】
これにより、複数の半導体チップ４１・４２が搭載された半導体装置４０においても、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を向上させることができる。
【００７４】
また、本実施の形態の半導体装置１０・４０では、半導体チップ４・４２・４２に形成されているバンプ電極は金(Ａｕ)にてなる一方、基板１上の配線パターン２・３は錫（Ｓｎ）又は錫（Ｓｎ）メッキにてなっていることが好ましい。
【００７５】
これにより、半導体チップ４・４２・４２のバンプ電極５と基板１上の配線パターン２・３との接合方式が、金(Ａｕ)−錫（Ｓｎ）の合金接合によって行われるので、接合強度が高まる。
【００７６】
また、本実施の形態の半導体装置１０・４０では、半導体チップ４・４２・４２に形成されているバンプ電極５は金(Ａｕ)にてなると共に、基板１上の配線パターン２・３も金(Ａｕ)又は金(Ａｕ)メッキにてなっていることが好ましい。
【００７７】
これにより、半導体チップ４・４２・４２のバンプ電極５と基板１上の配線パターン２・３との接合方式が、金(Ａｕ)−金(Ａｕ)の接合によって行われるので、接合強度が高まる。
【００７８】
また、本実施の形態の半導体装置４０では、基板１には、半導体チップ４２・４２に加えて、抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ等の電子部品４３が搭載されているとすることができる。
【００７９】
これにより、半導体チップ４２・４２に加えて、抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ等の電子部品４３が搭載された半導体装置４０において、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を向上させることができる。
【００８０】
また、本実施の形態の液晶モジュール２０は、液晶表示パネル２１と半導体装置１０とが異方性導電接着剤１１にて電気的に接続されていると共に、この半導体装置１０は、有機物からなる絶縁フィルムの表面がシリコンカップリング剤３１にて表面処理されている。
【００８１】
したがって、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る液晶モジュール２０を提供することができる。
【００８２】
また、本実施の形態の液晶モジュール２０を製造するときには、有機物からなる絶縁フィルムをシリコンカップリング剤３１にて表面処理した後、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板１に配線パターン２・３を形成し、かつ該配線パターン２・３に半導体チップ４を接続して半導体装置１０を形成する。このとき、シリコンカップリング剤３１は、構成元素であるシリコン(Ｓｉ)が、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在する。なお、先に、半導体装置１０を形成した後、有機物からなる絶縁フィルムをシリコンカップリング剤３１にて表面処理することも可能である。
【００８３】
その後、半導体装置１０の配線パターン２・３と液晶表示パネル２１とを異方性導電接着剤１１を用いて電気的に接続する。
【００８４】
これにより、絶縁フィルムからなる基板１と異方性導電接着剤１１との密着性を向上し、追加の密着補強材を排除し得る液晶モジュール２０の製造方法を提供することができる。
【実施例】
【００８５】
〔実施例１〕
前記実施の形態に記載した構成について、効果を確認するために、検証実験を行ったので、以下に説明する。
【００８６】
最初に、シリコンカップリング剤３１にて表面処理した絶縁フィルムと異方性導電接着剤１１との密着強度について検証した。
【００８７】
シリコンカップリング剤３１は、ＳｉＸを溶剤に混入したものを使用し、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するようにした。
【００８８】
密着強度の測定においては、図５に示すように、まず、液晶表示パネル２１のＴＦＴ基板２１ａに異方性導電接着剤１１を挟んで、基板１の構成材料である絶縁フィルムを接着した。その後、引っ張り角度を９０度にして、引っ張り治具５０にて上記絶縁フィルムを引っ張った。
【００８９】
この結果、図６（ａ）に示すように、６０℃／９０％ＲＨにおける放置時間０時間後、１００時間後、３００時間後、５００時間後のいずれにおいても、図６（ｂ）に示すシリコンカップリング剤３１を塗布処理していないＣＯＦに比べ、密着強度が向上していることが分かった。全体としては、密着性が約８８％（３１６／１６８＝１．８８）向上した。なお、上記図６（ａ）（ｂ）に示す異方性導電接着剤１１の接合強度の値は、絶縁フィルムの幅の単位長さを基準にした値であり、各サンプルにおいて、複数試料のうちの最小値を示している。
【００９０】
また、図７に、シリコンカップリング剤３１の添加量による密着強度測定結果を示した。この結果、絶縁フィルムの表面にシリコンカップリング剤３１を０．４ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）以下存在したものでは、表面処理していない場合と同様に、密着性向上が見られなかった。また、シリコンカップリング剤３１を１３ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）以上存在させると接合強度が低下した。
〔実施例２〕
次に、液晶モジュール２０の製造に際しては、溶剤による洗浄が行われるので、この溶剤を対象とする耐溶剤性についても確認実験を行った。
【００９１】
溶剤としては、洗浄に使用されるイソプロピルアルコールとアセトンとを用いた。試験は、シリコンカップリング剤３１にて表面処理した絶縁フィルムを、常温でこれらイソプロピルアルコールとアセトンに１時間、浸漬した後、目視観察を行った。なお、この場合も、シリコンカップリング剤３１は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するようにした。
【００９２】
その結果、表１に示すように、シリコンカップリング剤３１にて表面処理した絶縁フィルムは、表面処理しない絶縁フィルムと同様に、剥れ、膨れ、溶解、クラックについて、異常がなかった。
【００９３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、ＣＯＦ(Chip On FPC,Chip On Film) と呼ばれる、有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを有し、該配線パターンに半導体チップが接続される半導体装置、表示モジュール、及び半導体装置の製造方法に適用できる。
【００９５】
表示モジュールとしては、例えば、アクティブマトリクス型等の液晶表示モジュールに用いることができると共に、電気泳動型ディスプレイ、ツイストボール型ディスプレイ、微細なプリズムフィルムを用いた反射型ディスプレイ、デジタルミラーデバイス等の光変調素子を用いたディスプレイの他、発光素子として、有機ＥＬ発光素子、無機ＥＬ発光素子、ＬＥＤ（Light Emitting Diode) 等の発光輝度が可変の素子を用いたディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】（ａ）は本発明における液晶モジュールの実施の一形態を示す断面図であり、（ｂ）は上記液晶モジュールに実装される半導体装置の基板に使用される、シリコンカップリング剤にて表面処理された絶縁フィルムを示す断面図である。
【図２】（ａ）は上記ＣＯＦにてなる半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）は上記ＣＯＦにてなる半導体装置を示す断面図である。
【図３】上記基板に複数の半導体チップ及び電子部品を搭載した半導体装置を示す断面図である。
【図４】上記半導体装置の要部を示す断面図である。
【図５】上記シリコンカップリング剤にて表面処理された絶縁フィルムの密着強度測定方法を示す断面図である。
【図６】（ａ）は上記シリコンカップリング剤にて表面処理された絶縁フィルムの密着強度測定結果を示すグラフであり、（ｂ）は上記シリコンカップリング剤にて表面処理しない場合の絶縁フィルムの密着強度測定結果を示すグラフである。
【図７】上記シリコンカップリング剤の添加量による密着強度測定結果を示すグラフである。
【図８】従来の液晶モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 基板
２ 配線パターン
３ 配線パターン
４ 半導体チップ
５ バンプ電極
１０ 半導体装置
１１ 異方性導電接着剤
２０ 液晶モジュール（表示モジュール）
２１ 液晶表示パネル（表示パネル、外部回路基板）
２１ａ ＴＦＴ基板
２１ｂ カラーフィルタ基板
３０ ＰＷ基板（外部回路基板）
３１ シリコンカップリング剤
４０ 半導体装置
４１ 半導体チップ
４２ 半導体チップ
４３ 電子部品
５０ 引張り治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを有して、半導体チップが実装される半導体装置において、
上記絶縁フィルムの少なくとも片方の表面にシリコンカップリング剤処理がされていると共に、上記シリコンカップリング剤の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁フィルムは、ポリイミドからなっていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記基板には、各種機能の半導体チップが搭載可能であることを特徴とする請求項１又又は２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記基板には、複数の半導体チップが搭載されていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップに形成されているバンプ電極は金(Ａｕ)にてなる一方、前記基板上の配線パターンは錫（Ｓｎ）又は錫（Ｓｎ）メッキにてなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップに形成されているバンプ電極は金(Ａｕ)にてなると共に、前記基板上の配線パターンも金(Ａｕ)又は金(Ａｕ)メッキにてなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項７】
前記基板には、半導体チップに加えて、抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ等の電子部品が搭載されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置を用いた表示モジュールであって、
表示パネルと上記半導体装置とは異方性導電接着剤にて電気的に接続されていることを特徴とする表示モジュール。
【請求項９】
前記表示パネルは、液晶表示パネルであることを特徴とする請求項８記載の表示モジュール。
【請求項１０】
有機物からなる絶縁フィルムを、構成元素であるシリコン(Ｓｉ)が、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するシリコンカップリング剤にて表面処理する工程と、
有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを形成し、かつ半導体チップを実装する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを有して、半導体チップが実装される半導体装置において、
上記絶縁フィルムの少なくとも片方の表面にシリコンカップリング剤処理がされていると共に、上記シリコンカップリング剤の構成元素であるシリコン(Ｓｉ)は、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁フィルムは、ポリイミドからなっていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記基板には、各種機能の半導体チップが搭載可能であることを特徴とする請求項１又又は２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記基板には、複数の半導体チップが搭載されていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップに形成されているバンプ電極は金(Ａｕ)にてなる一方、前記基板上の配線パターンは錫（Ｓｎ）又は錫（Ｓｎ）メッキにてなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップに形成されているバンプ電極は金(Ａｕ)にてなると共に、前記基板上の配線パターンも金(Ａｕ)又は金(Ａｕ)メッキにてなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項７】
前記基板には、半導体チップに加えて、抵抗、コンデンサ、ＬＥＤ等の電子部品が搭載されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置を用いた表示モジュールであって、
表示パネルと上記半導体装置とは異方性導電接着剤にて電気的に接続されていることを特徴とする表示モジュール。
【請求項９】
前記表示パネルは、液晶表示パネルであることを特徴とする請求項８記載の表示モジュール。
【請求項１０】
有機物からなる絶縁フィルムを、構成元素であるシリコン(Ｓｉ)が、絶縁フィルムの表面に０．５〜１２．０ａｔｏｍｉｃ％（表面元素濃度）存在するシリコンカップリング剤にて表面処理する工程と、
有機物からなる絶縁フィルムにて形成した基板に配線パターンを形成し、かつ半導体チップを実装する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２０２８５６（Ｐ２００６−２０２８５６Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０８４７（Ｐ２００５−１０８４７）
【出願日】平成１７年１月１８日（２００５．１．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１８日（２００５．１．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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