JP2017188510A - 電子デバイス、電子デバイスの製造方法、及び電子デバイスを備える実装基板 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1を参照して、本実施の形態に係る電子デバイス10について説明する。図1は、電子デバイス10を示す平面図である。
まず、基材20について詳細に説明する。図2において、符号W1は、第1方向D1における基材20の第2部分20bの幅を表し、符号W2は、第2方向D2における基材20の第1部分20aの幅を表す。また、符号L1は、隣り合う2つの第2部分20bの間の、第1方向D1における距離を表し、符号L2は、隣り合う2つの第1部分20aの間の、第2方向D2における距離を表す。上述の単位領域15は、隣り合う2つの第2部分20bと、隣り合う2つの第1部分20aとによって画定されるので、単位領域15は、L1×L2によって算出される面積15Sを有する四角形である。
幅W1及び幅W2を4μm以上にすることにより、第1部分20a上に設けられる第1ラインXの幅、及び、第2部分20b上に設けられる第2ラインYの幅を十分に確保することができ、第1ラインX及び第2ラインYの配線抵抗を十分に低くすることができる。これによって、トランジスタ素子30を適切に電気的に駆動又は制御することができる。また、フォトリソグラフィーのような一般的な製造方法で第1ラインX及び第2ラインYを形成することが可能になる。
また、幅W1及び幅W2を1000μm以下にすることにより、トランジスタ素子30を駆動又は制御する回路における寄生容量が、回路の動作に支障をきたす程度に大きくなってしまうことを抑制することができる。
距離L1及び距離L2を30μm以上にすることにより、第2部分20bの幅W1及び第1部分20aの幅W2、並びに、第2部分20b上の第2ラインYの幅及び第1部分20a上の第1ラインXの幅を十分に確保することができる。このため、フォトリソグラフィーのような一般的な製造方法で第1ラインX及び第2ラインYを形成することが可能になる。
距離L1及び距離L2を10000μm以下にすることにより、トランジスタ素子30の分布密度を十分に確保することができる。このため、後述するように例えば電子デバイス10を用いて圧力センサを構成する場合に、圧力を測定する計測点の数を十分に確保することができる。
比率を0.005以上にすることにより、第1部分20a上に設けられる第1ラインXの幅、及び、第2部分20b上に設けられる第2ラインYの幅を十分に確保することができ、第1ラインX及び第2ラインYの配線抵抗を十分に低くすることができる。
また、比率を0.5以下にすることにより、トランジスタ素子30を駆動又は制御する回路における寄生容量が、回路の動作に支障をきたす程度に大きくなってしまうことを抑制することができる。
基材20の厚みTを10μm以上にすることにより、基材20の強度を確保し、これによって、電子デバイス10を伸縮させたときに基材20が降伏するまで変形してしまうことを抑制することができる。
また、基材20の厚みTを200μm以下にすることにより、基材20の十分な伸縮性を確保することができる。なお、基材20の第1部分20aの厚み、第2部分20bの厚み、及び第3部分20cの厚みは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
また、各箇所における基材20の厚みを、電子デバイス10の総厚みから、トランジスタ素子30単体の厚みを引くことによって算出してもよい。電子デバイス10の総厚みとは、トランジスタ素子30の厚み、及びトランジスタ素子30を支持する基材20の第3部分20cの厚みの合計である。電子デバイス10の総厚みは、例えば、ミツトヨ社製の高精度デジマチックマイクロメータ MDH−25Mなどのマイクロメータを用いて測定することができる。トランジスタ素子30単体の厚みは、例えば、トランジスタ素子30の表面と基材20の第3部分20cの表面との間の段差として測定され得る。段差は、例えば、小坂研究所製の表面粗さ測定機 SE4000を用いて測定することができる。
以下、基材20の第3部分20cに配置されるトランジスタ素子30について詳細に説明する。図3に示すように、トランジスタ素子30は、ゲート電極31、ゲート絶縁膜32、ソース電極33、ドレイン電極34、半導体層35、及び絶縁層36を含む。
本実施の形態において、基材20は、上述のように、第1ラインX及び第2ラインYを支持する網目状の第1部分20a及び第2部分20bと、第1部分20a及び第2部分20bによって画定される単位領域15に設けられ、トランジスタ素子30を支持する第3部分20cと、を含む。また、単位領域15において、基材20のうち第3部分20c以外の部分には貫通孔23を形成している。この場合、基材20は、網目構造に起因する伸縮性を有することができる。具体的には、例えば図4に示すように、電子デバイス10に張力Sを加えた場合、基材20は、第1部分20aと第2部分20bとが成す角度θが変化することによって、伸縮することができる。なお、このような網目構造に起因する伸縮は、電子デバイス10に張力Sを加える前の状態における、第1部分20aが延びる第1方向D1と第2部分20bが延びる第2方向D2とが成す角度を二等分する第3方向D3において生じやすい。
以下、図6及び図7を参照して、本実施の形態による電子デバイス10の一応用例について説明する。ここでは、電子デバイス10を用いて圧力センサを構成する例について説明する。図6は、電子デバイス10を用いて構成された圧力センサを示す図である。また、図7は、圧力センサの回路を示す図である。
以下、電子デバイス10を基板52に搭載して実装基板50を構成する例について、図8を参照して説明する。
以下、図9乃至図12を参照して、電子デバイス10の製造方法について説明する。ここでは、後述する支持体70上に電子デバイス10を形成し、次に、電子デバイス10を支持体70から分離することによって、電子デバイス10を得る例について説明する。
電子デバイス10の製造工程においては、まず、可撓性を有する支持基板72が巻き取られた巻回体72mを準備する。次に、巻回体72mから支持基板72を巻き出して、搬送方向P1に沿って支持基板72を搬送する。その後、支持基板72を搬送しながら、剥離層形成部62を用いて支持基板72上に剥離層74を形成する。このようにして、支持基板72と、支持基板72上に設けられた剥離層74と、を備える支持体70を準備する。図10は、支持体70の搬送方向P1に直交する、支持体70の幅方向P2における支持体70の断面図である。
次に、図11に示すように、複数の貫通孔23が形成された基材20を支持体70上に設ける基材準備工程を実施する。例えば、はじめに、感光性を有する樹脂層を、コーティング法などによって支持体70上に設ける。次に、貫通孔23に対応したパターンで樹脂層を露光し、現像することにより、複数の貫通孔23が形成された基材20を得ることができる。その他の例としては、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法などによって、貫通孔23に対応したパターンで樹脂層を支持体70に印刷することにより、複数の貫通孔23が形成された基材20を得てもよい。
次に、図12に示すように、基材20のうち貫通孔23が形成されていない領域に第1ラインX、第2ラインY及びトランジスタ素子30を形成する素子形成工程を実施する。
次に、分離部65を用いて電子デバイス10を支持体70から分離する分離工程を実施する。図9に示すように、分離部65は、搬送方向P1における剥離層74の先端部74dに向けて溶解用流体68を吐出する吐出部67と、溶解用流体68が剥離層74の先端部74dに接触する位置において支持体70及び電子デバイス10にそれぞれ接する一対のローラー66と、を備える。
上述の実施の形態においては、単位領域15において基材20に形成された穴が、基材20を貫通する貫通孔23である例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図13に示すように、基材20に形成された穴は、基材20を貫通しない凹部24であってもよい。なお、凹部24は、図13に示すように、基材20の第1面21側に形成されていてもよく、若しくは、図示はしないが、基材20の第2面22側に形成されていてもよい。
また、第2領域R2の厚みT2を厚みT1及び厚みT3に比べて十分に小さくすることにより、基材20に十分な柔軟性を持たせることができる。また、第2領域R2の厚みT2を0.2μm以上にすることにより、電子デバイス10を伸縮させたときに第2領域R2が破損してしまうことを抑制することができる。
例えば、第1方向D1において少なくとも2箇所で基材20の第1領域R1の厚みを測定し、且つ、第2方向D2において少なくとも2箇所で基材20の第1領域R1の厚みを測定する。これらの測定結果の平均値を、厚みT1とする。
また、第1方向D1において少なくとも2箇所で基材20の第2部分20bの端部の厚みを測定し、且つ、第2方向D2において少なくとも2箇所で基材20の第1部分20aの端部の厚みを測定する。これらの測定結果の平均値を、厚みT3とする。
また、上述の本実施の形態の場合と同様に、各箇所における厚みT1及び厚みT3を、電子デバイス10の総厚みから、トランジスタ素子30単体の厚みを引くことによって算出してもよい。
上述の実施の形態及び第1の変形例においては、単位領域15に属する基材20に貫通孔23や凹部24などの穴を形成し、これによって、基材20の伸縮性を高める例を示した。本変形例においては、単位領域15全体の面積15Sに対する、単位領域15のうちトランジスタ素子30が配置される素子領域30Rの面積の比率を小さくすることにより、基材20の伸縮性を高める例について説明する。なお、本変形例において、単位領域15は、隣り合う2本の第1ラインX及び隣り合う2本の第2ラインYによって囲われた領域として画定される。
厚みTを10μm以上にすることにより、電子デバイス10を伸縮させたときに基材20が降伏するまで変形してしまうことを抑制することができる。また、基材20の厚みTを200μm以下にすることにより、基材20の十分な伸縮性を確保することができる。
上述の実施の形態及び変形例においては、トランジスタ素子30がいわゆるトップゲート型である例を示したが、これに限られることはない。例えば、図示はしないが、トランジスタ素子30は、ゲート電極31がソース電極33、ドレイン電極34及び半導体層35よりも基材20に近い位置に配置される、いわゆるボトムゲート型であってもよい。
〔電子デバイスの製造〕
まず、支持基板72、剥離層74及び封止層76を備える支持体70を準備した。具体的には、はじめに、1辺が150mmの正方形状を有し、厚み0.7mmの無アルカリガラスからなる支持基板72を準備した。次に、真空蒸着法によって、支持基板72上に、厚み30nmのホウ砂からなる剥離層74を形成した。その後、真空蒸着法によって、厚み100nmのアルミニウムからなる封止層76を形成した。
電子デバイス10から、長さ50mm、幅30mmの長方形状のサンプルを切り出した。この際、上述の第3方向D3が、サンプルの長さ方向となるよう、電子デバイス10からサンプルを切り出した。
第3部分20cを一辺0.5mmの正方形状とし、第3部分20cの面積20Sを0.25mm2としたこと以外は、実施例1の場合と同様にして、電子デバイス10を作製した。単位領域15の面積15Sに対する、単位領域15のうち貫通孔23が形成されている領域の面積23Sの比率は、0.75である。
第3部分20cを一辺0.8mmの正方形状とし、第3部分20cの面積20Sを0.64mm2としたこと以外は、実施例1の場合と同様にして、電子デバイス10を作製した。単位領域15の面積15Sに対する、単位領域15のうち貫通孔23が形成されている領域の面積23Sの比率は、0.36である。
基材20に貫通孔23を形成しなかったこと以外は、実施例1の場合と同様にして、電子デバイス10を作製した。
15 単位領域
20 基材
20a 第1部分
20b 第2部分
20c 第3部分
20d 第1接続部分
20e 第2接続部分
21 第1面
22 第2面
23 貫通孔
24 凹部
25R 非素子領域
30 トランジスタ素子
30R 素子領域
31 ゲート電極
32 ゲート絶縁膜
33 ソース電極
34 ドレイン電極
34a ドレインパッド
35 半導体層
36 絶縁層
37 開口部
38 貫通電極
41 第1電極
42 感圧体
43 第2電極
50 実装基板
52 基板
60 製造装置
62 剥離層形成部
64 電子デバイス形成部
65 分離部
70 支持体
72 支持基板
74 剥離層
76 封止層
R1 第1領域
R2 第2領域
X1〜Xm 第1ライン
Y1〜Yn 第2ライン
Claims (10)
- 基材と、
前記基材に設けられた複数の第1ラインと、
前記複数の第1ラインと交差する複数の第2ラインと、
前記第1ライン及び前記第2ラインに電気的に接続された素子と、を備え、
前記基材は、対応する前記第1ラインを支持する複数の第1部分と、対応する前記第2ラインを支持する複数の第2部分と、を少なくとも含み、
前記素子は、隣り合う2つの前記第1部分と、隣り合う2つの前記第2部分とによって囲われた領域として画定される単位領域に配置されており、
前記基材は、前記単位領域のうち前記素子と重ならない部分に形成された穴を有する、電子デバイス。 - 前記基材の前記穴は、前記基材を貫通する貫通孔を含む、請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記基材の前記穴は、前記基材を貫通しない凹部を含む、請求項1又は2に記載の電子デバイス。
- 前記単位領域の面積に対する、前記単位領域のうち前記穴が形成されている領域の面積の比率が、0.7以上である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電子デバイス。
- 基板と、
基板に設けられた電子デバイスと、を備え、
前記電子デバイスは、
基材と、
前記基材に設けられた複数の第1ラインと、
前記複数の第1ラインと交差する複数の第2ラインと、
前記第1ライン及び前記第2ラインに電気的に接続された素子と、を備え、
前記基材は、対応する前記第1ラインを支持する複数の第1部分と、対応する前記第2ラインを支持する複数の第2部分と、を少なくとも含み、
前記素子は、隣り合う2つの前記第1部分と、隣り合う2つの前記第2部分とによって囲われた領域として画定される単位領域に配置されており、
前記基材は、前記単位領域のうち前記素子と重ならない部分に形成された穴を有する、実装基板。 - 前記基板は、可撓性を有する、請求項5の実装基板。
- 前記素子は、電極及び半導体層を含むトランジスタ素子を含み、
前記実装基板は、前記トランジスタ素子の前記電極に電気的に接続された感圧体を更に備える、請求項5又は6に記載の実装基板。 - 支持体を準備する工程と、
前記支持体上に、複数の穴が形成された基材を設ける基材準備工程と、
前記基材のうち前記穴が形成されていない領域に、複数の第1ライン、前記複数の第1ラインと交差する複数の第2ライン、並びに、前記第1ライン及び前記第2ラインに電気的に接続された素子を形成する素子形成工程と、を備え、
前記基材のうち前記穴が形成されていない領域は、対応する前記第1ラインを支持する複数の第1部分と、対応する前記第2ラインを支持する複数の第2部分と、を少なくとも含み、
前記素子は、隣り合う2つの前記第1部分と、隣り合う2つの前記第2部分とによって囲われた領域として画定される単位領域に配置されている、電子デバイスの製造方法。 - 前記素子形成工程の後、前記素子が形成された前記基材を前記支持体から分離する分離工程を更に備える、請求項8に記載の電子デバイスの製造方法。
- 前記支持体は、支持基板と、前記支持基板上に設けられた剥離層と、を備え、
前記基材準備工程は、前記基材を、前記支持体のうち前記剥離層が形成されている側に設け、
前記分離工程は、前記剥離層を溶解させる工程を含む、請求項9に記載の電子デバイスの製造方法。
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