專(zhuān)利名稱(chēng)：接合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于將液晶顯示板和驅(qū)動(dòng)電路基板相接合的接合方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為個(gè)人計(jì)算機(jī)、其它的各種監(jiān)視器用的圖像顯示器，液晶顯示器在急速地普及中。
這種液晶顯示器以下述方式構(gòu)成一般在液晶顯示板的背面，設(shè)置作為照明用的面狀光源的背光燈，由此，以均勻的亮度，對(duì)具有規(guī)定的范圍的液晶面進(jìn)行整體照射，從而對(duì)形成于液晶面上的圖像進(jìn)行可視圖像化處理。
液晶顯示器具備液晶顯示板，其將液晶材料密封于兩塊玻璃基板之間而構(gòu)成；印刷電路基板，其用于驅(qū)動(dòng)安裝于液晶顯示板上的液晶材料；背光燈組件，其通過(guò)液晶顯示板保持架而設(shè)置于液晶顯示板的背面；覆蓋這些構(gòu)件的外部框架。
在液晶顯示器中，TFT(Thin Film Transistor薄膜晶體管)液晶顯示器這樣構(gòu)成，構(gòu)成液晶顯示板的玻璃基板中的一塊玻璃基板構(gòu)成陣列基板，另一塊玻璃基板構(gòu)成濾色鏡基板。
在陣列基板上，不但形成作為液晶材料的驅(qū)動(dòng)元件的TFT、顯示電極、信號(hào)線，還形成用于與印刷電路基板通電連接的引出電極等，由于在玻璃基板上TFT有規(guī)則地排列，所以其也稱(chēng)為陣列基板。
在濾色鏡基板上，不但形成濾色鏡，還形成共用電極、黑色矩陣、定向膜等。
通常，印刷電路基板通過(guò)TAB(Tape Automated Bonding)帶式載體(tapecarrier)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“TAB”)而和形成于陣列基板上的引出電極連接(安裝)?；蛘撸部赏ㄟ^(guò)TAB技術(shù)，對(duì)在帶式載體上連接了LSI芯片的封裝件(即，帶載封裝(tape carrier package)(以下也稱(chēng)為“TCP”)進(jìn)行安裝。另外，并不僅限于TAB技術(shù)，還可列舉COF(Chip on film/FPC)，SOF(Systemon Film)作為相同的封裝技術(shù)。
另外，TAB的輸入引線導(dǎo)體與印刷電路基板中的相應(yīng)的導(dǎo)體連接。另一方面，TAB的輸出引線導(dǎo)體與陣列基板中的相應(yīng)的引出電極連接。在該連接時(shí)，即在TAB的輸入引線導(dǎo)體和印刷電路基板中的相應(yīng)的導(dǎo)體連接時(shí)，例如采用焊錫、ACF(Anisotropic Conductive Film各向異性導(dǎo)電膜)或ACP(Anisotropic Conductive Paste各向異性導(dǎo)電膏)的薄膜的接合材料?；蛘撸捎肗CP(Non Conductive Particle/Paste)等的工法或材料。此外，在下面的說(shuō)明中，也將ACF或ACP、NCP等只稱(chēng)為ACF。
ACF為在作為粘接劑的樹(shù)脂中分散由導(dǎo)電材料形成的顆粒的膜，其包括將熱可塑性樹(shù)脂作為粘接劑的熱可塑型ACF和將熱硬化型樹(shù)脂作為粘接劑的熱硬化型ACF兩種類(lèi)型。熱可塑型ACF和熱硬化型ACF的接合的方法在進(jìn)行伴隨加熱和加壓的熱加壓這點(diǎn)上一致，在JP特開(kāi)2002-249751號(hào)公報(bào)中公開(kāi)有由加熱器具和近紅外線燈照射從而進(jìn)行加熱加壓接合的方式。
此外，作為另一方式，在JP特開(kāi)2000-26127號(hào)公報(bào)中公開(kāi)有下述的方式，在玻璃板和粘接對(duì)象進(jìn)行粘接時(shí)，對(duì)設(shè)置于其間的薄膜照射激光，從而將兩個(gè)物體熔接。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1JP特開(kāi)2002-249751號(hào)文獻(xiàn)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)2JP特開(kāi)2000-26127號(hào)文獻(xiàn)。
但是，基于采用以往的ACF的熱壓接的接合方法由于不是考慮材料的熱膨脹、收縮的方法，所以在必須要求窄間距、窄框緣的大型的液晶顯示板中，特別由于熱膨脹和收縮量增加，會(huì)有各種問(wèn)題。
具體來(lái)說(shuō)，在對(duì)以聚酰亞胺等為基材而形成的TAB、硅芯片等形成的安裝件進(jìn)行安裝時(shí)，由于與作為粘接劑的ACF接觸的陣列基板和TAB或硅芯片等的熱膨脹后的收縮量的差異，而產(chǎn)生安裝不整齊。
ACF的接合力越大，該安裝不整齊的發(fā)生程度越大。特別是，在安裝硅芯片時(shí)，由于與TAB相比較芯片的剛性高，所以呈現(xiàn)明顯的不整齊。這還成為硅芯片的安裝不能作為大型高精度液晶顯示板的安裝技術(shù)而普及的原因。
另外，并不僅限于ACF，在采用其它的薄膜的接合材料進(jìn)行接合時(shí)，也同樣需要考慮熱膨脹、收縮，并且在需要窄間距、窄框緣的大型的液晶顯示板中，需要以良好的精度進(jìn)行接合時(shí)的薄膜的校準(zhǔn)調(diào)整等，工藝復(fù)雜并且還花費(fèi)接合材料本身的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述的問(wèn)題而提出的，目的在于提供一種接合方法，該接合方法不采用ACF等的薄膜的接合材料而能夠進(jìn)行高速并且高精度的安裝。
本發(fā)明涉及的接合方法是這樣的方法，為了形成電路，將作為被接合體的第一構(gòu)件所具有的第一金屬電極和第二構(gòu)件所具有的第二金屬電極接合，上述第二金屬電極的熔點(diǎn)等于或高于上述第一金屬電極的熔點(diǎn)，在第一金屬電極和第二金屬電極接觸的狀態(tài)下，對(duì)第一金屬電極照射激光。通過(guò)加壓機(jī)構(gòu)對(duì)第一構(gòu)件的第一金屬電極和第二構(gòu)件的第二金屬電極施加壓力，使其緊密貼合，通過(guò)激光照射，對(duì)第一金屬電極的金屬原子加熱到第一金屬電極的溫度接近熔點(diǎn)，通過(guò)與第二金屬電極的金屬電極相互的原子擴(kuò)散現(xiàn)象進(jìn)行接合。
優(yōu)選的是，在第一金屬電極和第二金屬電極接合后，停止照射激光，解除第一構(gòu)件的保持。
優(yōu)選的是，第一金屬電極為分別形成于第一構(gòu)件的表面上的布線電極。第一構(gòu)件使激光透過(guò)，第一金屬電極吸收激光。激光透過(guò)第一構(gòu)件，照射到第一金屬電極。在第一和第二構(gòu)件中，設(shè)置多個(gè)第一和第二金屬電極的組。在第一和第二構(gòu)件中，各組對(duì)應(yīng)的第一和第二金屬電極以在相互接近或接觸的狀態(tài)下接合的方式形成布線圖案位置。在多個(gè)組的各組中，對(duì)對(duì)應(yīng)的第一和第二金屬電極的布線圖案位置以基本一致的狀態(tài)照射激光。
這里，“第一構(gòu)件使激光透過(guò)”指這種程度的透過(guò)，第一構(gòu)件使激光透過(guò)，由于此時(shí)的吸收微小，所以不產(chǎn)生因吸收而產(chǎn)生的熱變形。
另外，“第一金屬電極吸收激光”指這樣的吸收，第一金屬電極吸收透過(guò)第一構(gòu)件的激光，從而使溫度上升到第一和第二金屬電極接合的程度。
此外，“基本一致”指鄰接的多個(gè)金屬電極沒(méi)有偏移、跨越，而分別對(duì)應(yīng)的金屬電極按照通電連接的方式進(jìn)行對(duì)位。
優(yōu)選的是，在第一金屬電極的表面上，形成作為表面覆蓋膜的氧化膜，通過(guò)激光照射，使第一金屬電極為接近熔點(diǎn)的溫度，并且進(jìn)行控制，使至少一部分的氧化膜在照射激光的時(shí)間內(nèi)達(dá)到可擴(kuò)散到第一金屬電極的內(nèi)部的溫度，其結(jié)果是，通過(guò)第一金屬電極的金屬原子和第二金屬電極的金屬原子的原子擴(kuò)散現(xiàn)象而進(jìn)行接合。
優(yōu)選的是，流入惰性氣體，對(duì)至少一方的金屬電極進(jìn)行冷卻，從而執(zhí)行溫度控制，該惰性氣體的溫度低于照射了激光的第一金屬電極或第二金屬電極中的任何一方的溫度。
優(yōu)選的是，第一構(gòu)件相當(dāng)于玻璃基板，第二構(gòu)件相當(dāng)于集成電路或IC封裝制品。
優(yōu)選的是，第二金屬電極的熔點(diǎn)高于第一金屬電極的熔點(diǎn)，在玻璃基板上按照相互的金屬電極的位置來(lái)設(shè)置集成電路或IC封裝制品，在進(jìn)行激光照射時(shí)不對(duì)其進(jìn)行保持。
特別是，越過(guò)玻璃基板進(jìn)行激光照射。
優(yōu)選的是，使激光越過(guò)第一金屬電極，收斂于第二金屬電極中，使第二金屬電極熔融。
本發(fā)明涉及的接合方法通過(guò)照射激光，利用金屬電極相互的原子擴(kuò)散現(xiàn)象，使金屬電極接合。因此，不采用ACF等的薄膜的接合材料而使金屬電極接合，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高速并且高精度的安裝。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置的概略區(qū)塊圖；圖2是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的TCP2的概念圖；圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的接合裝置100的概念圖；圖4是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的激光照射部15的概略區(qū)塊圖；圖5是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的激光照射部15#的概略區(qū)塊圖；圖6是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的接合裝置的陣列基板(玻璃基板)和TCP的接合的圖；圖7是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的TCP2的凸部(金屬電極)與LCD的陣列布線(金屬電極)的接合方式的圖；圖8是說(shuō)明在TCP2的凸部和LCD的陣列布線的表面上形成氧化膜時(shí)的接合的圖；圖9是說(shuō)明在TCP2的凸部和LCD1的陣列布線均由相同的金屬而形成時(shí)將兩者接合的方式的圖；圖10A、10B是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的TCP2的凸部(金屬電極)與LCD的陣列布線(金屬電極)的另一接合方式的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外，對(duì)圖中的相同或相應(yīng)部分付以同一標(biāo)號(hào)，且不重復(fù)說(shuō)明。
圖1是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置的概念區(qū)塊圖。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置具備液晶顯示板(下面也稱(chēng)為“LCD”)1；接口部4，其對(duì)與設(shè)于LCD1的周邊的周邊電路的連接布線進(jìn)行設(shè)置；印刷電路基板3，其用于驅(qū)動(dòng)安裝于LCD上的液晶材料；TCP2，其設(shè)置于印刷電路基板3和LCD1之間，包括用于驅(qū)動(dòng)液晶顯示板的構(gòu)成元件的驅(qū)動(dòng)器IC5；柔性基板(下面也稱(chēng)為“FPC”)6，其用于將印刷電路基板3和接口部4通電連接。
圖2是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的TCP2的概念圖。
參照?qǐng)D2，本發(fā)明的實(shí)施方式的TCP2為下述的結(jié)構(gòu)，其包括驅(qū)動(dòng)器IC5，從驅(qū)動(dòng)器IC5設(shè)置有多個(gè)輸入和輸出引線導(dǎo)體。
以下，在本發(fā)明的實(shí)施方式的接合裝置中，主要針對(duì)包括LCD1和印刷電路基板3的連接所采用的驅(qū)動(dòng)器IC5的TCP2的接合方式進(jìn)行說(shuō)明。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)下述的接合方式進(jìn)行說(shuō)明，該TCP2的引線導(dǎo)體和LCD1的接合方式即通過(guò)激光照射，將TCP2的凸部(金屬電極)和LCD的陣列布線(金屬電極)相接合。
圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的接合裝置100的概念圖。
參照?qǐng)D3，本發(fā)明的實(shí)施方式的接合裝置100具備激光部15，其照射單色光即激光；支承臺(tái)16，其用于支承作為L(zhǎng)CD的陣列基板(玻璃基板)1；加壓頭30；氣缸20；激光部15；支承玻璃55；控制部70，其控制整個(gè)接合裝置100；真空吸附部75，其用于對(duì)對(duì)象物進(jìn)行真空吸附；惰性氣體供給部80，其能夠供給惰性氣體。而且，TCP2插入上下滑動(dòng)的加壓頭30和陣列基板1之間。
激光部15照射規(guī)定波長(zhǎng)的激光。
氣缸20用于根據(jù)控制部70的指示，通過(guò)加壓頭30，在TCP2和陣列基板1的接合中進(jìn)行加壓，而能夠基于控制部70的指示來(lái)進(jìn)行控制，從而調(diào)整加壓頭的位置并保持加壓頭的狀態(tài)位置。
此外，作為加壓頭，可采用作為平面精度高的加工件即所謂的光學(xué)平面、光學(xué)窗。
真空吸附部75基于控制部70的指示，從開(kāi)設(shè)于加壓頭上的吸引孔，對(duì)作為對(duì)象物的本實(shí)例的TCP2進(jìn)行真空夾持。由此，能夠防止因與ACF的粘接時(shí)的加壓而產(chǎn)生的可能性的某些校準(zhǔn)偏移，從而可進(jìn)行精度高的校準(zhǔn)。另外，可通過(guò)真空夾持，在后述的金屬電極的接合時(shí)，保持TCP2的金屬電極的位置。
此外，在圖3中，作為一個(gè)實(shí)例，表示通過(guò)加壓頭將一個(gè)吸引孔和真空吸附部75相連接的情況，但并不僅限于此，當(dāng)然也可采用多個(gè)吸引孔來(lái)進(jìn)行真空夾持。
另外，惰性氣體供給部80基于控制部70的指示，從開(kāi)設(shè)于加壓頭上的供給孔，對(duì)對(duì)象物吹氮?dú)饣蚨趸嫉鹊亩栊詺怏w，關(guān)于這一點(diǎn)將在后面進(jìn)行說(shuō)明。
圖4是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的激光照射部15的概念區(qū)塊圖。
參照?qǐng)D4，本發(fā)明的實(shí)施方式的激光照射部15具備激光振蕩器100；光束擴(kuò)展器105；分色鏡110；狹縫115；光束取樣器120、121；激光反射鏡125；聚光鏡130、155；激光線發(fā)生器135；校準(zhǔn)激光瞄準(zhǔn)器140；功率表145；CCD150。
激光振蕩器100作為一個(gè)實(shí)例，可采用射出波長(zhǎng)λ＝1064nm附近的激光的YAG激光等的固體激光器。從激光振蕩器100射出的激光通過(guò)光束擴(kuò)展器105而偏轉(zhuǎn)為規(guī)定寬度的平行光線。而且，在通過(guò)分色鏡110后，通過(guò)狹縫115被收斂成狹縫寬度的光線。在狹縫115后，一部分光線被光束取樣器120反射而射入功率表145。功率表145檢測(cè)已射入的光線的感光強(qiáng)度，判斷是否從激光振蕩器100射出期望的光強(qiáng)度的激光，并通過(guò)對(duì)激光振蕩器100等進(jìn)行控制的控制部70來(lái)調(diào)整激光振蕩器100的輸出，關(guān)于這一點(diǎn)在圖中未示出。通過(guò)狹縫115的激光被激光反射鏡12反射而射入聚光鏡130。聚光鏡130將已射入的激光會(huì)聚于預(yù)先設(shè)定的焦點(diǎn)位置。
校準(zhǔn)激光瞄準(zhǔn)器140是振蕩用于校準(zhǔn)調(diào)整的激光的激光振蕩器，例如可選擇作為可見(jiàn)光的波長(zhǎng)。比如，在本實(shí)例中，采用波長(zhǎng)為690nm的激光。從該校準(zhǔn)激光瞄準(zhǔn)器140射出的激光通過(guò)激光線發(fā)生器135進(jìn)行整形，然后通過(guò)分色鏡110，進(jìn)而與從激光振蕩器100射出的激光同樣照射到對(duì)象物。該激光是用于校準(zhǔn)調(diào)整即定位用的激光，從而可利用該激光進(jìn)行定位控制。
另外，另一方面，向?qū)ο笪镎丈浼す鈺r(shí)的反射光向聚光透鏡130、激光反射鏡125、光束取樣器120、分色鏡110反射，進(jìn)而在光束取樣器121中反射，從而通過(guò)聚光鏡155會(huì)聚到CCD。即，CCD可通過(guò)圖像處理對(duì)反射光照射的物象物進(jìn)行監(jiān)視。
此外，針對(duì)在上述激光照射部15中采用激光反射鏡125作為激光的反射用元件的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但并不僅限于此，例如，當(dāng)然也可代替激光反射鏡125而采用可對(duì)激光的反射角度進(jìn)行細(xì)微調(diào)整的所謂的電流鏡或多面鏡等。
圖5是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的激光照射部15#的概念區(qū)塊圖。
參照?qǐng)D5，在這里，表示采用了電流鏡的激光照射部15#。具體來(lái)說(shuō)，激光照射部15#包括激光振蕩器100；電流鏡91，92；檢流計(jì)掃描器93，94，其使電流鏡91，92沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)；fθ透鏡，其使來(lái)自電流鏡91的激光收斂，以規(guī)定的光點(diǎn)直徑對(duì)對(duì)象物進(jìn)行照射。電流鏡91對(duì)應(yīng)于檢流計(jì)掃描器93的旋轉(zhuǎn)，使來(lái)自電流鏡92的激光指向X方向。電流鏡92對(duì)應(yīng)于檢流計(jì)掃描器94的旋轉(zhuǎn)，使來(lái)自激光振蕩器100的激光指向Y方向。此外，這里，關(guān)于通過(guò)圖4說(shuō)明的校準(zhǔn)激光瞄準(zhǔn)器140、功率表145、CCD150的結(jié)構(gòu)，未在圖中示出，但是當(dāng)然也可以與圖4同樣地在激光的光路上設(shè)置分色鏡或光束取樣器的方式來(lái)形成相同的結(jié)構(gòu)。
圖6是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的接合裝置的陣列基板(玻璃基板)和TCP的接合的圖。
如圖6所示，通過(guò)來(lái)自激光振蕩器100的照射，該激光被激光反射鏡125反射，然后通過(guò)支承玻璃55而透過(guò)陣列基板(玻璃基板)1，進(jìn)而直接以點(diǎn)狀孔隙照射。該激光照射部15為所謂的激光指示器，作為激光照射，可形成任意的軌跡對(duì)定位于試樣裝載臺(tái)即支承臺(tái)16上的規(guī)定位置照射激光。
一般來(lái)說(shuō)，通常的激光指示器可采用CAD數(shù)據(jù)來(lái)照射規(guī)定的位置。由此，例如，能夠照LCD的CAD數(shù)據(jù)的原樣來(lái)進(jìn)行照射部位的定位控制。作為激光的照射軌跡，希望能夠局部地將能量集中從而對(duì)對(duì)象物進(jìn)行充分加熱。此外，可通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂萍す獾恼丈涔饬亢?或照射軌跡，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整對(duì)象物的能量供給量，例如，也可采用所謂的搖擺(wobbling)方式或滿覆方式。搖擺方式的照射軌跡在使照射光點(diǎn)的中心旋轉(zhuǎn)的同時(shí)前進(jìn)。另一方面，滿覆方式指通過(guò)多根平行線盡可能地覆蓋住照射預(yù)定區(qū)域。對(duì)于該技術(shù)，由于是一般的技術(shù)，所以在本說(shuō)明書(shū)中省略其詳細(xì)說(shuō)明。
另外，在激光振蕩器100中，通過(guò)采用所謂的Q開(kāi)關(guān)210，能夠震蕩Q值非常高的脈沖光束。即，可通過(guò)照射高能量密度的激光，以較短時(shí)間對(duì)對(duì)象物進(jìn)行加熱。此外，在本實(shí)例中，作為一個(gè)實(shí)例，對(duì)采用了脈沖光束的激光進(jìn)行照射的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但并不僅限于此，當(dāng)然也可例如連續(xù)地照射規(guī)定的能量的連續(xù)波束(CW光束)。
此外，激光振蕩器也可采用使用了半導(dǎo)體激光器、YAG激光器、或YVO4等的晶體的固體激光器或纖維激光器，以規(guī)定的光點(diǎn)直徑并以規(guī)定的操作軌跡進(jìn)行照射。此外，波長(zhǎng)必須對(duì)應(yīng)于玻璃的OH基(羥基)的化學(xué)鍵的吸收波段誤差而選擇。例如，其原因在于，波長(zhǎng)為2.7μm左右的透射率幾乎為0。另外，通常波長(zhǎng)在4μm～10μm左右的電磁波的透射率顯著變差，會(huì)使玻璃受到損傷。因此，可考慮基于材料等的吸收波段等，選擇適合的波長(zhǎng)。
以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的TCP2的凸部(金屬電極)和LCD的陣列布線(金屬電極)的接合方式進(jìn)行說(shuō)明。
首先，作為一套方式，針對(duì)通過(guò)激光照射而使金屬電極的一部分熔融從而接合的方式(熔融擴(kuò)散方式)進(jìn)行說(shuō)明。
圖7是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的TCP2的凸部(金屬電極)和LCD的陣列布線(金屬電極)的接合方式的圖。此外，這里，下面對(duì)TCP2的凸部和LCD的陣列布線按照一組接合的情況進(jìn)行說(shuō)明，但如圖6所示，在TCP2和LCD1中，分別設(shè)置多組凸部和陣列布線，以相應(yīng)的凸部和陣列布線在相互接近或接觸的狀態(tài)下接合的方式來(lái)形成布線圖案位置。另外，在各組中，在相應(yīng)的凸部和陣列布線的布線圖案位置基本一致的狀態(tài)下執(zhí)行激光照射。
參照?qǐng)D7中的(a)，在上側(cè)設(shè)置凸型的TCP2的凸部(金屬電極)，在下側(cè)設(shè)置凸型的陣列布線(金屬電極)。此外，這里作為形成凸部或陣列布線的金屬，可采用金(Au)或鋁(Al)等。金(Au)的熔點(diǎn)約為900度、鋁(Al)的熔點(diǎn)約為600度，金(Au)的熔點(diǎn)高于鋁(Al)的熔點(diǎn)。首先，作為一套方式，針對(duì)通過(guò)激光照射使金屬電極的一部分熔融從而進(jìn)行接合的方式(熔融擴(kuò)散方式)進(jìn)行說(shuō)明。
這里，TCP2的凸部和LCD1的陣列布線保持在接近或接觸的狀態(tài)。此外，這里形成TCP2的凸部的金屬的熔點(diǎn)高于形成LCD1的陣列布線的金屬的熔點(diǎn)。例如，針對(duì)如上所述凸部由金(Au)形成、陣列布線由鋁(Al)形成這樣的情況進(jìn)行說(shuō)明。
而且，如圖6所示，通過(guò)支承玻璃55并透過(guò)陣列基板(玻璃基板)1，對(duì)陣列布線照射激光。此時(shí)，照射激光直至陣列布線(金屬電極)的溫度超過(guò)熔融溫度。這樣一來(lái)，通過(guò)來(lái)自激光的能量來(lái)對(duì)陣列布線的金屬電極進(jìn)行加熱，使陣列布線的金屬電極的表面附近熔融，在金屬電極處于接近狀態(tài)時(shí)由表面張力等的影響，仍處于與上側(cè)的金屬電極接觸的狀態(tài)。而且，在處于接觸狀態(tài)時(shí)，在相互的金屬電極中，會(huì)產(chǎn)生構(gòu)成各金屬電極的金屬原子向處于接觸狀態(tài)的金屬電極移動(dòng)的所謂的原子擴(kuò)散現(xiàn)象。
如果產(chǎn)生該原子擴(kuò)散現(xiàn)象，則形成金屬原子相互混合的合金，如圖7中的(b)所示，可將TCP2的凸部和LCD的陣列布線接合。此外，在該方式中，在保持TCP2的凸部位置和LCD的陣列布線的位置的狀態(tài)下，進(jìn)行金屬電極之間的接合。其原因在于，假如在通過(guò)氣缸進(jìn)行按壓時(shí)，熔融的陣列布線(金屬電極)的形狀可能發(fā)生顯著的物理變化。由此，由于還可能與鄰接的陣列布線接觸而短路或電路斷開(kāi)，所以在本方式中，通過(guò)不施加過(guò)大的按壓而對(duì)與陣列布線接近的TCP2的凸部位置進(jìn)行保持，不會(huì)使陣列布線的形狀顯著改變。此外，在接合后，停止照射激光并解除TCP2的凸部位置的保持。另外，在未進(jìn)行過(guò)大的按壓時(shí)，也可不保持TCP2的凸部位置，而使自重作用于上述金屬電極之間。
此外，如果僅使凸部(金屬電極)的表面熔融，而未施加壓力，或僅施加TCP的自重，或在不保持的情況下僅施加輔助的壓力，在陣列布線與凸部接近或接觸的狀態(tài)下照射激光而產(chǎn)生過(guò)熱，則由于金屬原子的擴(kuò)散現(xiàn)象，陣列布線和凸部相互結(jié)合，通過(guò)單元校準(zhǔn)而適當(dāng)?shù)囟ㄎ?，從而使相?yīng)的電極之間相接合，并且由于也未施加過(guò)大的壓力，所以可避免鄰接的電極之間的短路。并且，由于可避免作用于陣列布線(玻璃基板)1或TCP2的應(yīng)力，所以還可避免按壓造成的基板等的破損。
另外，由于陣列布線的熔融、表面張力等的影響，使陣列布線處于與上側(cè)的金屬電極接觸的狀態(tài)，因此在多個(gè)陣列布線和多個(gè)凸部排列而接合時(shí)，也可吸收陣列布線之間或凸部之間的間隙的誤差而接合。另外，由于未施加過(guò)大的按壓，所以不會(huì)如上述那樣與其它的金屬電極發(fā)生短路，從而可實(shí)現(xiàn)多個(gè)金屬電極的接合。此外，在排列多個(gè)陣列布線和多個(gè)凸部時(shí)，也可考慮陣列布線之間或凸部之間的誤差，進(jìn)行壓縮該間距的誤差的距離的程度的加壓。
此外，雖然透過(guò)陣列基板(玻璃基板)1的激光在陣列基板中被吸收一些，但只是不產(chǎn)生熱變形的程度的透射。另一方面，陣列布線接受透過(guò)的激光的照射而進(jìn)行吸收，使溫度上升到凸部和陣列布線可接合的程度。此外，由于所接合的陣列布線夾于陣列基板1和TCP2之間，所以可將激光越過(guò)所透射的陣列基板而進(jìn)行照射，從而可有效地對(duì)接合的部分照射激光。另外，也可以使TCP2的凸部側(cè)接收來(lái)自陣列布線側(cè)的能量供給從而接合，即由于未直接通過(guò)激光而熔融，所以形成具有厚度的金屬電極。并且，在本方式中，還可以使來(lái)自陣列基板側(cè)的透過(guò)的激光照射陣列布線，使陣列布線熔融從而與凸部接合，例如，對(duì)于TCP2，也可由不使激光透射的擋光性的材料而形成。
另外，作為加熱的溫度，陣列布線(金屬電極)在熔融溫度以上，但需要對(duì)激光的照射進(jìn)行控制使不達(dá)到凸部(金屬電極)的熔融溫度。例如，如上所述陣列布線為鋁(Al)、凸部為金(Au)時(shí)，如果加熱到金(Au)的熔融溫度，則由鋁(Al)形成的陣列布線(金屬電極)的形狀會(huì)顯著變化，如上所述，例如也可能與鄰接的陣列布線接觸而發(fā)生短路，因此可在能夠保持陣列布線(金屬電極)的凸型的形狀的范圍內(nèi)照射激光進(jìn)行加熱。
在此方面，為了對(duì)金屬電極的溫度進(jìn)行控制，如圖3中說(shuō)明的那樣，可采用惰性氣體供給部80，例如，為了對(duì)由鋁(Al)形成的金屬電極進(jìn)行冷卻從而使溫度不超過(guò)金(Au)的熔融溫度，可通過(guò)從供給孔向接合部分等處吹溫度低于其中一種金屬電極的熔融溫度的惰性氣體，從而進(jìn)行溫度控制。下述的方式也相同。
在上述說(shuō)明中，對(duì)向陣列布線照射激光來(lái)與凸部接合的方式進(jìn)行了說(shuō)明，但由于陣列布線為布線電極，所以如果單純地進(jìn)行激光照射，使溫度連續(xù)地上升，則會(huì)因蒸發(fā)消失而形成電路的斷開(kāi)、或金屬電極熔融而擴(kuò)展開(kāi)，導(dǎo)致發(fā)生短路的危險(xiǎn)，另一方面，公知由于在金屬電極的表面附近形成氧化膜，導(dǎo)致氧化膜構(gòu)成妨礙金屬電極之間的導(dǎo)通的原因。
圖8是說(shuō)明在TCP2的凸部和LCD的陣列布線的表面上形成氧化膜的時(shí)的接合的圖。
參照?qǐng)D8，這里表示在上部的TCP2的凸部和相對(duì)的LCD的陣列布線的表面上形成氧化膜的情況。通常，為了去除形成于金屬電極的表面上的氧化膜，采用切取方式或通過(guò)化學(xué)反應(yīng)去除的方式，但是，如本申請(qǐng)的方式所述，由于將陣列布線加熱到熔融溫度而在陣列布線的表面上形成的氧化膜會(huì)發(fā)生向陣列布線的內(nèi)部熔融的逆擴(kuò)散現(xiàn)象。
因此，如圖7所示，不采用去除氧化膜的特別的方式，而簡(jiǎn)單且高速地通過(guò)金屬電極的原子擴(kuò)散現(xiàn)象，使凸部和陣列布線相互熔接而結(jié)合。
在上述說(shuō)明中，對(duì)形成TCP2的凸部的金屬、形成LCD1的陣列布線的金屬的材料不同的情況，形成凸部的金屬的熔融溫度高于形成LCD的陣列布線的金屬的熔融溫度的情況進(jìn)行了說(shuō)明。
另一方面，在形成TCP2的凸部的金屬與形成LCD1的陣列布線的金屬的材料相同時(shí)，即，形成凸部的金屬的熔融溫度和形成LCD的陣列布線的金屬的熔融溫度相同時(shí)，也可采用與上述相同的方式，但在相同材料時(shí)，不僅對(duì)其中一個(gè)金屬電極而且還可對(duì)兩個(gè)金屬電極照射激光。
圖9是說(shuō)明在TCP2的凸部和LCD1的陣列布線均由相同的金屬形成的時(shí)將兩者進(jìn)行接合的方式的圖。
如圖9所示，例如，設(shè)定激光照射的收斂點(diǎn)的位置使其位于凸部側(cè)。在圖7中，雖然以對(duì)LCD1的陣列布線進(jìn)行加熱的方式來(lái)設(shè)定了激光照射的收斂點(diǎn)的位置，但是在本實(shí)例中，將激光照射的收斂點(diǎn)的位置設(shè)定在凸部側(cè)，使激光越過(guò)陣列布線而照射到TCP2的凸部，從而對(duì)TCP2的凸部和LCD1的陣列布線照射激光。具體來(lái)說(shuō)，越過(guò)LCD1的陣列布線，對(duì)TCP2的凸部照射激光，直至其溫度超過(guò)熔融溫度。
這樣一來(lái)，通過(guò)來(lái)自激光的能量對(duì)陣列布線和凸部的金屬電極進(jìn)行加熱，使陣列布線和凸部的金屬電極的表面附近處于熔融，并處于接觸狀態(tài)。并且，在處于接觸的狀態(tài)時(shí)，在相互的金屬電極中，引起構(gòu)成各金屬電極的金屬原子向處于接觸的狀態(tài)的金屬電極移動(dòng)的所謂原子擴(kuò)散現(xiàn)象。如果產(chǎn)生該原子擴(kuò)散現(xiàn)象，則形成金屬原子相互混合的合金而進(jìn)行接合。
在上述中，針對(duì)通過(guò)激光照射使金屬電極的一部分熔融從而接合的方式(熔融擴(kuò)散方式)進(jìn)行了說(shuō)明，接著對(duì)使金屬電極的一部分不熔融而進(jìn)行接合的方式(固相擴(kuò)散方式)進(jìn)行說(shuō)明。
圖10A、10B是說(shuō)明本發(fā)明的TCP2的凸部(金屬電極)和LCD的陣列布線(金屬電極)的另一接合方式的圖。
參照?qǐng)D10A，上側(cè)表示凸型的TCP2的凸部(金屬電極)，下側(cè)表示凸型的陣列布線(金屬電極)，如上所述，是處于通過(guò)氧化膜而接觸的狀態(tài)。因此，TCP2的凸部和陣列布線因氧化膜而處于非導(dǎo)通狀態(tài)。
作為本實(shí)例的方式，對(duì)陣列布線(金屬電極)進(jìn)行照射，同時(shí)按壓TCP2的凸部。
首先，如圖6所示，通過(guò)支承玻璃55對(duì)陣列布線照射激光。此時(shí)，對(duì)陣列布線照射激光，直至其溫度達(dá)到未超過(guò)熔融溫度的熔融溫度附近。這樣一來(lái)，通過(guò)來(lái)自激光的能量對(duì)陣列布線(金屬電極)進(jìn)行加熱，但由于以未到達(dá)熔融溫度的程度照射激光，所以陣列布線的金屬電極未熔融。另一方面，如上所述，附著于金屬電極的表面上的氧化膜的一部分伴隨著被加熱到陣列布線的熔融溫度附近，而產(chǎn)生向陣列布線(金屬電極)的內(nèi)部融入的逆擴(kuò)散現(xiàn)象。另外，由于按壓TCP2的凸部，所以附著于陣列布線和凸部的表面上的氧化膜的厚度減小，其結(jié)果是，凸部和陣列布線中的至少一部分的金屬之間會(huì)直接接觸。這樣一來(lái)，引起陣列布線(金屬電極)的內(nèi)部的能量增加的金屬原子通過(guò)金屬間的直接接觸而與凸部(金屬電極)的金屬原子進(jìn)行原子擴(kuò)散的現(xiàn)象。由此，如圖10B所示，形成如上述所述的金屬原子相互混合的合金，從而凸部和陣列布線進(jìn)行接合。此外，在固相擴(kuò)散方式時(shí)，由于金屬電極不是熔融而接合的方式，所以沒(méi)有例如如上述那樣與鄰接的陣列布線接觸，發(fā)生短路，或電路斷開(kāi)的可能性，因此可安全地進(jìn)行金屬電極間的接合。另外，根據(jù)陣列布線的材料和加熱溫度之間的關(guān)系，針對(duì)上述氧化膜中也考慮不產(chǎn)生逆擴(kuò)散現(xiàn)象的情況，但在此時(shí)，通過(guò)按壓TCP2的凸部，機(jī)械的將附著于陣列布線(金屬電極)的表面上的氧化膜破壞而露出金屬，如上所述，還可通過(guò)金屬之間直接接觸的部分，產(chǎn)生上述的金屬原子的原子擴(kuò)散現(xiàn)象。
如上所述，在本發(fā)明的接合方式中，用規(guī)定波長(zhǎng)的激光對(duì)金屬電極進(jìn)行照射，由此，因原子擴(kuò)散現(xiàn)象而通過(guò)點(diǎn)狀孔隙使相互的金屬電極的金屬原子發(fā)生反應(yīng)，從而進(jìn)行金屬電極間的接合。因此，能夠不必采用ACF等的薄膜材料而進(jìn)行金屬電極接合，從而縮短金屬電極間的接合時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高速且高精度的安裝。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，由于是在需要時(shí)才通過(guò)需要的高效的激光照射而使金屬電極之間相接合的方式，所以在實(shí)效的耗電量的方面也可期待充分的效果。
另外，在采用激光照射中，可將實(shí)際能量施加給極小的局部，則有利于利用單色光線的特征的能量集中效率和位置精度，從而可進(jìn)行精密安裝。
另外，在以往的方式中，由于因安裝時(shí)的吸熱而導(dǎo)致TCP、驅(qū)動(dòng)器IC、陣列基板(玻璃基板)等膨脹，所以必須預(yù)先進(jìn)行縮小補(bǔ)償來(lái)設(shè)計(jì)零件，但在本發(fā)明的實(shí)施方式的方式中，由于為極短時(shí)間的處理，所以從理想方面來(lái)說(shuō)不需要縮小補(bǔ)償，而能夠?qū)崿F(xiàn)極高精度的校準(zhǔn)。
此外，在上述說(shuō)明中，主要對(duì)執(zhí)行陣列基板(玻璃基板)和TCP的安裝的接合裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但并不僅限于此，也可同樣地適用于其它的安裝的技術(shù)，例如適用于在陣列基板上接合IC硅芯片(以下稱(chēng)為硅芯片)的COG(Chip On Glass)的安裝技術(shù)、TAB/COF等的構(gòu)件制造技術(shù)。
此外，在上述說(shuō)明中，主要針對(duì)例如通過(guò)激光照射而使TCP的凸部和LCD的陣列布線的金屬電極接合從而導(dǎo)通的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但并不僅限于導(dǎo)通的目的，也可以以增強(qiáng)TCP和LCD的粘接或接合強(qiáng)度為目的，設(shè)置虛擬的凸部和虛擬的陣列布線，通過(guò)激光照射使金屬電極間接合，從而增強(qiáng)TCP和LCD的粘接或接合強(qiáng)度。
本次公開(kāi)的實(shí)施方式以全部方面來(lái)例示，應(yīng)當(dāng)視為非限制性的。本發(fā)明的范圍并不只是上述的說(shuō)明，意圖包括由權(quán)利要求的范圍所示的、與權(quán)利要求的范圍等同的意義和范圍內(nèi)的全部變更方案。
權(quán)利要求
1.一種接合方法，為了形成電路，將作為被接合體的第一構(gòu)件所具有的第一金屬電極，和第二構(gòu)件所具有的、熔點(diǎn)等于或高于上述第一金屬電極的熔點(diǎn)的第二金屬電極相接合，其特征在于，在上述第一金屬電極和上述第二金屬電極接觸的狀態(tài)下，對(duì)上述第一金屬電極照射激光，通過(guò)加壓機(jī)構(gòu)，對(duì)上述第一構(gòu)件的第一金屬電極和第二構(gòu)件的第二金屬電極施加壓力，使其緊密貼合，通過(guò)激光照射，對(duì)上述第一金屬電極的金屬原子加熱到上述第一金屬電極的溫度接近熔點(diǎn)，通過(guò)與上述第二金屬電極的金屬電極相互的原子擴(kuò)散現(xiàn)象進(jìn)行接合。
2.如權(quán)利要求1所述的接合方法，其特征在于，在上述第一金屬電極和第二金屬電極接合后，停止照射上述激光，解除保持上述第一構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求1所述的接合方法，其特征在于，上述第一金屬電極為分別形成于上述第一構(gòu)件的表面上的布線電極，上述第一構(gòu)件使上述激光透過(guò)，上述第一金屬電極吸收上述激光，上述激光透過(guò)上述第一構(gòu)件，照射到上述第一金屬電極，在上述第一和第二構(gòu)件中，設(shè)置有多個(gè)上述第一和第二金屬電極組，在上述第一和第二構(gòu)件中，各上述組所對(duì)應(yīng)的第一和第二金屬電極以在相互接近或接觸的狀態(tài)下接合的方式形成布線圖案位置，在上述對(duì)應(yīng)的第一和第二金屬電極的布線圖案位置基本一致的狀態(tài)下，分別對(duì)上述多個(gè)組照射上述激光。
4.如權(quán)利要求1所述的接合方法，其特征在于，在上述第一金屬電極的表面上形成作為表面覆蓋膜的氧化膜；通過(guò)上述激光照射，上述第一金屬電極為接近熔點(diǎn)的溫度，并且進(jìn)行控制，使至少一部分的上述氧化膜在照射上述激光的時(shí)間內(nèi)達(dá)到可擴(kuò)散到上述第一金屬電極的內(nèi)部的溫度，其結(jié)果是，通過(guò)上述第一金屬電極的金屬原子和上述第二金屬電極的金屬原子的原子擴(kuò)散現(xiàn)象而進(jìn)行接合。
5.如權(quán)利要求1所述的接合方法，其特征在于，通過(guò)流入惰性氣體，對(duì)上述至少一方的金屬電極進(jìn)行冷卻，從而執(zhí)行溫度控制，上述惰性氣體的溫度低于照射了上述激光的第一金屬電極或上述第二金屬電極中的任何一方。
6.如權(quán)利要求1所述的接合方法，其特征在于上述第一構(gòu)件相當(dāng)于玻璃基板，上述第二構(gòu)件相當(dāng)于集成電路或IC封裝制品。
7.如權(quán)利要求6所述的接合方法，其特征在于，上述第二金屬電極的熔點(diǎn)高于上述第一金屬電極的熔點(diǎn)，在玻璃基板上，按照相互的金屬電極與金屬電極的位置來(lái)設(shè)置上述集成電路或IC封裝制品，在進(jìn)行激光照射時(shí)不對(duì)其進(jìn)行保持。
8.如權(quán)利要求7所述的接合方法，其特征在于，越過(guò)上述玻璃基板而執(zhí)行上述激光照射。
9.如權(quán)利要求1所述的接合方法，其特征在于，使上述激光越過(guò)上述第一金屬電極并收斂于上述第二金屬電極中，從而使上述第二金屬電極熔融。
全文摘要
提供在不采用ACF等的薄膜的接合材料而能夠進(jìn)行高速并且高精度的安裝的接合方法。對(duì)TCP的凸部和LCD的陣列布線在接近或接觸的狀態(tài)下進(jìn)行保持。對(duì)陣列布線照射激光。此時(shí)，照射激光，直至陣列布線(金屬電極)的溫度超過(guò)熔融溫度。這樣一來(lái)，由來(lái)自激光的能量對(duì)陣列布線的金屬電極進(jìn)行加熱，使陣列布線的金屬電極的表面附近熔融，從而處于與上側(cè)的金屬電極接觸的狀態(tài)。并且，在處于接觸的狀態(tài)時(shí)，在相互的金屬電極中，產(chǎn)生構(gòu)成各金屬電極的金屬原子向處于接觸的狀態(tài)的金屬電極移動(dòng)的所謂的原子擴(kuò)散現(xiàn)象。如果產(chǎn)生該原子擴(kuò)散現(xiàn)象，則形成金屬原子相互混合的合金，從而將TCP的凸部和LCD的陣列布線進(jìn)行接合。
文檔編號(hào)G02F1/133GK1912694SQ20061011099
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月11日
發(fā)明者児島榮作, 和田竹彥, 宇野徹也 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社