JP2011023620A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】装置に実装されたときに想定外の撓みが発生しても、設計のやり直しを回避することが可能な配線基板を提供する。
【解決手段】表示装置は、電源が供給される２つの電極のうち、一方の電極がワイヤ７で接続されたＬＥＤ３と、ＬＥＤ３が搭載された搭載パターン２２１とワイヤが接続された第１ワイヤ接続パターン２２２ｘおよび第２ワイヤ接続パターン２２２ｙとが絶縁性基板２１に形成された配線基板２とを備えている。ＬＥＤ３から第１ワイヤ接続パターン２２２ｘにワイヤボンドされる配線方向が、絶縁性基板２１面上の撓み方向である場合に、撓み方向と略直交する方向に、ＬＥＤ３からワイヤボンドされる第２ワイヤ接続パターン２２２ｙが配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、撓みやすい基板本体と、この基板本体に搭載された半導体素子と、前記半導体素子とワイヤボンドにより接続される電極とを備えた配線基板に関する。

携帯電話には、時間やメッセージを表示するために、ＬＥＤにより文字や数字、記号などを表示する表示装置が搭載されている。この表示装置は、矩形状の配線基板にマトリクス状にＬＥＤが配列され、所定の箇所のＬＥＤが点灯するように制御される。しかし、細長い矩形状の配線基板は撓みやすく、凹状や凸状のように湾曲しやすい。

このように撓みやすい細長い矩形状の薄板で形成された配線基板でも、搭載された発光素子を封止する樹脂の剥離を防止することができる表示装置が特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載のＬＥＤ設置用フレキシブル基板は、ＬＥＤチップ同士の間や、ＬＥＤチップ同士の間に位置する端縁部に、フレキシブル基板を曲折させるための切り欠き部が形成されたものである。

特開２００４−１０３９９３号公報

この特許文献１に記載のＬＥＤ設置用フレキシブル基板では、ＬＥＤチップ同士の間や、ＬＥＤチップ同士の間に位置する端縁部に切り欠き部が形成され、この切り欠き部によりできた細首部を積極的に曲折させることで、ＬＥＤが搭載されている搭載部への撓み応力を軽減している。しかし、予め配線基板に切り欠き部を形成しておかなければならないために、実装された装置で、想定されていない方向に曲がった場合には切り欠き部の効果は得られず、再度、配線基板の設計のやり直しとなってしまう。

そこで本発明は、装置に実装されたときに想定外の撓みが発生しても、設計のやり直しを回避することが可能な配線基板を提供することを目的とする。

本発明は、基板本体に搭載された半導体素子に、ワイヤボンドにより接続される電極が設けられた配線基板において、前記半導体素子から第１の電極にワイヤボンドされる配線方向が、基板面上の撓み方向である場合に、前記撓み方向と略直交する方向に、前記半導体素子からワイヤボンド可能な第２の電極が設けられていることを特徴とする。

本発明は、撓み方向に応じてワイヤの配線方向を変更することで対応を図ることができるので、装置に実装されたときに想定外の撓みが発生しても、設計のやり直しを回避することが可能である。また、本発明は、従来の配線基板のように切り欠き部を設けるよりは、電極を設ける方が広いスペースを必要とせず、穴空け工程など特別な工程を必要としないので、工数を増やすことなく配線基板の撓みへの対応を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る表示装置を示す分解斜視図 図１に示す表示装置の断面図 図１に示す表示装置の回路図 本実施の形態に係る配線基板の配線パターンを説明するための図、（Ａ）は拡大図、（Ｂ）は平面図 ＬＥＤを示す図、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図 図４に示す配線基板が撓んだ状態を示す正面図 配線方向を変更した配線基板を示す図、（Ａ）は拡大図、（Ｂ）は平面図 配線方向を変更した配線基板が撓んだ状態を示す正面図 本発明の実施の形態に係る配線基板の第１変形例を示す拡大図 本発明の実施の形態に係る配線基板の第２変形例を示す拡大図

本願の第１の発明は、基板本体に搭載された半導体素子に、ワイヤボンドにより接続される電極が設けられた配線基板において、半導体素子から第１の電極にワイヤボンドされる配線方向が、基板面上の撓み方向である場合に、撓み方向と略直交する方向に、半導体素子からワイヤボンド可能な第２の電極が設けられていることを特徴としたものである。

第１の発明においては、基板本体に半導体素子にワイヤボンドされる第１の電極と第２の電極とが設けられている。この基板本体の基板面上の撓み方向と、半導体素子および第１の電極をワイヤボンドする配線方向が一致する場合には、この撓み方向と略直交する方向に位置する第２の電極が設けられていると、この第２の電極と半導体素子とをワイヤボンドすることで、基板本体が撓み、半導体素子と第１の電極との位置関係が変化しても、撓み方向と略直交する関係にある半導体素子と第２の電極との位置関係は変化の度合いが少ない。従って、本発明の配線基板が実装される装置の実装環境が不明なために、撓み方向が不明な場合でも、撓み方向に応じてワイヤの配線方向を第１の電極から第２の電極へ変更することで対応を図ることができる。

本願の第２の発明は、第１の発明において、第１の電極と第２の電極とは、半導体素子の周囲の９０°ごとに、交互に設けられていることを特徴としたものである。

第２の発明においては、第１の電極と第２の電極とが、半導体素子の周囲の９０°ごとに、交互に設けられていることにより、半導体素子から２本のワイヤを配線する場合でも対応することが可能である。

本願の第３の発明は、第１の発明において、第１の電極と第２の電極とは、連続的に形成されていることを特徴としたものである。

第３の発明においては、第１の電極と第２の電極とが、連続的に形成されていることで、第１の電極と第２の電極とに別々に配線パターンを配線する必要がないので、配線パターンを少なくすることができる。

本願の第４の発明は、第３の発明において、連続的に形成された第１の電極および第２の電極は、半導体素子の周囲全体に形成されていることを特徴としたものである。

第４の発明においては、半導体素子の周囲全体に第１の電極および第２の電極が連続的に設けられていることで、ワイヤの配線方向の選択度を向上させることができる。

（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る配線基板を用いた表示装置を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る表示装置を示す分解斜視図である。図２は、図１に示す表示装置の断面図である。図３は、図１に示す表示装置の回路図である。図４は、本実施の形態に係る配線基板の配線パターンを説明するための図であり、（Ａ）は拡大図、（Ｂ）は平面図である。図５は、ＬＥＤを示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。

本実施の形態に係る表示装置は、二つ折りする折り畳み式の携帯電話装置の背面側にサブディスプレイとして設けられるものである。図１および図２に示すように、表示装置１は、矩形状に形成された配線基板２と、この配線基板２に搭載されたＬＥＤ３と、ＬＥＤ３のそれぞれを隔離する遮光ケース４と、この遮光ケース４の上面に設けられたカバーシート５と、配線基板２の背面側に搭載されたドライバＩＣ６（図３参照）とを備えている。なお、ドライバＩＣ６については図１および図２において図示していない。

配線基板２は、ガラスエポキシ樹脂などにより形成され、基板本体となる絶縁性基板２１に、金属薄膜で形成された図示しない配線パターンが設けられたプリント基板である。ここで、絶縁性基板２１に設けられた配線パターンについて図３から図５に基づいて詳細に説明する。

図３に示すように、配線パターン２２は、ドライバＩＣ６からの横列用配線パターン２２ａがＬＥＤ３の各アノード端子と配線されると共に、ドライバＩＣ６からの縦列用配線パターン２２ｂがＬＥＤ３の各カソード端子と配線されている。このように配線パターン２２が絶縁性基板２１に配線されていることで、ドライバＩＣ６がドットマトリクス状に配置されたＬＥＤ３を１個ごと選択的に点灯駆動することができる。つまり、発光表示装置１は、１個のＬＥＤ３が１つの表示単位となる。この表示単位は、ＬＥＤ３を複数並列接続することで同時点灯する数を増やすことも可能である。

また、図４（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、配線パターン２２としては、ＬＥＤ３が搭載される搭載面側に、ＬＥＤ３がダイボンドされる搭載パターン２２１とＬＥＤ３のアノード電極とワイヤ７を介在させて接続される第１ワイヤ接続パターン２２２ｘ，２２２ｘ（第１の電極）および第２ワイヤ接続パターン２２２ｙ，２２２ｙ（第２の電極）とが形成されている。

この第１ワイヤ接続パターン２２２ｘと第２ワイヤ接続パターン２２２ｙとは、ＬＥＤ３の周囲の９０°ごとに、交互に設けられている。中心に位置するＬＥＤ３と、ＬＥＤ３を挟んで両側に位置する第１ワイヤ接続パターン２２２ｘ，２２２ｘとは、絶縁性基板２１の長手方向に沿って設けられている。また、ＬＥＤ３と、ＬＥＤ３を挟んで両側に位置する第２ワイヤ接続パターン２２２ｙ，２２２ｙとは、矩形状の絶縁性基板２１の長手方向と直交する方向、つまり絶縁性基板２１の短手方向に沿って設けられている。

配線基板２には、これらの搭載パターン２２１と、第１ワイヤ接続パターン２２２ｘ，２２２ｘと、第２ワイヤ接続パターン２２２ｙ，２２２ｙとを露出させ、他の配線パターン２２を保護したり、短絡を防止したりする目的で、絶縁性基板２１面上にレジスト２３が設けられている。

ＬＥＤ３は、文字や数字、記号などを点灯することで表示する点光源で、上述したように配線基板２にドットマトリクス状に配列されている。ここで発光素子であるＬＥＤ３について、図５に基づいて詳細に説明する。

ＬＥＤ３は、導電性の基板３１に、ｎ層３２と発光層３３とｐ層３４とが順次積層され、基板３１の底面側にカソード電極３５が、ｐ層３４上にアノード電極３６が形成されている。つまり、アノード電極３６はワイヤ７により第１ワイヤ接続パターン２２２ｘと導通し、カソード電極３５はダイボンドすることで搭載パターン２２１と導通している（図４参照）。ＬＥＤ３の色は適宜決定することができるが、本実施の形態では、ＬＥＤ３の発光色として橙色のものを使用している。なお、ＬＥＤ３は必要に応じて樹脂封止することも可能である。

図１および図２に示すように、遮光ケース４は、外形が矩形状に形成されたケース本体４１と、ケース本体４１から突出した脚部４２とを備えている。

ケース本体４１には、ＬＥＤ３が搭載された位置に対応させて開口形状が円形の貫通孔４１ａが設けられている。この貫通孔４１ａは、遮光ケース４が配線基板２に配置されると内部にＬＥＤ３が位置することで、それぞれのＬＥＤ３を隔離している。この貫通孔４１ａの周壁部４１ｂは、ＬＥＤ３側より光出射側の方が狭く形成されている。つまり、貫通孔４１ａは、周壁部４１ｂが光出射方向に向かうに従って徐々に開口面積が少なく切頭円錐形状となるように形成されている。この周壁部４１ｂは、開口部分のみを狭くした円筒形とすることも可能である。

脚部４２は、絶縁性基板２１に設けられた取付孔２１ａを挿通した状態で絶縁性基板２１の裏側で固着されることで、遮光ケース４が配線基板２に固定されている。

カバーシート５は、ポリエステル（ＰＳ）樹脂やポリカーボネート（ＰＣ）や樹脂ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂で形成された光透過性を有する無色透明なシートである。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る表示装置の使用状態について、更に図６から図８を参照しながら説明する。図６は、図４に示す配線基板が撓んだ状態を示す正面図である。図７は、配線方向を変更した配線基板を示す図であり、（Ａ）は拡大図、（Ｂ）は平面図である。図８は、配線方向を変更した配線基板が撓んだ状態を示す正面図である。

図４（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ３を搭載し、一方の第１ワイヤ接続パターン２２２ｘにＬＥＤ３がワイヤボンディングされた配線基板２が、携帯電話装置に組み込まれるとする。つまり、ワイヤ７の配線方向が絶縁性基板２１の長手方向と一致した方向である。

ところが、配線基板２が携帯電話装置に組み込まれる作業の中で、または携帯電話装置に組み込まれた後、ユーザの使用状態の中で、図６に示すように配線基板２に、当初想定されていなかった撓みが発生することがある。この撓みは、絶縁性基板２１の長手方向の真ん中を中心として両端部が上側へ曲がったり、下側に曲がったりするものとする。

このような状態では、基板面上の撓み方向（絶縁性基板２１の長手方向）が、ワイヤ７の配線方向と一致しているため、絶縁性基板２１の両端部が上側へ曲がった場合には、搭載パターン２２１と第１ワイヤ接続パターン２２２ｘとの距離が近づくので、ワイヤ７の両端部に寄せる応力が作用する。また、絶縁性基板２１の両端部が下側へ曲がった場合には、搭載パターン２２１と第１ワイヤ接続パターン２２２ｘとの距離が離れるので、ワイヤ７の両端部に引っ張る応力が作用する。

従って、ＬＥＤ３が搭載された配線基板２では、ワイヤ７にストレスが付与されることでワイヤ７のボンディング部分が剥離したり断線したりすることがある。

そこで、図７（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、ワイヤ７の配線を、第１ワイヤ配線パターン２２２ｘから、いずれかの第２ワイヤ配線パターン２２２ｙへ変更することで、配線方向が撓み方向と略直交する方向となる。そうすることで、図８に示すように絶縁性基板２１の長手方向の真ん中を中心として両端部が上側へ曲がったり、下側に曲がったりしても、ワイヤ７には影響が及ばない。

このように、絶縁性基板２１の基板面上の撓み方向と、ＬＥＤ３および第１ワイヤ接続パターン２２２ｘをワイヤボンドする配線方向が一致する場合に、この撓み方向と略直交する方向に位置する第２ワイヤ接続パターン２２２ｙが設けられていることにより、この第２ワイヤ接続パターン２２２ｙとＬＥＤ３とをワイヤボンドすることで、絶縁性基板２１が撓み、ＬＥＤ３と第１ワイヤ接続パターン２２２ｘとの位置関係が変化しても、撓み方向と略直交する関係にあるＬＥＤ半導体素子と第２ワイヤ接続パターン２２２ｙとの位置関係は変化の度合いが少ない。

従って、配線基板２が実装される携帯電話装置の実装環境が不明なために、撓み方向が不明な場合でも、撓み方向に応じてワイヤ７の配線方向を変更することで対応を図ることができるので、設計のやり直しを回避することができる。また、従来の配線基板のように切り欠き部を設けるよりは、電極を設ける方が広いスペースを必要とせず、穴空け工程など特別な工程を必要としない。

なお、第１ワイヤ接続パターン２２２ｘ，２２２ｘと第２ワイヤ接続パターン２２２ｙ，２２２ｙとは２つずつ設けられているが、１つずつでもよい。一方の第１ワイヤ接続パターン２２２ｘおよび第２ワイヤ接続パターン２２２ｙのみとすることができる。そうすることで、隣接するＬＥＤ３との間に余計なスペース（他方の第１ワイヤ接続パターン２２２ｘおよび第２ワイヤ接続パターン２２２ｙのためのスペース）を空けずに配置することができる。

また、ワイヤ７による配線は、ＬＥＤ３側をファーストボンドとし、第１ワイヤ接続パターン２２２ｘまたは第２ワイヤ接続パターン２２２ｙ側をセカンドボンドとしたり、その逆としたりすることが可能である。

本実施の形態の表示装置１の点光源として採用したＬＥＤ３は、電源が供給される２つの電極のうちアノード電極３６のみをワイヤ７で接続している。例えば、ＬＥＤの上面にアノード電極とカソード電極との両方が設けられ、２本のワイヤで電源を供給するＬＥＤである場合には、一方の第１ワイヤ接続パターン２２２ｘにアノード電極、他方の第１ワイヤ接続パターン２２２ｘにカソード電極を接続し、配線方向を変更する場合には、一方の第１ワイヤ接続パターン２２２ｘへの配線を一方の第２ワイヤ接続パターン２２２ｙへ、他方の第１ワイヤ接続パターン２２２ｘへの配線を他方の第２ワイヤ接続パターン２２２ｙへ変更する。つまり、第１ワイヤ配線パターン２２２ｘと第２ワイヤ接続パターン２２２ｙとが、ＬＥＤ３の周囲の９０°ごとに、交互に設けられていることにより２組の電極が設けられているので、ＬＥＤから２本のワイヤを配線する場合でも対応することが可能である。

また、一方の第１ワイヤ配線パターン２２２ｘおよび一方の第２ワイヤ配線パターン２２２ｙをアノード電極用とした場合に、他方の第１ワイヤ接続パターン２２２ｘおよび他方の第２ワイヤ接続パターン２２２ｙと搭載パターン２２１とを導通するように、配線パターン２２を形成しておくと、搭載されるＬＥＤが、上面と底面に電極が設けられたものや、上面にアノード電極とカソード電極の両方が設けられ他のＬＥＤであっても、配線基板を共通して使用することができる。

本実施の形態では、絶縁性基板２１上の撓み方向とワイヤ７の配線方向が同じ方向である場合を説明したが、多少ずれていても、配線方向を第１ワイヤ接続パターン２２２ｘから第２ワイヤ配線パターン２２２ｙへ変更することで、ワイヤ７への応力は緩和されるので、本発明の効果を得ることができる。

次に、第１ワイヤ接続パターンと第２ワイヤ接続パターンとの変形例を、図９および図１０に基づいて説明する。図９は、本発明の実施の形態に係る配線基板の第１変形例を示す拡大図である。図１０は、本発明の実施の形態に係る配線基板の第２変形例を示す拡大図である。なお、図９および図１０においては、図４と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。

図９に示すように、ＬＥＤ３とワイヤボンドされる電極の第１変形例として、第１ワイヤ接続パターンと第２ワイヤ接続パターンとが連続的に形成されたＬ字状接続パターン２２３とすることが可能である。

Ｌ字状接続パターン２２３は、第１ワイヤ接続パターンと第２ワイヤ接続パターンとが連続的に形成されているので、ＬＥＤ３への電源供給のためのパターンを、第１ワイヤ接続パターンおよび第２ワイヤ接続パターンのいずれか一方へ配線すればよいので、それぞれの部分から別々に配線する必要がない。従って、配線パターン数を少なくすることができる。

また、図１０に示すように、ＬＥＤ３とワイヤボンドされる電極の第２変形例として、ＬＥＤ３の周囲全体に連続的に形成した矩形の環状接続パターン２２４とすることも可能である。

環状接続パターン２２４は、ＬＥＤ３の周囲全体に形成されているので、ＬＥＤ３への電源供給のためのパターンを減らせること以外に、第１ワイヤ接続パターンと第２ワイヤ接続パターンとの間に隙間がないので、ワイヤ７の配線方向の選択度を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、絶縁性基板２１に搭載される半導体素子はＬＥＤ３以外に、配線パターンで形成された電極とワイヤで接続される、ＩＣやＬＳＩなどの他の半導体素子であってもよい。

本発明は、装置に実装されたときに想定外の撓みが発生しても、設計のやり直しを回避することが可能なので、撓みやすい基板本体と、この基板本体に搭載された半導体素子と、前記半導体素子とワイヤボンドにより接続される電極とを備えた配線基板に好適である。

１ 表示装置
２ 配線基板
３ ＬＥＤ
４ 遮光ケース
５ カバーシート
６ ドライバＩＣ
７ ワイヤ
２１ 絶縁性基板
２１ａ 取付孔
２２ 配線パターン
２２ａ 横列用配線パターン
２２ｂ 縦列用配線パターン
２３ レジスト
３１ 基板
３２ ｎ層
３３ 発光層
３４ ｐ層
３５ カソード電極
３６ アノード電極
４１ ケース本体
４１ａ 貫通孔
４１ｂ 周壁部
４２ 脚部
２２１ 搭載パターン
２２２ｘ 第１ワイヤ接続パターン
２２２ｙ 第２ワイヤ接続パターン
２２３ Ｌ字状接続パターン
２２４ 環状接続パターン

Claims (4)

1. 基板本体に搭載された半導体素子に、ワイヤボンドにより接続される電極が設けられた配線基板において、
   前記半導体素子から第１の電極にワイヤボンドされる配線方向が、基板面上の撓み方向である場合に、前記撓み方向と略直交する方向に、前記半導体素子からワイヤボンド可能な第２の電極が設けられていることを特徴とする配線基板。
2. 前記第１の電極と前記第２の電極とは、前記半導体素子の周囲の９０°ごとに、交互に設けられている請求項１記載の配線基板。
3. 前記第１の電極と前記第２の電極とは、連続的に形成されている請求項１記載の配線基板。
4. 前記連続的に形成された第１の電極および第２の電極は、前記半導体素子の周囲全体に形成されている請求項３記載の配線基板。

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