JP2017520915A - Uv保護を備えた可撓性ledアセンブリ - Google Patents

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Abstract

可撓性LEDアセンブリ(300)が記載される。より詳細には、基板の上又は中に位置付けられた導電性特徴部(304、306)を備えた基板(302)と、UV劣化に対抗して保護するように、基板の露出した部分の上に位置付けられるセラミック層(310)とを有する、可撓性LED(320)アセンブリ、並びにかかるアセンブリの作製方法が記載される。【選択図】図3

Description

本明細書は、可撓性LEDアセンブリに関する。
可撓性回路及びアセンブリは、多くの場合、プリンタ、コンピュータ、モニタなどの電子機器の様々な用途で、コネクタとして使用される。かかる回路は、可撓性及び省スペースの両方の点で、これまで使用されていた硬質回路基板に勝る利益を提供する。
回路向けのより高可撓性材料への動きにより、かかる回路に搭載されたLEDからのUV光に暴露されたときに、例えば可撓性のポリイミド基板を従来のセラミック基板と比較すると、高可撓性材料は劣化がより激しいなどの課題が生まれてきた。本明細書は、回路基板の劣化を防止しながらLEDの可撓性を維持する解決策を提供することを目的とする。
1つの態様では、本明細書は可撓性LEDアセンブリに関する。可撓性LEDアセンブリは、可撓性ポリマー基板と、第1及び第2の導電性特徴部と、セラミック層とを備える。第1の導電性特徴部は、可撓性基板内及びその表面上に位置付けられる。第2の導電性特徴部は、第1の導電性特徴部からある距離で、可撓性基板内及びその表面上に位置付けられ、それによって可撓性ポリマー基板の一部分が第1及び第2の導電性特徴部の間に露出する。セラミック層は、第1及び第2の導電性特徴部の間の露出した可撓性ポリマー表面上に位置付けられる。
別の態様では、本明細書は可撓性LEDアセンブリに関する。可撓性LEDアセンブリは、可撓性ポリマー基板と、第1の導電性特徴部と、セラミック層とを備える。本可撓性ポリマー基板は、それを貫通して延在するビアを有する。第1の導電性特徴部は可撓性基板の下面に位置付けられ、第1の導電性特徴部の一部分はビアの下に位置付けられる。セラミック層は、可撓性ポリマー基板の上面に位置付けられる。任意に、アセンブリは、可撓性ポリマー基板及び可撓性基板の下面に位置付けられた第2の導電性特徴部に第2のビアを含んでもよく、第2の導電性特徴部の一部分は第2のビアの下に位置付けられる。
更に別の態様では、本明細書は、LEDアセンブリの作製方法に関する。本方法は、セラミック層を基板の表面に適用する工程であって、セラミックの適用前の基板が、露出した上面がポリマーである第1の部分と露出した上面が導電性金属である第2の部分とを備えている、工程と、前記セラミックを基板の表面の前記第2の部分から除去する工程と、前記基板の表面の前記第2の部分にある前記導電性金属に表面仕上げを施す工程と、を含む。
本明細書による可撓性LEDアセンブリの断面図である。 本明細書による可撓性LEDアセンブリの断面図である。 本明細書による可撓性LEDアセンブリの断面図である。 本明細書による可撓性LEDアセンブリの断面図である。 本明細書による可撓性LEDアセンブリの作製方法を示すフローチャートである。 本明細書による可撓性LEDアセンブリの作製方法を示すフローチャートである。 本明細書による可撓性LEDアセンブリの作製方法を示すフローチャートである。 本明細書による可撓性LEDアセンブリの作製方法を示すフローチャートである。 本明細書による可撓性LEDアセンブリの作製方法を示すフローチャートである。 本明細書による可撓性LEDアセンブリの作製方法を示すフローチャートである。
図面は、必ずしも寸法通りではない。図中に用いられる同様の数字は、同様の構成要素を示す。しかしながら、所与の図面において、ある構成要素を指すのにある数字を使用することは、別の図面で同じ数字が付された構成要素を限定しようとするものではないことが理解されるであろう。
以下、本開示の様々な例示的実施形態を、特に図面を参照して記載する。本開示の例示的な実施形態は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を採用してもよい。したがって、本開示の実施形態は、以下に記述する例示的な実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びその任意の等価物において説明される限定によって制御されるものであることを理解されたい。
以下の記載では、その一部を形成すると共に例証を目的として示される、添付図面を参照する。他の実施形態が想到され、本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく実施されてもよいことを理解されたい。したがって、以下の詳細な記載は、限定的な意味で解釈されないものとする。
特段の指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される、特徴部のサイズ、量、及び物理的性質を表す全ての数字は、全ての場合において、「約」という語によって修飾されているものと理解されたい。したがって、そうでないとの指摘がない限り、上記の明細書及び添付の特許請求の範囲において説明される数値パラメータは、本明細書に開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の性質に応じて変動する可能性がある近似値である。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用するとき、単数形「a」、「an」、及び「the」は、その内容が他に明確に示されない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用するとき、「又は」という用語は、その内容が他に明確に示されない限り、「及び/又は」を含む意味で一般に用いられる。
「下部」、「上部」、「〜の下」、「下方」、「上方」、及び「〜の上」などが挙げられるがそれらに限定されない、空間に関連する用語は、本明細書で使用される場合、ある要素(複数可)の別の要素に対する空間的関係を述べる説明を容易にするために利用される。かかる空間に関連する用語は、図面に示され本明細書に記載される特定の配向に加えて、使用中又は動作中のデバイスの異なる配向を包含する。例えば、図面に示される物体を反転させるか又は裏返した場合、他の要素の下方又はその下にあるものとしてそれまで記載されていた部分は、それら他の要素の上方に来る。
本明細書で使用するとき、例えば、ある要素、構成要素、若しくは層が、別の要素、構成要素、若しくは層と「一致する境界面」を形成するか、これらの「上にある」か、これらに「接続される」か、これらと「連結される」か、又はこれらと「接触する」として記載されるとき、例えば、特定の要素、構成要素、若しくは層の直接上にあるか、直接これらに接続されるか、直接これらと連結されるか、これらと直接接触している場合があり、あるいは介在する要素、構成要素、若しくは層上にあるか、これらに接続されるか、これらに連結されるか、又はこれらと接触していてもよい。例えば、ある要素、構成要素、若しくは層が、別の要素の「直接上にある」か、それに「直接接続される」か、それと「直接連結する」か、又はそれと「直接接触する」ものとして表される場合、例えば介在する要素、構成要素、又は層は存在しない。
図1は、本明細書による可撓性LEDアセンブリ100の断面図を提供している。可撓性LEDアセンブリ100は、可撓性ポリマー基板102を備える。可撓性ポリマー基板102は、好ましい一実施形態では、ポリイミドで作られてもよい。あるいは、基板102は、PET、液晶性ポリマー、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリマー、又は別の適切な可撓性材料であってもよい。可撓性ポリマー基板102は、一般に、誘電性材料である。アセンブリ100は、可撓性基板102内及びその表面上に位置付けられる、第1の導電性特徴部104を備える。例えば、第1の導電性特徴部は、基板の面内に明確に位置付けられるが、基板102の表面部分105a、105b上にも位置付けられる。アセンブリ100は、可撓性基板内及びその表面(例えば、表面部分107a、107b)上にやはり位置付けられる、第2の導電性特徴部106を更に備える。
第2の導電性特徴部は、第1の導電性特徴部104からある距離に位置付けられ、それによって、可撓性ポリマー基板の一部分が第1及び第2の導電性特徴部108の間に露出する。少なくとも1つの実施形態では、第1及び第2の導電性特徴部は銅で作られてもよいが、他の導電性材料が使用されてもよい。最後に、セラミック層110は、第1及び第2の導電性特徴部の間の露出した可撓性ポリマー表面108上に位置付けられる。セラミック110はまた、基板の表面上で第1及び第2の導電性特徴部の対向面に位置付けられてもよく、それによって、可撓性基板102のあらゆる露出部分がセラミックで覆われる。特定の実施形態では、セラミック110は、それぞれ適切なUV遮蔽能力を提供する、Al、AlN、又はBNであってもよいが、UV遮蔽性を備えた他のセラミックが利用されてもよい。
図2は、本明細書による可撓性LEDアセンブリ200の別の実施形態を示している。この実施形態では、可撓性LEDアセンブリは、ビア212が貫通して延在する、可撓性ポリマー基板202を備える。第1の導電性特徴部204は可撓性基板の下面205に位置付けられ、導電性特徴部204の一部分はビア212の下に位置付けられる。セラミック層210は、可撓性ポリマー基板の上面207に位置付けられる。それに加えて、可撓性LEDアセンブリ200は、可撓性ポリマー基板に第2のビア214を備えてもよく、第2の導電性特徴部206は可撓性基板の下面205に位置付けられる。第2の導電性特徴部206の少なくとも一部分は、第2のビア214の下に位置付けられる。第1及び第2の導電性特徴部は、セラミック層、及び可撓性ポリマー基板(同じ名称の対応する特徴部に対して)のように、アセンブリ100の導電性特徴部に関して記載した性質を有し得る。
当然ながら、図1及び2の構造は可撓性LEDアセンブリを例証しているが、最終的に、LEDはその構造体に搭載される。多数の適切なLED構造体が使用されてもよい。図3は、1つのかかる構造体を示している。可撓性LEDアセンブリ300は、第1の導電性特徴部304及び第2の導電性特徴部306の両方に搭載される、LED 320を備える。可撓性ポリマー基板302は、セラミック層310によって、LED 320から放射されるUV光から遮蔽されている。この特定の構造体は、LED 320がフリップチップ又は横型ダイであるものであってもよい。LED 320がフリップチップの場合、はんだ付け技術を使用して、第1の導電性特徴部304及び第2の導電性特徴部306に結合されてもよい。あるいは、LEDは、第1及び第2の導電性特徴部に共晶接合されてもよい。
異なる実施形態では、LEDは、第1及び第2の導電性特徴部の一方又は両方にワイヤボンディングされてもよい。図4は、1つの例示的な構造体を示している。この場合、可撓性LEDアセンブリ400は、第2の導電性特徴部406ではなく第1の導電性特徴部404に搭載されたLED 420を備える。他の構造体の場合のように、可撓性ポリマー基板402は、セラミック層によって、LEDから放射されるUV光から遮蔽される。しかしながら、ここでは、LEDは第2の導電性特徴部406にワイヤボンディングされる。また、第1の導電性特徴部404にワイアヤボンディングされてもよく、又はエポキシ樹脂結合接着剤を使用して、導電性ペースト、異方性導電性ペースト(ACP)、異方性導電性フィルム(ACF)、若しくは共晶結合を使用して、第1の導電性特徴部に取り付けられてもよい。
別の態様では、本明細書は、LEDアセンブリを作製する方法に関する。かかる方法が図5a〜5cに示されている。方法の第1の工程は、図5aに示されるように、セラミック層510を基板530の表面532に適用する工程であり、基板は、セラミック510の適用前は、露出した上面がポリマーである第1の部分(即ち、第1の部分522)と、露出した上面が導電性金属526である第2の部分(即ち、第2の部分524)とを含む。一実施形態では、セラミック層510は、スパッタリングプロセスを使用して適用されてもよい。適用されるセラミック層510は、セラミック層110に関して記載した任意の適切な材料、例えば窒化アルミニウムであってもよい。一実施形態では、導電性金属526は銅であってもよい。
図5bに示される次の工程は、セラミック510を基板の表面の第2の部分524から除去する工程である。除去する工程は、多数の適切な手段を通して遂行されてもよい。例えば、1つの例では、粘着性のライナーが、第2の部分に対応するセラミック510の領域上に積層されてもよい。粘着性のライナーが除去されるとき、第2の部分524が覆うセラミックを剥離される。あるいは、セラミック510は、剛毛ブラッシング技術、(即ち研磨用基板を使用してセラミックを機械的にブラッシングする)を使用して、第2の部分の上部から除去してもよい。更に別の例では、セラミック層は、微細エッチングプロセスを使用して、第2の部分524の上部から除去されてもよい。
次に、本方法は、基板の表面の第2の部分524において、導電性金属526に表面仕上げを施すことを含む。図示されるように、表面仕上げは、表面の第2の部分524上にある種のめっきを行うことを伴ってもよい。例えば、表面仕上げは、無電解めっき、電気めっき、又は浸漬めっきを用いためっきを含んでもよい。一実施形態(図5cに例として示される)では、表面仕上げは、最初にニッケル層536をめっきし、次に金又は銀の層538をめっきすることを含んでもよい。
同じ種類のプロセスは、図2に示されるものに類似した可撓性LEDアセンブリにも使用されてもよい。かかるプロセスが図6a〜6cに示されている。ここで、やはり第1の工程(図6aに示される)は、セラミック層610を基板630の表面632に適用する工程であり、基板は、セラミック610の適用前は、露出した上面がポリマーである第1の部分(即ち、第1の部分622)と、露出した上面が導電性金属626である第2の部分(即ち、第2の部分624)とを含む。
図6bに示される次の工程は、セラミック610を基板の表面の第2の部分624から除去する工程である。除去する工程は、図5bに関して上述したものなど、多数の適切な手段を介して遂行されてもよい。
最後に、本方法は、基板の表面の第2の部分624において、導電性金属626に表面仕上げを施すことを含む。図示されるように、表面仕上げは、表面の第2の部分624上にある種のめっきを行うことを伴ってもよい。例えば、表面仕上げは、無電解めっき、電気めっき、又は浸漬めっきを用いためっきを含んでもよい。一実施形態(図6cに例として示される)では、表面仕上げは、最初にニッケル層636をめっきし、次に金又は銀の層638をめっきすることを含んでもよい。
以下は、例示的な実施形態の一覧である。
実施形態1は、可撓性LEDアセンブリであって、
可撓性ポリマー基板と、
可撓性基板内及び可撓性基板の表面上に位置付けられた第1の導電性特徴部と、
第1の導電性特徴部から所定の距離において前記可撓性基板内及び可撓性基板の表面上に位置付けられた第2の導電性特徴部であって、前記第1の導電性特徴部と前記第2の導電性特徴部との間に前記可撓性ポリマー基板の一部分が露出されるようになっている、第2の導電性特徴部と、
前記第1の導電性特徴部と前記第2の導電性特徴部との間の前記露出した可撓性ポリマーの表面上に位置付けられる、セラミック層と、を備える、可撓性LEDアセンブリである。
実施形態2は、前記第1の導電性特徴部及び前記第2の導電性特徴部の両方に搭載されたLEDを更に備え、前記可撓性ポリマー基板が、前記セラミック層によって前記LEDから放射されるUV光から遮蔽される、実施形態1に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態3は、前記可撓性ポリマー基板がポリイミドを含む、実施形態1に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態4は、前記可撓性ポリマー基板が、PET、液晶性ポリマー、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、又は熱可塑性ポリマーを含む、実施形態1に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態5は、前記第1の導電性特徴部及び第2の導電性特徴部が銅を含む、実施形態1に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態6は、前記セラミックが、Al、AlN、又はBNを含む、実施形態1に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態7は、前記LEDがフリップチップを含む、実施形態2に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態8は、前記フリップチップがはんだ付け技術を使用して結合されている、実施形態7に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態9は、前記LEDがワイヤボンディングされたLEDを含む、実施形態2に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態10は、前記LEDが横型ダイを含む、実施形態2に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態11は、前記LEDが前記第1の導電性特徴部及び前記第2の導電性特徴部に共晶結合されている、実施形態2に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態12は、前記第2の導電性特徴部ではなく前記第1の導電性特徴部に搭載されたLEDを更に備え、前記可撓性ポリマー基板が前記セラミック層によって、前記LEDから放射されるUV光から遮蔽されている、実施形態1に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態13は、前記LEDが、エポキシ結合接着剤、導電性ペースト、異方性導電性ペースト(ACP)、異方性導電性フィルム(ACF)、又は共晶結合を使用して、前記第1の導電性特徴部に取り付けられている、実施形態12に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態14は、前記可撓性ポリマー基板が誘電体を含む、実施形態1に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態15は、
可撓性ポリマー基板を貫通して延在するビアを備える当該可撓性ポリマー基板と、
前記可撓性基板の下面に位置付けられた第1の導電性特徴部であって、前記第1の導電性特徴部の一部分が前記ビアの下に位置付けられている、第1の導電性特徴部と、
前記可撓性ポリマー基板の上面に位置付けられたセラミック層と、を備える、可撓性LEDアセンブリ。
実施形態16は、前記可撓性ポリマー基板内にある第2のビアと、前記可撓性基板の下面に位置付けられた第2の導電性特徴部とを更に備え、前記第2の導電性特徴部の一部分が前記第2のビアの下に位置付けられている、実施形態15に記載の可撓性LEDアセンブリである。
実施形態17は、LEDアセンブリを作製する方法であって、
セラミック層を基板の表面に適用する工程であって、前記基板が、前記セラミックの適用前に、露出した上面がポリマーである第1の部分と、前記露出した上面が導電性金属である第2の部分と、を備える、工程と、
前記セラミックを前記基板の表面の前記第2の部分から除去する工程と、
前記基板の表面の前記第2の部分内の前記導電性金属に表面仕上げする工程と、を含む、方法。
実施形態18は、セラミックを基板の表面の第2の部分から除去する工程が、粘着性のライナーを第2の部分に対応するセラミックの領域上に積層する工程と、粘着性のライナーを除去することによってセラミックを第2の部分から剥離する工程とを含む、実施形態17に記載の方法である。
実施形態19は、前記セラミックを前記基板の表面の前記第2の部分から除去する工程が、剛毛ブラッシング技術を利用する工程を含む、実施形態17に記載の方法である。
実施形態20は、前記セラミックを前記基板の表面の前記第2の部分から除去する工程が、前記セラミックを微細エッチングする工程を含む、実施形態17に記載の方法である。
実施形態21は、前記導電性金属が銅を含む、実施形態17に記載の方法である。
実施形態22は、前記導電性金属を表面仕上げする工程が、無電解めっき、電気めっき、又は浸漬めっきを含む、実施形態17に記載の方法である。
実施形態23は、前記導電性金属を表面仕上げする工程が、最初にニッケル層をめっきし、次に金又は銀の層をめっきする工程を含む、実施形態17に記載の方法である。
実施形態24は、前記セラミック層がスパッタリングプロセスを使用して適用される、実施形態17に記載の方法である。
実施形態25は、前記セラミックが窒化アルミニウムを含む、実施形態17に記載の方法である。

Claims (15)

  1. 可撓性ポリマー基板と、
    前記可撓性基板内及び可撓性基板の表面上に位置付けられた第1の導電性特徴部と、
    前記第1の導電性特徴部から所定の距離において前記可撓性基板内及び可撓性基板の表面上に位置付けられた第2の導電性特徴部であって、前記第1の導電性特徴部と前記第2の導電性特徴部との間に前記可撓性ポリマー基板の一部分が露出されるようになっている、第2の導電性特徴部と、
    前記第1の導電性特徴部と前記第2の導電性特徴部との間の前記露出した可撓性ポリマーの表面上に位置付けられた、セラミック層と、
    を備える、可撓性LEDアセンブリ。
  2. 前記第1の導電性特徴部及び前記第2の導電性特徴部の両方に搭載されたLEDを更に備え、前記可撓性ポリマー基板が、前記セラミック層によって前記LEDから放射されるUV光から遮蔽されている、請求項1に記載の可撓性LEDアセンブリ。
  3. 前記可撓性ポリマー基板がポリイミドを含む、請求項1に記載の可撓性LEDアセンブリ。
  4. 前記セラミックが、Al、AlN、又はBNを含む、請求項1に記載の可撓性LEDアセンブリ。
  5. 前記LEDが、前記第1の導電性特徴部及び前記第2の導電性特徴部にはんだ接合されたフリップチップを備える、請求項2に記載の可撓性LEDアセンブリ。
  6. 前記LEDが前記第1の導電性特徴部及び前記第2の導電性特徴部に共晶接合されている、請求項2に記載の可撓性LEDアセンブリ。
  7. 前記第2の導電性特徴部ではなく前記第1の導電性特徴部に搭載されたLEDを更に備え、前記可撓性ポリマー基板が前記セラミック層によって、前記LEDから放射されるUV光から遮蔽されている、請求項1に記載の可撓性LEDアセンブリ。
  8. 前記LEDが、エポキシ結合接着剤、導電性ペースト、異方性導電性ペースト(ACP)、異方性導電性フィルム(ACF)、又は共晶接合を使用して、前記第1の導電性特徴部に取り付けられている、請求項7に記載の可撓性LEDアセンブリ。
  9. 可撓性ポリマー基板を貫通して延在するビアを備える当該可撓性ポリマー基板と、
    前記可撓性基板の下面に位置付けられた第1の導電性特徴部であって、前記第1の導電性特徴部の一部分が前記ビアの下に位置付けられている、第1の導電性特徴部と、
    前記可撓性ポリマー基板の上面に位置付けられたセラミック層と、
    を備える、可撓性LEDアセンブリ。
  10. 前記可撓性ポリマー基板内にある第2のビアと、前記可撓性基板の下面に位置付けられた第2の導電性特徴部とを更に備え、前記第2の導電性特徴部の一部分が前記第2のビアの下に位置付けられている、請求項9に記載の可撓性LEDアセンブリ。
  11. LEDアセンブリを作製する方法であって、
    セラミック層を基板の表面に適用する工程であって、前記基板が、前記セラミックの適用前に、露出した上面がポリマーである第1の部分と、前記露出した上面が導電性金属である第2の部分と、を備える、工程と、
    前記セラミックを前記基板の表面の前記第2の部分から除去する工程と、
    前記基板の表面の前記第2の部分内の前記導電性金属を表面仕上げする工程と、
    を含む、方法。
  12. 前記セラミックを前記基板の表面の前記第2の部分から除去する工程が、粘着性のライナーを前記第2の部分に対応するセラミックの領域上に積層する工程と、前記粘着性のライナーを除去することによって前記セラミックを前記第2の部分から剥離する工程とを含む、請求項11に記載の方法。
  13. 前記導電性金属を表面仕上げする工程が、最初にニッケル層をめっきし、次に金又は銀の層をめっきする工程を含む、請求項11に記載の方法。
  14. 前記セラミック層がスパッタリングプロセスを使用して適用される、請求項11に記載の方法。
  15. 前記セラミックが窒化アルミニウムを含む、請求項11に記載の方法。
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