JP6610327B2 - Ｌｅｄ素子用基板及びｌｅｄ表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ素子用基板及びそれに用いられるＬＥＤ表示装置に関する。より詳しくは、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を光源とする直下型のバックライトとして、液晶テレビ等に用いられるＬＥＤ素子用基板及びＬＥＤ表示装置に関する。

近年、ブラウン管型のモニターに代わって、低消費電力化、機器の大型化と薄型化の要請に応え得るものとして、ＬＥＤ素子をバックライトの光源として用いた液晶テレビ等の各種のＬＥＤ表示装置の普及が急速に進展している。

ＬＥＤ表示装置として、例えば、直下型のＬＥＤ表示装置を挙げることができる。直下型のＬＥＤ表示装置とは、画面の直下に画素のようにＬＥＤを縦横にマトリックス状に敷き詰められたＬＥＤバックライトである。直下型のＬＥＤ表示装置は、エッジ式のＬＥＤ表示装置に比べて細かいエリアコントロールがしやすく、光を均一に全体に広げることができる。

しかしながら、直下型のバックライトは、エッジ式に比べて多数のＬＥＤを基板上に配置することが必要なため、ＬＥＤ素子からの発熱量の増加は、ＬＥＤ素子の発光能力の低下や、それによる消費電力の増加につながる。又、放熱によって基板等の周辺部材を膨張させ、更にはＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことで、反りや亀裂等、周辺部材を劣化させる要因にもなる。このため、直下型はエッジ式に比べて放熱性の向上が強く求められる。この放熱性向上の要求は、近年大型化の進む液晶テレビ等のディスプレー等において特に喫緊の課題となっている。

例えば、樹脂フィルム基材に金属回路を形成したフレキシブル基板であって、放熱機能を発現させるために導通回路とは別途に設けられる金属層を別途形成した回路基板が提案されている（特許文献１）。

特開２００９−８１１９４号公報

特許文献１に記載のＬＥＤ素子用基板は、放熱機能を発現させるために支持基板に金属層を別途形成されている。ここで、ＬＥＤ素子はＬＥＤ素子用基板にハンダ層を介して金属配線部に実装されるため、ＬＥＤ素子から発生した熱は、ハンダ層を介してＬＥＤ実装モジュールの他の構成部材に伝わる。

しかしながら、金属配線部の材質によっては、ハンダに対する濡れ性が悪化する場合がある。例えば、金属配線部が銅からなる金属配線部の場合、銅表面が大気に触れることにより酸化されることから、金属配線部の表面が酸化され、ハンダに対する濡れ性は悪化する。金属配線部のハンダに対する濡れ性が悪化した場合、ＬＥＤ素子の電極とＬＥＤ素子用基板の金属配線部とのハンダによる接合の確実性が低下し、ハンダ層と接合しているＬＥＤ素子の電極又はＬＥＤ素子用基板の金属配線部の接触面積が低下する。その場合、ＬＥＤ素子から発生した熱がＬＥＤ実装モジュールの他の構成部材に伝わりづらくなる。そのため、放熱機能を発現させるために支持基板に金属層を別途形成されたＬＥＤ実装モジュールであったとしても、ＬＥＤ素子から発生した熱がＬＥＤ実装モジュールの他の構成部材に熱が伝わりづらくなった場合には、ＬＥＤ素子の放熱が不十分となるという問題があった。

従来のＬＥＤ表示装置の直下型のバックライトに用いられるＬＥＤ実装モジュール及びＬＥＤ素子用基板は、放熱機能を発現させるために放熱機構を別途設けるようなものは開発されてきたが、金属配線部のハンダに対する濡れ性に着目したようなＬＥＤ実装モジュール及びＬＥＤ素子用基板は開発されていない。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ素子の電極とＬＥＤ素子用基板の金属配線部とのハンダによる接合の確実性が向上し、ＬＥＤ素子の放熱を促進させ、放熱性能を十分に向上させることができるＬＥＤ表示装置に好適に用いることのできるＬＥＤ素子用基板等を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、金属配線部におけるＬＥＤ素子の実装面側の表面に、所定量の亜鉛層が形成されたＬＥＤ素子用基板であれば、上記課題を解決できることを見出し本発明を完成するに至った。

（１）支持基板の一方の表面側にＬＥＤ素子が実装可能な金属配線部が形成され、且つ、前記支持基板の他方の表面側に金属層が積層されたＬＥＤ素子用基板であって、前記支持基板がポリエチレンナフタレートを含む樹脂フィルムであり、前記ＬＥＤ素子用基板の金属配線部の前記ＬＥＤ素子が実装される側の表面に、付着量として０．５ｍｇ／ｍ^２超３０ｍｇ／ｍ^２以下の亜鉛層が形成されているＬＥＤ素子用基板。

（２）前記亜鉛層にはクロムが含まれない（１）に記載のＬＥＤ素子用基板。

（３）前記支持基板が厚さ１０μｍ以上２５０μｍ以下のポリエチレンナフタレートを含む樹脂フィルムである（１）又は（２）に記載のＬＥＤ素子用基板。

（４）（１）から（３）のいずれかに記載のＬＥＤ素子用基板の亜鉛層とＬＥＤ素子とをハンダ層を介して実装されてなるＬＥＤ実装モジュール。

（５）（４）に記載のＬＥＤ実装モジュールの金属層積層側の表面と、放熱基材と、が接着部材を介して配置されてなるＬＥＤ表示装置。

本発明によれば、ＬＥＤ表示装置のバックライトとして使用した際に、多数のＬＥＤ素子からの発熱に対する放熱性を十分に向上させることができるＬＥＤ表示装置を提供することができる。

本発明の一実施形態のＬＥＤ表示装置の層構成の概略を模式的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態のＬＥＤ表示装置に関するＬＥＤ実装モジュールの構成概略を示す平面図である。 図２のＡ―Ａ線における断面図であり、本発明の一実施形態のＬＥＤ表示装置の層構成の一例を模式的示す断面図である。

以下、本発明のＬＥＤ素子用基板及びそれに用いられるＬＥＤ表示装置の一実施形態について詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されず、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

＜ＬＥＤ表示装置＞
図１は、本実施形態のＬＥＤ素子用基板１を用いたＬＥＤ表示装置１００の構成を模式的に示す斜視図である。ＬＥＤ表示装置１００は、例えばＬＥＤ表示装置の外部筐体である金属シャーシの背面側の金属プレートでもある放熱基材５と、放熱基材５に接着部材４を介して固定されているＬＥＤ実装モジュール１０と、液晶表示パネル等の表示画面３とを含んで構成される。これらのＬＥＤ表示装置１００を構成する各部材は、外部筐体内において、それぞれ所望の光学性能を発揮しうる適切な位置に配置されてＬＥＤ表示装置１００を構成する。尚、本発明に関する放熱基材は、金属シャーシの背面側の金属プレートに限定されるものではない。

又、本実施形態に関するＬＥＤ実装モジュール１０は、放熱基材５上に粘着テープにより形成された接着部材４を介してＬＥＤ素子用基板１が配置されている。尚、本発明に関する接着部材５は、粘着テープ（両面テープ）により形成された接着部材に限定されるものではないが、粘着テープ（両面テープ）により形成されることにより、ＬＥＤ表示装置の製造時の作業性は向上する。

ＬＥＤ実装モジュール１０においては、支持基板１１の表面に形成されている金属配線部１３上にＬＥＤ素子２が所定の間隔でマトリックス状に実装されている（図２）。ＬＥＤ素子用基板の金属配線部１３とＬＥＤ素子２との接合については、ハンダ層１４を介した接合を行う。このハンダによる接合方法は、大きく分けて、リフロー方式、或いは、レーザー方式の２方式のいずれかによって行うことができる。

更に、ＬＥＤ素子用基板の金属配線部のＬＥＤ素子２が実装される側の表面には、亜鉛層１９が形成されている。金属配線部１３の表面に亜鉛層１９が形成されることにより、金属配線部１３の表面のハンダに対する濡れ性が向上する。そして、ＬＥＤ素子２の電極とＬＥＤ素子用基板１の金属配線部１３とを接合しているハンダ層１４の厚みが均一となり、ハンダ層１４が接合している箇所の接触面積が向上する。そして、ＬＥＤ素子２から発生した熱がハンダ層を介してＬＥＤ実装モジュール１０の他の構成部材に伝わりやすくなる。そのため、ＬＥＤ素子から発生した熱を効果的に放熱することができる。

又、支持基板１１の放熱基材５側の表面には接着層１５を介して金属層１６が積層されている（図３）。支持基板１１の表面に金属層１６が積層されることにより、後述するようにＬＥＤ素子から発生した熱を効果的に放熱することができる。

［ＬＥＤ素子］
ＬＥＤ素子２は、Ｐ型半導体とＮ型半導体が接合されたＰＮ接合部で発光するＬＥＤチップ２１を内蔵する発光素子である。ＬＥＤ素子２は、通常、カソード（−）側（負極側配線部）の電極にＬＥＤチップを接合し、アノード（＋）側（正極側配線部）の電極に金線により導通を確保する態様で実装されることが一般的である。

（ハンダ層）
ハンダ層１４とは、金属配線部とＬＥＤ素子２とを接合することにより、ＬＥＤ素子をＬＥＤ素子用基板に実装可能とする層である。更に、本実施形態のＬＥＤ素子用基板１は、金属配線部１３上に亜鉛層１９が形成されているため、ＬＥＤ素子の電極とＬＥＤ素子用基板の金属配線部とのハンダによる接合が強固となり、ＬＥＤ素子から発生した熱を効果的に放熱することができる。ハンダ層の形成は、例えば、リフロー方式、或いは、レーザー方式によって行うことができる。

リフロー方式によりハンダ層１９を形成する場合、ハンダ層１４を形成するために用いるハンダは導電性の合金成分と、絶縁性の高い樹脂成分と、からなる合金／樹脂複合系ハンダであることが好ましい。リフロー方式の場合、リフローによって速やかにハンダの合金と樹脂とが分離する必要があるが、本発明の亜鉛層１９が形成されているＬＥＤ素子用基板は配線パターン部分の濡れ性に優れるので、合金部分の移行が速やかに起こるためである。

［ＬＥＤ素子用基板］
ＬＥＤ実装モジュール１０を構成するＬＥＤ素子用基板１は、図３に示す通り、支持基板１１の一方の表面に、複数のＬＥＤ素子２を実装可能な態様で金属配線部１３が形成されている配線基板である。

そして、本実施形態に係るＬＥＤ素子用基板１は、金属配線部１３が形成されていない他方の表面であって、支持基板１１の放熱基材が配置されている側の表面に、金属層１６が積層されている。金属層１６は、ＬＥＤ素子２から発生した熱を放熱基材へと放熱するための熱伝導経路としての役割を有する。

尚、本実施形態に係るＬＥＤ素子用基板１は、図３に示す通り、支持基板１１及び金属配線部１３上に熱硬化型インキ等からなる絶縁性保護膜１７が形成されている。この絶縁性保護膜１７は、ＬＥＤ素子用基板１の耐マイグレーション特性向上のために、金属配線部１３の表面のうちＬＥＤ素子２を実装するための接続部分を除く全面、及び、支持基板１１の表面のうち金属配線部１３の非形成部分の概ね全面を覆う態様で形成される。

更に、本実施形態に係るＬＥＤ素子用基板は、図３に示す通り、支持基板１１及び金属配線部１３上に、白色樹脂等からなる反射層１８が、絶縁性保護膜１７の上に積層されている。ただし、絶縁性保護膜１７に反射機能を備えさせることにより、反射層を設置せずに必要な反射機能を絶縁性保護膜によっても担保することもできる。又、反射層１８を絶縁性の高い樹脂で構成することによって、絶縁性保護膜１７を特に配置せず、反射層１８によってＬＥＤ素子用基板に必要な絶縁機能を担保することもできる。尚、本発明のＬＥＤ表示装置においては、絶縁性保護膜及び反射層は必須ではない。

本実施形態に係るＬＥＤ素子用基板のサイズについては、特段の限定はない。本実施形態に係る支持基板１１は後述するようにポリエチレンナフタレートを含む樹脂フィルムであり、基板のサイズ加工の自由度が極めて高い。そのため、例えば、対角線の長さが３２インチ以上、より好ましくは６５インチ以上の大型の表示画面３を備えるＬＥＤ表示装置であっても本発明を容易且つ好適に適用することができる。

本実施形態に係るＬＥＤ素子用基板１に、ＬＥＤ素子２が、ハンダ層１４を介して、金属配線部１３の亜鉛層１９の上に導電可能な態様で実装されることによりＬＥＤ実装モジュール１０が構成される。

（亜鉛層）
本実施形態に関する亜鉛層１９は、金属配線部１３におけるＬＥＤ素子２の実装面側の表面に形成される層である。金属配線部１３の表面に亜鉛層１９が形成されることにより、金属配線部１３の表面のハンダに対する濡れ性が向上する。そして、ＬＥＤ素子２の電極とＬＥＤ素子用基板１の金属配線部１３とのハンダによる接合が強固となる。ＬＥＤ素子２から発生した熱がハンダ層１４を介してＬＥＤ実装モジュールの他の構成部材に伝わりやすくなる。そのため、ＬＥＤ素子から発生した熱を効果的に放熱することができる。

従来のＬＥＤ表示装置の直下型のバックライトに用いられるＬＥＤ実装モジュール及びＬＥＤ素子用基板は、放熱機能を発現させるために放熱機構を別途設けるようなものは開発されてきた。しかしながら、金属配線部のハンダに対する濡れ性の悪化により、ＬＥＤ素子の放熱が不十分となるという知見は本願独自の知見である。本発明のＬＥＤ素子用基板は、ＬＥＤ素子用基板の金属配線部のハンダに対する濡れ性に着目し、金属配線部のＬＥＤ素子が実装される側の表面に、所定量の亜鉛層を形成した点に特徴がある。

又、金属配線部の防錆性を向上させるために、クロムを含むめっきによって防錆層を設けるような防錆処理は従来にも行われることがある。しかしながら、例えばクロムを含む防錆層を形成した場合には、ハンダに対する濡れ性が著しく低下するため、本発明の課題を達成することができない。所定量の亜鉛からなる層である亜鉛層を金属配線部のＬＥＤ素子の実装面側の表面に形成することにより本発明の課題を達成することができる点に特徴がある。そのため、亜鉛層１９にはクロムが含まれていないことが好ましい。亜鉛層１９にクロムが含まれていないとは、ＪＩＳ Ｇ １２５７に基づき、金属配線部を酸やアルカリで溶解させ、得られた溶液に含まれるクロム原子の量を原子吸光分析で測定の検出限界未満であることを意味する。

亜鉛層１９は、金属配線部１３におけるＬＥＤ素子２の実装面側の表面に、付着量として０．５ｍｇ／ｍ^２超３０ｍｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。亜鉛の付着量が０．５ｍｇ／ｍ^２以下であると亜鉛層の形成が不十分となり、ハンダに対する濡れ性が悪化する傾向がある。亜鉛の付着量が３０ｍｇ／ｍ^２超であると、金属配線部のハンダ加工性が低下する傾向がある。又、亜鉛量が多すぎるとハンダに対する濡れ性が低下し、発熱に対する放熱性が低下する傾向がある。尚、ＪＩＳ Ｇ １２５７に基づき亜鉛原子の量を原子吸光分析により測定することができる。

（金属層）
本実施形態に関する金属層１６は、支持基板１１の放熱基材５側の表面に積層される金属の層である。支持基板１１の放熱基材５側の表面に金属層１６が積層されることにより金属層１６は、ＬＥＤ素子２から発生した熱を支持基板１１を通じて蓄熱し、放熱基材へと放熱することが可能となる。そのため、ＬＥＤ実装モジュールに金属シャーシ等の放熱基材を接着する際に熱伝導率の低い接着部材によって放熱基材の取付けを行ったとしても、放熱性を十分に向上させることができる。

金属層１６に用いることのできる金属は特に限定はされない。例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、モリブデン、クロム又はこれらの合金からなる金属層を例示することができる。又、これらの金属を複数張り合わせた積層体でもよい（図示せず）。

金属層の厚さは特に限定されるものではないが、例えば、１０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。金属層の厚さが１０μｍ以上であることにより、ＬＥＤ素子２から発生した熱を支持基板１１を通じて十分に蓄熱可能となり、ＬＥＤ素子から発生した熱をより効果的に放熱することができる。金属層の厚さが１５０μｍ以下であることにより、ＬＥＤ素子用基板の十分なフレキシブル性を維持することができ、重量増大によるハンドリング性の低下等も防止できる。

尚、金属層は金属箔で構成されていることが好ましい。又、ＬＥＤ素子用基板１の表面への金属層１６の積層は、接着層１５を介したドライラミネート法によって行われることが好ましい。この接着層１５を形成する接着剤は、公知の樹脂系接着剤を適宜用いることができる。それらの樹脂接着剤のうち、ウレタン系、ポリカーボネート系、又はエポキシ系の接着剤等を特に好ましく用いることができる。接着層１５の厚さはドライラミネート法によって行う場合には、１μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、４μｍ以上１５μｍ以下であることがより好ましい。

（支持基板）
本実施形態に関する支持基板１１は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含む樹脂フィルムである。ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含む樹脂フィルムは、可撓性を有する樹脂フィルムであり、且つ、耐熱性及び絶縁性が高い。更に、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含む樹脂フィルムをアニール処理等の耐熱性向上処理を施すことによって更に耐熱性と寸法安定性を向上させることができる。

例えば、厚さ５０μｍのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）からなる二軸延伸の樹脂フィルムであれば、２００℃の温度で３０秒程度アニール処理することにより、ＪＩＳ Ｋ７１３３：１９９９に基づき測定されたＭＤ方向（二軸延伸の流れ方向）とＴＤ方向（ＭＤ方向と直行する方向）の熱収縮率（１５０℃×３０分）の平均値が、０．５％（アニール処理前）から０．１％（アニール処理後）にすることができる。

尚、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を含む樹脂フィルムには必要に応じて難燃性の無機フィラー等を添加してもよい。

支持基板１１を形成する熱可塑性樹脂は、熱収縮開始温度が１００℃以上のもの、又は、上記のアニール処理等によって、同温度が１００℃以上となるように耐熱性を向上させたものを用いることが好ましい。通常ＬＥＤ素子から発せられる熱により同素子周辺部は９０℃程度の温度に達する場合がある。この観点から、支持基板１１を形成する熱可塑性樹脂は、上記温度以上の耐熱性を有するものであることが好ましい。

尚、本明細書における「熱収縮開始温度」とは、ＴＭＡ装置に測定対象の熱可塑性樹脂からなるサンプルフィルムをセットし、荷重１ｇをかけて、昇温速度２℃／分で１２０℃まで昇温し、その時の収縮量（％表示）を測定し、このデータを出力して温度と収縮量を記録したグラフから、収縮によって、０％のベースラインから離れる温度を読みとり、その温度を熱収縮開始温度としたものである。又、本明細書における「熱硬化温度」とは、測定対象の熱硬化型樹脂を加熱した際の熱硬化反応の立ち上がり位置の温度を測定算出し、その温度を熱硬化温度としたものである。

又、支持基板１１には、ＬＥＤ実装モジュール１０としての一体化時に、ＬＥＤ素子用基板１に必要な絶縁性を付与し得るだけの高い絶縁性を有することが求められる。一般的には、支持基板１１は、その体積固有抵抗率が１０^１４Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１０^１８Ω・ｃｍ以上であることがより好ましい。

支持基板１１の厚さは、特に限定されないが、放熱経路としてボトルネックとはならないこと、耐熱性及び絶縁性を有するものであること、及び、製造コストのバランスとの観点から、好ましくは、１０μｍ以上２５０μｍ以下であり、より好ましくは、１５μｍ以上６０μｍ以下である。支持基板１１の厚さが１０μｍ以上であることで耐熱性及び絶縁性を有するものとすることができる。支持基板１１の厚さが２５０μｍ以下であることで、ＬＥＤ素子からの発熱に対する放熱性を十分に向上させることができる。又、ロール・トゥ・ロール方式による製造を行う場合の生産性を良好に維持する観点からも上記厚さ範囲であることが好ましい。

（接着層）
ＬＥＤ素子用基板１の表面への金属配線部１３の形成は、接着層１２を介したドライラミネート法によって行われることが好ましい。この接着層１２を形成する接着剤は、公知の樹脂系接着剤を適宜用いることができる。それらの樹脂接着剤のうち、ウレタン系、ポリカーボネート系、又はエポキシ系の接着剤等を特に好ましく用いることができる。この接着層１２は、通常、金属配線部１３のエッチング処理後に支持基板１１上に残存しているものである。

（金属配線部）
金属配線部１３とは、図３に示す通り、ＬＥＤ素子用基板の一方の表面にＬＥＤ素子を実装可能な金属箔等の導電性基材によって形成される配線パターンである。

金属配線部１３を構成する導電性基材の熱伝導率λは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がより好ましい。金属配線部１３を構成する導電性基材の電気抵抗率Ｒは３．００×１０^−８Ωｍ以下が好ましく、２．５０×１０^−８Ωｍ以下がより好ましい。ここで、熱伝導率λの測定は、例えば、京都電子工業社製の熱伝導率計ＱＴＭ−５００を用いることができ、電気抵抗率Ｒの測定は、例えば、ケースレー社製の６５１７Ｂ型エレクトロメータを用いることができる。これによれば、例えば、銅の場合、熱伝導率λは４０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、電気抵抗率Ｒは１．５５×１０^−８Ωｍとなる。

例えば、金属配線部１３を銅箔で形成した場合、放熱性と電気伝導性を高い水準で両立させることができる。より具体的には、ＬＥＤ素子からの放熱性が安定し、電気抵抗の増加を防げるので、ＬＥＤ間の発光バラツキが小さくなってＬＥＤの安定した発光が可能となる。又、ＬＥＤ素子の寿命も延長される。更に、熱による基板等の周辺部材の劣化も防止できるので、ＬＥＤ表示装置の製品寿命も延長できる。

尚、金属配線部１３の表面抵抗値は、５００Ω／□以下が好ましく、３００Ω／□以下がより好ましく、更に１００Ω／□以下が好ましく、特に５０Ω／□以下が好ましい。下限は０．００５Ω／□程度である。

金属配線部１３を形成する導電性基材の例としては、上記の銅の他、アルミニウム、金、銀等の金属等を挙げることができる。

又、金属配線部１３は電解銅箔であり、支持基板１１との積層面側の表面粗さＲｚが１．０以上１０．０以下であることがより好ましい。ここで、ＲｚはＪＩＳＢ０６０１で規定される十点平均粗さである。放熱性の観点から、表面粗さを上記範囲内とすることで、特に支持基板１１との積層面側の表面積を増大でき、放熱性を更に高めることができる。又、表面凹凸によって支持基板１１との密着性を向上できるので、これによっても放熱性を向上できる。このような表面粗さＲｚは、電解銅箔の粗面側（マット面側）を好適に用いることができる。

金属配線部１３の配置は、ＬＥＤ素子の導通可能な配置、好ましくはマトリックス状の配置で実装できる配置であれば特定の配置に限定されない。但し、本実施形態に関するＬＥＤ素子用基板においては、支持基板１１の一方の表面の好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％、最も好ましくは９５％以上の範囲が、この金属配線部１３によって被覆されていることが好ましい。これにより、ＬＥＤ素子２を高密度で配置したＬＥＤ実装モジュール１０において発生する過剰な熱を十分に放熱することができる優れた放熱性をＬＥＤ実装モジュール１０に備えさせることができる。

又、金属配線部１３の厚さは、ＬＥＤ素子用基板１に要求される耐電流の大きさ等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、一例として厚さ１０μｍ以上５０μｍ以下が挙げられる。放熱性向上の観点から、金属配線部１３の厚さは、１０μｍ以上であることが好ましい。又、導電性基材の厚みが上記下限値に満たないと、支持基板１１の熱収縮の影響が大きく、はんだリフロー処理時に処理後の反りが大きくなりやすいため、この観点からも金属配線部１３の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。一方、同厚さが、５０μｍ以下であることによって、ＬＥＤ素子用基板１の十分なフレキシブル性を維持することができ、重量増大によるハンドリング性の低下等も防止できる。

（絶縁保護膜）
絶縁性保護膜１７は、熱硬化型インキによって、金属配線部１３と支持基板１１の表面上の電気的接合が必要となる一部分を除いた他の部分に、主としてＬＥＤ素子用基板の耐マイグレーション特性を向上させるために形成される。

熱硬化型インキとしては、熱硬化温度が１００℃以下程度のものであれば、公知のインキを適宜好ましく用いることができる。具体的には、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、エポキシ系及びフェノール系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、シリコーン系樹脂等、を其々ベース樹脂とする絶縁性インキを好ましく用いることができるインキの代表例として挙げることができる。又、これらのうちでも、ポリエステル系の熱硬化型の絶縁インキは、可撓性に優れる点から、ＬＥＤ素子用基板１の絶縁性保護膜１７を形成するための材料として特に好ましい。

又、絶縁性保護膜１７を形成する熱硬化型インキは、例えば、二酸化チタン等の無機白色顔料を更に含有する白色のインキであってもよい。絶縁性保護膜１７を白色化することで、意匠性の向上を図ることができる。絶縁性の熱硬化型インキによる絶縁性保護膜１７の形成は、スクリーン印刷等公知の方法によって行うことができる。

（反射層）
反射層１８は、主として可視光波長域の光に対する高い反射性を有する反射部材である。そして、反射層１８は、ＬＥＤ実装モジュール１０の発光能力の向上を目的として、ＬＥＤ素子用基板の発光面側の最表面に、ＬＥＤ素子実装領域を除く領域を覆って積層されている。

反射層１８は、ＬＥＤ実装モジュール１０において、発光能力を向上させることを目的として、ＬＥＤ素子用基板１の発光面側の最表面に、ＬＥＤ素子２の実装部分を除いて積層される。ＬＥＤ素子の発光を反射し、所定の方向へ導くための反射面を持つ部材であれば特に限定されないが、白色ポリエステル発泡タイプの白色ポリエステル、白色ポリエチレン樹脂、銀蒸着ポリエステル等を、最終製品の用途とその要求スペック等に応じて適宜用いることができる。

［接着部材］
本実施形態に関する接着部材４は、特に限定されない。例えば、従来公知の粘着テープ等により形成されていてもよい。従来公知の粘着テープを用いることにより、ＬＥＤ実装モジュールの放熱基材への取付け作業が簡便に行えるため作業性は良好である。又、接着剤等により形成される層を接着部材としてもよい。

接着部材４を従来公知の粘着テープ等によって形成される場合、ＬＥＤ素子用基板の背面側全面に形成されていてもよいが、背面側の面の一部に形成されていてもよい。接着部材４が支持基板の背面側の面の一部にのみ形成されたようなＬＥＤ表示装置は、ＬＥＤ実装モジュールの放熱基材への取付け作業が簡便に行えるため作業性は良好であるものの、ＬＥＤ素子用基板と放熱基材が接触しない部分が発生し、ＬＥＤ表示装置の放熱性は悪化する。しかしながら、ＬＥＤ素子用基板の支持基板の放熱基材表面に金属層１６が積層されている本実施形態のＬＥＤ表示装置の場合には、ＬＥＤ素子から発生した熱が支持基板１１を通じて金属層１６に蓄熱することが可能であり、金属層１６に蓄積された熱が金属層１６から接着部材４を通じて徐々に放熱基材に放熱することが可能である。よって、本発明のＬＥＤ表示装置は、極めて簡便な構造で放熱性をも優れるＬＥＤ表示装置である。

接着部材４を形成することのできる粘着テープは特に限定されない。例えば、「ＮＩＴＴＯ５０００ＮＳ（日東電工）」等を用いることができる。又、熱伝導性粘着フィルムを用いてもよい。熱伝導性粘着フィルムを用いることにより、金属層１６に蓄積された熱を接着部材４を通じて放熱基材により放熱しやすくなる。熱伝導性粘着フィルムとしては例えば、「ＴＲ−５３１０（日東電工）（熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ）」や、「ＴＲ−５９１２Ｆ（日東電工）（熱伝導率１．１Ｗ／ｍ・Ｋ）」等の市販の熱伝導性テープを挙げることができる。

接着部材４の厚さ方向の熱伝導率は特に限定されるものではないがレーザーフラッシュ法に基づき測定された接着部材４の厚さ方向の２５℃における熱伝導率は０．１Ｗ／Ｋ・ｍ以上であることが好ましく、０．２Ｗ／Ｋ・ｍ以上であることがより好ましい。接着部材４の厚さ方向の熱伝導率は０．１Ｗ／Ｋ・ｍ以上であることにより、金属層１６に蓄積された熱を接着部材４を通じて放熱基材により放熱しやすくなる。接着部材４の厚さ方向の熱伝導率の上限は特に限定されないが、１０Ｗ／Ｋ・ｍ以下程度を挙げることができる。尚、レーザーフラッシュ法に基づく熱伝導率の測定はレーザーフラッシュ法熱定数測定装置（真空理工社製「ＴＣ−７０００」）等を用いることにより測定することができる。

接着部材４は、ＬＥＤ素子用基板の面積にもよるが、ＬＥＤ素子用基板の面積に対する接着部材４の面積の割合が２％以上１００％以下であることが好ましい。接着部材４の面積の割合が２％以上であることにより、放熱基材とＬＥＤ実装モジュールを安定的に固定することができ、且つ、金属層１６に蓄積された熱を接着部材４を通じて放熱基材により放熱しやすくなる。接着部材４の面積の割合が１００％以下であることにより、接着部材４を形成するための粘着テープ等の使用量を軽減することができ、且つ、放熱基材への取付け作業が簡便となり作業性がより向上する。

対角線の長さが少なくとも６５インチ以上の大型の表示画面用のＬＥＤ素子用基板の場合、接着部材４を形成するための粘着テープ等の使用量が増加するため、上記接着部材４の面積の割合を増加させることは好ましくない。大型の表示画面用のＬＥＤ素子用基板の場合には、ＬＥＤ素子用基板の面積に対する接着部材４の面積の割合が２％以上１０％以下程度になるように形成されていることが好ましい。尚、大型の表示画面用のＬＥＤ素子用基板の場合には、接着部材４は、ＬＥＤ実装領域直下とその周辺にのみに形成されていることが好ましい。

一方、上記の大型の表示画面用のＬＥＤ素子用基板とは異なり、面積の小さいＬＥＤ素子用基板の場合、接着部材４を形成するための粘着テープ等の使用量は減少するため、上記接着部材４の面積の割合を増加させることが好ましい。このようなＬＥＤ素子用基板の場合、ＬＥＤ素子用基板の面積に対する接着部材４の面積の割合が８０％以上１００％以下程度になるように形成されていることが好ましい。面積の小さいＬＥＤ素子用基板としては、例えば、ＬＥＤ素子が直線状に配置されるような短冊形状のＬＥＤ素子用基板を挙げることができる。

接着部材４を形成する位置は特に限定されない。例えば、背面のうちＬＥＤ素子２の実装されている領域の直下の領域に形成されていてもよいし、ＬＥＤ素子２の実装されている領域の直下の外縁近傍の領域に配置されていてもよい。

接着部材４の厚さは１００μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。接着部材４の厚さが１００μｍ以上であることにより、放熱基材５とＬＥＤ実装モジュールとの接着性を向上させることができる。接着部材４の厚さが２００μｍ以下であることにより、放熱基材へ熱が伝わる性能が向上し、ＬＥＤ表示装置の放熱性を向上させることができる。

＜ＬＥＤ実装モジュールの製造方法＞
以下、本実施形態に関するＬＥＤ実装モジュール１０の製造方法の一例について説明する。ＬＥＤ実装モジュール１０は、先ず、従来公知の電子基板の製造方法の一つであるエッチング工程を用いて、ＬＥＤ素子用基板を製造し、これにＬＥＤ素子２を実装し、その後に、接着部材４を形成することによって製造することができる。

［ＬＥＤ素子用基板の製造］
（金属層積層工程）
支持基板１１の両表面に、金属層１６及び金属配線部１３の材料とする金属箔等の金属配線部１３を積層して材料とする積層体を得る。積層方法としては、金属箔を接着剤によって支持基板１１の表面に接着する方法、或いは、支持基板１１の表面に直接にメッキ方法や気相製膜法（スパッタリング、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着、真空蒸着、化学蒸着等）により金属配線部１３を蒸着させる方法を挙げることができる。コストや生産性の面からは、金属箔をウレタン系の接着剤によって支持基板１１の表面に接着する方法が有利である。

（亜鉛層形成工程）
支持基板１１の金属配線部１３の材料とする金属箔に亜鉛層を形成する。亜鉛層を形成する方法は、電解めっき方法により実現することができる。電解めっき方法に使用されるめっき液は、亜鉛以外にも、必要に応じて、錯化剤又はアンモニア水等を含有していてもよい。めっき条件としては、めっき液の温度を１５℃以上５０℃以下の範囲とすることが好ましい。尚、亜鉛層は、亜鉛のスパッタや蒸着によって形成することもできる。

亜鉛層は、後述するエッチング処理工程後のエッチングマスクを除去する剥離工程時に、金属配線部上に残った亜鉛層が除去されてもとの亜鉛層よりも薄い亜鉛層となる。亜鉛層における亜鉛の付着量が０．５ｍｇ／ｍ^２超３０ｍｇ／ｍ^２以下となるように、予め亜鉛の付着量を適切な範囲に調整することが好ましい。

（エッチング工程）
次に、上記の積層体の金属配線部１３の材料を積層した側の金属箔の表面に、金属配線部１３の形状にパターニングされたエッチングマスクを成形する。エッチングマスクは、将来、金属配線部１３となる金属箔の配線パターン成形部分がエッチング液による腐食を免れるために設けられる。エッチングマスクを成形する方法は特に限定されず、例えば、フォトレジスト又はドライフィルムをフォトマスクを通して感光させた後で現像することにより積層フィルムの表面にエッチングマスクを成形してもよいし、インクジェットプリンター等の印刷技術により積層フィルムの表面にエッチングマスクを成形してもよい。

次に、エッチングマスクに覆われていない箇所における金属箔を浸漬液により除去する。これにより、金属箔のうち、金属配線部１３となる箇所以外の部分が除去される。そして、最後に、アルカリ性の剥離液を使用して、エッチングマスクを除去する。これにより、エッチングマスクが金属配線部１３の表面から除去される。

（絶縁性保護膜形成工程）
金属配線部形成後、必要に応じて絶縁性保護膜１７を積層する。これらの積層は公知の方法によって行うことができる。採用する材料によりスクリーン印刷等の印刷法或いは、ドライラミネーション、熱ラミネーション法等、各種のラミネート処理方法によることができる。

（反射層積層工程）
金属配線部１３の形成後、その上に反射層１８を直接或いは絶縁性保護膜を介して、更に積層する。この積層は、上記製造方法によって得た反射層用のフィルムを、金属配線部１３等及び支持基板１１の表面に加熱圧着する熱ラミネーション法により好ましく行うことができる。この熱ラミネーションはＬＥＤ素子２の実装の前後の段階で、適宜、反射層を金属配線部１３等に圧着させるための独立した加熱処理として行ってもよい。ただし、下記に記す通り、ＬＥＤ実装モジュールの製造のプロセス内で、ＬＥＤ素子２の実装のためのハンダ処理時にハンダを溶融するための熱によって、ＬＥＤ素子２の実装のためのハンダ処理と反射層１８の金属配線部１３等への熱ラミネーション処理を同時に行うこともできる。

［ＬＥＤ素子用基板の実装］
（ＬＥＤ素子実装工程）
ＬＥＤ素子用基板１を用いたＬＥＤ実装モジュール１０の製造方法について説明する。金属配線部１３へのＬＥＤ素子２の接合は、ハンダ加工により好ましく行うことができる。このハンダによる接合は、リフロー方式、或いは、レーザー方式によることができる。リフロー方式は、金属配線部１３にハンダを介してＬＥＤ素子２を搭載し、その後、ＬＥＤ素子用基板１をリフロー炉内に搬送して、リフロー炉内で金属配線部１３に所定温度の熱風を吹きつけることで、ハンダペーストを融解させ、ＬＥＤ素子２を金属配線部１３にハンダ付けする方法である。又、レーザー方式とは、レーザーによってハンダを局所的に加熱して、ＬＥＤ素子２を金属配線部１３にハンダ付けする手法である。

金属配線部１３へのＬＥＤ素子２のハンダ接合を行う際は、支持基板１１における裏面側からのレーザー照射によって、ハンダのリフローを行う方法とすることが好ましい。これにより、加熱によるハンダの有機成分の発火とそれに伴う基材の損傷をより確実に抑制することができる。

［放熱基材の取り付け］
上記各工程を経て得たＬＥＤ素子用基板１の金属層積層側の表面に、上述の両面テープ等を、ＬＥＤ素子用基板の金属層積層側の表面に貼付する。そして、ＬＥＤ素子用基板に適度な押圧をかけることによって放熱基材に接着する。

以下、実施例を示して、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。

＜実施例及び比較例のＬＥＤ表示装置の製造＞
本発明の実施例及び比較例ＬＥＤ表示装置を製造した。具体的には、サイズが４００ｍｍ×５００ｍｍのフィルム状の支持基板（厚さ５０μｍのポリエチレンナフタレート、熱伝導率０．２Ｗ／Ｋ・ｍ）の表面の一方の面に、配線用の銅層（厚み３５μｍ）及び配線用の銅層の上に亜鉛層を積層し、支持基板の表面の他方の面に、アルミ（厚さ４０μｍ）を、接着剤（ウレタン系の接着剤（「ＫＴＥＰ」、ロックペイント社製））を用いて積層した。その後、配線用の銅層についてエッチング処理をし、実施例及び比較例のＬＥＤ素子用基板を製造した。配線用の銅層の被覆率は８０％であった。

その後、上記ＬＥＤ素子用基板の配線部にリフロー方式によりハンダ層を介してＬＥＤ素子を同様の条件にて実装し、ＬＥＤ実装モジュールを製造した。そして、ＬＥＤ実装モジュールの配線部が形成されていない金属層積層面に接着部材として粘着テープ（ＮＩＴＴＯ５０００ＮＳ（日東電工））を用いてＬＥＤ素子用基板の面積に対する接着部材４の面積の割合が１００％になるように貼付け、金属シャーシに貼付することにより、ＬＥＤ表示装置を製造した。尚、比較例３のＬＥＤ素子用基板については、ハンダ層を介してＬＥＤ素子を実装することができなかった。

＜放熱性試験＞
実施例１〜２及び比較例１〜２のＬＥＤ素子用基板から製造した各ＬＥＤ表示装置を同様の条件にて通電をし、６０分間点灯した後のハンダ層の温度を温度計にて測定した。なお、実施例１〜２及び比較例１〜３の金属配線部のＬＥＤ素子が実装される側の表面における亜鉛及びクロムの付着量は、ＪＩＳ Ｇ １２５７に基づき原子吸光分析により測定した。

表１より、本発明の支持基板の前記放熱基材表面には金属層が積層されているＬＥＤ表示装置は、ＬＥＤ素子からの発熱に対する放熱性を十分に向上させることができるＬＥＤ表示装置であることが分かる。

１００ ＬＥＤ表示装置
１ ＬＥＤ素子用基板
１０ ＬＥＤ実装モジュール
１１ 支持基板
１２ 接着層
１３ 金属配線部
１４ ハンダ層
１５ 接着層
１６ 金属層
１７ 絶縁性保護膜
１８ 反射層
１９ 亜鉛層
２ ＬＥＤ素子
３ 表示画面
４ 接着部材
５ 放熱基材

Claims (5)

1. 支持基板の一方の表面側にＬＥＤ素子が実装可能な金属配線部が形成され、且つ、前記支持基板の他方の表面側に金属層が積層されたＬＥＤ素子用基板であって、
   前記支持基板がポリエチレンナフタレートを含む樹脂フィルムであり、
   前記ＬＥＤ素子用基板の前記金属配線部の前記ＬＥＤ素子が実装される側の表面に、付着量として０．５ｍｇ／ｍ^２超３０ｍｇ／ｍ^２以下の亜鉛層が形成されているＬＥＤ素子用基板。
2. 前記亜鉛層にはクロムが含まれない請求項１に記載のＬＥＤ素子用基板。
3. 前記支持基板が厚さ１０μｍ以上２５０μｍ以下のポリエチレンナフタレートを含む樹脂フィルムである請求項１又は２に記載のＬＥＤ素子用基板。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のＬＥＤ素子用基板の前記亜鉛層に対して、ＬＥＤ素子が、ハンダ層を介して実装されてなるＬＥＤ実装モジュール。
5. 請求項４に記載のＬＥＤ実装モジュールの金属層積層側の表面と、放熱基材と、が接着部材を介して配置されてなるＬＥＤ表示装置。

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