JP5974147B1 - 配線体アセンブリ、導体層付き構造体、及びタッチセンサ - Google Patents

配線体アセンブリ、導体層付き構造体、及びタッチセンサ Download PDF

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Abstract

【課題】第1の配線体と第2の配線体との接続信頼性の向上を図る配線体アセンブリを提供する。【解決手段】配線体アセンブリ4は、第1の端子77を有する第1の配線体5と、第3の端子13aを有する第2の配線体11aと、樹脂材料151と、前記樹脂材料内に分散された導電性粒子152と、を有し、第1及び第3の端子77,13aの間に介在して第1及び第2の配線体5,11aを電気的に接続する接続体15と、を備え、第1の端子77は、網目状に配列された複数の導体線78を有する。【選択図】 図9

Description

本発明は、配線体アセンブリ、導体層付き構造体、及びタッチセンサに関するものである。
異方導電性接着剤を介して接続電極部同士を導通させた、2つのプリント配線板を接続して構成されるプリント配線板の接続構造が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
特開2011−253979号公報
上記プリント配線板の接続構造では、一方のプリント配線板を他方に押圧する過程で、異方導電性接着剤に含まれる導電性粒子がこれらの接続電極部の間から流れ出て、当該接続電極部の間に介在する導電性粒子が少ない状態となってしまい、電気的な接続信頼性を損ねるおそれがある、という問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、第1の配線体と第2の配線体との接続信頼性の向上を図る配線体アセンブリ、導体層付き構造体、及びタッチセンサを提供することである。
[1]本発明に係る配線体アセンブリは、第1の端子を有する第1の配線体と、第2の端子を有する第2の配線体と、樹脂材料と、前記樹脂材料内に分散された導電性粒子と、を有し、前記第1及び第2の端子の間に介在して前記第1及び第2の配線体を電気的に接続する接続体と、を備え、前記第1の端子は、網目状に配列された複数の導体線を有し、前記複数の導体線は、相互に交差することで複数の開口を画定しており、下記(1)式を満たす配線体アセンブリである。
<D ・・・(1)
但し、上記(1)式において、D は前記開口に内接する円の径であり、D は前記導電性粒子の径である。
]上記発明において、下記(2)式を満たしてもよい。
≦D×2/3・・・(2)
]上記発明において、前記第1の配線体は、樹脂層と、前記樹脂層上に設けられ、前記第1の端子を有する導体層と、をさらに備え、130〜200℃における前記樹脂層を構成する材料の貯蔵弾性率が10MPa以上であってもよい。
[4]本発明に係る配線体アセンブリは、第1の端子を有する第1の配線体と、第2の端子を有する第2の配線体と、樹脂材料と、前記樹脂材料内に分散された導電性粒子と、を有し、前記第1及び第2の端子の間に介在して前記第1及び第2の配線体を電気的に接続する接続体と、を備え、前記第1の端子は、網目状に配列された複数の導体線を有し、前記第1の配線体は、樹脂層と、前記樹脂層上に設けられ、前記第1の端子を有する導体層と、をさらに備え、130〜200℃における前記樹脂層を構成する材料の貯蔵弾性率が10MPa以上である配線体アセンブリである。
[5]本発明に係る導体層付き構造体は、上記配線体アセンブリと、前記第1の配線体の少なくとも一方の主面上に設けられた支持体と、を備える導体層付き構造体である。
[6]本発明に係るタッチセンサは、上記導体層付き構造体を備えるタッチセンサである。
本発明によれば、第1の端子を構成する複数の導体線が網目状に配列されている。本発明では、この網目により接続体の導電性粒子を多く捕獲することができ、第1の端子と第2の端子の間に多くの導電性粒子を介在させることができるので、第1の配線体及び第2の配線体の接続信頼性が向上する。
図1は、本発明の一実施の形態に係るタッチパネルを示す分解斜視図である。 図2は、本発明の一実施の形態に係る第1の配線体を示す平面図である。 図3は、図2のIII-III線に沿った断面図である。 図4は、本発明の一実施の形態に係る第1の配線体を示す平面図であり、第1の導体層を説明するための図である。 図5は、図4のV部の部分拡大図である。 図6は、図5のVI-VI線に沿った断面図である。 図7は、本発明の一実施の形態に係る第2の配線体を示す背面図である。 図8は、図1のVIII-VIII線に沿った断面図である。 図9は、図8のIX部の部分拡大図である。 図10(a)〜図10(e)は、本発明の一実施の形態に係る導体層付き構造体の製造方法(その1)を示す断面図である。 図11(a)〜図11(h)は、本発明の一実施の形態に係る導体層付き構造体の製造方法(その2)を示す断面図である。 図12(a)〜図12(c)は、本発明の一実施の形態に係る導体層付き構造体の製造方法(その3)を示す断面図である。 図13は、比較例に係る配線体アセンブリの作用を示す断面図である。 図14は、本発明の一実施の形態に係る配線体アセンブリの作用(その1)を示す平面図である。 図15は、本発明の一実施の形態に係る配線体アセンブリの作用(その2)を示す図であり、図14のXV−XV線に沿った断面図である。 図16は、本発明の一実施の形態に係る導体層付き構造体の変形例を示す断面図である。 図17は、本発明の一実施の形態に係る配線体アセンブリの作用を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で用いる図は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
図1は本発明の一実施の形態に係るタッチパネルを示す分解斜視図、図2は本発明の一実施の形態に係る第1の配線体を示す平面図、図3は図2のIII-III線に沿った断面図、図4は本発明の一実施の形態に係る第1の配線体を示す平面図であり、第1の導体層を説明するための図、図5は図4のV部の部分拡大図、図6は図5のVI-VI線に沿った断面図、図7は本発明の一実施の形態に係る第2の配線体を示す背面図、図8は図1のVIII-VIII線に沿った断面図、図9は図8のIX部の部分拡大図である。
本実施形態のタッチパネル1は、投影型の静電容量方式のタッチパネルセンサであり、たとえば、表示装置(不図示)などと組み合わせて、タッチ位置を検出する機能を有する表示装置として用いられる。表示装置としては、特に限定されず、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等を用いることができる。このタッチパネル1は、相互に対向して配置された透光性を有する検出電極及び駆動電極を有しており、2つの電極の間には、所定電圧が周期的に印加されている。
このようなタッチパネル1では、たとえば、操作者の指(外部導体)がタッチパネル1に接近すると、この外部導体とタッチパネル1との間でコンデンサ(静電容量)が形成され、2つの電極間の電気的な状態が変化する。タッチパネル1は、2つの電極間の電気的な変化に基づき、操作者の操作位置を検出することができる。本実施形態における「タッチパネル1」が本発明における「タッチセンサ」の一例に相当する。
本実施形態のタッチパネル1は、図1に示すように、導体層付き構造体2により構成されている。導体層付き構造体2は、カバーパネル3と、配線体アセンブリ4と、透明接着層16(図8参照)と、を備えている。本実施形態における「導体層付き構造体2」が本発明における「導体層付き構造体」の一例に相当し、本実施形態における「カバーパネル3」が本発明における「支持体」の一例に相当し、本実施形態における「配線体アセンブリ4」が本発明における「配線体アセンブリ」の一例に相当する。
カバーパネル3は、図1に示すように、配線体アセンブリ4に汚れ、傷付き、変色等が生じるのを防止する観点から設けられるものである。カバーパネル3を構成する材料としては、たとえば、ソーダライムガラスやホウケイ酸ガラス等のガラス材料、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)等の樹脂材料を用いることができるが、90%以上の全光線透過率を有する材料が好ましい。
カバーパネル3は、可視光線を透過することが可能な透明部31と、可視光線を遮蔽する遮蔽部32と、を有している。遮蔽部32は、カバーパネル3の裏面に、たとえば、黒色のインクを塗布することで形成されている。また、カバーパネル3の裏面の略中央の矩形領域には、黒色のインクが塗布されておらず、これにより、可視光線を透過する透明部31が形成されている。すなわち、遮蔽部32は、平面視において、透明部31を包囲する額縁状に形成されている。
透明部31は、タッチパネル1の電極(検出電極及び駆動電極)に対応して、平面視においてこれと重なっている。遮蔽部32は、タッチパネル1の電極に対応する領域以外の領域に形成されており、これにより、タッチパネル1の引き出し配線や接続端子を視認できないようにしている。
配線体アセンブリ4は、第1の配線体5と、第2の配線体11と、接続体15(図8参照)と、を備えている。
第1の配線体5は、図2及び図3に示すように、第1の樹脂層6と、第1の導体層7と、第2の樹脂層8と、第2の導体層9と、第3の樹脂層10と、を有しており、これらが順に積層されている。なお、図2においては、第1の配線体5の構造を理解し易くするため、第3の樹脂層10の図示を省略し、第2の導体層9を実線で表示する。本実施形態における「第1の配線体5」が本発明における「第1の配線体」の一例に相当する。
第1の樹脂層6は、透明性(透光性)を有する材料により構成されており、たとえば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等のUV硬化性樹脂、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂等を用いることができる。
詳細は後述するが、第1の配線体5(具体的には、第1の導体層7)と第2の配線体11との接続信頼性の向上を図る観点から、130℃〜200℃における第1の樹脂層6を構成する材料の貯蔵弾性率は、10MPa以上であることが好ましく、20MPa以上であることがより好ましい。
なお、ここでいう貯蔵弾性率は、130℃〜200℃における第1の樹脂層6を構成する材料の貯蔵弾性率の算術平均値(平均貯蔵弾性率)のことをいう。この平均貯蔵弾性率は、「JIS K 7244:プラスチック-動的機械特性の試験方法」を参考に、具体的には以下のようにして測定する。すなわち、第1の樹脂層6について、粘弾性測定装置(SII社製:形式:EXSTAR DMS6100)を用いて貯蔵弾性率を所定頻度で測定し、測定した貯蔵弾性率の算術平均値を求める。より詳細には、第1の樹脂層6を切断して、サンプルサイズを長さ40mm×幅10mmとした測定試料をフィルム引っ張り測定用治具にセットし、測定温度範囲130〜200℃の温度域で周波数1Hz、歪み0.2%以下、昇温速度2℃/min、N雰囲気の条件下において、所定頻度(1℃刻み)で測定を行い、測定した各温度における貯蔵弾性率の算術平均値を求める。
第1の樹脂層6は、図3に示すように、略一定の厚さで設けられた平坦部61と、当該平坦部61上に形成された支持部62と、から構成されている。支持部62は、平坦部61と第1の導体層7との間に形成されており、平坦部61から離れる方向(図3中上側方向)に向かって突出するように形成されている。
この第1の樹脂層6は、支持部62の上面(図3中上側の面)において、第1の導体層7と接している。この支持部62は、短手方向断面視において、平坦部61から離れるに従って、相互に接近するように傾斜する略平坦な2つの側面を有している。なお、ここでいう短手方向断面視とは、支持部62と接する第1の導体層7を構成する導体線の短手方向に沿った断面をいう。
第1の導体層7は、導電性粉末とバインダ樹脂とから構成されている。第1の導体層7を構成する導電性粉末としては、銀、銅、ニッケル、スズ、ビスマス、亜鉛、インジウム、パラジウムなどの金属や、グラファイト等を挙げることができる。なお、導電性粉末の他に、上述の金属の塩である金属塩を用いてもよい。第1の導体層7を構成するバインダ樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等を例示することができる。なお、第1の導体層7を構成する材料からバインダ樹脂を省略してもよい。
この第1の導体層7は、図4に示すように、第1の網目状電極層71と、第1の引き出し配線76と、第1の端子77と、を有している。第1の網目状電極層71は、タッチパネル1の検出電極である。第1の引き出し配線76と第1の端子77は、第1の網目状電極層71からの検出信号をタッチパネル1の外部に取り出すために設けられるものである。本実施形態では、第1の網目状電極層71、第1の引き出し配線76、及び第1の端子77は、一体的に形成されている。この「一体的に」とは、部材同士が分離しておらず、且つ、同一材料(同一粒径の導電性粒子、バインダ樹脂等)により一体の構造体として形成されていることを意味する。
タッチパネル1の電極(駆動電極及び検出電極)は、表示装置に表示される映像情報を視認できるようにするため、透光性を有する必要があるが、第1の網目状電極層71は、導電性を有する複数の導体線を交差させてなる網目状に形成することで、透光性が付与されている。本実施形態では、第1の導体層7は、それぞれY方向に沿って略平行に延在した3つの第1の網目状電極層71を有しており、複数の第1の網目状電極層71は、カバーパネル3の透明部31に対応して設けられている。
第1の網目状電極層71を構成する導体線の形状や配置は、当該第1の網目状電極層71が透光性を有する限り特に限定しないが、本実施形態では、第1の網目状電極層71を構成する導体線は、後述する第1の端子77を構成する導体線78に比べて幅狭となるように形成されている。また、第1の網目状電極層71を構成する複数の導体線のうち隣り合う導体線同士のピッチは、第1の端子を構成する複数の導体線78のうち隣り合う導体線78同士のピッチに比べて大きくなっている。なお、本明細書において、ピッチとは中心間距離のことをいう。
第1の引き出し配線76は、図4に示すように、第1の網目状電極層71に対応して設けられており、本実施形態では、3つの第1の網目状電極層71に対して3つの第1の引き出し配線76が形成されている。この第1の引き出し配線76は、一方端部側で引出部761を介して第1の網目状電極層71における図中の−Y方向側から引き出されている。なお、第1の網目状電極層71の外縁において、引出部761が設けられる位置は特に限定されない。また、本実施形態では、第1の引き出し配線76は引出部761を介して第1の網目状電極層71と接続されているが、特にこれに限定されず、第1の引き出し配線76と第1の網目状電極層71を直接接続してもよい。
第1の引き出し配線76は、第1の網目状電極層71と同様、導電性を有する複数の導体線を交差させてなる網目状に形成されている。第1の引き出し配線76は、カバーパネル3の遮蔽部32に対応して設けられるものであるから、透光性を有する必要はないが、第1の網目状電極層71、第1の引き出し配線、及び第1の端子77を一体的に形成し易くする観点から、網目状に形成している。なお、第1の引き出し配線76を構成する導体線の形状や配置は、特に限定しないが、後述する第1の端子77を構成する導体線78と同様の形状(外形)を有し、複数の当該導体線は、複数の導体線78と同様に配置されている。
それぞれの第1の引き出し配線76の他方端部側には、図4に示すように、第1の端子77(合計して、3つ)が形成されている。この第1の端子77は、カバーパネル3の遮蔽部32に対応して設けられ、第1の配線体5の−Y方向側の外縁付近に位置している。複数の第1の端子77は、相互にY方向に沿って並んで配置されており、第2の配線体11と接続し易くするため、第1の配線体5のX方向における中心付近に集合されている。なお、第1の引き出し配線76は、集合される第1の端子77に応じて、屈曲しながら配設されている。
本実施形態では、図5に示すように、第1の端子77の幅は、第1の引き出し配線67の幅よりも幅広に形成されており、これらの間に段差が形成されているが、特にこれに限定されず、第1の引き出し配線67の幅と第1の端子77の幅とを同一としてもよい。つまり、第1の引き出し配線67の両側端と第1の端子77の両側端とが、連続的となってもよい。
本実施形態の第1の端子77は、図5に示すように、導電性を有する複数の導体線78a,78bを交差させてなる網目状に形成されている。なお、本明細書では、必要に応じて「導体線78a」及び「導体線78b」を「導体線78」と総称する。
本実施形態の導体線78の外形は、図6に示すように、接触面781と、頂面782と、2つの側面783と、から構成されている。接触面781は、微細な凹凸からなる凹凸状の面であり、第1の樹脂層6と接触している。第1の導体層7は、第1の樹脂層6(具体的には、支持部62)に支持されるものであるから、接触面781は、頂面782に対して第1の樹脂層6側に位置することになる。
一方、頂面782は、接触面781の反対側に位置している。側面783,783は、短手方向断面視において、第1の樹脂層6から離れるに従って、相互に接近するように傾斜する略平坦な面である。この側面783,783は、接触する第1の樹脂層6の支持部62の側面と連続的となっている。
本実施形態における導体線78の接触面781の面粗さは、当該導体線78と第1の樹脂層6とを強固に固定する観点から、頂面782の粗さに対して相対的に粗いことが好ましい。具体的には、接触面781の面粗さRaが0.1〜3.0μm程度であるのに対し、頂面782の面粗さRaは0.001〜1.0μm程度となっていることが好ましく、当該頂面782の面粗さRaが0.001〜0.3μmであることがさらにより好ましい。なお、このような面粗さは、JIS法(JIS B0601(2013年3月21日改正))により測定することができる。
導体線78の幅Wとしては、100nm〜100μmが好ましく、500nm〜10μmであることさらに好ましく、500nm〜5μmであることがより好ましい。また、導体線78の高さHとしては、100nm〜50μmであることが好ましく、1μm〜10μmであることがより好ましい。
本実施形態の導体線78では、以下に説明するように、上述の導体線78が配設されている。導体線78aは、図5に示すように、X方向に対して+45°に傾斜した方向(以下、単に「第1の方向」とも称する。)に沿って直線状に延在しており、当該複数の導体線78aは、この第1の方向に対して実質的に直交する方向(以下、単に「第2の方向」とも称する。)に等ピッチPで並べられている。
これに対し、導体線78bは、第2の方向に沿って直線状に延在しており、当該複数の導体線78bは、第1の方向に等ピッチPで並べられている。そして、これら導体線78a,78bが相互に直交することで、当該導体線78a,78bの間に画定される四角形状(菱型状)の開口79が繰り返し配列されている。
因みに、第1の端子78の構成は、特に上述に限定されない。たとえば、本実施形態では、導体線78aのピッチPと導体線78bのピッチPとを実質的に同一としているが(P=P)、特にこれに限定されず、導体線78aのピッチPと導体線78bのピッチPとを異ならせてもよい(P≠P)。また、導体線78の延在方向は、特に上述に限定されず、任意とすることができる。また、本実施形態では、導体線78は、直線状とされているが、特にこれに限定されず、たとえば、曲線状、馬蹄状、ジグザグ線状等にしてもよい。
本実施形態では、第1の端子77は、導体線78a,78bを相互に直交させることで、四角形状の開口79を形成しているが、特にこれに限定されず、種々の図形単位を開口79の形状として用いることができる。たとえば、開口79の形状が、正三角形、二等辺三角形、直角三角形等の三角形、長方形、正方形、ひし形、平行四辺形、台形等の四角形でもよいし、六角形、八角形、十二角形、二十角形等のn角形や、円、楕円、星型等でもよい。また、本実施形態では、複数の開口79は、相互に同一形状を有しているが、特にこれに限定されず、導体線の形状や配置によって異なる形状の開口が混在していてもよい。
開口79は、求められる機能に応じた大きさとすることができるが、本実施形態では、平面視における当該開口79に内接する円の径Dが100nm〜30μmの範囲内となるように設定されている。この場合、第1の配線体5と第2の配線体11との接続信頼性の向上を図る観点から、開口79に内接する円の径Dと接続体15の導電性粒子152(後述)の径D(図9参照)との関係が、下記(3)式を満たすように設定されていることが好ましく、下記(4)式を満たすように設定されていることがより好ましい。
<D・・・(3)
≦D×2/3・・・(4)
なお、本実施形態における開口79に内接する円の径Dは、断面視において、隣り合う導体線78同士の距離が最短となる距離に相当する(図6参照)。
第2の樹脂層8は、図3に示すように、第1の導体層7を覆うように第1の樹脂層6上に形成されている。また、第2の樹脂層8上には、第2の導体層9が形成されている。結果として、第2の樹脂層8は、第1の導体層7と第2の導体層9との間に介在し、これらの絶縁を確保する機能を有している。タッチパネル1においては、検出電極及び駆動電極(すなわち、第1及び第2の網目状電極層71,91)の間に介在する第2の樹脂層8が、誘電体として作用し、この第2の樹脂層8の厚さに応じてタッチパネル1の感度が調整される。
第2の樹脂層8は、第1の導体層7を覆う主部81と、当該主部81上に形成された支持部82と、から構成されている。支持部82は、主部81と第2の導体層9との間に形成されており、第1の樹脂層6から離れる方向(図3中上側方向)に向かって突出するように形成されている。
第2の樹脂層8を構成する材料は、第1の樹脂層6を構成する材料と同様の材料を例示することができるが、第1の樹脂層6と同様、第1の配線体5(具体的には、第2の導体層9)と第2の配線体11との接続信頼性を向上する観点から、130℃〜200℃における当該第2の樹脂層8を構成する材料の貯蔵弾性率が10MPa以上であることが好ましく、20MPa以上であることがより好ましい。
本実施形態では、第2の樹脂層8により被覆される第1の網目状電極層71により検出した検出信号を外部に取り出すため、第2の樹脂層8に切欠き83が形成されており、この切欠き83において、第2の樹脂層8が複数の第1の端子77を一括して露出させる大きさに切除されている。
第2の導体層9は、図2に示すように、第2の網目状電極層91と、第2の引き出し配線96と、第2の端子97と、を有している。第2の網目状電極層91は、タッチパネル1の駆動電極である。第2の引き出し配線96と第2の端子97は、第2の網目状電極層91にタッチ位置を検出するための駆動信号を伝達(所定電圧を印加)するために設けられるものである。
なお、本実施形態の第2の導体層9は、基本的な構成は上述した第1の導体層7と同じである。したがって、以下の説明では、第2の導体層9の構成のうち、第1の導体層7と相違する点について詳細に説明し、それ以外の基本的な構成は第1の導体層7と同様であるから、詳細の説明を省略する。
本実施形態の第2の導体層9は、図2に示すように、それぞれX方向に沿って略平行に延在した4つの第2の網目状電極層91を有している。複数の第2の網目状電極層91は、平面視において、第2の樹脂層8を介して第1の網目状電極層71と対向するように配置されている。したがって、複数の第1の網目状電極層71と同様、複数の第2の網目状電極層91は、カバーパネル3の透明部31に対応して設けられている。
第2の引き出し配線96は、図2に示すように、第2の網目状電極層91に対応して設けられており、本実施形態では、4つの第2の網目状電極層91に対して4つの第2の引き出し配線96が形成されている。この第2の引き出し配線96は、一方端部側で引出部961を介して第2の網目状電極層91から引き出されている。
本実施形態では、+Y方向側に位置する2つの第2の網目状電極層91に対応する第2の引き出し配線96は、当該第2の網目状電極層91における−X方向側から引き出されている。一方、残余の第2の網目状電極層91(すなわち、−Y方向側に位置する2つ)に対応する第2の引き出し配線96は、当該第2の網目状電極層91における+X方向側から引き出されている。これらの第2の引き出し配線96は、平面視において、カバーパネル3の遮蔽部32と重なる領域を屈曲しながら延在し、第2の網目状電極層91と第2の端子97とを接続している。なお、第2の網目状電極層91の外縁において、引出部961が設けられる位置は特に限定されない。また、本実施形態では、第2の引き出し配線96は引出部961を介して第2の網目状電極層91と接続されているが、特にこれに限定されず、第2の引き出し配線96と第2の網目状電極層91とを直接接続してもよい。
それぞれの第2の引き出し配線96の他方端部側には、図2に示すように、第2の端子97(合計して、4つ)が形成されている。複数の第2の端子97は、カバーパネル3の遮蔽部32に対応して設けられ、第1の配線体の−Y方向側の外縁付近に位置しており、平面視において、第1の端子77と並んで配設されている。第2の網目状電極層91の−X方向側から引き出された第2の引き出し配線96に接続する第2の端子97(本実施形態では、2つ)は、並んだ3つの第1の端子77に対して−X方向側に位置している。第2の網目状電極層91の+X方向側から引き出された第2の端子97(本実施形態では、2つ)は、並んだ3つの第1の端子77に対して+X方向側に位置している。なお、第1および第2の端子77,97は、平面視においてX方向に沿って並んで配置されているが、Z方向においては、第2の樹脂層8の厚さに応じて、第2の端子97が第1の端子77よりも上方にずれて配置されている(図8参照)。
第1の導体層7と同様、第2の導体層9を構成する第2の網目状電極層91、第2の引き出し配線96、及び第2の端子97は、一体的に形成されるものである。また、第1の導体層7と同様、第2の網目状電極層91、第2の引き出し配線96、及び第2の端子97は、導電性を有する複数の導体線を交差させてなる網目状に形成されている。本実施形態では、第1の導体層7を構成する網目構造と、第2の導体層9を構成する網目構造とは、実質的に同一の態様(すなわち、これらを構成する導体線の形状及び配置が実質的に同一)となっている。しかしながら、第1の導体層7を構成する網目構造と第2の導体層9を構成する網目構造との関係は、特に上述に限定されない。つまり、第1の導体層7の網目構造と、第2の導体層9の網目構造とが異なるものでもよく、たとえば、第1の導体層7における網目に対して第2の導体層9における網目が粗くてもよい。あるいは、第1の導体層7における網目に対して第2の導体層9にける網目が細かくてもよい。第1及び第2の導体層7,9における網目の疎密の調整は、これらを構成する導体線の形状(たとえば、導体線の幅)や、複数の導体線の配置(たとえば、相互に隣り合う導体線同士のピッチ)を変えることで行うことができる。
なお、第2の端子97は、網目状に配列された複数の導体線98を有するものであり、当該複数の導体線98を相互に交差することで複数の開口99が画定されるものであるが、多少の形状の相違はあるとしても、基本的な構成は第1の端子77と同じである。したがって、本明細書では、図5及び図6に第1の導体層7の第1の引き出し配線76及び第1の端子77を示し、第2の導体層9の第2の引き出し配線96及び第2の端子97については括弧内に対応する符号を付することで図示を省略する。
因みに、この第2の端子97の開口99に内接する円の径Dと接続体15の導電性粒子152の径Dとの関係についても、上記(3)式と同様、下記(5)式を満たすように設定されていることが好ましく、上記(4)式と同様、下記(6)式を満たすように設定されていることがより好ましい。
<D・・・(5)
≦D×2/3・・・(6)
第3の樹脂層10は、第2の導体層9を外部から保護する保護層としての機能を有する。この第3の樹脂層10は、図3に示すように、第2の導体層9が間に介在するように第2の樹脂層8上に形成されている。なお、第3の樹脂層10によって第2の導体層9を覆うことで、第1の配線体5の表面での光の散乱等の発生を抑えることができる。このような第3の樹脂層10は、第1の樹脂層6と同様の材料により構成することができる。
本実施形態では、第3の樹脂層10は、第1の配線体5と第2の配線体11との接続部の上方も含めてほぼ一様に形成されているが、特にこれに限定されない。たとえば、第2の配線体が露出するように、第3の樹脂層の一部に切欠きが形成されていてもよい。また、露出する第2の配線体を上方から覆う、第3の樹脂層とは異なる樹脂層をさらに設けてもよい。
第2の配線体11a,11b,11cは、図1に示すように、第1の配線体5と外部回路(不図示)とを電気的に接続するためのフレキシブルプリント基板である。本実施形態では、第2の配線体11aが第1の導体層7と電気的に接続し、第2の配線体11b,11cが第2の導体層9と電気的に接続する。なお、以下の説明においては、第2の配線体を総称する場合は単に「第2の配線体11」と表し、個々を区別する場合は、個々を示す符号を付して表す。
第2の配線体11は、図7に示すように、基材12と、当該基材12上に設けられた第3の端子13と、当該第3の端子13と電気的に接続される配線14と、を有している。基材12は、帯状の部材であり、たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET)や、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド樹脂(PI)、ポリエーテルイミド樹脂(PEI)等のフィルム材料から構成されている。
第3の端子13は、第1の端子77や第2の端子97に対応して設けられるものである。第2の配線体11aでは、3つの第1の端子77のそれぞれと対をなす3つの第3の端子13aが設けられている。一方、第2の配線体11bでは、2つの第2の端子97のそれぞれと対をなす2つの第3の端子13bが設けられており、第2の配線体11cでは、2つの第2の端子97のそれぞれと対をなす2つの第3の端子13cが設けられている。なお、前述の「第3の端子13」は、「第3の端子13a」と、「第3の端子13b」と、「第3の端子13c」とを総称するものである。
配線14は、一方端部側で第3の端子13と電気的に接続しており、他方端部側で外部回路(不図示)と電気的に接続している。第3の端子13と配線14とは、一体的に形成されていてもよいし、異なる組成により形成されていてもよい。このような第3の端子13及び配線14としては、たとえば、電解銅箔や圧延銅箔などを用いることができる。なお、第3の端子13及び配線14は、上述した第1の導体層7を構成する材料と同様の材料を用いて構成してもよい。なお、図7では、「配線14a」、「配線14b」、及び「配線14c」を示しているが、「配線14」はこれらの総称である。
接続体15は、図8に示すように、第1及び第2の配線体5,11を接合し、且つ、導通させる(電気的に接続する)機能を有する。このような接続体15としては、樹脂材料151(バインダ樹脂)に導電性粒子152が分散された異方導電性材料を用いることができる。異方導電性材料の具体例としては、異方導電性フィルム(Anisotropic Conductive Film,ACF)や異方導電性ペースト(Anisotropic Conductive Paste,ACP)等を例示することができる。
以下に、第1及び第2の配線体5,11の接続構造として、第1の端子77と第3の端子13aとの接続を例にして、詳細に説明する。本実施形態では、第1及び第2の配線体5,11を熱圧着して接続しており、図9に示すように、第1の端子77と第3の端子13aとの間に接続体15が介在した状態でこれら配線体5,11が固定されている。この場合、樹脂材料151が第1及び第2の配線体5,11を接合するように作用する。一方、第1及び第3の端子77,97a間に挟持される導電性粒子152が、双方の端子77,97aと接触してこれらを導通させるように作用する。なお、加圧されていない部分では絶縁状態が維持されている。
接続体15を構成する樹脂材料151としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化/熱可塑混合樹脂等を用いることができ、具体的には、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂等の樹脂材料を例示することができる。接続体15を構成する導電性粒子152としては、銀、銅、ニッケル等の金属微粒子、これらの金属で被覆した樹脂微粒子(樹脂コア)、又はカーボン等を用いることができる。樹脂コアとしては、アクリル系樹脂やスチレン系樹脂等を用いることができる。
このような導電性粒子152の径は、求められる機能に応じて、たとえば、3μm〜20μmの範囲内で設定されているが、本実施形態では、第1の配線体5と第2の配線体11との接続信頼性の向上を図る観点から、上記(1)式を満たすように設定されていることが好ましく、上記(2)式を満たすように設定されていることがより好ましい。
なお、導電性粒子152の径とは、熱圧着前(無負荷状態)における複数の導電性粒子152の径の算術平均値(平均粒径)のことをいう。この導電性粒子152の平均粒径は、以下のようにして測定する。すなわち、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて複数(少なくとも、10個)の導電性粒子152の粒径を測定し、その算術平均値を求める。この場合、導電性粒子152の形状が、短径と長径とを有する楕円体形状、棒状、又は、アスペクト比の概念を含む形状である場合は、当該導電性粒子152の径として長手方向の辺(或いは、径)を測定する。導電性粒子152の径の測定に際しては、導電性粒子同士が凝集している状態のものや、導電性粒子の外形が歪なものについては、測定対象から除外する。因みに、導電性粒子同士が凝集している状態のものとは、たとえば、導電性粒子同士が相互に固着してフレーク状となっているもののことをいう。
また、図9に示すように、第1の配線体5と第2の配線体11との接続信頼性の向上を図る観点から、対をなす第1及び第3の端子77,13aの間の距離Lと導電性粒子152の径Dとの関係が、下記(7)式を満たすように設定されていることが好ましい。ここで、導電性粒子152の形状が、短径と長径とを有する楕円体形状、棒状、又は、アスペクト比の概念を含む形状である場合は、短手方向の長さを対象にする。
≦D×0.7・・・(7)
なお、上述では、第1の端子77及び第3の端子13aの接続構造について説明したが、第2の端子97及び第3の端子13b(13c)の接続構造については、多少の形状の相違はあるが、基本的な構成は同じである。したがって、図9に第1の端子77及び第3の端子13aを示し、第2の端子97及び第3の端子13b(13c)については括弧内に対応する符号を付することで図示を省略する。
第2の端子97と第3の端子13b(13c)との接続構造について簡単に説明すると、第1の端子77及び第3の端子13aの場合と同様、第2の端子97と第3の端子13b(13c)との間に挟持される導電性粒子152が、双方の端子97,13b(13c)と接触して、これらを導通させるように作用する。このような導電性粒子152は、第1の配線体5と第2の配線体11との接続信頼性の向上を図る観点から、上記(5)式を満たすように設定されていることが好ましく、上記(6)式を満たすように設定されていることがより好ましい。また、対をなす第2及び第3の端子97,13b(13c)の間の距離Lと導電性粒子152の径Dとの関係が、下記(8)式を満たすように設定されていることが好ましい。
≦D×0.7・・・(8)
透明接着層16は、図8に示すように、第1の配線体5をカバーパネル3に貼り付けるために用いられる。この透明接着層16としては、アクリル樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、ポリエステル樹脂系接着剤等の公知の接着剤を用いることができるが、90%以上の全光線透過率を有する材料が好ましい。
本実施形態の導体層付き構造体2において、透明接着層16は、カバーパネル3と第3の樹脂層10との間に介在している。この場合、第1の網目状電極層71を構成する導体線の外形のうち比較的平坦な面がカバーパネル3側を向くように配置されるので、当該カバーパネル3側から入射する入射光の散乱等の発生を抑制することができる。
次に、本実施形態における導体層付き構造体2の製造方法について、図10(a)〜図10(e)、図11(a)〜図11(h)及び、図12(a)〜図12(c)を参照しながら詳細に説明する。図10(a)〜図10(e)、図11(a)〜図11(h)及び、図12(a)〜図12(c)は本発明の一実施の形態に係る導体層付き構造体の製造方法を示す断面図である。
まず、図10(a)に示すように、第1の導体層7の形状に対応する形状の凹部401が形成された凹版400を準備する。凹版400を構成する材料としては、ニッケル、シリコン、二酸化珪素などガラス類、有機シリカ類、グラッシーカーボン、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂等を例示することができる。
凹部401の幅は、100nm〜100μmが好ましく、500nm〜10μmであることさらに好ましく、500nm〜5μmであることがより好ましい。また、凹部401の深さは、100nm〜100μmであることが好ましく、1μm〜20μmであることがより好ましい。本実施形態において凹部401の断面形状は、底部に向かうにつれて幅狭となるテーパ形状が形成されている。なお、凹部401の表面には、離型性をするために、黒鉛系材料、シリコーン系材料、フッ素系材料、セラミック系材料、アルミニウム系材料等からなる離型層(不図示)を予め形成することが好ましい。
上記の凹版400の凹部401に対し、導電性材料410を充填する。このような導電性材料410としては、導電性粉末若しくは金属塩、バインダ樹脂、水若しくは溶剤及び各種の添加剤を混合して構成される導電性ペーストや導電性インクを例示することができる。上記の導電性粉末としては、銀や銅、ニッケル、スズ、ビスマス、亜鉛、インジウム、パラジウム等の金属や、グラファイト等を例示することができる。金属塩としては、上記金属の塩を挙げることができる。導電性材料410に含まれる導電性粒子としては、形成する導体パターンの幅に応じて、たとえば、0.5μm〜2μmの径φ(0.5μm≦φ≦2μm)を有する導電性粒子を用いることができる。なお、形成する導体パターンの幅の半分以下の平均径φを有する導電性粒子を用いることが好ましい。
導電性材料410に含まれるバインダ樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。
導電性材料410に含まれる溶剤としては、α-テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、1−デカノール、ブチルセルソルブ、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、テトラデカン等を例示することができる。
導電性材料410を凹版400の凹部401に充填する方法としては、例えばディスペンス法、インクジェット法、スクリーン印刷法を挙げることができる。もしくはスリットコート法、バーコート法、ブレードコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スピンコート法での塗工の後に凹部401以外に塗工された導電性材料をふき取るもしくは掻き取る、吸い取る、貼り取る、洗い流す、吹き飛ばす方法を挙げることができる。導電性材料の組成等、凹版の形状等に応じて適宜使い分けることができる。
次いで、図10(b)に示すように、凹版400の凹部401に充填された導電性材料410を加熱することにより第1の導体層7を形成する。導電性材料410の加熱条件は、導電性材料の組成等に応じて適宜設定することができる。この加熱処理により、導電性材料410が体積収縮し、当該導電性材料410の表面411に僅かに凹凸形状が形成される。この際、導電性材料410の上面を除く外面は、凹部401に沿った形状に成形される。
なお、導電性材料410の処理方法は加熱に限定されない。赤外線、紫外線、レーザー光等のエネルギー線を照射してもよいし、乾燥のみでもよい。また、これらの2種以上の処理方法を組合せてもよい。表面411の凹凸形状により、第1の導体層7と第1の樹脂層6との接触面積が増大し、当該第1の導体層7をより強固に第1の樹脂層6に固定することができる。
次いで、図10(c)に示すように、第1の導体層7が形成された凹版400(図10(b)に示す状態の凹版400)上に樹脂材料420を塗布する。このような樹脂材料420としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等のUV硬化性樹脂、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂等を例示することができる。樹脂材料420を凹版400上に塗布する方法としては、スクリーン印刷法、スプレーコート法、バーコート法、ディップ法、インクジェット法、キャスト法等を例示することができる。
次いで、図10(d)に示すように、樹脂材料420が凹版400の凹部401に入り込むよう支持基材430を凹版400上に配置して、当該支持基材430を凹版400に押し付け、樹脂材料420を硬化させる。支持基材430としては、ある程度の剛性を有するものであれば特に限定されず、たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリオレフィンフィルム、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリフロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)等を例示することができる。樹脂材料420を硬化させる方法としては、紫外線、赤外線レーザー光等のエネルギー線照射、加熱、加熱冷却、乾燥等を例示することができる。これにより、第1の樹脂層6が形成される。
因みに、第1の樹脂層6の形成方法は特に上記に限定されない。例えば、第1の樹脂層6を形成するための樹脂材料420が支持基材430上に略均一に塗布されたものを用意して、当該樹脂材料420が凹版400の凹部401に入り込むように当該支持基材430を凹版400に押し付けた状態で樹脂材料420を硬化させることにより第1の樹脂層6を形成してもよい。
次いで、図10(e)に示すように、支持基材430、第1の樹脂層6、及び第1の導体層7を一体に凹版400から離型させる。以下、支持基材430、第1の樹脂層6、及び第1の導体層7が一体となったものを第1の中間体440とも称する。
次いで、図11(a)に示すように、第1の中間体440上に第2の樹脂層8を形成する樹脂材料450を塗布する。このような樹脂材料450としては、上述した樹脂材料420と同様の材料を用いることができる。また、樹脂材料450を塗布する方法としては、上述した樹脂材料420と同様の方法を例示することができる。本実施形態では、樹脂材料450を塗布する工程において、合わせて切欠き83に相当する部分(図11(a)及び図11(d)において符号(83)で示す。)を形成する。具体的には、切欠き83が形成されるようにパターニングして樹脂材料450を塗布する。なお、特に上述に限定されず、切欠き83に相当する部分が形成されていない一様な樹脂層を形成した後、部分的に削り取ることで、切欠き83を形成してもよい。
次いで、図11(b)に示すように、第2の導体層9の形状に対応する形状の凹部461が形成された凹版460を準備する。凹版460を構成する材料としては、上述の凹版400を構成する材料と同様の材料を用いることができる。また、凹部461としては、第1及び第2の導体層7,9の基本的な構成が同じであることから、上述の凹部401と同様の形状により構成されていることが好ましい。
そして、凹版460の凹部461に対し、導電性材料470を充填する。このような導電性材料470としては、上述の導電性材料410と同様の材料を用いることができる。また、導電性材料470を凹版460の凹部461に充填する方法としては、上述の導電性材料410を凹版400の凹部401に充填する方法と同様の方法を用いることができる。
次いで、図11(c)に示すように、凹版460の凹部461に充填された導電性材料470を加熱することにより第2の導体層9を形成する。導電性材料470の加熱条件は、その組成等に応じて適宜設定することができる。この加熱処理により、導電性材料470の体積が収縮し、当該導電性材料470の表面471に僅かに凹凸形状が形成される。この際、導電性材料470の上面を除く外面は、凹部461に沿った形状に成形される。表面471の凹凸形状により、第2の導体層9と第2の樹脂層8との接触面積が増大し、当該第2の導体層9をより強固に第2の樹脂層8に固定することができる。なお、導電性材料470の処理方法は、上述の導電性材料410の処理方法として例示した種々の方法を用いることができる。
次いで、図11(d)に示すように、樹脂材料450が凹版460の凹部461に入り込むように第1の中間体440を凹版460上に配置して、当該第1の中間体440を凹版460に押し付ける。そして、樹脂材料450を硬化させ第2の樹脂層8を形成する。樹脂材料450を硬化させる方法としては、上述の樹脂材料420を硬化させる方法と同様の方法を用いることができる。
次いで、図11(e)に示すように、第2の樹脂層8、第2の導体層9、及び第1の中間体440を一体に凹版460から離型する。以下、第2の樹脂層8、第2の導体層9、及び第1の中間体440が一体となってものを第2の中間体480とも称する。
次いで、図11(f)に示すように、第2の中間体480において、3つの第1の端子77上にACF490を配置すると共に、集合された2つ第2の端子97のそれぞれの上にACF490を配置する。このACF490は、上述の接続体15を構成する材料と同様の材料により構成されている。
そして、集合された複数の第1の端子77に対応するように、ACF490を介して第2の配線体11aを配置し、集合された複数の第2の端子97に対応するように、ACF490を介して第2の配線体11b,11cを配置する。なお、本実施形態では、第1及び第2の端子77,97に対応してACF490を分割して配置しているが、特にこれに限定されず、第1及び第2の端子上に一様に形成されたACFを配置してもよい。
次いで、図11(g)に示すように、第2の中間体480と第2の配線体11との間にACF490を介在させた状態で、当該ACF490に熱を加えながら、第2の配線体11を第2の中間体480に向かって押し付け、熱圧着を行う。なお、第2の中間体480と第2の配線体11aとを熱圧着することと、第2の中間体480と第2の配線体11bとを熱圧着することと、第2の中間体480と第2の配線体11cとを熱圧着することとは、それぞれ独立して実行する。熱圧着時の温度条件や圧力条件は、第2の中間体480や第2の配線体11の組成等に応じて適宜設定する。熱圧着した後、ACF480が硬化して接続体15を形成する。この接続体15が第2の中間体480と第2の配線体11を接合すると共に、第1の端子77及び第3の端子13a間、並びに、第2の端子97及び第3の端子13b(13c)間を導通させる。
次いで、図11(h)に示すように、第2の導体層9上に樹脂材料500を塗布する。このような樹脂材料500としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等のUV硬化性樹脂、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂等を例示することができる。
なお、樹脂材料500の粘度は、塗布時の十分な流動性を確保する観点から、1mPa・s〜10,000mPa・sであることが好ましい。また、硬化後の樹脂の貯蔵弾性率は、第2の導体層9の耐久性の観点から、10Pa〜10Paであることが好ましい。樹脂材料500を塗布する方法としては、スクリーン印刷法、スプレーコート法、バーコート法、ディップ法、インクジェット法、キャスト法等を例示することができる。
樹脂材料500を塗布すると、第2の配線体11の先端が当該樹脂材料500に埋設される。また、塗布された樹脂材料500が切欠き83の内部に流れ込む。そして、樹脂材料500を硬化させて第3の樹脂層10を形成する。樹脂材料500を硬化させる方法としては、紫外線、赤外線レーザー光等のエネルギー線照射、加熱、加熱冷却、乾燥等を例示することができる。
次いで、図12(a)に示すように、予め準備したカバーパネル3上に透明接着層16を形成する。この際、流動性を有する接着材料を当該カバーパネル3上に塗布・硬化させることで透明接着層16を形成してもよいし、シート状の接着材料を当該カバーパネル3上に貼り付けて透明接着層16を形成してもよい。透明接着層として流動性のある接着材料を用いる場合は、スクリーン印刷法、スプレーコート法、バーコート法、ディップ法、インクジェット法、キャスト法等によって塗布することができる。なお、透明接着層を硬化させる必要がある場合は、紫外線、赤外線レーザー光等のエネルギー線照射、加熱、加熱冷却、乾燥等を行えばよい。
次いで、図12(b)に示すように、第1の配線体5の露出した一方の面を透明接着層16が介した状態でカバーパネル3に押し付け、これらを接着させる。次いで、図12(c)に示すように、第1の配線体5の他方の面に設けられた支持基材430を剥がす。これにより、導体層付き構造体2(タッチパネル1)を得ることができる。
次に作用について説明する。
図13は比較例に係る配線体アセンブリの作用を示す断面図、図14は本発明の一実施の形態に係る配線体アセンブリの作用(その1)を示す平面図、図15は本発明の一実施の形態に係る配線体アセンブリの作用(その2)を示す図であり、図14のXV−XV線に沿った断面図である。
図13に示すように、比較例に係る配線体アセンブリ4Bは、第1及び第2の配線体5B,11Bを、樹脂材料151Bに導電性粒子152Bが分散された接続体15Bを介して接続したものであり、第1の樹脂層6B上に設けられた端子77Bと、基材12B上に設けられた端子13Bとが相互に対応して配置されている。この配線体アセンブリ4Bにおいて、端子77Bは、ベタパターンに形成されている。このため、熱圧着する工程において、第2の配線体11Bを第1の配線体5Bに押圧する過程で、接続体15Bに含まれる導電性粒子152Bが端子77B,13Bの間から流出し易いため、当該端子77B,13Bの間に挟み込まれる導電性粒子152Bが減少してしまう。このような状態では、第1の配線体5Bと第2の配線体11Bとの間で導通経路が減少してしまうので、これらの電気的な接続信頼性が損なわれるおそれがある。
これに対して、本実施形態では、図9に示すように、第1の端子77を構成する複数の導体線78が網目状に配列されている。本実施形態では、この網目により接続体15の導電性粒子152を多く捕獲することができ、第1の端子77と第2の端子13aの間に多くの導電性粒子152を介在させることができるので、第1の配線体5及び第2の配線体11の接続信頼性が向上する。
また、本実施形態では、接続体15が網目状の第1の端子77によって支持されている。このため、第1又は第2の配線体5,11に、これらの並設方向に対して交差する方向から力が加えられても、接続体15が第1の端子77の網目に捕縛されているため、該第1及び第2の配線体5,11が強固に接続されるので、第1及び第2の配線体5,11の相対的な移動が抑制され、接続状態が維持され易くなっている。これにより、第1の配線体5及び第2の配線体11の接続信頼性の向上がさらに図られる。
また、本実施形態では、第1の端子77を網目状とすれば、当該第1の端子77と導電性粒子152との接触面積が増大するので、これらの電気的抵抗を低減することができる。
また、本実施形態では、第1の端子77の開口79に内接する円の径Dと導電性粒子152の径Dとの関係が、上記(3)式を満たすように設定されていることで、図14に示すように、当該開口79の内部に導電性粒子152が入り込むのを防ぐことができる。この場合、図15に示すように、第2の配線体11を第1の配線体5に押圧すると、第3の端子13aを介して伝達される押圧力が、第1及び第3の端子77,13a間に挟み込まれた導電性粒子152を変形(弾性変形)させるように作用する。このため、第1の端子77と導電性粒子152との接触面積が増加すると共に、第3の端子13と導電性粒子152との接触面積が増加する。また、変形した導電性粒子152が元の形状に復元しようとする反発力が、第1及び第3の端子77,13aに作用する(一点鎖線により無負荷状態の導電性粒子152を表示)。これにより、これらの強固な接続状態が維持され易くなる。このように、開口79の内部に導電性粒子152が入り込むのを防げば、第1の配線体5と第2の配線体11との接続信頼性の向上がさらに図られる。
さらに、上記(4)式を満たすことで、上記作用がより顕著となる。また、上記(7)式を満たすことで、導電性粒子152の変形による十分な反発力が得られるので、第1の配線体5と第2の配線体11との接続信頼性の向上がさらに図られる。
また、本実施形態では、130〜200℃における第1の樹脂層6を構成する材料の貯蔵弾性率が10MPa以上とすることで、熱圧着時に第2の配線体11を第1の配線体5に押圧した場合に第1の樹脂層が窪むのを抑制している。なお、130〜200℃の温度条件とは、第1及び第2の配線体5,11の熱圧着時の温度条件に相当するものである。これにより、力が分散するのを抑えられるので、導電性粒子152を十分に変形させることができ、延いては、第1の配線体5及び第2の配線体11の接続信頼性の向上がより一層図られる。
因みに、熱圧着時の温度条件は、接続体15を構成する樹脂材料151が熱可塑性樹脂である場合、当該樹脂材料151の溶解温度以上かつ周辺部材の溶解温度以下(一般的なPETフィルムの場合は250℃以下)かつ第1及び第3の端子77,13aの軟化点温度(ガラス転移温度)以下の温度範囲であることが好ましい。一方、樹脂材料151が熱硬化性樹脂である場合、当該樹脂材料151の硬化温度以上かつ周辺部材の溶解温度以下(一般的なPETフィルムの場合は250℃以下)かつ第1及び第3の端子77,13aの軟化点温度(ガラス転移温度)以下の温度範囲であることが好ましい。
樹脂材料151が熱可塑性樹脂である場合、当該樹脂材料151のガラス転移温度は、粘弾性測定装置(SII社製:形式:EXSTAR DMS6100)を用いて求められ、樹脂材料151を切断してサンプルサイズを長さ40mm×幅10mmとした測定試料をフィルム引っ張り測定用治具にセットし、測定温度範囲−50〜250℃で周波数1Hz、歪み(0.2%以下、昇温速度2℃/minの条件下で測定し、損失弾性率G”と貯蔵弾性率G’との比(G”/G’)であるtanδを温度に対してプロットして得られるtanδの極大値を示す温度のことをいう。
一方、樹脂材料151が熱硬化性樹脂である場合、当該樹脂材料151の硬化温度は、当該樹脂材料151が架橋反応を起こす温度のことをいう。
なお、上述した作用・効果は、第1の配線体5の第1の導体層7と第2の配線体11aとを接続する際に発現するものであるが、本実施形態の第1の配線体5は、第1及び第2の導体層7,9を備え、この第2の導体層9は、第1の導体層7と同様の構成を有している。したがって、第1の配線体5の第2の導体層9と第2の配線体11b,11cとを接続する場合に関しても、上述した作用・効果と同様の作用・効果を得ることができる。
本実施形態における「第2の配線体11」が本発明における「第2の配線体」の一例に相当するが、「第2の配線体11a」を基準とすると、本実施形態における「第1の樹脂層6」が本発明における「樹脂層」の一例に相当し、本実施形態における「第1の導体層7」が本発明の「導体層」の一例に相当し、本実施形態における「第1の端子77」が本発明における「第1の端子」の一例に相当し、本実施形態における「導体線78」が本発明における「導体線」の一例に相当し、本実施形態における「開口79」が本発明における「開口」の一例に相当し、本実施形態における「第3の端子13a」が本発明における「第2の端子」の一例に相当する。
一方、「第2の配線体11b」及び「第2の配線体11c」を基準とすると、本実施形態における「第2の樹脂層8」が本発明における「樹脂層」の一例に相当し、本実施形態における「第2の導体層9」が本発明の「導体層」の一例に相当し、本実施形態における「第2の端子97」が本発明における「第1の端子」の一例に相当し、本実施形態における「導体線98」が本発明における「導体線」の一例に相当し、本実施形態における「開口99」が本発明における「開口」の一例に相当し、本実施形態における「第3の端子13b」及び「第3の端子13c」が本発明における「第2の端子」の一例に相当する。
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
たとえば、本実施形態のタッチパネル1は、2層の導体層からなる投影型の静電容量方式のタッチパネルセンサであるが、特にこれに限定されず、1層の導体層からなる表面型(容量結合型)静電容量方式のタッチパネルセンサにも、本発明を適用することができる。
また、本実施形態では、タッチパネル1の透光性を有する電極として、導電性を有する複数の導体線を交差させてなる網目状に形成された第1及び第2の網目状電極層71,91を有しているが、特にこれに限定されず、透光性を有する材料であるITO(酸化インジウム錫)や導電性高分子を用いてタッチパネル1の電極を構成してもよい。
また、図16に示すように、導体層付き構造体2Bは、配線体アセンブリ4と、当該配線体アセンブリ4の第1の配線体5の両方の主面を覆う保護基材17a,17bと、を備えていてもよい。図16は本発明の一実施の形態に係る導体層付き構造体の変形例を示す断面図である。
この導体層付き構造体2Bは、配線体アセンブリ4を搬送する際に用いられるものであり、当該保護基材17a,17bを第1の配線体5から剥離させた後、配線体アセンブリ4を種々の用途に応じて用いることができる。本例では、保護基材17a,17bよって、配線体アセンブリ4の搬送時に、第1の配線体5の両方の主面が傷付くのを防止している。
保護基材17a,17bとしては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリオレフィンフィルム、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリフロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)等に種々の添加剤やフィラーを加えたフィルム状の部材を用いることができる。なお、保護基材17a,17bは、上述のように、配線体アセンブリ4を運搬する際に用いられるものであり、後に剥離されるので、当該配線体アセンブリ4の機能には影響を与えない。したがって、保護基材17a,17bは、第1の配線体5の両方の主面を保護することができれば、その材料は特に上述に限定されず、より安価な材料を用いてもよい。本実施形態における「導体層付き構造体2B」が本発明における「導体層付き構造体」の一例に相当し、本実施形態における「保護基材17a」及び「保護基材17b」が本発明における「支持体」の一例に相当する。
また、上述した導体層付き構造体2は、第1の配線体5とカバーパネル3とを接着する透明接着層16を備えているが、これを省略し、第1の配線体5の第3の樹脂層10を透明接着層として構成してもよい。
また、上述の実施形態では、導体層付き配線体がタッチパネルに用いられるとして説明したが、導体層付き配線体の用途は特にこれに限定されない。たとえば、第1の配線体に通電して抵抗加熱等で発熱させることにより当該第1の配線体をヒータとして用いてもよい。また、第1の配線体の導体層の一部を接地することにより当該第1の配線体を電磁遮蔽シールドとして用いてもよい。また、第1の配線体をアンテナとして用いてもよい。この場合、第1の配線体を実装する実装対象が本発明の「支持体」の一例に相当し、これらを備えるヒータ、電磁遮蔽シールド、及びアンテナが本発明における「導体層付き構造体」の一例に相当する。
以下に、本発明をさらに具体化した実施例及び比較例により本発明の効果を確認した。以下の実施例及び比較例は、上述した実施形態における配線体アセンブリにおける第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上効果を確認するためものである。
<実施例1>
以下、配線体アセンブリに係る実施例を説明する。
実施例1では、第1の配線体と、第2の配線体と、ACFと、を準備した。第2の配線体では、厚さ35μmのポリイミド樹脂で構成された基材上に、エポキシ系樹脂で構成された接着層を形成し、接着層上に厚さ35μm、幅250μmの第3の端子を250μm間隔で複数形成した。第3の端子は、銅(Cu)箔の表面にニッケル-アルミニウム(Ni/Au)メッキ層を積層させることで形成した。一方、第1の配線体では、厚さ75μmのPET上に、厚さ50μmのアクリル系樹脂で構成された第1の樹脂層を形成した。このアクリル系樹脂は、130〜200℃における貯蔵弾性率が20MPaのものを用いた。第1の樹脂層上に銀(Ag)ペーストで構成された厚さ5μm、幅250μmの第1の端子を500μm間隔で複数形成した。この第1の端子は、幅7.5μmの複数の導体線(導体線の高さは、第1の端子の厚さに相当する。)を、相互に交差させて網目状に形成した。隣り合う導体線同士の間の間隔(すなわち、複数の導体線により画定される開口に内接する円の径D(以下、「内接円の径D」ともいう。))は5μmとした。第1の端子と第3の端子との間は、4μm離間させた。ACFでは、エポキシ系樹脂中に、径Dが10μmの導電性粒子を分散させた。ここでは、ニッケル-アルミニウム(Ni/Au)メッキ層を積層したアクリル系樹脂で構成された樹脂コアを、導電性粒子として用いた。
以上に説明した構成の本実施例の試験サンプルに対して、以下の熱圧着試験を行った。
まず、第1の配線体上にACFを載置して、そのACF上に第2の配線体を載置して、これらを180℃、3MPa、15秒間の条件で熱圧着した。その後、常温まで冷却して、接続体を介して第1及び第2の配線体が接続された配線体アセンブリを得た。
次に、導体線の延在方向に沿って、配線体アセンブリを縦に切断した。次に、断面視における単位長さ6mm当たりの第1及び第3の端子の間に介在する導電性粒子の数をカウントした。
実施例1の試験結果を表1に示す。
Figure 0005974147
表1に示すように、実施例1については、第1及び第3の端子の間に、20個の導電性粒子が存在することが確認された。
<比較例>
比較例では、第1の配線体において、第1の端子をベタパターンに形成したこと以外は、実施例1と同様の試験サンプルを準備した。
この試験サンプルについても、実施例1と同様にして熱圧着試験を行った。そして、実施例1と同様にして導電性粒子の数をカウントした。なお、比較例においては、実施例1における導体線の延在方向に相当する方向に沿って、配線体アセンブリを縦に切断した。
上記表1に示すように、比較例については、第1及び第3の端子の間に、7個の導電性粒子が存在することが確認された。
<実施例2>
実施例2では、第1の端子において、当該第1の端子の厚さを3μmとし、隣り合う導体線同士の間の間隔(すなわち、内接円の径D)を10μmとしたこと以外は、実施例1と同様の試験サンプルを準備した。
この試験サンプルについて、上述の熱圧着試験と同様の試験を行った。
次に、導体線の延在方向に沿って、配線体アセンブリを縦に切断し、導電性粒子が圧縮変形した割合(以下、「潰れ頻度」ともいう。)を下記(9)式に基づいて算出した。
/A×100=潰れ頻度(%)・・・(9)
但し、上記(9)式において、Aは単位長さ1cm当たりの圧縮変形した導電性粒子(以下、「潰れ粒子」ともいう。)の数であり、Aは単位長さ1cm当たりの導電性粒子の総数である。なお、ここでは、下記(10)式を満たす導電性粒子を潰れ粒子と判定した。
<R×0.7・・・(10)
但し、上記(10)式において、Rは無負荷状態における導電性粒子の径であり、Rは熱圧着試験において3MPaの条件で荷重を加えて圧縮変形した導電性粒子の径である。
上記の熱圧着試験の結果、潰れ頻度が80%以上である場合には、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上効果が優良であるとし、潰れ頻度が35%以上である場合には、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上効果があるとした。
実施例2の試験結果を表2に示す。
Figure 0005974147
表2に示すように、実施例2については、潰れ頻度が35%以上であることから、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上効果があることが分かった。
<実施例3>
実施例3では、第1の端子において、当該第1の端子の厚さを3μmとし、隣り合う導体線同士の間の間隔(すなわち、内接円の径D)を6.7μmとしたこと以外は、実施例1と同様の試験サンプルを準備した。
この試験サンプルについても、実施例1と同様にして熱圧着試験を行った。そして、実施例2と同様にして潰れ頻度を算出した。上記表2に示すように、実施例3については、潰れ頻度が80%以上であることから、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上効果が優良であることが分かった。
<実施例4>
実施例4では、第1の端子の厚さを3μmとしたこと以外は、実施例1と同様の試験サンプルを準備した。
この試験サンプルについても、実施例1と同様にして熱圧着試験を行った。そして、実施例2と同様にして潰れ頻度を算出した。上記表2に示すように、実施例4については、潰れ頻度が80%以上であることから、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上効果が優良であることが分かった。
<実施例5>
実施例5では、第1の樹脂層を構成する材料として、130〜200℃における貯蔵弾性率が50MPaのアクリル系樹脂を用いたこと、第1の端子において、当該第1の端子の厚さを3μmとし、隣り合う導体線同士の間の間隔(すなわち、内接円の径D)を10μmとしたことと以外は、実施例1と同様の試験サンプルを準備した。
この試験サンプルについても、実施例1と同様にして熱圧着試験を行った。そして、実施例2と同様にして潰れ頻度を算出した。上記表2に示すように、実施例5については、潰れ頻度が35%以上であることから、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上効果があることが分かった。
<実施例6>
実施例6では、第1の樹脂層を構成する材料として、130〜200℃における貯蔵弾性率が50MPaのアクリル系樹脂を用いたこと、第1の端子において、当該第1の端子の厚さを3μmとし、隣り合う導体線同士の間の間隔(すなわち、内接円の径D)を6.7μmとしたこと以外は、実施例1と同様の試験サンプルを準備した。
この試験サンプルについても、実施例1と同様にして熱圧着試験を行った。そして、実施例2と同様にして潰れ頻度を算出した。上記表2に示すように、実施例6については、潰れ頻度が80%以上であることから、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上効果が優良であることが分かった。
<実施例7>
実施例7では、第1の樹脂層を構成する材料として、130〜200℃における貯蔵弾性率が50MPaのアクリル系樹脂を用いたこと、第1の端子の厚さを3μmとしたこと以外は、実施例1と同様の試験サンプルを準備した。
この試験サンプルについても、実施例1と同様にして熱圧着試験を行った。そして、実施例2と同様にして潰れ頻度を算出した。上記表2に示すように、実施例7については、潰れ頻度が80%以上であることから、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上効果が優良であることが分かった。
実施例2、実施例3、実施例4、実施例5、実施例6、及び実施例7の試験結果を、導電性粒子の潰れ頻度と、開口に内接する円の径D及び導電性粒子の径Dの比(D/D)と、を軸にして整理したものを図17に示す。
上記のとおり、表1に示す結果から、実施例1と比較例と比較すると、実施例1のほうが第1及び第3の端子の間に介在する導電性粒子の数量が多く、比較例のほうが第1及び第3の端子の間に介在する導電性粒子の数量が少なかった。これは、第1の端子に形成された網目が導電性粒子を多く捕獲した結果、第1及び第2の端子の間に多くの導電性粒子が介在した状態になったと考えられ、この導電性粒子によって、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上が図られるものと考えられる。
また、表2及び図17に示す結果によると、本実施例のうち、実施例3及び実施例4、並びに、実施例6及び実施例7については、潰れ頻度が80%以上であることから、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上効果が優良であることが分かった。また、実施例2及び実施例5については、潰れ頻度が35%以上であることから、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上効果があることが分かった。
このように、実施例2〜実施例4の結果、並びに、実施例5〜実施例7の結果から、上記(3)式を満たすことで、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上が図られるものと考えられる。また、実施例2〜実施例7の結果から、第1の樹脂層を構成する材料として、130〜200℃における貯蔵弾性率が20MPa以上であれば、第1及び第2の配線体の接続信頼性の向上が図られるものと考えられる。
1・・・タッチパネル
2・・・導体層付き構造体
3・・・カバーパネル
31・・・透明部
32・・・遮蔽部
4・・・配線体アセンブリ
5,5B・・・第1の配線体
6・・・第1の樹脂層
61・・・平坦部
62・・・支持部
7・・・第1の導体層
71・・・第1の網目状電極層
76・・・第1の引き出し配線
761・・・引出部
77・・・第1の端子
78a,78b・・・導体線
781・・・接触面
782・・・頂面
783・・・側面
79・・・開口
8・・・第2の樹脂層
81・・・主部
82・・・支持部
9・・・第2の導体層
91・・・第2の網目状電極層
96・・・第2の引き出し配線
961・・・引出部
97・・・第2の端子
10・・・第3の樹脂層
11a,11b、11c・・・第2の配線体
12a,12b,12c・・・基材
13a,13b,13c・・・第3の端子
14a,14b,14c・・・配線
15・・・接続体
151・・・樹脂材料
152・・・導電性粒子
16・・・透明接着層
17a,17b・・・保護基材
400・・・凹版
401・・・凹部
410・・・導電性材料(第1の導体層)
411・・・表面
420・・・樹脂材料(第1の樹脂層)
430・・・支持基材
440・・・第1の中間体
450・・・樹脂材料(第2の樹脂層)
460・・・凹版
461・・・凹部
470・・・導電性材料(第2の導体層)
471・・・表面
480・・・第2の中間体
490・・・ACF
500・・・中間体
510・・・樹脂材料(第3の樹脂層)

Claims (6)

  1. 第1の端子を有する第1の配線体と、
    第2の端子を有する第2の配線体と、
    樹脂材料と、前記樹脂材料内に分散された導電性粒子と、を有し、前記第1及び第2の端子の間に介在して前記第1及び第2の配線体を電気的に接続する接続体と、を備え、
    前記第1の端子は、網目状に配列された複数の導体線を有し、
    前記複数の導体線は、相互に交差することで複数の開口を画定しており、
    下記(1)式を満たす配線体アセンブリ。
    <D ・・・(1)
    但し、上記(1)式において、D は前記開口に内接する円の径であり、D は前記導電性粒子の径である。
  2. 請求項1に記載の配線体アセンブリであって、
    下記(2)式を満たす配線体アセンブリ。
    ≦D×2/3・・・(2)
  3. 請求項1又は2に記載の配線体アセンブリであって、
    前記第1の配線体は、
    樹脂層と、
    前記樹脂層上に設けられ、前記第1の端子を有する導体層と、をさらに備え、
    130〜200℃における前記樹脂層を構成する材料の貯蔵弾性率が10MPa以上である配線体アセンブリ。
  4. 第1の端子を有する第1の配線体と、
    第2の端子を有する第2の配線体と、
    樹脂材料と、前記樹脂材料内に分散された導電性粒子と、を有し、前記第1及び第2の端子の間に介在して前記第1及び第2の配線体を電気的に接続する接続体と、を備え、
    前記第1の端子は、網目状に配列された複数の導体線を有し、
    前記第1の配線体は、
    樹脂層と、
    前記樹脂層上に設けられ、前記第1の端子を有する導体層と、をさらに備え、
    130〜200℃における前記樹脂層を構成する材料の貯蔵弾性率が10MPa以上である配線体アセンブリ。
  5. 請求項1〜4の何れか1項に記載の配線体アセンブリと、
    前記第1の配線体の少なくとも一方の主面上に設けられた支持体と、を備えた導体層付き構造体。
  6. 請求項5に記載の導体層付き構造体を備えたタッチセンサ。
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