CN102461348A - 电极基体 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种在薄膜基体的表面具有能够发挥良好的外部信号传输功能的电极的电极基体。本发明使用超声波接合方法将由铝材料构成的引线(2)接合在板厚大致为0.7～2.0mm的薄膜基体的玻璃基板(3)的表面上。然后，从引线(2)的一侧端部的表面上起向着玻璃基板(3)外的区域形成有由铜构成的外部取出电极(23)。引线(2)起到作为内部信号收发部的作用，外部取出电极(23)具有外部信号传输功能。

Description

电极基体
技术领域
本发明涉及具有利用超声波接合法来将电极接合在玻璃基板等基体的表面上的结构的电极基体。
背景技术
作为以高接合强度将不同于铝材料的金属钢材进行接合的装置、或将外部引出用的引线等被接合材料接合在电子器件等的接合对象部上的装置，有一种超声波接合装置。在利用超声波接合装置产生的超声波振动的超声波接合中，利用相对于接合界面在垂直方向进行加压而产生的应力、和在平行方向的高振动加速度而产生的反复的应力，在接合界面上产生摩擦发热。由此，能够使电极材料的原子进行扩散，来进行接合。该超声波接合装置具有超声波接合用工具，该超声波接合用工具具有与电极相接触的尖端部分，例如专利文献1中记载有上述超声波接合用工具。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2005-254323号公报
发明内容
然而，由于超声波接合装置如上述那样进行一边从上方加压一边施加超声波振动那样的超声波接合动作，因此接合对象部需要具有对于上述超声波接合动作的耐受性。因而，对于包括专利文献1所揭示的超声波接合装置在内的超声波接合装置，不会设想将玻璃基板等的板厚较薄、耐受性较弱的薄膜基体作为上述接合对象部，也不会考虑作为将电极接合在薄膜基体的表面上的装置。即，存在如下问题：即，难以获得将电极直接接合在玻璃基板等薄膜基体的表面上的电极基体。该问题在薄膜基体的板厚为2mm以下时特别显著。
此外，作为电极的重要作用，具有将信号取出到外部和从外部读入信号的其中的至少一种外部信号传输功能。
然而，一直以来存在如下问题：即，实际上难以在薄膜基体的表面上形成利用超声波接合的接合特性好、且上述外部信号传输功能优异的电极。
在本发明中，为了解决上述问题，目的在于提供一种在薄膜基体的表面具有能够发挥良好的外部信号传输功能的电极的电极基体。
本发明的电极基体包括：薄膜基体；第一电极部，该第一电极部接合在上述薄膜基体的表面上，由第一材料构成；以及第二电极部，该第二电极部与上述第一电极部进行电连接，由第二材料构成，具有将信号取出到外部及从外部取入信号的其中的至少一种外部信号传输功能，上述第一材料与上述第二材料相比，其利用超声波接合方法接合至上述薄膜基体的接合特性较优异。
本发明的电极基体中，构成第一电极部的第一材料与构成第二电极部的第二材料相比，其利用超声波接合方法接合至薄膜基体的接合特性较优异。
因而，由于利用第一电极部来保持使用超声波接合方法接合至薄膜基体的良好的接合性，并作为第二电极部的第二材料，选择作为外部信号传输功能的特性优异的材料，因此，与利用一种材料来构成电极的情况相比，具有能够获得包括性能更加优异的电极的电极基体的效果。
本发明的目的、特征、方面、以及优点可通过下面的详细说明和附图将更清楚。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的电极基体的平面结构及剖面结构的说明图。
图2是示意性表示本发明的实施方式1的利用电极基体制造用的超声波接合用工具的超声波接合状况的剖视图。
图3是表示图2的超声波接合用工具的尖端部分的表面部分的剖面结构的剖视图。
图4是示意性表示图2的超声波接合用工具的尖端部分的表面部分的平面结构的立体图。
图5是表示超声波接合用工具的一般的尖端部分的表面部分的剖面结构的剖视图。
图6是表示本发明的实施方式2的电极基体的平面结构及剖面结构的说明图。
图7是表示本发明的实施方式3的电极基体的平面结构及剖面结构的说明图。
具体实施方式
<实施方式1>
(结构)
图1是表示本发明的实施方式1的电极基体的平面结构及剖面结构的说明图。此外，图1(a)是从上表面进行俯视时的俯视图，图1(b)是表示图1(a)的A-A剖面的剖视图。
如该图所示，使用超声波接合方法将由铝材料构成的引线2接合在板厚大致为0.7～2.0mm的薄膜基体的玻璃基板3的表面上。然后，从引线2的一侧端部的表面上起向着玻璃基板3外的区域形成有由铜材料构成的外部取出电极23(引出线)。如图1(b)所示，外部取出电极23所呈现的剖面形状是沿着朝向玻璃基板3外的区域的方向而向着上方稍微上升。
此外，引线2起到作为在与形成于玻璃基板3的电路等之间收发电信号的内部信号收发部的作用，外部取出电极23具有将信号取出到外部及从外部取入信号的其中的至少一种外部信号传输功能。即，作为信号的流向，包含仅一个方向(从玻璃基板3到外部或从外部到玻璃基板3)的情况。
(超声波接合用工具)
图2是示意性表示本发明的实施方式1的利用电极基体制造用的超声波接合用工具1的超声波接合状况的剖视图。
如该图所示，在桌面(平台)5上固定有玻璃基板3，在该玻璃基板3的表面上的规定部位配置有由板厚大致为0.1～0.2mm的铝构成的外部引出用的引线2(被接合材料)。然后，通过超声波接合用工具1的尖端部分1c向与引线2的接合面施加垂直的加压力，且使超声波接合用工具1在水平方向上进行超声波振动，来执行使接合面大幅变形的超声波接合动作，从而在引线2和玻璃基板3的接合界面，使引线2和玻璃基板3固相接合。
图3是表示尖端部分1c的表面部分的剖面结构的剖视图。图3是示意性表示尖端部分1c的表面部分的平面结构的立体图。图3相当于使图4的B-B剖面部分反转后获得的剖面。如上述图所示，在尖端部分1c的表面上，由多个凹部11(在图4中是第一沟部11a及第二沟部11b)而分离形成多个平面部10。
图5是表示超声波接合用工具的一般的尖端部分51c的表面部分的剖面结构的剖视图。如该图所示，通过对尖端部分51c使用线切割加工，从而设置由多个凹部61而分离形成的多个平面部60，多个平面部60的各平面部实际上成为凸部形状，一般没有保持较高的平面度。因此，作为尖端部分51c的表面结构，由平面部60及凹部61来形成数十μm数量级的凹凸形状，但是，在现有的方法中，由于能够允许伴随着超声波接合而在板厚方向上产生的较大的变形，因此，不会成为问题。
与此不同的是，如图3所示，对于超声波接合用工具1的尖端部分1c，将平面部10的表面形成面的水平线LH相对于垂直线LV高精度地设定为90度，将平面部10的平面度高精度地形成为2μm以下。然后，大致将凹部11、11间的间隔P1设定为1.0mm以下，大致将凹部11的到达最深部的深度D1设定为0.15mm以下。由此，实施方式1的电极基体制造用的超声波接合用工具1的尖端部分1c呈现出完全不同于一般的超声波接合用工具51c的高精度的结构，能够在不损坏容易破裂的玻璃基板3的情况下将引线2进行接合。
在图4中，示出了图3所示的多个凹部11由相互垂直交叉的多个第一沟部11a及多个第二沟部11b构成的例子。即，在图中，利用大致形成在纵向上的多个第一沟部11a、和大致形成在图中横向上的第二沟部11b，来形成多个平面部10，上述多个平面部10的平面形状为矩形形状，且各平面部呈矩阵状分离形成。然后，多个平面部10作为由它们构成的一个面，具有2μm以下的平面度。
以下，通过与图5所示的一般尖端部分51c进行比较，来说明由图2至图4所示的超声波接合用工具1的尖端部分1c产生的效果。
在一般的尖端部分51c的情况下，如上所述，由于形成有数十μm数量级的凹凸形成作为表面结构，因此，在图2中，在不使用超声波接合用工具1而使用具有尖端部分51c的超声波接合用工具来进行超声波接合的情况下，载荷会集中作用到成为凸部的平面部60，因而在玻璃基板3上发生裂纹的危险性升高，实际上不可能不破坏玻璃基板3就接合引线2。
另一方面，在实施方式1的电极基体制造用的超声波接合用工具1的尖端部分1c中，由于多个平面部10的平面度是2μm以下的高精度，因此，能够缓和在多个平面部10的各个平面部的上述集中载荷的情况。而且，由于分离形成有多个平面部60，因此，能够将施加到一个部位的应力分散到多处，从而使其减少。
此外，多个凹部11能够在利用超声波接合用工具1进行超声波接合动作时，对引线2进行保持，使其不会剥落(保持作用)，在利用超声波接合用工具1进行的超声波接合动作结束后，能够容易地将超声波接合用工具1和引线2分离(分离作用)。
由此，在图2～图4所示的超声波接合用工具1中，该尖端部分1c的与引线2相接触的表面部分包括彼此分离形成的多个平面部10、和形成在多个平面部间的多个凹部11，多个平面部10作为它们构成的一个平面具有2μm以下的平面度。
因此，利用由具有超声波接合用工具1的超声波接合装置进行的超声波接合方法，如图1所示，能够在板厚为2mm以下的薄膜基体即玻璃基板3的表面上顺利地接合引线2。
因而，通过使用图2～图4所示的超声波接合用工具1的超声波接合方法，如图1所示，能够在玻璃基板3的表面上顺序地接合引线2。
而且，通过使用上述超声波接合用工具1的超声波接合方法，如图1所示，能够在引线2的一侧端部上接合外部取出电极23。
其结果是，能够在板厚大致为0.7mm～2.0mm的薄膜基体即玻璃基板3的表面上形成由引线2(第一电极部：内部信号收发部)和外部取出电极23(第二电极部：外部信号收发部)构成的电极结构，来获得实施方式1的电极基体。
由此，能够利用两次超声波接合方法进行的接合处理来完成实施方式1的电极基体，上述两次超声波接合方法是指将引线2接合至玻璃基板3的表面上、和将外部取出电极23接合至引线2的一部分上。
(效果)
实施方式1的电极基体在薄膜的玻璃基板3的表面上具有由引线2和外部取出电极23构成的电极结构。这样的电极结构是不能使用现有的超声波接合方法来实现的结构。另外，如上所述，引线2是由铝构成的，外部取出电极23是由铜构成的。
由于引线2是由铝构成的，因此与使用铜来构成引线2的情况相比，在玻璃基板3的表面上，通过使用上述超声波接合用工具1的超声波接合方法的接合特性较优异。其结果是，获得能够在玻璃基板3的表面上高精度地形成引线2的效果。
另一方面，由于外部取出电极23是由铜构成的，因此铜的导电性优于铝，电阻也比铝低，因而，与使用铝的情况相比，获得能够发挥优异的作为外部信号传输功能的特性的效果。
此外，由于铜具有易于与铝材来进行超声波接合的特性，因此，通过使用上述超声波接合用工具1的超声波接合方法，获得能够在引线2的一端表面上高精度地形成外部取出电极23的效果。
而且，由于外部取出电极23是由铜构成的，因此，相比作为外部取出电极由铝构成的情况，获得能够发挥铜的较高的刚性的效果。
<实施方式2>
(结构)
图6是表示本发明的实施方式2的电极基体的平面结构及剖面结构的说明图。此外，图6(a)是从上表面进行俯视时的俯视图，图6(b)是表示图6(a)的C-C剖面的剖视图。
如该图所示，使用超声波接合方法将由软质的铝材料(O材料)构成的引线2f接合在板厚大致为0.7～2.0mm的薄膜基体的玻璃基板3的表面上。然后，从引线2f的一侧端部的表面上起向着玻璃基板3外的区域，形成有由硬质的铝材料(1/2硬质、1/4硬质、硬质材料)构成的外部取出电极24(引出线)。如图6(b)所示，外部取出电极24所呈现的截面形状是沿着朝向玻璃基板3外的区域的方向而向着上方稍微上升。
此外，引线2f起到作为在与形成于玻璃基板3的电路等之间收发电信号的内部信号收发部的作用，外部取出电极24与实施方式1的外部取出电极23相同，具有将信号取出到外部及从外部取入信号的其中的至少一种外部信号传输功能。
(制造方法)
通过使用图2～图4所示的超声波接合用工具1的超声波接合方法，如图6所示，在玻璃基板3的表面上接合引线2f。
然后，通过使用上述超声波接合用工具1的超声波接合方法，如图6所示，在引线2f的一侧端部上接合外部取出电极24。
其结果是，能够在板厚大致为0.7mm～2.0mm的薄膜基体即玻璃基板3的表面上形成由引线2f(第一电极部：内部信号收发部)和外部取出电极24(第二电极部：外部信号收发部)构成的电极结构，来获得实施方式2的电极基体。
由此，能够利用两次超声波接合方法进行的接合处理来完成实施方式2的电极基体，上述两次超声波接合方法是指将引线2f接合至玻璃基板3的表面上、和将外部取出电极24接合至引线2f的一部分上。
(效果)
实施方式2的电极基体在薄膜的玻璃基板3的表面上具有由引线2f和外部取出电极24构成的电极结构。这样的电极结构是不能使用现有的超声波接合方法来实现的结构。另外，如上所述，引线2f是由软质的铝材料(O材料)构成的，外部取出电极24是由硬质的铝材料(1/2硬质、1/4硬质、硬质材料)构成的。在铝材料中，通过相对地增大晶粒，从而能够获得软质的铝材料，通过相对地减小晶粒，从而能够获得硬质的铝材料。
由于引线2f是由软质铝材料构成的，因此与硬质铝材料相比，在玻璃基板3的表面上，通过使用上述超声波接合用工具1的超声波接合方法，接合特性较优异。其结果是，获得能够在玻璃基板3的表面上高精度地形成引线2f的效果。接下来，对上述情况进行详细说明。
由于软质铝材料的塑性变形能较高，因此，能够利用不会对玻璃基板3带来裂纹等损伤的较小的加压力来获得铝的新生面，能够利用超声波接合来高精度地将引线2f形成在表面具有容易破裂的玻璃材料或容易剥离的成膜材料的玻璃基板3的表面上。
另一方面，由于外部取出电极24是由硬质铝材料构成的，因此，获得能够发挥作为外部取出电极的较高的刚性的效果。
此外，由于软质铝材料和硬质铝材料具有相互易于进行超声波接合的特性，因此，通过使用上述超声波接合用工具1的超声波接合方法，获得能够在引线2f的一端表面上高精度地形成外部取出电极24的效果。
<实施方式3>
(结构)
图7是表示本发明的实施方式3的电极基体的平面结构及剖面结构的说明图。此外，图7(a)是从上表面进行俯视时的俯视图，图7(b)是表示图7(a)的D-D剖面的剖视图。
如该图7所示，使用超声波接合方法将由软质的铝材料(O材料)构成的软硬一体的引线2M的引线软质部2a接合在板厚大致为0.7～2.0mm的薄膜基体的玻璃基板3的表面上。然后，从引线软质部2a起连续地、从引线软质部2a(引线部)的端部向着玻璃基板3外的区域形成由硬质的铝材料构成的引线硬质部2b(引出部)。由此，软硬一体引线2M呈现出与引线软质部2a连续形成有引线硬质部2b的一体结构。如图7(b)所示，引线硬质部2b所呈现的截面形状是沿着朝向玻璃基板3外的区域的方向向上方稍微上升。
此外，引线软质部2a起到作为在与形成于玻璃基板3的电路等之间收发电信号的内部信号收发部的作用，引线硬质部2b与实施方式1的外部取出电极23、实施方式2的外部取出电极24相同，具有将信号取出到外部及从外部取入信号的其中的至少一种外部信号传输功能。
(制造方法)
通过使用图2～图4所示的超声波接合用工具1的超声波接合方法，如图7所示，在玻璃基板3的表面上接合软硬一体引线2M的引线软质部2a及根据需要接合引线硬质部2b的引线软质部2a的边界区域的一部分。
其结果是，能够在板厚大致为0.7mm～2.0mm的薄膜基体即玻璃基板3的表面上形成由引线软质部2a(第一电极部：内部信号收发部)和引线硬质部2b(第二电极部：外部信号收发部)构成的软硬一体引线2M的电极结构，来获得实施方式3的电极基体。
由此，能够利用一次超声波接合方法进行的接合处理来完成实施方式2的电极基体，上述一次超声波接合方法是指将引线2f接合至玻璃基板3的表面上。
此外，作为软硬一体引线2M的制造方法，可以考虑以下等方法：即，例如，预先准备仅由引线硬质部2b构成的硬质引线，对该硬质引线选择性地进行退火等热处理，使引线硬质部2b选择性地变化为引线软质部2a，从而获得软硬一体引线2M。
(效果)
实施方式3的电极基体在薄膜的玻璃基板3的表面上具有电极结构(软硬一体引线2M(引线软质部2a、引线硬质部2b))。这样的电极结构是不能使用现有的超声波接合方法来实现的结构。另外，如上所述，引线软质部2a是由软质的铝材料(O材料)构成的，引线硬质部2b是由硬质的铝材料(1/2硬质、1/4硬质、硬质材料)构成的。
由于引线软质部2a是由软质铝材料构成的，因此与硬质铝材料相比，在玻璃基板3的表面上，通过使用上述超声波接合用工具1的超声波接合方法，具有接合特性更优异的特性。其结果是，与实施方式2的引线2f相同，获得能够在玻璃基板3的表面上高精度地形成引线软质部2a的效果。
另一方面，由于引线硬质部2b是由硬质铝材料构成的，因此，获得能够发挥作为外部取出电极的较高的刚性的效果。
此外，由于软硬一体引线2M是将引线软质部2a及引线硬质部2b形成为一体而构成，因此，对于与玻璃基板3的表面的接合，将软硬一体引线2M的引线软质部2a(还可包含与引线软质部2a的边界附近的引线硬质部2b的一部分)接合至玻璃基板3的表面的方法与实施方式1及实施方式2相比，获得能够以较简单的制造方法来取得的效果。
<其它>
此外，在上述实施方式中，作为薄膜基体，主要示出了玻璃基板3的单体结构，但是对于在玻璃基板3的表面上层叠有Cr(铬)、Mo(钼)等导电性金属成膜层、或ITO、ZnO、SnO等导电性氧化物层等的包含玻璃基板3的复合结构，当然也与玻璃基板3单体的情况相同，能够应用本发明。
而且，对于由硅基板、陶瓷基板等其他构成材料构成的基板，只要是板厚为2mm以下的薄膜，就能够代替玻璃基板3，来作为上述单体结构、复合结构的薄膜基体而应用本发明。
虽然详细说明了本发明，但上述说明在所有的方面都是举例示出，本发明并不局限于此。未举例示出的无数的变形例可解释为是在不脱离本发明的范围内可设想到的。

Claims (8)

1.一种电极基体，其特征在于，包括：
薄膜基体(3)；
第一电极部(2，2f，2a)，该第一电极部(2，2f，2a)接合在所述薄膜基体的表面上，由第一材料构成；以及
第二电极部(23，24，2b)，该第二电极部(23，24，2b)与所述第一电极部进行电连接，由第二材料构成，具有将信号取出到外部及从外部取入信号的其中的至少一种外部信号传输功能，
所述第一材料与所述第二材料相比，利用超声波接合方法接合至所述薄膜基体的接合特性较优异。
2.如权利要求1所述的电极基体，其特征在于，
所述第二材料与所述第一材料相比，具有导电性较优异的特性。
3.如权利要求2所述的电极基体，其特征在于，
所述第一材料包括铝材料，
所述第二材料包括铜材料。
4.如权利要求1所述的电极基体，其特征在于，
所述第二材料与所述第一材料相比，具有刚性较高的特性。
5.如权利要求4所述的电极基体，其特征在于，
所述第一材料包括软质铝材料，
所述第二材料包括硬质铝材料。
6.如权利要求1至5的任一项所述的电极基体，其特征在于，
所述第二电极部(23，24)接合在所述第一电极部(2，2f)的一部分上。
7.如权利要求4或5所述的电极基体，其特征在于，
所述第一及第二电极部(2a，2b)相互形成为一体。
8.如权利要求1至5中的任一项所述的电极基体，其特征在于，
所述薄膜基体包含板厚为2mm以下的薄膜基体。
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