JP4772882B2

JP4772882B2 - 配線基板および発光装置

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Publication number: JP4772882B2
Application number: JP2009053677A
Authority: JP
Inventors: 丈晴内藤; 和昭茨木; 宣和加藤
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: US8496350B2; TW201043106A; US20100226126A1; JP2010212283A; KR101131070B1; CN101826593A; CN101826593B; KR20100100637A; TWI413470B

Description

本発明は、複数の発光素子を電気的に接続するための配線手段に関し、特に、ＦＦＣ（Flexible Flat Cable）を有する配線基板と、このような配線基板と複数の発光素子とを有する発光装置に関する。

昨今、照明手段の小型化、軽量化、省電力化、耐久性やメインテナンス性の向上、低コスト化、色調や明度等の緻密な制御の実現などを目的として、電球や冷陰極管といった真空管類である従来の発光手段から、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のソリッドステートな発光素子への代替が進んでいる。

具体的な例として、液晶ディスプレイのバックライトは、小型のディスプレイについては比較的以前からＬＥＤやＥＬ（Electro Luminescence）が採用されていたが、大型のディスプレイについては、液晶ディスプレイの薄型化、軽量化、省電力化、耐久性やメインテナンス性の向上、低コスト化、色調や明度等の緻密な制御の実現などを目的として、従来の冷陰極管を用いた発光装置から、複数のＬＥＤをアレイ状に配置してなる発光装置か、あるいは、複数のＬＥＤをライン状に配置してなる発光装置を複数アレイ状に並列させてなるものが、近年広く採用されつつある。

ここで、複数の発光素子をライン状またはアレイ状に配置してなる発光装置は、ＬＥＤ等の発光素子の他に、複数の発光素子を一括して電源や発光制御回路接続すべく複数の発光素子を直列または並列に電気的に接続するための配線手段を有している。

複数の発光素子をアレイ状に配置してなる発光装置の配線手段としては、複数の発光素子を接続するための導電パターンが形成されたプリント基板が用いられている。

また、複数の発光素子をライン状に配置してなる発光装置は、例えば、屋内外に張り巡らすイルミネーションに利用されるリボン状発光装置に用いられる配線ケーブルが特許文献１に開示されている。この配線ケーブルは、複数の導電線が並列した状態で一体の被覆で覆われてなるフラットハーネスの類であり、その側部に対の欠対が複数個所形成されている。そして、対の突起を持つ樹脂製ホルダ一体の複数のＬＥＤモジュールが、その対の突起を対の切欠に嵌めるようにして取り付けられる。

特開２００８−２１８０１３号公報

しかし、プリント基板を用いた配線手段は、液晶ディスプレイのサイズ毎に個別に設計および製造することが必要であるため、汎用性が低く、コストパフォーマンスの点で不利な面がある。

また、特許文献１に開示された配線ケーブルは、使用に際して種々の形状に変形させるリボン状発光装置に用いることを想定しているが故に、液晶ディスプレイ等の電子機器のバックライトのように、正確な寸法で製造されるべきであると共に定在的に設置されるべき発光装置における配線手段には適していないし、ハーネスとＬＥＤモジュールの樹脂製ホルダとの合計の厚さは、近年益々要求されている液晶ディスプレイの薄型化の足枷となる。

それ故、本発明の課題は、発光装置の薄型化に寄与すると共に汎用性が高い、複数の発光素子を接続する配線基板を提供することである。

本発明の他の課題は、そのような配線基板を有する発光装置を提供することである。

本発明によれば、複数の発光素子を電気的に接続する配線基板において、絶縁ベースフィルムならびに該絶縁ベースフィルムに配設された導電パターンを有するＦＦＣ（Flexible Flat Cable）と、前記ＦＦＣの前記導電パターンを複数の導電パターン分割片に分断する分断部とを有し、前記複数の導電パターン分割片のそれぞれによって前記複数の発光素子間を連結することにより、前記複数の発光素子を直列接続することを特徴とする配線基板が得られる。

前記導電パターンは、互いに平行に延びて対をなす導電パターン第１対片および導電パターン第２対片を含み、前記分断部は、前記導電パターン第１対片および前記導電パターン第２対片にそれぞれ１つ以上交互に形成され、前記導電パターン第１対片における前記複数の導電パターン分割片のそれぞれと、前記導電パターン第２対片における前記複数の導電パターン分割片のそれぞれとによって交互に前記複数の発光素子間を連結することにより、該複数の発光素子を直列接続するものであってもよい。

前記ＦＦＣは、前記導電パターンを挟んで前記絶縁ベースフィルムと対向するように形成された絶縁カバーフィルムをさらに有し、前記分断部は、前記導電パターンと前記絶縁ベースフィルムまたは前記絶縁カバーフィルムのうちの少なくとも一方と共に形成され、前記絶縁カバーフィルムには、前記導電パターンと前記発光素子との電気的接続をすべき箇所に対応して前記導電パターンを露出させる切欠部が形成されていてもよい。

前記ＦＦＣは、前記導電パターンと平行に形成された第２の導電パターンをさらに有し、前記ＦＦＣの一端側にて前記導電パターンおよび前記第２の導電パターン間に導電性を有する部材が接続されることにより、前記ＦＦＣの他端における前記導電パターンおよび前記第２の導電パターンは、直列接続された前記複数の発光素子に電源を供給するための対の給電ランドとして機能するものであってもよい。

前記ＦＦＣの前記他端における前記絶縁ベースフィルムの裏面に貼り付けられ、前記対の給電ランドを補強する先端補強板をさらに有し、前記ＦＦＣの前記他端は、ＦＦＣ用コネクタに挿抜される給電リードとして機能するものであってもよい。

前記複数の発光素子のそれぞれは、その底面に形成された対の給電端子ならびに対の給電端子間に形成された放熱用金属部材を有するものであり、前記複数の導電パターン分割片のそれぞれの内一方は、前記対の給電端子の一方と前記放熱用金属部材とにハンダ接合するものであってもよい。

前記ＦＦＣのうちの少なくとも複数の発光素子を搭載すべき箇所を含む領域における前記絶縁ベースフィルムの裏面に取り付けられ、前記ＦＦＣを補強する補強フレームをさらに有していてもよい。

前記絶縁カバーフィルムの少なくともおもて面は、前記複数の発光素子が発する光を反射するように構成されていてもよい。また、前記絶縁ベースフィルムは、レーザ溶接用レーザ光を透過するように構成されていてもよい。

本発明によればまた、前記配線基板と、前記複数の発光素子とを有することを特徴とする発光装置が得られる。この場合、並列された複数の前記配線基板と、並列された複数組の前記複数の発光素子とを有していてもよい。

本発明による複数の発光素子を接続する配線基板は、発光装置の薄型化に寄与すると共に、汎用性が高い。

本発明の実施例１による配線基板を示す図であり、（ａ）は配線基板の平面図であり、（ｂ）は配線基板の貫通孔部を拡大して示す平面図であり、（ｃ）は配線基板のＦＦＣの構造を説明するための斜視図であり、（ｄ）はＦＦＣの平面図であり、（ｅ）は配線基板に発光素子が搭載されてなる発光装置の平面図であり、（ｆ）は発光装置の等価回路図である。本発明の実施例２による配線基板を示す図であり、（ａ）は配線基板の平面図であり、（ｂ）は配線基板のＦＦＣの構造を説明するための斜視図であり、（ｃ）は配線基板に発光素子が搭載されてなる発光装置の平面図であり、（ｄ）は発光装置の等価回路図である。図２（ｃ）に示された発光装置の使用例を示す図である。本発明の実施例３による配線基板を説明するための図であり、（ａ）は配線基板が適用される発光素子の上方から見た斜視図であり、（ｂ）は配線基板が適用される発光素子の下方から見た斜視図であり、（ｃ）は配線基板の使用方法を説明するための要部を拡大かつ透視的に示した下方からの斜視図である。

本発明による複数の発光素子を接続する配線基板は、複数の発光素子を電気的に接続する配線手段の一種である。

特に、本配線基板は、絶縁ベースフィルムならびに該絶縁ベースフィルムに配設された導電パターンを有するＦＦＣ（Flexible Flat Cable）と、ＦＦＣの導電パターンを複数の導電パターン分割片に分断する分断部とを有している。そして、複数の導電パターン分割片のそれぞれによって複数の発光素子間を連結することにより、該複数の発光素子を直列接続する。

ＦＦＣの厚さが数十μｍときわめて薄いため、本配線基板を有する発光装置の高さは、導電体として導電線を有するケーブルを用いる場合に比べ、ほぼ発光素子の高さ寸法程度にまで薄型化が可能である。さらに、複数の発光素子間を連結する導体として、ＦＦＣが元来有する導電パターンを打ち抜き加工によって分割して用いるため、複数の発光素子間を連結すべく、プリント基板を特定のパターンにエッチングしたり、金属板を特定のパターンにプレス加工する必要がなく、規格化された汎用のＦＦＣを所定の長さに切断して用いることができ、汎用性が高い。

以下、図面を参照して、本発明による配線基板のより具体的な実施例を詳細に説明する。

［実施例１］
図１（ａ）〜（ｆ）を参照すると、本発明の実施例１による配線基板は、複数の発光素子としてのＬＥＤチップ６０を電気的に接続するものである。尚、ＬＥＤチップ６０は、その底面に形成されたアノード端子およびカソード端子を有している。

本配線基板は、規格化された汎用品であるＦＦＣ１０と、４個の分断部（以下、「貫通孔部」という）２０とを有している。

ＦＦＣ１０は、図１（ｃ）および（ｄ）から明らかなように、規格化された汎用品であり、絶縁ベースフィルム１１と、第１の導電パターン１２と、第２の導電パターン１３と、絶縁カバーフィルム１４とを有している。

第１の導電パターン１２は、絶縁ベースフィルム１１のおもて面上に直線状に延びるように形成されている。第２の導電パターン１３は、絶縁ベースフィルム１１上に第１の導電パターン１２に平行に形成されている。絶縁カバーフィルム１４は、第１の導電パターン１２および第２の導電パターン１３を挟んで絶縁ベースフィルム１１のおもて面を覆うように形成されている。

絶縁カバーフィルム１４には、第１の導電パターン１２および第２の導電パターン１３の電気的接続をすべき箇所に対応してこれら導電パターンを露出させるように切欠部１４ｓが形成されている。本例において、切欠部１４ｓは、ＬＥＤチップ６０の接続箇所（四箇所）と、後述する抵抗チップ７０の接続箇所（一箇所）である。また、ＦＦＣ１０の端部における後述する対の給電ランド１２ｔおよび１３ｔも、図示しないＬＥＤ駆動回路（電源回路）からの電源ラインが第１の導電パターン１２および第２の導電パターン１３に電気的接続すべき箇所であるため、絶縁カバーフィルム１４に覆われていない。よって、このＦＦＣ１０の端部領域にも、切欠部が形成されているとも云える。

さて、貫通孔部２０は、図１（ａ）および（ｂ）から明らかなように、ＦＦＣ１０の第１の導電パターン１２を絶縁ベースフィルム１１および絶縁カバーフィルム１４と共に打ち抜いて形成されている。貫通孔部２０は、第１の導電パターン１２を複数の導電パターン分割片１２ａに分断している。そして、本配線基板は、複数の導電パターン分割片１２ａのそれぞれによって４個のＬＥＤチップ６０（図１（ｅ）および（ｆ））間を連結することにより、複数のＬＥＤチップ６０を直列接続している。

尚、本実施例ではプレスによる打ち抜きで貫通孔部２０を形成したが、レーザ等により形成してもよい。また、貫通孔部２０は、絶縁ベースフィルム１１にはなくてもよい。即ち、導電パターン分割片１２ａが形成されればよく、必ずしも貫通させる必要はない。

ＦＦＣ１０の一端側（図１（ｅ）中、右側）にて、第１の導電パターン１２および第２の導電パターン１３間には、導電性を有する部材としての抵抗チップ７０が接続される。これにより、ＦＦＣ１０の他端（図１（ｅ）中、左端）における第１の導電パターン１２および第２の導電パターン１３は、直列接続された複数のＬＥＤチップ６０に電源を供給するための対の給電ランド１２ｔおよび１３ｔとして機能する。本例においては、給電ランド１２ｔには、図示しないＬＥＤ駆動回路（電源回路）からの電源ラインが接続される一方、給電ランド１３ｔには、ＬＥＤ駆動回路からのグランドラインが接続される。

また、絶縁カバーフィルム１４の少なくともおもて面は、複数のＬＥＤチップ６０が発する光を反射するように構成されている。具体的には、絶縁カバーフィルム１４は、白色フィルムである。ただし、これに限らず、少なくとも表面に白色や銀色の塗装を施すなどしてもよい。また、ＬＥＤチップ６０や抵抗チップ７０をレーザ溶接する場合は、ＦＦＣ１０の裏面からレーザ溶接用レーザ光を照射するために、絶縁ベースフィルム１１は、レーザ溶接用レーザ光を透過するように構成される。具体的には、絶縁ベースフィルム１１として透明フィルムを採用するなどする。さらに、ＬＥＤチップ６０や抵抗チップ７０をリフロー工程によって搭載する場合は、絶縁ベースフィルム１１および絶縁カバーフィルム１４は、リフロー炉の高温に耐える材料で形成される。

以上説明した本配線基板に、４個のＬＥＤチップ６０と、１個の抵抗チップ７０が搭載されることにより、ライン状の発光装置が構成される。尚、本例においては、４個のＬＥＤチップ６０を搭載する長さとしたが、本発明による発光装置は、規格化されたＦＦＣを巻回してあるリールから発光素子の搭載数に応じた長さで切り出すことにより、所望の長さに構成できる。さらに、このようなライン状の発光装置を複数並列して設けることにより、発光素子がアレイ状に配置された発光装置が得られ、例えば液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる。また、本例においては、導体が直線状に延びて形成されたＦＦＣを用いているが、本発明はこれに限らず、導体が曲線状に延びて形成されたＦＦＣを用いることにより、種々の形状の発光装置を実現可能である。

［実施例２］
本発明の実施例２は、導電パターン（第１の導電パターン）が、互いに平行に延びて対をなす導電パターン第１対片および導電パターン第２対片を含んでいる点で、実施例１と異なる。このため、実施例２における実施例１と同一または同様の構成については、図中同一または同様の符号を付すと共に、詳細な説明は省略する。

図２（ａ）〜（ｄ）ならびに図３を参照すると、本発明の実施例２による配線基板において、第１の導電パターン１２’は、互いに平行に延びて対をなす導電パターン第１対片１２１および導電パターン第２対片１２２を含んでいる。

分断部（以下「貫通孔部」という）２１および２２は、導電パターン第１対片１２１および導電パターン第２対片１２２にそれぞれ１つ以上、交互に形成されている。本例においては、貫通孔部２１は１個、貫通孔部２２は２個である。

そして、導電パターン第１対片１２１における複数の導電パターン分割片１２１ａのそれぞれと、導電パターン第２対片１２２における複数の導電パターン分割片１２２ａのそれぞれとによって交互に複数のＬＥＤチップ６０間を連結することにより、複数のＬＥＤチップ６０を直列接続する。

また、図３から明らかなように、ＦＦＣ１０’の他端における絶縁ベースフィルム１１の裏面には、電源ライン用の給電ランド１２２ｔとグランドライン用の給電ランド１３ｔとの対を補強する先端補強板３０が貼り付けられている（図２には表示せず）。これにより、ＦＦＣ１０’の他端は、ＦＦＣ用コネクタ９０に挿抜される給電リードとして機能する。先端補強板３０は、ＦＦＣ用コネクタ９０に低摩擦で挿抜するために、摩擦係数が低い表面となっている。具体的には、先端補強板３０は、フッ素系樹脂から成るなどしている。尚、ＦＦＣ用コネクタ９０は、ＬＥＤ駆動回路（電源回路）が形成された電源基板８０上に実装されている。

本配線基板はまた、図３から明らかなように、ＦＦＣ１０’のうちの少なくとも複数のＬＥＤチップ６０を搭載すべき箇所を含む領域における絶縁ベースフィ
ルム１１の裏面に取り付けられ、ＦＦＣ１０’を補強する補強フレームを有している。この補強フレームは、本例においては、発光装置（バックライト）のバックフレーム４０によって構成されている。ＦＦＣ１０’のバックフレーム４０への固定は、例えば、ＦＦＣ１０’に貫通孔部２１および２２と同時工程にて形成されたネジ孔１０ｈ（図２（ａ）および（ｃ））を介して、図示しないネジでネジ留め固定される。尚、本発明において、固定方法はネジ留めに限定されないし、また、固定箇所も二箇所に限定されるものではない。

本実施例ではプレスによる打ち抜きで貫通孔部２１、２２を形成したが、レーザ等により形成してもよい。

また、貫通孔部２１、２２は、絶縁ベースフィルム１１にはなくてもよい。即ち、導電パターン分割片１２１ａ、１２２ａが形成されればよく、必ずしも貫通させる必要はない。

［実施例３］
本発明の実施例３は、発光に伴い発熱して高温になる発光素子の放熱を促進するように構成されている点で、実施例２と異なる。このため、実施例３における実施例２と同一または同様の構成については、実施例２の図面を援用することとして図面を省略し、かつ、図中同一または同様の符号を付すと共に、詳細な説明は省略する。

図４（ａ）および（ｂ）を参照すると、本発明の実施例３による配線基板の接続対象であるＬＥＤチップ６０は、その底面に形成された対の給電端子としてのアノード端子６２およびカソード端子６３と、アノード端子６２およびカソード端子６３間に形成された放熱用金属部材６４とを有している。

図４（ｃ）を参照すると、本発明の実施例３による配線基板において、導電パターン分割片１２１ａは、アノード端子６２またはカソード端子６３と共に、放熱用金属部材６４にもハンダ接合している。尚、放熱用金属部材６４は、アノード端子６２またはカソード端子６３と共に導電パターン分割片１２２ａに接続するようにしてもよい。このような構成により、ＬＥＤチップ６０の発光に伴い発生した熱は、放熱用金属部材６４から導電パターン分割片１２１ａまたは導電パターン分割片１２２ａに熱伝導しながら放熱される。よって、ＬＥＤチップ６０の放熱効果が高められる。

以上本実施例では導電パターンを挟んで絶縁ベースフィルムと絶縁カバーフィルムとを貼り付けてＦＦＣを形成したが、絶縁ベースフィルムと絶縁カバーフィルムとのうちの一方のみを用い、絶縁フィルム内に導電パターンを配設するようにしてもよいし、絶縁ベースフィルムと絶縁カバーフィルムとの間に接着剤や粘着剤層を配置して、接着剤や粘着剤層内に導電パターンを配設してもよい。

以上説明した実施例に限定されることなく、本発明は、その範囲内であれば、種々の変形が可能であることは云うまでもない。

本発明は、例えば、ＬＣＤのバックライト等に利用できる。

１０、１０’ ＦＦＣ
１０ｈネジ孔
１１絶縁ベースフィルム
１２、１２’ 第１の導電パターン
１２１導電パターン第１対片
１２２導電パターン第２対片
１２ａ、１２１ａ、１２２ａ導電パターン分割片
１２ｔ、１３ｔ、１２２ｔ給電ランド
１３第２の導電パターン
１４絶縁カバーフィルム
１４ｓ切欠部
２０、２１、２２貫通孔部（分断部）
３０先端補強板
４０バックフレーム
６０ＬＥＤチップ
６２アノード端子
６３カソード端子
６４放熱用金属部材
７０抵抗チップ

Claims

複数の発光素子を電気的に接続する配線基板において、
絶縁ベースフィルムならびに該絶縁ベースフィルムに配設された導電パターンを有するＦＦＣ（Flexible Flat Cable）と、
前記ＦＦＣの前記導電パターンを複数の導電パターン分割片に分断する分断部とを有し、
前記複数の導電パターン分割片のそれぞれによって前記複数の発光素子間を連結することにより、前記複数の発光素子を直列接続し、
前記複数の発光素子のそれぞれは、その底面に形成された対の給電端子ならびに対の給電端子間に形成された放熱用金属部材を有するものであり、
前記複数の導電パターン分割片のそれぞれの内一方は、前記対の給電端子の一方と前記放熱用金属部材とにハンダ接合することを特徴とする配線基板。
前記導電パターンは、互いに平行に延びて対をなす導電パターン第１対片および導電パターン第２対片を含み、
前記分断部は、前記導電パターン第１対片および前記導電パターン第２対片にそれぞれ１つ以上交互に形成され、
前記導電パターン第１対片における前記複数の導電パターン分割片のそれぞれと、前記導電パターン第２対片における前記複数の導電パターン分割片のそれぞれとによって交互に前記複数の発光素子間を連結することにより、該複数の発光素子を直列接続する請求項１に記載の配線基板。
前記ＦＦＣは、前記導電パターンを挟んで前記絶縁ベースフィルムと対向するように形成された絶縁カバーフィルムをさらに有し、
前記分断部は、前記導電パターンと前記絶縁ベースフィルムまたは前記絶縁カバーフィルムのうちの少なくとも一方と共に形成され、
前記絶縁カバーフィルムには、前記導電パターンと前記発光素子との電気的接続をすべき箇所に対応して前記導電パターンを露出させる切欠部が形成されている請求項１または２に記載の配線基板。
前記ＦＦＣは、前記導電パターンと平行に形成された第２の導電パターンをさらに有し、
前記ＦＦＣの一端側にて前記導電パターンおよび前記第２の導電パターン間に導電性を有する部材が接続されることにより、前記ＦＦＣの他端における前記導電パターンおよび前記第２の導電パターンは、直列接続された前記複数の発光素子に電源を供給するための対の給電ランドとして機能する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線基板。
前記ＦＦＣの前記他端における前記絶縁ベースフィルムの裏面に貼り付けられ、前記対の給電ランドを補強する先端補強板をさらに有し、前記ＦＦＣの前記他端は、ＦＦＣ用コネクタに挿抜される給電リードとして機能する請求項４に記載の配線基板。
前記ＦＦＣのうちの少なくとも複数の発光素子を搭載すべき箇所を含む領域における前記絶縁ベースフィルムの裏面に取り付けられ、前記ＦＦＣを補強する補強フレームをさらに有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板。
前記絶縁カバーフィルムの少なくともおもて面は、前記複数の発光素子が発する光を反射するように構成されている請求項３乃至６のいずれか一項に記載の配線基板。
前記絶縁ベースフィルムは、レーザ溶接用レーザ光を透過するように構成されている請求項１乃至７のいずれか一項に記載の配線基板。
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の配線基板と、前記複数の発光素子とを有することを特徴とする発光装置。
並列された複数の前記配線基板と、並列された複数組の前記複数の発光素子とを有する請求項９に記載の発光装置。