JP6469728B2 - 電子デバイスの製造方法および電子デバイス - Google Patents
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Description
そのため、電子素子は、形成後、水分やガスを透過しない封止層によって封止される。ここで、生産性を考慮すると、封止層としてガスバリアフィルムを用いることが考えられる。すなわち、基板に複数の電子素子を形成すると共に、接着剤によって、ガスバリアフィルムを基板に接着することで、複数の電子素子を一度に封止することができる。
大型のディスプレイ等の場合には、一般的に、周辺部から配線の取り出しが行われる。
これに対し、小型の電子素子では、周辺部からの配線の取り出しが困難な場合も多い。この場合には、ガスバリアフィルムおよび接着剤層を貫通して、配線の取り出しを行うための配線用のコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールに、電子素子と外部装置とを接続するための取り出し配線を設けることが考えられる。
電子素子が小さい場合には、電子素子のサイズに応じて、コンタクトホールも小さくする必要がある。特に、ICタグ等の小型の電子素子は、近年、小型化の要求が厳しく、それに応じて、コンタクトホールも小さくする必要がある。
また、大型の電子素子であっても、ディスプレイの表示面積などの電子素子の有効面積を考慮すれば、コンタクトホールは小さい方が好ましい。
ここで、ガスバリアフィルムと基板との圧着の際には、接着剤がコンタクトホールを埋めるように移動するが、コンタクトホールが小さい場合には、接着剤がコンタクトホールを塞いでしまい、配線の取り出しができなくなってしまう。
少なくとも1つの電子素子が形成された基板の前記電子素子の電極に、導電性を有する突起を形成する工程、および、
前記コンタクトホールと突起とを位置合せして、前記接着剤層と前記電子素子の形成面とを対面して、前記基板と前記ガスバリアフィルムとを積層して、圧着する工程を有し、
かつ、前記コンタクトホールの径をX[μm]、前記突起の高さをY[μm]、前記接着剤の厚さをL[μm]とした際に、下記の式(1)および式(2)を満たすことを特徴とする電子デバイスの製造方法を提供する。
少なくとも1つの電子素子が形成された基板の電子素子の電極とコンタクトホールとを位置合せして、接着剤層と電子素子の形成面とを対面して、基板とガスバリアフィルムとを積層する工程、
コンタクトホール内の電子素子の電極に、導電性を有する突起を形成する工程、および、
基板とガスバリアフィルムとを圧着する工程を有し、
かつ、コンタクトホールの径をX[μm]、突起の高さをY[μm]、接着剤の厚さをL[μm]とした際に、下記の式(1)および式(2)を満たすことを特徴とする電子デバイスの製造方法を提供する。
また、突起の高さが、接着剤層の厚さよりも高いのが好ましい。
また、突起の大きさが、高さ方向の上に向かって、漸次、小さくなるのが好ましい。
また、さらに、コンタクトホールを導電性材料で充填する工程を有するのが好ましい。
また、ガスバリアフィルムおよび基板が可撓性を有するのが好ましい。
さらに、長尺な基板およびガスバリアフィルムを用い、接着剤層の形成、コンタクトホールの形成、突起の形成、基板とガスバリアフィルムとの積層、基板とガスバリアフィルムとの圧着の少なくとも1つを、基板およびガスバリアフィルムの少なくとも一方を長手方向に搬送しつつ行うのが好ましい。
基板の上に形成された少なくとも1つの電子素子と、
電子素子を封止するガスバリアフィルムと、
ガスバリアフィルムを基板に接着する接着剤層と、
ガスバリアフィルムおよび接着剤層を貫通して、電子素子の電極に対応する位置に形成されるコンタクトホールと、
コンタクトホールを通過して電子素子の電極に接続される取り出し配線とを有し、かつ、
コンタクトホールは前記取り出し配線によって満たされており、
接着剤層を貫通するコンタクトホールを満たす取り出し配線は、上方に向かって、漸次、縮径し、最小径部から、上方に向かって、漸次、拡径する、クビレ部を有し、
ガスバリアフィルムを貫通するコンタクトホールを満たす取り出し配線は、円柱状であり、
接着剤層を貫通するコンタクトホールを満たす取り出し配線と前記ガスバリアフィルムを貫通するコンタクトホールを満たす取り出し配線とは連続的な径で連通していることを特徴とする電子デバイスを提供する。
図1に示す電子デバイス10は、基本的に、基板12と、電子素子14と、ガスバリアフィルム20と、接着剤層24と、取り出し配線26とを有する。図示例において、電子素子14は、電子素子本体14aと電極14bとから構成される。この電子デバイス10は、本発明の電子デバイスの製造方法で製造されたものである。
本発明は、これに限定はされず、1枚の基板12の上に、1個のみ、電子素子14を形成したものであってもよい。しかしながら、生産性等を考慮すると、基板12は、複数の電子素子14を有するのが好ましい。
一例として、有機ELディスプレイや有機EL照明等の有機EL素子、有機TFTからなる論理回路によって形成されたRFIDタグなどのデバイス、有機TFTを用いた各種のセンサ、有機太陽電池等の光電変換素子、有機系熱電変換素子等が例示される。
また、電極14bも公知の電子素子に設けられる公知の電極である。
電子素子14、すなわち電子素子本体14aおよび電極14bは、いずれも公知の方法で形成すればよい。
具体的には、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)、シクロオレフィンコポリマ(COC)、シクロオレフィンポリマ(COP)等の樹脂や、表面に絶縁膜を設けた金属(アルミニウム箔など)、ガラス、セラミックス等からなるシート状物や板状物が例示される。
また、後述するガスバリアフィルム20と同様のガスバリアフィルムも、基板12として好適に利用可能である。
また、基板12は、可撓性を有するのが好ましい。一般的なガスバリアフィルム20は可撓性も有する。そのため、基板12が可撓性を有することにより、いわゆるロール・トゥ・ロール(Roll to Roll 以下、RtoRとも言う)を利用して、本発明の製造方法を実施することができる。
ガスバリアフィルム20は、公知の各種のものが利用可能である。ただし、アルミニウム箔などの導電性層を含むガスバリアフィルムは、取り出し配線26と導通してしまうため、無機酸化物や無機窒化物等からなるガスバリアフィルムが好ましい。より好ましくは、プラスチックフィルム等からなる支持体の上に、窒化ケイ素等からなる無機層と、この無機層の下地層となる、アクリル樹脂やメタクリル樹脂等からなる有機層との組み合わせを1以上形成してなる、有機無機積層型のガスバリアフィルムが例示される。有機無機積層型のガスバリアフィルムにおいては、最上層は、有機層でも無機層でもよい。
有機無機積層型のガスバリアフィルムは、例えば、特開2009−094051号公報の段落番号[0011]〜[0030]に記載される構成が例示される。
なお、基板12と同様の理由で、ガスバリアフィルム20は、可撓性を有するのが好ましい。なお、通常のガスバリアフィルムは、可撓性を有する。
接着剤層24には、ガスバリアフィルム20と電子素子14を形成した基板12とを接着可能な各種の接着剤が利用可能である。一例として、ヒートシール剤、感熱性接着剤、感圧性接着剤、感光性接着剤等が利用可能である。また、接着剤層24の形成材料としては、ガスバリア性が高いエポキシ系の接着剤が好ましい。
後に製造方法の説明でも述べるが、本発明の製造方法で製造される本発明の電子デバイス10において、取り出し配線26は、高さ方向に大きさの変動部を有する。好ましくは、取り出し配線26は、上方に向かって、漸次、小さくなり、最小部から、上方に向かって、漸次、大きくなる、クビレ部を有する。
すなわち、取り出し配線26が円柱や円錐などの回転体のような形状である場合には、取り出し配線26は、高さ方向すなわち中心線の延在方向に直径の変動部を有し、好ましくは、上方に向けて、漸次、縮径し、最小径部から、上方に向けて、漸次、拡径する、クビレ部を有する。
接着剤層24は、接着剤層24の形成材料や厚さ等に応じた、公知の方法で形成すればよい。一例として、接着剤層24となる接着剤を塗布して乾燥し、あるはさらに半硬化する方法、接着シート(粘着シート)の貼着による方法等が例示される。
コンタクトホール30は、公知の方法で形成すればよい。一例として、打ち抜き加工、レーザ加工等が例示される。中でも、ガスバリアフィルム20のガスバリア層の損傷が防止できる等の点で、レーザ加工は好適に利用される。
コンタクトホール30は、基本的に、円筒状である。しかしながら、コンタクトホール30は、必ずしも円筒状である必要はなく、楕円筒状や角筒状や不定形筒状など、各種の形状のコンタクトホールが利用可能である。また、円錐台状や角錐台状、2つの円錐台を上面で接合した形状など、コンタクトホール30の直径は、高さ方向で変化してもよい。この場合には、コンタクトホール30に内接する円筒(すなわち最小径)を想定し、この円筒の直径を、コンタクトホール30の直径Xとすればよい。
コンタクトホール30は、取り出し配線26によって埋められる。しかしながら、取り出し配線26は、ガスバリアフィルム20ほどのガスバリア性を有さないので、長期間の使用によって、取り出し配線26を通って水分が接着剤層24に侵入し、電子素子本体14aに到る可能性が有る。
これに対して、コンタクトホール30を、電子素子本体14aと、ある程度の距離を有して形成することにより、取り出し配線26を通って侵入した水分が、電子素子本体14aに到ることを抑制できる。
従って、コンタクトホール30と電子素子本体14aとの距離は、この点を考慮して、必要な耐久性が得られるように、適宜、設定すればよい。
この電子素子14の電極14bに、前述のガスバリアフィルム20と接着剤層24との積層体に形成したコンタクトホール30に位置合せして、導電性材料からなる突起32を形成する。あるいは、突起32に位置合せして、ガスバリアフィルム20と接着剤層24との積層体にコンタクトホール30を形成してもよい。
突起32の形状としては、好ましくは、円錐状、円錐台状、角錐状、上面が曲面になっている円錐台状、上部が曲面になっている円錐状のように、上方に向かって、大きさが、漸次、縮小(縮径)する形状が例示される。突起32の形状を、上方に向かって、漸次、縮小する形状とすることにより、突起32の形成が容易になる、突起32をコンタクトホール30に挿入させやすくなる、ガスバリアフィルム20を圧着した際に気泡が入りにくい等の点で好ましい。
突起32の高さYは、電子素子14の大きさ等に応じて、適宜、設定すればよい。突起32の高さYに関しては、後に詳述する。
ここで、本発明の製造方法においては、突起32を有し、かつ、コンタクトホール30の直径X[μm]と、突起32の高さY[μm]と、圧着前の接着剤層24の厚さL[μm]とが、下記の式(1)および式(2)を満たす。
本発明の製造方法は、このような構成を有することにより、小さい電子デバイス等で、コンタクトホール30が微細である場合でも、接着剤層24がコンタクトホールを埋めてしまうことを防止して、安定して電極14bと外部装置とを接続するための取り出し配線26を形成できる。
ここで、特許文献1にも記載されるように、接着剤層を形成したガスバアリアフィルムと、電子素子を形成した基板との貼着は、通常、両者を積層して加圧する圧着によって行われる。また、圧着の際には、必要に応じて、接着剤層の加熱や光照射が行われる。
このガスバリアフィルムと基板との圧着の際には、接着剤層(接着剤)がコンタクトホールを埋めるように移動する。ところが、コンタクトホールが小さい場合には、ガスバリアフィルムと基板との圧着の際にコンタクトホールを塞いでしまい、配線の取り出しができなくなくなってしまう。
これにより、図3の上段に示すように、ガスバリアフィルム20と基板12とを圧着して、接着剤層24がコンタクトホール30を埋めるように移動しても、突起32が接着剤層24から突出した状態でコンタクトホール30内に存在する。そのため、後述するように、コンタクトホール30に導電性材料を充填することにより、電極14bと接続された取り出し配線26を安定して形成できる。
なお、突起32の高さYは、接着剤層24の厚さLより高いのが好ましい。突起32の高さYを、接着剤層24の厚さLより高くすることにより、より確実に突起32が接着剤層24に埋まることを防止して、電極14bと接続された取り出し配線26を安定して形成できる。
なお、突起32の大きさとは、突起32の高さと直交する方向の大きさであるのは、前述のとおりである。すなわち、突起32が円錐状や円錐台状である場合には、底面の大きさが、突起32の最大の大きさとなる。
次いで、図3の中段に示すように、コンタクトホール30を完全に埋めるように、コンタクトホール30に導電性材料を充填して、電子素子14と外部装置とを接続するための取り出し配線26を形成する。
そのため、図3の上段に示すように、ガスバリアフィルム20と基板12とを圧着して、接着剤層24がコンタクトホール30を埋めるように移動しても、突起32が接着剤層24に埋まることが無い。すなわち、電極14bと接続される突起32がコンタクトホール30内に露出している。そのため、コンタクトホール30に導電性材料を充填することにより、突起32と導電性材料とが接続して、電子素子14の電極14bに接続する取り出し配線26を形成できる。
また、ガスバリアフィルム20と基板12との圧着の際に、接着剤層24がコンタクトホール30に移動することにより、コンタクトホール30を埋めて形成される取り出し配線26には大きさの変動部が形成される。例えば、突起32が円錐状のような、上方に向かって、漸次、縮小するような形状を有する場合には、前述のようなクビレ部を有する取り出し配線26が形成される。
また、圧着力は、接着剤層24の形成材料や厚さL等に応じて、接着剤層24によって、ガスバリアフィルム20と基板12とを適正に接着できる圧着力を、適宜、設定すればよい。
一例として、銀ペーストや金ペースト等の金属ペーストを充填して、必要に応じて成形を行い、乾燥あるいはさらに硬化する方法、金属ペーストを用いる印刷による方法、導電性インクを用いたインクジェットによる方法等が例示される。
このような電子デバイス10aは、取り出し配線26が他の電子デバイス等が形成された基板に接続されることで、ディスプレイ等の各種の装置に実装される。
しかしながら、好ましくは、長手方向に所定間隔で電子素子14が形成された長尺な基板12および長尺なガスバリアフィルム20を用いて、いわゆるRtoRを利用するのが好ましい。周知のように、RtoRとは、長尺な被処理材料をロール状に巻回してなる材料ロールから、被処理材料を送り出し、被処理材料を長手方向に搬送しつつ各種の処理を行い、処理済の被処理材料を、再度、ロール状に巻回する製造方法である。
また、個々の電子デバイス10aへの切断も、RtoRで行うのが好ましい。
これに対して、本発明の電子デバイスの製造方法の第2の態様においては、電子素子14に突起32を形成する前に、コンタクトホール30と電極14bとを位置合せして、接着剤層24と電子素子14の形成面とを対面して、基板12と、コンタクトホール30を形成したガスバリアフィルム20および接着剤層24の積層体とを積層する。次いで、コンタクトホール30を介して電子素子14の電極14bに突起32を形成し、その後、基板12とガスバリアフィルム20との圧着を行う。
この構成でも、突起32を形成し、かつ、コンタクトホール30の直径X[μm]と、突起32の高さY[μm]と、圧着前の接着剤層24の厚さL[μm]とが、式(1)および式(2)を満たすことにより、図2および図3に示す電子デバイスの製造方法と同様に、図1に示すような、電極14bに接続された取り出し配線26を有する電子デバイス10を、安定して製造できる。
支持体として、厚さ75μmのPETフィルム(東洋紡社製、コスモシャイン)を用意した。この支持体にプラズマ処理を施した。
支持体のプラズマ処理を施した面に、下記に示す重合性化合物と、重合開始剤(Lamberti社製、Esacure KTO46)と、2−ブタノンとを含む重合性組成物を乾燥膜厚が2000nmとなるように塗布成膜し、酸素含有量100ppm以下の窒素雰囲気下で紫外線照射量0.5J/cm2で照射して硬化させ、第1有機層を作製した。
さらに、無機層の上に、第1有機層と同様に第2有機層を形成し、支持体の上に有機層と無機層とを交互に積層したガスバリア層を有する、有機無機積層型のガスバリアフィルム20を作製した。
2液混合型熱硬化型接着剤(ダイゾーニチモリ製、エポテック310)を離形フィルム上に所望の膜厚となるように塗布し、これを上記のように作製したガスバリアフィルム20に転写させて接着剤層24を形成した。
このようにして形成したガスバリアフィルム20と接着剤層24との積層体に、2点のコンタクトホール30を形成した。なお、直径が50μmおよび100μmのコンタクトホールはレーザ加工によって形成し、直径が200μm以上のコンタクトホール30は、ポンチとダイを用いる打ち抜き加工で形成した。
厚さ75μmのPETフィルム(東洋紡社製、コスモシャイン)製の基板12に、テスト用のストライプ電極を形成した。
このストライプ電極の2点に、コンタクトホール30と位置合せして、底面の直径が50μmの略円錐状の突起32を形成した。突起32は、ディスペンサを用いて、銀ペーストで形成した。なお、突起32の底面の直径は、ディスペンサのノズル径を変更することで調節した。また、突起32の高さは、銀ペーストの塗布量によって調節した。
突起32とコンタクトホール30とを位置合せして、基板12とガスバリアフィルム20とを積層し、ゴム製ローラで圧着した後、加熱硬化させた。
硬化後、コンタクトホール30を銀ペーストで充填して、取り出し配線26を形成し、2点の取り出し配線26間の導通を確認した。
この導通試験を、接着剤層24の厚さL、コンタクトホール30の直径X、および、突起32の高さYを、種々、変更して行った。なお、前述のように、突起32は、底面の直径が50μmの略円錐状である。
結果を下記の表に示す。2点の取り出し配線26の間で導通が取れた物を『OK』、導通が取れなかったものを『NG』と示す。
なお、コンタクトホール30の直径が5000μm以上のものは、導通が取れても取れなくても、電子デバイスが不要に大きくなってしまい、かつ、電子素子14の電極14bに突起32を形成する意味がなくなってしまい、突起32を形成する接着剤層24によって埋まってしまうような大きさのコンタクトホール30に対応して、電子素子14の電極14bに接続する取り出し配線を形成するという本発明の目的は達成していないのは、前述のとおりである。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
12 基板
14 電子素子
14a 電子素子本体
14b 電極
20 ガスバリアフィルム
24 接着剤層
26 取り出し配線
30 コンタクトホール
32 突起
Claims (10)
- ガスバリアフィルムに接着剤層を形成し、さらに、前記ガスバリアフィルムと接着剤層とを貫通するコンタクトホールを形成する工程、
少なくとも1つの電子素子が形成された基板の前記電子素子の電極に、導電性を有する突起を形成する工程、および、
前記コンタクトホールと突起とを位置合せして、前記接着剤層と前記電子素子の形成面とを対面して、前記基板と前記ガスバリアフィルムとを積層して、圧着する工程を有し、
かつ、前記コンタクトホールの径をX[μm]、前記突起の高さをY[μm]、前記接着剤の厚さをL[μm]とした際に、下記の式(1)および式(2)を満たすことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
- ガスバリアフィルムに接着剤層を形成し、さらに、前記ガスバリアフィルムと接着剤層とを貫通するコンタクトホールを形成する工程、
少なくとも1つの電子素子が形成された基板の前記電子素子の電極と前記コンタクトホールとを位置合せして、前記接着剤層と前記電子素子の形成面とを対面して、前記基板と前記ガスバリアフィルムとを積層する工程、
前記コンタクトホール内の前記電子素子の電極に、導電性を有する突起を形成する工程、および、
前記基板と前記ガスバリアフィルムとを圧着する工程を有し、
かつ、前記コンタクトホールの径をX[μm]、前記突起の高さをY[μm]、前記接着剤の厚さをL[μm]とした際に、下記の式(1)および式(2)を満たすことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
- 前記突起の最大部の大きさが、前記コンタクトホールの径よりも小さい請求項1または2に記載の電子デバイスの製造方法。
- 前記突起の高さが、前記接着剤層の厚さよりも高い請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
- 前記突起の大きさが、高さ方向の上に向かって、漸次、小さくなる請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
- さらに、前記コンタクトホールを導電性材料で充填する工程を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
- 前記ガスバリアフィルムおよび基板が可撓性を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
- 長尺な基板およびガスバリアフィルムを用い、前記接着剤層の形成、前記コンタクトホールの形成、前記突起の形成、前記基板とガスバリアフィルムとの積層、前記基板とガスバリアフィルムとの圧着の少なくとも1つを、前記基板およびガスバリアフィルムの少なくとも一方を長手方向に搬送しつつ行う請求項1〜7のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。
- 基板と、
基板の上に形成された少なくとも1つの電子素子と、
電子素子を封止するガスバリアフィルムと、
ガスバリアフィルムを基板に接着する接着剤層と、
ガスバリアフィルムおよび接着剤層を貫通して、電子素子の電極に対応する位置に形成されるコンタクトホールと、
コンタクトホールを通過して電子素子の電極に接続される取り出し配線とを有し、かつ、
コンタクトホールは取り出し配線によって満たされており、
前記接着剤層を貫通するコンタクトホールを満たす取り出し配線は、上方に向かって、漸次、縮径し、最小径部から、上方に向かって、漸次、拡径する、クビレ部を有し、
前記ガスバリアフィルムを貫通するコンタクトホールを満たす取り出し配線は、円柱状であり、
前記接着剤層を貫通するコンタクトホールを満たす取り出し配線と前記ガスバリアフィルムを貫通するコンタクトホールを満たす取り出し配線とは連続的な径で連通していることを特徴とする電子デバイス。 - 前記基板に複数の前記電子素子が形成されている請求項9に記載の電子デバイス。
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