JP2004327873A - リード電極の接続構造およびフレキシブル配線基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フレキシブル配線基板10の電極接続部に形成されている銅箔よりなる第1リード電極12と、相手方基板20の電極接続部に露出されている第2リード電極23とを異方性導電フィルム30を介して接続する場合、第1リード電極12の幅W2を第2リード電極23の幅W1よりも広くして、フレキシブル配線基板10のベースフィルム11側から見て、第2リード電極23が第1リード電極12の投影面内に存在するようにする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、リード電極の接続構造およびフレキシブル配線基板に関し、さらに詳しく言えば、フレキシブル配線基板と接続される相手方基板のリード電極の水分による腐蝕を防止する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
フレキシブル配線基板は柔軟性を有することから、電気部品相互もしくは電気回路相互を接続する中継基板として多用されている。液晶表示素子の分野では、TCP(tape carrier package)やCOF(chip on firm)などが液晶パネルや有機ELパネルなどの表示パネルとその駆動回路基板とを接続するフレキシブル配線基板として用いられている。
【0003】
フレキシブル配線基板の接続方法には、コネクタなどによる機械的接続法、はんだ付け法、導電接着手段による接続法などがあるが、表示パネルにフレキシブル配線基板を接続する場合には、多数のリード電極同士を一括して接続し得る導電接着手段による接続法が好ましく採用されている。
【0004】
その一例を図5により説明する。図5はフレキシブル配線基板10の電極接続部分と、表示パネル20の電極接続部とを分離して示す断面図であり、フレキシブル配線基板10側のリード電極12はベースフィルム11上に形成され、表示パネル20側のリード電極22はガラス基板からなる端子部21上に形成されている。
【0005】
このフレキシブル配線基板10側のリード電極12と表示パネル20側のリード電極22とを導電接着手段を介して接続するには、それらの間に導電接着手段としての例えば異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)30を配置して図示しないヒーターバーにて熱圧着する。
【0006】
この熱圧着により、異方性導電フィルム30に含まれている導電粒子がリード電極12,22間を電気的に接続し、フィルム材の合成樹脂の接着作用によりフレキシブル配線基板10と液晶パネル20の端子部21とが機械的に接続される。
【0007】
ところで、表示パネル20側のリード電極22は透明電極と同じくITO(インジウム錫酸化物)より形成され、比抵抗は200μΩcm,膜厚は100nm程度であるため、そのシート抵抗は20Ω/□程度である。これに対して、フレキシブル配線基板10側のリード電極12は金属層である銅箔よりなり、比抵抗は2.5μΩcm,膜厚が25μm程度であるため、そのシート抵抗は0.001Ω/□程度である。
【0008】
このように、シート抵抗が大きく異なる2つのリード電極12,22を異方性導電フィルム30を介して接続する場合、電気抵抗の小さい銅箔の接続面側に電流が集中する。このような電流の偏在は電極接続部分の信頼性を低下させ、劣化を促進させる原因となり好ましくない。
【0009】
例えば、異方性導電フィルム30に含まれている導電粒子は、粒子あたり5mA程度の電流で焼損してしまう。したがって、粒子あたり5mA程度以上の電流が流れるような状況になると深刻な問題となる。
【0010】
電圧駆動型の液晶パネルの場合、異方性導電フィルム30によるリード電極の接続部分に流れる電流量は数10μAオーダーであるため、さほど問題にならないが、有機ELパネルの場合は原理的に電流駆動型であり、異方性導電フィルム30によるリード電極の接続部分に大電流が流れ込むため、大きな問題となる。
【0011】
例えば、画素サイズが300μm□で陽極本数が100本の有機ELパネルを1/64デューティで駆動する場合、発光効率が0.5cd/Aであるとすると、平均輝度300cd/m2で点灯させる際に選択期間内に陰極に流れ込む電流は345.6mAとなる。このような大電流を異方性導電フィルム30によるリード電極の接続部分に流すと、その電流が一部に集中し導電粒子が焼損してしまうことなる。
【0012】
その場合、焼損した導電粒子は高電気抵抗化するので、電流が流れやすい箇所は次第に接続内部に移動するが、そこでも電流が局在化するため、やはり導電粒子の焼損が起こる。このようにして、異方性導電フィルム30の高電気抵抗化が内部に伝播していき、大電流を流し続けると最終的に異方性導電フィルム30による電気的接続が損なわれることになる。
【0013】
そこで、このような電流の局在化を防止するため、特に有機ELパネルにおいては、図5に示すように、表示パネル20側のITOよりなるリード電極22上に電気抵抗の小さな金属電極23を形成して、フレキシブル配線基板10側のリード電極12とのシート抵抗の差をできるだけ小さくするようにしている。
【0014】
金属電極23としては、AlまたはAl合金,MoまたはMo合金,CrまたはCr合金,Ag系合金などが用いられるが、有機ELパネルのみならず電圧駆動型の液晶パネルにおいても一部の機種では、表示パネル20側のITOよりなるリード電極22上に金属電極23を形成して、異方性導電フィルム30による電極接続部分から表示部に至るまでの配線抵抗を小さくすることが行われている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表示パネル20側のリード電極22上に金属電極23を形成することに伴って次のような別の問題、すなわち水分によって金属電極23が腐蝕してしまうという問題が生ずる。
【0016】
その原因はフレキシブル配線基板10側にある。フレキシブル配線基板10には耐熱性が要求されるため、通常そのベースフィルム11には耐熱性の良好なポリイミドフィルムが用いられているが、ポリイミドフィルムは透湿度が高い。ちなみに、ポリイミドフィルムの透湿度は0.1mm厚で、JIS−Z0208による測定値で約20g/m2・24hrを示す。
【0017】
そのため、ベースフィルム11を通してリード電極の接続部分に水分が浸入し、これによって金属電極23が腐蝕を起こす。場合によっては、ITOよりなるリード電極22も腐蝕することがある。この電極腐蝕は、接続抵抗の増大や最悪の場合には断線を引き起こす。この問題は、リード電極の接続部分に大きな電流が流れる電流駆動型表示素子である特に有機ELパネルにおいて深刻である。
【0018】
したがって、本発明の課題は、フレキシブル配線基板を導電性接着手段を介して相手方基板と接続する際、そのリード電極の接続部分にフレキシブル配線基板側から水分が浸透しないようにすることにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、本発明は、フレキシブル配線基板の電極接続部に露出されている金属層よりなる第1リード電極と、相手方基板の電極接続部に露出されている第2リード電極とを導電性接着手段を介して接続するリード電極の接続構造において、上記第1リード電極の幅が上記第2リード電極の幅よりも広く、上記フレキシブル配線基板のベースフィルム側から見て、上記第2リード電極が上記第1リード電極の投影面内に存在していることを特徴としている。
【0020】
上記第1リード電極は金属層よりなり、金属は水分をほとんど通さない。本発明によれば、フレキシブル配線基板のベースフィルム側から見て、その金属層によってリード電極の接続部分が覆われているため、ベースフィルムが透湿度の高いポリイミドフィルムであっても、リード電極の接続部分に直接水分が入り込むことが防止される。
【0021】
本発明には、別の態様として、上記第2リード電極の幅よりも広くなるように、上記第1リード電極の両側辺に沿って透湿防止材を形成することも含まれ、これによっても上記した課題を解決することができる。
【0022】
また、上記した課題を解決するため、本発明は、フレキシブル配線基板自体の構成として、耐熱性合成樹脂からなるベースフィルムと、上記ベースフィルム上に形成されている金属配線とを含み、上記金属配線の一部がリード電極として電極接続部に露出されているフレキシブル配線基板において、上記ベースフィルム上の少なくとも上記電極接続部には透湿防止材が設けられており、上記リード電極が上記透湿防止材上に形成されていることを特徴としている。
【0023】
本発明によるフレキシブル配線基板の別の態様として、フレキシブル配線基板の上記電極接続部には、上記リード電極が形成されている電極形成部と、上記リード電極が形成されていない電極非形成部とが含まれるが、上記電極非形成部に透湿防止材を設けるようにしてもよい。なお、本発明に用いられる透湿防止材の透湿度は、JIS−Z0208による測定値で10g/m2・24hr以下であることが好ましい。
【0024】
また、本発明において、フレキシブル配線基板と接続される相手方基板およびそのリード電極には特に制限はない。すなわち、本発明は、相手方基板が特に電流駆動型の有機ELパネルでしかも金属電極を有する場合に顕著な作用効果が奏されるが、相手方基板が電圧駆動型の液晶表示素子や他の回路基板であってもよく、しかも相手方基板のリード電極はITO電極や金属電極のいずれであってもよい。
【0025】
【発明の実施の形態】
次に、図1ないし図4を参照して、本発明のいくつかの実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0026】
まず、図1により本発明の第1実施形態について説明する。この第1実施形態は請求項1に対応するリード電極の接続構造についてのもので、図1は先に説明した図5と同じく、フレキシブル配線基板10の電極接続部分と、表示パネル20の電極接続部とを分離して示す要部拡大断面図である。
【0027】
基本的な構成は、図5の従来例と同じであってよく、フレキシブル配線基板10側のリード電極12は、ポリイミドからなるベースフィルム11上に形成された銅箔パターンよりなり、また、表示パネル20の電極接続部には、ITOよりなるリード電極22の上に金属電極23が形成されている。
【0028】
この第1実施形態において重要なことは、表示パネル20側の金属電極23付きのリード電極22の幅をW1とし、フレキシブル配線基板10側のリード電極12の幅をW2として、リード電極12の幅W2が金属電極23付きのリード電極22の幅W1よりも広くされていることである(W2>W1)。
【0029】
フレキシブル配線基板10の電極接続部分と、表示パネル20の電極接続部とを例えば異方性導電フィルム30を介して接続するにあたって、リード電極12と金属電極23付きのリード電極22は、それらの中心が一致するように位置合わせされる。
【0030】
このように位置合わせされた状態で接続されると、フレキシブル配線基板10のベースフィルム11側から見て、液晶パネル20側の金属電極23付きのリード電極22はリード電極12の投影面内に存在することになる。
【0031】
リード電極12は銅箔よりなり、その透湿度は測定不可能な程度の値で水分をほとんど通さない。したがって、フレキシブル配線基板10側からのリード電極接続部分に対する水分の浸透が阻止され、金属電極23やリード電極(ITO電極)22の腐蝕が防止される。なお、フレキシブル配線基板10側のリード電極12には、通常、金めっきが施されているため、リード電極12にも腐蝕が発生するおそれはない。
【0032】
次に、図2により本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態は請求項2に対応するリード電極の接続構造についてのもので、上記第1実施形態とは異なる態様で、フレキシブル配線基板10側からのリード電極接続部分に対する水分の浸透を阻止する。
【0033】
すなわち、フレキシブル配線基板10側のリード電極12の幅は、表示パネル20側の金属電極23付きのリード電極22の幅W1と同幅もしくはそれよりも狭い幅であってよく、その代わりに、リード電極12の両側辺に沿って透湿防止材13,13を形成して、透湿防止材13,13を含むリード電極12側の全体幅W2が、W2>W1となるようにしている。
【0034】
次に、図3により本発明の第3実施形態について説明する。この第3実施形態は請求項4に対応するフレキシブル配線基板10Aについてのもので、図3(a)は電極接続部分の要部拡大断面図、図3(b)はその電極接続部分の斜視図である。
【0035】
電極接続部分にはレジスト樹脂による被覆層14が形成されず、リード電極12はベースフィルム11上に露出されているが、この第3実施形態において、電極接続部分におけるベースフィルム11上には、電極接続部分のほぼ全面にわたって透湿防止材15が形成され、この透湿防止材15の上にリード電極12が配線される。なお、透湿防止材15はベースフィルム11の全面にわたって形成されてもよい。
【0036】
また、図4により本発明の第4実施形態について説明する。この第4実施形態は請求項5に対応するフレキシブル配線基板10Bについてのもので、図4(a)は電極接続部分の要部拡大断面図、図4(b)はその電極接続部分の斜視図である。
【0037】
この第4実施形態は上記第3実施形態の変形例であって、電極接続部分にはリード電極12が所定のピッチをもって形成されているが、そのリード電極12が形成されていない電極非形成部、すなわちリード電極12の間に透湿防止材15が埋め込まれるように設けられている。
【0038】
上記フレキシブル配線基板10A,10Bのいずれにおいても、透湿防止材15により、電極接続部分のベースフィルム11からリード電極接続部に対する水分の浸透が阻止されるため、フレキシブル配線基板側のリード電極12と相手方基板側の対向リード電極(例えば、図1の金属電極23,リード電極22)との幅の相対的な大小関係にかかわらず、その対向リード電極の腐蝕が防止される。
【0039】
本発明において、上記透湿防止材13,15の透湿度は、JIS−Z0208(40℃,相対湿度90%)による測定値で10g/m2・24hr以下であることが好ましい。
【0040】
この条件を満足する透湿防止材には、ポリエチレンテレフタレート(5.5g/m2・24hr),ポリプロピレン(1.5g/m2・24hr),ポリエチレン(5.0g/m2・24hr),ポリ塩化ビニリデン(1.0g/m2・24hr)を例示することができる(膜厚はいずれも0.1mm厚)。
【0041】
【実施例】
《実施例1》
図1の上記第1実施形態を参照して、厚さ25μmのポリイミドからなるベースフィルム11上に、フレキシブル配線基板側のリード電極12を銅箔により厚さ35μm,幅260μmに形成した。対向リード電極として、有機ELパネル側のガラス基板21上に、ITO電極22を厚さ0.15μm,幅160μmで形成し、そのITO電極22上にMo−Nb合金層とAl層とMo−Nb合金層の3層構造からなる金属電極23を厚さ0.45μmに形成した。
リード電極12と、金属電極23付きのITO電極22とを異方性導電フィルム30を介して熱圧着し、信頼性試験として80℃,相対湿度90%の雰囲気内に1000時間放置したが、リード電極の接続部分に異常は認められなかった。
また、これとは別に、高温通電試験として40℃,相対湿度90%の雰囲気内で100mAのパルス電流を1000時間通電したが、やはりリード電極の接続部分に異常は認められなかった。
【0042】
〈比較例1〉
上記フレキシブル配線基板側のリード電極12の幅を95μmとした以外は上記実施例1と同じとした。
80℃,相対湿度90%の雰囲気内に放置する信頼性試験では、250時間経過後に金属電極23に腐蝕が発生し、接続不良となった。
また、40℃,相対湿度90%の雰囲気内で100mAのパルス電流を通電する高温通電試験では、100時間経過後に金属電極23に腐蝕が発生し、接続不良となった。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フレキシブル配線基板を導電性接着手段を介して相手方基板と接続するにあたって、フレキシブル配線基板側のリード電極の幅を相手方基板の対向リード電極の幅よりも広くする形態、フレキシブル配線基板側のリード電極の両側に透湿防止材を相手方基板の対向リード電極の幅よりも広くなるように形成する形態、フレキシブル配線基板の電極接続部のベースフィルム上に透湿防止材を設けて、その上にリード電極を形成する形態、フレキシブル配線基板の電極接続部に形成されているリード電極の間を透湿防止材にて被覆する形態のいずれかを採用することにより、フレキシブル配線基板側からリード電極の接続部分への水分浸透が阻止されるため、水分に起因する対向リード電極の腐蝕を防止でき、信頼性の高い接続状態が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリード電極の接続構造に係る第1実施形態を示す要部拡大断面図。
【図2】本発明のリード電極の接続構造に係る第2実施形態を示す要部拡大断面図。
【図3】本発明のフレキシブル配線基板に係る第3実施形態の(a)要部拡大断面図、(b)その斜視図。
【図4】本発明のフレキシブル配線基板に係る第4実施形態の(a)要部拡大断面図、(b)その斜視図。
【図5】従来のリード電極の接続構造を示す拡大断面図。
【符号の説明】
10,10A,10B フレキシブル配線基板
11 ベースフィルム
12 リード電極
13,15 透湿防止材
20 表示パネル
21 端子部
22 リード電極
23 金属電極
30 異方性導電フィルム
Claims (6)
- フレキシブル配線基板の電極接続部に露出されている金属層よりなる第1リード電極と、相手方基板の電極接続部に露出されている第2リード電極とを導電性接着手段を介して接続するリード電極の接続構造において、
上記第1リード電極の幅が上記第2リード電極の幅よりも広く、上記フレキシブル配線基板のベースフィルム側から見て、上記第2リード電極が上記第1リード電極の投影面内に存在していることを特徴とするリード電極の接続構造。 - フレキシブル配線基板の電極接続部に露出されている金属層よりなる第1リード電極と、相手方基板の電極接続部に露出されている第2リード電極とを導電性接着手段を介して接続するリード電極の接続構造において、
上記第2リード電極の幅よりも広くなるように、上記第1リード電極の両側辺に沿って透湿防止材が形成されており、上記フレキシブル配線基板のベースフィルム側から見て、上記第2リード電極が上記透湿防止材を含む上記第1リード電極側の投影面内に存在していることを特徴とするリード電極の接続構造。 - 上記透湿防止材の透湿度が10g/m2・24hr以下である請求項2に記載のリード電極の接続構造。
- 耐熱性合成樹脂からなるベースフィルムと、上記ベースフィルム上に形成されている金属配線とを含み、上記金属配線の一部がリード電極として電極接続部に露出されているフレキシブル配線基板において、
上記ベースフィルム上の少なくとも上記電極接続部には透湿防止材が設けられており、上記リード電極が上記透湿防止材上に形成されていることを特徴とするフレキシブル配線基板。 - 耐熱性合成樹脂からなるベースフィルムと、上記ベースフィルム上に形成されている金属配線とを含み、上記金属配線の一部がリード電極として電極接続部に露出されているフレキシブル配線基板において、
上記電極接続部には、上記リード電極が形成されている電極形成部と、上記リード電極が形成されていない電極非形成部とが含まれ、上記電極非形成部には透湿防止材が設けられていることを特徴とするフレキシブル配線基板。 - 上記透湿防止材の透湿度が10g/m2・24hr以下である請求項4または5に記載のフレキシブル配線基板。
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