JP2008205419A - Substrate for light emitting diode - Google Patents
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Description
本発明は、発光ダイオードを搭載する照明器用基板に関する。 The present invention relates to a substrate for an illuminator on which a light emitting diode is mounted.
発光ダイオードを使用した照明器は大きく分けて2つの方法で作られている。1つは、携帯機器のモニターのバックライトの量産式製造方法と、もう1つはイルミネーションの少量式作成方法である。
発光ダイオードを搭載した基板は携帯機器のモニターのバックライトとして大量に使用されており、基板としてはポリイミドを基材としたフレキシブル基板が一般的である。発光ダイオードは面実装型が使用され薄型になっている。この基板は、原版を使用するホトリソグラフィー技術により製造されるが、回路パターンの原版代、形状を打ち抜く型代を初めとする専用の設備が必要となる。よって、製造数量が1万以上でないとイニシャル費用を償却できないので少量生産には向かない。また、基材のポリイミドは不透明であるため発光ダイオードが搭載された基材の反対面には光が透過しづらい。Illuminators using light emitting diodes are roughly divided into two methods. One is a mass production method for manufacturing backlights for monitors of portable devices, and the other is a method for producing a small amount of illumination.
A substrate on which a light emitting diode is mounted is used in large quantities as a backlight for a monitor of a portable device, and a flexible substrate based on polyimide is generally used as the substrate. The light-emitting diodes are surface-mounted and thin. This substrate is manufactured by a photolithography technique using an original plate, but requires special equipment such as an original plate cost of a circuit pattern and a die cost for punching the shape. Therefore, the initial cost cannot be depreciated unless the production quantity is 10,000 or more, so it is not suitable for small-volume production. Further, since the polyimide of the base material is opaque, it is difficult for light to pass through the opposite surface of the base material on which the light emitting diode is mounted.
基板を使わない方法として、砲弾型の発光ダイオードを装填し電線で配線しているのをクリスマスのイルミネーションとして最近はよく見かけるようになった。この方法は専用の設備が不要であるので手軽に実行することができる。しかしながら手間が掛かるため一品あたりのコストは高く、また、小型・薄型化には適していない。 As a method that does not use a substrate, it has recently become common to see the illumination of Christmas as it is loaded with bullet-type light-emitting diodes and wired with electric wires. Since this method does not require a dedicated facility, it can be easily executed. However, since it takes time, the cost per product is high, and it is not suitable for downsizing and thinning.
近年、室内のインテリア照明の市場が大きくなっており新しい照明器も開発されるようになってきた。和紙の中に発光ダイオードを入れたものも開発されるようになってきた。クリスマス等のイルミネーションで使用される製造方法にて作成されるため発光ダイオードを漉き込んだ部分は10mm程度と厚く、また、電線部分も盛り上がりその存在が鮮明に判別され、紙漉きの度に発光ダイオードおよび電線の位置をそろえねばならず生産性も良くない。 In recent years, the market for indoor interior lighting has grown, and new illuminators have been developed. Japanese paper with light emitting diodes has been developed. Because it is made by a manufacturing method used for illuminations such as Christmas, the portion where the light emitting diode is engraved is as thick as about 10 mm, and the electric wire portion is also raised and its presence is clearly discriminated. The positions of the wires must be aligned and productivity is poor.
フレキシブル基板で面実装型の発光ダイオードを搭載した基板を使用することも検討されるが、基板が水を通さないために漉くことができず、また、通気性がないため乾燥しづらい。さらに、価格も高く1万個以上作る場合でもA4サイズで数千円以上し、数枚であれば数万円となる。発光ダイオードは流れる電流により輝度が変わり通常10mA程度で使用されるが、抵抗器の値により調節される。この抵抗器が必要なため部品点数および接続点数が増えることもコスト増の要因となっている。 Although it is also considered to use a substrate on which a surface mount type light emitting diode is mounted with a flexible substrate, it is difficult to dry because the substrate does not allow water to pass through, and it is difficult to dry because there is no air permeability. Furthermore, even if the price is high and 10,000 or more pieces are made, the A4 size costs several thousand yen or more, and if several pieces, several tens of thousands of yen. The brightness of the light emitting diode changes depending on the flowing current and is usually used at about 10 mA, but is adjusted by the value of the resistor. Since this resistor is required, an increase in the number of parts and the number of connection points also causes an increase in cost.
また、最近熱転写技術を利用して回路パターンを形成する試みがなされている。導電性の樹脂を転写テープに形成し、これを絶縁性の基材にサーマルプリントヘッドにて発生される熱にて転写し回路を直接印刷する方法である。この方法はホトリソグラフィーにて回路を作成する方法と異なり回路パターンの原版が不要で、感光性レジストの塗布・露光・現像・剥離の工程が不要となり簡便に低コストで回路を作成することができ、レジスト、現像液、エッチング液及び剥離液を使用しないので環境にやさしいものとなる。しかしながら転写される回路に限度があり導体抵抗を下げることができない、微細なパターンを印刷できないため電子回路用基板、アンテナパターンを印刷することができず実用化にいたっていないのが現状である。 Recently, attempts have been made to form circuit patterns using thermal transfer technology. In this method, a conductive resin is formed on a transfer tape, and this is transferred to an insulating substrate with heat generated by a thermal print head, and a circuit is printed directly. Unlike the method of creating a circuit by photolithography, this method does not require an original circuit pattern, and the process of applying, exposing, developing, and stripping a photosensitive resist is not required, and a circuit can be easily and inexpensively created. Since no resist, developer, etchant or stripper is used, it is environmentally friendly. However, there is a limit to the circuit to be transferred, the conductor resistance cannot be lowered, and since a fine pattern cannot be printed, the substrate for an electronic circuit and the antenna pattern cannot be printed, so that it is not put into practical use.
解決しようとする問題点は、照明に適した低価格で透明な発光ダイオード用の基板を実現し薄型化させることと、基材に通水・通気性を持たせ和紙で漉くことを実現することである。さらに電流調節用の抵抗器を無くすことである。 The problem to be solved is to realize a low-priced transparent LED substrate suitable for lighting and make it thinner, and to make the base material water-permeable and breathable and to spread it with Japanese paper. It is. Furthermore, it is to eliminate the resistor for adjusting the current.
熱転写技術にて基材に導体を直接印刷して回路を形成し、原版を不要とし工程を短縮した基板において、電気抵抗の低い電源ラインと比較的電気抵抗の高い個別ラインからなり、個別ラインは抵抗器の機能を有するように印刷する導体の材料と膜厚に応じてラインの幅と長さを選定したことを特徴とするものである。 A circuit that forms a circuit by directly printing a conductor on a base material using thermal transfer technology, eliminating the need for an original and shortening the process, and consists of a power line with low electrical resistance and an individual line with relatively high electrical resistance. The width and length of the line are selected according to the material and film thickness of the conductor to be printed so as to have the function of a resistor.
熱転写技術にて作成される回路基板において、回路の一部を形成する任意のラインを複数回重ねて導体を印刷し、前記ラインの抵抗値を下げることを特徴とするものである。 A circuit board produced by a thermal transfer technique is characterized in that a conductor is printed by overlapping a plurality of lines forming a part of a circuit a plurality of times, and the resistance value of the line is lowered.
透明の基材に熱転写技術にて導体を印刷して回路を形成し、光の透過性を有することを特徴とするものである。 A circuit is formed by printing a conductor on a transparent substrate by a thermal transfer technique, and has a light transmission property.
熱転写技術にて作成される回路基板において、回路基板に多数の孔を形成し通水・通気性を持たせたことを特徴とするものである。 A circuit board produced by a thermal transfer technique is characterized in that a large number of holes are formed in the circuit board to provide water permeability and air permeability.
発光ダイオード用基板を芯に漉き込んだ照明機能のあることを特徴とした紙または不織布である。 It is a paper or a non-woven fabric characterized by having an illumination function in which a light emitting diode substrate is inserted into a core.
熱転写技術にて作成される回路基板において、回路の一部を形成する任意のラインを視覚的にデデザイン化したことを特徴とするものである。 In the circuit board produced by the thermal transfer technique, an arbitrary line forming a part of the circuit is visually dedesigned.
本発明の熱転写技術にて直接透明の基材に導体を印刷することにより、回路パターンの原版、打ち抜き型を必要とせずホトリソグラフィーの工程を経なくても生産することができるため基板の価格を大きく引き下げ、かつ、現像液、エッチング液、剥離液等の溶剤を使用しないので環境にやさしい。基板に印刷された導体で抵抗器も形成することができさらにコストを下げることができる利点がある。
基板に空気および水を通すための多数の孔が形成されているので、紙漉きの技術で和紙に挟み乾燥することが可能で小型の発光ダイオードを搭載しおよそ1mm程度の薄い和紙の照明を実現することができる。基材は透明なため和紙の表裏から明かりがでる利点もある。By printing a conductor directly on a transparent base material with the thermal transfer technology of the present invention, it is possible to produce a circuit pattern master without using a punching die without going through a photolithography process. It is environmentally friendly because it is greatly reduced and does not use solvents such as developer, etchant or stripper. There is an advantage that a resistor can also be formed by a conductor printed on the substrate, and the cost can be reduced.
A large number of holes for air and water to pass through are formed in the substrate, so it can be dried by sandwiching it with Japanese paper using a paper-making technique, and a small light-emitting diode is mounted to achieve illumination of thin Japanese paper of about 1 mm. be able to. Since the base material is transparent, there is also an advantage that light is emitted from the front and back of the Japanese paper.
光を通す透明のフィルム基材に熱転写技術により導体を印刷し、電源ラインおよび抵抗器を形成する個別ライン、通気・通水性を持たせるために細かな多数の孔を基板に設け小型の面実装の発光ダイオードを搭載し低価格で、空気、水、光を通す薄型の発光ダイオード基板を低価格で作ることを実現する。また、回路ラインをデザイン化し工芸品に適したものとする。 Printed conductors on a transparent film substrate that transmits light by thermal transfer technology, individual lines that form power lines and resistors, and small surface mounts with numerous fine holes on the board for ventilation and water permeability It is possible to produce a low-cost thin LED substrate that allows air, water, and light to pass through. The circuit line is designed to be suitable for crafts.
図1は本発明の発光ダイオード用基板の1実施例の部品が搭載される面から見た図であり、図2は、本発明の発光ダイオード基板の他の実施例の部品が搭載される側から見た図であり、図3は図1の発光ダイオード用基板に多数の孔を設けた時の部品を搭載される面から見た図である。図4は、発光ダイオード用基板を芯に漉き込んだ照明機能のある和紙の断面図である。 FIG. 1 is a view of a light emitting diode substrate according to one embodiment of the present invention as viewed from the surface on which components of the light emitting diode substrate are mounted. FIG. FIG. 3 is a view seen from a surface on which components are mounted when a large number of holes are provided in the light emitting diode substrate of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a Japanese paper with a lighting function in which a light emitting diode substrate is inserted into a core.
図1の発光ダイオード用基板は、基材1として透明のフィルムを使用しこの表面に導体を印刷し、負極(正極)電源ライン2、正極(負極)電源ライン3、抵抗器4、5を熱転写技術で印刷した。本実施例では透明フィルムとしてPETフィルムを使用した。回路パターンはパソコンのソフト、イラストレータ(商品名)で作図し専用のプリンタで印刷した。厚さ0.1μmの銅をスパッタリング装置にてベーステープに着膜させたリボンを使用し、サーマルプリントヘッドで熱を加えベーステープに着膜されている銅を基材1に転写し印刷した。 The light emitting diode substrate of FIG. 1 uses a transparent film as a
印刷された銅のシート抵抗(正方形の面の抵抗値)は約1Ωであり、一般の基板の導体のシート抵抗が1mΩ程度と比較して非常に大きく、電源ラインの面積を大きくしなければならない。照明用の基板はさほど実装密度が高くないため容易に電源ラインの面積を稼ぐことができるので問題とはならない。本実施例の基板サイズは105mm×148mmのはがきサイズで電源ライン2,3の寸法は100mm×30mmで抵抗値を3Ω強に抑えた。 Printed copper sheet resistance (square surface resistance value) is about 1Ω, the sheet resistance of a general board conductor is much larger than about 1mΩ, and the area of the power line must be increased . Since the board for illumination is not so high in mounting density, the area of the power supply line can be easily obtained, so there is no problem. The substrate size in this example was a postcard size of 105 mm × 148 mm, the dimensions of the
シート抵抗が大きいことを利用して抵抗器を作成することができる。本実施例では発光ダイオード2個に各々10mAと20mA流すように設計した。直列に接続された発光ダイオード及び抵抗器に直流5vを印加すると、発光ダイオードと抵抗器の両端にそれぞれおよそ3vと2vが掛かる。そこで、抵抗器を200Ωにすれば10mAを流すことができる。本実施例の抵抗器4は幅2mm長さ200mmとし100Ωの抵抗器を作り発光ダイオードに20mA流すようにした。抵抗器5は幅2mmとし長さを400mmにすることにより200Ωの抵抗器を作成し発光ダイオードに10mA流すようにした。 A resistor can be created by utilizing the large sheet resistance. In this embodiment, the design is such that 10 mA and 20 mA flow through the two light emitting diodes, respectively. When DC 5v is applied to the light emitting diode and the resistor connected in series, approximately 3v and 2v are applied to both ends of the light emitting diode and the resistor, respectively. Therefore, if the resistor is 200Ω, 10 mA can be passed. The
抵抗器4,5と負極(正極)電源ライン3の間に発光ダイオード6,7を搭載し電源ライン2および3に直流電圧5vを加えると発光ダイオードに各々20mAと10mAの電流が流れ発光する。電極ライン2、3は3Ω強の抵抗を持っているが抵抗器4の100Ωと比較して3%強であり、その程度の誤差による輝度の差は人の目には全く判別できず照明器としては全く問題がない。 When the
図2は電源ラインを2層にし、抵抗値を下げた例である。回路パターンは図1と全く同じであるが電源ラインのみ2回印刷されている。イラストレータで回路パターンを2枚準備した。1枚目は図1と全く同じ物で2枚目は図2の負極(正極)電源ライン21と正極(負極)電源ライン22のみの回路パターンである。最初に前者のパターンを印刷し、次に後者のパターンを印刷し電源ラインを2層とし抵抗値をおよそ半分の2Ω弱とした。このようにして導体を複数回印刷して抵抗値を下げる事ができる。 FIG. 2 shows an example in which the power supply line has two layers and the resistance value is lowered. The circuit pattern is exactly the same as in FIG. 1, but only the power line is printed twice. Two circuit patterns were prepared with an illustrator. The first sheet is exactly the same as FIG. 1, and the second sheet is a circuit pattern of only the negative electrode (positive electrode)
本実施例の基板に発光ダイオードを搭載しガラス等に貼れば薄型の照明が実現できる。また、筒状に丸めてガラスコップ等にはめれば丸い照明ができ透明基材を通して光が照らされる。 If a light emitting diode is mounted on the substrate of this embodiment and attached to glass or the like, thin illumination can be realized. Moreover, if it is rolled into a cylindrical shape and fitted in a glass cup or the like, round illumination can be achieved and light is illuminated through the transparent substrate.
図3は多数の細かな孔を備えた発光ダイオードの基板の実施例を示すもので、図1の基板に孔を加工したものである。本実施例ではパンチングにて孔加工した。孔の直径は1mmでピッチは2mmである。よって4平方ミリメートルの中で0.785平方ミリメートルの孔が開くので抵抗値がおよそ20%弱上る。よってこの分を補正すれば所定の抵抗値が得られる。 FIG. 3 shows an embodiment of a substrate of a light emitting diode provided with a large number of fine holes, in which holes are processed in the substrate of FIG. In this example, the hole was formed by punching. The hole diameter is 1 mm and the pitch is 2 mm. Therefore, since a hole of 0.785 square millimeters is opened in 4 square millimeters, the resistance value increases by about 20%. Therefore, if this amount is corrected, a predetermined resistance value can be obtained.
紙漉きで、まず目標の紙の厚みの半分の厚みになるまで紙を漉きベース層1とし、その漉かれた紙の上に、多数の孔を形成された基板に発光ダイオード6を搭載した基板を載せ、さらに紙を漉いてカバー層2を形成し目的の厚みにする。このとき基板に形成された多数の孔が水を通すので紙漉きを可能とする。この実施例の場合、紙漉き工程での水および乾燥の熱による酸化を低減するために導体を保護するカバー層43を設けている。カバー層43の材料としてシリコンの樹脂をコーティングした。また、発光ダイオード6の封止をおこなう封止樹脂に同様のシリコン樹脂を使用した。これらの保護はより品質を上げるときに使用する。
また、予め2枚の紙を漉きそれらの間に多数の孔を形成した基板を挟んで発光ダイオード基板を和紙に挟むことができるが、多数形成された孔が通気性を持たせるので乾燥さえることが可能となる。このようにして発光ダイオード基板を和紙に挟むことを可能とする。
尚、紙漉きと同様な方法で製作可能な不織布も利用することができる。First, the paper is rolled up until the thickness becomes half the thickness of the target paper, and the
In addition, it is possible to sandwich a light-emitting diode substrate between Japanese paper by sandwiching two sheets of paper in advance and sandwiching a substrate with a large number of holes between them. However, since the numerous holes are breathable, they can be dried. Is possible. In this way, the light emitting diode substrate can be sandwiched between Japanese paper.
In addition, the nonwoven fabric which can be manufactured by the method similar to papermaking can also be utilized.
図5は、図1の電源ラインをデザイン化した例である。本発明の発光ダイオード用基板をガラスに貼り付けて照明にしたとき回路パターンが見え、時には、この模様が無粋に見えるときがある。よって、この対策として回路パターンをデザイン化する。熱転写技術にて作成される回路のラインを電気的な機能にデザインとしての機能を付加する。これによりさらに工芸品としてふさわしいものにする。 FIG. 5 shows an example of designing the power supply line of FIG. When the light emitting diode substrate of the present invention is attached to glass for illumination, a circuit pattern can be seen, and sometimes this pattern can appear insignificant. Therefore, a circuit pattern is designed as a countermeasure. The function of the circuit line created by the thermal transfer technology is added to the electrical function. This makes it more suitable as a craft.
1 基材
2 負極(正極)電源ライン
3 正極(負極)電源ライン
4,5 抵抗器
6,7 発光ダイオード
21 2層目負極(正極)電源ライン
22 2層目正極(負極)電源ライン
31 孔
41 ベース層(和紙)
42 カバー層(和紙)
43 カバー層(発光ダイオード基板)
44 封止樹脂
51 デザインを施された負極(正極)電源ライン
52 デザインを施された正極(負極)電源ラインDESCRIPTION OF
42 Cover layer (Japanese paper)
43 Cover layer (light emitting diode substrate)
44 Sealing resin 51 Designed negative electrode (positive electrode) power line 52 Designed positive electrode (negative electrode) power line
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JP2007075543A JP2008205419A (en) | 2007-02-21 | 2007-02-21 | Substrate for light emitting diode |
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Cited By (1)
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JP2014220422A (en) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 東芝ライテック株式会社 | Illuminating device |
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2007
- 2007-02-21 JP JP2007075543A patent/JP2008205419A/en active Pending
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JP2014220422A (en) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 東芝ライテック株式会社 | Illuminating device |
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