JPS60143576A - 電気素子の端子接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、ガラス基板上に透明電極が形成された液晶表
示素子等の電気素子のリード端子と、フレキシブル回路
基板等の外部回路基板のリード線との接続構造に関する
。

（従来技術とその問題点） 液晶表示素子、プラズマ表示素子、エレクトロクロミッ
ク表示素子、エレクトロルミネッセンス表示素子等の電
気素子においては、ガラス基板上に金属酸化物、金属薄
膜等からなる透明電極が形成され、この透明電極に導通
するリード端子がセル外部に導き出されている。このリ
ード端子は、外部回路と接続されるのであるが、従来、
かかる接続構造としては、導電ゴムを用いたゴムコネク
ターや熱溶融性樹脂を用いたヒートシールコネクターが
主として使用されてきた。

しかしながら、ゴムコネクターは回路基板を直接電気素
子に固定するものではないため、電気素子のリード端子
のピッチが細かくなると位置ずれによる接続ミスが生じ
る可能性が大きくなる欠点があった。また、回路基板が
液晶表示素子に対し、一定の圧力でゴムコネクターを押
えている必要があり、外径の大きな液晶表示素子ではね
じれ応力などにより部分的にゴムコネクターへの圧力が
低下し、電気的接続が充分になされなくなる場合があっ
た。

一方、ヒートシールコネクターは、電気絶縁部が水分を
吸収すると絶縁抵抗が低下するため、高温、高湿度の試
験において、非点燈のセグメントにも電圧が印加され、
点燈してしまうという現象が発生した。また、接続部の
機械的強度が弱いため接続部に荷重のかからない構造に
しなければならなかった。

電気的にも機械的にも確実で信頼性の高い接続構造とす
るために、電気素子のリード端子と回路基板のリード線
とを半田付けすることが考えられる。しかし、電気素子
のリード端子は、ガラス基板上に形成された透明電極の
層と同一の層からなるので、これを直接半田付けしよう
とすると、透明電極が金属酸化物からなる場合には、半
田ぬれ性が悪く接着性が不足し、透明電極が金属薄膜か
らなる場合には、金属の半田くわれ現象により金属薄膜
が消失して基板からはがれてしまう。

したがって、かかる電気素子のリード端子と外部回路基
板のリード線とを半田付けするには、前処理として、リ
ード端子に真空蒸着あるいはメッキによって金属被膜を
形成したり、リード端子にメタルグレーズ系銀電極層を
形成したり、リード端子にバインダーとして樹脂を使用
した低温硬化タイプの銀電極層を形成することが考えら
れる。

しかしながら、真空蒸着により金属被膜を形成する場合
には、液晶表示素子などの電気素子の製造工程中に高温
で処理される工程があるため。

ニッケル、銅などの金属では表面に酸化被膜が形成され
、半田ぬれ性が低下して実用にならない。

金、銀などの金属を使用すれば表面酸化は防ぐことがで
きるが、コストアップとなる。

メッキにより金属被膜を形成する場合には、比較的半田
ぬれ性は良好となり、特にニッケルを使用した場合には
半田くわれ現象にも強いが、一般に無電界メッキ法では
析出速度がバラ付きやすく、安定に析出させるためには
基板の表面状態の管理が難しく、全体として製造工程が
複雑となってしまう。

メタルグレーズ系銀電極層を形成する場合には、銀粉を
主成分とし低融点ガラスをバインダーとするメタルグレ
ーズ系銀電極用のペーストを印刷塗布し、焼成して形成
する。このように焼成を必要とするので、液晶セル等の
電気素子のリード端子部に形成しようとする場合、セル
の組立てに先だってあらかじめガラス基板上に形成して
おく必要がある。しかし、液晶表示素子等の電気素子の
製造工程においては、２枚のガラス基板を貼り合わせた
後、カッティングして個々のセルに分割するため、メタ
ルグレーズ系銀電極層の厚さはセルギャップである８〜
ｔｏｐ以下に抑えなければならない。しかも、メタルグ
レーズ系銀電極層は、焼成後の表面の凹凸が大きいため
、最大厚さを１０用とするには、平均膜厚を５〜７川と
しなければならない。このように薄く形成されたメタル
グレーズ系銀電極層に通常のスズ−鉛系半田を使用する
と、銀の半田〈われが非常に早く、半田付は作業中にメ
タルグレーズ系銀電極層が消失してしまう。また、溶融
した半田が冷却固化する際にガラス基板との熱膨張係数
が違うため応力が発生し、メタルグレーズ系銀電極層と
ガラス基板間にクラックが生じてはがれてしまう現象が
おこる。

さらに、半田付は後、耐熱試験にかけると、半田中のス
ズが銀と反応し、メタルグレーズ系銀電極層とガラス基
板との密着強度が極端に低下する現象がおこる。

樹脂をバインダーとした低温硬化タイプの銀電極層を形
成する場合は、セルを組立てた後ペーストを印刷塗布し
硬化させて形成できるので、膜厚を比較的厚くすること
ができるが、凹版オフセット印刷機などの大がかりな設
備が必要となり、また、樹脂によって接着されるため接
着強度の信頼性の点で不安がある。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点に鑑み
、電気素子のリード端子と外部回路のリード線とを強固
に、かつ、作業性よく半田付けできるようにした電気素
子の端子接続構造を提供することにある。

（発明の構成） 本発明による電気素子の端子接続構造は、電気素子のリ
ード端子上に、銀粉を主成分とし低融点ガラスをバイン
ダーとするメタルグレーズ系銀電極層と、インジウム、
ビスマスから選ばれた少なくとも一種を３０％以上含有
しスズを含有しない半田層とを介して外部回路基板のリ
ード線が接続されている。

本発明をよく理解するために、具体例を図面によって説
明する。

第１図には、本発明が適用される液晶素子ｌと、フレキ
シブル回路基板２とが示されている。

液晶素子１は、ｌ対のガラス基板３．４の内側に金属酸
化物、金属薄膜等からなる透明電極が形成されており、
これらのガラス基板３．４がスペーサ５を介して接着剤
により接合され、内部に液晶が封入されている。一方の
ガラス基板４の端縁は外側に突出し、この端縁に透明電
極に導通する複数のリード端子８がセル外部に導き出さ
れて形成されている。そして、フレキシブル回路基板２
には液晶素子ｌのリード端子６と対応する複数のリード
線７が印刷されている。本発明の接続構造は、このリー
ド端子８とリード線７とを互いに対応させて半田付けし
たものである。

第２図に示すように、リード端子６上には、銀粉を主成
分とし低融点ガラスをバインダーとするメタルグレーズ
系銀電極層８が形成されている。

このメタルグレーズ系銀電極層８は１例えば銀粉７０〜
８０重量％、Ｐ、８．０（酸化鉛を主成分とした低融点
ガラス）３０〜２０重量％からなるペーストをガラス基
板４上に印刷塗布し焼成して形成する。メタルグレーズ
系銀電極層８は、セルの組立てに先だちあらかじめガラ
ス基板４上に形成しておくため、その厚さはセルキャッ
プ文よりも薄く形成する必要がある。このため、メタル
グレーズ系銀電極層８の最大膜厚は１０ＪＬ以下、平均
膜厚は５〜７Ｗ程度とすることが好ましい。そして、メ
タルグレーズ系銀電極層８の上部に半田層８が形成され
、この半田層９の上部にフレキシブル回路基板２のリー
ド線７が接合されている。半田層８はインジウム、ビス
マスから選ばれた少なくとも一種を３０％以上含有しス
ズを含有しない材質のものが用いられる。インジウム、
ビスマスから選ばれた少なくとも一種を３０％以上含有
することにより、半田付けの際に銀のくわれ現象と熱応
力によるクラックの発生を防止することができ、含有量
が３０％未満ではその効果が少なくなる。また、スズを
含有しないことにより、スズと銀との反応を防止し、高
温条件下においても密着強度の低下がおこらないように
することができる。半田層９の材質としてより好ましく
は、インジウム、ビスマスから選ばれた少なくとも一種
を３０％以上、銀を３％以上含有し、スズを含有しない
組成とすることである。銀を３％以上含有させることに
より、銀のくわれ現象をより効果的に防止でき、軽合金
であるため熱応力を吸収することができ、さらに、スズ
を含有しない組成においても比較的低温で溶融する半田
を得ることができる。半田付は操作は、例えば２００６
Ｃ程度に溶融した半田槽にガラス基板４のメタルグレー
ズ系銀電極層８が被覆されたリード端子６の部分をディ
ッピングして予備半田し、このリード端子θにフレキシ
ブル回路基板２のリード線７を重ねて加熱することによ
り行なうことができる。なお、図中１Ｏ１１１はガラス
基板３．４の内側に形成された透明電極であり、リード
端子６と導通している。

（発明の実施例） 実施例１ ガラス基板にＩＴＯ（Ｉｎｚ０３−Ｓｎ０２）を真空蒸
着して透明電極を形成し、フォトプロセスによってパタ
ーニングをした後、リード端子部にメタルグレーズ系銀
電極用ペースト？？＋３（デュポン社製、商品名）をス
テンレス３２５メツシユのスクリーンにて印刷し、予備
乾燥後、５００°Ｃｌ２Ｏ分間で焼成した。焼成後のメ
タルグレーズ系銀電極層の膜厚は、最大１０ｐＬ、平均
８ルであった。

この基板に液晶分子を一方向にならべる配向処理をした
後、接着剤をスクリーン印刷によって塗布し、２枚のガ
ラス基板をはり合わせてセルを組立て、内部に液晶を注
入した。

このセルのリード端子部にフラックスＸＡ−１００（タ
ムラ化研製、商品名）を塗布し、乾燥後、表１、表２、
表３の組成の半田をそれぞれ２００°Ｃにて溶融させた
半田槽に２秒間浸漬して予備半田をした。

このリード端子部にサーモコンドロールウエルダー（日
本アビオニクス社製）を用いてポリイミドベースからな
るフレキシブル回路基板のリード線を適合させて重ね合
わせ、２７０°Ｃ１２秒間の加熱で半田付けした。

こうして形成された各端子接続部の初期におけるひきは
がし強度および１２５°Ｃ１２４時間の耐熱試験後のひ
きはがし強度を測定したところ、表４に示すような結果
が得られた。

表１　半田へ組成 表２　半田Ｂ組成 １ 表３　半田Ｃ組成 表４　ひきはがし強度 　２ 表４から明らかなように、本発明を実施した半田Ａを用
いた端子接続構造は、優れたひきはがし強度を有し、耐
熱試験後においてもひきはがし強度が低下しなかった。

これに対して、スズを含有する半田Ｂ、Ｃを用いた端子
接続構造は、＃熱試験後におけるひきはがし強度の低下
が著しかった。

実施例２ 実施例１と同様にメタルグレーズ系銀電極層を形成した
液晶セルのリード端子部にフラックスツルポンド５Ａ８
８０（アルファメタル社製、商品名）を塗布し、乾燥後
、表５の組成の半田りを１８０°Ｃにて溶融した半田槽
に２秒間浸漬し、予備半田をした。

このリード端子部にサーモコンドロールウエルダー（日
本アビオニクス社製）を用いてポリイミドベースからな
るフレキシブル回路基板のリード線を適合させて重ね合
わせ、２５０℃、２秒間の加熱で半田付けした。

こうして形成された端子接続構造のひきはがし強度を測
定したところ、初期において１５０ｇ／ｍｍ　２であり
、１２５°Ｃ１２４時間の耐熱試験後もその強度に変化
がなかった。

表５　半田り組成 （発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、電気素子のリー
ド端子上に、メタルグレーズ系銀電極層と、インジウム
、ビスマスから選ばれた少なくとも一種を３０％以上含
有しスズを含有しない半田層とが形成され、これらの層
を介して外部回路基板のリード線が接続されているので
、半田付けの際、メタルグレーズ系銀電極層が例えばｌ
Ｏル以下の厚さであっても銀くわれ現象や熱応力による
クラックを発生することなく、極めて強固な接続構造を
得ることができる。また、半田組成中にスズを含有しな
いので、スズと銀との反応がおこらず、高温条件下にお
いても接着強度が低下することがない。したがって、リ
ード端子と外部回路基板のリード線とを半田によって接
続することが可能となり、液晶素子等の電気素子の信頼
性をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用される電気素子と外部回路基板
の一例を示す斜視図、第２図は本発明による端子接続構
造の一例を示す断面図である。 図中、ｌは液晶素子、２はフレキシブル回路基板、３．
４はガラス基板、６はリード端子、７はリード線、８は
メタルグレーズ系銀電極層、８は半田層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ガラス基板上に透明電極が形成された電気素子の
   リード端子と外部回路基板のリード線との接続構造にお
   いて、前記電気素子のリード端子上に、銀粉を主成分と
   し低融点ガラスをバインダーとするメタルグレーズ系銀
   電極層と、インジウム、ビスマスから選ばれた少なくと
   も一種を３０％以上含有しスズを含有しない半田層とを
   介して前記外部回路基板のリード線が接続されているこ
   とを特徴とする電気素子の端子接続構造。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記メタルグレ
   ーズ系銀電極層は膜厚１ＯＪＬ以下である電気素子の端
   子接続構造。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記半田層はインジウム、ビスマスから選ばれた少なくと
   も一種を３０％以上、銀を３％以上含有し、スズを含有
   しないものである電気素子の端子接続構造。