JP2018056277A - 電子部品の実装方法、電子部品の接合構造、基板装置、ディスプレイ装置、ディスプレイシステム - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、このような構成では、基板が電子部品よりも外周側に張り出すことになり、電子デバイスの小型化、電子デバイスの筐体内のスペースの有効利用等の妨げとなる。
しかし、このような構成ではコネクタを設けるためのスペースが必要である。電子デバイスの小型化、筐体内のスペースの有効利用等を有効に実現しているとは言い切れない。
また、基板と電子部品との間で、基板側の配線パターンと電子部品側の配線接続部との接合部以外の部分は絶縁されているが、この部分においても、異方性導電膜を構成する熱硬化性樹脂中に分散した導電性粒子が介在することになる。したがって、基板側の配線パターンと電子部品側の配線接続部との接合部以外の部分における絶縁性を阻害する要因にもなる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るディスプレイ装置の一部の構成を示す断面図である。図2は、上記ディスプレイ装置の一部を示す平面図である。図3は、上記ディスプレイ装置を構成する電子部品を示す図である。図4は、外周端面に接合パッドを形成した液晶パネルを示す側面図である。図5は、自己凝集半田を塗布した液晶パネルの外周端面に電子部品を押し付けた状態を示す平断面図である。図6は、自己凝集半田の半田粒子が凝集し始めている様子を示す平断面図である。図7は、自己凝集半田の半田粒子が自己凝集し、液晶パネルの外周端面と電子部品とが接合された状態を示す平断面図である。図8は、上記ディスプレイ装置から構成したディスプレイシステムを示す斜視図である。
図1、図2に示すように、ディスプレイ装置100Aは、液晶パネル(基板積層体、基板装置)110と、液晶パネル110に光を提供する光源部(図示無し)と、光源部で発した光を液晶パネル110の背面に導く光ガイド部(図示無し)と、を備えている。
第一基板111および第二基板112の少なくとも一方(図1の例では第一基板111)には、図示しないデータラインとゲートラインとからなる信号配線と、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor)等を備えた複数本の配線部(配線)113が設けられている。配線部113は、第一基板111と第二基板112との間の液晶層の液晶を駆動し、液晶パネル110における表示画像(映像)を形成する。この配線部113は、例えば、アルミ(Al)、銅(Cu)等の低抵抗の導電性材料の単体による単層構造により形成することができる。また、配線部113は、アルミ(Al)、銅(Cu)等の低抵抗の導電性材料の単体と、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)等の材料の単体との積層構造により形成することもできる。
また、各配線部113の端部113eは、配線部113の引き出し部とされ、錫(Sn)、鉛(Pb)、銀(Ag)、銅(Cu)等の半田と接合する導電性材料の単体による単層構造により形成することができる。また、配線部113の端部113eは、錫(Sn)、鉛(Pb)、亜鉛(Zn)、銀(Ag)、銅(Cu)等の半田と接合する導電性材料の単体と、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)等の材料の単体との積層構造により形成することもできる。
接合パッド200は、好ましくは銀(Ag)、銅(Cu)のペースト、あるいはナノインクを用い、スクリーン印刷、メッシュマスクを用いた印刷、材料を微少吐出できるインクジェットなどを用いて形成する。接合パッド200は、例えば、幅10〜100μm、長さ0.1〜1mm、厚さ10〜1000nmで形成するのが好ましい。
このような自己凝集半田140としては、例えば、商品名「リフロー実装異方性導電ペーストエポウェル APシリーズ」(積水化学工業株式会社製)、商品名「Low−Temperature−Curable conductive」 (日立化成株式会社製)等を好適に用いることができる。
加えられた熱により、図6に示すように、自己凝集半田140を構成する熱硬化性樹脂140a及び半田粒子140bが溶融し、半田粒子140b同士が凝集しつつ、接合パッド200,接続電極133に引き寄せられていく。最終的に、図7に示すように、半田粒子140bは、金属からなる接合パッド200と接続電極133との間に自己凝集して金属結合する。これによって、液晶パネル110の接合パッド200と電子部品130の接続電極133とが、溶融して凝集した多数の半田粒子140bからなる半田金属(半田接合部)Hによって半田付けされる。また、互いに隣接する接合パッド200同士、接続電極133同士の間には、溶融した熱硬化性樹脂140aが集まり、これによって、電子部品130の配線基板131と液晶パネル110の外周端面110sとが熱硬化性樹脂140aからなる絶縁樹脂(樹脂接着部)Pによって接着される。
このような熱圧着後、放冷することで、液晶パネル110の外周端面110sへの電子部品130の接合が完了する。
このようにして、半田金属Hと絶縁樹脂Pによって機械的に接合された液晶パネル110の外周端面110sと電子部品130の配線基板131とは、例えば500g/cm以上の引張強度を有する。
また、液晶パネル110の外周端面110sに設けられた接合パッド200、電子部品130の配線基板131に形成された接続電極133の電極ピッチは、10〜100μmとすることができる。
ここで、上記したように、液晶パネル110の外周端面110sと電子部品130の配線基板131とが接合されることで、ベゼル150は、その幅wを小さくすることができる。すなわち、ディスプレイ装置100Aは、ベゼル150の幅wが小さい狭額縁のものとすることができる。
このようなディスプレイシステム1は、各ディスプレイ装置100Aが狭額縁であるため、上下方向又は横方向で互いに隣り合うディスプレイ装置100A同士の隙間を狭くでき、表示領域Aにおいて、違和感の少ない画像や映像の表示を行うことが可能となる。
このような構成によれば、電子部品130の接続電極133と接合パッド200との間には、自己凝集半田140を構成する半田粒子140bが凝集して半田付けがなされる。これによって、異方性導電膜を用いる場合に比較し、電子部品130の接続電極133と接合パッド200との間に介在する導電性材料の量が多くなり、電子部品130の接続電極133と接合パッド200との間の接続抵抗が高くなるのを抑えることができる。
また、電子部品130と液晶パネル110の外周端面110sとは、自己凝集半田140の半田粒子140bからなる半田金属Hによる金属結合と、熱硬化性樹脂140aからなる絶縁樹脂Pによる接着とによって、機械的に接合されている。したがって、電子部品130と液晶パネル110とを強固に接合することが可能となる。
このような構成によれば、電子部品130を液晶パネル110の外周端面110sに強固に接合しつつ、電気導通性を高めて接続抵抗を抑えることが可能となる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、以下に説明する第2の実施形態においては、上記第1の実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。
図9は、本発明の第2の実施形態に係るディスプレイ装置の一部の構成を示す断面図である。図10は、上記ディスプレイ装置の一部を示す平面図である。
図9、図10に示すように、ディスプレイ装置100Bは、液晶パネル(基板積層体、基板装置)110と、液晶パネル110に光を提供する光源部(図示無し)と、光源部で発した光を液晶パネル110の背面に導く光ガイド部(図示無し)と、を備えている。
第一基板111および第二基板112の少なくとも一方(図1の例では第一基板111)には、図示しないデータラインとゲートラインとからなる信号配線と、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor)等を備えた配線部(配線)113が設けられている。配線部113は、第一基板111と第二基板112との間の液晶層の液晶を駆動し、液晶パネル110における表示画像(映像)を形成する。この配線部113は、例えば、アルミ(Al)、銅(Cu)等の低抵抗の導電性材料の単体による単層構造により形成することができる。また、配線部113は、アルミ(Al)、銅(Cu)等の低抵抗の導電性材料の単体と、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)等の材料の単体との積層構造により形成することもできる。
また、各配線部113の端部113eは、配線部113の引き出し部とされ、錫(Sn)、鉛(Pb)、銀(Ag)、銅(Cu)等の半田と接合する導電性材料の単体による単層構造により形成することができる。また、配線部113の端部113eは、錫(Sn)、鉛(Pb)、亜鉛(Zn)、銀(Ag)、銅(Cu)等の半田と接合する導電性材料の単体と、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)等の材料の単体との積層構造により形成することもできる。
この液晶パネル110の外周端面110sには、配線部113の端部(基板側配線接続部)113sが、第一基板111の外周端面111sと第二基板112の外周端面112sと同一面に露出している。
このような自己凝集半田140としては、例えば、商品名「リフロー実装異方性導電ペーストエポウェル APシリーズ」(積水化学工業株式会社製)、商品名「Low−Temperature−Curable conductive」 (日立化成株式会社製)等を好適に用いることができる。
図6、図7に示すように、加熱により、自己凝集半田140を構成する熱硬化性樹脂140a及び半田粒子140bが溶融すると、半田粒子140bは、金属からなる配線部113の端部113sと接続電極133との間に自己凝集して金属結合する。これによって、液晶パネル110の配線部113の端部113sと電子部品130の接続電極133とが、溶融して凝集した多数の半田粒子140bからなる半田金属(半田接合部)Hによって半田付けされる。また、液晶パネル110の外周端面110sと電子部品130の配線基板131との間において、半田金属Hが形成される部分以外には、溶融した熱硬化性樹脂140aが集まり、これによって、熱硬化性樹脂140aからなる絶縁樹脂(樹脂接着部)Pが形成される。
このような熱圧着後、放冷することで、液晶パネル110の外周端面110sへの電子部品130の接合が完了する。
また、液晶パネル110の外周端面110sと、電子部品130の配線基板131とは、半田金属Hによる金属結合と、絶縁樹脂Pによる接着とによって、機械的に接合される。
このようにして、半田金属Hと絶縁樹脂Pによって機械的に接合された液晶パネル110の外周端面110sと電子部品130の配線基板131とは、例えば500g/cm以上の引張強度を有する。
また、液晶パネル110の外周端面110sに設けられた配線部113の端部113s、電子部品130の配線基板131に形成された接続電極133の電極ピッチは、10〜100μmとすることができる。
ここで、上記したように、液晶パネル110の外周端面110sと電子部品130の配線基板131とが接合されることで、ベゼル150は、その幅wを小さくすることができる。すなわち、ディスプレイ装置100Bは、ベゼル150の幅wが小さい狭額縁のものとすることができる。
このようなディスプレイシステム1は、各ディスプレイ装置100Bが狭額縁であるため、上下方向又は横方向で互いに隣り合うディスプレイ装置100B同士の隙間を狭くでき、表示領域Aにおいて、違和感の少ない画像や映像の表示を行うことが可能となる。
このような構成によれば、電子部品130の接続電極133と配線部113の端部113sとの間には、自己凝集半田140を構成する半田粒子140bが凝集して半田付けがなされる。これによって、異方性導電膜を用いる場合に比較し、電子部品130の接続電極133と配線部113の端部113sとの間に介在する導電性材料の量が多くなり、電子部品130の接続電極133と配線部113の端部113sとの間の接続抵抗が高くなるのを抑えることができる。
また、電子部品130と液晶パネル110の外周端面110sとは、自己凝集半田140の半田粒子140bからなる半田金属Hによる金属結合と、熱硬化性樹脂140aからなる絶縁樹脂Pによる接着とによって、機械的に接合されている。したがって、電子部品130と液晶パネル110とを強固に接合することが可能となる。
このような構成によれば、電子部品130を液晶パネル110の外周端面110sに強固に接合しつつ、電気導通性を高めて接続抵抗を抑えることが可能となる。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。なお、以下に説明する第3の実施形態においては、上記第1、第2の実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。
図11は、本発明の第3の実施形態に係るディスプレイ装置の一部の構成を示す断面図である。図12は、上記ディスプレイ装置を構成する電子部品を示す図である。図13は、上記ディスプレイ装置において、電子部品を接合する際の加圧力が高すぎた場合を示す断面図である。図14は、上記ディスプレイ装置において、電子部品を接合する際の半田供給量が多すぎた場合を示す断面図である。
図11に示すように、ディスプレイ装置100Cは、基本的な構成は上記第2の実施形態で示したディスプレイ装置100Bと共通であり、液晶パネル110は、第一基板111の外周端面111sと、第二基板112の外周端面112sとは、同一面内に位置するよう設けられている。これら第一基板111の外周端面111sと第二基板112の外周端面112sとによって、液晶パネル110の表示面110fの外周部において表示面110fに直交する外周端面110sが形成されている。
この液晶パネル110の外周端面110sには、配線部113の端部113sが、第一基板111の外周端面111sと第二基板112の外周端面112sと同一面に露出している。
ここで、上記第1の実施形態で示した接続電極133の長さL0は、自己凝集半田140に含まれる半田粒子140bの量、半田付け後における半田金属Hの厚さ(設計寸法値)等に応じ、半田粒子140bが溶融及び凝集して形成される半田金属Hが接続電極133の全体にわたって形成されるよう、設定される設計値である。
これに対し、本実施形態における接続電極133Lの長さL1は、上記接続電極133の長さL0に対し、例えば30%程度大きく設定されている。
液晶パネル110の配線部113の端部113sと電子部品130の接続電極133Lとは、溶融して凝集した多数の半田粒子140bからなる半田金属Hによって半田付けされる。また、電子部品130の配線基板131と液晶パネル110の外周端面110sとの間において、半田金属Hが形成される部分以外には、溶融した熱硬化性樹脂140aが集まり、これによって、熱硬化性樹脂140aからなる絶縁樹脂Pが形成される。
また、図14に示すように、液晶パネル110の外周端面110sに露出した配線部113の端部113sと、電子部品130の配線基板131に形成された接続電極133Lとの間に塗布した自己凝集半田140の供給量が、過大であった場合にも、自己凝集半田140が外周側に押し出される。この場合も、接続電極133Lを長く形成しておくことで、自己凝集半田140が接続電極133Lよりも外方にはみ出るのを抑えることができる。
このような構成により、液晶パネル110の外周端面110sと電子部品130とに加える圧力が過大であった場合や、自己凝集半田140の供給量が過大であった場合に、自己凝集半田140が接続電極133Lよりも外方にはみ出るのを抑えることができる。これによって、隣接する他の接続電極133L等に自己凝集半田140が短絡するのを抑えることができる。
また、電子部品130と液晶パネル110の外周端面110sとは、自己凝集半田140の半田粒子140bからなる半田金属Hによる金属結合と、熱硬化性樹脂140aからなる絶縁樹脂Pによる接着とによって、機械的に接合されている。したがって、電子部品130と液晶パネル110とを強固に接合することが可能となる。
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記各実施形態で示した電子部品130の実装方法、電子部品130の接合構造は、ディスプレイ装置100A〜100C以外にも、各種の電子デバイス等の基板装置にも適用することができる。
また、ディスプレイ装置100A〜100Cは、液晶表示装置に限るものではなく、有機発光ダイオード表示装置、プラズマディスプレイパネル表示装置等にも、本発明を同様に適用することができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
100A〜100C ディスプレイ装置
110 液晶パネル(基板積層体、基板装置)
110s 外周端面
111 第一基板(基板)
111s 外周端面
112 第二基板(基板)
112s 外周端面
113 配線部(配線)
113e 端部
113s 端部(基板側配線接続部)
130 電子部品
131 配線基板(フィルム状基板)
132 チップ部品
133、133L 接続電極(電子部品側配線接続部)
140 自己凝集半田
140a 熱硬化性樹脂
140b 半田粒子
200 接合パッド(基板側配線接続部)
H 半田金属(半田接合部)
P 絶縁樹脂(樹脂接着部)
Claims (21)
- 互いに対向配置した二枚の基板、および二枚の前記基板の間に設けられた配線を有した基板積層体の外周端面に、電子部品の電子部品側配線接続部を対向させるとともに、前記電子部品の前記電子部品側配線接続部と前記配線の端部に設けた基板側配線接続部との間に、熱硬化性樹脂と半田粒子とを含んだ自己凝集半田を介在させる工程と、
前記自己凝集半田を加熱しつつ、前記電子部品側配線接続部と前記基板側配線接続部とを互いに接近する方向に加圧する工程と、
を備える、電子部品の実装方法。 - 前記基板側配線接続部は、前記配線の端部に接続されるとともに、前記基板積層体の前記外周端面に沿って形成された導電性材料からなる接合パッドである、請求項1に記載の電子部品の実装方法。
- 前記基板側配線接続部は、二枚の前記基板の間に露出した前記配線の端部からなる、請求項1に記載の電子部品の実装方法。
- 前記電子部品側配線接続部は、前記基板側配線接続部よりも、二枚の前記基板が対向する方向に長く形成されている、請求項1から3のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。
- 前記電子部品側配線接続部は、前記電子部品側配線接続部と前記基板側配線接続部とを半田付けするのに必要な半田量と、前記電子部品側配線接続部と前記基板側配線接続部との間隔の設計値とに基づいて算出される前記電子部品側配線接続部の基準長さよりも、長く形成されている、請求項4に記載の電子部品の実装方法。
- 前記自己凝集半田はペースト状で、前記基板側配線接続部に塗布する、請求項1から5のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。
- ペースト状の前記自己凝集半田は、スクリーン印刷、メッシュマスクを用いた印刷、及びインクジェット法のいずれか一つの方法により塗布する、請求項6に記載の電子部品の実装方法。
- 前記電子部品は、前記電子部品側配線接続部を有したフィルム状基板と、前記フィルム状基板上に実装されたチップ部品と、を備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。
- 二枚の前記基板の少なくとも一方に、外周部に前記基板側配線接続部を有した前記配線が形成されている、請求項1から8のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。
- 二枚の前記基板は、ガラス基板、樹脂基板、プリント基板の少なくとも一種である、請
求項1から9のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。 - 前記基板積層体と、前記基板積層体の前記外周端面に接合された前記電子部品とにより、液晶表示装置、有機発光ダイオード表示装置、プラズマディスプレイパネル表示装置の少なくとも一種の表示部を形成する、請求項1から10のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。
- 互いに対向配置された二枚の基板、および二枚の前記基板の間に設けられた配線の端部に基板側配線接続部を有した基板積層体と、
前記基板積層体の外周端面に電子部品側配線接続部が対向配置された電子部品と、
前記基板積層体の前記外周端面と前記電子部品とを接合する接合部と、を備え、
前記接合部は、
前記基板側配線接続部と前記電子部品側配線接続部との間に介在する半田接合部と、
前記半田接合部以外の部分において前記基板積層体の前記外周端面と前記電子部品とを接着する樹脂接着部と、
を備える電子部品の接合構造。 - 前記基板側配線接続部は、前記配線の端部に接続されるとともに、前記基板積層体の前記外周端面に沿って形成された導電性材料からなる接合パッドである、請求項12に記載の電子部品の接合構造。
- 前記基板側配線接続部は、二枚の前記基板の間に露出した前記配線の端部からなる、請求項12に記載の電子部品の接合構造。
- 前記電子部品側配線接続部は、前記基板側配線接続部よりも、二枚の前記基板が対向する方向に長く形成されている、請求項12から14のいずれか一項に記載の電子部品の接合構造。
- 前記半田接合部の厚さは、20μm以下である、請求項12から15のいずれか一項に記載の電子部品の接合構造。
- 複数の前記基板側配線接続部を有し、互いに隣接する前記基板側配線接続部の間隔は、10〜100μmである、請求項12から16のいずれか一項に記載の電子部品の接合構造。
- 前記基板側配線接続部、および前記電子部品側配線接続部の少なくとも一方は、錫(Sn)、鉛(Pb)、亜鉛(Zn)、銀(Ag)、銅(Cu)のうちのいずれか一つの材料で形成されている、請求項12から17のいずれか一項に記載の電子部品の接合構造。
- 請求項12から18のいずれか一項に記載の電子部品の接合構造を備える基板装置。
- 請求項19に記載の基板装置を備えるディスプレイ装置。
- 請求項20に記載のディスプレイ装置を縦方向および横方向にそれぞれ複数隣接配置してなるディスプレイシステム。
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