CN109479371B - 柔性印刷电路板以及柔性印刷电路板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使不使用铝散热部件也能够提高散热性，并且重量轻、可加工性良好、进而也能够降低成本的柔性印刷电路板以及柔性印刷电路板的制造方法；本发明的柔性印刷电路板(10)中安装有消耗电力的负载，其具备：表面散热层(30)，其以铜箔为材质且具有安装负载的电路部；导热性树脂层(20)，其表面侧层压有表面散热层(30)且导热系数为0.49W/mK以上；以及背面散热层，其以铜箔为材质并被层压在导热性树脂层(20)的背面侧，且厚度为表面散热层(30)的厚度的100％～400％。

Description

柔性印刷电路板以及柔性印刷电路板的制造方法
技术领域
本发明涉及柔性印刷电路板以及柔性印刷电路板的制造方法。
背景技术
近年来，汽车的照明中使用LED的情况较多，作为使用该LED的照明用印刷电路板，越来越多地采用柔性印刷电路板。由于LED被安装在柔性印刷电路板上，因而LED无法更换。因此，作为对柔性印刷电路板所要求的特性，要求提高散热特性，以实现LED的长寿命化。
作为满足该要求特性的柔性印刷电路板，存在下述构成，即：在柔性印刷电路板上粘贴有以铝为材质的高价的铝散热部件(形成覆铝电路板)。另外，为了进一步提高散热特性，覆铝电路板中还存在将上述铝散热部件加工成立体形状的电路板。在如此构成的覆铝电路板中，通过粘贴铝散热部件而提高散热特性。但是，存在铝散热部件的价格比柔性印刷电路板的材料或加工所需的成本还高这一问题。另外，汽车的照明中也要求轻量化，但是，在粘贴多个上述铝散热部件的情况下，有悖于上述轻量化的要求。
作为解决上述问题的构成，存在专利文献1中公开的构成。在专利文献1公开的构成中，由于未使用铝散热部件，因而能够实现轻量化。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本专利特开2011-249574号公报
发明内容
专利文献1公开的构成与将铝散热部件加工成立体形状的覆铝电路板相比，其散热特性差。另外，专利文献1公开的构成中的铜箔较硬，而客户在装配至灯罩等中时需要进行弯折加工等，因而还存在操作性差这一问题。但是，作为用于提高散热性的构成要素，目前使用铜电路板或铝电路板等，但存在弯折加工困难这一问题，另外，还存在作为散热器的铝电路板或铜电路板的厚度大、重量大、价格也高这一问题。
本发明是基于上述情况而完成的，其目的在于提供一种即使不使用铝散热部件也能够提高散热性，并且重量轻、可加工性良好、进而也能够降低成本的柔性印刷电路板以及柔性印刷电路板的制造方法。
为了解决上述问题，本发明的第一观点所提供的柔性印刷电路板中安装有消耗电力的负载，其特征在于，具备：表面散热层，其以铜箔为材质且具有安装所述负载的电路部；导热性树脂层，其表面侧层压有所述表面散热层且导热系数为0.49W/mK以上；以及背面散热层，其以铜箔为材质且被层压在所述导热性树脂层的背面侧，并且厚度为所述表面散热层的厚度的100％～400％。
另外，本发明的另一方面是在上述发明中，优选导热性树脂层含有环氧树脂、固化剂、固化促进剂、柔软性成分以及导热性填料，并且，导热性树脂层中的导热性填料的混合量为30％(体积)以上。
进而，本发明的另一方面是在上述发明中，优选导热性填料包含选自氧化锌、二氧化钛、氮化硼、氧化铝、氮化铝、碳化硅、六方氮化硼、碳酸镁中的一种或两种以上。
另外，本发明的另一方面是在上述发明中，优选背面散热层的背面侧设置有覆盖涂层，并且，背面散热层的被蚀刻部分处的覆盖涂层的厚度为15μm以下、热辐射率为0.68以上。
进而，本发明的另一方面是在上述发明中，优选背面散热层中设置有经蚀刻加工而形成的凹部。
另外，本发明的另一方面是在上述发明中，优选凹部的表面侧的表面散热层被除去的部分中的、相对于导热性树脂层层压有覆盖涂层的部分的延伸率为19.5％以上。
进而，本发明的另一方面是在上述发明中，优选表面散热层中设置有与电路部连接的配线部，并且在配线部的背面侧设置有对应于凹部的狭缝部，以便于进行弯折加工或弯曲，该狭缝部经局部蚀刻加工而形成。
另外，本发明的另一方面是在上述发明中，优选具有安装区域和电缆部，其中，安装区域包括安装负载的电路部，电缆部包括配线部，且位于相邻的安装区域之间而将该相邻的安装区域加以连接；并且，凹部以俯视时电缆部中的背面散热层的端部侧与表面散热层的端部侧重叠的状态形成。
进而，本发明的另一方面是在上述发明中，优选具有安装区域和电缆部，其中，安装区域包括安装负载的电路部，电缆部包括配线部，且位于相邻的安装区域之间而将该相邻的安装区域加以连接；并且，在安装区域的宽度方向的端部侧，连接有朝向厚度方向弯折而成的弯折部，该弯折部上至少设置有背面散热层，其中，该安装区域的宽度方向是指与电缆部相连的长度方向相交叉的方向。
另外，本发明的另一方面优选将上述发明涉及的柔性印刷电路板的背面散热层彼此进行粘合。
另外，本发明的第二观点提供一种柔性印刷电路板的制造方法，其中，该柔性印刷电路板中安装有消耗电力的负载，其特征在于，包括：第一工序：在形成表面散热层的铜箔上形成未固化的导热性树脂层，其中，该未固化的导热性树脂层在固化状态下成为导热系数为0.49W/mK以上的导热性树脂层；第二工序：在第一工序之后，在未固化的导热性树脂层上，粘贴形成背面散热层且厚度为表面散热层的厚度的100％～400％的铜箔；以及第三工序：对形成表面散热层的铜箔和形成背面散热层的铜箔进行蚀刻处理，从而形成表面散热层和背面散热层。
(发明效果)
根据本发明，能够提供一种即使不使用铝散热部件也能够提高散热性，并且重量轻、可加工性良好、进而也能够降低成本的柔性印刷电路板以及柔性印刷电路板的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式涉及的柔性印刷电路板的构成的侧视剖面图。
图2是表示在图1所示的柔性印刷电路板中，通过使电缆部处的背面散热层的端部侧与铜箔层的端部侧重叠而形成热扩散路径的状态的侧视剖面图。
图3是表示散热性评价中使用的实施例1和实施例2涉及的柔性印刷电路板的构成的侧视剖面图。
图4是表示散热性评价中使用的比较例1涉及的柔性印刷电路板的构成的侧视剖面图。
图5是表示散热性评价中使用的比较例2涉及的柔性印刷电路板10B的构成的侧视剖面图。
图6是表示进行散热评价时实施例1、实施例2以及比较例2的柔性印刷电路板的设置状态的简图。
图7是表示进行散热评价时比较例1的柔性印刷电路板的设置状态的简图。
图8是表示本发明的变形例涉及的柔性印刷电路板的构成的图。
(符号说明)
10、10A、10B、10S 柔性印刷电路板
20 导热性树脂层
30、30A、30B 铜箔层(表面散热层)
31 电路部
32 配线部
40、40A、40B 粘接材料层
50、50A 覆盖材料层
60 背面散热层
61 狭缝部(对应于凹部)
62 电缆侧背面散热层
63 电路侧背面散热层
70 覆盖涂层
80、80A、80B 白色涂层
100 LED
110 电缆部
120 安装区域
130 弯折部
200A、200B 聚酰亚胺层
210A、210B 粘接材料层
220A 增强板用粘接材料层
230A 铝散热部件
231A 支脚部
250B 铜箔层
260B 粘接材料层
270B 聚酰亚胺层
300 发泡聚苯乙烯
P1 热扩散路径
R1 重叠区域
具体实施方式
以下，对本发明的一实施方式涉及的柔性印刷电路板10进行说明。另外，在以下的说明中，将柔性印刷电路板10的长度方向设为X方向，并将图1的右侧设为X1侧、左侧设为X2侧。另外，将柔性印刷电路板10的厚度方向设为Z方向，并将图1的纸面内侧(上侧；表面侧)设为Z1、纸面外侧(下侧；背面侧)设为Z2。
＜关于柔性印刷电路板的构成＞
图1是表示本实施方式涉及的柔性印刷电路板10的构成的侧视剖面图。如图1所示，柔性印刷电路板10的主要构成部件包括：导热性树脂层20、铜箔层30、粘接材料层40、覆盖材料层50、背面散热层60、覆盖涂层70以及LED100。以下，对于上述部件进行说明。
导热性树脂层20是导热系数良好的树脂层。具体而言，导热性树脂层20是同时具有导热性、粘接性、绝缘性等多种性能的材料，通常大多数情况下通过使两种以上的材料复合而实现。另外，具有粘接性的树脂等通常导热系数较低，例如印刷电路板中使用的环氧树脂的导热系数为0.16W/(m·K)～0.20W/(m·K)。
为了对这样的树脂赋予导热性和绝缘性，优选作为填料而在上述树脂中添加氧化铝、氮化铝、碳化硅等导热系数高的绝缘无机材料并使其复合。但是，对于环氧树脂与使其固化的成分的复合组合物而言，仅填充上述填料的情况下，固化后的导热性树脂层20变脆，作为柔性印刷电路板10用的树脂，难以保证冲裁加工性或电缆部分的弯折性。
另外，当导热性填料的填充量少时，必然导致导热系数降低。另一方面，当导热性填料的填充量过多时，导热系数升高，但固化后的导热性树脂层20变得更脆，并且，由于树脂成分量降低而导致与铜箔层30的粘接性降低。因此，粘接性、可加工性以及弯折性显著降低。
在上述背景下，本实施方式的柔性印刷电路板10中使用的导热性树脂层20中需要添加柔软性成分，并且，最好根据导热性填料的种类和填充量而调节柔软性成分的种类和添加量。在此，关于本实施方式的导热树脂层20，将弹性模量为1.3GPa左右的情况设为柔软性低(弹性模量高)、将弹性模量为0.5GPa左右的情况设为柔软性居中(弹性模量为中等程度)、将弹性模量为0.2GPa左右的情况设为柔软性高(弹性模量低)进行处理。在此，弹性模量的各数值中的“左右”，既可以设定为各数值±0.1GPa的范围内，也可以设定为±0.2GPa的范围内。
但是，也可以在上述范围以外确定柔软性的低、中、高。例如，也可以将上述弹性模量高的值与弹性模量居中的值的中间值作为阈值，将弹性模量为0.9GPa以上的情况设为柔软性低(弹性模量高)进行处理。另外，也可以将弹性模量居中的值与弹性模量低的值的中间值作为阈值，将弹性模量大于0.35GPa且小于0.9GPa的情况设为柔软性居中(弹性模量为中等程度)、将弹性模量为0.35GPa以下的情况设为柔软性高(弹性模量低)进行处理。但是，柔软性的低、中、高的范围也可以是上述以外的数值范围。
柔性印刷电路板10用的环氧树脂通常使用双酚A型、双酚F型、甲酚醛型、联苯型等的环氧树脂。另外，作为这些环氧树脂的固化剂，使用酚醛树脂、双氰胺、酸酐、芳香族多胺等，作为这些环氧树脂的固化促进剂，通常使用三级胺、咪唑、磷化氢等。
另外，作为柔性印刷电路板10用的柔软性成分，通常使用丁腈橡胶、丙烯酸橡胶、聚氨基甲酸酯、聚酯等。尤其优选使用聚酯或丙烯酸橡胶作为柔软性成分，因为聚酯或丙烯酸橡胶即使在例如150℃的环境下仍具有高粘接力保持率，另外，在例如85℃、85％RH的高温、高湿环境下，在连续施加100V的电压后，也能够实现配线间的绝缘电阻值高的导热性树脂，因而适于用作柔软性成分。
另外，导热性填料包含选自氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO2)、氮化硼(BN)、氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、六方氮化硼(h-BN)、碳酸镁(MgCO3)中的一种或两种以上，并且，从导热系数的观点出发，优选含有率在30％(体积)以上。
另外，通过实验对导热系数进行了确认，结果如下。具体而言，作为环氧树脂将环氧当量为184～194的双酚A型环氧树脂(JER(注册商标)828：三菱化学株式会社制造、商品名)100重量份、作为固化剂将胺当量为21的双氰胺(JER CURE(注册商标)DICY7：三菱化学株式会社制造、商品名)11重量份、作为固化促进剂将咪唑(Curezol(注册商标)2E4MZ：四国化成株式会社制造、商品名)1重量份、作为柔软性成分将丁腈橡胶(Nipol(注册商标)1052J：日本ZEON株式会社制造、商品名)92重量份溶解于550重量份的甲乙酮中，并搅拌调制成树脂溶解物，并将该溶解物以干燥后的厚度为50μm的方式涂刷在被实施剥离处理的38μm PET基材(PET38SK-1：LINTEC株式会社制造、商品名)上。
然后，在120℃下干燥10分钟，制成薄片状的固形树脂组合物。将被实施剥离处理的38μm PET基材剥离的同时，以由上述固形树脂组合物单体构成的层压固化物的厚度约为1mm的方式进行层叠，然后以160℃、2MPa、60分钟的条件进行加压成型，从而制成关于不含导热性填料的树脂组合物的导热系数测量用薄片，并测量了导热系数(导热系数测量仪：东海技研株式会社HR-100)。此时的导热系数为0.23W/mK。
相对于此，在含有导热性填料的树脂组合物中，在以固形成分比为20％～36％(体积)的方式在上述溶解物中搅拌调制各种绝缘导热性填料之后，以相同的条件进行薄片化并将这些薄片进行加压层叠固化，从而制成导热系数测量用样品，并测量了导热系数。在此，含有20％(体积)的导热系数为8W/mK的二氧化钛(CR-50：石原产业株式会社制造、商品名)的树脂组合物的导热系数为0.49W/mK，含有30％(体积)的树脂组合物的热系数为0.73W/mK，含有36％(体积)的树脂组合物的导热系数为0.88W/mK。因此，为了得到至少0.7W/mK左右的导热系数，导热性填料的填充量优选为30％(体积)以上，更优选为35％(体积)以上。
另外，在含有20％(体积)的导热系数低于二氧化钛的熔融二氧化硅(导热系数为1.3W/mK、FB-5D：DENKA株式会社制造、商品名)的树脂组合物中，导热系数为0.35W/mK，树脂组合物的导热系数也根据所使用的绝缘性填料的导热系数的不同而变动。因此，优选使用导热系数至少在二氧化钛的导热系数以上的材料，另外，更加优选使用导热系数高于二氧化钛的氧化锌、氮化硼、氧化铝、氮化铝、碳化硅、六方氮化硼、碳酸镁。
另外，导热性树脂层20的厚度设定为例如40μm左右。该情况下，抗撕裂蔓延阻力与12.5μm(1/2mil)的聚酰亚胺相同。另外，由于还存在薄型化等的要求，因而优选如上所述设定为40μm的厚度。但是，当然也可以将导热性树脂层20的厚度设定为40μm以上。另外，在抗撕裂蔓延阻力较小亦可的情况下，也可以使导热性树脂层20的厚度小于20μm。
接着，对铜箔层30进行说明。另外，铜箔层30对应于表面散热层。铜箔层30是设置于导热性树脂层20的表面侧(Z1侧)，且根据规定厚度的铜箔设有电路部31和配线部32的部分。作为该铜箔层30中的铜箔的厚度的一例，例如设定为35μm。另外，铜箔层30中的铜箔的导热系数大概为400W/mK左右，但在后述的实施例中设定为402W/mK～403W/mK。
在此，在铜箔层30中，通过对加工前存在于整个面上的铜箔实施蚀刻加工，从而形成上述电路部31和配线部32。电路部31是安装LED(Light Emitting Diode、发光二极管)100的部分，且是形成有规定的电路图案的部分。该LED100的下部通过例如锡焊等与电路部31连接。另外，配线部32是仅残留规定根数配线，而配线以外的部分中的铜箔被除去的部分。另外，通过作为铜箔而仅残留配线部32，从而构成相比柔性印刷电路板10的其他部分更容易弯曲的电缆部110。另外，在以下的说明中，将具有电路部31且安装有LED100等的负载，并且与电缆部110连接的部分作为安装区域120(参照后述的图8)。
另外，粘接材料层40是具有粘接性和绝缘性且将上述铜箔层30覆盖的部分。该粘接材料层40与覆盖材料层50一同形成覆盖薄膜的一部分，但二者也可以各自分开。粘接材料层40用于将覆盖材料层50粘贴在铜箔层30和导热性树脂层20上。作为粘接材料层40的材质，可以列举出例如环氧树脂类的粘接剂，但只要粘接性良好，也可以由其他材质形成。另外，粘接材料层40只要粘接性良好，其厚度可以为任意厚度，作为厚度的一例，例如可以设定为18μm～28μm，但也可以为该范围以外的厚度。
另外，覆盖材料层50是具有电绝缘性的部件，使用例如薄膜状的部件。该覆盖材料层50以绝缘性和柔软性出色的聚酰亚胺为材质，但也可以以聚酰亚胺以外的材料为材质。作为覆盖材料层50的厚度的一例，例如可以设定为25μm(1mil)或12.5μm(1/2mil)，但也可以为该厚度以外的厚度。
接着，对背面散热层60进行说明。背面散热层60设置在导热性树脂层20的背面侧(Z2侧)。该背面散热层60与铜箔层30同样通过对规定厚度的铜箔实施蚀刻加工而形成。该背面散热层60是用于使散热性变得良好的部分。在此，当背面散热层60的厚度小于铜箔层30的厚度时，背面散热层60的热容量低于铜箔层30的热容量，从而导致冷却性能变差。另一方面，当背面散热层60的厚度超过铜箔层30的厚度的400％时，蚀刻性能变差。因此，作为背面散热层60的铜箔的厚度，优选为铜箔层30的厚度的100％～400％的范围内。另外，铜箔层30的厚度的最小值为9μm，背面散热层60的厚度的最小值为35μm，只要厚度在此之上，则上述优选范围成立，但也可以为上述之外的范围。另外，在本实施方式中，相比于铜箔层30的厚度，而背面散热层60的厚度对于散热性的影响更大。
在该背面散热层60上，通过蚀刻加工等形成有狭缝部61(对应于凹部)。例如，在导热性树脂层20的背面侧存在具有与铜箔层30同等以上厚度的背面散热层60的情况下，柔性印刷电路板10的弯折性、灯罩等中的装配性变差。相对于此，通过在背面散热层60上设置狭缝部61，从而使柔性印刷电路板10的弯折性、灯罩等中的装配性提高。
图2是表示通过使电缆部110中的背面散热层60的端部侧与铜箔层30的端部侧重叠而形成热扩散路径P1的状态的侧视剖面图。如图2所示，通过在背面散热层60上形成狭缝部61，使电缆部110的弯折性提高，但是，该狭缝部61在厚度方向(Z方向)上设置于电路部31的下方侧(Z2侧)。而且，在厚度方向(Z方向)上，电缆部110中的背面散热层60的端部侧靠近电路部31的端部侧的下方侧(Z2侧)。即，在俯视柔性印刷电路板10时，电路部31的端部侧与电缆部110中的背面散热层60的端部侧重叠。
由此，如图2所示，LED100所产生的热以最短的路径通过导热性树脂层20并被传递至背面散热层60。由此，在柔性印刷电路板10中形成将LED所产生的热良好地扩散至背面散热层60的热扩散路径P1。
在以下的说明中，将电缆部110的背面散热层60中俯视柔性印刷电路板10时与电路部31的端部侧重叠的区域称作重叠区域R1。另外，将电缆部110的背面散热层60称作电缆侧背面散热层62。另外，将位于电路部31下方的背面散热层60中除了重叠区域R1之外的部分称作电路侧背面散热层63。
在此，多数情况下电缆侧背面散热层62的面积大于电路侧背面散热层63的面积。因此，通过经由热扩散路径P1使热传递至电缆侧背面散热层62，从而能够使LED100所产生的热良好地扩散。
另外，在图1所示的构成中，在背面散热层60中设置有狭缝部61，但也可以采用背面散热层60中不存在狭缝部61的构成。另外，在图2所示的构成中，以使电路部31的端部侧与电缆部110的背面散热层60的端部侧重叠的方式形成狭缝部61。但是，也可以在电路部31的端部侧与电缆部110的背面散热层60的端部侧不重叠的部位形成狭缝部61。
另外，在背面散热层60的底面侧(背面侧；Z2侧)设置有覆盖涂层70。覆盖涂层70是为了防止背面散热层60氧化而设置的。另外，覆盖涂层70是为了提高热辐射率而设置的。即，构成背面散热层60的铜箔的热辐射率为0.05。另一方面，覆盖涂层70的热辐射率例如为0.68。因此，通过形成覆盖涂层70，能够通过自然对流良好地使热扩散至空气中。
作为这样的覆盖涂层70，只要热辐射率高便可以使用各种物质，但考虑到向背面散热层60涂敷的容易度等，可以使用涂料或油墨。作为油墨，例如可以列举出以株式会社精工油墨制造的MS8系列(商品名)为基底的油墨，但也可以是其他的油墨。另外，也可以在油墨中添加氮化硼、氮化铝、氧化铝等能够确保绝缘性的导热性填料。
另外，在将上述油墨调整为柔性印刷电路板10用的油墨时，热辐射率例如为0.68，相比铜箔的热辐射率大幅提高。但是，热辐射率也可以为0.68以上的值。
在此，在作为覆盖背面散热层60的覆盖材料使用粘接材料时，为了覆盖例如70μm厚的背面散热层60，需要厚度为70μm左右的粘接材料，因而覆盖材料的成本升高。另外，在将柔性印刷电路板10粘贴在灯罩等的框体上，使热朝向该框体侧散发的情况下，如此厚度的粘接材料会阻碍热的散发。
相对于此，在使用上述油墨的情况下，能够通过例如丝网印刷以无针孔的方式形成厚度为15μm以下的薄膜状的覆盖涂层70，从而能够良好地使热朝向框体侧散发。另外，在狭缝部61等的错层部分中也可以涂敷油墨。另外，作为覆盖涂层70的厚度，根据该覆盖涂层70的种类，只要厚度最小为5μm以上，便可以以无针孔的方式形成。另外，实际的覆盖涂层70的厚度优选设定为5μm～15μm。这是因为：在实际的覆盖涂层70的形成中，会产生少许厚度偏差，另外，只要在该范围内，便不会使柔性印刷电路板10的厚度增大太多。
此处所说的覆盖涂层70的厚度并非覆盖在背面散热层60上的覆盖涂层70的厚度，而是指背面散热层60被蚀刻部分处的厚度。在此，上述被蚀刻部分包括图1和图2中的狭缝部61，但只要是背面散热层60被蚀刻的部分，也可以包括狭缝部61以外的其他部分。例如，在电路侧背面散热层63彼此或者电缆侧背面散热层62彼此相隔相当于狭缝部61的间隙而对置的情况下，也可以是该间隙，即使在电路侧背面散热层63的一侧不存在相邻的电路侧背面散热层63、或者电缆侧背面散热层62的一侧不存在相邻的电缆侧背面散热层62的情况下，只要是被蚀刻的部分，则也是指覆盖在该部分上的厚度。
但是，在由上述油墨形成覆盖涂层70的情况下，存在延伸率低这一问题。因此，在以不考虑该延伸率的状态，利用冲床等对于铜箔层30或背面散热层60的蚀刻部分进行冲裁时，存在冲裁性差、容易产生毛刺或冲屑这一问题。为了解决该冲裁性的问题，已知在作为复合材料的柔性印刷电路板10的延伸率为12.9％以上时，达到作为产品无问题的水平，在延伸率为19.5％以上时，使用冲床进行冲裁的冲裁性变得更好，从而更为理想。
＜关于实施例＞
接着，对本发明的实施例进行说明。
(1)关于散热性的评价
关于以上述构成为基础的柔性印刷电路板，对于有关散热性的评价进行说明。图3是表示散热性评价中使用的实施例1和实施例2涉及的柔性印刷电路板的构成的侧视剖面图。在实施例1中，导热性树脂层20的厚度为40μm。另外，导热性树脂层20使用通过调节导热性填料的比例等而将导热系数调节为0.8(W/mK)的物质，并将其涂敷在铜箔层30上。另外，铜箔层30的厚度设定为35μm。另外，粘接材料层40的厚度因部位不同而不同，设定为18μm～28μm。
另外，覆盖材料层50是在25μm厚的聚酰亚胺上涂敷18μm～28μm厚的粘接材料，进而在表面上形成25μm厚的白色涂层80。另外，背面散热层60的厚度在实施例1和实施例2中互不相同。具体而言，在实施例1中，使用70μm厚的铜箔，并将该铜箔粘贴在导热性树脂层20上。另一方面，在实施例2中，使用35μm厚的铜箔，并将该铜箔粘贴在导热性树脂层20上。
另外，实施例1、实施例2、比较例1以及比较例2中的柔性印刷电路板10、10A、10B的一面侧的表面积为7240mm2，长度方向(X方向)的长度为340mm。另外，LED100之间的距离最大为30mm，最小为24mm。另一方面，在实施例1和实施例2的构成中，对背面散热层60的铜箔进行蚀刻加工，其表面积变为6041mm2。
进而，覆盖涂层70是涂敷上述以株式会社精工油墨制造的MS8系列(商品名)为基底的油墨，其厚度为15μm。另外，该覆盖涂层70的辐射率为0.68。
另外，对于实施例1和实施例2的各构成部件的导热系数和热辐射率进行了测量。该测量结果如表1所示。另外，关于以上所述的覆盖材料层50、粘接材料层40、导热性树脂层20以及覆盖涂层70等的树脂的导热系数，通过温度波热分析法(ai-Phase Mobile 1u:株式会社ai-Phase制造，ISO-22007-3标准)测量出热扩散率，并根据热扩散率、密度以及比热之积计算出导热系数。密度通过阿基米德法(电子天平GR-202：A&D)进行测量，比热通过DSC法(DSCQ200：TA仪器日本株式会社制造，JIS K7123标准)进行测量。另外，金属的导热系数是使用株式会社A&D制造的测量装置，并通过阿基米德法进行测量。比热是使用TA仪器日本株式会社制造的测量装置(DSCQ200；JIS K7123标准)，并通过DSC法进行测量。辐射率是使用日本传感器株式会社的散射率测量仪(TSS-5X)对实际成为散热器面的部分进行测量。
【表1】
Figure BDA0001942008040000131
另外，图4是表示散热性的评价中使用的比较例1涉及的柔性印刷电路板10A的构成的侧视剖面图。在图4所示的构成中，不存在实施例1和实施例2中的导热性树脂层20。取而代之存在25μm厚的聚酰亚胺层200A，且在该聚酰亚胺层200A的表面侧存在10μm～15μm厚的粘接材料层210A。而且，在该粘接材料层210A的表面侧，存在与上述铜箔层30同为35μm厚的铜箔层30A。另外，在铜箔层30A的表面侧，存在与粘接材料层40同为18μm～28μm厚的粘接材料层40A，进而在该粘接材料层40A的表面侧，存在与覆盖材料层50同为25μm厚的聚酰亚胺的覆盖材料层50A。进而，在覆盖材料层50A的表面侧，形成有与上述白色涂层80同为25μm厚的白色涂层80A。
另一方面，聚酰亚胺层200A的背面侧存在25μm厚的增强板用粘接材料层220A，在该增强板用粘接材料层220A的背面侧，设置有弯折成立体状的铝散热部件230A。另外，铝散热部件230A上设置有支脚部231A，支脚部231A从铝散热部件230A的表面起的长度为10mm。
在比较例1涉及的柔性印刷电路板10A中采用如下设计，即：铝散热部件230A的散热面积为13690mm2，换算成体积为8635mm3。另外，柔性印刷电路板10A中的测量位置设定为：将体积为570mm3的铝散热部件230A以粘贴面积(粘贴部分的面积)为149mm2进行粘贴的位置。
另外，对于比较例1的各构成部件的导热系数和热辐射率进行了测量。该测量结果如表2所示。另外，在该测量中，使用与实施例1和实施例2的测量装置相同的测量装置进行测量。
【表2】
Figure BDA0001942008040000141
另外，图5是表示散热性的评价中使用的比较例2涉及的柔性印刷电路板10B的构成(双面覆铜板构成)的侧视剖面图。图5所示的构成包括：与铜箔层30A同样厚度的铜箔层30B、与粘接材料层40A同样厚度的粘接材料层40B、与上述白色涂层80A同样厚度的白色涂层80B、与上述聚酰亚胺层200A同样厚度的聚酰亚胺层200B、以及与上述粘接材料层210A同样厚度的粘接材料层210B。
另一方面，聚酰亚胺层200A的背面侧设置有与上述粘接材料层210B同样厚度的粘接材料层240B，该粘接材料层240B的背面侧设置有35μm厚的铜箔层250B。另外，铜箔层250B的背面侧存在18μm～28μm厚的粘接材料层260B。另外，粘接材料层260B的背面侧设置有25μm厚的聚酰亚胺层270B。另外，粘接材料层260B和聚酰亚胺层270B构成覆盖薄膜。对于该比较例2的各构成部件的导热系数和热辐射率进行了测量。该测量结果如表3所示。
【表3】
Figure BDA0001942008040000151
另外，对于上述实施例1、实施例2、比较例1以及比较例2的各构成进行了散热性的评价。在该散热性的评价中，使用如下柔性印刷电路板，即：在上述实施例1、实施例2、比较例1以及比较例2的构成中，串联配置14个正向电压(VF)为3.3V、正向电流(IF)为350mA的LED100。另外，LED100使用热阻为25℃/W的LED。使用直流电源(产品名称：PMC110-0，菊水电子工业株式会社制造)以280mA(41.2V)对该LED100通电四小时。
温度的测量是通过热电偶测量LED100正下方的阴极部的温度(阴极温度)，并根据下式(1)从LED100的热阻计算出LED100的接合部分的温度(结温：Tj)。
Tj＝阴极温度+LED热阻×每个LED的耗电量...(式1)
另外，上述结温Tj越低则散热性越好。另外，测量时的环境温度为26℃～27℃。
图6是表示散热评价时实施例1、实施例2以及比较例2的柔性印刷电路板10、10B的设置状态的简图。在实施例1、实施例2以及比较例2的柔性印刷电路板10、10B的散热评价时，如图6所示，以距离设置面10cm高的中空状态将柔性印刷电路板10、10B置于发泡聚苯乙烯300上实施测量。
图7是表示散热评价时比较例1的柔性印刷电路板10A的设置状态的简图。在比较例1的柔性印刷电路板10A的散热评价时，如图7所示，以距离设置面10cm高的中空状态将柔性印刷电路板10A置于发泡聚苯乙烯300上实施测量。
上述实施例1、实施例2、比较例1以及比较例2中的结温Tj的测量结果如表4所示。另外，在表4中，除了结温Tj以外，还分别示出阴极温度和环境温度。
【表4】
比较例1 比较例2 实施例1 实施例2
阴极温度(℃) 83.8 93.9 85.8 88.5
环境温度(℃) 27 26 27 27
Tj(℃) 104 115 106 109
从表4的测量结果可知，实施例1的结温Tj与比较例1的安装有铝散热部件230A的柔性印刷电路板的结温Tj相同。在此，实施例1的柔性印刷电路板10中未使用铝散热部件230A，与此相应地能够降低制造成本，进而也不需要粘贴铝散热部件230A的工序，因而其制造也变得容易。另外，实施例1的柔性印刷电路板10中未使用铝散热部件230A，与此相应地能够使柔性印刷电路板10相比比较例1的柔性印刷电路板轻量化，而且，由于未安装铝散热部件230A，因而相应地能够节省装配至灯罩等壳体时的空间。
另外，与比较例1或实施例1相比可知，实施例2中的背面散热层60的厚度为35μm的柔性印刷电路板10的结温Tj高，散热性稍差。但是，在实施例2的构成中，能够通过扩大散热面积而进一步提高散热性。另外，在如本实施方式那样，在柔性印刷电路板10的两面存在铜箔层30、背面散热层60这样的散热层的构成中，由于加工费用几乎不变，因而能够容易地在不减少产品的数量的水平中扩大散热面积。
另外，与具备厚度为35μm的铜箔层250B的比较例2的构成(双面覆铜板构成)相比，实施例1和实施例2的构成的散热性良好。
(2)关于冲裁性的评价
接着，对于有关柔性印刷电路板的冲裁性的评价进行说明。在本评价中，以具备与实施例1同样厚度的导热性树脂层20、铜箔层30、粘接材料层40、覆盖材料层50、背面散热层60以及覆盖涂层70的构成为基础。但是，利用冲床进行冲裁的部分是铜箔层30或背面散热层60中被蚀刻的部分(背面散热层60中对应于形成凹部的部分)。因此，冲裁性的评价是针对铜箔层30和背面散热层60中通过蚀刻除去的构成进行评价。
在通过冲压加工等对柔性印刷电路板10的产品外形进行冲裁时，其构成中存在导热性树脂层20和覆盖涂层70。其中，覆盖涂层70的延伸率低，因而存在在冲裁加工时容易产生毛刺或冲屑这一问题。因为该问题是由于具有导热性树脂层20和覆盖涂层70的复合材料、即柔性印刷电路板10的延伸率(柔软性)低而引起的，因而对于作为该复合材料的柔性印刷电路板10的延伸率和冲裁性进行评价。
在此，关于导热性树脂层20，对于柔软性低、柔软性高以及柔软性居中这三种进行评价。另外，关于覆盖涂层70的厚度，与上述导热性树脂层20的柔软性相结合，对于0μm(无)、15μm、35μm、50μm这四种厚度下使用冲床进行冲裁时的冲裁性和延伸率进行了评价。
另外，关于延伸率的测量，使用测力传感器100N的拉伸试验机(产品名称：AG-IS，株式会社岛津制作所制造)，并使用符合IPC TM 650 2.4.19的规格的样品尺寸实施试验。该样品的标距设定为100mm，并以50mm/min的试验速度进行评价。在拉伸试验的样品制作中，为了在样品制作时不产生龟裂，使用株式会社DUMBBELL制造的冲裁刀具(产品名称：SUPER STRAIGHT CUTTER)进行冲裁，并在该冲裁后确认无龟裂后实施拉伸试验。该试验结果如表5所示。
另外，在表5中，导热性树脂层20的柔软性较低为1.34GPa的样品对应于实施例3～5，其中，覆盖涂层70的厚度为0μm(无)的样品对应于实施例3，覆盖涂层70的厚度为15μm的样品对应于实施例4，覆盖涂层70的厚度为35μm的样品对应于实施例5。另外，导热性树脂层20的柔软性为中等程度的0.49GPa的样品对应于实施例6～9，其中，覆盖涂层70的厚度为0μm(无)的样品对应于实施例6，覆盖涂层70的厚度为15μm的样品对应于实施例7，覆盖涂层70的厚度为35μm的样品对应于实施例8，覆盖涂层70的厚度为50μm的样品对应于实施例9。另外，导热性树脂层20的柔软性较高为0.21GPa的样品对应于实施例10～13，其中，覆盖涂层70的厚度为0μm(无)的样品对应于实施例10，覆盖涂层70的厚度为15μm的样品对应于实施例11，覆盖涂层70的厚度为35μm的样品对应于实施例12，覆盖涂层70的厚度为50μm的样品对应于实施例13。
【表5】
Figure BDA0001942008040000181
◎:产生微量冲屑、毛刺
○:产生少量冲屑、毛刺
×：产生大量冲屑、毛刺
由该试验结果可知，导热性树脂层20的柔软性低的样品单体的延伸率为25.9％，相对于此，导热性树脂层20的柔软性高的样品单体的延伸率为76.7％。另外，在40μm的导热性树脂层20上分别形成覆盖涂层70时，由于该覆盖涂层70的延伸率低而导致样品的延伸率降低。但是，在使用柔软性高的导热性树脂层20的情况下，即使在形成35μm的覆盖涂层70时，延伸率也在19.5％以上。
另外，在表5中，“◎”表示几乎未产生毛刺或冲屑，呈非常良好的水平。另外，“○”表示毛刺或冲屑少，呈作为产品无问题的水平。另外，“×”表示毛刺或冲屑多，呈作为产品存在问题的水平。如该表5所示，一般认为延伸率高时产生的毛刺或冲屑少，其中，在导热性树脂层20的柔软性低、柔软性居中以及柔软性高的任意一种情况下，当延伸率在12.9％以上时，均呈作为产品无问题的水平，从而为理想范围。另外，当延伸率在19.5％以上时，使用冲床进行冲裁时的冲裁性变得更好，因而更加理想。
＜关于制造方法＞
接着，对柔性印刷电路板10的制造方法进行说明。在制造柔性印刷电路板10时，首先准备形成铜箔层30的铜箔。在该铜箔上涂敷形成导热性树脂层20的树脂，从而形成未固化的导热性树脂层20(第一工序)。然后，准备形成背面散热层60的铜箔，并将该铜箔粘贴在上述未固化的导热性树脂层20上(第二工序)。
然后，分别对铜箔层30的铜箔和背面散热层60的铜箔进行蚀刻处理，从而形成铜箔层30和背面散热层60(第三工序)。具体而言，在铜箔层30的铜箔和背面散热层60的铜箔上分别粘贴干膜，然后通过照射紫外线等进行曝光，在该曝光后除去未固化的干膜，从而形成规定的图案形状，然后进行蚀刻处理。进而，将干膜剥离。由此，成为在铜箔层30和背面散热层60上形成有蚀刻图案的状态。
然后，在背面散热层60上涂敷上述热辐射率高的油墨，从而形成覆盖涂层70。另外，在铜箔层30上粘贴具有粘接材料层40和覆盖材料层50的覆盖薄膜。另外，也可以在该粘贴之前或之后，在电路部31上安装LED100。
然后，在规定的位置适当地进行冲裁加工、弯折加工。由此，形成图1所示那样的柔性印刷电路板10。
＜关于效果＞
根据上述构成的柔性印刷电路板10以及柔性印刷电路板10的制造方法，可以产生下述效果。
即，柔性印刷电路板10具备铜箔层30(对应于表面散热层)和导热性树脂层20，其中，铜箔层30以铜箔为材质，且具有安装对应于负载的LED100的电路部31；导热性树脂层20的表面侧层压有铜箔层30，且导热系数为0.49W/mK以上。另外，柔性印刷电路板10具备背面散热层60，该背面散热层60以铜箔为材质，且被层压在导热性树脂层20的背面侧，并且厚度为铜箔层30的厚度的100％～400％。
通过如此构成，在本实施方式的柔性印刷电路板10中，即使不使用铝散热部件也能够提高散热性。另外，如现有构成那样未使用铝散热部件，因而能够实现轻量化。进而，在专利文献1公开的构成中，铜箔硬而导致弯折等的可加工性差，但在本实施方式的柔性印刷电路板10中，由于背面散热层60的厚度在铜箔层30的厚度的100％～400％的范围内，因而可加工性也变得良好。另外，由于未使用高价的铝散热部件，因而能够削减加工或安装所需的工时，相应地能够降低成本。
另外，在图4所示的比较例1涉及的柔性印刷电路板10A中，与现有构成的柔性印刷电路板同样存在导热系数差的聚酰亚胺层200A。因此，聚酰亚胺层200A产生热阻，从而导致柔性印刷电路板10的散热性变差。相对于此，在本实施方式的柔性印刷电路板10中，采用不设置聚酰亚胺层200A而新设置导热性树脂层20的构成。因此，能够良好地使LED100等负载所产生的热传递至背面散热层60侧。因此，能够使柔性印刷电路板10的散热性变得良好，从而能够抑制其温度上升。
另外，在本实施方式中，导热性树脂层20含有环氧树脂、固化剂、固化促进剂、柔软性成分以及导热性填料。此外，导热性树脂层20中的导热性填料的混合量可以设置为30％(体积)以上。该情况下，能够得到0.70以上的导热系数，从而能够使散热性变得良好。
进而，在本实施方式中，导热性填料包含选自氧化锌、二氧化钛、氮化硼、氧化铝、氮化铝、碳化硅、六方氮化硼、碳酸镁中的一种或两种以上。该情况下，能够容易地在环氧树脂等中混合导热性填料，并且能够通过调整导热性填料的分量而调整导热系数。
另外，在本实施方式中，在背面散热层60的背面侧设置有覆盖涂层70。该覆盖涂层70的厚度在15μm以下，且热辐射率在0.68以上。因此，不仅能够防止覆盖涂层70产生热阻，而且能够利用热辐射而良好地向外部进行散热。
进而，在本实施方式中，在背面散热层60上设置有经蚀刻加工而形成的狭缝部61(对应于凹部)。因此，容易利用狭缝部61进行冲裁或弯折等的加工，从而能够提高可加工性。
另外，在本实施方式中，在背面散热层60的被蚀刻部分(形成凹部的部分)的表面侧的铜箔层30被除去的部分中，相对于导热性树脂层20而层压有覆盖涂层70的部分的延伸率在19.5％以上。因此，在使用冲床等进行冲裁加工时，能够减少毛刺或冲屑等的产生，从而能够提高冲裁性。
进而，在本实施方式中，铜箔层30中设置有与电路部31连接的配线部32。该配线部32的背面侧设置有经局部蚀刻加工而形成的狭缝部61，以便于进行弯折加工或弯曲。因此，容易进行柔性印刷电路板10的弯折加工。另外，容易使柔性印刷电路板10弯曲。因此，能够提高将柔性印刷电路板10装配至灯罩等时的操作性。
另外，在本实施方式中，设置有包括安装LED100等负载的电路部31的安装区域120。在相邻的安装区域120之间，设置有连接这些安装区域120的电缆部110。而且，以在俯视柔性印刷电路板10时，电缆部110中的背面散热层60的端部侧与铜箔层30的端部侧重叠的状态形成有狭缝部61。因此，LED100等负载所产生的热以最短的路径通过导热性树脂层20被传递至背面散热层60。由此，即使背面散热层60被狭缝部61断开，也能够将背面散热层60用作大面积的散热部位，因而能够提高散热性。
＜变形例＞
以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明除此之外还可以进行各种变形。以下，对此进行叙述。
在上述实施方式中，也可以构成为：通过适当地弯折柔性印刷电路板10而提高散热性。该例如图8所示。图8是表示本发明的变形例涉及的柔性印刷电路板10S的构成的图。在图8所示的构成中，在安装区域120的宽度方向的端部侧，连接有朝向厚度方向弯折而成的弯折部130，且在该弯折部130上至少设置有背面散热层60，其中，安装区域120的宽度方向是指与电缆部110彼此相连的长度方向相交叉的方向。
因此，能够扩大背面散热层60的面积，从而能够进一步提高散热性。另外，因为弯折部130的存在，也能够改善装配至灯罩等时的装配性。进而，因为弯折部130的存在，也能够提高柔性印刷电路板10S的刚性。
另外，在上述实施方式中，对于单独的柔性印刷电路板10进行了说明，但并不限于该构成。例如，也可以构成为：将单独的柔性印刷电路板10的背面散热层60相互粘合。该情况下，例如也可以将柔性印刷电路板10回折而使背面散热层60彼此粘合。
另外，在上述实施方式中，对于作为负载而使用LED100的情况进行了说明。但是，负载并不限于LED100。例如，可以使用利用热电元件的电路、控制电路、存储装置、微小的驱动装置、使用电热丝的加热电路等的各种负载。

Claims (11)

1.一种柔性印刷电路板，其中安装有消耗电力的负载，所述柔性印刷电路板的特征在于，具备：
表面散热层，其以铜箔为材质且具有安装所述负载的电路部；
导热性树脂层，其表面侧层压有所述表面散热层，且导热系数为0.49W/mK以上；以及
背面散热层，其以铜箔为材质且被层压在所述导热性树脂层的背面侧，并且，所述背面散热层的厚度为所述表面散热层的厚度的100％～400％；并且
所述背面散热层的背面侧设置有覆盖涂层，所述背面散热层的被蚀刻部分处的所述覆盖涂层的热辐射率为0.68以上。
2.如权利要求1所述的柔性印刷电路板，其特征在于，
所述导热性树脂层含有环氧树脂、固化剂、固化促进剂、柔软性成分以及导热性填料；并且
所述导热性树脂层中的导热性填料的混合量的体积百分比在30％以上。
3.如权利要求2所述的柔性印刷电路板，其特征在于，
所述导热性填料包含选自氧化锌、二氧化钛、氮化硼、氧化铝、氮化铝、碳化硅、六方氮化硼、碳酸镁中的一种或两种以上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的柔性印刷电路板，其特征在于，
所述背面散热层的被蚀刻部分处的所述覆盖涂层的厚度为15μm以下。
5.如权利要求4所述的柔性印刷电路板，其特征在于，
所述背面散热层上设置有经蚀刻加工而形成的凹部。
6.如权利要求5所述的柔性印刷电路板，其特征在于，
所述凹部的表面侧的所述表面散热层被除去的部分中的、相对于所述导热性树脂层层压有所述覆盖涂层的部分的延伸率为19.5％以上。
7.如权利要求5或6所述的柔性印刷电路板，其特征在于，
所述表面散热层中设置有与所述电路部连接的配线部；
所述配线部的背面侧设置有对应于所述凹部的狭缝部，以便于进行弯折加工或弯曲，所述狭缝部经局部蚀刻加工而形成。
8.如权利要求7所述的柔性印刷电路板，其特征在于，
所述柔性印刷电路板具有安装区域和电缆部，其中，所述安装区域包含安装所述负载的电路部，所述电缆部包含所述配线部，且位于相邻的所述安装区域之间而将相邻的所述安装区域加以连接；
所述凹部以俯视时所述电缆部中的背面散热层的端部侧与所述表面散热层的端部侧重叠的状态形成。
9.如权利要求7所述的柔性印刷电路板，其特征在于，
所述柔性印刷电路板具有安装区域和电缆部，其中，所述安装区域包含安装所述负载的电路部，所述电缆部包含所述配线部，且位于相邻的所述安装区域之间而将相邻的所述安装区域加以连接；
在所述安装区域的宽度方向的端部侧，连接有朝向厚度方向弯折而成的弯折部，该弯折部上至少设置有所述背面散热层，其中，所述安装区域的宽度方向是指与所述电缆部相连的长度方向相交叉的方向。
10.一种柔性印刷电路板，其特征在于，通过将权利要求1至9中任一项所述的柔性印刷电路板的所述背面散热层彼此粘合而构成。
11.一种柔性印刷电路板的制造方法，所述柔性印刷电路板中安装有消耗电力的负载，
所述柔性印刷电路板的制造方法的特征在于，包括：
第一工序：在形成表面散热层的铜箔上形成未固化的导热性树脂层，其中，所述未固化的导热性树脂层在固化状态下成为导热系数为0.49W/mK以上的导热性树脂层；
第二工序：在所述第一工序之后，在所述未固化的导热性树脂层上粘贴形成背面散热层且厚度为所述表面散热层的厚度的100％～400％的铜箔；以及
第三工序：对形成所述表面散热层的铜箔和形成所述背面散热层的铜箔进行蚀刻处理，从而形成所述表面散热层和所述背面散热层；并且
在所述背面散热层的被蚀刻部分处涂敷热辐射率为0.68以上的覆盖涂层。
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