CN102893707A - 挠性基板模块 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种挠性基板模块，其使用挠性基板，且对搭载的热源的散热性十分优良，并且柔软性、集成性也非常优良。挠性基板模块（1），作为在挠性绝缘基材（11）的表面侧层叠的表面层，形成印刷配线层（12），并且在该印刷配线层（12）上搭载热源（14），面接触地安装于作为安装对象的框体K上，其特征在于，作为在前述挠性绝缘基材（11）的背面侧层叠的背面层，其层叠多层由高导热材料构成的热扩散促进层（21、23），用于促进从前述热源（14）向印刷配线层（12）传热的热点面积朝向前述作为安装对象的框体K而扩大。

Description

挠性基板模块

技术领域

本发明涉及一种挠性基板模块，更详细地说，涉及一种用于搭载热源的挠性基板模块。

背景技术

当前，在例如使用发光二极管构成照明单元的情况下，使用挠性基板，通过在其印刷配线层集成发光二极管，可以容易地增大发光量。另外，由于使用挠性基板，因此具有可以容易地实现三维立体化的优点。

在日本特开2002-184209号公报（专利文献1）中，公开了一种照明装置，其在挠性基板上搭载多个发光二极管。

专利文献1：日本特开2002-184209号公报

发明内容

但是，在上述专利文献1记载的照明装置的情况下，在集成搭载发光二极管的挠性基板中，前述发光二极管一般耐热性弱，如果pn结的温度超过例如130℃，则存在会引起亮度下降及寿命降低的问题。特别地，在最近的高亮度LED的情况下，如何解决散热的问题成为重要课题。

在专利文献1中，作为搭载发光二极管的挠性基板的构造，公开了为了得到热传导性，优选由多层基板构成，该多层基板包含例如由铜等构成的金属层或石墨层，但其仅是简单的、抽象的提议，并无具体性的构造。

如上所述，在仅将搭载LED等发光热源的挠性基板简单地安装在照明装置等的框体内时，散热作用容易变得不充分。通过使用挠性基板，具有可以容易地实现三维立体化的优点，是由于在将发光热源一体地安装在挠性基板之后，将挠性基板弯曲而安装在框体内，但很难使挠性基板与复杂的框体的形状一致而进行按压贴合，特别地，由于在LED等发光热源的正下方及其附近几乎无法施加压力，因此还存在在进行粘合时，在挠性基板与框体之间容易夹入空气层，更难实现散热性的提高的问题。另一方面，在将挠性基板按压贴合在框体上之后粘贴发光热源，除了如前述所示很难与复杂的框体的形状一致而粘贴挠性基板的问题之外，还存在下述问题，即，在发光热源的配置不水平的情况下，通过焊锡回流工序进行发光热源的安装，在焊锡熔融时会使发光热源脱落，该安装难以进行，因而发光热源的钎焊安装成为一个一个地手工作业，无法发挥挠性基板的优点。由此，在必须充分确保散热性的情况下，大多不得已而使用金属PCB。

此外，在上述中，作为发光热源，以由发光二极管构成的发光热源为例进行了说明，但对于需要冷却的热源，除了发光热源之外还有很多种，可以例举CPU、MPU、功率晶体管、激光二极管等发热量较大的电器元件及装置类。与上述发光二极管的情况相同，近年，伴随这些热源的发热量的增加，其散热技术成为重要课题。

因此，为了解决上述现有技术中的问题点，本发明的课题在于提供一种挠性基板模块，其使用挠性基板，且对搭载的热源的散热性十分优良，并且柔软性、集成性也很好。

解决上述课题的本发明的挠性基板模块，其第1特征在于，其作为在挠性绝缘基材的表面侧层叠的表面层而形成印刷配线层，并且在该印刷配线层上搭载热源，其特征在于，该挠性基板模块面接触地安装于作为安装对象的框体上，作为在前述挠性绝缘基材的背面侧层叠的背面层，层叠多层由高导热材料构成的热扩散促进层，其用于促进从前述热源向印刷配线层传热的热点面积朝向前述作为安装对象的框体而扩大。

另外，本发明的挠性基板模块的第2特征在于，在上述第1特征在基础上，至少具有两个热扩散促进层，一个作为前述背面层中的最上层，与挠性绝缘基材的背面直接贴合，另一个作为前述背面层中的最下层，由与前述框体面接触的高导热性金属薄片构成。

另外，本发明的挠性基板模块的第3特征在于，在上述第2特征的基础上，由作为前述背面层的最上层的热扩散促进层、前述挠性绝缘基材和前述印刷配线层构成挠性印刷配线板，在该挠性印刷配线板上搭载多个热源，并且与一个至多个热源的每个分别对应，分割配置前述高导热性金属薄片。

另外，本发明的挠性基板模块的第4特征在于，在上述第2特征的基础上，由作为前述背面层的最上层的热扩散促进层、前述挠性绝缘基材和前述印刷配线层构成挠性印刷配线板，在该挠性印刷配线板的印刷配线层上搭载多个热源，并且，在挠性印刷配线板的整个背面上，共用地配置可弯曲的高导热性金属薄片（利用一片高导热性金属薄片配置在挠性印刷配线板的整个背面上）。

另外，本发明的挠性基板模块的第5特征在于，在上述第1至第4中的任一特征的基础上，框体是照明单元的框体。

根据由上述第1特征得到的挠性基板模块，通过使用挠性基板，在该基板上搭载热源，可以提供热源的集成性和立体安装柔软性优良的模块。特别地，由于作为在前述挠性绝缘基材的背面侧层叠的背面层，层叠多层由高导热材料构成的热扩散促进层，用于促进从前述热源向印刷配线层传热的热点面积朝向前述作为安装对象的框体而扩大，因此可以利用热扩散促进层的安装使散热性良好地发挥，从而可以良好地维持热源的性能及寿命。

根据由上述第2特征得到的挠性基板模块，在上述第1特征的作用效果的基础上，利用作为前述背面层中的最上层的与挠性绝缘基材的背面直接贴合的热扩散促进层，可以使从热源向印刷配线层传热的热点，经由挠性基材快速地向挠性基材的背面侧传热。并且可以朝向下方而促进向挠性基材的背面侧传热的热点面积扩大。另外，利用作为前述背面层中的最下层的由与前述框体面接触的高导热性金属薄片构成的热扩散促进层，可以朝向下方而促进热点的面积进一步扩大，而接近与框体的接触面积。也就是说，可以使从热源传热的热点一边向与框体的接触面积接近的状态快速地扩大，一边向框体传热。其结果，可以使从热源向印刷配线层传递的热以较大的面积向框体更高效地、顺利地传导，实现良好的散热。

总之，在上述第2特征中，由于使与框体接触的挠性基板模块的最下层由金属片构成，因此在将挠性基板模块与框体接触而安装时，容易使二者紧密贴合，由此，即使在二者之间不施加较大的压力，也可以充分地防止空气层的夹入。由此可以消除空气的夹入，而确保良好的散热性。

根据由上述第3特征得到的挠性基板模块，在上述第2特征的作用效果的基础上，由于是相对于搭载多个热源的挠性印刷配线板，与一个至多个前述热源的每个分别对应而分开配置前述高导热性金属薄片的结构，因此，即使将高导热性金属薄片的厚度加厚，也可以使挠性基板模块在分开的高导热性金属薄片的各间隙内柔软地弯曲，由此，可以容易地实现热源的立体配置。并且，由于可以将高导热性金属薄片的厚度增厚，因此可以促进由热源形成的热点的面积朝向下方更顺利地扩大，而更接近与框体的接触面积。由此，可以更有效地提高散热效率。

根据由上述第4特征得到的挠性基板模块，在上述第2特征的作用效果的基础上，由于是在搭载多个热源的挠性印刷配线板的整个背面上，共用地配置可弯曲的高导热性金属薄片的结构，因此通过使用弯曲性优良的高导热性金属薄片，可以提供下述的挠性基板模块，即，不使该金属片的厚度减得很薄，作为整体具有良好的散热性和弯曲柔软性，容易对多个热源进行立体配置。

根据由上述第5特征得到的挠性基板模块，在由上述第1至第4中的任一项所述的结构产生的作用效果的基础上，由于框体为照明单元的框体，因此可以与照明单元的框体的立体构造相对应，使挠性基板单元柔软地弯曲而安装。并且，可以使从热源产生的热量快速地散热，良好地维持照明单元的性能及寿命。

发明的效果

根据本发明的挠性基板模块，可以提供一种挠性基板模块，其相对于搭载的热源确保良好的散热性，并且确保良好的柔软性。

附图说明

图1是说明本发明的挠性基板模块的剖面图。

图2是说明本发明的挠性基板模块的第1实施方式的图，（A）、（B）、（C）分别表示左右剖面图和俯视图。

图3是说明本发明的挠性基板模块的第2实施方式的图，（A）、（B）、（C）、（D）分别表示左右剖面图和俯视图。

具体实施方式

参照以下附图，对本发明涉及的挠性基板模块的实施方式进行说明，以供本发明的理解。但是，下面的说明是本发明的实施方式，并不是限定在权利要求的范围内记载的内容。

首先，参照图1对本发明的实施方式涉及的挠性基板模块进行说明。

实施方式涉及的挠性基板模块1，是与作为安装对象的框体K面接触地安装的模块。

作为在挠性绝缘基材11的表面侧层叠的表面层，经由粘合层a形成印刷配线层。在该印刷配线层12的规定安装位置，经由焊锡13搭载发光热源14。前述印刷配线层12经由粘合层a由覆盖层15覆盖。此外，作为粘合层a，在其粘合时使用与挠性绝缘基材11或覆盖层15相同的材质时，也可以通过与挠性绝缘基材11或覆盖层15成为一体，从而作为其结果，成为无粘合层a的状态。

前述挠性绝缘基材11，使用聚酰胺或聚脂等具有柔软性的绝缘性树脂薄膜。其厚度例如可以为25μm等数十微米的数量级。

前述印刷配线层12可以构成为，在前述挠性绝缘基材11上经由粘合层a粘贴铜箔，由该铜箔形成配线图案。印刷配线层12的厚度，可以简单地使用18μm或35μm等通常的挠性印刷配线板中使用的厚度，但并不限定于该厚度。

前述焊锡13，可以使用由例如Sn、Ag、Cu等的合金构成的一般的无铅焊锡或含铅焊锡。作为焊锡13，优选使用在散热性方面热传导性良好、另外在寿命及恶化方面热耐久性良好的材料。

前述发光热源14具体地说，是各种LED。当然，以发光为目的且伴随热量产生的，均是该发光热源14的范畴。

作为前述覆盖层15，可以是通常使用的覆盖层材料，除了前述的聚酰胺或聚脂之外，还包括轻薄的环氧玻璃等材料。在本实施方式中，使用聚酰胺。作为其厚度，在为聚酰胺的情况下，例如可以为12.5μm、25μm等通常的挠性印刷配线板中使用的厚度。但是，如果使用白色覆盖层，则由于视觉效果好、反射率也较高，因此可以有效地利用来自LED等发光热源14的散射光，所以对于照明或背光等照明单元而优选。

前述粘合层a，例如可以使用由作为热硬化型的丙烯树脂或环氧树脂构成的粘合剂。由于用于与印刷配线层12粘合，因此为绝缘性粘合剂。作为其厚度，例如可以为25μm等通常的挠性印刷配线板中使用的厚度。作为粘合层a，可以是一般的环氧树脂或丙烯树脂，也可以是适合于紫外线用途的硅铜系。另外，也可以使用热融型树脂，例如由聚酰胺树脂构成的热压板。

作为在挠性绝缘基材11的背面侧层叠的背面层，层叠多层的热扩散促进层21、23。

前述热扩散促进层21、23，促使从前述发光热源14经由焊锡13向印刷配线层12传热的热点（温度比周围高的区域）的面积朝向下方扩大，即，起到扩张的作用。

从前述发光热源14经由焊锡13向印刷配线层12传热的热点，相当于焊锡13的下表面的面积。焊锡13的下表面面积，与前述框体K和前述挠性绝缘基材11的背面层的最下层的接触面积相比，可以说非常小。在该小面积的热点几乎不变大而到达框体K时，经由框体K的散热效率恶化，无法使发光热源14及其周围的挠性基板模块1的温度很好地降低。本发明人重复各种实验和改正思考错误的结果，得知：通过使热点到达框体K时的热点面积接近于挠性绝缘基材11的背面侧的最下层和框体K之间的接触面积，可以使通过框体K的散热性最大限度地提高。起到使热点的面积快速地扩张的作用的是热扩散促进层21、23。

前述热扩散促进层21，作为在挠性绝缘基材11的背面侧层叠的背面层中的最上层，经由粘合层b与挠性绝缘基材11的背面直接贴合。

热扩散促进层21，以热点面积的增加为目的，可以为铜箔。但即使是铜箔，也与现有的作为挠性印刷配线板的基板而使用的双面覆铜基板有很大区别。现有的双面覆铜基板，以表面、背面的铜箔均形成配线层为主要目的，因此铜箔的厚度为了印刷配线的制造而非常薄。也就是说，现有的印刷配线板的覆铜基板，其铜箔的厚度即使很厚，也为小于或等于35μm的程度。与之相对，在本发明中，由于铜箔的厚度起到使热点的热量扩散的作用，因此优选成为超过前述35μm的厚度。在本实施方式中，使作为热扩散促进层21的铜箔的厚度为70μm。

热扩散促进层21不一定必须使用Cu。作为以热扩散为目的的材料，可以使用铝等高导热性金属。另外，可以使用天然石墨或人工石墨等石墨、或者包含长碳素纤维及短碳素纤维等的碳素纤维材料、以及其他非金属高导热性材料。

在前述挠性绝缘基材11的背面侧层叠的背面层的粘合层b，由于不包含上述的印刷配线层12，因此不必具有绝缘性，反而可以使用具有高散热性的粘合剂。作为这种高散热性的粘合剂，可以使用以膏状或片状含有银粉、铜粉、AlN粉、金刚石粉、Al₂O₃粉、短碳素纤维等的高散热性填料的材料。例如，如果使短碳素纤维和AlN粉混合，则通过在短碳素纤维之间填入AlN粉，可以使填料的含有率与仅使用碳素纤维的情况相比提高，可以使热传导性、散热特性进一步提高。当然，粘合层b也可以是与粘合层a相同的材质。

此外，作为粘合层b，在粘合时使用与挠性绝缘基材11或覆盖层22相同的材质时，也可以通过与挠性绝缘基材11或覆盖层22成为一体，从而作为其结果，成为粘合层b不存在的状态。

另一方面，前述热扩散促进层23作为在挠性绝缘基材11的背面侧层叠的背面层中的最下层，是与前述框体K面接触的高导热性金属薄片。

作为该热扩散促进层23的高导热性金属薄片，例如可以使用由铝材料构成的薄片。当然，除此之外，也可以使用铜、银等高导热性金属薄片。作为前述高导热性金属薄片的具体例子，例如可以使用纯铝系（Al系）的1.5mm厚的铝。当然，前述铝的厚度可以在例如0.2mm～20mm的范围内。另外，在高导热性金属薄片采用铜片的情况下，其厚度比在前述热扩散促进层21中使用的铜箔的厚度例如70μm更厚，例如可以在0.3mm～20mm程度的范围内。

在将作为热扩散促进层23的高导热性金属薄片以面接触的状态安装在框体K上时，可以经由粘合层b粘合进行安装。在该情况下，为了使得空气层不会夹入二者之间，作为粘合剂，优选使用热硬化性的粘合剂（粘结片），通过热压而使二者粘合。另外，优选二者的粘合在安装发光热源14之前进行。

另外，作为将成为热扩散促进层23的高导热性金属薄片和框体K以面接触的状态进行安装的方法，如果二者均为金属片且平滑度良好，则也可以利用螺钉紧固进行安装。在该情况下，可以根据需要夹入热油脂或热传导薄片等缓冲材料，确保二者的气密性。在利用螺钉紧固的情况下，具有可以进行挠性基板模块1的更换的优点。

在本实施方式中设置了热扩散促进层21、23，但也可以在它们之间进一步夹装设置一层甚至多层的热扩散促进层。由此，可以更快速地进行热点面积的扩大。

前述热扩散促进层21，对于使从发光热源14向印刷配线层12进行热传导的热点，快速地向设置在框体K上的挠性绝缘基材11的背面侧传递是重要的。并且，对于朝向框体K的下方而使热点的面积扩大是重要的。

另外，前述热扩散促进层23，对于使传热的热点面积进一步扩大，促使向框体K传热是重要的。并且，由于使热扩散促进层23为金属片，因此利用压延等容易得到平坦面，在与框体K面接触而进行安装时，可以充分地提高二者间的气密性。由此，即使位于难以施加压力的发光热源14的正下方位置，也可以确保在无空气等的夹入的状态下进行二者的紧密贴合，得到良好的散热性。

此外，前述挠性绝缘基材11、位于其表面侧的前述印刷配线层12、其上面的覆盖层15、位于背面侧的前述热扩散促进层21、将其覆盖的覆盖层22、夹在它们之间的粘合层a、b，可以独立作为高散热性挠性印刷配线板H。在该情况下，覆盖前述热扩散促进层21的覆盖层22及与其结合的粘合层b，与表面侧的覆盖层15及与其结合的粘合层a相同地，作为防止铜箔表面生锈的部分而设置。

在使前述高散热性挠性印刷配线板H成为独立的部件的情况下，经由粘合层b将作为热扩散促进层23的高导热性金属薄片安装在该高散热性挠性印刷配线板H上，另外，通过经由焊锡13搭载发光热源14，而构成挠性基板模块1。并且，该挠性基板模块1经由粘合层b安装在框体K上。

在本发明中，通过设置热扩散促进层21、23从而很好地改善散热性能的原因，如上述记载，是由于使从发光热源14向印刷配线层12导热的热点的面积扩大而到达框体K。也就是说，是由于使通过框体K的散热路径扩大，由此热阻下降，实现快速的散热。

由LED等发光热源14产生的热量，一边通过热传导向其他部件扩散一边继续产生，但热传导率越高，越容易扩散至很远范围。在热传导率为各向同性的情况下，以同心圆状进行扩散。但由于设置热扩散促进层21、23，因此热量的扩散由于其高导热率而更顺利，随着朝向位于下方的框体K而在更广的范围内传递。由于到达框体K的热区域的面积增大，因此实现了从更大的热面积的散热，其结果，促进了散热，使发光热源14附近的温度下降。

如上所述，在本发明的挠性基板模块1中，可以使来自发光热源14的散热的路径充分扩大，从而可以使施加在发光热源14、焊锡13、基板上的热负荷减轻。

对由前述高散热性挠性印刷配线板H、发光热源14、以及由高导热性金属薄片构成的热扩散促进层23构成本发明的挠性基板模块1的情况进一步进行说明。

相对于高散热性挠性印刷配线板H，可以搭载一个至多个发光热源14。

在该情况下，如图2所示，作为挠性基板模块1的第1实施方式，可以构成为，与前述所有的发光热源14相对应，将由一片高导热性金属薄片构成的热扩散促进层23共用地配置在高散热性挠性印刷配线板H上。

另外，如图3所示，作为挠性基板模块1的第2实施方式，可以构成为，与一个至多个前述发光热源14中的每个分别对应，将由高导热性金属薄片构成的热扩散促进层23分割配置在高散热性挠性印刷配线板H上。

参照图2，对挠性基板模块1的第1实施方式进行说明。

首先，准备具有热扩散促进层21的高散热性挠性印刷配线板H，使由高导热性金属薄片构成的热扩散促进层23与其背面侧接合（A）。该接合可以如前述所示，通过使用热硬化性的粘合剂（粘结片）的热压，经由粘合层b进行。

然后，通过在高散热性挠性印刷配线板H的表面侧的印刷配线层12上，分别经由焊锡13并通过回流炉而表面安装多个发光热源14，而进行一次安装（B）。由此构成挠性基板模块1。

将得到的挠性基板模块1面接触地安装在框体K上（C）。

参照图3，对挠性基板模块1的第2实施方式进行说明。

首先，准备具有热扩散促进层21的高散热性挠性印刷配线板H，使由高导热性金属薄片构成的热扩散促进层23，以分割为多个的状态分别与其背面侧接合而进行配置（A）。在该情况下，分割状态的各热扩散促进层23（高导热性金属薄片），分别配置在与搭载一个至多个发光热源14的区域对应的区域内。各热扩散促进层23的接合，可以如前述所示，通过使用热硬化性的粘合剂（粘结片）的热压，经由粘合层b进行。

然后，通过在高散热性挠性印刷配线板H的表面侧的印刷配线层12上，分别经由焊锡13并通过回流炉表面安装多个发光热源14，而进行一次安装（B）。在附图中，示出一个发光热源14与一个热扩散促进层23（高导热性金属薄片）对应的状态。当然，也可以如上所述，使多个发光热源14与一个热扩散促进层23（高导热性金属薄片）对应。由此构成挠性基板模块1。

得到的挠性基板模块1，由于热扩散促进层23（高导热性金属薄片）分割后安装，因此例如即使在各个热扩散促进层23（高导热性金属薄片）成为不适合弯曲的程度的厚度的情况下，在未安装热扩散促进层23的部位，也容易使高散热性挠性印刷配线板H弯曲，可以成为立体结构（C）。

由此，对于作为立体地弯曲的构造的框体K，也可以与其对应而使高散热性挠性印刷配线板H弯曲，从而可以利用各热扩散促进层23（高导热性金属薄片）面接触地安装在框体K上（D）。也就是说，可以容易地使散热性优良且搭载多个发光热源14的挠性基板模块1，与框体K的立体形状对应而弯曲为立体形状，从而可以以面接触的状态安装在框体K的表面上。

此外，如上述第1实施方式的挠性基板模块1所示，即使在将一片共用的热扩散促进层23（高导热性金属薄片）安装在高散热性挠性印刷配线板H上的情况下，也可以通过使作为该热扩散促进层23的高导热性金属薄片的材质及薄片厚度成为可弯曲的条件，而使挠性基板模块1可以适当地弯曲。例如，在使作为热扩散促进层23的高导热性金属薄片成为纯铝系的铝压延薄片的情况下，通过使厚度为0.2mm～0.7mm程度，而具有适合与框体面接触的平坦度，并且也适合沿着框体K的立体形状的弯曲加工，从而得到挠性基板模块1。

工业实用性

根据本发明的挠性基板模块，在各种照明单元及使用该单元的照明装置的制造领域，其工业实用性较高。

符号的说明

Claims (5)

1.一种挠性基板模块，其作为在挠性绝缘基材的表面侧层叠的表面层而形成印刷配线层，并且在该印刷配线层上搭载热源，其特征在于，

该挠性基板模块面接触地安装于作为安装对象的框体上，

作为在前述挠性绝缘基材的背面侧层叠的背面层，层叠多层由高导热材料构成的热扩散促进层，其用于促进从前述热源向印刷配线层传热的热点面积朝向前述作为安装对象的框体而扩大。

2.根据权利要求1所述的挠性基板模块，其特征在于，

至少具有两个热扩散促进层，一个作为前述背面层中的最上层，与挠性绝缘基材的背面直接贴合，另一个作为前述背面层中的最下层，由与前述框体面接触的高导热性金属薄片构成。

3.根据权利要求2所述的挠性基板模块，其特征在于，

由作为前述背面层的最上层的热扩散促进层、前述挠性绝缘基材和前述印刷配线层构成挠性印刷配线板，在该挠性印刷配线板上搭载多个热源，并且与一个至多个热源的每个分别对应，分割配置前述高导热性金属薄片。

4.根据权利要求2所述的挠性基板模块，其特征在于，

由作为前述背面层的最上层的热扩散促进层、前述挠性绝缘基材和前述印刷配线层构成挠性印刷配线板，在该挠性印刷配线板的印刷配线层上搭载多个热源，并且，在挠性印刷配线板的整个背面上，共用地配置可弯曲的高导热性金属薄片。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的挠性基板模块，其特征在于，

框体是照明单元的框体。

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