本開示の実施形態は、配線基板に関する。

近年、情報通信機器をはじめとするエレクトロニクス製品が小型化、軽量化、高性能化を続ける中、柔軟な樹脂フィルム上に種々の機能性素子を形成したフレキシブルデバイスが注目されている。例えば、特許文献1には、機能性素子として有機半導体を用いた有機薄膜トランジスタを搭載した配線基板が開示されており、フレキシブルディスプレイの駆動回路としての有用性が示されている。

特許第5138927号公報

樹脂フィルムを基板とする配線基板にあっては、基板となる樹脂フィルム上に機能性素子を積層形成する際の位置精度の向上が求められている。当該位置精度が低下する要因は種々考えられるが、本願発明者らは、基板となる樹脂フィルム自体の寸法変化が要因の一つであることを見出した。

本開示の実施形態は、このような状況下においてなされたものであり、従来に比べて寸法変化が小さく位置精度に優れた配線基板を提供することを主たる課題とする。

上記課題を解決するための本開示の一実施形態は、基板と、基板上に位置する機能性素子と、を含む配線基板であって、前記基板は、樹脂層と、当該樹脂層の前記機能性素子側の面に位置する第1のバリア層と、当該樹脂層の前記機能性素子とは反対側の面に位置する第2のバリア層と、の積層構造を呈している、配線基板である。

また、上記の実施形態にあっては、前記第1のバリア層および第2のバリア層は、金属層または有機無機複合層であってもよい。

また、上記の実施形態にあっては、前記機能性素子は、電極を含み、前記第1のバリア層は、金属層であり、配線基板を断面視した場合に、前記第1のバリア層である金属層は、前記電極の真下に位置する部分の少なくとも一部が欠落していてもよい。

また、上記の実施形態にあっては、前記機能性素子が、有機半導体素子であり、有機半導体素子に含まれる電極が、ソース電極、ドレイン電極、およびゲート電極のいずれかであってもよい。

本開示の一実施形態によれば、従来に比べて基板の寸法変化を小さくでき、よって位置精度を向上することができる。

本開示の第1の実施形態にかかる配線基板の概略断面図である。

本開示の第2の実施形態にかかる配線基板の概略断面図である。

機能性素子を構成する電極と、基板を構成する第1のバリア層としての金属層の欠落部分との位置関係を説明するための概略断面図である。

機能性素子を構成する電極と、基板を構成する第1のバリア層としての金属層の欠落部分との位置関係を説明するための分解斜視図である。

以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を実物のそれらから変更し誇張してある。また本明細書において、「基板」、「基材」、「シート」や「フィルム」など用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「基板」や「基材」は、シートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件、並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」や「直交」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

(第1の実施形態) 図1は、本開示の第1の実施形態にかかる配線基板の概略断面図である。

図1に示すように、本実施形態にかかる配線基板100は、基板10と、基板10上に位置する機能性素子20と、を含んでいる。そしてこの基板10は、樹脂層11と、当該樹脂層11の前記機能性素子20側の面、つまり図1における上側の面に位置する第1のバリア層12と、当該樹脂層11の前記機能性素子20とは反対側の面、つまり図1における下側の面に位置する第2のバリア層13と、の積層構造を呈している。

このような本開示の実施形態にかかる配線基板100によれば、基板10を構成する樹脂層11は、第1のバリア層12と第2のバリア層13とによって挟まれているので、当該樹脂層11に外部からの水分の侵入を効果的に抑制することができ、また当該樹脂層11から外部へ水分が放出されることも抑制することができるため、当該樹脂層11が寸法変化することを抑制でき、加えて、第1および第2のバリア層12、13自体は樹脂層11に比べて寸法変化が少ないので、樹脂層11の膨張や収縮自体を抑制することができる。

さらに、本開示の実施形態にかかる配線基板100によれば、基板10がバリア性能を有しているため、基板10側から、つまり図1における下側から酸素や水蒸気が機能性素子20に向かって侵入した場合であっても、基板10を構成する第1および第2のバリア層12、13によって酸素や水蒸気を遮断することができ、機能性素子20を構成する種々の物質が酸化等により劣化することを防止することもできる。

以下、本開示の実施形態にかかる配線基板100の各構成について説明する。

(基板) 配線基板100を構成する基板10は、第1のバリア層12と、樹脂層11と、第2のバリア層13との積層構造を呈している。

(樹脂層) 基板10を構成する樹脂層11の材質については特に限定されることはなく、従来公知の配線基板100に用いられている各種樹脂から適宜選択して用いればよい。具体的には、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)、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、ポリカーボネート、ポリイミドなどを挙げることができる。また、樹脂層11の厚さについても特に限定することはないが、配線基板100のフレキシブル性を担保するために、例えば1μm以上300μm以下程度が好ましく、10μm以上150μm以下程度が特に好ましい。

(第1のバリア層) 基板10を構成する第1のバリア層12は、当該基板10にバリア性を付与するために用いられている。したがって、酸素や水蒸気に対してバリア性を有している材質であれば特に限定されることはないが、金属層または有機無機複合層であることが好ましい。

ここで、第1のバリア層12が金属層である場合にあっては、その材質は特に限定されることはないが、製造のしやすさやコストなどを考慮すると、例えばアルミニウムなどが好ましい。また、第1のバリア層12が金属層である場合におけるその厚さについても特に限定することはないが、配線基板100のフレキシブル性を担保しつつ、酸素や水蒸気に対するバリア性を付与することを考慮すると、例えば50nm以上5000nm以下程度が好ましく、100nm以上1000nm以下程度が特に好ましい。

また、第1のバリア層12が金属層である場合におけるその形成方法についても特に限定されることはなく、用いられる金属の種別に応じて、適宜選択することができる。例えば、金属箔を準備しこれを樹脂層11上に貼り合わせてもよいし、樹脂層11上に金属を蒸着させることで第1のバリア層12としての金属層を形成してもよい。さらには、ステンレス鋼(SUS)、アルミニウム合金、銅合金の箔等を貼り合わせてもよく、その場合の箔の厚みは5μm以上50μm以下程度が好ましく、10μm以上30μm以下程度が特に好ましい。

一方で、第1のバリア層12が有機無機複合層である場合にあっては、その材質は特に限定されることはないが、例えばSiO₂、SiNなどであることが好ましい。また、この場合におけるその厚さについても特に限定されることはないが、良好なバリア性、具体的には、0.1cc/m²・day以下、より好ましくは0.001cc/m²・day以下のバリア性が担保できる程度の厚さとすることが好ましい。

また、第1のバリア層12が有機無機複合層である場合におけるその形成方法についても特に限定されることはなく、用いられる材料の種別に応じて、適宜選択することができる。例えば、CVD法やスパッタリリング法を用いて形成してもよい。

(第2のバリア層) 基板10を構成する第2のバリア層13は、上記で説明した第1のバリア層12と同様、当該基板10にバリア性を付与するために用いられている。したがって、その詳細は上記第1のバリア層12と同様であり、ここでの説明は省略する。

(第1のバリア層と第2のバリア層との組合せ) 上記で説明したように、第1のバリア層12および第2のバリア層13は、いずれも金属層または有機無機複合層であることが好ましい。したがって、本開示の実施形態における、第1のバリア層12および第2のバリア層13との組合せは、以下の4パターンとなる。 (1)第1のバリア層12が金属層であり、第2のバリア層13も金属層 (2)第1のバリア層12が金属層であり、第2のバリア層13が有機無機複合層 (3)第1のバリア層12が有機無機複合層であり、第2のバリア層13が金属層 (4)第1のバリア層12が有機無機複合層であり、第2のバリア層13も有機無機複合層

(基板におけるその他の層) 本実施形態にかかる配線基板100における基板10は、必ずしも上記で説明した樹脂層11と第1のバリア層12と第2のバリア層13のみが積層された積層構造である必要はなく、必要に応じて他の層が積層されていてもよい。

例えば、図1に示すように、第1のバリア層12が金属層である場合には、当該金属層である第1のバリア層12と後述する機能性素子20との間に絶縁層14が設けられていてもよい。機能性素子20には、電極21が含まれていることが多く、この電極21が露出している場合、基板10の表面に金属層である第1のバリア層12が位置していると、当該金属層と電極21とが接触してショートするおそれがあるところ、図1に示すような絶縁層14を設けることにより、ショートを抑制することができる。この場合において、当該絶縁層14の材質については特に限定されることはなく、絶縁層14の材料として従来公知のものから適宜選択して用いることができる。

(機能性素子) 本実施形態にかかる配線基板100における機能性素子20については、特に限定されることはない。例えば、有機半導体素子や無機半導体素子、さらにはこれらを用いた有機薄膜トランジスタ素子や無機薄膜トランジスタ素子、さらには、これらトランジスタ素子を用いた感圧素子などの他、有機エレクトロルミネッセンス素子や液晶素子などを挙げることができる。これら機能性素子20の具体的な構成についても限定されることはなく、種々の構成を採用可能である。例えば、有機半導体素子であれば、第1電極としてのソース電極、第2電極としてのドレイン電極、これらの電極間に位置する有機半導体、さらには、第3電極としてのゲート電極、第1絶縁層としてのゲート絶縁層などから構成されていてもよい。 (第2の実施形態) 図2は、本開示の第2の実施形態にかかる配線基板の概略断面図である。

図2に示す本実施形態にかかる配線基板100にあっても、図1に示した配線基板100と同様、基板10と、基板10上に位置する機能性素子20と、を含んでおり、基板10は、第1のバリア層12と樹脂層11と第2のバリア層13、および絶縁層14の積層構造を呈している。したがって各層についての説明は省略する。

ここで、図2に示す第2の実施形態にかかる配線基板100にあっては、機能性素子20が電極21を含んでおり、第1のバリア層12は金属層であり、配線基板100を断面視した場合に、基板10を構成する第1のバリア層12としての金属層は、前記電極21の真下に位置する部分の少なくとも一部が欠落している(欠落部分の符号は12')点において、図1に示す第1の実施形態にかかる配線基板と異なっている。

図1に示す第1の実施形態にかかる配線基板100にあっては、第1のバリア層12が金属層である場合において、機能性素子20を構成する電極21と、基板10を構成する第1のバリア層12としての金属層とが向かい合った構造となるため、場合によっては、当該電極21と第1のバリア層12との間に新たな寄生容量が発生してしまい、機能性素子の駆動周波数が低下してしまうことが考えられる。一方で、図2に示す第2の実施形態にかかる配線基板100にあっては、基板10を構成する第1のバリア層12としての金属層には、機能性素子20を構成する電極21の真下に位置する部分の少なくとも一部が欠落している、いわゆる欠落部分12'が設けられているため、寄生容量の発生を防止することができる。なお、第2の実施形態にかかる配線基板100にあっては、第1の実施形態にかかる配線基板100と比べてバリア性能が劣ってしまうことになるが、当該欠落部分12'の真上には、かならず機能性素子20の電極21が存在しているため、当該電極21のバリア性能によって、全体のバリア性能を担保することは可能である。

なお、第1のバリア層12としての金属層におけるいわゆる欠落部分12'は、機能性素子20を構成するすべての電極21の真下に位置する必要はなく、図2に示すように、電極21aの真下に位置する第1のバリア層12にあっては欠落部分12'がなくてもよい。前述の通り、欠落部分12'は、電極21と第1のバリア層12との間に寄生容量が発生することを防止するためのものであり、電極21の大きさが小さいなど、当該寄生容量が許容範囲であれば欠落部分を設ける必要はない。

また、図2に示すように、機能性素子20が多層構造を有し、電極21も同一の層に存在せず、電極21bのように他の電極21とは異なる層に形成されている場合もあるが、この場合であっても、本実施形態における電極21に変わりはなく、当該電極21bの真下に位置する第1のバリア層12としての金属層にあっては欠落部分12'が形成されていてもよい。

図3は、機能性素子20を構成する電極21と、基板10を構成する第1のバリア層12としての金属層の欠落部分12'との位置関係を説明するための概略断面図である。

図3に示すように、機能性素子20を構成する電極21の真下の部分のすべてが第1のバリア層12の欠落部分12'である必要はなく、例えば、図3(a)に示すように、欠落部分12'が電極21の幅よりも左右に5μm程度大きくてもよく、一方で、図3(b)に示すように、欠落部分12'が電極21の幅よりも左右に5μm程度小さくてもよい。

図4は、機能性素子20を構成する電極21と、基板を構成する第1のバリア層12としての金属層の欠落部分12'との位置関係を説明するための分解斜視図である。

図4に示すように、機能性素子20を構成する電極21と、第1のバリア層12としての金属層の欠落部分12'とは、いわばネガとポジとの関係にあるといってもよい。

このような第1のバリア層12の欠落部分12'の形成方法については特に限定されることはなく、従来公知のいかなる方法によっても形成可能である。例えば、フォトリソ法などでパターニングすることで形成することが可能である。

100…配線基板 10…基板 11…樹脂層 12…第1のバリア層 12'…第1のバリア層の欠落部分 13…第2のバリア層 14…絶縁層 20…機能性素子 21、21a、21b…電極