JP2007188955A - 発光素子組込み発光フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子のハンダ付けを、リフロー炉を使用して行うことにより、生産コストの軽減を図り、更に、薄型の発光素子組込み発光フィルムを提供する。
【解決手段】表面に導電部を形成した複数片の耐熱性フィルムと、該導電部に接合される複数の発光素子と、該複数片の耐熱性フィルムが貼り付けられる下地フィルムと、を備える発光素子組込み発光フィルムとした。
また、耐熱性フィルムに導電性箔を貼り合わせるステップと、該導電性箔側の面をエッチングして導電部を形成するステップと、該導電部の一部にハンダを付着するステップと、該ハンダの上に発光素子をのせるステップと、該ハンダを溶融して該耐熱性フィルムと該発光素子を接合するステップと、複数片の該耐熱性フィルムに下地フィルムを貼り合わせるステップと、を備える発光素子組込み発光フィルムの製造方法を採用した。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子を組み込んだ発光フィルムに関する。

近年、電球、蛍光灯、陰極線管等の光源の代替として、発光ダイオード（ＬＥＤ（Light Emitting Diode））が利用されている。発光ダイオードは、寿命が５万時間以上（半減期）であるため、長時間使用する光源に適している。また、電球等と比較して、低電力、低発熱等の長所を有する。

発光ダイオードを使用して面状に発光させる光源基板には、硬質な基板の上に、リードフレームを立てて複数の発光ダイオードを配置してハンダで接着して構成したものがある。硬質な基板には、樹脂やアルミニウム等が用いられる。発光ダイオードは、いわゆる砲弾型のものが用いられている。

また、フレキシブル基板の上に、複数の発光ダイオードを配置した光源基板もある。フレキシブル基板の表面は、銅箔などで配線されている。光源基板にフレキシブル基板を用いることにより、設置場所の自由度が増す。フレキシブル基板として、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）フィルムが使用される。
特開２００２−５７３７１号公報 特開２００２−２３２００９号公報 特開２００５−１６６４２６号公報

しかしながら、硬質の基板を用いた光源基板では、基板と発光ダイオードにより大きな厚みを有することになり、設置場所、使用用途が制限される。また、ＰＥＴフィルムを用いた光源基板では、ＰＥＴフィルムは融点が低いため、発光ダイオードをリフロー炉によってハンダ付けすることは困難である。従って、リフロー炉を使用して、ハンダ付けを自動化することができない。このため、発光ダイオードのハンダ付けの工程は手作業で行うことになり、生産効率が上がらず生産コストが上昇するという問題がある。

本発明は、発光素子のハンダ付けをリフロー炉を使用して行うことにより生産コストの軽減を図ることができ、薄型の発光素子組込み発光フィルムを提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。

即ち、本発明は、表面に導電部を形成した複数片の耐熱性フィルムと、前記導電部に接合される複数の発光素子と、前記複数片の耐熱性フィルムが貼り付けられる下地フィルムと、を備える発光素子組込み発光フィルムである。

また、本発明は、耐熱性フィルムに導電性箔を貼り合わせるステップと、前記導電性箔側の面をエッチングして導電部を形成するステップと、前記導電部の一部にハンダを付着するステップと、前記ハンダの上に発光素子をのせるステップと、前記ハンダを溶融して前記耐熱性フィルムと前記発光素子を接合するステップと、複数片の前記耐熱性フィルムに下地フィルムを貼り合わせるステップと、を備える発光素子組込み発光フィルムの製造
方法である。

本発明によれば、発光ダイオードのハンダ付けをリフロー炉を使用して行うことができるので製造コストが減少し、薄型の発光素子組込みフィルムを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

〔実施形態〕
＜構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る発光ダイオード組込み発光フィルムの断面図を示す。土台のフィルムとしての非耐熱性のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム５（本発明の下地フィルムに相当）の上に複数片の耐熱性のＰＩ（ポリイミド）フィルム４が接合されている。ＰＩフィルム４上には、導電性材料である銅箔が貼り合わされ、銅箔により配線パターンが形成されている。発光ダイオード１が銅箔の上に配置され、発光ダイオード１の各端子と銅箔とが、ハンダ２により電気的に接続されている。

図２は、耐熱性のＰＩフィルム４上に銅箔で形成される配線パターンの図を示す。ＰＩフィルム４上に２本の略平行の導電部３が形成されている。この２本の略平行の導電部３の間隔は、発光ダイオード１の１対の端子の間隔に合わせてある。この略平行の導電部３上で、向かい合う位置に、間隔をおいて、ハンダ２が載せられている。このハンダ２が載せられた位置に、発光ダイオード１が配置される。略平行の導電部３の一端には、電源に接続するための導電部３が更に形成される。図２では、略平行の導電部３のうち、左側の上方には電源の正の電極に接続される導電部３Ａが形成され、右側の下方には電源の負の電極に接続される導電部３Ｂが形成されている。図３は、図２の配線パターンに発光ダイオード１を配置した図である。複数の発光ダイオード１が１列に配置されている。

図４は、実施形態の回路図を示す。複数の発光ダイオード１が並列に電気的に接続され、電源に接続される。発光ダイオード１を並列接続することにより、仮に１つの発光ダイオード１が故障して断線した場合でも、他の発光ダイオード１の発光に影響しない。発光ダイオード１を均一に発光させるために、発光ダイオード１と並列に電気抵抗や低電圧装置を接続することもできる。

図５は、発光ダイオード１を接合したＰＩフィルム４をＰＥＴフィルム５に貼り合わせた図である。ＰＩフィルム４に接合された発光ダイオード１の列が、それぞれ略平行になるように並べられている。図４では、ＰＩフィルム４上の上方の導電部３が正の電極に、下方の導電部３が負の電極になるように、ＰＩフィルム４が並べられている。それぞれ極性の同じ電極は接続されて、電源に接続される。このとき、各発光ダイオード１は並列に接続されている。

＜変形例＞
図６は、図３に示す配線パターンの変形例を示す。図３に示すようにＰＩフィルム４上に１列に発光ダイオード１を配置する代わりに、図６の例では、ＰＩフィルム４上に複数列に発光ダイオード１を配置している。この配置であっても、各発光ダイオード１は並列に電気的に接続されている。この場合も、発光ダイオード１を均一に発光させるために、発光ダイオード１と並列に電気抵抗や低電圧装置を接続することもできる。

＜製造方法＞
図７を参照して、本発明の実施形態に係る発光ダイオード組込み発光フィルムの製造方法を説明する。導電性の銅箔と耐熱性のＰＩフィルム４とを接着剤で接着する。銅箔の厚さは、好ましくは４乃至２０μｍである。接着剤として、ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）、ポリエステル、ウレタン等の熱可塑性接着剤が使用される。貼り合わせた複合
フィルムの銅箔側にマスキング法により図２等のような配線パターンをエッチングにより形成する。配線パターン上の発光ダイオード１を配置する位置に、ハンダ２を付着させる。ハンダ２には、好ましくは鉛を含まないものが使用される。ハンダ２を付着させた位置に、発光ダイオード１を載せる。発光ダイオード１には、好ましくは発光ダイオードチップ（表面実装型の発光ダイオード）を使用する。発光ダイオードチップを使用することにより、砲弾型の発光ダイオードを使用するより薄型にすることができる。必要に応じて、電気抵抗等の素子も同様に配置することもできる。配置する発光ダイオード１の数や位置は、使用目的等に応じて自由に選択することができる。発光ダイオード１等の素子の端子には、フラックスを付ける。溶接剤であるフラックスを使用することにより、ハンダが付き易くなる。

発光ダイオード１を載置した複合フィルムをリフロー炉に入れる。ハンダ２が溶融することにより、配線パターンの導電部３と発光ダイオード１とが電気的に接続される。耐熱性のＰＩフィルム４を使用していることにより、リフロー炉の中で、フィルムが変形することはない。リフロー炉から発光ダイオード１と接合したＰＩフィルム４を取り出す。ＰＩフィルム４とＰＥＴフィルム５とを接着剤で接合する。ＰＥＴフィルム５の代わりに、別の汎用のプラスチックフィルムを使用することもできる。ＰＩフィルム４の導電部３を適切に電気的に接続して、発光ダイオード組込み発光フィルムが完成する。

＜実施形態の効果＞
本実施形態の発光ダイオード組込み発光フィルムによれば、発光ダイオードチップ及びフレキシブルなフィルムを使用するので、より薄型の発光光源を提供できる。そのため、本発明の発光ダイオード組込み発光フィルムは、面発光体や広告用の蛍光灯に変わる光源として幅広い用途が期待できる。また、発光ダイオードは、低消費電力、長寿命であるため、本発明の発光ダイオード組込みフィルムを使用した光源装置は、維持管理の手間を少なくすることができる。

また、本実施形態の発光ダイオード組込み発光フィルムは、高価なＰＩフィルムをハンダ付けに必要な部分に使用し、他の部分にＰＩフィルムより耐熱性が劣るが安価な汎用のプラスチックフィルムを使用することにより、大きな面積の発光ダイオード組込み発光フィルムを安価に製造することができる。すなわち、リフロー炉にてＰＩフィルム上の導電性パターンに発光ダイオードをハンダ付けすることにより、発光ダイオードのハンダ付けの自動化を実現する。さらに、ハンダ付け終了後、ＰＩフィルムをＰＥＴ等の汎用プラスチックフィルムに貼り付けることにより耐熱性の劣る安価な材料の利用が可能となる。

本発明の実施形態における発光ダイオード組込み発光フィルムの断面図である。 本発明の実施形態における発光ダイオード組込み発光フィルムの配線パターンを示す図である。 図２の配線パターンに発光ダイオードを配置した図である。 本発明の実施形態の回路図を示す。 本発明の実施形態における発光ダイオード組込み発光フィルムの上面図を示す。 図３に示す発光ダイオードを配置した配線パターンの変形例を示す図である。 本発明の実施形態における発光ダイオード組込み発光フィルムの製造方法を示す図である。

符号の説明

１ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
２ ハンダ
３ 導電部
３Ａ 導電部（＋）
３Ｂ 導電部（−）
４ 耐熱性フィルム（ＰＩフィルム）
５ 下地フィルム（ＰＥＴフィルム）

Claims (9)

1. 表面に導電部が形成された複数片の耐熱性フィルムと、
   前記導電部に接合される複数の発光素子と、
   前記複数片の耐熱性フィルムが貼り付けられる下地フィルムと、
   を備える発光素子組込み発光フィルム。
2. 前記下地フィルムは前記耐熱性フィルムよりも耐熱性の劣るフィルムである
   請求項１に記載の発光素子組込み発光フィルム。
3. 前記耐熱性フィルムはポリイミドフィルムである
   請求項１及び２のいずれか１つに記載の発光素子組込み発光フィルム。
4. 前記発光素子は発光ダイオードである
   請求項１乃至３のいずれか１つに記載の発光素子組込み発光フィルム。
5. 耐熱性フィルムに導電性箔を貼り合わせるステップと、
   前記導電性箔側の面をエッチングして導電部を形成するステップと、
   前記導電部の一部にハンダを付着するステップと、
   前記ハンダの上に発光素子を載置するステップと、
   前記ハンダを溶融して前記導電部に前記発光素子を接合するステップと、
   複数片の前記耐熱性フィルムに下地フィルムを貼り付けるステップと、
   を備える発光素子組込み発光フィルムの製造方法。
6. 前記下地フィルムは前記耐熱性フィルムよりも耐熱性の劣るフィルムである
   請求項５に記載の発光素子組込み発光フィルムの製造方法。
7. 前記耐熱性フィルムはポリイミドフィルムである
   請求項５及び６のいずれか１つに記載の発光素子組込み発光フィルムの製造方法。
8. 前記発光素子は発光ダイオードである
   請求項５乃至７のいずれか１つに記載の発光素子組込み発光フィルムの製造方法。
9. 前記下地フィルムはポリエチレンテレフタレートフィルムである
   請求項５乃至８のいずれか１つに記載の発光素子組込み発光フィルムの製造方法。

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