CN111326639A - 发光装置及其制造方法、接合部的保护方法以及车辆用灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式涉及发光装置、接合部的保护方法、发光装置的制造方法及车辆用灯具。提供能够提高接合部的可靠性的发光装置。发光装置具备发光板、柔性布线基板、模压树脂及保护带。发光板具有:具有光透射性的第1基板、在上述第1基板的表面形成的多个导体图案、与上述导体图案中的某一个连接的多个发光元件以及将上述发光元件保持于上述第1基板的树脂层。柔性布线基板具有与从上述树脂层的端部露出的上述导体图案的露出部电连接的电路图案。模压树脂将上述导体图案的露出部和上述电路图案的露出部覆盖,并且将上述发光板的端部和上述柔性布线基板的端部覆盖。保护带覆盖上述模压树脂,并卷绕于上述发光板与上述柔性布线基板的接合部。

Description

发光装置及其制造方法、接合部的保护方法以及车辆用灯具
本申请以日本专利申请2018-235711(申请日:12/17/2018)以及日本专利申请2019-150652(申请日:8/20/2019)为基础,从该申请享受优先的利益。本申请通过参照该申请,包括该申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及发光装置、接合部的保护方法、发光装置的制造方法以及车辆用灯具。
背景技术
具有可挠性并具备发光部及与发光部连接的外部配线的发光装置已被公开。
发光装置的发光部具备:一对绝缘基板,具有透光性以及可挠性;多个发光元件,排列在一对绝缘基板间;内部配线图案,形成于一对绝缘基板的至少1方的内侧表面,并与发光元件连接;以及树脂层,设置于一对绝缘基板间,并具有透光性以及绝缘性。另外,外部配线的端部被分割为具有比内部配线的线宽更窄的线宽的多个配线。并且,内部配线图案的端部在绝缘基板的端部通过各向异性导电粘接剂而与被分割为多个配线的外部配线的端部相接合。
在上述的发光装置中,有如下问题:在发光部与外部配线的接合部会发生由移动引起的绝缘破坏、或老化劣化容易加快。
发明内容
本发明以提高发光装置的接合部的可靠性为第1课题。更优选地,在本发明的从属性的发明中,将确保在车辆用、工业车辆用、航空器中的使用等过于严酷的条件下的发光装置的可靠性作为另一课题。
本实施方式的发光装置具备发光板、柔性布线基板、模压树脂及保护带。发光板具有:具有光透射性的第1基板、在上述第1基板的表面形成的多个导体图案、与上述导体图案中的某一个连接的多个发光元件以及将上述发光元件保持于上述第1基板的树脂层。柔性布线基板具有与从上述树脂层的端部露出的上述导体图案的露出部电连接的电路图案。模压树脂将上述导体图案的露出部和上述电路图案的露出部覆盖,并且将上述发光板的端部和上述柔性布线基板的端部覆盖。保护带覆盖上述模压树脂,并卷绕于上述发光板与上述柔性布线基板的接合部。
根据上述发光装置,能够提高接合部的可靠性。其结果,发光装置的可靠性得以确保。
附图说明
图1是第1实施方式的发光装置的立体图。
图2是发光装置的展开立体图。
图3是发光板的侧视图。
图4是发光装置的俯视图。
图5是发光元件的立体图。
图6是表示与网眼图案连接的发光元件的图。
图7是柔性线缆的侧视图。
图8是表示发光板与柔性线缆的接合部的图。
图9是用于说明发光装置的制造方法的图。
图10是用于说明发光装置的制造方法的图。
图11是用于说明发光装置的制造方法的图。
图12是用于说明树脂层与基板之间的位置关系的图。
图13是用于说明树脂层与基板之间的位置关系的图。
图14是表示对样本的试验结果予以表示的表的图。
图15是用于说明变形例的发光装置的图。
图16是用于说明变形例的发光装置的制造方法的图。
图17是第2实施方式的发光装置的立体图。
图18是发光装置的展开立体图。
图19是发光装置的俯视图。
图20是表示发光板与柔性布线基板的接合部分的图。
图21是用于说明发光装置的制造方法的图。
图22是用于说明发光装置的制造方法的图。
图23是复合密封件的立体图。
图24是用于说明发光装置的制造方法的图。
图25是用于说明发光装置的制造方法的图。
图26是用于说明发光装置的制造方法的图。
图27是表示截面空隙观察试验以及渗透搜索(日文:浸润探索)试验的结果的图。
图28是用于说明90度剥离强度试验的要领的图。
图29是表示90度剥离强度试验的结果的图。
图30是用于说明90度剥离强度试验的要领的图。
图31是用于说明90度剥离强度试验的要领的图。
图32是表示90度剥离强度试验的结果的图。
图33是表示接合部拉伸可靠性试验的评价结果的图。
图34是表示接合部反复弯曲可靠性试验的评价结果的图。
图35是用于说明发光板的形状的图。
图36是表示发光板的变形例的图。
图37是表示发光板的变形例的图。
图38是表示发光装置的使用形态的图。
图39是表示发光装置的使用形态的图。
图40是表示发光板的变形例的图。
图41是对发光板与柔性布线基板的接合部的截面进行表示的图片。
图42是对发光板与柔性布线基板的接合部的截面进行表示的图片。
具体实施方式
《第1实施方式》
以下,使用附图对本发明的第1实施方式进行说明。在说明中,使用由相互正交的X轴、Y轴、Z轴构成的XYZ坐标系。
图1是本实施方式的发光装置10的立体图。另外,图2是发光装置10的展开立体图。参照图1以及图2可知,发光装置10具备发光板20、与发光板20连接的柔性布线基板40及安装于柔性布线基板40的连接器50。在发光板20与柔性布线基板40的接合部粘接保护带60。
图3是发光板20的侧视图。如图3所示,发光板20具有1组基板21、22、形成于基板21、22之间的树脂层24、配置于树脂层24的内部的8个发光元件301~308
基板21、22是将长度方向作为X轴方向的长方形的基板。基板21是厚度为50~300μm左右的膜状的部件。基板21、22具有相对于可见光的透射性。基板21、22的全光线透射率优选为5~95%左右。另外,所谓的全光线透射率,是指依据日本工业标准JISK7375:2008而测定的全光透射率。
另外,基板21、22具有可挠性,其弯曲弹性模量为0~320kgf/mm2左右。另外,所谓的弯曲弹性模量,是用依据ISO178(JISK7171:2008)的方法测定到的值。
作为基板21、22的原料,可以考虑使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚丁二酸乙二酯(PES)、耐热透明树脂(ARTON)、丙烯酸树脂等。
在上述1组基板21、22中的基板21的下表面(图3中的-Z侧的面)上,形成有厚度为0.05μm~2μm左右的导体层23。
图4是发光模块10的俯视图。参照图4可知,导体层23由沿基板21的+Y侧外缘形成的L字状的导体图案23a和沿基板21的-Y侧的外缘排列的多个四边形的导体图案23b~23i构成。导体图案23a~23i由铜(Cu)或银(Ag)等金属材料构成。在发光装置10中,导体图案23a~23i彼此的距离为约100μm以下。导体图案23a~23i是由相互正交的多个线图案构成的网眼图案。线图案的线宽为约5μm,排列间距为约150μm。
关于构成导体层23的导体图案,在美国专利申请公开说明书US2016/0276322(WO/2015/083366)中被详细地公开。其内容通过参照而包含于本说明书。
在发光装置10中,基板22与基板21相比,X轴方向的长度短。因此,如参照图3可知那样,构成导体层23的导体图案23a和导体图案23i的+X侧端成为露出的露出部23j。
如图3所示那样,树脂层24是形成于基板21与基板22之间的绝缘体。树脂层24,厚度为50~100μm左右,例如由具有透光性的环氧类的热固化性树脂构成。树脂层24透射率至少为5%以上、且由将具有热固化性的树脂作为主成分的材料构成是优选的。构成树脂层24的原料,可以根据需要而包含其他的树脂成分等。作为具有热固化性的树脂,已知有环氧类树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯类树脂、酯类树脂、聚氨酯类树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂等。
另外,树脂层24可以由热可塑性树脂构成。作为具有热可塑性的树脂,已知有聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、特氟龙(注册商标)树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯腈二乙烯丁二烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂等。
关于本实施方式的树脂层24,在美国专利申请公开号说明书US2016/0155913(WO2014156159)中也详细地被公开。其内容通过参照而包含于本说明书。另外,关于树脂层24的机械性损失正切(日语:機械的損失正接)等的物性,在日本国专利申请2018-164946中被详细地公开。其内容通过参照而包含于本说明书。
发光元件301是正方形的LED芯片。如图5所示那样,发光元件301是由基底基板31、N型半导体层32、活性层33、P型半导体层34构成的4层构造的LED芯片。对发光元件301施加约2.5V的电压。
基底基板31是由GaAs、Si、GaP等构成的正方形板状的半导体基板。在基底基板31的上表面,形成有与该基底基板31相同形状的N型半导体层32。然后,在N型半导体层32的上表面,依次地层叠有活性层33、P型半导体层34。层叠于N型半导体层32的活性层33以及P型半导体层34在-Y侧并且为-X侧的角部分形成有缺口,N型半导体层32的表面从缺口露出。N型半导体层与P型半导体层可以反转。
在N型半导体层32的从活性层33和P型半导体层34露出的部分,形成有与N型半导体层32电连接的焊盘36。另外,在P型半导体层34的+X侧并且为+Y侧的角部分,形成有与P型半导体层34电连接的电极35。电极35、36由铜(Cu)、金(Au)构成,在上表面形成有凸块37、38。凸块37、38由焊料构成,被成型修整为半球状。也可以代替焊料凸块而使用金(Au)、金合金等金属凸块。在发光元件301中,凸块37作为阴极电极发挥功能,凸块38作为阳极电极发挥功能。
如上述那样构成的发光元件301如图6所示那样,配置在导体图案23a、23b之间,凸块37与导体图案23a连接,凸块38与导体图案23b连接。
发光元件301的N型半导体层32仅与连接凸块37的导体图案23a对置,发光元件301的P型半导体层34与连接凸块37的导体图案23a和连接凸块38的导体图案23b这双方对置。
其他的发光元件302~308也具有与发光元件301相同的构成。并且,发光元件302配置在导体图案23b、23c之间に,凸块37、38分别与导体图案23b、23c连接。以下同样地,发光元件303跨导体图案23c、23d而配置。发光元件304跨导体图案23d、23e而配置。发光元件305跨导体图案23e、23f而配置。发光元件306跨导体图案23f、23g而配置。发光元件307跨导体图案23g、23h而配置。发光元件308跨导体图案23h、23i而配置。由此,导体图案23a~23i以及发光元件301~308串联地连接。在发光板20中,发光元件30以约10mm间隔而配置。
关于设置于发光元件30的凸块37、38,在美国专利申请公开说明书US2016/0276561(WO/2015/083365)中也详细地被公开。其内容通过参照而包含于本说明书。另外,关于发光装置中的凸块37、38与导体层23的电连接,在日本国专利申请2018-16165中被详细地公开。其内容通过参照而包含于本说明书。
图7是柔性布线基板40的侧视图。柔性布线基板40,厚度是80μm左右,包括基材41、导体层43、保护层42。
基材41如图2所示那样,是将长度方向作为X轴方向的长方形的部件。该基材41由例如聚酰亚胺构成,在上表面形成有导体层43。导体层43通过对安装于聚酰亚胺的上表面的铜箔印刻图形而形成。在本实施方式中,导体层43由2个电路图案43a、43b构成。
电路图案43a、43b从基材41的-X侧端向+X侧端而形成。电路图案43a、43b,-X侧端部分支为多个,+X侧端部被成型修整为趋向+X方向而宽度变窄的锥形形状。
如图7所示那样,在基材41的上表面形成的导体层43被真空热压接的保护层42覆盖。该保护层42与基材41相比X轴方向的长度短。因此,构成导体层43的电路图案43a、43b的-X侧端部成为露出的状态。另外,在保护层42上设置有开口部42a,电路图案43a、43b的+X侧端部从该开口部42a露出。
参照图4以及图8可知,如上述那样构成的柔性布线基板40以从保护层42露出的电路图案43a、43b与发光板20的导体图案23a、23i的+X侧端部接触的状态,与发光板20粘接。电路图案43a、43b与导体图案23a、23i的粘接,使用例如各向异性导电膜(ACF)。
关于柔性布线基板40,在美国专利申请公开说明书US2016/0276321(WO/2015/083364)中被详细地公开。其内容通过参照而包含于本说明书。
如图8所示那样,在构成发光板20的树脂层24以及基板22与构成柔性布线基板40的基材41的间隙中,填充有模压树脂62。上述间隙的宽度d1(X轴方向的大小)是2mm左右。模压树脂62是以具有热可塑性的EVA树脂(Ethylene-Vinyl Acetate)、聚烯烃、合成橡胶、聚酰胺、聚酯、聚氨酯等为主成分的树脂。模压树脂62与树脂层24、基板22以及基材41的侧面、导体层23(导体图案23a、23i,)无间隙地紧贴。
在发光板20与柔性布线基板40的接合部100的周围,粘贴有保护带60。保护带60如图1所示那样,卷绕于发光板20与柔性布线基板40的周围。保护带60由例如聚酰亚胺等耐热性以及绝缘性优秀的原料构成。
如图2所示那样,连接器50是长方体状的部件,供从直流电源引出的电缆连接。连接器50安装于柔性布线基板40的+X侧端部上表面。若连接器50安装于柔性布线基板40,则图8所示那样,连接器50的一对端子50a分别经由在保护层42设置的开口部42a而与构成柔性布线基板40的导体层43的电路图案43a、43b连接。
接下来,对上述的发光板20与柔性布线基板40的连接方法进行说明。在将发光板20与柔性布线基板40连接时,首先,如图9所示那样,使用各向异性导电膜65将构成发光板20的导体层23与柔性布线基板40的导体层43连接。参照图2可知,在导体层23、43的连接时,各向异性导电膜65设置于从保护层42露出的基材41和导体层43的露出部43c。通过各向异性导电膜65,导体层23的露出部23j与导体层43的露出部43c电连接。
接下来,以重叠于发光板20与柔性布线基板40的边界的方式配置作为树脂材料的热熔树脂620。具体而言,跨发光板20的基板22以及树脂层24和柔性布线基板40的基材41地、配置热熔树脂620。热熔树脂620如图10所示那样,被成型修整为将长度方向作为Y轴方向的长方形。热熔树脂620的Y轴方向的尺寸与发光板20的宽度(Y轴方向的尺寸)相同。
接下来,如图11所示那样,在发光板20与柔性基板的接合部以及热熔树脂620上卷绕并粘接保护带60。在为该状态时,保护带60的-X侧端部粘接于发光板20,+X侧的端部粘接于柔性布线基板40。因此,热熔树脂620为被配置于由保护带60和发光板20以及柔性基板规定的空间的状态。
接下来,将热熔树脂620与保护带60一起热压接于发光板20以及柔性布线基板40。由此,热熔树脂620成为如图8所示那样、无间隙地填充于发光板20与柔性布线基板40之间的模压树脂62。模压树脂62无间隙地紧贴于树脂层24、基板22以及基材41的侧面、露出的导体层23(导体图案23a、23i)。
接下来,对柔性布线基板40安装连接器50。由此,完成图1所示的发光装置10。
在如上述那样构成的发光装置10中,若经由连接器50对图4所示的电路图案43a、43b施加直流电压,则构成发光板20的发光元件30发光。发光元件30的额定电压为大致2.5V,所以在发光装置10中,对电路图案43a、43b施加20V左右的电压。
如以上说明那样,在本实施方式中,如例如图9所示那样,以和发光板20与柔性布线基板40的边界重叠的方式配置热熔树脂620。然后,将热熔树脂620与卷绕并粘接于发光板20与柔性基板的接合部的保护带60一起,热压接于发光板20以及柔性布线基板40,由此能够形成被填充在发光板20与柔性布线基板40之间的模压树脂62。
因此,与通过例如树脂的浇注、基于分配器的树脂的涂布来形成模压树脂62的情况相比较,能够容易并且短时间地形成模压树脂62。另外,在本实施方式中,能够与保护带60的热压接处理并行地进行模压树脂62的形成处理。因此,能够简化发光装置10的制造工序,进而能够削减发光装置10的制造成本。
在本实施方式中,在相互连接的发光板20与柔性布线基板40之间填充有模压树脂62。该模压树脂62无间隙地紧贴于树脂层24、基板22以及基材41的侧面、露出的导体层23(导体图案23a、23i)。因此,露出的导体层23不会暴露于空气、结露中、能够抑制导体层23的腐蚀。因此,能够提高发光装置10的可靠性。
例如,在将发光板20与柔性布线基板40用各向异性导电膜65连接后,作为接合部的补强及防湿对策,也考虑仅使用保护带60。但是,如果是保护带60,难以从外部将相互连接的发光板20与柔性布线基板40的间隙充分密闭。因此,无法充分抑制由移动引起的绝缘破坏、接合部的老化劣化。在本实施方式中,模压树脂62无间隙地被填充于发光板20与柔性布线基板之间,因此能够充分抑制由移动引起的绝缘破坏、接合部的老化劣化。
例如,关于发光装置10,可考虑如图12所示那样、相对于树脂层24而言基板22的+X侧端突出的情况、及如图13所示那样、相对于基板22的+X侧端而言树脂层24突出的情况。
在本实施方式中,在如图12以及图13所示的任一种情况下,都以与树脂层24的侧面以及基板21的侧面紧贴的方式,形成模压树脂62。因此,能够用模压树脂62使从发光板20的基板22与柔性布线基板40的基材41之间露出的导体层23气密。因此,能够充分抑制由导体层23的移动引起的绝缘破坏、接合部的老化劣化。
特别地,在如图12所示那样基板22如帽形那样突出的情况下,形成作为通过结露而产生的水的通路的槽。但是,在本实施方式中,通过模压树脂62,能够抑制经由上述通路的水的侵入,能够提高发光装置10的可靠性。
构成发光装置10的模压树脂62的质量流动速率(MFR)优选为3.0g/10min以上12.3g/10min以下。以下,对其理由进行说明。
发明人等关于图1所示的发光装置10,准备了10种样本A~J进行试验。样本A~J为,图8所示的模压树脂62的MFR相互不同。另外,各样本A~J的基板21、22的厚度是100μm,树脂层24的厚度是60μm,柔性布线基板40的厚度是80μm。图14是表示样本A~J的试验结果的表的一例。如图14所示那样,样本A~J的MFR分别是1.5、2.0、3.0、5.2、7.2、9.5、12.3、13.0、30.0、50.0g/10min。将这些样本A~J分别各准备10个。
表所示的“常温”的项表示在室内温度(25~30℃)的环境下能够确认点灯的各种样本A~J的个数。常温的项的数字,分母表示各种样本的数量,分子表示发生了点灯不良等不良情况的样本的数量。例如,“0/10”表示10个样本中发生了不良情况的样本的数量为零。如表所示那样,在气温为室内温度(25~30℃)的环境下,确认出10种样本A~J各自的10个样本正常点灯。
并且,对于各样本A~J进行了高压炉试验(PCT)以及温水浸水试验。PCT是在温度121℃、湿度100%的环境下对各样本A~J通电24小时的试验。另外,温水浸水试验是在85℃的温水中对各样本A~J通电24小时的试验。
如图14的表所示那样,样本C~G在PCT以及温水浸水试验中,发生点灯不良的样本的数量为零。另一方面,样本A、B、I、J被视为在PCT以及温水浸水试验这双方中为点灯不良的样本。另外,样本H被视为在温水浸水试验中为点灯不良的样本。因此,在如样本C~G那样、MFR为3.0以上12.3以下的情况下,能够认为向发光装置10的发光板20与柔性布线基板40的接合部的水的侵入得以抑制。因此,模压树脂62的质量流动速率(MFR)优选为3.0g/10min以上12.3g/10min以下。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不被上述实施方式所限定。例如,在上述实施方式中,对如图8所示那样、在构成发光板20的树脂层24以及基板22与构成柔性布线基板40的基材41的间隙中填充有模压树脂62的情况进行了说明。但不限于此,例如也可以如图15所示那样、在构成发光板20的基板21与构成柔性布线基板40的保护层42的间隙中填充有模压树脂62。由此,发光板20与柔性布线基板40之间的2个边界全部通过模压树脂62来密封。因此,能够充分地抑制由移动引起的绝缘破坏、接合部的老化劣化。
为了制造上述的发光装置10,参照图16可知,首先,使用各向异性导电膜65将构成发光板20的导体层23与柔性布线基板40的导体层43连接。接下来,以和发光板20与柔性布线基板40的2个边界重叠的方式配置作为树脂材料的热熔树脂620。具体而言,跨发光板20的基板22以及树脂层24和柔性布线基板40的基材41地配置热熔树脂620。同样地,跨构成发光板20的基板21和构成柔性布线基板40的保护层42地配置热熔树脂620。接下来,在发光板20与柔性基板的接合部以及热熔树脂620上卷绕并粘接保护带60。在为该状态时,保护带60的-X侧端部粘接于发光板20,+X侧的端部粘接于柔性布线基板40。因此,2个热熔树脂620为被配置于由保护带60和发光板20以及柔性基板规定的空间的状态。
接下来,将2个热熔树脂620与保护带60一起热压接于发光板20以及柔性布线基板40。由此,热熔树脂620成为如图15所示那样、无间隙地填充于发光板20与柔性布线基板40之间的模压树脂62。
在上述实施方式中,关于具备8个发光元件30的发光装置10进行了说明。但不限于此,发光装置10也可以具备9个以上或者7个以下的发光元件。
在上述实施方式中,关于导体层23由金属构成的情况进行了说明。但不限于此,导体层23也可以由ITO等的透明导电材料构成。
在上述实施方式中,关于在基板21、22之间无间隙地形成有树脂层24的情况进行了说明。但不限于此,树脂层24也可以在基板21、22之间局部地形成。例如,可以仅在发光元件的周围形成。
在上述实施方式中,关于发光装置10的发光板20具备基板21、22、树脂层24的情况进行了说明。但不限于此,发光板20也可以仅由基板21和保持发光元件30的树脂层24构成。
以上,关于本发明的实施方式进行了说明,但关于发光装置10的制造方法,在美国专利申请公开说明书US2017/0250330(WO/2016/047134)中被详细地公开。关于如图40所示那样发光元件以矩阵状配置的发光装置,在日本国专利申请2018-164963中被详细地公开。这些内容通过参照而引入本说明书。
《第2实施方式》
接下来,基于附图对第2实施方式进行说明。关于与第1实施方式相同或等同的构成,使用相同的符号,并且将其说明省略或简略。第2实施方式的发光装置10,与第1实施方式的发光装置10的不同点在于,具有由保护带60和模压树脂62构成的复合密封体61。
图17是表示本实施方式的发光装置10的一例的立体图。如17所示那样,发光装置10是将长度方向作为X轴方向的装置。发光装置10具备发光的发光板20、与发光板20连接的柔性布线基板40及安装于柔性布线基板40的连接器50。在发光板20与柔性布线基板40的接合部,卷绕有复合密封体61。发光板20的宽度是20mm。
图18是发光装置10的展开立体图。发光板20以及柔性布线基板40是将长度方向作为X轴方向的部件。柔性布线基板40,厚度为80μm,并包括成为基底的基材41|、在基材41的上表面形成的导体层43及将导体层43覆盖的保护层42。
基材41是将长度方向作为X轴方向的长方形的部件。该基材41由例如聚酰亚胺构成,在上表面形成有导体层43。导体层43通过对在基材41的上表面张贴的铜箔进行印刻图形而形成。在本实施方式中,导体层43由2个电路图案43a、43b构成。
电路图案43a、43b从基材41的-X侧端向+X侧端而形成。电路图案43a、43b,-X侧端部分支为多个,+X侧端部被成型修整为趋向+X方向而宽度变窄的锥形形状。
在基材41的上表面形成的导体层43被真空热压接的保护层42覆盖。
连接器50是长方体状的部件,供从直流电源引出的电缆连接。连接器50安装于柔性布线基板40的+X侧端部上表面。
复合密封体61优选耐热性以及绝缘性优秀,例如由将聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺、液晶聚合物、PEEK(聚醚醚酮)等作为原料的保护带60和模压树脂62构成。
本实施方式的发光板20具有与第1实施方式的发光板20相同的构成。如图3所示那样,发光板20具有1组基板21、22、在基板21、22之间形成的树脂层24、在树脂层24的内部配置的8个发光元件301~308
基板21、22是将长度方向作为X轴方向的长方形的基板。基板21是厚度为50~300μm左右的膜状的部件,在本实施例中,使用厚度100μm的PET膜。基板21、22具有相对于可见光的透射性。基板21、22的全光线透射率优选为5%以上95%以下。另外,所谓的全光线透射率是指,依据日本工业标准JISK7375:2008而测定的全光透射率。
另外,基板21、22具有可挠性,其弯曲弹性模量为0~320kgf/mm2左右。另外,所谓的弯曲弹性模量,是用依据JISK7171:2016的方法测定到的值。
作为基板21、22的原料,考虑使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚丁二酸乙二酯(PES)、环烯烃类树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺等。
在上述1组基板21、22中的、基板21的下表面(-Z侧的面),形成有厚度为0.05μm~2μm左右的导体层23。
树脂层24是形成于基板21与基板22之间的绝缘体。树脂层24,厚度为50~150μm左右,例如,由具有透光性的环氧类的热固化性树脂、聚酰亚胺类的热固化性树脂等构成。优选树脂层24的透射率至少为5%以上,并由热固化性树脂作为主成分的材料构成。构成树脂层24的原料,可以根据需要而包含其他的树脂成分等。作为热固化性树脂,考虑环氧类树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯类树脂、酯类树脂、聚氨酯类树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、聚酰亚胺等。
另外,树脂层24也可以由将热可塑性树脂作为主成分的树脂构成。作为热可塑性树脂,列举出聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、特氟龙(注册商标)树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯腈二乙烯丁二烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂等。
关于本实施方式的树脂层24,在美国专利申请公开号说明书US2016/0155913(WO2014156159)中也详细地被公开。其内容通过参照而包含于本说明书。另外,关于树脂层24的机械性损失正切等的物性,在日本国专利申请2018-164946中被详细地公开。其内容通过参照而包含于本说明书。
在发光装置10中,基板22与基板21相比,X轴方向的长度短。因此,为导体层23的+X侧端露出的状态。
图19是发光装置10的俯视图。如参考图19可知那样,导体层23包括沿着基板21的+Y侧外缘而形成的L字状的导体图案23a、及沿着基板21的-Y侧的外缘而排列的多个四边形的导体图案23b~23i。导体图案23a~23i由铜(Cu)、银(Ag)等的金属材料构成。在发光装置10中,导体图案23a~23i彼此的距离为约100μm以下。导体图案23a~23i是由相互正交的多个线图案构成的网眼图案。线图案的线宽为约5μm,排列间距为约150μm。
导体层23不限定于网眼图案,可以是条纹图案、蜂窝图案、以及被图案化的透明导电体膜等。导体层23只要是全光线透射率为5%以上95%以下并且表面电阻为100Ω/sq以下的材料即可。
关于构成导体层23的导体图案,在美国专利申请公开说明书US2016/0276322(WO/2015/083366)中被详细地公开。其内容通过参照而包含于本说明书。
本实施方式的发光元件301~308具有与第1实施方式的发光元件301~308相同的构成。参照图5可知,发光元件301~308是正方形的LED芯片,是由基底基板31、N型半导体层32、活性层33、P型半导体层34构成的4层构造的LED芯片。
关于设置于发光元件30的凸块37、38,在美国专利申请公开说明书US2016/0276561(WO/2015/083365)中也详细地被公开。其内容通过参照而包含于本说明书。另外,关于发光装置中的凸块37、38与导体层23的电连接,在日本国专利申请2018-16165中被详细地公开。其内容通过参照而包含于本说明书。
参照图6可知,发光元件301配置在导体图案23a、23b之间,凸块37与导体图案23a连接,凸块38与导体图案23b连接。
发光元件301的N型半导体层32仅与连接凸块37的导体图案23a对置,发光元件301的P型半导体层34与连接凸块37的导体图案23a和连接凸块38的导体图案23b这双方对置。
其他的发光元件302~308也具有与发光元件301相同的构成。并且,发光元件302配置于导体图案23b、23c之间,凸块37、38分别与导体图案23b、23c连接。以下同样地,发光元件303跨导体图案23c、23d而配置。发光元件304跨导体图案23d、23e而配置。发光元件305跨导体图案23e、23f而配置。发光元件306跨导体图案23f、23g而配置。发光元件307跨导体图案23g、23h而配置。发光元件308跨导体图案23h、23i而配置。由此,导体图案23a~23i以及发光元件301~308串联地连接。在发光板20中,发光元件30以约10mm间隔而配置。
本实施方式的柔性布线基板40具有与第1实施方式的柔性布线基板40相同的构成。参照图7可知,柔性布线基板40的保护层42与基材41相比,X轴方向的长度短。因此,导体层43的-X侧端部成为露出的状态。
关于柔性布线基板40,在美国专利申请公开说明书US2016/0276321(WO/2015/083364)中被详细地公开。其内容通过参照而包含于本说明书。
如图20所示那样,柔性布线基板40为,以从保护层42露出的导体层43与发光板20的导体层23的+X侧端部接触的状态,与发光板20粘接。导体层43与导体层23的粘接中,使用例如各向异性导电膜(ACF)65。作为各向异性导电膜65,能够使用在例如膜厚25μm左右的热固化性的粘接剂中混入了例如直径2μm左右的粒径的Ni作为导电材料的膜。另外,也可以代替各向异性导电膜,而使用各向异性导电糊剂、各向异性导电油墨来将导体层43与导体层23粘接。各向异性导电糊剂、各向异性导电油墨,能够通过印刷、喷墨等而涂布于导体层43与导体层23的接合部。
关于各向异性导电膜(ACF)65,在美国专利申请公开说明书US2016/0276321(WO/2015/083364)中被公开。其内容通过参照而包含于本说明书。
在构成发光板20的树脂层24以及基板22与构成柔性布线基板40的基材41的间隙中填充有模压树脂62。上述间隙的距离d1(X轴方向的大小)是2mm左右。模压树脂62与保护带60一起构成复合密封体61。模压树脂62是构成复合密封体61的粘接层的树脂。
模压树脂62是热固化性树脂。作为模压树脂62的热固化性树脂,能够使用环氧类树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯类树脂、酯类树脂、聚氨酯类树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、聚酰亚胺等。模压树脂62的最低熔融粘度为1.0E+0.5Pa·s以下。模压树脂62无间隙地紧贴于树脂层24、基板22以及基材41的侧面、导体层23(导体图案23a、23i,)。
模压树脂62可以是热可塑性树脂。作为热可塑性树脂,能够使用聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、特氟龙(注册商标)树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯腈二乙烯丁二烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂。作为模压树脂62,可以使用热熔粘接剂。作为热熔粘接剂,能够使用乙烯醋酸乙烯共聚物、烯烃类、橡胶类、聚酯等的聚酰胺系、聚氨酯类的粘接剂、或者丙烯、或者将丙烯和乙烯、丙烯和丁烯-1等共聚而得到的热可塑性的烯烃类聚合物等。
若连接器50安装于柔性布线基板40,则连接器50的一对端子50a分别经由在保护层42设置的开口部42a而与构成柔性布线基板40的导体层43的电路图案43a、43b连接。
接下来,对上述的发光装置10的发光板20与柔性布线基板40的连接步骤进行说明。
首先,如图21所示那样,在从发光板20的+X侧端部露出的导体图案23a、23i的端部配置各向异性导电膜65。各向异性导电膜65跨导体图案23a、23i而配置。并且,如图22所示那样,使用各向异性导电膜65将构成发光板20的导体层23的导体图案23a、23i与从柔性布线基板40的端部露出的导体层43热压接,而实现电接触。
在发光装置10中,为了将发光板20与柔性布线基板40的接合部100密封而使用模压树脂62,并将其外周用保护带60来覆盖,从而实现机械的可靠性高的密封。因此,通过将模压树脂62对接合部100进行涂布或卷绕等,由此用模压树脂62来覆盖接合部100。
也可以在对模压树脂62卷绕保护带60之后进行模压树脂62的加热、热压接、真空热压接等,但在这样的情况下,在保护带60与模压树脂62之间常常残留空隙。因此,可能会发生水分向接合部100浸入等的不良情况。
因此,准备如图23所示那样能够卷绕于接合部100的长度的复合密封件63。该复合密封件63是通过热压接而成为复合密封体61的部件。该复合密封件63由保护带60及作为粘接层的模压树脂62构成。构成复合密封件63的模压树脂62例如层叠厚度20μm的树脂片,从而调整厚度。例如,模压树脂62的厚度为60μm~120μm。这样,通过将预先层叠有保护带60和模压树脂62的复合密封件63卷绕于接合部100后,进行真空热压接,从而能够以较少的工序制作出不残留空隙的接合部100。
如图24所示那样将复合密封件63卷绕于发光板20与柔性布线基板40的接合部100。复合密封件63的长度需要为,在将复合密封件63卷绕于发光板20与柔性布线基板40的接合部100时足够绕发光板20和柔性布线基板40一圈的长度。具体而言,关于复合密封体61的长度,如果在复合密封体61的卷绕部分取位置P0到位置P3的某1部位,则在该位置的值2πR(整周的长度)需要为在发光板20和柔性布线基板40卷绕1.125周以上且1.8755周以下的长度。这是因为,若复合密封体61的长度为该范围以下,则容易发生水向接合部100浸入等的不良情况,若为该范围以上,则发光装置10的可挠性显著受损。
将复合密封件63卷绕于发光板20和柔性布线基板40时,如图25所示那样,将复合密封件63暂时固定于发光板20以及柔性布线基板40。为了使复合密封件63暂时固定,可以在卷绕复合密封件63前,对复合密封件63、模压树脂62另外涂布粘接剂。
接下来,将复合密封件63热压接于发光板20以及柔性布线基板40。由此,复合密封件63的模压树脂62如图26所示那样,无间隙地填充于发光板20与柔性布线基板40之间。模压树脂62无间隙地紧贴于树脂层24、基板22以及基材41的侧面、露出的导体层23(导体图案23a、23i)。
在上述的发光装置10中,若经由连接器50对图19所示的电路图案43a、43b施加直流电压,则构成发光板20的发光元件30发光。在发光装置10中,对电路图案43a、43b施加20V左右的电压。
如以上说明那样,在本实施方式中,在制造发光装置10时,如例如图25所示那样,复合密封件63卷绕于发光板20与柔性布线基板40的接合部100。接下来,复合密封件63被热压接于发光板20以及柔性布线基板40。经过以上的工序,模压树脂62被填充于发光板20与柔性布线基板40之间。
该模压树脂62无间隙地紧贴于树脂层24、基板22以及基材41的侧面、露出的导体层23(导体图案23a、23i)。因此,露出的导体层23不会暴露于空气、结露中、能够抑制导体层23的腐蚀、由移动引起的绝缘破坏,进而能够抑制接合部100的老化劣化。因此,能够提高发光装置10的可靠性。
另外,在本实施方式中,将层叠有保护带60和模压树脂62的复合膜材料称为复合密封件63,将卷绕并加工于发光板20与发光装置10的接合部100后的、发光装置10内部的相应部分表现为复合密封体61。
图20中的发光板20与柔性布线基板40的间隙长度d1为1mm以上5mm以下,更优选为1.5mm以上3mm以下。其理由是,在对成为复合密封体61的复合密封件63进行真空热压接时,通过变形并扩散的模压树脂62,在接合部100附近的空隙中填充模压树脂62,通过其缓冲效果来防止接合部100的变形,结果,接合部的可靠性提高,来自外部的水的渗透得以防止。另外,若间隙长度d1小于1mm,则有在其中未被充分填充模压树脂62而形成空隙的倾向。另外,若间隙长度d1超过5mm,则间隙部分的接合变弱,在反复进行应力施加等的过于严酷的使用条件下会产生剥离、龟裂,长期的可靠性受损。
例如,在将发光板20与柔性布线基板40用各向异性导电膜65粘接之后,作为接合部100的补强、防湿对策,也考虑仅使用保护带60。但是,若仅用保护带60,则难以从外部将相互连接的发光板20与柔性布线基板40的间隙充分密闭。因此,无法充分抑制由移动引起的绝缘破坏、接合部100的老化劣化。在本实施方式中,模压树脂62无间隙地被填充于发光板20与柔性布线基板之间,因此能够充分抑制由移动引起的绝缘破坏、接合部100的老化劣化。
另外,与通过例如树脂的浇注、基于分配器的树脂的涂布来形成模压树脂62的情况相比较,能够容易并且短时间地形成模压树脂62。并且,在本实施方式中,能够与复合密封件63的热压接处理并行地进行模压树脂62的形成处理。因此,能够简化发光装置10的制造工序,进而能够削减发光装置10的制造成本。
复合密封件63的模压树脂62的厚度优选为60μm以上,更优选为80μm以上。通过使复合密封件63的模压树脂62的厚度为60μm以上,能够防止水分等向发光板20与柔性布线基板40的接合部100的侵入。另外,通过使复合密封件63的模压树脂62的厚度为80μm以上,从而能够几乎完全地防止水分等向发光板20与柔性布线基板40的接合部100的侵入。
另外,在发光装置10中,根据确保可挠性的观点,复合密封件63的模压树脂62的厚度较小为好。在本实施方式中,通过使复合密封件63的模压树脂62的厚度为160μm以下,从而能够维持发光装置10的可挠性。
复合密封体61的模压树脂62被热压接,从而厚度变为80%左右。因此,发光装置10的模压树脂62的厚度优选为56μm以上,更优选为64μm以上。另外,发光装置10的模压树脂62的厚度优选为128μm以下。因此,发光板20与柔性布线基板40的接合部100处的、包含复合密封体61的发光装置10的最厚的部分的厚度,需要为对发光板20的厚度增加138μm而得到的值以上且为对发光板的厚度增加446μm而得到的值以下。
如上述那样规定的模压树脂62的厚度的最优值,相应于基板22以及树脂层24的厚度之和而变动。在发光装置10中,基板22的厚度与树脂层24的厚度之和SUM为约220μm。在发光装置10中,模压树脂62的厚度可以比和SUM小,模压树脂62的厚度可以为和SUM的25%以上58%以下,更优选为29%以上58%以下。
同样地,模压树脂62的厚度的最优值相应于柔性布线基板40的厚度而变动。在发光装置10中,柔性布线基板40的厚度为约80μm。在发光装置10中,模压树脂62的厚度优选为柔性布线基板40的厚度的70%以上160%以下,更优选为80%以上160%以下。
在具有保护带60以及模压树脂62的发光装置10中,能够将发光板20与柔性布线基板40的接合部100的附近处的粘接强度维持得较高。由此,能够抑制发光板20与柔性布线基板40的剥离。
在发光装置10中,如图20所示那样,基板22与柔性布线基板40的距离d1为约2mm。模压树脂62的厚度优选为距离d1的2%以上5%以下,更优选为3%以上5%以下。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不通过上述实施方式来限定。例如,在上述实施方式中,对具备串联连接的8个发光元件30的发光装置10进行了说明。但不限于此,发光装置10也可以具备9个以上或者7个以下的发光元件。发光装置10也可以具备并联连接的多个发光元件30。另外,发光装置10可以具备串联连接的发光元件30与并联连接的发光元件30混合存在的多个发光元件30。
在上述实施方式中,关于导体层23由金属构成的情况进行了说明。但不限于此,导体层23也可以由ITO等的透明导电材料构成。
在上述实施方式中,对发光元件30的电极35、36上形成有凸块37、38的情况进行了说明。但不限于此,在发光元件30的电极35、36上也可以不形成凸块37、38。
在上述实施方式中,发光元件30设为,在一侧的面上形成有一对电极35、36。但不限于此,发光元件30也可以是在一侧的面和另一侧的面具备电极的发光元件。在该情况下,在基板22上也形成导体层。
如图35所示那样,实际上,基板21、22为沿着发光元件30弯曲的形状。具体而言,树脂层24的厚度T2比发光元件301~308的高度T1小,以便导体层23与凸块37、38良好地接触。与树脂层24紧贴的基板21、22具有以配置有发光元件301~308的部分x5外侧突出、发光元件301~308彼此之间的部分凹陷的方式弯曲的形状。通过这样基板21、22弯曲,从而成为通过基板21、22将导体层23向凸块37、38压紧的状态。
在上述实施方式中,关于在基板21、22之间无间隙地形成有树脂层24的情况进行了说明。但不限于此,树脂层24也可以在基板21、22之间局部地形成。例如,可以仅在发光元件的周围形成。另外,例如图36所示那样,树脂层24可以形成为构成将发光元件30包围的间隔件。
在上述实施方式中,对发光装置10的发光板20具备一对基板21、22以及树脂层24的情况进行了说明。但不限于此,也可以如图37所示那样发光板20由1个基板21和保持发光元件30的树脂层24构成。
在发光装置10中,存在发光板20与柔性布线基板40未被配置于同一平面上的情况。尤其是在发光装置10搭载于车辆的情况下,发光板20和柔性布线基板40等的配线·电路部分未被配置于同一平面的情况较多。此时,需要考虑发光板20与柔性布线基板40的接合部100被向与配置发光板20的平面不同的方向拉伸、或对发光板20与柔性布线基板40之间的接合部100反复施加弯曲应力。
另外,在为车辆(vehicle)搭载用的发光装置10的情况下,需要与上述应力同时地还考虑施加由高温·高湿带来的影响。因此,需要将对发光装置10的应力施加与由发光装置10的高温·高湿环境下的使用带来的影响一起进行评价。关于拉伸应力,为了确保车辆搭载用的发光装置10的可靠性,要求:耐受16N的拉伸应力施加,相对于反复弯曲(振动),耐受4N且1000次的反复弯曲,并且在温度85℃、湿度85%的条件下运转了1000个小时后也正常地工作。根据该观点,对于本实施方式涉及的发光装置10,实施如下所述的试验。
以下,记述了对本实施方式的发光装置10实施的试验评价方法。
<渗透探索试验>
针对获得的发光装置10,进行了大致依据JIS Z 2343-1第1部:一般通则:渗透探伤试验方法以及渗透指示图样的分类以及JIS Z2343-2第2部:渗透探伤剂的试验的渗透搜索试验。具体而言,使用荣进化学公司制R-3B(NT)水洗性渗透液,在该渗透液中在真空下浸渍24小时后,在上述渗透液中在常压下浸渍24小时。然后,直接从接合部100的上表面进行显微观察,确认是否有渗透液的渗透。供试体数是5。
<截面空隙观察试验>
实施了发光装置10的截面空隙观察试验。在截面空隙观察试验中,沿着图20的AA线将发光装置10切断后,用光学显微镜观察研磨后的切断面,确认在比保护带60更靠内侧的区域是否有空隙。供试体数是5。
<平均90度剥离强度试验>
实施了发光装置10的平均90度剥离强度试验。试验方法基本上与依据JIS K6854-1:1999的90度剥离试验相同。在90度剥离试验中,如图28、图31所示那样,在坚固的平台上放置发光板20,将基板21粘接于平台。关于基板21的粘接,将比图28的位置Q2靠+X侧的区域或者比图31的位置P3靠+X侧的区域粘接于平台而维持水平的状态。并且,通过将柔性布线基板40向铅垂上方上拉,由此一边将柔性布线基板40从发光板20剥离,一边计测各位置的剥离强度(N/cm)。
在平均90度剥离强度试验中,作为剥离测定器,使用了日新化学(株)制的90度剥离测定器。作为强度测定器,使用了AIKOH制9520型的测定器。作为数据收集器,使用了(株)基恩士(keyence)制GR-3500的收集器。另外,将剥离方向设为90度,将剥离宽度设为5mm,将剥离速度设为24mm/sec,将采样时间设为50ms/s。
测定的开始位置是图28的位置Q1、图31的位置P0。即,在发光装置10不具备模压树脂62以及保护带60的情况下,是各向异性导电膜65从导体层23或者基板21开始剥离的点。另外,在发光装置10具备模压树脂62以及保护带60的情况下,是模压树脂62从保护层42开始剥离的位置。测定的结束位置是接合部100中各向异性导电膜65与导体层23的电接触断开的点。开始点通过肉眼来判定,终点根据导体层43和导体层23的电阻的变化来判定。
具有从开始位置到结束位置的紧贴强度(N/cm)的平均值地、作为发光装置10的平均90度剥离强度。另外,在为将保护带60卷绕于接合部100及其周边、具体而言在图31所例示的位置P0或位置P3部分卷绕有保护带60的发光装置10的情况下,如图30所示那样,将朝向-Z方向观看发光装置10时的保护带60的两端沿着虚线预先切断而进行试验。由此,在保护带60被上下分离的状态下进行试验。本试验中的供试体数是5。
图29是表示图28所示的、在接合部100既未安装保护带60也未安装模压树脂62的发光装置10中的剥离试验结果的图。如图29所示那样,在从接合部100的-X侧端的位置Q1到+X侧端的位置Q2为止的范围中,紧贴强度为4N/cm以下。另外,在位置Q1以下的地方、位置Q2以上的地方,有紧贴强度暂时变高的位置,但在其以外的位置,紧贴强度为4N/cm以下。
另外,不将保护带60的两端切断也进行了发光板20与柔性布线基板40的剥离试验。在该情况下,剥离耐力在任一个部位都为15N/cm以上,但发光装置10的变形量、计测值的变动较大,发光板20与柔性布线基板40间的正确的剥离强度无法计测,所以该方法并不采用。
<粘接强度试验>
实施了发光装置10的粘接强度试验。该情况下也是,试验方法基本上与依据JIS K6854-1:1999的90度剥离试验等同。在粘接强度试验中,如图28、图31所示那样,在坚固的平台上,放置发光板20,并将基板21粘接于平台。关于基板21的粘接,将比图28的位置Q2靠+X侧的区域,或者比图31的位置P3靠+X侧的区域粘接于平台而并维持水平的状态。
然后,将柔性布线基板40向铅垂上方上拉,由此一边将柔性布线基板40从发光板剥离,一边计测各位置处的紧贴强度(N/cm)。接下来,如图29以及图32所示那样,绘制紧贴强度(N/cm)与剥离位置的关系,计算开始剥离之后、紧贴强度最先达到极大的点起到最先达到极小的点为止的紧贴强度(N/cm)的平均值,并将其作为发光装置10的粘接强度而求出。
另外,在为保护带60卷绕于接合部100及其周边,具体而言在图31所例示的位置P0或位置P3部分卷绕有保护带60的发光装置10的情况下,如图30所示那样,将朝向-Z方向地观看发光装置10时的保护带60的两端沿着虚线切断。由此,在保护带60被上下分离的状态下进行试验。本试验中的供试体数是5。
<接合部拉伸可靠性试验>
实施了发光装置10的接合部拉伸可靠性试验。在接合部拉伸可靠性试验中,如图31所示那样,在坚固的平台上,放置发光板20,并将基板21粘接于平台。关于基板21的粘接,将比图28的位置Q2靠+X侧的区域、或者比图31的位置P3靠+X侧的区域粘接于平台并维持水平状态。并且,首先,将柔性布线基板40向铅垂上方以拉伸应力在4秒间从0N达到16N的方式拉伸,在拉伸应力为16N的状态保持了5秒钟后,将应力释放。将该动作反复进行5次。另外,不同于平均90度剥离强度试验的情况,不将保护带60切断而进行了试验。
然后,对于发光装置10,在温度85℃、湿度85%的环境下将20个发光装置10放置500个小时,并将另外的20个发光装置10放置1000个小时之后,对发光装置10通电。然后,计数发光板20的发光元件30不为1个也不点灯的发光装置10的数量。
<接合部反复弯曲可靠性试验>
实施了发光装置10的接合部反复弯曲可靠性试验。在接合部反复弯曲可靠性试验中,如图31所示那样,在坚固的平台上,放置发光板20,并将基板21粘接于平台。关于基板21的粘接,将比图28的位置Q2靠+X侧的区域、或者比图31的位置P3靠+X侧的区域粘接于平台并维持水平状态。并且,首先,将柔性布线基板40向铅垂上方以使拉伸应力在5秒间从0N达到4N的方式拉伸。接下来,使柔性布线基板40伸长,以使以拉伸应力在5秒间从4N达到0N。将这2个动作作为1组反复进行1000次。
另外,此时,不同于平均90度剥离强度试验的情况,不将保护带60切断而进行了试验。然后,对于发光装置10,在温度85℃、湿度85%的环境下将20个发光装置10放置500个小时,并将另外20个发光装置10放置1000个小时之后,对发光装置10通电。然后,计数发光板20的发光元件30不为1个都不点灯的发光装置10的数量。
《实施例》
接下来,对具体的实施例及其评价结果进行叙述。
(实施例1~4)
关于上述实施方式的发光板20と柔性布线基板40,如图21所示那样,在从发光板20的+X侧端部露出的导体图案23a、23i的端部配置带有割断部的各向异性导电膜65,将各向异性导电膜65在160℃下加热压接10秒钟。然后,将割断部剥离。由此,各向异性导电膜65跨导体图案23a、23i而配置。
接下来,如图22所示那样,将构成发光板20的导体层23的导体图案23a、23i与从柔性布线基板40的端部露出的导体层43,隔着各向异性导电膜65进行热压接,实现导体层23与导体图案23a、23i的电接触。
接下来准备能够在发光板20与柔性布线基板40的接合部100卷绕1.5周的长度的、模压树脂62的厚度不同的4种复合密封件63。然后,将复合密封件63卷绕于发光板20与柔性布线基板40的接合部100后,进行真空热压接。
作为复合密封件63的保护带60,使用聚酰亚胺膜,作为模压树脂62,使用环氧类的热固化性树脂。实施例1至4的发光装置10中,分别使用模压树脂62的厚度为60μm、80μm、100μm、120μm的复合密封件63。在接合部100的密封中,使用模压树脂62被预先层叠一体化于保护带60上的复合密封件63(参照图23)。
通过上述的步骤,将各实施例1~4的发光装置10A~10D各制造出110个。然后,关于4种各发光装置10A~10D,对各5个发光装置实施了上述的截面空隙观察试验以及渗透搜索试验。将结果示于图27。发光装置10A~10D都是,基于截面观察的空隙未被观察到,在渗透搜索试验中,未发现渗透液的渗透。
另外,同样地对各10个发光装置实施上述的平均90度剥离强度试验、粘接强度试验。图32是表示图31所示的实施例1的发光装置10A中的剥离耐力试验结果的图。如图32所示那样,在从接合部100的-X侧端的位置P1起到+X侧端的位置P2为止的位置,有时紧贴强度为4N/cm以下。但是,在位置P1以下且到位置P0的地方、位置P2以上且位置P3以下的地方,紧贴强度始终为4N/cm的2倍或2倍以上。另外,位置P0是模压树脂62的-X侧端的位置,位置P3是模压树脂62的+X侧端的位置。
即,在具有模压树脂62的发光装置10中,在接合部100的+X侧以及-X侧的部分,紧贴强度变高,由此,接合部100的剥离被模压树脂62充分地抑制。另外,从位置P0到位置P1为止的粘接强度,是模压树脂62与柔性布线基板40的保护层42之间的粘接强度。另外,从位置P2到位置P3为止的粘接强度,是模压树脂62与发光板20的基板22之间的粘接强度。
将平均90度剥离强度试验中的10个发光装置10的试料的平均值示于图33。另外,将10个发光装置10的粘接强度试验的平均值示于图34。并且,使用40个发光装置10,进行了接合部拉伸可靠性试验。然后,在温度85℃、湿度85%的环境下将20个发光装置10放置500个小时,将另外20个发光装置10放置了1000个小时。然后,对发光装置10通电。然后,计数发光板20的发光元件30不为1个都不点灯的发光装置10的数量。将结果示于图33。
接合部拉伸可靠性试验的结果为,实施例1至4的发光装置10A~10D的全部试料都是,在高温高湿试验中的500个小时工作后和1000个小时工作后,都未发生全部部件点灯不良。另外,关于实施例1至4,使用各40个发光装置10A~10D,进行了接合部反复弯曲可靠性试验。将结果示于图34。实施例1至4的发光装置10A~10D的全部试料都是,在高温高湿试验中的500个小时工作后和1000个小时工作后,都未发生全部部件点灯不良。
(比较例1、2)
比较例1、2的发光装置10,是使用模压树脂62的厚度分别为40μm以及140μm的复合密封件63制造出的发光装置。除了模压树脂62的厚度以外,构成以及制造工序都与实施例1的发光装置10A相同。在比较例1、2的发光装置10中,在几个试料中,观测到空隙、渗透液的渗透,平均90度剥离强度试验的粘接强度与实施例1至4的发光装置10A~10D相比较是低的值。与实施例1的发光装置10A同样地,进行了接合部拉伸可靠性试验以及接合部反复弯曲可靠性试验。将结果示于图33、图34。在任一个试验中都存在点灯不良品。
(比较例3)
比较例3的发光装置10,是不使用保护带60,而使用厚度为80μm的环氧粘接剂作为模压树脂62,并模压出接合部100的发光装置。除了不使用保护带60的点以外,构成以及制造工序都与实施例1的发光装置10A相同。关于比较例3的发光装置10,通过与实施例1的发光装置10A同样的步骤,实施了截面空隙观察试验、渗透搜索试验、平均90度剥离强度试验、粘接强度试验、接合部拉伸可靠性试验以及接合部反复弯曲可靠性试验。将结果示于图27、图33、图34。在任一个试验中都存在点灯不良品。
(比较例4)
比较例4的发光装置10是不使用模压树脂62,而仅将保护带60卷绕于接合部100而制造出的发光装置。除了不使用模压树脂62的点以外,构成以及制造工序都与实施例1的发光装置10A相同。关于比较例4的发光装置10,通过与实施例1的发光装置10A同样的步骤,实施了截面空隙观察试验、渗透搜索试验、平均90度剥离强度试验、粘接强度试验、接合部拉伸可靠性试验以及接合部反复弯曲可靠性试验。将结果示于图27、图33、图34。在任一个试验中都是明显缺乏可靠性的结果。
图41是表示比较例1的发光装置10中的截面的图像。该图像对应于图20所示的截面。如图41的图片所示那样,在发光装置10E中,在箭头所示的位置观察空隙。图片的白色的部分是空隙。比较例1的发光装置10中,关于截面空隙观察试验以及渗透搜索试验这双方,明显观察到了空隙和渗透探索液的渗透。
另一方面,如图27所示那样,在使用了模压树脂62的厚度为60μm的复合密封件63的实施例1的发光装置10A中,5个样本都未确认到填充不良。另外,在使用了模压树脂62的厚度为80μm、100μm以及120μm的复合密封件63的实施例2~4的发光装置10B、10C、10D中也是,在截面空隙观察试验以及渗透搜索试验这双方,未确认到模压树脂62的填充不良。
图42是表示实施例3的发光装置10C中的截面的图像。该图像对应于图20所示的截面。如图42的图片所示那样,在发光装置10C中,在保护带60与基板22之间无间隙地填充有模压树脂62。
在为比较例2的发光装置10的情况下,从图31的位置P3即复合密封体61的端部起,模压树脂62流出到发光板20的表面,其结果,将发光板20局部地覆盖,局部地妨碍发光板20的透光性、视觉辨认性。
<实施例5>
实施例5的发光装置10,使用厚度80μm的丙烯酸类的热可塑性树脂作为构成复合密封件63的模压树脂62,使用聚酰胺类的膜作为保护带60。模压树脂62的厚度也与实施例2是同样的。除了模压树脂62的原料、厚度以外,构成以及制造工序都与实施例1的发光装置10A相同。制造出70个实施例5的发光装置10。并且,通过与实施例1~4的发光装置10A~10D同样的步骤,对实施例5的5个发光装置10实施上述的截面空隙观察试验以及渗透搜索试验,同样地,对实施例5的10个发光装置10E实施了上述的平均90度剥离强度试验、粘接强度试验。并且,使用实施例5的40个发光装置10,实施了将拉伸动作以及伸长动作为1组进行了400个循环以及1000个循环的接合部反复弯曲可靠性试验。
<实施例6>
实施例6的发光装置10,使用厚度20μm的聚醚醚酮(PEEK)膜来代替聚酰亚胺,作为复合密封件63的保护带60。使用了热固化性聚酰亚胺类的树脂作为模压树脂。除了保护带60和模压树脂62的原料以外,构成以及制造工序都与实施例1的发光装置10A相同。制造出70个实施例6的发光装置10。并且,以与实施例1~4的发光装置10A~10D同样的步骤,对实施例6的5个发光装置10实施了上述的截面空隙观察试验以及渗透搜索试验,同样地对实施例6的10个发光装置10,实施了上述的平均90度剥离强度试验、粘接强度试验。并且,使用实施例6的40个发光装置10,实施了将拉伸动作以及伸长动作为1组进行了400个循环以及1000个循环的接合部反复弯曲可靠性试验。
<实施例7、8以及比较例5、6>
在上述的实施例1至6以及比较例1至4中,设计为,在发光板20的端面与柔性布线基板40的端面间形成2mm的间隙。若在发光板20的端面与柔性布线基板40的端面间没有设计上的间隙,则在两端面间,模压树脂62无法进入,而可能形成空隙、或可能两端面过去接近而鼓起、或可能在柔性布线基板40的导体层、各向异性导电膜的接合部发生剥离。另外,若发光板20的端面与柔性布线基板40的端面之间的间隙过宽,则模压树脂62的填充可能发生偏重,导致粘接强度的低下。因此,根据对环境可靠性的观点,尝试实验性地求出发光板20的端面与柔性布线基板40的端面的恰当的间隔。
以在实施例7和比较例5中、发光板20的端面与柔性布线基板40的端面的间隙分别为1.3mm、0.8mm、而且在实施例8以及比较例6中、发光板20的端面与柔性布线基板40的端面的间隙分别为4.5mm、5.2mm的方式慎重地构成。这样,制造出实施例7、8以及比较例5、6的发光装置10。关于除此以外的材料选择、制造工序等,与实施例1的发光装置10A完全同样地来制造。
将在制造出的各实施例7、8以及比较例5、6的发光装置10的截面空隙观察时、对发光板20的端面与柔性布线基板40的端面的间隙d1进行实测而得到的值示于图27。如图27所示可知,各实施例7、8以及比较例5、6的发光装置10按照设计来制造。关于各试料,通过与实施例1的发光装置10A同样的步骤,实施了截面空隙观察试验、渗透搜索试验、平均90度剥离强度试验、粘接强度试验、接合部拉伸可靠性试验以及接合部反复弯曲可靠性试验。将结果示于图27、图33、图34。根据该结果可知,若发光板20的端面与柔性布线基板40的端面的间隙d1不是1mm以上5mm以下,则无法获得充分的连接可靠性。
在上述实施例和比较例中,关于在接合部拉伸可靠性试验以及或者接合部反复弯曲可靠性试验后的高温高湿试验中的500个小时工作后以及1000个小时工作后未成为全数点灯的例子,通过回归分析来研究可靠性试验与剥离强度以及粘接强度之间的相关。
接合部拉伸可靠性试验结果与剥离强度的多项式回归曲线的确定系数R2是0.711,与此相对,接合部拉伸可靠性试验结果与粘接强度的多项式回归曲线的确定系数R2是0.691。因此,可以说接合部拉伸可靠性试验结果与剥离强度的相关更强。为了即使在需要在温度85℃、湿度85%的环境下进行1000个小时的工作的车载用部件中通常要求的、高温·高湿环境下暴露也确保接合部的拉伸可靠性,需要剥离强度至少为4N/cm以上,优选为6N/cm以上,更优选为8N/cm以上。其中,实施例5的数据除外。理由是,丙烯酸树脂在高温·高湿下容易变性这一材料固有的问题。
接下来,关于上述实施例和比较例中、接合部拉伸可靠性试验以及或者接合部反复弯曲可靠性试验后的高温高湿试验中的500个小时工作后以及1000个小时工作后未成为全数点灯的例子,通过回归分析来研究可靠性试验与剥离强度以及粘接强度的相关。
接合部反复弯曲可靠性试验结果与剥离强度的多项式回归曲线的确定系数R2为0.847,与此相对接合部拉伸可靠性试验结果与粘接强度的多项式回归曲线的确定系数R2是0.864。因此,可以说接合部反复弯曲可靠性试验结果与粘接强度的相关更强。
为了即使在需要在温度85℃、湿度85%的环境下进行1000个小时的工作的车载用部件中通常要求的、高温·高湿环境下暴露也确保接合部的反复弯曲可靠性,需要粘接强度至少为6N/cm以上,优选为8N/cm以上。其中,实施例7的数据除外。理由是,由于丙烯酸树脂在高温·高湿下容易变性这一材料固有的问题。
本实施方式的发光装置10具有可挠性。因此,能够如例如图38所示那样、使用于经由曲面玻璃501来展示商品等的展示柜500等的装饰中。即使将发光装置10配置于曲面玻璃501,也能够经由发光装置10进行商品的展示。因此,不会有损商品的展示,能够进行使用了发光装置10的消息的显示等。通过将多个发光装置10排列配置,能够进行与展示柜500的大小相应的显示。不限于展示柜、展示窗的装饰,发光装置10能够用作各种装饰、消息器(messenger)。
本实施方式的发光装置10能够使用于车辆的尾灯。通过使用具有透光性以及可挠性的发光装置10作为光源,能够实现各种视觉效果。图39是关于车辆850的尾灯800将水平面中的树脂壳体的截面和内部构造示意地表示的图。通过将发光装置10沿着尾灯800的树脂壳体的内壁面而配置并且在发光装置10的背面配置反射镜801,从而从发光装置10向反射镜801射出的光,在反射镜801反射后透射发光装置10,并向外部射出。由此,能够形成如同在尾灯800的进深方向有发光装置10以外的光源那样的单元。
上述实施方式的发光装置10,采用图4所示那样、发光元件30配置为直线状。但不限于此,例如也可以如图40所示那样,发光元件30在二维平面上配置为矩阵状。
根据上述各实施方式的发光装置,能够提高接合部的可靠性。其结果,发光装置的可靠性得以确保。
以上,关于本发明的实施方式进行了说明,但关于发光装置10的制造方法,在美国专利申请公开说明书US2017/0250330(WO/2016/047134)中被详细地公开。关于如图40所示那样、元件以矩阵状配置的发光装置,在日本国专利申请2018-164963中被详细地公开。这些内容通过参照而引入本说明书。
对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子提示的,无意限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的方式实施,在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围、主旨中,并且包含在权利要求书记载的发明及其等同的范围中。

Claims (28)

1.一种发光装置,具备:
发光板,该发光板具备:
具有光透射性的第1基板;
在上述第1基板的表面形成的多个导体图案;
与上述导体图案中的某一个连接的多个发光元件;和
将上述发光元件保持于上述第1基板的树脂层;
柔性布线基板,具有与从上述树脂层的端部露出的上述导体图案的露出部电连接的电路图案;
模压树脂,将上述导体图案的露出部和上述电路图案的露出部覆盖,并且将上述发光板的端部和上述柔性布线基板的端部覆盖;以及
保护带,覆盖上述模压树脂,并卷绕于上述发光板与上述柔性布线基板的接合部。
2.如权利要求1所述的发光装置,
上述模压树脂填充于上述树脂层的上述端部与上述柔性布线基板之间。
3.如权利要求1或2所述的发光装置,
具备第2基板,该第2基板具有光透射性,并与上述第1基板隔着多个上述发光元件而对置地配置,
上述模压树脂从上述树脂层的上述端部一直设置到上述第2基板。
4.如权利要求1至3中任一项所述的发光装置,
上述导体图案的露出部与上述电路图案的露出部通过各向异性导电基板而连接。
5.如权利要求1至4中任一项所述的发光装置,
上述模压树脂与上述保护带一起被热压接于上述导体图案的露出部。
6.如权利要求1至5中任一项所述的发光装置,
上述模压树脂设置于上述第1基板与上述第2基板的第1边界以及第2边界。
7.如权利要求1至6中任一项所述的发光装置,
上述模压树脂的质量流动速率为3.0g/10min以上12.3g/10min以下。
8.如权利要求1至7中任一项所述的发光装置,
上述发光板与上述柔性布线基板的平均90度剥离强度为4N/cm以上。
9.如权利要求1至8中任一项所述的发光装置,
上述发光板与上述柔性布线基板的平均紧贴强度为6N/cm以上。
10.如权利要求1至9中任一项所述的发光装置,
在截面空隙观察试验以及渗透搜索试验中,上述模压树脂没有空隙或者渗透。
11.如权利要求1至10中任一项所述的发光装置,
在上述发光板的端面与上述柔性布线基板的端面之间,形成1mm以上5mm以下的间隙。
12.如权利要求1至11中任一项所述的发光装置,
从上述树脂层的端部露出的上述导体图案的露出部和上述柔性基板的电路图案,经由各向异性导电膜、各向异性导电糊剂或各向异性导电油墨而电连接。
13.如权利要求1至5中任一项所述的发光装置,
上述保护带卷绕为上述发光装置的整周的长度的12.5%以上87.5%以下的长度余量。
14.如权利要求1至13中任一项所述的发光装置,
上述模压树脂是热固化性树脂。
15.如权利要求1至14中任一项所述的发光装置,
上述发光板与上述柔性布线基板的接合部处的、包含上述保护带在内的上述发光装置的最厚的部分的厚度,为对上述发光板的厚度加上138μm而得到的值以上,且为对上述发光板的厚度加上446μm而得到的值以下。
16.一种接合部的保护方法,包括:
通过将形成于第1基板的第1导体图案与形成于第2基板的第2导体图案重合并用导电性粘接件来粘接,由此将上述第1基板与上述第2基板电连接的工序;
在上述第1基板与上述第2基板的接合部的边界分别配置树脂材料的工序;
将覆盖上述第1基板和上述第2基板的边界的保护带粘贴于上述第1基板以及上述第2基板的工序;以及
隔着上述保护带将上述树脂材料热压接于上述第1基板和上述第2基板的工序。
17.如权利要求16所述的接合部的保护方法,
上述树脂材料是热熔树脂。
18.如权利要求16或17所述的接合部的保护方法,
上述树脂材料的质量流动速率为3.0g/10min以上12.3g/10min以下。
19.一种发光装置的制造方法,该发光装置具备:
具有光透射性的第1基板以及第2基板;
形成于上述第1基板的表面的多个导体图案;
与上述导体图案中的某一个连接的多个发光元件;
设置于上述第1基板与上述第2基板之间,并保持上述发光元件的树脂层;以及
具有与从上述树脂层的端部露出的上述导体图案的露出部电连接的电路图案的柔性布线基板,
该发光装置的制造方法的特征在于,包括:
使用各向异性导电基板将上述导体图案的露出部与上述电路图案粘接的工序;
将树脂材料配置于上述导体图案的露出部的工序;
将覆盖上述导体图案的露出部的保护带与上述树脂材料一起粘接于上述柔性布线基板的工序;以及
将上述树脂材料与上述保护带一起热压接于上述导体图案的露出部的工序。
20.如权利要求19所述的发光装置的制造方法,
在粘接上述保护带的工序中,
将上述保护带卷绕并粘接于上述第1基板以及上述第2基板。
21.如权利要求19或20所述的发光装置的制造方法,
包括如下工序:
将上述树脂材料配置于上述第1基板的与形成有上述导体图案的露出部的第1面相反的第2面与上述柔性布线基板的边界。
22.如权利要求19至21中任一项所述的发光装置的制造方法,
上述树脂材料是热熔树脂。
23.如权利要求19至22中任一项所述的发光装置的制造方法,
上述树脂材料的质量流动速率为3.0g/10min以上12.3g/10min以下。
24.一种发光装置的制造方法,该发光装置具备:
具有光透射性的第1基板;
形成于上述第1基板的表面的多个导体图案;
与上述导体图案中的某一个连接的多个发光元件;
将上述发光元件保持于上述第1基板的树脂层;以及
具有与从上述树脂层的端部露出的上述导体图案的露出部电连接的电路图案的柔性布线基板,
该发光装置的制造方法的特征在于,包括:
将上述导体图案的上述露出部与上述电路图案粘接的工序;
将层叠模压树脂和保护带而成的复合密封件卷绕于上述露出部的工序;以及
将上述保护带热压接于上述露出部的工序。
25.如权利要求24所述的发光装置的制造方法,
上述发光装置具备隔着上述树脂层而与上述第1基板对置的第2基板,
上述发光装置是使用上述模压树脂的厚度为上述第2基板的厚度与上述树脂层的厚度之和的27%以上且小于72%的复合密封件而被制造的。
26.如权利要求24或25所述的发光装置的制造方法,
上述发光装置是使用上述模压树脂的厚度为上述柔性布线基板的厚度的75%以上且小于200%的复合密封件而被制造的。
27.如权利要求24至26中任一项所述的发光装置的制造方法,
上述发光装置具备隔着上述树脂层而与上述第1基板对置的第2基板,
上述第2基板与上述柔性布线基板的距离为上述模压树脂的厚度的2%以上5%以下。
28.一种车辆用灯具,具有:
发光装置,具备:
第1基板,具有光透射性并形成有导体图案;
发光板,具有对与上述导体图案连接的发光元件进行保持的树脂层;
柔性布线基板,具有与上述导体图案连接的电路图案;
模压树脂,覆盖上述导体图案与上述电路图案的接合部,并且覆盖上述发光板与上述柔性布线基板的一部分;以及
保护带,覆盖上述模压树脂,配置于上述发光板与上述柔性布线基板的接合部,
该发光装置为,上述发光板与上述柔性布线基板的平均90度剥离强度为4N/cm以上,并且,将上述柔性布线基板向铅垂上方拉伸以使拉伸应力达到4N,并反复进行1000次将上述柔性布线基板伸长的动作以使拉伸应力从4N达到0N后,在温度85℃、湿度85%的环境下放置500个小时后维持点灯状态;以及
反射部件,沿着上述车辆用灯具的壳体内壁面而配置,并配置于上述发光装置的背面,
从上述发光装置向上述反射部件方向射出的光,在上述反射部件反射后透射上述发光装置,并向外部射出。
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