JP2017143128A - 異方性導電膜を用いた接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 アレイ基板と、ＦＰＣとをＡＣＦを用いて接続する構造において、ＡＣＦ接続端子面積を小さくすることなく、ピール強度の低下を防止する。
【解決手段】 ＡＣＦ１３を用いた接続構造において、ＦＰＣ２内の、アレイ基板４との接続用端子１０が列状に配列した接続端子領域２２に隣接する領域に貫通穴１１を具備し、ＡＣＦ１３がその貫通穴１１を貫通してリベット状の留め具となる構造とする。さらに、この貫通穴１１は、ＦＰＣ２内のアレイ基板４の端部に対向する領域に設けられている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、異方性導電膜を用いた接続構造に関するものであり、液晶表示装置に使用するフレキシブルプリント基板やチップオンフイルム基板などと、アレイ基板や回路基板とを接続する際に好適に用いることができる。

液晶表示装置の表示部を構成する液晶パネルは、互いに対向する一対の基板を有し、基板間がスペーサーによって一定に挟持されており、その基板間は液晶が満たされている。一方の基板は、複数の画素に対応して複数の薄膜ドランジスタ（以降、ＴＦＴと称す。）を形成したアクティブマトリクス型の基板（以後、アレイ基板と称す）であり、他方の対向基板はカラーフィルタ基板である。それぞれの基板上には画素毎に導電膜（画素電極）が形成されており、互いの導電膜間において蓄えられた電荷により、液晶を駆動制御している。

また、液晶パネルを駆動制御するためにアレイ基板上にＣＯＧ技術（ＣＯＧ：Chip On Glass）を用いてドライバＩＣが実装されている。このドライバＩＣは、制御回路基板からフレキシブルプリント基板（以降、ＦＰＣと称す：ＦＰＣはFlexible Printed Circuitsの略称。）などを経由して、信号・電源などが伝えられ、ＴＦＴを駆動制御することで各画素への印加電圧を制御し、液晶パネルの画素を遮光制御して表示を行っている。ここで、ＦＰＣやチップオンフイルム基板（以降ＣＯＦ基板と称す。ＣＯＦはChip On Filmの略称。）は、ポリイミドフィルム（以降ＰＩフィルムと称す）に接続配線用の銅箔パターンが形成された可撓性フィルム基板であり、液晶パネルあるいは制御回路基板と接続するための接続用端子部を有する。

アレイ基板とＦＰＣ間の接続には異方性導電フィルム（以降ＡＣＦと称す。ＡＣＦはAnisotropic Conductive Filmの略称。)を用いた接続方法が広く用いられている（特許文献１および２）。

ＡＣＦは熱硬化性樹脂フィルムの中に導電粒子を分散させたものである。制御回路基板の接続用端子あるいはアレイ基板の接続用端子上にＡＣＦを貼り付け、その上にＦＰＣを重ね合わせる。その後、ＦＰＣの上から加熱されたツールを押し当てることにより、制御回路基板あるいは液晶パネルの接続用端子とＦＰＣの接続用端子との間に導電粒子が挟まれ、電気的に導通する。同時に熱硬化性樹脂が熱によって硬化し、制御回路基板あるいはアレイ基板とＦＰＣとが物理的に固定され、導通状態を保持することができる（ＡＣＦ接続工程）。

特にＦＰＣ側は、樹脂材からなるＡＣＦとの接着相性のよい樹脂材からなるＰＩフィルムが露出する面積をその端子接続部に確保し、接着強度を確保する（特許文献１）。さらに、制御回路基板とＦＰＣ間にも同様にＡＣＦ接続方法が広く用いられている（特許文献３）。

特開２００３−２８７７６６号公報 特開平５−２６５０２２号公報 特開平４−３５２４８６号公報

液晶パネルはサイズの大小を問わず高解像度化、高精細化が進んでおり、中小型の液晶パネルにおいては、多数の接続用端子を備えたＦＰＣをアレイ基板上の限られたスペースに実装することになり、端子ピッチは狭ピッチ化の傾向にある。上述したように液晶パネルとＦＰＣは、図１１に示したように導電粒子１４が液晶パネルの接続用端子（非図示）とＦＰＣの接続用端子１０間に挟まれ、電気的に導通する。加えて狭額縁化も進んでおり、図１２に示したように接続用端子１０の端子長も短くなる傾向にある。ＦＰＣの接続用端子１０はＡＣＦ（非図示）内の導電粒子１４を一定量以上捕捉するために一定以上の面積が必要であり、図１３に示したように、ＦＰＣの接続用端子１０の面積を拡大し、端子間のスペース２０すなわちＰＩフィルムが露出する面積は更に狭くなる傾向にある。

図１４は、図１１における破線Ａ−Ａ間の断面図であり、図１４において、符号１６で示したＦＰＣ２の接続用端子１０とＡＣＦ１３間の界面における剥離耐性は、符号１５で示したＦＰＣ２のＰＩフィルム層とＡＣＦ１３間の界面における剥離耐性と比べて小さい。図１５は、図１３における破線Ｂ−Ｂ間の断面図であり、端子間のスペース２０が狭いため、ＦＰＣ２の接続用端子１０とＡＣＦ１３間の界面１６の割合は、ＦＰＣ２のＰＩフィルム層とＡＣＦ１３間の界面１５の割合と比べて大きくなる。このように端子間のスペース２０を狭くすることは、剥離耐性が小さいＦＰＣ２の接続用端子１０とＡＣＦ１３間の界面１６の割合を増やすことになり、ＡＣＦ接続のピール強度(剥離強度)が低下することを意味しており、場合によっては製造工程中での接続剥がれなど接続信頼性を落とすことになる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、狭ピッチ化や接続用端子幅が大きくなり、端子間のスペースが狭くなったＦＰＣと、アレイ基板または回路基板間でＡＣＦ接続した際のピール強度を確保することを目的とする。

この発明に係る異方性導電膜を用いた接続構造は、第１の基板（例えばアレイ基板）と、第２の基板（例えばＦＰＣ）とを異方性導電膜を用いて接続する構造であって、前記第２の基板は可撓性を有しており、前記第２の基板内で前記第１の基板との接続用端子が列状に配列した接続端子領域に隣接する領域に所定の形状の貫通穴を具備し、前記異方性導電膜が前記貫通穴を貫通していることを特徴とする。

本発明は、前記第２の基板に貫通穴を設け、圧着加工時にＡＣＦの熱硬化性樹脂をこの貫通穴を貫通させ、熱硬化後には、この貫通した樹脂によりピール強度が向上する。

本発明の実施の形態１および２に係る液晶表示装置の分解斜視図である。 図１に示した表示パネルとＦＰＣおよび制御回路基板の実装図である。 図２に記載の破線III−IIIにおける断面図である。 本発明の実施の形態１に係るＦＰＣの外形図である。 図１に記載の領域Ｃの拡大斜視図である。 従来のＦＰＣとアレイ基板間のピール強度測定時の断面図である。 実施の形態１に係るＦＰＣとアレイ基板間のピール強度測定時の断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例を表したＦＰＣの外形図である。 本発明の実施の形態２に係るＦＰＣの実装状態を表した上面図である。 従来のＦＰＣの外形図である。 従来のＦＰＣとアレイ基板間の導電粒子の分布図である。 従来のＦＰＣとアレイ基板間の導電粒子の分布図である(端子が短い時の例)。 従来のＦＰＣとアレイ基板間の導電粒子の分布図である(端子が短く幅広時の例)。 従来のアレイ基板-ＦＰＣ間の接続を表した断面図である。 端子幅が大きい時のアレイ基板-ＦＰＣ間の接続を表した断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明が重複して冗長になるのを避けるため、各図において同一または相当する機能を有する要素には同一の符号を付してある。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。液晶表示装置は、液晶パネル３と、液晶パネル３を背面側から照明するバックライト９とを備えている。そして液晶パネル３は、フロントフレーム７とリヤフレーム８間に挟まれて、バックライト９上の所定の位置に保持されている。また、液晶パネル３のアレイ基板（第１の基板）４上にはドライバＩＣ１がＣＯＧ技術を用いて実装されれている。このドライバＩＣ１が制御回路基板１７からＦＰＣ２（第２の基板）を経由して、信号や電源などが伝えられ、液晶パネル３を駆動制御することで、各画素への印加電圧を制御し、液晶パネル３の画素を遮光制御して表示を行っている。

図２は、図１における液晶パネル３、ドライバＩＣ１、ＦＰＣ２および制御回路基板１７の実装状態を表した平面図である。上述したように、液晶パネル３は、互いに対向する一対の基板を有し、基板間がスペーサーによって所定の間隔に保持されており、それら基板間に液晶を挟持している。一対の基板の一方は、複数の画素に対応して複数のＴＦＴを形成したアレイ基板４であり、他方はカラーフィルタ基板５である。アレイ基板４の周縁部には、複数のドライバＩＣ１がＣＯＧ実装されており、これらのドライバＩＣ１に対応して複数のＦＰＣ２がアレイ基板４の周縁部と制御回路基板１７間に実装されている。さらに詳しくは、ＦＰＣ２は、その周縁部にアレイ基板４対応および制御回路基板１７対応の接続用端子１０を有しており、アレイ基板４および制御回路基板１７の接続用端子１８とＡＣＦ接続されている。このようにＦＰＣ２は、制御回路基板１７側から信号や電源などをドライバＩＣ１に伝達する役割を担っている。

また、図３は、図２中に破線で記載のIII−III間の断面図である。さらに図４は、図２におけるＦＣＰ２の外形図である。図３、図４から明らかなように、ＦＣＰ２はその周辺部のアレイ基板４側と制御回路基板１７側とに接続用端子１０が設けられており、アレイ基板４や制御回路基板１７とのＡＣＦ接続端子領域２２を構成している。さらにそのＡＣＦ接続端子領域２２に隣接する左右の端部領域に、所定の大きさを持つ円形状の貫通穴１１がそれぞれ２箇所設けてある。

加えて、ＦＰＣ２の貫通穴１１は、ＡＣＦ実装した際にアレイ基板４や制御回路基板１７の端部に対向する領域に位置している。さらに詳しくは、前記貫通穴１１は、ＦＰＣ２の端部であって、ＡＣＦ接続が完了後、前記アレイ基板４や制御回路基板１７の外形切断箇所に近接する位置となる領域に形成されている。

ここで、上記「ＡＣＦ接続端子領域」とは、ＡＣＦ１３を介してアレイ基板４または制御回路基板１７側の接続用端子１８とＦＰＣ２側の接続用端子１０が対向するように複数配置されている領域を指す。図４に破線で示したようにＦＰＣ２には、アレイ基板４と制御回路基板１７との接続のためにＡＣＦ接続端子領域２２が、その端部に２箇所に配置されている。各接続端子領域２２は、複数の短冊状の接続用端子１０が列状に配列する領域である。

図５は、図１における領域Ｃの拡大斜視図である。図３および図５から明らかなように、貫通穴１１は、ＦＣＰ２の基材（ＰＩフィルム）やカバーレイ（非図示）を貫通しているので、上述のＡＣＦ接続工程において、ＦＰＣ２とアレイ基板４とをＡＣＦ１３を用いて熱圧着接合する加工をする際に、この貫通穴１１からＡＣＦ１３の熱硬化性樹脂が噴出する。この噴出した熱硬化性樹脂は、後に冷却することによって貫通穴１１を貫通してさらに噴出した状態で硬化する。この硬化した熱硬化性樹脂がリベット状の留め具となる。

＜ピール強度比較＞
図６は、比較対象となる従来のＦＰＣ２とアレイ基板４間のピール強度測定時の断面図である。先ず、図１０にて示した従来形状のＦＰＣ２を用いて、通常のＡＣＦ圧着工程を経てアレイ基板４とＡＣＦ接続を行った。その後、図６に記載のようにＦＰＣ２を図中の上方（矢印方向）に引き上げてピール強度の試験を行った。図６から明らかなように、アレイ基板４の切断箇所に近い端部において、ＦＰＣ２とＡＣＦ１３間の界面から剥離が始まっていることが分かる。

一方、図７は、実施の形態１に係るＦＰＣ２とアレイ基板４間のピール強度測定時の断面図である。本実施の形態においては、図４にて例示した本実施の形態１で採用したＦＰＣ２を用いて、通常のＡＣＦ圧着工程を経てアレイ基板４とＡＣＦ接続を行った。その後、図７に記載のように、ＦＰＣ２を図中の上方（矢印方向）に引き上げてピール強度の試験を行った。

図７から明らかなようにＦＰＣ２に設けられた貫通穴１１は図４や図７に示したように、ＦＰＣ２をアレイ基板４から引きはがそうとするときの引きはがされる起点となる位置に配置されている。すなわち上述したようにＦＰＣ２の貫通穴１１は、ＡＣＦ実装した際にアレイ基板４の端部に対向する領域に設けられており、詳しくはアレイ基板４の外形切箇所に近接する位置に形成されている。さらに、ＦＰＣ２とアレイ基板４との熱圧着接合加工時にこの貫通穴１１をＡＣＦ１３の熱硬化性樹脂を貫通して噴出させ、後に硬化することでリベット状の留め具になる。

図７に示したようにＦＰＣ２を図中の上方（矢印方向）に引き上げてピール強度を試験した場合、ＦＰＣ２を引きはがそうとする力が働いたときに上記リベット状の留め具保による保持効果が働き、ＦＰＣ２が剥がれ難くなり、ピール強度が向上する。

これにより機械的強度・信頼性が向上するとともに、接続用端子同士の電気的接続も安定し、全体として製品の品質・信頼性が向上する。

＜変形例１＞
ＦＰＣ実装辺が長い場合（所謂長尺ＦＰＣ）場合は図８に示すように、ＡＣＦ接続端子領域２２の中間位置に貫通穴１１追加してもよい。

＜変形例２＞
制御回路基板１７側とＦＰＣのピール強度が強い場合はアレイ基板４側のＡＣＦ接続端子領域２２だけに貫通穴１１を設け、制御回路基板１７側のＡＣＦ接続端子領域２２には貫通穴を設けない。

本実施の形態１における貫通穴１１の大きさ個数に特に制約はないが、少なくともＡＣＦ１３の熱硬化性樹脂が熱圧着接合加工時に貫通穴１１を貫通する程度の所定の大きさや個数にする必要がある。貫通穴１１を大きくし過ぎたり、個数を増やしすぎると熱圧着時に貫通穴１１を貫通するに十分な熱硬化性樹脂を確保することができなくなる可能性がある。また貫通穴１１の形状は円形である必要はなく、楕円や四角、三角など形状は問わない。こうすると、少なくともＡＣＦ樹脂が貫通穴１１を貫通していれば、ＦＰＣ２が剥がれ難くなり、ピール強度が向上する。

また、本実施の形態１における熱圧着接合加工時に使用する圧着治具においては、図示しないが、少なくともＡＣＦ１３の熱硬化性樹脂が貫通穴１１を貫通するように、圧着加工のヒートバー（熱発着用のボンディングツール）にＦＰＣ２に設けた貫通穴１１に対応する位置に窪みをつけたり、凹状の穴を開けるなどをするとよい。

ＡＣＦ樹脂の噴出量が多く硬化後の高さが高くなる場合は、ヒートバーの窪み量や凹穴の深さを小さくし、硬化後の高さを一定以上に制御する。

実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係るＦＰＣ２の実装状態を表した上面図の一部である。図９において、ＦＰＣ２の接続端子領域２２の端部に設けた貫通穴１１を実装位置合わせ用のアライメントマークとしても使用する。すなわちアレイ基板４上にアレイ基板側接続用端子１８の形成と同一行程において、前記貫通穴１１に対応するアレイ側アライメントマーク１９を形成する。アレイ基板側接続用端子１８およびアレイ側アライメントマーク１９は光を反射するＡｌやＭｏなど金属層を採用し、光学的な認識が容易である。また、貫通穴１１を貫通してリベット状の留め具となるＡＣＦ１３（図９中に一点鎖線で囲まれた範囲に配置される）は半透明な樹脂フィルム（熱硬化性樹脂）が基材となっており、ＡＣＦ実装前後で貫通穴１１とアレイ側アライメントマーク１９の位置ずれ具合などを視認可能である。

図１０に示した従来のＦＰＣ２においては、アレイ側アライメントマーク１９に対応した、接続用端子１０や配線に使用する銅箔パターンを用いて遮光性のアライメントマーク１２を接続端子領域２２の端部に設けていた。一方、本実施の形態におけるＦＰＣ２においては、貫通穴１１の他にはアレイ側アライメントマーク１９に対応するアライメントマークを設ける必要がない。

アレイ基板４に、ＦＰＣ２を実装する際には、アレイ側アライメントマーク１９と円形状の貫通穴１１とのアライメントを取るようにする。例えば図９に示したように、貫通穴１１内にアレイ側アライメントマーク１９が完全に含まれるように、貫通穴１１とアレイ側アライメントマーク１９を対向させ、ＦＰＣ２とアレイ基板４間の位置を合わせればよい。これにより、ＦＰＣ２の実装辺の長さ（ＦＰＣの幅）の拡大を防止することができ、ＦＰＣ２のコストを抑えることができる。

＜他の実施の形態＞
上述の実施の形態１および２では、アレイ基板４と制御回路基板１７間を接続するＦＰＣ２にドライバＩＣ１が実装されていない例を示したが、アレイ基板４にドライバＩＣ１を実装せず、このＦＰＣ２にドライバＩＣ１を実装する、所謂ＣＯＦ技術を用いた可撓性フィルム基板においても同様の貫通穴１１を設けることで同様の効果が得られることは言うまでもない。

なお、上述の実施の形態１および２では、第１の基板上の接続用端子部の一例として、液晶パネルのアレイ基板４と、第２の基板であるＦＰＣ２とをＡＣＦ接続した事例を採用して、その実施の形態を示したが、前記第１の基板として、特に接続用端子部が配置される基板材料としてはガラスである必要ははく、平板状の基板であれば、例えば上述の制御回路基板を構成するリジット基板であるプリント基板（ガラスエポキシ材）であってもよく、さらには可撓性を有する液晶表示装置（フレキシブルＬＣＤ）のアレイ基板を構成する樹脂基板であってもよい。また、アレイ基板は、液晶表示パネルの基板で有る必要はなく、有機ＥＬ表示装置、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System）ディスプレイなどの基板であってもよいのは無論である。

２ ＦＰＣ
４ アレイ基板
１０ 接続用端子
１１ 貫通穴
１２、１９ アライメントマーク
１３ 異方性導電フィルム（ＡＣＦ）
１７ 制御回路基板
２２ ＡＣＦ接続端子領域

Claims (3)

1. 第１の基板と、第２の基板とを異方性導電膜を用いて接続する構造であって、
   前記第２の基板は可撓性を有しており、前記第２の基板内で前記第１の基板との接続用端子が列状に配列した接続端子領域に隣接する領域に所定の形状の貫通穴を具備し、
   前記異方性導電膜が前記貫通穴を貫通していることを特徴とする異方性導電膜を用いた接続構造。
2. 前記貫通穴は、前記第２の基板内の前記第１の基板の端部に対向する領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の異方性導電膜を用いた接続構造。
3. 前記第１の基板上にアライメントマークを配設し、
   前記異方性導電膜を介して前記アライメントマークと、前記第２の基板に設けた前記貫通穴の貫通部が対向していることを特徴とする請求項１または２に記載の異方性導電膜を用いた接続構造。

Images