JP2005236221A

JP2005236221A - 熱圧着装置および熱圧着方法、前記熱圧着方法により製造されたフレキシブル回路基板ならびに前記回路基板を搭載した電子機器

Info

Publication number: JP2005236221A
Application number: JP2004046755A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Ohazama; 秀隆大峡
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-09-02
Anticipated expiration: 2024-02-23
Also published as: CN1681169A; KR20050083577A; JP4240474B2; TWI287902B; TW200529520A; CN100557904C

Abstract

【課題】フレキシブル回路基板（ＦＰＣ）と異方性導電膜（ＡＣＦ）との間に密閉空間が形成される度合いを低減させることができる熱圧着装置および熱圧着方法を提供すること。
【解決手段】バックアップステージ１０における凹部１４の形成位置にＦＰＣ１の電極配線の露出部３ａと絶縁レジスト層４との境界部を位置させてＦＰＣ１の上面にＡＣＦ５を載置する。これにより、絶縁レジスト層４と電極配線の露出部３ａとの間に形成される段差は非常に小さくなり、この状態において熱圧着ヘッド１１によりＡＣＦ５を加熱および圧接すると、ＡＣＦ５の裏面側にはほとんど空気溜まりがない状態で、ＦＰＣ１の上面にＡＣＦ５を仮固定させることができる。それ故、本圧着を行なうに際しても、ＡＣＦ５の裏面側に存在する密閉空間の空気が膨張して熱圧着を妨げる問題を回避することができる。
【選択図】図４

Description

この発明は、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ＝Flexible Printed Circuit）に形成された電極配線面に対して、異方性導電膜（ＡＣＦ＝Anisotropic Conductive Film ）を熱圧着手段により仮固定する技術に関し、特にその仮固定の工程において利用される熱圧着装置および熱圧着方法と、この前記熱圧着方法により製造されたフレキシブル回路基板ならびに前記回路基板を搭載した電子機器に関する。

携帯電話機や携帯情報端末機（ＰＤＡ）などの普及によって、高精細な画像表示機能を有し、薄型かつ低消費電力を実現することができる表示パネルが求められており、従来より液晶表示パネルがその要求を満たす表示パネルとして多くの製品に採用されている。また昨今においては、自発光型表示素子であるという特質を生かした有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示パネルも前記したような一部の電子機器に採用されており、これが従来の液晶表示パネルに代わる次世代の表示パネルとして注目されている。

このような表示パネルにおいては、パネルを構成する例えばガラス等の透明基板上にストライプ状に多数のデータ線と、これに直交するようにして多数の走査線とが配列され、これらデータ線と走査線との交差位置に、それぞれ表示画素が例えばマトリクス状に形成される。そして、前記各データ線および各走査線は、表示パネルを構成する前記した透明基板の直交する各端部において、前記したフレキシブル回路基板（以下、ＦＰＣともいう。）に接続され、このＦＰＣに配列された多数の電極配線を介して画素駆動用のデータドライバおよび走査ドライバなどからの駆動信号を受けることができるように構成されている。

前記したように、例えば表示パネルを構成する透明基板上のデータ線および走査線に対して、それぞれフレキシブル回路基板における各電極配線を接続する手段として、従来より異方性導電膜（以下、ＡＣＦともいう。）を介して熱圧着により相互に接続する手段が採用されている。

このＡＣＦは、熱可塑性もしくは熱硬化性樹脂フィルム内に多数の導電粒子を分散させたものであり、熱圧着ヘッドを所定の圧力により当接させることにより、対峙する端子間において導電粒子がつながって単一方向の導電性を示し、これにより端子間同士の導通をとることができると共に機械的な接続も果たすことができる。したがって、このＡＣＦを利用した熱圧着手段は、前記したように多数の端子間同士を一括して接続する場合において好適に利用することができる。

前記したようにＡＣＦを利用して、ＦＰＣを例えば表示パネルを構成する透明基板上のデータ線もしくは走査線に対して熱圧着させるには、まずＦＰＣにおける電極配線面に対してＡＣＦを仮固定する工程が実行される。次にＦＰＣに仮固定された前記ＡＣＦを、透明基板上のデータ線もしくは走査線に対して当接させて、ＦＰＣの裏面よりヘッドをさらに熱圧着（本圧着）することで、前記ＡＣＦを介して透明基板上のデータ線もしくは走査線に対してＦＰＣにおける各電極配線を接続させることができる。

前記したＡＣＦを例えばＦＰＣに対して仮固定するプロセス、および仮固定したＡＣＦを利用して、ＦＰＣを表示パネル面に本圧着させるプロセスを実行することについては、本件の出願人においてすでに出願した特許文献１に開示されている。
特開２００３−８６９９９号公報

ところで、前記したＡＣＦを介して、例えば表示パネルの基板面に回路接続される前記ＦＰＣは、フレキシブルなフィルム状のベース部材面に銅泊のパターン（電極配線）を形成して、さらにその上に絶縁レジストを塗布した構成になされている。そして、前記したＡＣＦを仮固定させる領域には絶縁レジストを塗布せずに、前記電極配線を露出させた構成になされている。

図１は、その例を示したものであり、ＦＰＣ１の端部を拡大して示している。符号２はＦＰＣ１を構成するフィルム状のベース部材を示している。このベース部材２上には破線で示したように銅泊による電極配線３が互いに平行にストライプ状に形成されており、この電極配線３が形成された面には、後述する一部を除いた全面にさらに絶縁レジストが塗布されて、絶縁レジスト層４が形成されている。

符号５で示す鎖線に囲まれた矩形状の領域は、ＡＣＦ（同じく符号５で示す）が仮固定される領域を示しており、前記した絶縁レジスト層４はＡＣＦ５が仮固定される領域内における前記電極配線３の部分を、レジスト層の未形成（未塗装）部分にしている。すなわち、符号３ａで示すハッチングを施した領域において電極配線３を露出させた状態に形成している。そして、電極配線の露出部分３ａにはハッチングを白抜き状態で示したように、必要に応じて金メッキ３ｂが施されている。

前記したようにＡＣＦ５は、電極配線の露出部分３ａの全体をカバーすると共に、さらにその周辺の絶縁レジスト層４が施された部分もカバーするように仮固定される。これは絶縁レジスト層４の境界部付近は力学的にストレスが集中しやすく、繰り返し折り曲げ等の力が作用すると、この部分にクラックなどが発生しやすい。したがって、前記した問題を回避するためにＡＣＦ５は、電極配線３の露出部分３ａを含む絶縁レジスト層４の形成位置を広くカバーする領域に固定される。

図２および図３は、図１に示した構成のＦＰＣ１に対してＡＣＦ５を仮固定させる様子を示したものである。すなわち、図２および図３におけるＦＰＣ１は、図１に示すＡ部分を拡大した断面図で示している。なお、図２および図３においては、図１に示す各部に対応する部分を同一符号で示している。

図２および図３に示すように、ＦＰＣ１に対してＡＣＦ５を仮固定させる場合には、ＦＰＣ１は熱圧着装置を構成するバックアップステージ１０上に載置される。このバックアップステージ１０は比較的硬質で熱伝導率の小さな素材により構成され、回路基板の載置面１０ｓはフラット（平面状）になされている。そして、ＦＰＣ１の上面には図２に示すようにＡＣＦ５が載置される。このＡＣＦ５の載置位置は、前記したように電極配線３の露出部分３ａを含む絶縁レジスト層４の形成位置をカバーするように載置される。

この場合、図２に示したようにレジスト層４に厚さが有るために、電極配線の露出部分３ａとレジスト層４との間には段差が発生し、この段差部分においてＡＣＦ５の裏面側に比較的大きな空間１３ａが発生する。そして、図２に示すように熱圧着装置を構成する熱圧着ヘッド１１が降下してＡＣＦ５を加熱させると共に、これをＦＰＣ１側に圧接させる。これにより、ＡＣＦ５を構成する樹脂素材が熱変形し、ＡＣＦ５はＦＰＣ１上に仮固定される。そして、図３に示すように熱圧着ヘッド１１は上昇してＦＰＣ１に対してＡＣＦ５を仮固定する工程が終了する。

ＦＰＣ１に対してＡＣＦ５を仮固定した状態においては、図３に示されたように電極配線の露出部分３ａとレジスト層４との間の段差の存在により、ＡＣＦ５の裏面側には、なおも密封された空間１３ｂが残されるという問題が発生する。この密封された空間１３ｂ内に残された空気は、この後の本圧着を行なう際に熱圧着ヘッドからの熱を受けて膨張し、電極配線の露出部分３ａとの間における電気的な接続を疎外させるという問題を発生させることになる。

前記した問題を回避するには、例えば絶縁レジスト層４に予め空気の逃げパターンを作つておくことが考えられる。しかしながら、レジスト層４は一般的にスクリーン印刷で形成されるために０．３ｍｍ程度の誤差が生じ、ファインピッチの電極端子に対応した細かい空気の逃げパターンを形成することは困難である。またスクリーン印刷を避けて、マスクを使うなどすればレジスト層４に細かい空気の逃げパターンを作成できる可能はあるものの、このための工程が複雑でコストアップとなり現実的ではない。

この発明は、前記した問題点に着目してなされたものであり、フレキシブル回路基板に対して異方性導電膜を仮固定する工程において、回路基板と異方性導電膜との間に密閉空間が形成される度合いを遥かに低減させることができる熱圧着装置および熱圧着方法を提供することを課題とするものであり、これにより、電気的な信頼性を向上させたフレキシブル回路基板およびこれを搭載した電子機器を提供しようとするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる熱圧着装置は、請求項１に記載のとおり、フレキシブル回路基板に形成された電極配線面に対して異方性導電膜を仮固定する熱圧着工程において利用され、前記回路基板を載置するバックアップステージと、前記回路基板の電極配線面に対してさらに載置した異方性導電膜に当接する熱圧着ヘッドとを具備した熱圧着装置であって、前記バックアップステージにおける前記フレキシブル回路基板の載置面には、前記回路基板におけるフィルム状ベース部材の厚さの２０〜１００％の深さを有する凹部を備えた点に特徴を有する。

また、前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる熱圧着方法は、請求項５に記載のとおり、前記した構成の熱圧着装置を利用してフレキシブル回路基板に形成された電極配線面に対して異方性導電膜を仮固定する熱圧着方法であって、前記フレキシブル回路基板が、フィルム状ベース部材と、このベース部材上に配列された電極配線と、前記電極配線の一部を露出させるようにしてさらに絶縁レジスト層を積層させた構成を備えており、前記電極配線の露出部と前記絶縁レジスト層との境界部を、前記バックアップステージにおける前記凹部の形成位置に配置し、前記電極配線の露出部を前記バックアップステージにおけるフレキシブル回路基板の載置面に配置させると共に、前記電極配線の露出部と絶縁レジスト層との境界部を含む電極配線の露出部の全面を覆うようにして異方性導電膜を載置し、前記異方性導電膜に対して熱圧着ヘッドを当接させることで前記フレキシブル回路基板に対して異方性導電膜を仮固定する点に特徴を有する。

以下、この発明にかかる熱圧着装置およびこれを利用した熱圧着方法について、図４以降に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、以下に説明するこの発明にかかる熱圧着装置および熱圧着方法においても、図１に示した形態のＦＰＣが用いられる。したがって、図１に示す各部に対応する部分を同一符号で示しており、その詳細な説明は適宜省略する。

図４および図５はこの発明にかかる熱圧着装置の第１の実施の形態を示すものであり、この熱圧着装置において採用されるバックアップステージ１０においては、フレキシブル回路基板の載置面１０ｓの一部に、凹部１４が形成されている。そして、ＦＰＣ１に対してＡＣＦ５を仮固定するにあたっては、まず、ＦＰＣ１における電極配線の露出部３ａと絶縁レジスト層４との境界部を、バックアップステージ１０における前記凹部１４の形成位置に配置し、電極配線の露出部３ａを前記バックアップステージにおけるＦＰＣの載置面１０ｓ上に位置させるようになされる。

この様にしてバックアップステージ１０上にＦＰＣ１を載置することで、図４に示すようにＦＰＣ１の端部は、バックアップステージ１０に形成された凹部１４に入り込む。すなわちＦＰＣ１を構成するフィルム状のベース部材２および電極配線３は、その素材が比較的柔軟性を有しており、その自重により図４に示した状態になされる。したがって、ＦＰＣ１の端部に積層された絶縁レジスト層４も、図４に示すように変形を受け、当該絶縁レジスト層４と電極配線の露出部３ａとの間に形成される段差は、図２に示した例に比較すると非常に小さくなる。

この状態で図４に示すようにＡＣＦ５が載置された場合、ＡＣＦ５の裏面側に形成される空間１３ｃは非常に小さなものとなる。したがって、この状態において図５に示すように、ＡＣＦ５が熱圧着ヘッド１１により加熱および圧接を受けた場合には、ＡＣＦ５の裏面側にはほとんど空気溜まりがない状態で、ＦＰＣ１の上面にＡＣＦ５を仮固定させることができる。これにより、ＡＣＦ５を仮固定したＦＰＣ１を、例えば表示パネル等の他の基板等に対して本圧着を行なうに際しても、ＡＣＦ５の裏面側に存在する空気溜まりにより発生する前記した問題を回避することができる。

図６は前記したバックアップステージ１０の一部を拡大して示したものであり、これは図４において破線で囲まれたＣおよびＤ部分を示している。このバックアップステージ１０は、平面状のステージ本体１０ａに対して板状の補助体１０ｂを重合させて構成されており、補助体１０ｂの上面がＦＰＣの載置面１０ｓになされている。そして補助体の非重合部、すなわち補助体１０ｂが重合されていない部分において前記凹部１４を形成している。

前記した凹部１４からＦＰＣの載置面１０ｓに立ち上がる境界部には、前記凹部１４の面に対して９０度を超える角度αを有する傾斜面１０ｃになされている。なお、図６に示す例においては前記αは、１３０度程度になされている。これは、前記αが９０度以下のようなオーバハングの状態になされている場合においては、ＦＰＣ１が熱圧着ヘッド１１の当接圧を受けてダメージを受ける度合いが非常に大きいのに対して、前記した角度αの傾斜面１０ｃになされている場合には、ＦＰＣ１がダメージを受ける度合いは非常に少ないという理由によるものである。

一方、前記したバックアップステージ１０に形成される凹部１４の深さ、換言すれば、この実施の形態においてはステージ本体１０ａに対して重合される補助体１０ｂの厚さ１０ｄは、ＦＰＣ１を構成するフィルム状ベース部材２の厚さの２０〜１００％の範囲にされていることが望ましい。これは凹部１４の深さが前記数値よりも浅い場合には、凹部１４を設けたことにより得られる前記した効果の度合いが少ない。

前記凹部１４の深さが前記数値よりも深い場合においては、熱圧着ヘッド１１による圧着時においてＦＰＣ１が凹部１４側に変形する度合いが大きくなり、一部に熱圧着の不良が発生する。また、凹部１４の深さが前記数値よりも深い場合においては、熱圧着ヘッド１１の当接圧を受けた場合に、ＦＰＣ１に配列された電極配線３の切断を招くという別の問題も発生する。

一例として、前記したＦＰＣ１を構成するフィルム状ベース部材２の厚さを２５μｍ、電極配線３の厚さを１２μｍ、絶縁レジスト層４の厚さを５〜２５μｍとしたＦＰＣ１をサンプルとして、バックアップステージ１０に形成される凹部１４の好ましい深さを求めた実験データを図８に示している。なお、絶縁レジスト層４の厚さに前記したように幅があるのは、レジスト層４は印刷で形成するために一枚の基板内でかなりのばらつきが発生するためである。

図８に示す実験データは、ＦＰＣ１を構成するベース部材２の厚さに対する凹部１４の深さ（％）に対して、熱圧着の良品率（％）の関係を求めた結果を示すものである。この図８に示したデータから理解できるように、ＦＰＣにおけるベース部材の厚さの３０〜１００％の深さを有する凹部１４を備えることが特に好ましく、実用上においては２０〜１００％の深さを有する凹部１４を備えることが望ましい。

次に図７はこの発明にかかる熱圧着装置の第２の実施の形態を断面図で示したものであり、これはすでに説明した第１の実施の形態を示す図４に対応するものである。この図７に示す第２の実施の形態においては、バックアップステージ１０に形成された凹部１４に複数の吸引孔１６が形成されている。これにより、バックアップステージ１０に載置されたＦＰＣ１の裏面を凹部１４側に吸引し固定させることができる。

したがって、図７に示した熱圧着装置を構成するバックアップステージ１０の形態によると、ＦＰＣ１の裏面を凹部１４側に負圧により吸引するように作用するので、ＦＰＣ１上にＡＣＦ５を載置した場合、ＡＣＦ５の裏面側に形成される空間１３ｃの容積をより小さくさせることができる。これにより、ＡＣＦ５を熱圧着ヘッド１１により加熱圧接することでＦＰＣ１上に仮固定させた場合、ＦＰＣ１とＡＣＦ５との間に空気が残される確率を一層低くさせることができる。

以上説明した図４〜図７に示す実施の形態は、図１に示すフレキシブル回路基板１の端部、すなわち図１に示すフレキシブル回路基板のＡ部分を処理する熱圧着装置の部分構成を示している。しかしながら、図１に示すＢ部分においてもすでに説明した同様の問題を抱えており、したがって図１に示すＢ部分を処理するバックアップステージにおいても同様の凹部１４が対照的に形成されることになる。

この発明にかかる熱圧着装置および熱圧着方法を採用して異方性導電膜を熱圧着させたフレキシブル回路基板によると、回路基板と異方性導電膜との間に密閉空間が形成される度合いを遥かに低減させることができるので、電気的な信頼性を向上させたフレキシブル回路基板およびこれを搭載した電子機器を提供することができる。

なお、前記したフレキシブル回路基板が採用される電子機器については、背景技術の欄において、ディスプレイの表示パネルを一例として挙げたが、この発明は前記したような特定のものに採用されるだけでなく、他に半導体集積回路におけるバンプとフレキシブル回路基板との接続に、また同じフレキシブル回路基板同士の接続などにも採用することができ、これらを採用した電子機器における信頼性を向上させることに寄与できる。

ＦＰＣの端部の構成とＡＣＦを仮固定する位置を説明する平面図である。従来の熱圧着装置においてＦＰＣにＡＣＦを仮固定する状況を説明する断面図である。同じく仮固定が終了した状況を説明する断面図である。この発明にかかる熱圧着装置の第１の実施の形態においてＦＰＣにＡＣＦを仮固定する状況を説明する断面図である。同じく仮固定が終了した状況を説明する断面図である。図４におけるＣおよびＤ部分を拡大して示した断面図である。この発明にかかる熱圧着装置の第２の実施の形態においてＦＰＣにＡＣＦを仮固定する状況を説明する断面図である。この発明にかかる熱圧着装置におけるバックアップステージに形成される凹部の好ましい深さを求めた実験結果を示す図である。

符号の説明

１フレキシブル回路基板（ＦＰＣ）
２ベース部材
３電極配線
３ａ電極配線の露出部分
３ｂ金メッキ部分
４絶縁レジスト層
５異方性導電膜（ＡＣＦ）
１０バックアップステージ（熱圧着装置）
１０ａステージ本体
１０ｂ補助体
１０ｃ傾斜面
１０ｓ回路基板（ＦＰＣ）の載置面
１１熱圧着ヘッド（熱圧着装置）
１３ａ〜１３ｃ空間
１４凹部
１６吸引孔

Claims

フレキシブル回路基板に形成された電極配線面に対して異方性導電膜を仮固定する熱圧着工程において利用され、前記回路基板を載置するバックアップステージと、前記回路基板の電極配線面に対してさらに載置した異方性導電膜に当接する熱圧着ヘッドとを具備した熱圧着装置であって、
前記バックアップステージにおける前記フレキシブル回路基板の載置面には、前記回路基板におけるフィルム状ベース部材の厚さの２０〜１００％の深さを有する凹部を備えたことを特徴とする熱圧着装置。
前記バックアップステージは、平面状のステージ本体に対して板状の補助体を重合させて構成され、前記補助体の上面がフレキシブル回路基板の載置面になされ、前記補助体の非重合部が前記凹部を形成していることを特徴とする請求項１に記載の熱圧着装置。
前記バックアップステージに形成された前記凹部からフレキシブル回路基板の載置面に立ち上がる境界部が、前記凹部の面に対して９０度を超える傾斜面になされていること特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱圧着装置。
前記バックアップステージに形成された前記凹部には、前記フレキシブル回路基板の一部を吸引することができる吸引孔が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の熱圧着装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の熱圧着装置を利用してフレキシブル回路基板に形成された電極配線面に対して異方性導電膜を仮固定する熱圧着方法であって、前記フレキシブル回路基板が、フィルム状ベース部材と、このベース部材上に配列された電極配線と、前記電極配線の一部を露出させるようにしてさらに絶縁レジスト層を積層させた構成を備えており、
前記電極配線の露出部と前記絶縁レジスト層との境界部を、前記バックアップステージにおける前記凹部の形成位置に配置し、前記電極配線の露出部を前記バックアップステージにおけるフレキシブル回路基板の載置面に配置させると共に、
前記電極配線の露出部と絶縁レジスト層との境界部を含む電極配線の露出部の全面を覆うようにして異方性導電膜を載置し、前記異方性導電膜に対して熱圧着ヘッドを当接させることで前記フレキシブル回路基板に対して異方性導電膜を仮固定することを特徴とする熱圧着方法。
前記バックアップステージにおける凹部に形成された吸引孔より空気を吸引することで、前記凹部に配置されたフレキシブル回路基板をバックアップステージに吸引固定し、吸引固定した状態で前記フレキシブル回路基板に対して異方性導電膜を、前記熱圧着ヘッドにより仮固定することを特徴とする請求項５に記載の熱圧着方法。
請求項５または請求項６に記載の熱圧着方法により製造され、電極配線面に対して異方性導電膜が固定されていることを特徴とするフレキシブル回路基板。
請求項７に記載のフレキシブル回路基板が搭載された電子機器。