JP2008243947A - フレキシブル回路基板およびそれを用いた回路実装体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板とフレキシブル回路基板とを異方性導電膜を介し熱圧着することにより電気的、機械的に接続を取る際、異方性導電膜内に含有する導電粒子へ必要以上に加圧力が加わることにより、基板上に形成された透明電極膜の割れが生じる。この割れを防止し、接続信頼性に優れた回路実装体を提供すること。
【解決手段】電極配線１４が露出している接続部（熱圧着部３８）を有するフレキシブル回路基板８において、接続部の幅方向における両端部に、電極配線１４より大きい厚みを有する補助材（カバーレイフィルム１０）を備えていることを特徴とする。また、接続電極を備えた基板と、電極配線が露出している接続部を有するフレキシブル回路基板とを導電粒を介して電気接続部にて電気的に接続した回路実装体において、電気接続部の幅方向における両端部に、電極配線より大きい厚みを有する補助材を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶パネルなどに用いられる回路実装体に関し、特にフレキシブル回路基板と表示パネルとの接続部分に関し、その中でもフレキシブル回路基板の接続部形状に関する。

回路実装体を用いた液晶表示装置を例に以下説明する。従来から、液晶表示基板と液晶表示基板とを所定の間隙を設けて対向させ、その間隙にシール剤によって液晶層を注入し、液晶層を介して対向するように各基板上に設けた透明電極膜によって画素部を形成し、少なくとも、片方の液晶表示基板上に画素部を形成する電極に電気信号を印可するための引き出し電極を設けた液晶表示パネルが用いられている。そして、このような液晶表示パネルにおいては、画素部を形成する電極に印可する電気信号によって液晶層の光学特性を変化させ、画素のオン、オフを制御して表示を行っている。

このような従来の液晶表示パネルを用いた表示装置の構成について、携帯電話に代表される液晶表示装置を例として図８および図９を用いて説明する。図８は従来の液晶表示装置の平面図、図９は、図８のＤ−Ｄ′断面図である。

この液晶表示パネルは、図８に示すように、液晶表示基板４上に設けたｍ本のストライブ状の透明電極６と対向した液晶表示基板４上に設けたｎ本のストライプ状の透明電極膜６を有し、液晶表示基板４上に形成された透明電極膜６と対向した液晶表示基板４上に形成された透明電極膜６の交差部であるｍ×ｎ個の画素部からなる表示領域を有するマトリクス型の液晶表示装置である。液晶表示基板４と対向した液晶表示基板４とは、図示しないスペーサーにより所定の間隙を設けて対向させ、図示しないシール材により接着し、その間隙に液晶を封入して封孔材により密閉し、気密性を確保する。

そして、液晶表示基板４上に形成された透明電極膜６は、液晶表示パネルの表示領域からシール材の外側に延長しており、図９に示したように、駆動回路へ電気信号を伝送するためのフレキシブル回路基板８と電気的に接続している。この電気的に接続している部位を電気接続部と称することにする。液晶表示基板４とフレキシブル回路基板８とをエポキシ樹脂やアクリル樹脂に導電粒子を含有した、異方性導電膜１６で仮接続し、さらに熱圧着機で本圧着を行うことにより、液晶表示基板４上に形成された透明電極膜６と異方性導電膜に含有した導電粒子２４とフレキシブル回路基板８上に形成された電極配線１４との接続をとることが出来る。異方性導電膜の中に含有されている導電粒子の直径は、小さいもので３μｍ〜５μｍである。また、圧着部は、曲げることを強いられるため補強がなされており、一般的に、液晶表示基板４とフレキシブル回路基板８を圧着した上部と圧着部裏面に接着テープ２８を張ることで、フレキシブル回路基板の剥がれに対する強度の向上を行っている。

特開２００５−３３８６９９公報（第５頁、第１図）

しかしながら、最近になって液晶表示パネル、タッチパネル等に用いる基板は、重く、厚く、割れやすいガラス基板に変わる材料として透明な樹脂基板が用いられるようになってきている。

透明樹脂基板はガラス基板と比較するとはるかに柔らかく塑性変形率が大きく異なるため、異方性導電膜を介しフレキシブル回路基板を熱圧着接続する際、図１０に図示したように、透明電極膜に割れ３２が生じてしまう。よって、高い信頼性を維持しながら導電粒子を介して上下基板の導通を取ることが非常に難しい。導電粒子においては、曲率半径の小さいもの、すなわち直径の大きなものが透明電極膜の割れには有効であるが、やはり加える熱や加圧力によって、透明電極膜は割れを起こす。このように透明樹脂基板にフレキシブル回路基板を異方性導電膜を使用し、熱圧着接続をする際には、透明電極膜が割れないようにすることが課題となっていた。

本発明の目的は、フレキシブル回路基板と表示パネルとの接続部を異方性導電膜を介して熱圧着する際、熱や圧力等の要因が若干変化しても透明電極膜の割れが生じないＦＰＣの実装構造を提供することを目的としている。

本発明のフレキシブル回路基板は、接続部の幅方向における両端部に、電極配線より大きい厚みを有する補助材を備えていることを特徴とする。また、接続部において、接続電極を備えた基板と、導電粒を介して圧着によって電気接続されることを特徴とする。

電極配線は、ベースフイルムとカバーレイフイルムとの間に挟まれた構成を有し、接続部における電極配線が露出している部位はカバーレイフイルムが除去された部位であり、補助材はカバーレイフイルムであることを特徴とする。

本発明の回路実装体は、接続電極を備えた基板と、電極配線が露出している接続部を有するフレキシブル回路基板とを導電粒を介して電気接続部にて電気的に接続した回路実装体であって、電気接続部の幅方向における両端部に、電極配線より大きい厚みを有する補助材を備えていることを特徴とする。

また、フレキシブル回路基板は、ベースフイルムとカバーレイフイルムとの間に電極配線が挟まれた構成を有し、接続部における電極配線が露出している部位はカバーレイフイルムが除去された部位であり、補助材はカバーレイフイルムであることを特徴とする。また補助材は、シート状の樹脂材料であることを特徴とする。また補助材は、電極配線の厚さより大きく、電極配線の厚さと導電粒の厚さとを足した厚さより小さいことを特徴とする。

以上のように本発明のフレキシブル回路基板および回路実装体によれば、例えば液晶パネルとフレキシブル回路基板とを異方性導電膜を介し接続する場合、加圧力の変動が起こりうる場合でも、フレキシブル回路基板の熱圧着部の両端部に補助材を設けることで、熱圧着を行う際、液晶パネルとフレキシブル回路基板間の隙間が決定されるので、ヒートツール降下時の最後のストロークが抑制され、導電粒子に過大な加圧力が掛かり極端に潰されることが無い。したがって、液晶パネル上に形成された透明電極膜にも過大加圧力が加わることが無く、透明電極膜の割れが起こることが無くなり、透明電極膜の割れが起因して起こる透明電極膜で形成された配線の断線による不良発生を皆無にすることができる。

さらに、フレキシブル回路基板の設計と導電粒子のサイズ選定を行うことにより、導電粒子の変形量を決定ことができるため、熱圧着装置側での構造を複雑にすることがなく、容易に回路実装体を製造することができる。

本発明を以下の図にしたがって、例として液晶パネルを用いた回路実装体について、詳
細に説明する。図１は本発明のフレキシブル回路基板の平面図および断面図であり、図２は液晶パネルとフレキシブル基板を接続した液晶表示装置の平面図、図３は図２のＣ−Ｃ’断面図、図４は図２のＡ−Ａ’断面図、図５は図２のＢ−Ｂ’断面図、図６は、本発明における液晶パネルとフレキシブル回路基板とをヒートツールで熱圧着している断面図、第７図は導電粒子直径１０μｍ時のカバーレイフィルム厚さと熱圧着後の微小割れ発生率、オープン発生率との関係を示したグラフである。

本実施例では液晶パネルと、フレキシブル回路基板とを実装する実装体について、詳細に説明する。液晶パネルは接続電極として透明電極膜を、基板として樹脂基板を用いている。

図１に本発明のフレキシブル回路基板８の構成を示す。図１の上図はフレキシブル回路基板の平面図である。図１の上図において、フレキシブル回路基板８の電極配線１４が露出しているところが接続部の熱圧着部３８である。熱圧着部３８の幅方向における両端部、電極配線１４の両端部から少し離した所で、干渉しないように従来のカバーレイフィルム境界線３６からカバーレイフィルム２６を延長することにより、補助材であるカバーレイフィルム延長部１０を形成する。

図１の下図は、上図のＦ−Ｆ´断面図である。フレキシブル回路基板８は、カバーレイフィルム１０およびベースフィルム１２の間に電極配線１４が挟まれた構成となっている。熱圧着部３８の電極配線１４が露出しているところは、カバーレイフィルム１０が除去して形成され、カバーレイフィルムは、カバーレイフィルムをラミネート接着するための接着剤層が１５μｍの厚さで形成され、その上部に１２．５μｍ厚さのポリイミドフィルムを形成されている。したがって、総合したカバーレイフィルムの厚さｂは、２７．５μｍとなっている。

またベースフィルム１２上には電極配線の芯部であるところの１８μｍのＣｕを形成し、その後、Ｃｕが最終メッキであるＡｕ表面への拡散を防止するため、電解メッキ法にてバリアーメタルであるところのＮｉメッキを２μｍ行った。Ｎｉメッキは無電解メッキ法でも可能である。最後に無電解メッキ法にて、Ａｕフラッシュメッキを０．０５μｍ形成した。したがって、電極配線１４の総合した電極配線厚さａは、２０．０５μｍとなっている。

図２は液晶パネルとフレキシブル基板を接続した装置の平面図であり、図３は図２のＣ−Ｃ’断面図、図４は図２のＡ−Ａ’断面図、図５は図２のＢ−Ｂ’断面図である。図２図３、図４、図５を用いて本発明の回路実装体について説明する。図２の液晶パネルについては、従来の液晶パネルの構成を採用することができる。また、先に示した図１０と同じ構成部材のものは同じ符号で示している。

図３、図４、図５において、フレキシブル回路基板８の電極配線１４と異方性導電膜１６に含有されている導電粒子２４の導電粒子直径は１０μｍのものを使用した。したがって、電極配線１４と導電粒子との総合した厚さは、３０．０５μｍとなる。よって、カバーフィルム厚さｂより２．５５μｍ厚くなっている。また、液晶パネルの透明電極膜６の厚さは、１００〜２００Å程度なので、透明電極膜６の厚さは無視することができる。

次に、本発明の図１で図示したフレキシブル回路基板を用いた回路実装体の製造方法について図６を用いて説明する。図６に図示したように、液晶表示基板４とフレキシブル回路基板８とを異方性導電膜１６を介して配置し、ヒートツール３４を下降させて熱圧着する。この際、本発明における異方性導電膜１６に含有されている導電粒子２４の大きさは
、熱圧着後の導電粒子２４の変形量を決定する上では非常に重要な要素である。

補助材であるカバーレイフィルム１０の厚みが、液晶表示基板４側に形成された透明電極膜６の厚みｄと、フレキシブル回路基板８のベースフィルム１２上に形成された電極配線１４の厚みと導電粒子２４の直径とを総合した厚みより大きくなりすぎた場合は、ヒートツール３４を下降し熱圧着を行っても導電粒子２４が異方性導電膜の樹脂中に浮遊したまま樹脂硬化してしまう状態になるため、電気的に導通が取れなくなってしまう。よって、補助材であるカバーレイフィルム１０の設計値は、フレキシブル回路基板８のベースフィルム１２上に形成された電極配線１４の厚みより大きくし、かつ、液晶表示基板４側に形成された透明電極膜６の厚みｄと、フレキシブル回路基板８のベースフィルム１２上に形成された電極配線１４の厚みと導電粒子２４の直径とを総合した厚みより小さくする必要がある。ただし、先に記述したとおり透明電極６の厚みは無視することができる。

図６に図示するように、液晶表示基板４とフレキシブル回路基板８とを異方性導電膜１６を介しヒートツール３４を下降させた熱圧着後の導電粒子厚さｅは、（カバーレイフィルム厚さｂ−電極配線厚さａ）＝（２７．５−２０．５）＝７．５μｍとなる。したがって、本実施例で行った液晶表示基板４とフレキシブル回路基板８とを異方性導電膜１６を介しヒートツール３４を下降させ熱圧着する際の導電粒子２４の変形量は、異方性導電膜に含有された導電粒子直径が１０μｍ、熱圧着後の導電粒子の厚さｅが７．５μｍなので、導電粒子は２５％程度潰す方向に変形させたことになる。

熱圧着後の導電粒子２４の変形量は、２５％が一般的に最良で、このように製造された回路実装体の透明電極膜６は微小クラック、つまり割れやひびの発生が無く、接続抵抗値も安定して低抵抗であった。

図７に、直径１０μｍの導電粒子を用いて、補助材であるカバーレイフィルム厚さｂと透明電極膜の微小割れ発生率との関係を図示する。斜線部が不良発生領域で、微小割れが発生する微小割れ発生エリアと導電粒子が異方性導電膜の樹脂中に浮遊してしまうオープン発生エリアである。図８に図示されるように、カバーレイフィルム厚さｂが約２０μｍ以下だと微小割れ発生率が上昇し、カバーレイフィルム厚さｂが約３０μｍ以上だとオープン発生率が上昇するため、直径１０μｍの導電粒子の場合には、補助材であるカバーレイフィルムの厚さは２０〜３０μｍの厚さとするのが好ましい。

また、本実施例では補助材にフレキシブル回路基板のカバーレイフィルムを延長して用いたが、カバーレイフィルムとは別体の弾力性を備えたシート状の樹脂材料であってもよい。また、またそのシート状の樹脂材料は、導電粒を介して電気的に接続する部位の電気接続部であれば、フレキシブル回路基板に配置させても、または接続電極を備えた基板側に配置してもどちらでも構わない。

本発明のフレキシブル回路基板の平面図と側面図である。 本発明の実施例における液晶表示装置の構造を示す平面図である。 本発明の実施例における液晶表示装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施例における液晶表示装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施例における液晶表示装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施例におけるフレキシブル回路基板と液晶表示パネルとの熱圧着の際の断面図である。 導電粒子直径１０μｍ時のカバーレイフィルム厚と熱圧着後の微小割れ発生率とオープン発生率の関係を示したグラフである。 従来の液晶表示装置を示す平面図である。 従来の液晶表示装置を示す断面図である。

符号の説明

４ 液晶表示基板
６ 透明電極膜
８ フレキシブル回路基板
１０ カバーレイフィルム
１２ ベースフィルム
１４ 電極配線
１６ 異方性導電膜
１８ 液晶
２０ スペーサー
２２ シール
２４ 導電粒子
２６ カバーレイフィルム
２８ 補強テープ
３４ ヒートツール
３６ 従来のカバーレイフィルム境界線
３８ 熱圧着部

Claims (7)

1. 電極配線が露出している接続部を有するフレキシブル回路基板において、
   前記接続部の幅方向における両端部に、前記電極配線より大きい厚みを有する補助材を備えていることを特徴とするフレキシブル回路基板。
2. 前記接続部において、接続電極を備えた基板と、導電粒を介して圧着によって電気接続されることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル回路基板。
3. 前記電極配線は、ベースフイルムとカバーレイフイルムとの間に挟まれた構成を有し、前記接続部における前記電極配線が露出している部位は前記カバーレイフイルムが除去された部位であり、前記補助材は前記カバーレイフイルムであることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル回路基板。
4. 接続電極を備えた基板と、電極配線が露出している接続部を有するフレキシブル回路基板とを導電粒を介して電気接続部にて電気的に接続した回路実装体において、
   前記電気接続部の幅方向における両端部に、前記電極配線より大きい厚みを有する補助材を備えていることを特徴とする回路実装体。
5. 前記フレキシブル回路基板は、ベースフイルムとカバーレイフイルムとの間に前記電極配線が挟まれた構成を有し、前記接続部における電極配線が露出している部位は前記カバーレイフイルムが除去された部位であり、前記補助材は前記カバーレイフイルムであることを特徴とする請求項４に記載の回路実装体。
6. 前記補助材は、シート状の樹脂材料であることを特徴とする請求項４に記載の回路実装体。
7. 前記補助材は、前記電極配線の厚さより大きく、前記電極配線の厚さと前記導電粒の厚さとを足した厚さより小さいことを特徴とする請求項４に記載の回路実装体。

Images