JP2006041374A - フレキシブルプリント基板の実装方法及び、電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の端子部を覆っている有機膜を剥離する工程を簡略化し、製造コストの低減化を実現する、フレキシブルプリント基板の実装方法及び、電気光学装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 基板２０上に、半導体素子と、半導体素子と外部とに電気的に接続する第１の端子部３５と、を形成し、第１の端子部３５を覆うように有機膜３７を形成する工程と、基板２０に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板５０の第２の端子部５５を有機膜３７上から第１の端子部３５に向けて加圧し、第１の端子部３５と導通させる。第２の端子部５５と有機膜３７との間に異方性導電ペースト６１又は異方性導電フィルム６０を介在する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、フレキシブルプリント基板の実装方法及び、電気光学装置の製造方法に関する。

近年、電気光学装置が開発されており、このような電気光学装置としては、液晶装置、有機ＥＬ装置、電気泳動装置等が知られている。例えば、液晶装置は、薄膜トランジスタが形成された基板を有してなる液晶パネル（パネル）と、この液晶パネルを駆動するためのＩＣチップ等が実装されたフレキシブルプリント基板とが接続された構造となっている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、このような液晶装置などの電気光学装置において、パネルを構成する基板とフレキシブルプリント基板とを接続する際には、一般的には、フォトリソグラフィ法やエッチング法を用いて、基板の端子部を覆っている保護膜等の有機膜を剥離する。次に、基板の端子部と、これに接続されるフレキシブルプリント基板側の端子部との間に異方性導電フィルム又は異方性導電ペーストを介在させた状態でフレキシブルプリント基板を位置決めをする。
そして、フレキシブルプリント基板を加圧しつつ、異方性導電フィルム又は異方性導電ペーストを加熱することで、基板の端子部とフレキシブルプリント基板の端子部とを導通させることができる。
特開２００１−２９１７３８号公報

しかしながら、このようにフォトリソグラフィ法やエッチング法を用いて有機膜を剥離するには、真空装置等の大型装置が必要となり、製造コストが高くなってしまう。また、有機膜を剥離する工程が必要となるために、基板にフレキシブルプリント基板を接続する際の工程が多くなってしまうといった問題があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、基板の端子部を覆っている有機膜を剥離する工程を簡略化し、製造コストの低減化を実現する、フレキシブルプリント基板の実装方法及び、電気光学装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、有機膜有機膜有機膜半導体素子と、該半導体素子と外部とに電気的に接続する第１の端子部と、該第１の端子部を覆う有機膜を備える基板にフレキシブルプリント基板を実装する方法であって、前記フレキシブルプリント基板上の第２の端子部を前記有機膜上から前記第１の端子部に向けて加圧し、前記有機膜を突き破ることで前記第１の端子部と導通させる工程と、を有することを特徴とする。
これによれば、フォトリソグラフィ法やエッチング法を用いた有機膜剥離工程を行うことなく、基板へのフレキシブルプリント基板の実装を行うことができるので、工程を少なくして、製造コストの低減化を図ることができる。

また、本発明の電気光学装置の製造方法は、基板上に、半導体素子と、該半導体素子と外部とに電気的に接続する第１の端子部と、を形成し、該第１の端子部を覆うように有機膜を形成する工程と、前記基板に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板の前記第２の端子部を前記有機膜上から前記第１の端子部に向けて加圧し、該第１の端子部と導通させる工程と、を有することを特徴とする。
この電気光学装置の製造方法によれば、第１の端子部上の有機膜を剥離することなく、フレキシブルプリント基板と基板とを導通させることができるので、製造工程を少なくして、製造コストを削減することができる。

また、前記第２の端子部と前記有機膜との間に異方性導電ペースト又は異方性導電フィルムを介在することを特徴とする。
これによれば、異方性導電フィルム、又は、異方性導電ペーストの中に介在する導電性微粒子が第１の端子部を覆っている有機膜に比べて固いため、フレキシブルプリント基板を加圧した際に、導電性微粒子が前記有機膜を押し開くようになる。よって、有機膜の剥離を行わなくても、導電性微粒子が有機膜を突き破って孔を開け、これにより導電性微粒子が第１の端子に接触するので、第１の端子部と第２の端子部とが導電性微粒子を介して導通できる。

また、前記半導体素子が有機薄膜トランジスタからなってもよい。
これによれば、有機薄膜トランジスタは、チャネル領域となる半導体層が有機膜によって形成される。したがって、この半導体層を例えばスピンコート法で形成した場合、この半導体層は基板の第１の端子部を覆って形成される。そこで、本発明の実装方法を採用すれば、前記の第１の端子部上の半導体層についてもこれを剥離することなく、フレキシブルプリント基板の第２の端子部を第１の端子部に導通させることができる。よって、前述したように製造工程削減による製造コストの低減化を図ることができる。

また、前記半導体側の基板が可撓性を有したものであることが好ましい。
このようにすれば、基板自体がフレキシブル性を備えたものとなり、したがって、この基板にフレキシブルプリント基板を実装した際にも全体としてフレキシブル性を有することができる。

以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明のフレキシブルプリント基板の実装方法を用いて製造した電気光学装置の一実施形態を示す図であり、図１中符号１は電気泳動装置である。
電気泳動装置１は、電気泳動パネル１００と、この電気泳動パネル１００を駆動する駆動回路（図示せず）が形成されたフレキシブルプリント基板５０（Flexible Printed Circuit、以下、ＦＰＣと略記する）とを備えたものである。
前記電気泳動パネル１００は、電気泳動部２００と矩形状の回路基板（基板）１０とから形成されている。
ここで、ＦＰＣ５０は電気泳動パネル１００に異方性導電フィルム６０（Anisotoropic Conductive Film、以下、ＡＣＦと略記する）又は、異方性導電ペースト６１（Anisotoropic Conductive Past、以下、ＡＣＰと略記する）を介して接続されたものとなっている。

（回路基板）
図２、図３は、ＦＰＣ５０を接続するための前記回路基板１０を示す図であり、図中においてＦＰＣ５０は接続されていない。
ここで、図２は回路基板１０の正面図、図３は回路基板１０の要部断面図である。
図２に示すように、回路基板１０は、矩形状のベース基板２０上の略中央部に、複数の有機薄膜トランジスタ（半導体素子）１０ａと、ゲート線３４ａと、画素電極Ｄとを備え、ベース基板２０の長辺方向に沿う外周部１０ｂには、前記ゲート線３４に接続されるゲート線接続部３４ｂが形成配置されている。
そして、前記ゲート線接続部３４ｂに接続されるゲート線引出線３４ｃ又はソース線引出線３０ｃが接続される外部接続端子部３５（第１の端子部）が配置された構成となっている。前記外部接続端子部３５は、後述するように回路基板１０とＦＰＣ５０とを接続するための端子となっている。

図３に示すように、回路基板１０を構成するベース基板２０は、透明性、非透過性に限定されることなく、各種材料によって構成されるものである。本実施形態では、特に可撓性に優れた所謂フレキシブル基板として、例えば、ポリカーボネイト等からなるプラスチック基板を用いている。よって、回路基板１０は、可撓性を備えたものとなっている。
有機薄膜トランジスタ１０ａは、ベース基板２０上に、ソース及びドレイン電極３０と、半導体層３１と、絶縁層３２と、ゲート電極３４と、保護膜４０とを積層した構造となっており、所謂トップゲート構造のトランジスタとなっている。ここで、前記半導体層３１と絶縁膜３２と保護膜４０とは有機材料から形成されたものとなっている。
また、有機薄膜トランジスタ１０ａに対応して、画素電極Ｄ（図２参照）が設けられており、前記画素電極Ｄはコンタクトホール（図示せず）を介してドレイン電極３０に接続されている。また、画素電極Ｄはドレイン電極３０を延長したものであってもよい。

図２に示したように、ゲート線３４ａは、図中のＸ方向に延在する配線であり、ゲート電極３４とゲート線接続部３４ｂとを接続するものである。また、前記ゲート線３４ａは、液滴吐出法（以下、インクジェット法）によって形成された配線である。
ゲート線接続部３４ｂは、ゲート線３４ａとゲート線引出線３４ｃとを中継接続するための端子となっている。前記ゲート線引出線３４ｃは、ゲート線接続部３４ｂと外部接続端子部３５とを接続する配線であって、高精細な線幅によって集積された配線である。
したがって、ゲート電極３４（図３参照）は、ゲート線３４ａを介してゲート線接続部３４ｂに接続されて、このゲート線接続部３４ｂからゲート線引出線３４ｃを介して前記外部接続端子部３５に電気的に接続された構成となっている。

前記外部接続端子部３５の上には、半導体層３１と絶縁膜３２と保護膜４０とが積層されて形成されている。ここで、外部接続端子部３５は、半導体層３１と絶縁膜３２と保護膜４０とからなる有機膜３７に覆われた状態となっている。
このとき、前記半導体層３１の厚みは１０〜１００ｎｍの範囲が好ましい。また、半導体層３７の上に形成されている絶縁膜３２の厚みは、５００〜２０００ｎｍの範囲が好ましい。有機膜３７を構成する半導体層３１と絶縁膜３２と保護膜４０とは、スピンコート法によって形成されている。また、前記半導体層３１はインクジェット法で所望の位置にのみ形成するようにしてもよい。

（電気泳動部）
図１に示したように、電気泳動部２００は、回路基板１０に対向するように設けられた対向基板６５と、これら両基板１０、６５の間に設けられた電気泳動層７０とから構成されている。

前記電気泳動層７０は、マイクロカプセル７０ａを複数備えた構成となっている。
前記マイクロカプセル７０ａは樹脂皮膜によって形成されており、マイクロカプセル７０ａの大きさは１画素の大きさと同程度とされ、表示領域全域を覆うように複数配置されている。また、マイクロカプセル７０ａは、実際には隣接するマイクロカプセル７０ａ同士が密着するため、表示領域はマイクロカプセル７０ａによって隙間なく、覆われている。マイクロカプセル７０ａには、分散媒７１、電気泳動粒子７２等を有する電気泳動分散液７３が封入されている。

次に、分散媒７１、電気泳動粒子７２を有する電気泳動分散液７３について説明する。
電気泳動分散液７３は、染料によって染色された分散媒７１中に電気泳動粒子７２を分散させた構成となっている。
電気泳動粒子７２は、無機酸化物又は無機水酸化物からなる直径０．０１μｍ〜１０μｍ程度の略球状の微粒子であり、上記分散媒７１と異なる色相（白色及び黒色を含む）を有している。このように酸化物又は水酸化物からなる電気泳動粒子７２には固有の表面等電点が存在し、分散媒７１の水素イオン指数ｐＨによってその表面電荷密度（帯電量）が変化するようになる。

ここで、表面等電点とは、水溶液中における両性電解質の電荷の代数和がゼロとなる状態を水素イオン指数ｐＨによって示したものである。例えば、分散媒７１のｐＨが電気泳動粒子７２の表面等電点に等しい場合には、粒子の実効電荷はゼロとなり、粒子は外部電界に対して無反応な状態となる。また、分散媒７１のｐＨが粒子の表面等電点よりも低い場合には、粒子の表面は下式（１）によりプラスの電荷を帯びる。逆に、分散媒７１のｐＨが粒子の表面等電点よりも高い場合には、粒子の表面は下式（２）によりマイナスの電荷を帯びる。
ｐＨ低：Ｍ−ＯＨ＋Ｈ＋（過剰）＋ＯＨ−→Ｍ−ＯＨ２＋＋ＯＨ− ・・・（１）
ｐＨ高：Ｍ−ＯＨ＋Ｈ＋＋ＯＨ−（過剰）→Ｍ−ＯＨ―＋Ｈ＋ ・・・（２）

なお、分散媒７１のｐＨと粒子の表面等電点との差を大きくしていった場合、反応式（１）又は（２）に従って粒子の帯電量は増加していくが、この差が所定値以上となると略飽和し、ｐＨをそれ以上変化させても帯電量は変化しない。この差の値は、粒子の種類、大きさ、形状等によって異なるものの、概ね１以上であればどのような粒子においても帯電量は略飽和すると考えられる。

前記電気泳動粒子７２としては、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ベンガラ、酸化アルミニウム、黒色低次酸化チタン、酸化クロム、ベーマイト、ＦｅＯＯＨ、二酸化珪素、水酸化マグネシウム、水酸化ニッケル、酸化ジルコニウム、酸化銅等が用いられている。

また、このような電気泳動粒子７２は、単独の微粒子としてだけでなく、各種表面改質を施した状態でも用いることが可能である。このような表面改質の方法としては、例えば、粒子表面をアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等のポリマーでコーティング処理する方法や、シラン系、チタネート系、アルミニウム系、弗素系等のカップリング剤でカップリング処理する方法や、アクリル系モノマー、スチレンモノマー、エポキシ系モノマー、イソシアネート系モノマー等とグラフト重合処理する方法等があり、これらの処理を単独又は二種類以上組み合わせて行うことができる。

分散媒７１には、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エーテル等の非水系有機溶媒が用いられており、スピリトブラック、オイルイエロー、オイルブルー、オイルグリーン、バリファーストブルー、マクロレックスブルー、オイルブラウン、スーダンブラック、ファーストオレンジ等の染料によって染色されて、電気泳動粒子７２と異なる色相を呈している。

（ＦＰＣ）
図１に示したＦＰＣ５０は、ポリイミドからなる基板上に、回路基板１０の有機薄膜トランジスタ１０ａ等を駆動するためのＩＣチップ等のドライバ回路を備えた基板である。すなわち、ＦＰＣ５０は、回路基板１０のソース線に電力を供給し、また、図２に示したゲート線３４ａに駆動信号を供給することで有機薄膜トランジスタ１０ａを駆動するようになっている。
ＦＰＣ５０には、回路基板１０の外部接続端子部３５に接続される端子５５（第２の端子部）が形成されている。

（ＡＣＦ及びＡＣＰ）
図１に示したように、前記外部接続端子部３５と前記端子５５との間には、ＡＣＦ６０又はＡＣＰ６１が設けられている。
ＡＣＦ６０は、絶縁性の樹脂からなる接着シート中に導電性微粒子が分散され、厚み方向（接続方向）に導電性を有し、面方向（横方向）に絶縁性を有するシート状のものである。導電性微粒子は、例えば銀、金、銅、ニッケル等の金属や炭素等、導電性を有する物質から形成されている。
ＡＣＰ６１は、絶縁性の樹脂と、この樹脂中に分散させられた導電性微粒子とからなるペースト状のものである。
前記シート及び樹脂は、例えば、熱硬化性樹脂等からなり、溶融した後に固化することで、回路基板１０の外部接続端子部３５とＦＰＣ５０の端子５５とを接着するようになっている。
また、ＡＣＦ６０及びＡＣＰ６１は、後述するように加圧されることによって加圧方向に導電性微粒子が連続することにより、この連続した導電性微粒子を介して、外部接続端子部３５と端子５５とを電気的に接続するようになっている。
本実施形態においては、ＡＣＦ６０を用いてＦＰＣ５０を接続したが、ＡＣＦ６０の代わりにＡＣＰ６１を用いてＦＰＣ５０を接続するようにしてもよい。

次に、電気泳動パネル１００にＦＰＣ５０を実装する方法及び電気泳動装置１の製造方法について図４を用いて説明する。なお、図４においては、電気泳動部２００を模式的に示している。
本実施形態においては、前記半導体層３１の厚みを５０ｎｍ、前記絶縁膜３２厚みを１６００ｎｍ、前記保護膜厚みを１０００ｎｍとした。
したがって、本実施形態においては、外部接続端子部３５の上に２６５０ｎｍの有機膜３７が形成された電気泳動パネル１００にＦＰＣ５０を実装した。

ＦＰＣ５０を実装する際には、前記端子５５又は、前記外部接続端子部３５上にＡＣＦ６０を仮接着したり、あるいはＡＣＰ６１を塗布する必要がある。
本実施形態においては、ＦＰＣ５０の端子５５上にＡＣＦ６０を加熱及び加圧することで仮接着を行った。
仮接着の温度は、４０℃〜６０℃が好ましく、本実施形態では５５℃にて仮接着を行った。また、接着する圧力は、２０〜４０Ｋｇ／ｃｍ^２が好ましく、本実施形態では、３０Ｋｇ／ｃｍ^２で加圧することで仮接着を行った。また、加熱及び加圧する接着時間は、２〜１０secが好ましく、本実施形態では、３secにて仮接着を行った。
なお、ＡＣＦ６０の仮接着の方法としては、加熱及び加圧の代わりに、接着テープ等で外部接続端子部３５上にＡＣＦ６０を仮接着するようにしてもよい。

図４（ａ）に示すように、ＦＰＣ５０に形成された端子５５が、回路基板１０に形成された外部接続端子部３５の略直上となるように、ＦＰＣ５０の位置合わせを行う。
したがって、端子５５と外部接続端子部３５との間にはＡＣＦ６０が介在した状態となり、ＦＰＣ５０はＡＣＦ６０と有機膜３７とを介して外部接続端子部３５上に配置される。

次に、図４（ａ）に示した矢印方向に、ＦＰＣ５０を前記外部接続端子部３５に向けて加圧しつつ、ＡＣＦ６０を加熱して、ＦＰＣ５０を電気泳動パネル１００に圧着する。
この圧着の条件としては、温度は１３０℃〜１６０℃が好ましく、本実施形態では１５５℃で行った。また、圧力は、２０〜４０Ｋｇ／ｃｍ^２が好ましく、本実施形態では、ＦＰＣ５０にＡＣＦ６０を仮接着した場合と同様に、３０Ｋｇ／ｃｍ^２で加圧した。また、加熱及び加圧する圧着時間は、２〜１０secが好ましく、本実施形態では、ＦＰＣ５０にＡＣＦ６０を仮接着した場合と同様に、３secにて圧着した。

ここで前述したように、ＡＣＦ６０に含まれている導電性微粒子は、導電性を有する金属材料等から形成されているので、有機膜３７に比べて硬い材料となっている。
よって、図４（ｂ）に示すように、矢印方向に、ＡＣＦ６０を介してＦＰＣ５０を加圧していくと、前記導電性微粒子が前記有機膜３７を押し開くようにして孔を開ける。
したがって、最終的には、図４（ｃ）に示すように、ＦＰＣ５０はＡＣＦ６０を介して端子５５に接するようになる。
このとき、前記ＡＣＦ６０内の連続した導電性微粒子の一方が外部接続端子部３５に接触するようになり、他方が端子５５に接触するようになる。
よって、前記外部接続端子部３５と前記端子５５とは導電性微粒子を介して導通した状態となる。また、外部接続端子部３５と端子５５との間には、導電性微粒子によって押し開いてきた有機膜３７とＡＣＦ６０中の樹脂とが混在した状態となる。

すなわち、ＡＣＦ６０を加熱しているので、接着シートが溶融して固化することで、外部接続端子部３５と前記端子５５との間を接着して、導電性微粒子による導通状態を保持するようになる。
このようにして、ＦＰＣ５０が電気泳動パネル１００上に実装されて、電気泳動装置１が製造される。

このような電気泳動表示装置１の製造方法にあっては、ＦＰＣ５０の端子５５と外部接続端子３５との間に、ＡＣＰ６０が介在するので、ＦＰＣ５０の上から加圧することで、ＡＣＦ６０の中に介在する導電性微粒子が、外部接続端子部３５を覆っている有機膜３７を押し開くことで、孔を開けるようになる。
よって、有機膜３７の剥離を行わずに、電気泳動パネル１００の端子５５と外部接続端子部３５との間で導通を取ることができる。したがって、有機膜３４を剥離するためのフォトリソグラフィやエッチングの工程を省くことができ、電気泳動装置１の製造工程を少なくして、電気泳動装置１の製造コストを削減できる。

また、半導体素子として有機薄膜トランジスタ１０ａを用いたので、チャネル領域となる半導体層３１が有機膜によって形成されている。よって、半導体層３１を例えばスピンコート法で形成した場合、この半導体層３１は電気泳動パネル１００の外部接続端子部３５を覆って形成されるが、本発明の実装方法を採用すれば、前記外部接続端子部３５上の半導体層３１についてもこれを剥離することなく、ＦＰＣ５０の端子５５を前記外部接続端子部３５に導通させることができる。よって、前述したように製造工程削減による製造コストの低減化を図ることができる。

また、回路基板１０がフレキシブル性を備えているので、これを備えた電気泳動パネル１００自体がフレキシブル性を有するものとなり、したがって、ＦＰＣ５０を実装した際にも電気泳動装置１全体としてフレキシブル性を有することができる。

このようなＦＰＣ５０を実装方法にあっては、有機膜３７を剥離することなくＦＰＣ５０を実装できる工程を備えているので、電気泳動装置１の製造工程を少なくでき、また製造コストを削減できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、本実施形態においては、ベース基板２０の材質としてポリカーボネイトを用いたが本発明はこれに限定されることはなく、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、または、ＦＰＣ５１と同一材料のポリイミド等を用いてもよい。また、本実施形態では、トップゲート構造について説明したが、構造を限定するものではなく、ボトムゲート構造であってもよい。
また、本実施形態においては、ベース基板２０上に形成された半導体層３１が有機材料からなる有機薄膜トランジスタ１０ａの場合について説明したが、無機薄膜トランジスタが基板上に形成されている場合においても、例えば、駆動ＩＣに接続される配線パッド部等の上が有機膜で覆われていれば本発明において導通をとることができる。
また、本実施形態においては、電気泳動パネル１００にＦＰＣ５０圧着して、電気泳動表示装置１を製造したが、回路基板１０にＦＰＣ５０を圧着した後に、電気泳動パネル１００を設けることで電気泳動装置１を製造するようにしてもよい。

本発明の製造方法によって得られた電気泳動装置。 回路基板の正面図。 回路基板の要部模式断面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実装方法の模式的な工程説明図。

符号の説明

１…電気泳動装置（電気光学装置）、１０…回路基板（基板）、１０ａ…有機薄膜トランジスタ（半導体素子）、２０…ベース基板（基板）、３５…外部接続端子部（第１の端子部）、３７…有機膜、５０…ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）、５５…端子（第２の端子部）、６０…ＡＣＦ（異方性導電フィルム）、６１…ＡＣＰ（異方性導電ペースト）、１００…電気泳動パネル

Claims (5)

1. 半導体素子と、該半導体素子と外部とに電気的に接続する第１の端子部と、該第１の端子部を覆う有機膜を備える基板にフレキシブルプリント基板を実装する方法であって、
   前記フレキシブルプリント基板上の第２の端子部を前記有機膜上から前記第１の端子部に向けて加圧し、前記有機膜を突き破ることで前記第１の端子部と導通させる工程と、を有することを特徴とするフレキシブルプリント基板の実装方法。
2. 基板上に、半導体素子と、該半導体素子と外部とに電気的に接続する第１の端子部と、を形成し、該第１の端子部を覆うように有機膜を形成する工程と、
   前記基板に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板の前記第２の端子部を前記有機膜上から前記第１の端子部に向けて加圧し、該第１の端子部と導通させる工程と、を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
3. 請求項２に記載の電気光学装置の製造方法であって、
   前記第２の端子部と前記有機膜との間に異方性導電ペースト又は異方性導電フィルムを介在することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
4. 請求項２又は請求項３に記載の電気光学装置の製造方法であって、
   前記半導体素子が有機薄膜トランジスタであることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の電気光学装置の製造方法であって、
   前記基板が可撓性を有したものであることを特徴とする電気光学装置の製造方法。

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