KR20200108879A - 플렉시블 기판, 전자 디바이스, 전자 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

소자 탑재 부분이나 접속 단자 부분도 포함한 전체적으로 높은 가요성을 구비한 플렉시블한 기판, 전자 디바이스, 또한 이 전자 디바이스의 제조 방법을 제공한다.
플렉시블 기판은 가요성을 가지는 기재와, 상기 기재 상에 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선을 구비하고, 상기 도전성 배선의 일부가 다른 전자 부재와의 접속부가 된다. 또 전자 디바이스(100)는 가요성을 가지는 기재(11, 21)와, 상기 기재 상에 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선(13, 23)과, 상기 도전성 배선에 접속된 전자 소자(12, 22)를 구비하고, 상기 도전성 배선의 일부가 다른 기판과의 접속부(30)가 된다.

Description

플렉시블 기판, 전자 디바이스, 전자 디바이스의 제조 방법

본원은, 가요성을 가지는 플렉시블 기판, 이 플렉시블 기판을 이용한 전자 디바이스와 그 제조 방법에 관한 것이며, 특히, 접속 단자 부분을 포함하는 전체면에 있어서 높은 유연성을 구비한, 플렉시블 기판, 전자 디바이스, 전자 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.

플렉시블한 디바이스나 스트레처블한 디바이스 등, 유연성이나 가요성이 우수한 디바이스는, 자유 곡면에 용이하게 설치 가능하고, 또, 곡면 형상을 가지는 제품이나 구조물, 인체, 의류 등의 모든 물건에 대한 부착이 용이해지기 때문에, 현재 그 실용화가 강하게 요구되고 있다.

전자 디바이스를 구성하려면, 트랜지스터나 논리 회로, 센서, 발광 소자, 압전 소자, 액추에이터 등의 전자 디바이스로서의 기능성을 담당하는 부분과, 배터리나 발전 소자 등의 전원 부분, 데이터를 유지하기 위한 메모리 부분, 데이터 통신이나 무선 급전용의 안테나 등의 통신 부분, 디스플레이 등의 데이터 표시 부분 등, 각각의 기능을 담당하는 전자 소자를 일체화하여 제품으로 할 필요가 있다. 이와 같은 각 기능 부분을 전기적으로 접속하는 방법으로서는, 접속 배선이 형성된 기재 상에 각 전자 소자를 실장하고 제품으로 하는 것이 일반적이다.

복수의 전자 소자를 전기적으로 접속하는 실장 수법으로서는, 지금까지 많은 기술이 개발되어 실용화되고 있다. 예를 들면, 전자 부품의 단자를 프린트 기판의 구멍에 고정하는, 이른바 스루홀 실장이나, 칩 마운터를 이용하여 표면 실장용의 전자 부품을 기판 상의 소정 위치에 실장하는 수법 등, 각종의 실장 방법이 이용되고 있다.

또, 플렉시블한 기재를 이용한 배선 회로로서, 플렉시블 프린트 회로 기판(Flexible Printed Circuits, 이하 「FPC」라고 칭한다)이 알려져 있다. FPC는, 폴리이미드 등의 유연성을 가지는 수지제 절연 필름으로 이루어지는 베이스 기재 상에 구리박 등의 도전성 금속을 이용하여 배선 패턴을 제작한 회로 기판이며, 유연성을 가지기 때문에, 노트 PC의 본체부와 표시부를 회동 가능하게 접속하는 힌지 부분이나, 하드 디스크 드라이브의 아암 등, 반복되는 굴곡이 필요한 가동 부분의 전기 배선에 이용되고 있다. 또, 가동 부분에 한정되지 않고, 메인 기판에 접속된 FPC를 절곡하여 그 절곡 부분에 전자 소자를 탑재하고, 전자 소자를 메인 기판 상에 적층하여 배치함으로써, 전자기기 하우징의 소형화를 도모하는 입체 배선을 행하는 경우에도 FPC가 널리 이용되고 있다.

이와 같은 플렉시블 프린트 회로 기판(FPC)에 관한 것이며, 디스플레이 유닛을 탑재하고, 디스플레이 유닛과 구동 회로를 접속하는 접속 배선이 형성된 배선부를 구비한 FPC에 있어서, 배선부의 만곡성을 높이고, 또한, 접속 배선의 손상을 막기 위해, 배선부의 접속 배선 간에 슬릿 또는 홈을 형성하는 기술이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조).

한편, 고분자 재료들의 접합 기술로서, 예를 들면, 파장 172nm 이하의 진공 자외광에 의한 수지 기판 표면의 활성화를 이용한, μ-TAS 디바이스의 제작예가 알려져 있다(특허 문헌 2 참조). 이 선행 기술에 있어서, 동일 재료로 구성된 2개의 수지 기판에 파장 172nm의 자외선을 조사하면, 수지 기판 표면에 부착된 유기물 등의 접착을 방해하는 물질을 분해하여 표면을 세정함과 동시에, 자외광에 의해 수지 기판의 최표면의 폴리머 주쇄가 분해되어, 수지 기판 표면은 고활성 상태가 된다. 활성인 수지 기판 표면은 공기 중의 산소나 수증기와 용이하게 반응하여, 수지 기판 표면에 고활성인 접착층을 생성한다. 이렇게 하여 얻어진 고활성인 접착층들을 압착함으로써, 100℃ 이하와 같은 비교적 저온인 조건에 있어서, 수지 재료의 접합을 달성하여, 접착 강도도 충분히 높은 값이 얻어지고 있다.

일본 특허공개 2011-237661호 공보 일본 특허공개 2006-187730호 공보

상기 종래의 FPC를 이용한 전자 디바이스에서는, 배선부의 접속 배선 간에 슬릿이나 홈이 형성되어 있기 때문에, FPC의 강성이 저하되어 용이하게 굽힐 수 있음과 함께, 배선의 연장 방향에 대해 소정의 각도를 가지고 만곡되는 비틀림이 발생한 경우에도, 접속 배선에 과대한 부하가 걸리는 것을 방지하여 신뢰성이 높은 전자 디바이스를 실현할 수 있다.

그러나, 상기 종래의 FPC를 이용한 전자 디바이스에서는, 탑재되는 디스플레이 유닛과 FPC의 접속 부분이나, 전자 디바이스를 다른 회로 기판 등과 접속하는 접속 단자 부분에 있어서의 유연성에 대해서는 배려되어 있지 않다. 이 때문에, 최근 개발이 진행되는 필름 타입의 디스플레이나, 유기 반도체 트랜지스터 등의 가요성을 구비한 전자 소자를 탑재한 전자 디바이스를 구성하는 경우에도, 전자 소자 탑재 부분이나 접속 단자 부분이 유연성을 가지지 않아, 전자 디바이스 전체적으로 유연성을 가지는 것을 실현할 수 없었다.

또, 절연체인 고분자들의 접착 기술은 알려져 있지만, 도전성을 가지는 유기 화합물을 이용한 접합 기술에 대한 지견은 얻지 못하고 있다.

본원은, 상기 종래 기술이 가지는 과제를 해결하는 것을 목적으로 하는 것이며, 소자 탑재 부분이나 접속 단자 부분도 포함한 전체적으로 높은 가요성을 구비한 플렉시블 기판, 이 플렉시블 기판을 이용함으로써, 전체적으로 높은 가요성을 구비한 전자 디바이스, 또한, 이 전자 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본원에서 개시하는 플렉시블 기판은, 가요성을 가지는 기재와, 상기 기재 상에 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선을 구비하고, 상기 도전성 배선의 일부가 다른 전자 부재와의 접속부가 되는 것을 특징으로 한다.

또, 본원에서 개시하는 전자 디바이스는, 가요성을 가지는 기재와, 상기 기재 상에 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선과, 상기 도전성 배선에 접속된 전자 소자를 구비하고, 상기 도전성 배선의 일부가 다른 기판과의 접속부가 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본원에서 개시하는 전자 디바이스의 제조 방법은, 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선이 형성된 복수의 기재와, 상기 복수의 기재 중 적어도 하나에 있어서, 전자 소자가 상기 도전성 배선과 접속되고, 상기 복수의 기재가, 상기 도전성 배선을 접속부로 하여 접속된 전자 디바이스의 제조 방법이며, 상기 기재 상의 상기 도전성 배선들을 직접 접촉시킨 상태에서 열과 압력을 인가하여, 상이한 상기 기재 상의 상기 도전성 배선들이 접속된 접속부로 하는 것을 특징으로 한다.

본원에서 개시하는 플렉시블 기판, 및, 전자 디바이스는, 다른 전자 부재와의 접속부나 플렉시블 기판들의 접속부가, 가요성을 가지는 기재 상에 형성된 도전성을 가지는 유기 화합물에 의한 도전성 배선 자체에 의해 구성되기 때문에, 접속부를 포함한 전체에서 높은 가요성을 가질 수 있다.

또, 본원에서 개시하는 전자 디바이스의 제조 방법에 의하면, 가요성을 가지는 기재 상에 형성된 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선들을 양호하게 밀착시켜, 높은 도전성과 접착성을 구비한 접속부를 형성할 수 있어, 충분한 전기 특성이나 역학적 강도를 구비한 전자 디바이스를 저비용으로 실현할 수 있다.

도 1은, 실시의 형태에 따른 전자 디바이스의 구성을 설명하기 위한 단면 구성도이다.
도 2는, 실시의 형태에 따른 전자 디바이스의 구성을 설명하기 위한 평면 구성도이다.
도 3은, 실시의 형태에 따른 전자 디바이스의 제2의 구성예를 설명하기 위한 단면 구성도이다.
도 4는, 실시의 형태에 따른 전자 디바이스의 제3의 구성예를 설명하기 위한 평면 구성도이다.
도 5는, 실시예로서 제작한 전자 디바이스의 특성 평가에 이용된 시료의 형상을 설명하기 위한 도이다.
도 6은, 실시예로서의 전자 디바이스에 있어서의, 전기 도전성의 특성 평가 결과를 나타내는 도이다.

본원에서 개시하는 플렉시블 기판은, 가요성을 가지는 기재와, 상기 기재 상에 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선을 구비하고, 상기 도전성 배선의 일부가 다른 전자 부재와의 접속부가 된다.

이와 같이 구성함으로써, 본원에서 개시하는 플렉시블 기판은, 다른 기판이나 디스플레이 디바이스 등 다른 전자 부재와의 접속 부분도 가요성을 가질 수 있어, 기판 전체로서의 가요성을 확보할 수 있다.

또한, 본 명세서에 있어서, 「가요성을 가진다」란, 플렉시블 기판이나 전자 디바이스에 소정의 외력을 가함으로써 전체를 만곡시킬 수 있으며, 또한, 가해지고 있던 외력으로부터 해방되었을 때에 플렉시블 기판이나 전자 디바이스가 원래의 형상으로 되돌아오는 상태를 말하는 것으로 한다. 또, 플렉시블 기판이나 전자 디바이스를 구성하는 기재가 극히 유연성이 풍부한 경우에는, 외력을 가하지 않아도 자중에 의해 만곡되는 것을 생각할 수 있지만, 이와 같이 자중에 의해 만곡되고, 만곡된 상태에서도 소정의 전기적 특성을 발휘할 수 있는 경우는, 본 명세서에 있어서 「가요성을 가진다」는 것에 포함되는 것으로 한다.

또, 본원에서 개시하는 전자 디바이스는, 가요성을 가지는 기재와, 상기 기재 상에 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선과, 상기 도전성 배선에 접속된 전자 소자를 구비하고, 상기 도전성 배선의 일부가 다른 기판과의 접속부가 된다.

이와 같이 함으로써, 본원에서 개시하는 전자 디바이스는, 다른 기판이나 디스플레이 디바이스 등 다른 전자 부재와의 접속 부분도 가요성을 가질 수 있어, 전자 디바이스 전체로서의 가요성을 확보할 수 있다.

본원에서 개시하는 전자 디바이스에 있어서, 상기 도전성 배선이 형성된 복수의 상기 기재와, 상기 도전성 배선들이 직접 접촉함으로써 상기 접속부가 형성되고, 상기 복수의 기재 중 적어도 하나에 있어서, 상기 전자 소자가 상기 도전성 배선에 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 접속부를 포함하여 가요성을 가지는 복수의 기재를 구비한 전자 디바이스를 실현할 수 있다.

또, 상기 도전성 배선이, 도전성 폴리머로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 자체에 유연성을 가지는 도전성 배선을 구성할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 도전성 배선이, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리아세틸렌 중 어느 하나, 또는 그들의 유도체 중 어느 하나를 주성분으로 하여 구성되는 것이 바람직하다.

또, 상기 도전성 배선이, 고분자 재료의 바인더 내에 도전성 입자 재료가 분산된 복합 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 자체에 유연성을 가지는 도전성 배선을 구성할 수 있다.

또한, 상기 접속부에 있어서, 상기 기재와 상기 도전성 배선 사이에, 절연체로 이루어지는 밀착층을 가지는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 도전성 배선의 간격 부분에 배치된 밀착층들을 밀착시킬 수 있어, 도전성 배선 부분을 포함한 접속부 전체를 충분히 밀착시켜, 높은 전기적 도통성과, 높은 접착 강도를 가지는 전자 디바이스를 실현할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 밀착층을 이루는 재료의 내열 온도가, 상기 기재의 내열 온도보다 낮은 것이 보다 바람직하다.

또한, 본원에서 개시하는 전자 디바이스의 제조 방법은, 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선이 형성된 복수의 기재와, 상기 복수의 기재 중 적어도 하나에 있어서, 전자 소자가 상기 도전성 배선과 접속되고, 상기 복수의 기재가, 상기 도전성 배선을 접속부로 하여 접속된 전자 디바이스의 제조 방법이며, 상기 기재 상의 상기 도전성 배선들을 직접 접촉시킨 상태에서 열과 압력을 인가하여, 상이한 상기 기재 상의 상기 도전성 배선들이 접속된 접속부로 한다.

이와 같이 함으로써, 본원에서 개시하는 전자 디바이스의 제조 방법에서는, 도전성 배선들을 충분히 밀착시켜, 높은 전기 도전성과 접착 강도를 가지는 접속부를 구비한 전자 디바이스를 저비용으로 실현할 수 있다.

또한, 인가하는 열이, 상기 도전성 배선을 구성하는 재료의 유리 전이점 이하의 온도인 것이 바람직하다.

이하, 본원에서 개시하는 플렉시블 기판, 전자 디바이스, 전자 디바이스의 제조 방법에 대한 실시의 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

또한, 이하의 각 도면은, 본원에서 개시하는 발명을 알기 쉽게 설명하기 위한 것이며, 각 부재의 크기, 특히 플렉시블 기판의 두께 방향의 크기는, 현실의 부재의 크기나 형상비를 정확하게 나타낸 것은 아니다.

(실시의 형태)

도 1에, 본 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 단면 구성도를 나타낸다. 또, 도 2에, 본 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 평면 구성도를 나타낸다. 도 1은, 도 2에 나타내는 I-I' 화살표선 부분의 단면을 나타내고 있다.

도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 전자 디바이스(100)는, 모두 전자 소자가 탑재된 제1의 플렉시블 기판(10)과 제2의 플렉시블 기판(20)을 가지고 있다.

제1의 플렉시블 기판(10)은, 가요성을 가지는 기재(11)와, 기재(11) 상에 배치된 제1의 전자 소자(12)와, 제1의 전자 소자(12)의 단자부(도시 생략)에 접속된 도전성을 가지는 유기 화합물에 의한 도전성 배선(13)을 구비하고 있다. 또, 제2의 플렉시블 기판(20)은, 가요성을 가지는 기재(21)와, 기재(21) 상에 배치된 제2의 전자 소자(22)와, 제2의 전자 소자(22)의 단자부(도시 생략)에 접속된 도전성을 가지는 유기 화합물에 의한 도전성 배선(23)을 구비하고 있다.

본 실시 형태에 따른 전자 디바이스(100)에 있어서, 제1의 플렉시블 기판(10)과 제2의 플렉시블 기판(20)은, 전자 소자(12, 22)가 배치된 측의 면들이 대향하도록 배치되고, 기재(11, 21) 상에 형성된 도전성 배선(13, 23) 중, 전자 소자(12, 22)가 접속되어 있는 측과는 반대측의 단부의 접속부(30)에 위치하는 부분들이 직접 접촉하여 전기적 도통을 얻고 있다. 이와 같이 함으로써, 본 실시 형태에 따른 전자 디바이스(100)에서는, 제1의 플렉시블 기판(10)에 탑재된 제1의 전자 소자(12)의 소정의 단자와, 제2의 플렉시블 기판(20)에 탑재된 제2의 전자 소자(22)의 소정의 단자가 전기적으로 접속되고, 2개의 전자 소자(12, 22)가 동작하여 일정한 동작을 행할 수 있다.

플렉시블 기판(10, 20)의 기재(11, 21)로서는, 각종의 수지 재료나, 박판 유리, 금속박, 실리콘막 등을 이용할 수 있다.

기재(11, 21)는, 가요성을 가지고 있지만, 이 가요성은 정량적인 지표에 의해 획일적으로 정해지는 것이 아니라, 기재(11, 21)를 이용한 플렉시블 기판(10, 20)에 의해 구성되는 전자 디바이스(100) 전체로서 요구되는 범위의 가요성을 가지면 된다. 이 때문에, 기재(11, 21)로서 이용되는 상술한 각종 재료의 재료 물성치와 기재(11, 21)의 두께를 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 금속이나 무기 재료, 유리 재료 등, 10GPa 이상과 같은 비교적 높은 영률을 가지는 경질 재료를 이용하는 경우, 기재의 두께를 예를 들면 1mm 이하로 한다와 같이, 기재에 요구되는 가요성을 발현할 수 있는 범위의 것을 채용한다.

기재(11, 21)로서, 수지 재료를 이용하는 경우, 예를 들면, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리아크릴산(PAA), 폴리락틱산(PLCA), 파릴렌, 폴리우레탄, 실리콘, 그 외 각종 고무 재료, 엘라스토머, 섬유 소재 등을 이용할 수 있다.

이와 같은 수지 재료 중에서도 PEN, PI 등의, 내열성이 우수하며, 표면이 평활하고, 범용성이 있는 수지 기재를 이용하면, 기재를 입수하기 쉽고 비교적 저비용일 뿐만 아니라, 우수한 전자 특성을 용이하게 얻는 것이 가능하며, 또한 유연성에도 우수한 점에서 유리하다. 또, 실리콘이나 우레탄, 각종 고무 재료 등의 가요성에 더하여 신축성을 구비한 기재를 이용하면, 신축 가능한 플렉시블 기판, 또, 전체적으로 신축 가능한 전자 디바이스를 실현할 수 있다는 이점이 있다.

본원에서 개시하는 플렉시블 기판의 기재로서는, 일정한 가요성을 가지는 한 재료에 한정되는 것은 아니다.

기재(11, 21) 상에 배치되는 전자 소자(12, 22)는, 예를 들면 각종의 센서나, 압전 소자, 발전 소자나 전지 등의 전원 공급 소자, 발광 소자 등, 전자 디바이스(100)를 구성하는데 있어서의 필요에 따라 임의의 기능성을 가지는 소자를 이용할 수 있다.

또한, 도 1, 도 2에 예시하는 전자 디바이스(100)에서는, 제1의 플렉시블 기판(10)과 제2의 플렉시블 기판(20)의 양쪽에 전자 소자(12, 22)가 설치되어 있지만, 본 실시 형태에서 나타내는 전자 디바이스(100)에 있어서, 2개의 플렉시블 기판(10, 20)이 모두 전자 소자(12, 22)를 구비하고 있는 것은 필수의 조건이 아니며, 한쪽의 플렉시블 기판으로서, 기재 상에 도전성 배선 만이 형성된 것을 이용할 수 있다.

도전성 배선(13, 23)은, 도전성 폴리머 재료를 이용하여 구성된다. 또, 도전성 배선(13, 23)을, 수지, 고무 등의 고분자 재료로 이루어지는 바인더 내에, 도전성을 가지는 금속 입자나 카본 입자 등의 도전성을 가지는 입자형의 재료가 분산된 복합 재료로 구성할 수 있다. 이 때문에, 본 명세서에 있어서 「도전성을 가지는 유기 화합물 재료」라고 칭하는 경우는, 상술한 도전성 폴리머 재료의 경우와, 고분자 재료의 바인더 내에 도전성 입자 재료가 분산된 복합 재료의 경우의 양쪽을 의미한다.

이와 같이, 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선(13, 23)은, 외부로부터 힘이 가해졌을 때에 변형 가능한 유연성을 가지고 있다.

도전성 배선(13, 23)을 형성하는 도전성 폴리머 재료로서는, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리파라페닐렌, 폴리파라페닐렌비닐렌 등의 도전성이 확보 가능한 재료를 이용할 수 있다. 특히, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤 중 어느 하나, 또는 그들의 유도체 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료를 이용함으로써, 용이하게 높은 도전성을 얻을 수 있는 점에서 보다 바람직하다. 구체적인 재료로서는, 예를 들면 PEDOT：PSS, 즉, (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜：PEDOT)와 폴리스티렌설폰산(PSS)으로 이루어지는 복합물, 또한, PEDOT를 골격으로 하여 다른 도펀트 재료가 첨가된 재료 등을 이용함으로써, 적합한 도전성 배선(13, 23)을 구성할 수 있다.

한편, 도전성 배선(13, 23)의 재료로서, 도전성 재료가 분산된 복합 재료를 이용하는 경우는, 구체적으로는, 예를 들면, 실리콘 고무 중에 도전성 분말이 분산된 재료나, 그 외의 천연 고무나 합성 고무 재료, 엘라스토머 등의 플렉시블한 소재 중에 도전성 카본이나 금속 분말 등의 도전성 재료가 혼합된 재료를 이용할 수 있다. 또한, 도전성 분말로서는, 금속 나노 분자나 카본 나노 분자 등이 미세한 재료를 이용하는 것이, 부드러운 도전성 배선을 형성하는데 있어서 적합하다.

본 실시 형태에 따른 전자 디바이스(100)에서는, 제1의 플렉시블 기판(10)의 도전성 배선(13)과, 제2의 플렉시블 기판(20)의 도전성 배선(23)은, 서로 그 표면이 접촉하고 있는 부분인 접속부(30)가 형성되어, 전기적 도통이 확보되어 있다.

접속부(30) 중, 도전성 배선(13)과 도전성 배선(23)이 대향하고 있는 부분(31)에서는, 도전성 배선(13, 23)이 모두 유연성을 가지는 것을 살려, 서로의 배선 재료의 적어도 그 표면이 일체화된 구조로 되어 있다. 이와 같이, 2개의 플렉시블 기판(10, 20) 상의 도전성 배선(13, 23)이 일체화되어 있음으로써, 확실한 전기적 도통과 밀착성(벗겨지기 어려움)의 양쪽을 확보하는 것이 가능해진다. 도전성 배선(13, 23)은, 제1의 플렉시블 기판(10)과 제2의 플렉시블 기판(20)의 접속부를 도전성 배선(13, 23)이 대향하도록 겹쳐진 상태에서, 소정의 열과 압력을 가함으로써 일체화할 수 있다. 접속부의 도전성 배선(13, 23)을 일체화하는 구체적인 방법에 대해서는, 이후에 상세히 서술한다.

접속부(30)에 있어서, 도전성 배선(13, 23)이 형성되어 있지 않고 기재(11, 21)의 표면들이 대향하고 있는 부분(32), 즉, 도전성 배선(13, 23)의 간극 부분(32)에서는, 기재(11)와 기재(21)가 서로 밀착되어 있는 것이 바람직하다. 특히, 상술한 수지제 재료로 기재를 구성한 경우에는, 상술한 도전성 배선(13)과 도전성 배선(23)을 일체화하는 가열 가압 공정에 있어서, 기재(11)와 기재(21)의 표면을 적어도 부분적으로 녹여 강고하게 밀착시킬 수 있다. 이 결과, 제1의 플렉시블 기판(10)과 제2의 플렉시블 기판(20)을, 도전성 배선(13, 23)의 대향 부분(31) 뿐만 아니라, 기재(11, 21)의 대향 부분(32)에 있어서도 강고하게 밀착시킬 수 있어, 2개의 플렉시블 기판(10, 20)이 벗겨지기 어려운 것을 보다 향상시킨 전자 디바이스(100)를 얻을 수 있다.

다음에, 본 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 제2의 구성예에 대해서 설명한다.

도 3은, 제2의 구성예의 전자 디바이스를 설명하기 위한 단면 구성도이다.

도 3에 나타내는, 제2의 구성예의 전자 디바이스는, 도 1, 도 2를 이용하여 설명한 전자 디바이스와 비교하여, 플렉시블 기판의 기재와 도전성 배선 사이에 밀착층이 형성되어 있는 점이 상이하다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 제2의 구성예의 전자 디바이스(200)는, 제1의 플렉시블 기판(110)과 제2의 플렉시블 기판(120)을 가지고 있다.

제1의 플렉시블 기판(110)은, 가요성을 가지는 기재(111)와, 기재(111) 상에 배치된 전자 소자(112)와, 전자 소자(112)의 단자부(도시 생략)에 접속된 유연성을 가지는 도전성 배선(113)과, 도전성 배선(113)과 기재(111) 사이에 배치된 밀착층(114)을 구비하고 있다. 또, 제2의 플렉시블 기판(120)은, 가요성을 가지는 기재(121)와, 기재(21) 상에 배치된 유연성을 가지는 도전성 배선(122)과, 도전성 배선(122)과 기재(121) 사이에 배치된 밀착층(123)을 구비하고 있다.

제2의 구성의 전자 디바이스에 있어서, 기재(111, 121), 전자 소자(112), 도전성 배선(113, 122)은, 도 1, 도 2를 이용하여 설명한 전자 디바이스와 동일하기 때문에 설명은 생략한다. 또, 제2의 구성예로서 도 3에 나타낸 전자 디바이스(200)에서는, 제2의 플렉시블 기판(120)에 전자 소자가 배치되어 있지 않은 것을 나타냈지만, 제2의 플렉시블 기판(120)으로서, 전자 소자를 배치한 것을 이용할 수 있는 것은, 도 1, 2에 나타낸 전자 디바이스(100)와 동일하다.

도 3에 나타내는 제2의 구성예의 전자 디바이스(200)에 있어서, 밀착층(114, 123)으로서는, 기재(111, 121)로서 이용한 것과 동일한 재료를 이용할 수 있다. 단, 기재(111, 121)의 유리 전이점보다 유리 전이 온도가 낮은 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 기재(111, 121)로서 폴리이미드 등의 내열성이 높은 수지 재료를 이용하는 경우, 밀착층(114, 123)의 재료로서는, 폴리이미드의 내열 온도보다 낮은 연화점 혹은 유리 전이점을 가지는 재료를 이용한다. 이와 같이 함으로써, 제1의 플렉시블 기판(110)과 제2의 플렉시블 기판(120)을 접속하는 접착부(도 1, 도 2에서 부호 30을 이용하여 나타낸 부분)의 밀착성을 보다 향상시킬 수 있다.

본 실시 형태에 따른 전자 디바이스에서는, 플렉시블 기판의 접속부로서 도전성 배선이 노출되어 있는 부분을 대향시켜 겹친 상태에서 가열 가압함으로써, 도전성 배선의 일체화를 행한다. 이 때, 상술한 바와 같이, 도전성 배선이 형성되어 있지 않은 부분(도 2에 있어서의 부호 32의 부분)의 플렉시블 기판의 기재가 밀착되는 것이 바람직하다. 그러나, 기재의 내열 온도(유리 전이점이나 연화점)가 비교적 높은 경우 등, 접속부 중 도전성 배선의 대향 부분(도 2의 부호 31의 부분)들의 밀착성이 확보되는 제작 조건이어도, 접속부 중 기재들이 접하는 부분이 충분히 밀착되지 않는 경우가 있다. 이와 같은 경우에, 기재의 표면에 기재보다 용이하게 녹는 부재로 이루어지는 밀착층이 형성되어 있음으로써, 밀착층이 녹아 밀착됨으로써 플렉시블 기판들의 충분한 밀착성을 확보하는 것이 가능해진다. 또, 밀착층을 형성함으로써, 접속부에 있어서의 도전성 배선의 일체화 공정의 온도 설정을 저온으로 할 수 있기 때문에, 접속부의 제작 공정에서의 열이나 가압에 의해 기재의 변형이 생기는 것을 회피할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 실시 형태의 제2의 구성에서는, 도전성 배선(113, 122)과 기재(111, 121) 사이에 형성되어 있는 밀착층(114, 123)은, 접속부가 되는 부분 전체에 형성하면 되고, 도전성 배선(113, 122)에 대응하여, 그 간극 부분을 메우도록 패턴화할 필요가 없다. 따라서, 기재(111, 121) 상으로의 밀착층(114, 123)의 형성을 용이하게 행할 수 있어, 플렉시블 기판이나 이것을 이용한 전자 디바이스의 제조 비용을 억제할 수 있다.

또, 도 3에서 나타내는 제2의 구성에서는, 제1의 플렉시블 기판(110)과 제2의 플렉시블 기판(120)의 양쪽에 밀착층을 형성한 예를 나타냈지만, 어느 한쪽의 플렉시블 기판에만 밀착층을 형성하는 것으로도, 일정한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서 개시하는 플렉시블 기판을, 수지 기판을 이용하여 형성된 디스플레이 디바이스나 시트형의 공기 전지 등의 자체가 플렉시블한 전자 소자와 접속하는 경우, 전자 소자측의 접속부에는 밀착층을 형성할 수 없는 경우도 있지만, 이와 같은 경우에, 플렉시블 기판측에 밀착층을 형성함으로써, 높은 전기 도전성과 밀착성을 구비한 접속부를 가지는 전자 디바이스를 실현할 수 있다.

다음에, 본 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 제3의 구성예에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 제3의 구성예는, 하나의 큰 플렉시블 기판 상에 복수의 플렉시블 기판이 탑재되어 구성되어 있다.

도 4는, 본 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 제3의 구성예를 설명하기 위한 평면 구성도이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 제3의 구성예의 전자 디바이스(300)는, 하나의 큰 제1의 플렉시블 기판(301) 상에, 제2의 플렉시블 기판(302), 제3의 플렉시블 기판(303), 제4의 플렉시블 기판(304)의 3개의 비교적 작은 플렉시블 기판이 탑재되어 구성되어 있다.

도 4에 나타내는 구성예에서는, 제1의 플렉시블 기판(301)과 제2의 플렉시블 기판(302)이, 제1의 플렉시블 기판(301)의 좌측 윗 부분에 배치된 제1 접속부(305)에 있어서, 제1의 플렉시블 기판(301)의 도전성 배선과 제2의 플렉시블 기판(302)의 도전성 배선이 서로 대향해서 배치되고, 서로 겹쳐 있는 부분(306)에서 일체화되어 전기적 도통을 확보하고 있다. 또한, 제1 접속부(305)에서는, 도전성 배선의 하측에 밀착층(307)이 형성되어 있어, 제1의 플렉시블 기판(301)과 제2의 플렉시블 기판(302)의 밀착성을 높이고 있다.

마찬가지로, 제2의 플렉시블 기판(302)과 제3의 플렉시블 기판(303)이, 도면 중 좌측의 제2 접속부(308)에서, 제3의 플렉시블 기판(303)과 제4의 플렉시블 기판(304)이, 도면 중 중앙 하측의 제3 접속부(311)에서 접속되어 있다.

제2 접속부(308)와 제3 접속부(311)는, 모두 제1의 플렉시블 기판(301) 상에 형성되어 있는 기판 접속을 위한 도전성 배선에 대해, 각각, 제2의 플렉시블 기판(302), 제3의 플렉시블 기판(303), 제4의 플렉시블 기판(304)의 도전성 배선이 대향해서 배치되고, 서로 겹쳐 있는 부분(309, 312)이 일체화되어 전기적 도통이 확보되어 있다. 또, 제1의 플렉시블 기판(301)의 제2 접속부(308)와 제3 접속부(311)에는, 도전성 배선의 하측에 밀착층(310, 313)이 형성되어, 제1의 플렉시블 기판(301)과, 제2, 제3, 제4의 플렉시블 기판(302, 303, 304)의 밀착성을 높이고 있다.

이와 같이 함으로써, 본 실시 형태에 따른 제2의 구성예의 전자 디바이스(300)에서는, 제1의 플렉시블 기판(301)에서 제2의 플렉시블 기판(302), 제2의 플렉시블 기판(302)에서 제3의 플렉시블 기판(303), 제3의 플렉시블 기판(303)에서 제4의 플렉시블 기판(304)의 순서로 전기적인 도통이 확보되어, 각각의 플렉시블 기판 상에 배치되는 전자 소자를 이용한 전기 회로를 구성할 수 있다.

또한, 상기 설명으로부터 분명한 바와 같이, 제2 접속부(308)와 제3 접속부(311)에 형성되는 제1의 플렉시블 기판(301) 상의 도전성 배선은, 제1의 플렉시블 기판(301) 상에 탑재되는 다른 전기 소자와는 접속되어 있지 않고, 다른 플렉시블 기판과의 플렉시블 기판들의 전기적 도통의 도모 만을 위한 목적으로 형성된 것이다. 그러나, 예를 들면, 제2의 플렉시블 기판(302)과 제3의 플렉시블 기판(303)을 개재하여 제1의 플렉시블 기판(301)과 접속되게 되는 제4의 플렉시블 기판(304)을, 직접 제1의 플렉시블 기판(301)과 접속하기 위해, 제3 접속부(311)에 형성되는 제1의 플렉시블 기판(301) 상의 도전성 배선을, 제1의 플렉시블 기판(301) 상에 배치된 전기 소자와 직접 접속되도록 구성할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 예를 들면 외부로부터의 노이즈에 대해 약한 신호 배선이나, 저저항인 배선으로 해야 할 센서 회로 등과의 접속 배선의 길이를 실효적으로 짧게 형성할 수 있다.

또, 도 4에 나타낸 제2의 전자 디바이스의 구성예에서는, 각 접속부(305, 308, 311)에 밀착층(307, 310, 313)이 형성되어 있는 것을 나타냈지만, 밀착층을 모든 접속부에 형성할 필요는 없고, 일부, 또는, 전부의 접속부가 밀착층을 구비하지 않은 구성으로 할 수 있다. 또한, 서로 접속되는 플렉시블 기판의 양쪽의 접속부에 밀착층이 형성된 형태로 하는 것도 가능하다.

다음에, 본 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에서 설명하는 플렉시블 기판은, 기재로서, 예를 들면 50~125μm의 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 상에, 두께 약 100nm의 PEDOT：PSS의 도전성 배선을 소정의 배선 패턴으로 하여 형성한다. 배선 패턴은, 종래의 경질 기판 상에서의 배선 패턴 제작과 마찬가지로, 기판 상에 탑재되는 전자 소자의 단자 위치에 대응하여, 기판 상에서 소정의 전자 회로가 구성되도록 형성한다. 본 실시 형태의 플렉시블 패턴에서는 도전성 배선을 고분자 화합물 또는 고분자의 복합 화합물로 형성하기 위해, 잉크젯법, 스크린 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법 등을 이용하여 소정의 배선 패턴을 형성할 수 있다. 이 때문에, 종래의 경질 기판이나 플렉시블 배선 기판(FPC)과 같은, 금속 박막을 형성한 후 이것을 에칭하여 패턴화한다는 방법과 비교하여, 매우 간이한 방법으로, 또한, 저비용으로 원하는 배선 패턴을 형성할 수 있다.

또, 플렉시블 기판 상에 탑재되는 전자 소자로서 인쇄법에 의해 형성할 수 있는 소자를 이용하는 경우에는, 도전성 배선을 인쇄한 후에 겹쳐 전자 소자를 인쇄하여 전자 회로를 구성할 수 있다. 이 경우는, 종래의 프린트 기판에서 행해지고 있던 자동 마운터를 이용한 칩 마운트 공정이 불필요해져, 미세한 전자 소자를 배치할 때에도 위치 조정을 간소화할 수 있어, 저비용으로 정확하게 기판 상에 전자 소자를 배치한 전자 디바이스를 형성할 수 있다.

또한, 플렉시블 기판의 소정 위치에 접속부가 형성되며, 이 접속부에서는, 도전성 배선의 형성 부분과 도전성 배선이 형성되어 있지 않은 부분이 교호가 되도록 형성된다. 이 접속부에 있어서는, 도전성 배선은 직선으로서 형성되는 것이 바람직하고, 도전성 배선의 폭과, 도전성 배선들의 간격 부분의 폭이, 약 1：1이 되도록 하는 것이 바람직하다. 접속부에 있어서의 도전성 배선의 폭은, 다른 플렉시블 기판이나 전자 소자 등, 접속부에서 접속되는 상대측의 단자 폭, 단자 간격에 대응시킬 필요가 있지만, 접속부에서의 양호한 전기 도전성을 확보하는 관점에서, 10μm 이상인 것이 바람직하다. 물론, 접속부의 도전성 배선을 곡선으로서 구성할 수 있으며, 또, 도전성 배선의 폭과 도전성 배선들의 간격의 폭이, 약 1：1이 되지 않는 구성을 채용할 수도 있다.

또, 접속부에 밀착층을 형성하는 경우에는, 기재인 PEN 필름 상의 접속부가 형성되는 위치에, 기재의 재료보다 연화점 온도가 낮은 재료의 박막을, 예를 들면 그라비아 오프셋 인쇄법에 의해 미리 형성한 후에, 도전성 배선 패턴을 형성하게 된다.

다음에, 플렉시블 기판의 접속부에 있어서의, 다른 플렉시블 기판의 접속부와의 접속 방법에 대해서 설명한다.

도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 표면에 유연성을 가지는 도전성 배선이 형성된 플렉시블 기판들을 접속하여 전자 디바이스를 구성하는 경우는, 2개의 플렉시블 기판의 접속부들을 대향시켜 적층하고, 플렉시블 기판의 기재의 외측으로부터 열과 가중을 가한다.

일례로서, 모두, 두께 125μm의 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 상에, 두께 100nm의 PEDOT：PSS의 도전성 배선이 형성되어 있는 2장의 플렉시블 기판의 접속부를 접속하는 경우에는, 온도 150℃의 조건 하에서 압력 2.2MPa의 가중을 180초간 인가한다. 이와 같이 하면, 도전성 배선의 접촉 부분이 일부 녹아 일체화됨과 함께, 기재의 표면들도 밀착되어, 도전성에 있어서도, 2장의 기판의 접속 강도에 있어서도 충분한 접속부를 형성할 수 있다.

또한, 접속부를 형성하는 경우에 인가하는 온도와 압력은, 플렉시블 기판의 기재의 내열 온도, 및, 도전성 배선 재료의 내열 온도보다 낮은 온도로 하는 것이 바람직하다. 또, 접속부를 형성하는 경우의 온도는, 도전성 배선 재료의 유리 전이점의 온도보다 낮은 것이 보다 바람직하다. 인가하는 압력은 접속부 계면에서의 밀착성이 얻어지기 위한 적절한 값으로 하는 것이 중요하고, 플렉시블 기판의 기재의 재료나 두께, 도전성 배선의 재료에 따라 적절히 조정해야 하기는 하지만, 1MPa 이상 5MPa 이하를 기준으로 할 수 있다.

[실시예]

본 실시 형태에 따른 전자 디바이스를 실제로 제작하고, 그 특성 평가를 행했다.

우선, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 2장의 플렉시블 기판을 제작하고, 각각의 접속부를 접속하여, 전기 특성과 밀착성을 평가했다.

구체적으로는, 제1의 플렉시블 기판, 및, 제2의 플렉시블 기판으로서 모두 폭 10mm, 길이 50mm, 두께 125μm의 PEN제의 기재 상의 한쪽의 단부에, PEDOT：PSS의 도전성 배선이 기판의 길이 방향에 있어서 평행하게 배치된 것을 제작했다. 도전성 배선의 폭은 200μm, 도전성 배선들의 간격도 200μm로 하고, 도전성 배선 패턴이 있는 부분과 없는 부분의 사이즈비(라인 ＆ 스페이스비)를 1：1로 했다. 또, 도전성 배선의 길이는 기재의 단부로부터 10mm, 도전성 배선의 갯수는 5개로 하고, 접속부의 폭을 10mm로 했다. 도전성 배선은, 잉크젯법에 의해 기재 상에 두께 100nm로 형성했다. 또한, 특성 평가가 목적이기 때문에, 기재 상에는 전자 소자는 탑재하고 있지 않다.

이와 같이 하여 제작한 2장의 플렉시블 기판의 접속부들을 대향시켜 겹쳐, 상방으로부터 80℃로 유지된 압착 헤드를 2.2MPa의 압력으로 180초간 눌러, 기재 상의 도전성 배선을 일체화하여 전자 디바이스를 제작했다. 압착 헤드의 폭, 즉, 접속부에 있어서의 도전성 배선이 길이 방향에 있어서의 압압 부분의 길이는 2mm로 했다.

이와 같이 하여 제작한 전자 디바이스에 있어서의 접속부의 전기 도전성을 확인하기 위해, 제1의 플렉시블 기판과 제2의 플렉시블 기판의 접속부를 개재한 전기 저항값을 아지렌트·테크놀로지 주식회사제의 반도체 파라미터 애널라이저 B1500A(상품명)에 의해 측정했다.

결과, 접속 부분의 유무에 따른 배선 저항값의 차이는 없고, 접속부에서의 전기적 도통이 충분히 취해지고 있는 것을 알 수 있었다.

또, 접속 부분에서의 밀착성을, INSTRON(인스트론) 사제의 만능 재료 시험기 5565(상품 제품 번호명)를 이용하여, 인장 속도 10mm/min, 척 간 거리 40mm, 로드 셀 100N의 조건 하에서 측정했다. 결과, 실온에 있어서의 2장의 플렉시블 기판의 면방향의 인장 전단 접착력은, 2N 이상인 것을 확인할 수 있었다.

다음에, 본 실시 형태에서 설명한 전자 디바이스에 있어서, 접착부를 형성할 때에 인가되는 온도와 압력의 영향을 조사했다.

도 5는, 접속부의 형성 조건에 따른 효과를 조사하기 위해 제작한 시료의 형상을 나타내고, 도 5(a)가 단면도를, 도 5(b)가 평면도를 나타내고 있다.

도 5(a), 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 제1의 시료편(40)과, 제2의 시료편(50)으로서, 모두 폭 10mm, 길이 50mm, 두께 125μm의 PEN 수지 기재(41, 51) 상의 전체면에, 두께 100nm가 되도록 PEDOT：PSS막(42, 52)을 잉크젯법으로 형성했다.

이들 2장의 시료편(40, 50)을 서로 PEDOT：PSS막(42, 52) 형성 부분이 대향하도록 하여, 중복 부분(61)이 10mm가 되도록 하여 겹치고, 이 중복 부분의 대략 중앙 부분에, 폭 2mm의 압력 헤드(71)를, 헤드 온도와 압압력을 변화시켜 눌렀다. 도 5(b)에 있어서의 부호 62로 나타낸 부분이, 압착 헤드(71)의 누름 부분을 나타내고 있다.

헤드(71)의 누름 조건으로서, 헤드 온도를 80℃에서 160℃까지 10℃ 간격으로 변화시키고, 인가 압력은 2.5MPa, 5.2MPa, 7.8MPa, 10.2MPa의 4단계로 했다. 또한, 헤드(71)의 누름 시간은, 어느 조건의 경우도 180초로 일정하게 했다.

이와 같이 하여 제작한 시료의 접속 부분의 인장 선단 접착력을, 상술한 INSTRON(인스트론) 사제의 만능 재료 시험기 5565(상품 제품 번호명)를 이용하여, 동일 조건에서 측정했다.

측정 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1에 있어서, 접속 부분의 인장 전단 접착력이 5N 이상 얻어진 경우를 「○」, 5N 미만인 것을 「×」로서 나타냈다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 시료편의 기재의 연화 온도인 150℃보다 낮은 온도여도, 인가하는 압력을 적정 범위로 함으로써, 도전성 배선 재료가 실용상 충분하다고 생각되는 접착력을 나타내고 있으며, 도전성 배선 재료가 충분히 밀착되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 발명자들의 검토에 의하면, 접속 부분을 형성할 때에 인가하는 압력의 크기는, 인가 온도에 관계없이 인가 압력이 큰 것이 보다 높은 접착력을 나타내는 경향이 있으며, 한편, 인가 온도는, 100℃ 정도까지는 접착력에 주는 영향은 거의 없지만, 100℃를 넘으면 인가 온도가 높을수록 보다 높은 접착력이 얻어지는 경향이 있는 것을 확인할 수 있었다.

다음에, 각각의 시료에 대한 도전성의 확인 결과를 설명한다.

측정은, 도 5에 있어서 나타내는 바와 같이, 접속 부분(61)을 사이에 둔 위치 A와 위치 B 사이, 접속 부분을 개재하지 않는 위치 B와 위치 C 사이에서, 인가하는 전압을 상이하게 한 경우에 흐르는 전류값을 측정했다. 또한, 위치 A와 B, 위치 B와 C 사이의 간격은, 모두 30mm로 하고, 측정은, 인장 시험을 행하기 전에 모든 시료에 대해서 행하고 있다.

이 중, 상기 인장 시험 결과에 있어서 5N 이상의 인장 전단 접착력을 나타낸, 표 1에 있어서의 「○」평가의 시료에서의, 인가 전압값과 흐른 전류값을 도 6에 나타낸다.

도 6에 있어서, 부호 81로서 「○」로 나타낸 것이 AB 간의 전압 전류 특성, 부호 82로서 「▲」로 나타낸 것이 BC 간의 전압 전류 특성이다. 또한, 도 6에 나타낸 것은, 인가 온도 180℃, 인가 압력 2.2MPa의 것이지만, 표 5에 있어서 「○」평가가 된 시료에서는, 모두, AB 간의 전류값과 BC 간의 전류값의 차이가 1% 이내가 되어, 접속부에 있어서 시료편 표면의 PEDOT：PSS막(42, 52)들이 충분히 밀착되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 접속 부분을 개재한 부호 81로 나타내는 측정점 AB 간이, 접속 부분을 개재하지 않는 부호 82로 나타내는 BC 간보다, 조금 저항값이 낮아져 있다. 이것은, 접속 부분에서는 도전성 배선이 겹쳐져 있기 때문에 길이당 밀도(단면적)가 커져 있는 것이 요인이라고 생각된다.

이상, 표 1과 도 6에 나타내는 결과로부터, 접속부의 형성 조건을 적절히 선택함으로써, 도전성 배선 재료의 높은 밀착성이 얻어진 경우에는, 접속부의 접착 강도와 도전 특성이 모두 양호해지는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 도전성 배선 소재로서, 수지제의 바인더 내에 금속 나노 입자가 분산된 재료를 이용한 경우도, 접속 부분에 압력과 열을 적정 조건으로 가함으로써, 상기와 마찬가지로 도전성과 밀착성의 양쪽이 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.

또 다른 실시예로서, 도 3에서 설명한 밀착층(114, 123)을 형성한 시료를 작성하여, 밀착성을 평가했다.

구체적으로는, 제1의 플렉시블 기판, 및, 제2의 플렉시블 기판으로서, 모두 폭 10mm, 길이 50mm, 두께 50μm의 PEN제의 기재 상의 한쪽의 단부에, PMMA의 밀착층을, 두께 1μm, 폭 10mm(기재의 폭과 동일), 단부로부터의 길이 10mm가 되도록 그라비아 오프셋 인쇄법으로 형성하고, 이 밀착층 상에, 잉크젯법에 의해, PEDOT：PSS의 도전성 배선이 기판의 길이 방향에 있어서 평행하게 배치된 것을 제작했다. 도전성 배선의 폭은, 상술한 실시예의 것과 마찬가지로 200μm로 하고, 도전성 배선들의 간격도 200μm, 도전성 배선의 길이는 기재의 단부로부터 10mm, 도전성 배선의 갯수는 5개로 했다.

또한, 도전성 배선으로서는, PEDOT계 도전성 재료인, 소켄 화학 주식회사제의 유기 도전성 폴리머(베라졸 R：상품명)을 이용했다. 또, 재료로서 이용한 PEN, PMMA의 유리 전이점에 대해서, 주식회사 히타치 제작소제의 시차주사 열량계 DSC7000X(상품명)를 이용하여 실측한 결과, PEN의 유리 전이점은 150℃PMMA의 유리 전이점은 100℃였다.

이와 같이 형성한 샘플에 대해서, 상기와 마찬가지로, 도전성과 밀착성의 평가를 행한 결과, 접속 부분의 유무에 따른 배선 저항값의 차이가 없고, 접속부에서의 전기적 도통이 충분히 얻어지고 있으며, 또, 플렉시블 기판의 면방향의 인장 전단 접착력은, 5N 이상인 것을 확인할 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 전자 디바이스는, 플렉시블 기판의 기재로서 가요성을 가지는 부재를 이용하고, 기재 상에 형성되는 도전성 배선의 재료로서 유연성을 가지는 부재를 이용하여, 도전성 배선들을 접속부에서 밀착시킴으로써, 접속부를 포함한 플렉시블 기판 전체에서의 가요성을 가지는 전자 디바이스로 할 수 있다. 이 때문에, 플렉시블 기판에 탑재되는 전자 소자로서, 예를 들면 유기 성막에 의한 저항 소자나, 유기 반도체 소자 등의 가요성을 가지는 부재를 이용함으로써, 전체에서 양호한 가요성을 가지는 전자 디바이스를 구성할 수 있다.

또, 예를 들면, 유기 EL를 이용한 디스플레이 디바이스 등, 자체가 가요성을 가지는 전자 소자에 접속된 경우에도, 접속부를 포함한 전자 디바이스 전체에서의 가요성을 확보할 수 있다.

또한, 플렉시블 기판 상에 형성된 도전성 배선들을 겹치고, 소정의 온도 조건 하에서 소정의 압력을 인가함으로써, 접착력과 전기적 도전성이 우수한 접속부를 형성할 수 있다. 이 때문에, 종래의 플렉시블 기판 등에서 접속부로 이용되고 있던, 이방성 도전성 필름(ACF：Anisotropic Conductive Film)와 같이, 접속부에 있어서의 도전성 재료의 방향성을 제어한 접속 공정이 불필요해져, 재료면과 공법면의 양쪽에 있어서의 저비용화를 실현할 수 있다.

또한, 도 3에 나타내는 전자 디바이스의 일부인 제2의 플렉시블 기판(120)과 같이, 본 실시 형태에서 설명한 플렉시블 기판으로서는, 기재 상에 전자 소자가 탑재되어 있지 않은, 배선 기판으로서도 실현할 수 있다. 본 실시 형태에서 설명하는 플렉시블 기판은, 도 3에 나타낸 제1의 플렉시블 기판(110)과 같은 전자 소자가 탑재된 본 실시 형태에서 설명하는 플렉시블 기판과 접속되는 경우, 또, 접속 상대가 예를 들면 가요성을 가지는 유기 EL를 이용한 디스플레이 디바이스에 본 실시 형태에서 설명한 도전성 배선 부재에 의한 접속부를 형성함으로써, 상술과 같은 이방성 도전성 필름 등의 접속 부재를 이용하지 않고, 접속부를 포함한 전체가 가요성을 가지는 전자 디바이스를 구성할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 따른 전자 디바이스에서는, 플렉시블 기판으로서 수지제의 기재 상에, 인쇄 공정에 의해 도전성 배선이 형성되기 때문에, 기판에 탑재되는 전자 소자가 인쇄법에 의해 작성 가능한 경우에는, 전자 소자를 포함한 플렉시블 기판 전체를 인쇄 공정에 의해 제조하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 특히, 기판에 탑재되는 전자 소자가 작은 경우에, 종래 높은 정밀도가 필요했던 칩 마운트 공정이 불필요해져, 실장 비용을 포함한 저비용으로의 플렉시블 기판의 제조가 가능해진다.

<산업상의 이용 가능성>

이상, 본원에서 개시하는, 플렉시블 기판, 전자 디바이스, 전자 디바이스의 제조 방법은, 저비용으로 전체적으로 가요성을 가지는 전자 디바이스를 실현할 수 있다. 이 때문에, 소형·저비용화, 에너지 절약화, 플렉시블화가 요구되고 있는 현재에 있어서, 높은 산업상의 이용 가능성을 가지고 있다.

10 제1의 플렉시블 기판 11 기재
12 전자 소자 13 도전성 배선
20 제2의 플렉시블 기판 21 기재
22 전자 소자 23 도전성 배선
31 접속부 100 전자 디바이스

Claims (10)

1. 가요성을 가지는 기재와,
   상기 기재 상에 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선을 구비하고,
   상기 도전성 배선의 일부가 다른 전자 부재와의 접속부가 되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기판.
2. 가요성을 가지는 기재와,
   상기 기재 상에 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선과,
   상기 도전성 배선에 접속된 전자 소자를 구비하고,
   상기 도전성 배선의 일부가 다른 기판과의 접속부가 되는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 도전성 배선이 형성된 복수의 상기 기재와,
   상기 도전성 배선들이 직접 접촉함으로써 상기 접속부가 형성되고,
   상기 복수의 기재 중 적어도 하나에 있어서, 상기 전자 소자가 상기 도전성 배선에 접속되어 있는, 전자 디바이스.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 도전성 배선이, 도전성 폴리머 재료로 이루어지는, 전자 디바이스.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 도전성 배선이, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리아세틸렌 중 어느 하나, 또는 그들의 유도체 중 어느 하나를 주성분으로 하여 구성되는, 전자 디바이스.
6. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 도전성 배선이, 고분자 재료의 바인더 내에 도전성 입자가 분산된 복합 재료로 이루어지는, 전자 디바이스.
7. 청구항 2 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접속부에 있어서, 상기 기재와 상기 도전성 배선 사이에, 절연체로 이루어지는 밀착층을 가지는, 전자 디바이스.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 밀착층을 이루는 재료의 내열 온도가, 상기 기재의 내열 온도보다 낮은, 전자 디바이스.
9. 도전성을 가지는 유기 화합물에 의해 형성된 도전성 배선이 형성된 복수의 기재와,
   상기 복수의 기재 중 적어도 하나에 있어서, 전자 소자가 상기 도전성 배선과 접속되고,
   상기 복수의 기재가, 상기 도전성 배선을 접속부로 하여 접속된 전자 디바이스의 제조 방법으로서,
   상기 기재 상의 상기 도전성 배선들을 직접 접촉시킨 상태에서 열과 압력을 인가하여, 상이한 상기 기재 상의 상기 도전성 배선들이 접속된 접속부로 하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    인가하는 열이, 상기 도전성 배선을 구성하는 재료의 유리 전이점 이하의 온도인, 전자 디바이스의 제조 방법.

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