(57)【要約】【課題】ボンディングワイヤを断線させる要因となる熱膨張係数の差によって生じる変位差で低減させることにより、過酷な環境でも信頼性を確保できるボンディングワイヤ樹脂封止構造を提供する。【解決手段】ボンディングワイヤ樹脂封止構造７は、第１の基板１０と第２の基板５０とボンディングワイヤ４と棒状部材５と封止樹脂６とを備える。第１の基板１０は第１の接続端子１３を有する。第２の基板５０は第１の基板１０に固定され、第２の接続端子５１を有する。ボンディングワイヤ４は円弧状のループ部４ａを有し、第１の接続端子１３と第２の接続端子５１とを接続する。棒状部材５は第１の接続端子１３と第２の接続端子５１との間の領域であり、かつ、ループ部４ａの円弧の中心点側の領域に配置されている。封止樹脂６は第１及び第２の基板１０，５０上に形成され、ボンディングワイヤ４及び棒状部材５を封止する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の接続端子を有する第１の基板と、
前記第１の基板に固定され、第２の接続端子を有する第２の基板と、
前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とを接続する、円弧状のループ部を有するボンディングワイヤと、
前記第１の接続端子と前記第２の接続端子との間の領域であり、かつ、前記ループ部の円弧の中心点側の領域に配置された棒状部材と、
前記第１の基板上及び前記第２の基板上に形成され、前記ボンディングワイヤ及び前記棒状部材を封止する封止樹脂と、
を備え、
前記棒状部材は、前記封止樹脂の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する材料により形成されていることを特徴とするボンディングワイヤ樹脂封止構造。
【請求項２】
前記第１の基板は、複数の前記第１の接続端子を有し、
前記第２の基板は、複数の前記第２の接続端子を有し、
前記複数の第１の接続端子と前記複数の第２の接続端子とは、複数の前記ボンディングワイヤを介してそれぞれ接続され、
前記棒状部材は、前記棒状部材の長手方向と前記ボンディングワイヤが配列されている方向とが平行になるように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のボンディングワイヤ樹脂封止構造。
【請求項３】
前記棒状部材はガラス棒であることを特徴とする請求項１または２に記載のボンディングワイヤ樹脂封止構造。
【請求項４】
液晶表示素子と、
第１の接続端子を有する第１の基板と、
前記第１の基板に固定され、第２の接続端子を有する第２の基板と、
を備え、
前記第１の基板は、前記液晶表示素子及び前記第１の接続端子と接続された第３の接続端子を有し、
前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とを接続する、円弧状のループ部を有するボンディングワイヤと、
前記第１の接続端子と前記第２の接続端子との間の領域であり、かつ、前記ループ部の円弧の中心点側の領域に配置された棒状部材と、
前記第１の基板上及び前記第２の基板上に形成され、前記ボンディングワイヤ及び前記棒状部材を封止する封止樹脂と、
をさらに備え、
前記棒状部材は、前記封止樹脂の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する材料により形成されていることを特徴とする液晶表示デバイス。
【請求項５】
前記第１の基板は、複数の前記第１の接続端子を有し、
前記第２の基板は、複数の前記第２の接続端子を有し、
前記複数の第１の接続端子と前記複数の第２の接続端子とは、複数の前記ボンディングワイヤを介してそれぞれ接続され、
前記棒状部材は、前記棒状部材の長手方向と前記ボンディングワイヤが配列されている方向とが平行になるように配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示デバイス。
【請求項６】
前記棒状部材はガラス棒であることを特徴とする請求項４または５に記載の液晶表示デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングワイヤ樹脂封止構造及び液晶表示デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示デバイスは、プロジェクタまたはヘッドアップディスプレイ等の表示装置に用いられている。液晶表示デバイスは、照射された照明光を画素毎に光変調して画像光を生成する。表示装置は、液晶表示デバイスにより生成された画像光をスクリーン等に投射することにより、画像を表示する。特許文献１には液晶表示デバイスの一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６７４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶表示デバイスは、パッケージ基板とフレキシブル配線板とが複数のボンディングワイヤにより接続されている。複数のボンディングワイヤは互いが接触しないように樹脂で封止されている。車載用の液晶表示デバイスでは、過酷な環境でも信頼性を確保できるように、熱サイクル試験や熱衝撃試験等の厳しい信頼性条件を満足することが必要である。
【０００５】
しかしながら、熱サイクル試験または熱衝撃試験では、封止樹脂の熱膨張係数とパッケージ基板の熱膨張係数との差によって変位差が生じる。ボンディングワイヤには、変位差に応じて負荷がかかるため、変位差が大きいとボンディングワイヤを断線させる場合がある。
【０００６】
本発明は、ボンディングワイヤを断線させる要因となる熱膨張係数の差によって生じる変位差を低減させることにより、過酷な環境でも信頼性を確保できるボンディングワイヤ樹脂封止構造及び液晶表示デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の接続端子を有する第１の基板と、前記第１の基板に固定され、第２の接続端子を有する第２の基板と、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とを接続する、円弧状のループ部を有するボンディングワイヤと、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子との間の領域であり、かつ、前記ループ部の円弧の中心点側の領域に配置された棒状部材と、前記第１の基板上及び前記第２の基板上に形成され、前記ボンディングワイヤ及び前記棒状部材を封止する封止樹脂とを備え、前記棒状部材は、前記封止樹脂の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する材料により形成されていることを特徴とするボンディングワイヤ樹脂封止構造を提供する。
【０００８】
また、本発明は、液晶表示素子と、第１の接続端子を有する第１の基板と、前記第１の基板に固定され、第２の接続端子を有する第２の基板とを備え、前記第１の基板は、前記液晶表示素子及び前記第１の接続端子と接続された第３の接続端子を有し、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とを接続する、円弧状のループ部を有するボンディングワイヤと、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子との間の領域であり、かつ、前記ループ部の円弧の中心点側の領域に配置された棒状部材と、前記第１の基板上及び前記第２の基板上に形成され、前記ボンディングワイヤ及び前記棒状部材を封止する封止樹脂とをさらに備え、前記棒状部材は、前記封止樹脂の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する材料により形成されていることを特徴とする液晶表示デバイスを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のボンディングワイヤ樹脂封止構造及び液晶表示デバイスによれば、ボンディングワイヤを断線させる要因となる熱膨張係数の差によって生じる変位差を低減させることにより、過酷な環境でも信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態の液晶表示デバイスを示す斜視図である。
【図２】一実施形態の液晶表示デバイスの分解図である。
【図３】図１のＡ−Ｂを通る液晶表示デバイスの断面図である。
【図４】比較例の液晶表示デバイスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜図３を用いて、一実施形態のボンディングワイヤ樹脂封止構造及び液晶表示デバイスを説明する。図１は一実施形態の液晶表示デバイスの構成例を示している。図２は液晶表示デバイスを分解した状態の各構成部を示している。図３は図１のＡ−Ｂを通る液晶表示デバイスの断面を示している。
【００１２】
図１または図２に示すように、液晶表示デバイス１は、パッケージ基板１０（第１の基板）と、液晶表示素子２０と、遮光マスク３０と、封止ガラス板４０と、フレキシブル配線基板５０（第２の基板）とを備える。パッケージ基板１０は、凹部１１と、複数の液晶表示素子接続用端子１２（第３の接続端子）と、複数のフレキシブル配線基板接続用端子１３（第１の接続端子）と、段部１４とを有する。液晶表示デバイス１は、反射型の液晶表示デバイスである。
【００１３】
図３に示すように、複数の液晶表示素子接続用端子１２は凹部１１に配列されている。複数のフレキシブル配線基板接続用端子１３は、パッケージ基板１０の外周部に配列されている。複数の液晶表示素子接続用端子１２と複数のフレキシブル配線基板接続用端子１３とは、パッケージ基板１０の内部に形成された複数の内部配線１５を介してそれぞれ電気的に接続されている。パッケージ基板１０として、セラミックパッケージ基板を用いてもよい。
【００１４】
液晶表示素子２０は、熱伝導性接着部材２を介して、パッケージ基板１０の凹部１１に固定されている。熱伝導性接着部材２として、シート状の熱伝導性ゲルを用いてもよい。液晶表示素子２０は、複数の画素電極２１を有する駆動基板２２と、透明電極２３を有する透明基板２４と、液晶２５と、シール材２６とを有する。
【００１５】
駆動基板２２としてシリコン基板を用いてもよい。透明基板２４としてガラス板を用いてもよい。画素電極２１は光反射性を有する。画素電極２１の材料としてアルミニウムを用いてもよい。透明電極２３は光透過性を有する。透明電極２３の材料としてＩＴＯ（酸化インジウム錫）を用いてもよい。
【００１６】
駆動基板２２と透明基板２４とは、画素電極２１と透明電極２３とが対向するようにシール材２６により接着されている。シール材２６は透明基板２４の外周部に沿って環状に形成されている。液晶２５は、駆動基板２２と透明基板２４との間隙に充填され、シール材２６により封止されている。駆動基板２２は、複数のパッケージ基板接続用端子２７を有する。複数のパッケージ基板接続用端子２７は、駆動基板２２の外周部に配列されている。
【００１７】
液晶表示素子２０とパッケージ基板１０とは、複数のボンディングワイヤ３を介して電気的に接続されている。具体的には、液晶表示素子２０の駆動基板２２の複数のパッケージ基板接続用端子２７と、パッケージ基板１０の複数の液晶表示素子接続用端子１２とが、複数のボンディングワイヤ３を介してそれぞれ接続されている。即ち、パッケージ基板１０のフレキシブル配線基板接続用端子１３は、液晶表示素子２０と電気的に接続されている。
【００１８】
遮光マスク３０は、光を透過する光透過領域３１を有する。遮光マスク３０は、光透過領域３１が複数の画素電極２１が形成されている領域に対応するように、パッケージ基板１０の段部１４に固定されている。遮光マスク３０を紫外線硬化性樹脂を用いて段部１４に固定するようにしてもよい。
【００１９】
封止ガラス板４０は、パッケージ基板１０の上面１０ａ（第１の面）に固定されている。封止ガラス板４０を、光硬化（例えば紫外線硬化）と熱硬化との併用が可能な樹脂を用いて上面１０ａに固定するようにしてもよい。液晶表示素子２０及び遮光マスク３０は、封止ガラス板４０とパッケージ基板１０とにより密閉されている。
【００２０】
フレキシブル配線基板５０は、パッケージ基板１０の上面１０ａとは反対側の面である下面１０ｂ（第２の面）に固定されている。フレキシブル配線基板５０を接着剤を用いて下面１０ｂに固定するようにしてもよい。フレキシブル配線基板５０は、パッケージ基板接続用端子５１（第２の接続端子）を有する。
【００２１】
フレキシブル配線基板５０とパッケージ基板１０とは、複数のボンディングワイヤ４を介して電気的に接続されている。具体的には、フレキシブル配線基板５０の複数のパッケージ基板接続用端子５１と、パッケージ基板１０の複数のフレキシブル配線基板接続用端子１３とが、複数のボンディングワイヤ４を介してそれぞれ接続されている。複数のボンディングワイヤ４は、複数のパッケージ基板接続用端子５１及び複数のフレキシブル配線基板接続用端子１３の配列方向に沿って配列されている。
【００２２】
ボンディングワイヤ４は、フレキシブル配線基板５０がパッケージ基板１０に固定されている状態で形成される。ボンディングワイヤ４は、円弧状のループ部４ａを有する。ボンディングワイヤ３，４の材料として金を用いてもよい。
【００２３】
パッケージ基板１０の下面１０ｂ及びフレキシブル配線基板５０の下面５０ｂに放熱板６０を固定するようにしてもよい。放熱板６０は、液晶表示デバイス１で発生した熱を外部へ放出する。放熱板６０として、アルミニウム材により形成されたヒートシンクを用いてもよい。
【００２４】
パッケージ基板１０の複数のフレキシブル配線基板接続用端子１３とフレキシブル配線基板５０の複数のパッケージ基板接続用端子５１との間の領域、具体的には複数のボンディングワイヤ４のループ部４ａの円弧の中心点側の領域（図３におけるループ部４ａの下側の領域）には、棒状部材５が配置されている。
【００２５】
棒状部材５は、棒状部材５の長手方向とボンディングワイヤ４の配列方向とが平行になるように配置されている。棒状部材５を、ボンディングワイヤ４が形成された後に配置してもよいし、ボンディングワイヤ４が形成される前に配置してもよい。
【００２６】
パッケージ基板１０上及びフレキシブル配線基板５０上には、複数のボンディングワイヤ４と棒状部材５とを封止する封止樹脂６が形成されている。従って、液晶表示デバイス１は、複数のボンディングワイヤ４と棒状部材５とが封止樹脂６で封止されたボンディングワイヤ樹脂封止構造７を有する。なお、図１及び図２では、ボンディングワイヤ４と棒状部材５との位置関係をわかりやすくするために、封止樹脂６の図示を省略している。
【００２７】
複数のボンディングワイヤ４に対する外部からの機械的ストレスを封止樹脂６により保護することができる。また、ボンディングワイヤ４に対する耐湿性を封止樹脂６により向上させることができる。
【００２８】
封止樹脂６として熱硬化性樹脂を用いる場合、封止樹脂６を硬化させるためには加熱することが必要である。熱伝導性接着部材２、液晶２５、並びに、遮光マスク３０及び封止ガラス板４０を固定するための接着部材が加熱による影響を受けるため、各部材の性能を悪化させる要因となる。そのため、封止樹脂６として紫外線硬化性樹脂を用いることが好ましい。
【００２９】
棒状部材５は、封止樹脂６の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する材料により形成されている。棒状部材５として断面が円形であるセラミック棒またはガラス棒を用いてもよい。棒状部材５としてガラス棒を用いた場合、棒状部材５の熱膨張係数は約８×１０−６／Ｋである。封止樹脂６として紫外線硬化性樹脂を用いた場合、封止樹脂６の熱膨張係数は約３００×１０−６／Ｋである。
【００３０】
外部から画像データがフレキシブル配線基板５０及びパッケージ基板１０を介して液晶表示素子２０へ入力されることにより、画像データに基づく駆動電圧が画素電極２１毎に印加される。外部から照明光が封止ガラス板４０及び遮光マスク３０の光透過領域３１を透過して液晶表示素子２０に照射されることにより、照明光は液晶表示素子２０により光変調され、画像光が生成される。
【００３１】
画像光は、画素電極２１により反射され、遮光マスク３０の光透過領域３１及び封止ガラス板４０を透過して外部へ射出される。画像光を投射レンズを介してスクリーン等へ投射させることにより、画像を表示することができる。
【００３２】
図４は、一実施形態のボンディングワイヤ樹脂封止構造７及び液晶表示デバイス１と比較するための比較例のボンディングワイヤ樹脂封止構造及び液晶表示デバイスを示している。図４は図３に対応する。説明をわかりやすくするために、一実施形態のボンディングワイヤ樹脂封止構造７及び液晶表示デバイス１と同じ構成部には同じ符号を付す。
【００３３】
図４に示すように、比較例の液晶表示デバイス１０１は、複数のボンディングワイヤ４が封止樹脂６で覆われたボンディングワイヤ樹脂封止構造１０７を有する。即ち、比較例のボンディングワイヤ樹脂封止構造１０７及び液晶表示デバイス１０１は、一実施形態のボンディングワイヤ樹脂封止構造７及び液晶表示デバイス１と比較して、棒状部材５を有していない点で相違し、それ以外は同じである。
【００３４】
比較例の液晶表示デバイス１０１に対して熱衝撃試験を実行すると、パッケージ基板１０の熱膨張係数と封止樹脂６の熱膨張係数との差に応じて変位差ＤＤｂが生じる。パッケージ基板１０としてセラミックパッケージ基板を用いた場合、パッケージ基板１０の熱膨張係数は約７×１０−６／Ｋである。封止樹脂６として紫外線硬化性樹脂を用いた場合、封止樹脂６の熱膨張係数は約３００×１０−６／Ｋである。
【００３５】
変位差ＤＤｂに応じた負荷がボンディングワイヤ４に加わることにより、ボンディングワイヤ４が断線する場合がある。具体的には、ボンディングワイヤ４のフレキシブル配線基板接続用端子１３に接続するワイヤネック部分で断線する場合がある。熱衝撃試験条件の一例として、環境温度を−４０℃と８５℃とに周期的に変化させる。
【００３６】
それに対して、一実施形態のボンディングワイヤ樹脂封止構造７及び液晶表示デバイス１では、ボンディングワイヤ４のループ部４ａの下側の領域に棒状部材５が配置されている。即ち、ボンディングワイヤ４のループ部４ａの下側の領域の封止樹脂６の一部は、封止樹脂６の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する棒状部材５で置換されている。
【００３７】
そのため、パッケージ基板１０の熱膨張係数と封止樹脂６及び棒状部材５の平均熱膨張係数との差に応じて生じる変位差ＤＤａを変位差ＤＤｂよりも小さくすることができる。従って、ボンディングワイヤ樹脂封止構造７及び液晶表示デバイス１によれば、ボンディングワイヤ４を断線させる要因となる変位差を従来よりも低減させることができるので、過酷な環境でも信頼性を確保することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【００３９】
例えば、棒状部材５は、ボンディングワイヤ４に接触しない形状及び大きさであれば、断面が円形、楕円形、多角形、または扇型等の形状であってもよい。また、棒状部材５は、封止樹脂６の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する材料であれば、セラミック及びガラス以外の材料により形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  液晶表示デバイス
４  ボンディングワイヤ
４ａ  ループ部
５  棒状部材
６  封止樹脂
７  ボンディングワイヤ樹脂封止構造
１０  パッケージ基板（第１の基板）
１２  液晶表示素子接続用端子（第３の接続端子）
１３  フレキシブル配線基板接続用端子（第１の接続端子）
２０  液晶表示素子
５０  フレキシブル配線基板（第２の基板）
５１  パッケージ基板接続用端子（第２の接続端子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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