JP3220211B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子デバイス等に用い
られる、２つ以上の素子間を電気的に接続するための、
柔軟な材料からなるフィルムキャリアを有する液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば液晶表示モジュール等のフラット
ディスプレイ モジュールのような各種の電子デバイス
において、素子間の電気的接続に用いられるフィルムキ
ャリア（テープキャリアとも称す）は、ポリイミド樹脂
等の柔軟な材料からなる基板（以下、フレキシブル基板
と称す）上に、配線パターン層と、その上に保護膜が積
層されて構成されている。フィルムキャリアの配線パタ
ーン層間の絶縁に関しては、所望の絶縁抵抗が得られる
ように配線パターン層どうしの間隔を広げる必要があ
り、配線の高密度化に不利であった。また、この場合
も、高温多湿の環境下における絶縁抵抗の劣化は避けら
れなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、フィ
ルムキャリアの配線を高密度化することができ、かつ、
充分な絶縁抵抗が得られ、信頼性の高いフィルムキャリ
アを有する液晶表示装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の液晶表示装置は、液晶表示素子と、該液
晶表示素子を駆動する半導体素子を搭載したフィルムキ
ャリアとを有し、該フィルムキャリアはフレキシブル基
板上に、接着層、配線パターン層、該配線パターン層を
覆う保護膜をそれぞれ積層し、上記配線パターン層間に
は上記保護膜を有してなり、上記配線パターン層間の間
隙をｇ、上記配線パターン層の厚さをｈ、上記配線パタ
ーン層の長さをｌとし、上記配線パターン層間の絶縁抵
抗をＲとするとき、 Ｒ ＝ ρ・ｇ／（ｌ・ｈ） で示される簡易絶縁抵抗率ρの値が、１０^１５Ω・ｃｍ
以上であることを特徴とする。

【０００５】また、本発明のフィルムキャリアの製造方
法は、フレキシブル基板上に、配線パターン層、その上
の保護膜をそれぞれ１層以上積層する工程を含んでなる
フィルムキャリアの製造方法において、上記配線パター
ン層を形成した後の所定の工程で、ほぼ１７０℃以上の
温度で熱処理を施すことを特徴とする。

【０００６】また、本発明のフィルムキャリアの製造方
法は、上記熱処理の前または後に、所定の温度で別の熱
処理を少なくとも１回行うことを特徴とする。

【０００７】また、本発明のフィルムキャリアの製造方
法は、上記熱処理、または上記別の熱処理の少なくとも
一方を真空中で行うことを特徴とする。

【０００８】さらに、本発明の電子デバイスの製造方法
は、フィルムキャリアを使用して電子デバイスを製造す
る方法において、あらかじめ上記フィルムキャリアをほ
ぼ１７０℃以上の温度で熱処理を施すことを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】本発明では、上記熱処理を施すことによってフ
ィルムキャリアの絶縁抵抗を増大することができるの
で、フィルムキャリアの有する利点を阻害することな
く、配線の密度を高めることができるとともに、絶縁信
頼性と通電寿命が改善される。

【００１０】

【実施例】実施例１ 図２は、フィルムキャリアの一例の断面図である。１は
フレキシブル基板、２は接着層、３はレジスト層（保護
膜）、４は配線パターン層、５は配線パターン層４の銅
層、６は配線パターン層４のめっき層、ｗは配線パター
ン層４の幅、ｉは配線パターン層４どうしの間隔（間
隙）、１０はフィルムキャリアである。

【００１１】図１は、フィルムキャリアの熱処理温度と
絶縁抵抗の関係についての実験結果を示す図である。こ
こで用いたフィルムキャリアの諸パラメータは、表１に
示してある。なお、表１の左端の数字、英文字は図２に
対応する。

【００１２】

【表１】

【００１３】図１には、フィルムキャリアを大気中で熱
処理した場合と、真空中で熱処理した場合について示し
てある。大気中の場合、一気にその温度で熱処理したも
のの他に、あらかじめ熱処理したものをさらに熱処理し
た場合についてもあわせて示してある。すなわち、は
大気中で熱処理を１０時間行った場合、はあらかじめ
大気中で１２０℃の熱処理を１０時間行った後、大気中
で熱処理を１０時間行った場合、は真空中で熱処理を
１０時間行った場合である。

【００１４】この実験から明らかになったことは、図１
に示すように、 （１）フィルムキャリアは、図１のに示すように、真
空中で熱処理するかぎり温度が高ければ高いほど、配線
パターン間の絶縁抵抗は大きくなる。

【００１５】（２）しかし、に示すように、大気中で
熱処理すると、約１７０℃でその値はピークとなり、そ
れ以上ではかえって小さくなってしまう。フィルムキャ
リアの製造工程あるいはフィルムキャリアを用いたデバ
イスの製造工程において、１７０℃以上の温度にしない
のは、一つには、このような絶縁劣化を防止するためで
ある。

【００１６】（３）また、に示すように、大気中の場
合も、一旦１２０℃で熱処理すると、絶縁抵抗は劣化し
ない。

【００１７】（４）（１）の結果から、フィルムキャリ
アは通常の製造工程での熱履歴である１５０℃程度で
は、まだ十分なポリマ架橋がなされていない（ちなみ
に、熱分解温度はずっと高く、３５０℃以上である）。

【００１８】（５）（２）と（３）の結果から、大気中
での熱処理においては、大気中雰囲気により酸化され
て、あるいは低分子化されて、絶縁抵抗を劣化させる
が、この熱処理の前に１２０℃程度の温度で十分フィル
ムキャリアをキュア（水分を除去）しておけば、この劣
化は起こらない。

【００１９】図３は、材質の異なる３種類のフィルムキ
ャリア〜の熱処理温度と絶縁抵抗の関係を示す図で
ある。すなわち、フィルムキャリア〜は構造・形状
はそれぞれ同じであるが、それぞれ材質の異なるフィル
ムキャリアを用いて、図１と同様のデータを取ったもの
である。なお、熱処理は真空中で行ってある。フィルム
キャリア〜のフレキシブル基板（図２の１）として
はいずれも、この種のフィルムキャリアとしては一般的
なポリイミド樹脂基板を用いたが、接着層（２）とレジ
スト層（３）の材質が変えてあり、エポキシ樹脂（Ａと
Ｂの２種類）あるいはメラミン樹脂（ＡとＢの２種類）
を用いている。図の左端にはフィルムキャリア〜の
未処理の絶縁抵抗をそれぞれ示してある。この図から自
明のように、どのフィルムキャリア〜も、同様の傾
向を持っており、１７０℃以上の温度で熱処理すれば、
絶縁抵抗は大きくなり飽和する。

【００２０】図４は、フィルムキャリアを高温多湿（温
度４５℃、湿度９５％）中に放置した場合のフィルムキ
ャリアの絶縁抵抗の劣化の様子を示す図である。のフ
ィルムキャリアは、真空中、２５０℃で１０時間熱処理
したもの、は真空中、１７０℃で１０時間熱処理した
もの、は熱処理を行わなかったものである。高温多湿
雰囲気中に放置すると、どのフィルムキャリアも時間と
ともに劣化する傾向にあるが、劣化の程度は、あらかじ
め熱処理していないものが最も激しく、熱処理の温度が
高ければ高いほど劣化の程度は小さいことが判明した。
特に、２５０℃以上の熱処理を施したのフィルムキャ
リアは、この測定条件の範囲内ではほとんどその劣化が
認められなかった。そして、２５０℃で熱処理したもの
と、通常の１５０℃の熱履歴以外には熱処理をしてな
いものでは、この高温多湿雰囲気中で２００時間放置
すると、絶縁抵抗は実に５桁以上の差が生じた。

【００２１】さて、ここで、ここに用いたフィルムキャ
リアの絶縁抵抗率を求めてみよう。今、実際のデバイス
に近い形で簡易に測定できる、いわば簡易絶縁抵抗率な
るものを次のように定義する。

【００２２】

【数１】Ｒ＝ρ・ｇ／（ｌ・ｈ） あるいは

【００２３】

【数２】

【００２４】ここで、Ｒは、温度２５℃、湿度５０％の
雰囲気中で測定されたフィルムキャリアの配線パターン
層間の絶縁抵抗である（測定電圧は１００Ｖ）。ｌは並
行する配線パターン層間の長さ、ｇは配線パターン層間
の実効間隙、ｈは配線パターン層の高さである。表２に
このような定義にしたがって実測した簡易絶縁抵抗率ρ
の値を示す。この結果から明らかなように、熱処理する
ことにより全て１０¹⁵Ω・ｃｍ以上となった。このよう
に高い絶縁抵抗率をもつフィルムキャリアは、従来は実
現することができなかった。

【００２５】

【表２】

【００２６】次に、このフィルムキャリアの熱処理によ
る副作用について調べた。図５は、フィルムキャリアの
配線パターン層のリード部分を引き剥がして、配線パタ
ーン層と下の接着層との接着力の低下の様子（ピール強
度と称す）と真空熱処理温度との関係を示す図である。
横軸は、あらかじめ行った真空中での熱処理の温度であ
る。この図から、熱処理を施していないものが最もピー
ル強度が大きく、熱処理の温度が高いほどピール強度が
劣化している。しかし、２５０℃の場合でも、その劣化
の程度は２５％であり、実用上必要と考えられる２０ｇ
を十分満たしている。

【００２７】また、フィルムキャリアのフレキシブル性
の評価として、機械的な硬さ試験、折り曲げ試験を行っ
た。サンプルとしては、未処理のもの、１５０℃、２０
０℃、２５０℃の熱処理をそれぞれ１０時間施したもの
計４種類を用いた。結果は、未処理のものに比べて、曲
げ試験、硬さ試験とも、予想していたようなフレキシブ
ルに関連する変化はほとんどみられず、実用上問題とな
りそうな差は全く認められなかった。

【００２８】実施例２ 本実施例は、本発明を液晶表示モジュールに内蔵される
液晶表示装置の駆動用半導体装置が搭載されたフィルム
キャリア（テープキャリア）に適用した例を示す。図６
は、液晶表示装置の概略構成を示す平面図、図７は、図
６に示した駆動用フィルムキャリアの拡大平面図、図８
は、図６のＡ−Ａ切断線で切った断面図である。

【００２９】液晶表示装置は、図６、図７に示すよう
に、６１はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）液晶パネル、６
２は多数の表示素子がマトリックス状に配置された表示
部、６３はＴＦＴ液晶パネル６１を構成する透明ガラス
基板である。表示部６２の各表示素子は、図示は省略す
るが、主として、各表示素子毎の画素電極、各表示素子
に共通の共通画素電極、両者電極間に封入された液晶層
ＬＣ、前記画素電極を選択するスイッチング素子である
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成されている。

【００３０】表示部６２は、ＴＦＴ液晶パネル６１の周
辺部に、端子６４を介在させて接続されたフィルムキャ
リア１０に搭載された半導体装置１１によって駆動され
る。

【００３１】半導体装置１１は、図７に詳細に示すよう
に、フィルムキャリア１０のフレキシブル基板１の表面
に形成された配線パターン６５の内部端子６６（図８）
に、半導体装置１１の電極６７を通して半導体素子１１
の外部端子６８が接続されている。また、配線パターン
６５は、液晶表示装置のＴＦＴ液晶パネル６１の端子６
９と接続されている。

【００３２】ここに用いたフィルムキャリア１０は、配
線パターンの間隙３０μｍ、配線パターン幅３０μｍ、
配線パターンの有効長さ（配線パターンの最小間隙部分
の長さでほぼ決まる）２．２ｃｍである。フレキシブル
基板１は厚さ１００μｍのポリイミド樹脂、接着層は厚
さ２５μｍのエポキシ樹脂、レジスト層は厚さ２０μｍ
のエポキシ樹脂でできている。配線パターンは、厚さ３
５μｍの圧延銅箔パターンにニッケルメッキ１．５μ
ｍ、金メッキ１．５μｍが施してある。これらのメッキ
層は、配線間に比較的高い電圧が常時印加されるため、
パターン間の絶縁信頼性を向上させる目的で施される。

【００３３】このフィルムキャリアは、温度２５℃、湿
度５０％での絶縁抵抗が５×１０¹²Ωであった。測定印
加電圧は１００Ｖである。上記の定義による簡易比抵抗
は１．３×１０¹²Ω・ｃｍと計算される。このフィルム
キャリアを真空中で２５０℃、１０時間の熱処理をした
ところ、その絶縁抵抗は３．５×１０¹⁶Ωまで向上し
た。これは簡易比抵抗にすると９×１０¹⁵Ω・ｃｍに相
当する。このように液晶表示装置のフィルムキャリアに
おいて、熱処理による絶縁抵抗は、大きく改善された。

【００３４】液晶表示装置は、使用雰囲気が高温多湿の
場合も考えられる。このとき、もし本発明による熱処理
を施していないフィルムキャリアが使われると、図４に
示したように使用中に絶縁劣化を起こす危険性がある。
このような使用雰囲気では、本発明の効果が大きいこと
は言うまでもない。

【００３５】実施例３ 本実施例は、本発明を磁気バブルメモリデバイスに使用
されるフィルムキャリアに適用した例を示す。図９は、
本実施例のフィルムキャリアの平面図である。

【００３６】磁気バブルメモリのフィルムキャリア１０
は、前記実施例と同様に、フレキシブル基板１の表面に
形成された配線パターン層４に、磁気バブル素子９０
（点線で示す）の内部端子９１を接続して構成されてい
る。

【００３７】ここに使用したフィルムキャリア１０は、
配線パターン層４どうしの間隙５０μｍ、配線パターン
層４の幅５０μｍ、配線パターン層４の実効長さは１．
５ｃｍである。フレキシブル基板１は厚さ７５μｍのポ
リイミド樹脂、接着層（図示せず。図２参照）は厚さ２
５μｍのポリイミド樹脂、レジスト層は厚さ１５μｍの
エポキシ樹脂でできている。配線パターン層は、厚さ３
５μｍの電解銅箔パターンにまず１．５μｍ厚のニッケ
ルメッキを、さらに１．５μｍ厚の金メッキを施してあ
る。

【００３８】図１０は、磁気バブルメモリデバイスの
（半分の）断面構造を示す図である。フィルムキャリア
１０、磁気バブル素子２０は、他の回転磁界発生用コイ
ル２７や、バイアス磁界発生用永久磁石２４などととも
に、金属キャップ２１とセラミック端子板２３にて気密
封止される。

【００３９】このデバイスの製造にあたって、まず使用
されるフィルムキャリアはまとめて、真空中で、２５０
℃で１０時間の熱処理が施された。その後、このフィル
ムキャリア１０は磁気バブル素子２０とまずインナリー
ドボンディングされ、次にセラミック端子板２３とアウ
タリードボンディングされた。

【００４０】このようにして完成されたデバイスを用い
て、加速通電寿命試験を行った。試験条件は、フィルム
キャリアにかかる配線間印加電圧７５Ｖ（直流）、温度
１５０℃である。その結果、あらかじめ熱処理していな
いフィルムキャリアを使用したものは、約５０時間でい
わゆるデンドライトと称する、配線パターン間に銅イオ
ンのマイグレーションが発生して、電気的にショートし
てしまった。一方、上記の条件で熱処理したフィルムキ
ャリアを用いたものは、約２５０時間たってもなお、電
気的なショートに至っておらず、通電寿命が５倍以上向
上した。

【００４１】以上のように、本発明の上記各実施例によ
れば、フィルムキャリアの絶縁抵抗をしかるべき熱処理
によって大幅に高めることができ、またその絶縁抵抗が
高温多湿の環境下でもほとんど劣化しないようにするこ
とができる。この結果、通電寿命が向上し、デバイスの
信頼性を向上させることができる。これにより、フィル
ムキャリアの配線パターンの実装密度を向上することが
でき、さらに小型で高信頼性のデバイスを実現すること
ができる。

【００４２】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。例えば、上記各実施例
では、図２に示したように、フレキシブル基板１上に接
着層２、配線パターン層４、レジスト層３からなる、い
わゆる３層タイプの例を述べたが、２層タイプあるいは
多層タイプの場合も同様の効果のあることは言うまでも
ない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フィルムキャリアの絶縁抵抗を大幅に増大することがで
き、高温多湿の環境下においても絶縁劣化が起こりにく
く、したがって、信頼性が高く、小型、高密度のフィル
キャリアを有する液晶表示装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィルムキャリアの熱処理温度と絶縁抵抗の関
係を示す図である。

【図２】フィルムキャリアの一例の断面図である。

【図３】３種類のフィルムキャリアの絶縁抵抗の熱処理
温度と絶縁抵抗の関係を示す図である。

【図４】フィルムキャリアを高温多湿雰囲気中に放置し
た場合の絶縁抵抗の劣化の様子を示す図である。

【図５】フィルムキャリアの真空熱処理温度と配線パタ
ーン層のリードの引き剥がし強度との関係を示す図であ
る。

【図６】本発明の一実施例のフィルムキャリアを使用し
た液晶表示装置の概略構成を示す平面図である。

【図７】図６の駆動用フィルムキャリアの拡大平面図で
ある。

【図８】図６のＡ−Ａ切断線断面図である。

【図９】磁気バブルメモリデバイスに用いられる本発明
の一実施例のフィルムキャリアの平面図である。

【図１０】図９のフィルムキャリアを使用した磁気バブ
ルメモリデバイスの断面図である。

【符号の説明】

１…フレキシブル基板、２…接着層、３…レジスト層
（保護膜）、４…配線パターン層、５…配線パターン層
４の銅層、６…配線パターン層４のめっき層、ｗ…配線
パターン層４の幅、ｉ…配線パターン層４どうしの間隔
（間隙）、１０…フィルムキャリア。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−234035（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶表示素子と、該液晶表示素子を駆動す
   る半導体素子を搭載したフィルムキャリアとを有し、該
   フィルムキャリアはフレキシブル基板上に、接着層、配
   線パターン層、該配線パターン層を覆う保護膜をそれぞ
   れ積層し、上記配線パターン層間には上記保護膜を有し
   てなり、 上記配線パターン層間の間隙をｇ、上記配線パターン層
   の厚さをｈ、上記配線パターン層の長さをｌとし、上記
   配線パターン層間の絶縁抵抗をＲとするとき、 Ｒ ＝ ρ・ｇ／（ｌ・ｈ） で示される簡易絶縁抵抗率ρの値が、１０^１５Ω・ｃｍ
   以上であることを特徴とする液晶表示装置。