JPWO2015059967A1 - 放熱性回路基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
裏面に配設される絶縁フィルム及び表面に配設される1又は複数のランド部を有するプリント配線板と、上記1又は複数のランド部に実装される1又は複数の電子部品と、上記絶縁フィルムの裏面に積層される接着剤層とを備える放熱性回路基板であって、上記電子部品毎の1又は複数のランド部の投影領域を少なくとも覆う第1領域で上記絶縁フィルム及び接着剤層が除去されており、上記絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分に熱伝導性接着剤が充填されている放熱性回路基板。
Description
本発明は、放熱性回路基板及びその製造方法に関する。
プリント配線板に実装される電子部品の中には、例えば発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)のように稼働時の発熱量が大きいものがある。このような高発熱性の電子部品を実装するプリント配線板では、加熱による電子部品の機能低下や回路の損傷を防ぐため、一般に放熱用の金属板等が積層される。
また、電子部品の放熱効果をより高めるため、金属板とプリント配線板とを熱伝導率の高い熱伝導性接着剤で接着した回路基板(特開平6−232514号公報参照)や、金属板の上に熱伝導性接着剤を介して直接導電パターンを形成した回路基板(特開平9−139580号公報参照)等が考案されている。
上述の金属板とプリント配線板とを熱伝導性接着剤で接着した回路基板は、金属板と電子部品(導電パターン)との間に絶縁フィルムが存在するため、十分な放熱効果が得らにくい。そのため、近年普及しつつある複数のLEDを備えたLED照明装置の回路基板として用いた場合、使用条件が制限されるという不都合がある。
また、上述の金属板上に熱伝導性接着剤を介して導電パターンを形成した回路基板は、例えば基板が湾曲した際等に硬化した熱伝導性接着剤が断裂等して絶縁性が低下するという不都合がある。
そこで、絶縁信頼性が高く、かつ電子部品の放熱を効果的に促進できる放熱性回路基板及びその製造方法を提供する。
上記課題を解決するためになされた発明の一態様に係る放熱性回路基板は、裏面に配設される絶縁フィルム及び表面に配設される1又は複数のランド部を有するプリント配線板と、上記1又は複数のランド部に実装される1又は複数の電子部品と、上記絶縁フィルムの裏面に積層される接着剤層とを備える放熱性回路基板であって、上記電子部品毎の1又は複数のランド部の投影領域を少なくとも覆う第1領域で上記絶縁フィルム及び接着剤層が除去されており、上記絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分に熱伝導性接着剤が充填されている。
さらに、上記課題を解決するためになされた別の発明の一態様に係る放熱性回路基板の製造方法は、裏面に配設される絶縁フィルム及び表面に配設される1又は複数のランド部を有するプリント配線板と、上記1又は複数のランド部に実装される1又は複数の電子部品と、上記絶縁フィルムの裏面に積層される接着剤層と、この接着剤層の裏面に配置される支持部材とを備える放熱性回路基板の製造方法であって、上記1又は複数のランド部に1又は複数の電子部品を実装する工程と、上記電子部品毎の1又は複数のランド部の投影領域を少なくとも覆う第1領域で上記絶縁フィルムを除去する工程と、上記絶縁フィルムの裏面に上記第1領域の相当部分を少なくとも除去した接着剤層を積層する工程と、上記絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分に熱伝導性接着剤を充填する工程と、上記除去部分に熱伝導性接着剤を充填した接着剤層の裏面に支持部材を配置する工程とを備える。
本発明の一態様に係る放熱性回路基板及びその製造方法は、絶縁信頼性が高く、かつ実装された電子部品の放熱を効果的に促進でき、LED照明装置等に好適に用いられる回路基板を提供することができる。
[本発明の実施形態の説明]
(1)本発明の一態様に係る放熱性回路基板は、裏面に配設される絶縁フィルム及び表面に配設される1又は複数のランド部を有するプリント配線板と、上記1又は複数のランド部に実装される1又は複数の電子部品と、上記絶縁フィルムの裏面に積層される接着剤層とを備える放熱性回路基板であって、上記電子部品毎の1又は複数のランド部の投影領域を少なくとも覆う第1領域で上記絶縁フィルム及び接着剤層が除去されており、上記絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分に熱伝導性接着剤が充填されている。
(1)本発明の一態様に係る放熱性回路基板は、裏面に配設される絶縁フィルム及び表面に配設される1又は複数のランド部を有するプリント配線板と、上記1又は複数のランド部に実装される1又は複数の電子部品と、上記絶縁フィルムの裏面に積層される接着剤層とを備える放熱性回路基板であって、上記電子部品毎の1又は複数のランド部の投影領域を少なくとも覆う第1領域で上記絶縁フィルム及び接着剤層が除去されており、上記絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分に熱伝導性接着剤が充填されている。
当該放熱性回路基板は、電子部品毎のランド部の投影領域を少なくとも覆う第1領域で絶縁フィルム及び接着剤層が除去され、その除去部分に熱伝導性接着剤が充填されているため、プリント配線板の導電パターンに熱伝導性接着剤が直接積層される。そのため、当該放熱性回路基板は、金属板等の支持部材に接着剤層及び熱伝導性接着剤を介して積層された際に、上記導電パターンと金属板等の支持部材とが熱伝導性接着剤のみを介して接続されるため、電子部品の放熱効果を著しく促進することができる。
なお、「ランド部の投影領域」とは、ランド部の投影領域の一部又は全体を意味する。つまり、実装する電子部品の形状や特性によっては、ランド部の投影領域において放熱性が確保され難い領域(金属板等の支持部材に熱伝導性接着剤を介して接続しても放熱効果が促進されない領域)が生じる場合などがある。このような放熱性が確保され難い領域については絶縁フィルム及び接着剤層を除去しなくとも、ランド部の投影領域の残りの領域で絶縁フィルム及び接着剤層を除去し熱伝導性接着剤を充填することで放熱効果を奏することができる。すなわち、ランド部の投影領域の一部を第1領域が覆っていない形態も本発明に含まれる。
また、支持部材は電子部品等で発生した熱を放熱する役割もするため、「支持部材」を「放熱部材」と呼ぶこともできる。
なお、「ランド部の投影領域」とは、ランド部の投影領域の一部又は全体を意味する。つまり、実装する電子部品の形状や特性によっては、ランド部の投影領域において放熱性が確保され難い領域(金属板等の支持部材に熱伝導性接着剤を介して接続しても放熱効果が促進されない領域)が生じる場合などがある。このような放熱性が確保され難い領域については絶縁フィルム及び接着剤層を除去しなくとも、ランド部の投影領域の残りの領域で絶縁フィルム及び接着剤層を除去し熱伝導性接着剤を充填することで放熱効果を奏することができる。すなわち、ランド部の投影領域の一部を第1領域が覆っていない形態も本発明に含まれる。
また、支持部材は電子部品等で発生した熱を放熱する役割もするため、「支持部材」を「放熱部材」と呼ぶこともできる。
(2)上記第1領域がその領域に配設される電子部品の投影領域と重複し、上記第1領域の占有面積がその領域に配設される電子部品の投影面積の2倍以下であるとよい。このように第1領域が電子部品の投影領域と重複し、かつその面積を上記上限以下とすることで、絶縁フィルムの除去面積を最小限に抑えつつ、上述の電子部品の放熱効果を確実に奏することができる。
(3)上記第1領域を覆う第2領域で上記接着剤層がさらに除去されているとよい。このように第1領域よりも広い第2領域で接着剤層を除去することで、熱伝導性接着剤の充填作業及び絶縁フィルムの除去領域と接着剤層の除去領域との位置合わせ作業を容易にすることができる。
(4)上記プリント配線板が第1領域毎に貫通孔を有し、この貫通孔の少なくとも裏面側にも上記熱伝導性接着剤が充填されているとよい。このような貫通孔をプリント配線板に形成することで、熱伝導性接着剤充填時に熱伝導性接着剤が第1領域以外に漏出することを防止することができる。
(5)上記熱伝導性接着剤が、上記貫通孔及びその上部にも充填され、電子部品裏面に当接しているとよい。このように上記貫通孔を介して熱伝導性接着剤を電子部品に当接させることで、電子部品の放熱効果をさらに促進できる。
(6)上記プリント配線板が可撓性を有するとよい。このようにプリント配線板が可撓性を有することで、湾曲面等を有する金属板等の支持部材に容易に積層することができる。
(7)上記絶縁フィルムの主成分が、ポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、又はポリエチレンナフタレートであるとよい。絶縁フィルムとしてこれらの樹脂を用いることで、絶縁フィルムの絶縁性等を高めることができる。なお、「主成分」とは、最も含有量の多い成分であり、例えば含有量が50質量%以上の成分をいう。また、「フッ素樹脂」とは、高分子鎖の繰り返し単位を構成する炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1つが、フッ素原子又はフッ素原子を有する有機基で置換されたものをいう。
(8)上記熱伝導性接着剤の熱伝導率としては1W/mK以上が好ましい。このように熱伝導性接着剤の熱伝導率を上記下限以上とすることで、電子部品の放熱効果をさらに促進できる。
(9)上記電子部品が発光ダイオードであるとよい。当該放熱性回路基板は、上述のように高い放熱効果を有するため、LED回路基板として好適に用いることができる。
(10)上記電子部品が発光ダイオードである場合、上記プリント配線板の表面が光反射機能を有するとよい。当該放熱性回路基板は、上述のように高い放熱効果を有するため、フィラーや塗料等の放熱を阻害する素材によってプリント配線板表面に光反射機能を付与しても、発光ダイオードの放熱性を維持することができる。
(11)当該放熱性回路基板は、上記接着剤層の裏面に配置される支持部材を備えるとよい。この支持部材と上記導電パターンとを熱伝導性接着剤のみを介して接続することで、上述の放熱効果が容易かつ確実に奏される。
(12)上記支持部材が、上記プリント配線板の積層領域に湾曲面又は屈曲面を有するとよい。当該放熱性回路基板は、上記第1領域以外の領域においてプリント配線板が絶縁フィルムを有するため、支持部材に沿って湾曲等させても絶縁性が低下し難い。従って、湾曲面や屈曲面を有する支持部材を用いても絶縁信頼性を維持できるため、種々の形状を採用することができる。
(13)また、本発明の一態様に係る放熱性回路基板の製造方法は、裏面に配設される絶縁フィルム及び表面に配設される1又は複数のランド部を有するプリント配線板と、上記1又は複数のランド部に実装される1又は複数の電子部品と、上記絶縁フィルムの裏面に積層される接着剤層と、この接着剤層の裏面に配置される支持部材とを備える放熱性回路基板の製造方法であって、上記1又は複数のランド部に1又は複数の電子部品を実装する工程と、上記電子部品毎の1又は複数のランド部の投影領域を少なくとも覆う第1領域で上記絶縁フィルムを除去する工程と、上記絶縁フィルムの裏面に上記第1領域の相当部分を少なくとも除去した接着剤層を積層する工程と、上記絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分に熱伝導性接着剤を充填する工程と、上記除去部分に熱伝導性接着剤を充填した接着剤層の裏面に支持部材を配置する工程とを備える放熱性回路基板の製造方法を含む。
当該放熱性回路基板の製造方法は、電子部品毎のランド部の投影領域を少なくとも覆う第1領域で絶縁フィルム及び接着剤層が除去され、その除去部分に熱伝導性接着剤が充填され、プリント配線板の導電パターンと金属板等の支持部材とが熱伝導性接着剤のみを介して接続される放熱性回路基板を容易かつ確実に得ることができる。この放熱性回路基板は、電子部品の放熱効果を著しく促進することができる。
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明に係る放熱性回路基板及び放熱性回路基板の製造方法の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。なお、放熱性回路基板の実施形態における「表裏」は、放熱性回路基板の厚さ方向のうち、電子部品実装側を表、電子部品実装側と反対側を裏とする方向を意味し、当該放熱性回路基板の使用状態における表裏を意味するものではない。
以下、本発明に係る放熱性回路基板及び放熱性回路基板の製造方法の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。なお、放熱性回路基板の実施形態における「表裏」は、放熱性回路基板の厚さ方向のうち、電子部品実装側を表、電子部品実装側と反対側を裏とする方向を意味し、当該放熱性回路基板の使用状態における表裏を意味するものではない。
[第一実施形態]
図1に示す放熱性回路基板1は、裏面に配設される絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び表面に配設される複数のランド部2bを含む導電パターン2cを有するフレキシブルプリント配線板2と、上記複数のランド部2bに実装される発光ダイオード3と、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に積層される接着剤層4とを主に備える。また、上記発光ダイオード3の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aで上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4が除去されており、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5が充填されている。
図1に示す放熱性回路基板1は、裏面に配設される絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び表面に配設される複数のランド部2bを含む導電パターン2cを有するフレキシブルプリント配線板2と、上記複数のランド部2bに実装される発光ダイオード3と、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に積層される接着剤層4とを主に備える。また、上記発光ダイオード3の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aで上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4が除去されており、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5が充填されている。
<フレキシブルプリント配線板>
フレキシブルプリント配線板2は、絶縁性及び可撓性を有する絶縁フィルム(ベースフィルム)2aと、この絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの表面に積層される導電パターン2cと、この導電パターン2cの表面に積層されるカバーレイ2dとを有する。上記導電パターン2cは、複数のランド部2bと、このランド部2bに接続される配線とを有し、このランド部2bには後述の発光ダイオード3が電気的に接続されるように配設(実装)されている。なお、導電パターン2cは絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの表面に塗工された接着剤を介して積層されていてもよい。
フレキシブルプリント配線板2は、絶縁性及び可撓性を有する絶縁フィルム(ベースフィルム)2aと、この絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの表面に積層される導電パターン2cと、この導電パターン2cの表面に積層されるカバーレイ2dとを有する。上記導電パターン2cは、複数のランド部2bと、このランド部2bに接続される配線とを有し、このランド部2bには後述の発光ダイオード3が電気的に接続されるように配設(実装)されている。なお、導電パターン2cは絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの表面に塗工された接着剤を介して積層されていてもよい。
(絶縁フィルム(ベースフィルム))
上記フレキシブルプリント配線板2を構成する絶縁フィルム(ベースフィルム)2aは、絶縁性及び可撓性を有するシート状部材で構成されている。この絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを構成するシート状部材としては、具体的には樹脂フィルムを採用可能である。この樹脂フィルムの主成分としては、ポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、又はポリエチレンナフタレートが好適に用いられる。なお、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aは、充填材、添加剤等を含んでもよい。
上記フレキシブルプリント配線板2を構成する絶縁フィルム(ベースフィルム)2aは、絶縁性及び可撓性を有するシート状部材で構成されている。この絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを構成するシート状部材としては、具体的には樹脂フィルムを採用可能である。この樹脂フィルムの主成分としては、ポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、又はポリエチレンナフタレートが好適に用いられる。なお、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aは、充填材、添加剤等を含んでもよい。
上記液晶ポリマーは、溶融状態で液晶性を示すサーモトロピック型と、溶液状態で液晶性を示すリオトロピック型があるが、本発明の一態様に係る放熱性回路基板ではサーモトロピック型液晶ポリマーを用いることが好ましい。
上記液晶ポリマーは、例えば芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールや芳香族ヒドロキシカルボン酸等のモノマーとを合成して得られる芳香族ポリエステルである。その代表的なものとしては、パラヒドロキシ安息香酸(PHB)とテレフタル酸と4,4’−ビフェノールとから合成される下記式(1)、(2)及び(3)のモノマーを重合した重合体、PHBとテレフタル酸とエチレングリコールとから合成される下記式(3)及び(4)のモノマーを重合した重合体、PHBと2,6−ヒドロキシナフトエ酸とから合成される下記式(2)、(3)及び(5)のモノマーを重合した重合体等を挙げることができる。
この液晶ポリマーとしては、液晶性を示すものであれば特に限定されず、上記各重合体を主体(液晶ポリマー中、50モル%以上)とし、他のポリマー又はモノマーが共重合されていてもよい。また、液晶ポリマーは液晶ポリエステルアミドであってもよいし、液晶ポリエステルエーテルであってもよいし、液晶ポリエステルカーボネートであってもよいし、液晶ポリエステルイミドであってもよい。
液晶ポリエステルアミドは、アミド結合を有する液晶ポリエステルであり、例えば下記式(6)並びに上記式(2)及び(4)のモノマーを重合した重合体を挙げることができる。
液晶ポリマーは、それを構成する構成単位に対応する原料モノマーを溶融重合させ、得られた重合物(プレポリマー)を固相重合させることにより製造することが好ましい。これにより、耐熱性、強度、剛性等が高い高分子量の液晶ポリマーを操作性良く製造することができる。溶融重合は、触媒の存在下に行ってもよく、この触媒の例としては、酢酸マグネシウム、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、三酸化アンチモン等の金属化合物や、4−(ジメチルアミノ)ピリジン、1−メチルイミダゾール等の含窒素複素環式化合物が挙げられ、含窒素複素環式化合物が好ましく用いられる。
上記フッ素樹脂は、高分子鎖の繰り返し単位を構成する炭素原子に結合する水素原子の少なくとも1つが、フッ素原子又はフッ素原子を有する有機基(以下「フッ素原子含有基」ともいう)で置換されたものをいう。フッ素原子含有基は、直鎖状又は分岐状の有機基中の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子で置換されたものであり、例えばフルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、フルオロポリエーテル基等が挙げられる。
「フルオロアルキル基」とは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を意味し、「パーフルオロアルキル基」を包含する。具体的には、「フルオロアルキル基」は、アルキル基の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基、アルキル基の末端の1個の水素原子以外の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基等を包含する。
「フルオロアルコキシ基」とは、少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されたアルコキシ基を意味し、「パーフルオロアルコキシ基」を包含する。具体的には、「フルオロアルコキシ基」は、アルコキシ基の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基、アルコキシ基の末端の1個の水素原子以外の全ての水素原子がフッ素原子で置換された基等を包含する。
「フルオロポリエーテル基」とは、繰り返し単位として複数のアルキレンオキシド鎖を有し、末端にアルキル基又は水素原子を有する1価の基であって、アルキレンオキシド鎖及び/又は末端のアルキル基若しくは水素原子中の少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換された基を有する1価の基を意味する。「フルオロポリエーテル基」は、繰り返し単位として複数のパーフルオロアルキレンオキシド鎖を有する「パーフルオロポリエーテル基」を包含する。
フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン・ヘキサオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フルオロエラストマー、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフルオライド共重合体(THV)、及びテトラフルオロエチレン−パーフルオロジオキソール共重合体(TFE/PDD)が好ましい。
上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの平均厚さの下限としては、5μmが好ましく、12μmがより好ましい。一方、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの平均厚さの上限としては、50μmが好ましく、25μmがより好ましい。絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの平均厚さが上記下限未満の場合、絶縁フィルム(ベースフィルム2a)の強度が不十分となるおそれがある。逆に、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの平均厚さが上記上限を超える場合、フレキシブルプリント配線板2のフレキシブル性を損なうおそれがある。
絶縁フィルム(ベースフィルム)2aは、複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aに空隙(除去部分)を有し、この空隙に後述する熱伝導性接着剤5が充填されている。この第1領域Aは、複数のランド部2bを包含する連続した領域であり、発光ダイオード3の投影領域と重複している。
図1では、第1領域Aは複数のランド部2bの投影領域の全体を覆っている。つまり、複数のランド部2bの投影領域が全て第1領域Aに含まれている。ただし、放熱促進効果を奏する範囲であれば、ランド部2bの投影領域の一部が第1領域Aに含まれていなくてもよい。1のランド部2bの投影領域において、1のランド部2bの投影領域全体に対する第1領域Aに覆われる領域の面積割合の下限としては、80%が好ましく、90%がより好ましく、95%がさらに好ましい。上記面積割合が上記下限未満の場合、当該放熱性回路基板1の放熱効果が不十分となるおそれがある。
上記第1領域Aの占有面積の上限としては、発光ダイオード3の投影面積の2倍が好ましく、1.8倍がより好ましく、1.5倍がさらに好ましい。第1領域Aの占有面積が上記上限を超える場合、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの除去領域が大きくなり、当該放熱性回路基板1を屈曲面等に積層した場合の絶縁信頼性の低減防止効果が不十分となるおそれがある。
(導電パターン)
導電パターン2cは、複数のランド部2b及びそれらに接続される配線を有しており、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの表面に積層された金属層をエッチングすることによって所望の平面形状(パターン)に形成されている。ランド部2bは、発光ダイオード3の端子が接続される部位であり、配線部は、これらの複数のランド部2bを接続するように形成されている。
導電パターン2cは、複数のランド部2b及びそれらに接続される配線を有しており、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの表面に積層された金属層をエッチングすることによって所望の平面形状(パターン)に形成されている。ランド部2bは、発光ダイオード3の端子が接続される部位であり、配線部は、これらの複数のランド部2bを接続するように形成されている。
上記導電パターン2cは、導電性を有する材料で形成可能である。上記導電パターン2cは、一般的には例えば銅によって形成される。
上記導電パターン2cの平均厚さの下限としては、5μmが好ましく、8μmがより好ましい。一方、導電パターン2cの平均厚さの上限としては、50μmが好ましく、35μmがより好ましい。導電パターン2cの平均厚さが上記下限未満の場合、導通性が不十分となるおそれがある。逆に、導電パターン2cの平均厚さが上記上限を超える場合、フレキシブルプリント配線板2のフレキシブル性を損なうおそれがある。
(カバーレイ)
フレキシブルプリント配線板2の表面の発光ダイオード3が実装される部分(ランド部2bの表面側)を除いた部分には、カバーレイ2dが積層される。このカバーレイ2dは絶縁機能及び接着機能を有し、絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び導電パターン2cの表面に接着される。カバーレイ2dが絶縁層と接着層とを有する場合、絶縁層としては、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aと同じ材質を用いることができる。絶縁層の平均厚さは絶縁フィルム(ベースフィルム)2aと同様とすることができる。また、カバーレイ2dの接着層を構成する接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤等が好適に用いられる。接着層の平均厚さは、特に限定されるものではないが、12.5μm以上60μm以下が好ましい。
フレキシブルプリント配線板2の表面の発光ダイオード3が実装される部分(ランド部2bの表面側)を除いた部分には、カバーレイ2dが積層される。このカバーレイ2dは絶縁機能及び接着機能を有し、絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び導電パターン2cの表面に接着される。カバーレイ2dが絶縁層と接着層とを有する場合、絶縁層としては、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aと同じ材質を用いることができる。絶縁層の平均厚さは絶縁フィルム(ベースフィルム)2aと同様とすることができる。また、カバーレイ2dの接着層を構成する接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤等が好適に用いられる。接着層の平均厚さは、特に限定されるものではないが、12.5μm以上60μm以下が好ましい。
上記カバーレイ2dは、白色に着色されることが好ましい。カバーレイ2dを白色とすることで、発光ダイオード3のフレキシブルプリント配線板2側への出射光を反射し、光線の利用効率を高める光反射機能をフレキシブルプリント配線板2の表面に付与することができる。また、カバーレイ2dを白色とすることで、当該放熱性回路基板1の意匠性を高めることができる。カバーレイ2dを白色に着色する方法としては、例えば白色顔料を添加する方法を用いることができる。この白色顔料としては、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化ケイ素等が挙げられる。
なお、カバーレイ2dを白色とする代わりに、図2に示すように、カバーレイ2dの表面側に白色のコート層12を積層してもよい。このコート層12としては、白色顔料を含有した樹脂を用いることができる。また、カバーレイ2d又はコート層12は、白色の代わりに銀色等に着色してもよい。
上述のようにフレキシブルプリント配線板2の表面が光反射機能を有する場合、その表面の光線反射率の下限としては75%が好ましく、80%がより好ましい。なお、光線反射率とは、波長550nmの光線を用いてJIS−K7375(2008)に準拠して測定される光線反射率を意味する。
<発光ダイオード>
発光ダイオード3は、フレキシブルプリント配線板2のランド部2bに実装される。この発光ダイオード3としては、多色発光タイプ又は単色発光タイプで、チップ型又は合成樹脂等でパッケージされた表面実装型の発光ダイオードを用いることができる。発光ダイオード3は、半田6によってランド部2bへ接続されている。ただし、発光ダイオード3のランド部2bへの接続方法は半田付けに限定されず、例えば導電性ペーストを用いたダイボンディング、金属線を用いたワイヤボンディング等も用いることができる。
発光ダイオード3は、フレキシブルプリント配線板2のランド部2bに実装される。この発光ダイオード3としては、多色発光タイプ又は単色発光タイプで、チップ型又は合成樹脂等でパッケージされた表面実装型の発光ダイオードを用いることができる。発光ダイオード3は、半田6によってランド部2bへ接続されている。ただし、発光ダイオード3のランド部2bへの接続方法は半田付けに限定されず、例えば導電性ペーストを用いたダイボンディング、金属線を用いたワイヤボンディング等も用いることができる。
<接着剤層>
接着剤層4は、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを金属板等の支持部材に接着可能な接着剤を主成分とする層である。この接着剤としては特に限定されず、例えばエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤等の熱硬化性接着剤を用いることができる。接着剤層4には、必要に応じて添加剤を含有させることができる。ただし、当該放熱性回路基板1は、後述する熱伝導性接着剤5を備えるため、接着剤層4に熱伝導性を付与する必要はない。
接着剤層4は、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを金属板等の支持部材に接着可能な接着剤を主成分とする層である。この接着剤としては特に限定されず、例えばエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤等の熱硬化性接着剤を用いることができる。接着剤層4には、必要に応じて添加剤を含有させることができる。ただし、当該放熱性回路基板1は、後述する熱伝導性接着剤5を備えるため、接着剤層4に熱伝導性を付与する必要はない。
上記接着剤層4の平均厚さの下限としては、5μmが好ましく、10μmがより好ましい。一方、接着剤層4の平均厚さの上限としては、50μmが好ましく、25μmがより好ましい。接着剤層4の平均厚さが上記下限未満の場合、当該放熱性回路基板1と金属板等の支持部材との接着強度が不十分となるおそれがある。逆に、接着剤層4の平均厚さが上記上限を超える場合、当該放熱性回路基板1が不必要に厚くなるおそれや、導電パターン2cと金属板等の支持部材との距離が大きくなって放熱性が不十分となるおそれがある。
接着剤層4は、上記第1領域A(複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う領域)及びこの第1領域Aを覆う第2領域Bに空隙(除去部分)を有し、この空隙に後述する熱伝導性接着剤5が充填されている。この第2領域Bは、第1領域Aと同様に複数のランド部2bを包含する連続した領域であり、発光ダイオード3の投影領域と重複しており、第1領域Aよりも占有面積が大きい。このように接着剤層4を第1領域Aよりも大きい第2領域Bで除去することで、後述する熱伝導性接着剤5の充填作業を容易化することができる。また、接着剤層4を第2領域Bを除去してから第1領域Aを除去した絶縁フィルム(ベースフィルム)2aに積層する場合、これらの領域の位置合わせが容易となる。
上記第2領域Bの境界と第1領域Aの境界との最小距離dの下限としては、1μmが好ましく、10μmがより好ましく、20μmがさらに好ましく、50μmが特に好ましい。一方、上記第2領域Bの境界と第1領域Aの境界との最小距離dの上限としては、500μmが好ましく、300μmがより好ましく、100μmがさらに好ましい。上記最小距離dが上記下限未満の場合、熱伝導性接着剤5の充填作業の容易化が不十分となるおそれがある。逆に、上記最小距離dが上記上限を超える場合、熱伝導性接着剤5の充填量が増加し、当該放熱性回路基板1のコストが不必要に大きくなる。
<熱伝導性接着剤>
熱伝導性接着剤5は、上述した第1領域Aにおける絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの除去部分及び第2領域Bにおける接着剤層4の除去部分に充填され、複数のランド部2bを含む導電パターン2cの裏面に当接している。
熱伝導性接着剤5は、上述した第1領域Aにおける絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの除去部分及び第2領域Bにおける接着剤層4の除去部分に充填され、複数のランド部2bを含む導電パターン2cの裏面に当接している。
熱伝導性接着剤5は、熱硬化性樹脂と熱伝導性フィラーとを含有する。この熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ、フェノール樹脂、ポリイミド等を挙げることができる。これらの中でも、熱伝導性フィラーの接合力に優れるエポキシが好ましい。また、エポキシの中でも、熱伝導性フィラーの混合性の観点から、流動性に優れるビスフェノールA型エポキシ又はビスフェノールF型エポキシがより好ましい。
上記熱伝導性フィラーとしては、例えば金属酸化物、金属窒化物等を挙げることができる。上記金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム等を用いることができる。これらの中でも、電気絶縁性、熱伝導性、価格等の観点から酸化アルミニウムが好ましい。また、上記金属窒化物としては、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素等を用いることができる。これらの中でも、電気絶縁性、熱伝導性、低誘電率の観点から窒化ホウ素が好ましい。なお、上記金属酸化物及び金属窒化物は、2種以上を混合して用いることができる。
熱伝導性接着剤5における熱伝導性フィラーの含有量の下限としては、40体積%が好ましく、45体積%がより好ましい。一方、熱伝導性フィラーの含有量の上限としては、85体積%が好ましく、80体積%がより好ましい。熱伝導性フィラーの含有量が上記下限未満の場合、熱伝導性接着剤5の熱伝導性が不十分となるおそれがある。逆に、熱伝導性フィラーの含有量が上記上限を超える場合、上記熱硬化性樹脂と熱伝導性フィラーとの混合時に気泡が入り易くなり、耐電圧性が低下するおそれがある。なお、熱伝導性接着剤5は、熱伝導性フィラー以外に硬化剤等の添加剤を含有してもよい。
熱伝導性接着剤5の熱伝導率の下限としては、1W/mKが好ましく、3W/mKがより好ましい。一方、熱伝導性接着剤5の熱伝導率の上限としては、20W/mKが好ましい。熱伝導性接着剤5の熱伝導率が上記下限未満の場合、当該放熱性回路基板1の放熱効果が不十分となるおそれがある。逆に、熱伝導性接着剤5の熱伝導率が上記上限を超える場合、熱伝導性フィラーの含有量が過多となり、上記熱硬化性樹脂と熱伝導性フィラーとの混合時に気泡が入り易くなって耐電圧性が低下するおそれや、コストが過大となるおそれがある。
熱伝導性接着剤5は高絶縁性であることが好ましい。具体的には、熱伝導性接着剤5の体積抵抗率の下限としては、1×108Ωcmが好ましく、1×1010Ωcmがより好ましい。熱伝導性接着剤5の体積抵抗率が上記下限未満の場合、熱伝導性接着剤5の絶縁性が低下し、導電パターン2cが絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面側に積層される金属板等の支持部材と導通してしまうおそれがある。なお、体積抵抗率とは、JIS−C2139(2008)に準拠して測定される値である。
熱伝導性接着剤5の平均厚さ(熱伝導性接着剤5の裏面から導電パターン2cの裏面までの平均距離)は、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの平均厚さと接着剤層4の平均厚さとの合計よりも大きいことが好ましい。具体的には、熱伝導性接着剤5の平均厚さの下限としては、10μmが好ましく、20μmがより好ましい。一方、熱伝導性接着剤5の平均厚さの上限としては、100μmが好ましく、50μmがより好ましい。熱伝導性接着剤5の平均厚さが上記下限未満の場合、熱伝導性接着剤5が絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面側に配置(積層)される支持部材(金属板等)と接触せず、放熱効果が不十分となるおそれがある。逆に、熱伝導性接着剤5の平均厚さが上記上限を超える場合、熱伝導性接着剤5の充填量が増加しコストが大きくなるおそれや、当該放熱性回路基板1が不要に厚くなるおそれがある。
<利点>
当該放熱性回路基板1は、発光ダイオード3が実装されるランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aで絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4が除去され、その除去部分に熱伝導性接着剤5が充填されているため、フレキシブルプリント配線板2の導電パターン2cに熱伝導性接着剤5が直接積層される。そのため、当該放熱性回路基板1は、金属板等の支持部材に接着剤層4及び熱伝導性接着剤5を介して積層された際に、導電パターン2cと金属板等の支持部材とが熱伝導性接着剤5のみを介して接続されるため、導電パターン2cと導通される発光ダイオード3の放熱効果を著しく促進することができる。
当該放熱性回路基板1は、発光ダイオード3が実装されるランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aで絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4が除去され、その除去部分に熱伝導性接着剤5が充填されているため、フレキシブルプリント配線板2の導電パターン2cに熱伝導性接着剤5が直接積層される。そのため、当該放熱性回路基板1は、金属板等の支持部材に接着剤層4及び熱伝導性接着剤5を介して積層された際に、導電パターン2cと金属板等の支持部材とが熱伝導性接着剤5のみを介して接続されるため、導電パターン2cと導通される発光ダイオード3の放熱効果を著しく促進することができる。
また、接着剤層4が上記第1領域Aを覆う第2領域Bでさらに除去されているため、当該放熱性回路基板1は、熱伝導性接着剤5の充填作業及び絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの除去領域と接着剤層4の除去領域との位置合わせ作業を容易にすることができる。
また、当該放熱性回路基板1は、フレキシブルプリント配線板2を有するため、湾曲面等を有する金属板等の支持部材に容易に積層することができる。
なお、当該放熱性回路基板1は、接着剤層4の裏面に離型フィルムを有していてもよい。この離型フィルムは、樹脂フィルムの表面に離型処理を施したものを用いることができる。この離型フィルムは、金属板等の支持部材に当該放熱性回路基板1を接着する際に剥離される。
[第二実施形態]
図3に示す放熱性回路基板11は、裏面に配設される絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び表面に配設される複数のランド部2bを含む導電パターン2cを有するフレキシブルプリント配線板2と、上記複数のランド部2bに実装される発光ダイオード3と、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に積層される接着剤層4と、この接着剤層4の裏面に配置(積層)される支持部材(金属板)7とを主に備える。また、上記発光ダイオード3の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aで上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4が除去されており、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5が充填されている。フレキシブルプリント配線板2、発光ダイオード3、接着剤層4及び熱伝導性接着剤5は、上記第一実施形態の放熱性回路基板1と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
図3に示す放熱性回路基板11は、裏面に配設される絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び表面に配設される複数のランド部2bを含む導電パターン2cを有するフレキシブルプリント配線板2と、上記複数のランド部2bに実装される発光ダイオード3と、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に積層される接着剤層4と、この接着剤層4の裏面に配置(積層)される支持部材(金属板)7とを主に備える。また、上記発光ダイオード3の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aで上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4が除去されており、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5が充填されている。フレキシブルプリント配線板2、発光ダイオード3、接着剤層4及び熱伝導性接着剤5は、上記第一実施形態の放熱性回路基板1と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
<支持部材(金属板)>
支持部材は金属板であるとよい。支持部材(金属板)7は、金属製の板状部材である。この支持部材(金属板)7を形成する金属としては、例えばアルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、ニッケル、モリブデン、タングステン等を用いることができる。これらの中でも伝熱性、加工性及び軽量性に優れるアルミニウムが特に好ましい。
支持部材は金属板であるとよい。支持部材(金属板)7は、金属製の板状部材である。この支持部材(金属板)7を形成する金属としては、例えばアルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、ニッケル、モリブデン、タングステン等を用いることができる。これらの中でも伝熱性、加工性及び軽量性に優れるアルミニウムが特に好ましい。
支持部材(金属板)7の平均厚さの下限としては、0.3mmが好ましく、0.5mmがより好ましい。一方、支持部材(金属板)7の平均厚さの上限としては、5mmが好ましく、3mmがより好ましい。支持部材(金属板)7の平均厚さが上記下限未満の場合、支持部材(金属板)7の強度が不十分となるおそれがある。逆に、支持部材(金属板)7の平均厚さが上記上限を超える場合、支持部材(金属板)7の加工が困難になるおそれがあるほか、当該放熱性回路基板11の重量や体積が不必要に大きくなるおそれがある。
〔放熱性回路基板の製造方法〕
当該放熱性回路基板11は、例えば図4に示すように、フレキシブルプリント配線板2の複数のランド部2bに発光ダイオード3を実装する工程と、発光ダイオード3の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aで絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを除去する工程と、この絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に上記第1領域Aを覆う第2領域Bの相当部分を除去した接着剤層4を積層する工程と、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5を充填する工程と、上記除去部分に熱伝導性接着剤5を充填した接着剤層4の裏面に支持部材(金属板)7を配置(積層)する工程とを備える製造方法によって製造することができる。
当該放熱性回路基板11は、例えば図4に示すように、フレキシブルプリント配線板2の複数のランド部2bに発光ダイオード3を実装する工程と、発光ダイオード3の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aで絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを除去する工程と、この絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に上記第1領域Aを覆う第2領域Bの相当部分を除去した接着剤層4を積層する工程と、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5を充填する工程と、上記除去部分に熱伝導性接着剤5を充填した接着剤層4の裏面に支持部材(金属板)7を配置(積層)する工程とを備える製造方法によって製造することができる。
(発光ダイオード実装工程)
発光ダイオード実装工程では、図4Aに示すようにフレキシブルプリント配線板2の複数のランド部2bに発光ダイオード3の複数の端子を接続し、発光ダイオード3をフレキシブルプリント配線板2に実装する。発光ダイオード3のランド部2bへの接続方法は、例えば半田リフロー、導電性ペーストを用いたダイボンディング、金属線を用いたワイヤボンディング等を用いることができる。なお、図4Aでは半田6で発光ダイオード3を実装した例を示している。
発光ダイオード実装工程では、図4Aに示すようにフレキシブルプリント配線板2の複数のランド部2bに発光ダイオード3の複数の端子を接続し、発光ダイオード3をフレキシブルプリント配線板2に実装する。発光ダイオード3のランド部2bへの接続方法は、例えば半田リフロー、導電性ペーストを用いたダイボンディング、金属線を用いたワイヤボンディング等を用いることができる。なお、図4Aでは半田6で発光ダイオード3を実装した例を示している。
(絶縁フィルム(ベースフィルム)除去工程)
絶縁フィルム(ベースフィルム)除去工程では、図4Bに示すように発光ダイオード3の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aで絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを除去する。絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの除去方法としては、例えば第1領域A以外をマスクした上でエッチング液に浸漬する方法、第1領域A以外をマスクした上でプラズマエッチングする方法、第1領域Aにレーザーを照射する方法等を用いることができる。また、ここでは発光ダイオード実装工程の後に絶縁フィルム(ベースフィルム)除去工程を行っているが、発光ダイオード実装工程の前に絶縁フィルム(ベースフィルム)除去工程を行うこともできる。
絶縁フィルム(ベースフィルム)除去工程では、図4Bに示すように発光ダイオード3の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aで絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを除去する。絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの除去方法としては、例えば第1領域A以外をマスクした上でエッチング液に浸漬する方法、第1領域A以外をマスクした上でプラズマエッチングする方法、第1領域Aにレーザーを照射する方法等を用いることができる。また、ここでは発光ダイオード実装工程の後に絶縁フィルム(ベースフィルム)除去工程を行っているが、発光ダイオード実装工程の前に絶縁フィルム(ベースフィルム)除去工程を行うこともできる。
(接着剤層積層工程)
接着剤層積層工程では、図4Cに示すように上記第1領域Aを覆う第2領域Bの相当部分を除去した接着剤層4を絶縁フィルム(ベースフィルム)2aに積層する。この工程は、例えば以下の手順で実施できる。まず、離型フィルム、この離型フィルムの表面に塗工により積層されたBステージ状態(半硬化状態)の接着剤、及びこの接着剤の表面に積層された別の離型フィルムを有する接着剤シートを用意する。次に、この接着剤シートの第2領域Bに相当する部分を離型フィルムごと打抜き加工等で除去する。その後、上記接着剤シートの一方の離型フィルムを剥がし、接着剤シートの除去部分(第2領域B相当部分)が絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの除去領域を覆うように、接着剤シートの接着剤表出面を絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に向けて積層(仮貼り)する。なお、接着剤シートを絶縁フィルム(ベースフィルム)2aに積層後、第2領域B相当部分を除去してもよいが、打抜き加工が利用できないため、上述した方法を用いた方が作業性がよい。
接着剤層積層工程では、図4Cに示すように上記第1領域Aを覆う第2領域Bの相当部分を除去した接着剤層4を絶縁フィルム(ベースフィルム)2aに積層する。この工程は、例えば以下の手順で実施できる。まず、離型フィルム、この離型フィルムの表面に塗工により積層されたBステージ状態(半硬化状態)の接着剤、及びこの接着剤の表面に積層された別の離型フィルムを有する接着剤シートを用意する。次に、この接着剤シートの第2領域Bに相当する部分を離型フィルムごと打抜き加工等で除去する。その後、上記接着剤シートの一方の離型フィルムを剥がし、接着剤シートの除去部分(第2領域B相当部分)が絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの除去領域を覆うように、接着剤シートの接着剤表出面を絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に向けて積層(仮貼り)する。なお、接着剤シートを絶縁フィルム(ベースフィルム)2aに積層後、第2領域B相当部分を除去してもよいが、打抜き加工が利用できないため、上述した方法を用いた方が作業性がよい。
(熱伝導性接着剤充填工程)
熱伝導性接着剤充填工程では、図4Dに示すように上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5を充填する。熱伝導性接着剤5の充填方法としては、例えばスクリーン印刷によって熱伝導性接着剤5を印刷する方法、ディスペンサで熱伝導性接着剤5を吐出する方法、熱伝導性接着剤5を離型フィルムに積層した接着シートを貼付する方法等を用いることができる。なお、接着剤層積層工程と熱伝導性接着剤充填工程とは順序を入れ替えて行ってもよい。
熱伝導性接着剤充填工程では、図4Dに示すように上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5を充填する。熱伝導性接着剤5の充填方法としては、例えばスクリーン印刷によって熱伝導性接着剤5を印刷する方法、ディスペンサで熱伝導性接着剤5を吐出する方法、熱伝導性接着剤5を離型フィルムに積層した接着シートを貼付する方法等を用いることができる。なお、接着剤層積層工程と熱伝導性接着剤充填工程とは順序を入れ替えて行ってもよい。
(支持部材(金属板)配置工程)
支持部材(金属板)配置工程では、接着剤層4を裏面に積層し、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5を充填したフレキシブルプリント配線板2の裏面側に支持部材(金属板)7を配置(積層)する。具体的には、上記接着剤シートの裏面側(フレキシブルプリント配線板2と反対側)の離型フィルムを剥がし、支持部材(金属板)7に積層(仮貼り)して積層体を得る。その後、例えば真空容器中でこの積層体を比較的低温で加圧し、仮圧着する。仮圧着後、上記積層体を高温で加熱することで各接着剤が硬化し、当該放熱性回路基板11が得られる。
なお、この工程を「支持部材(金属板)配置工程」と呼んだが、「支持部材(金属板)積層工程」と呼んでもよい。
支持部材(金属板)配置工程では、接着剤層4を裏面に積層し、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5を充填したフレキシブルプリント配線板2の裏面側に支持部材(金属板)7を配置(積層)する。具体的には、上記接着剤シートの裏面側(フレキシブルプリント配線板2と反対側)の離型フィルムを剥がし、支持部材(金属板)7に積層(仮貼り)して積層体を得る。その後、例えば真空容器中でこの積層体を比較的低温で加圧し、仮圧着する。仮圧着後、上記積層体を高温で加熱することで各接着剤が硬化し、当該放熱性回路基板11が得られる。
なお、この工程を「支持部材(金属板)配置工程」と呼んだが、「支持部材(金属板)積層工程」と呼んでもよい。
上記積層体の仮圧着時の圧力としては、例えば0.05MPa以上1MPa以下とすることができる。また、この仮圧着時の温度としては、例えば70℃以上120℃以下が好ましい。さらに、仮圧着時の熱伝導性接着剤5の粘度の下限としては、100Pa・sが好ましく、500Pa・sがより好ましい。一方、仮圧着時の熱伝導性接着剤5の粘度の上限としては、10000Pa・sが好ましく、5000Pa・sがより好ましい。仮圧着時の熱伝導性接着剤5の粘度が上記下限未満の場合、熱伝導性接着剤5を硬化させる前に熱伝導性接着剤5が流動して熱伝導性接着剤5の充填性が低下するおそれがある。逆に、仮圧着時の熱伝導性接着剤5の粘度が上記上限を超える場合、熱伝導性接着剤5の上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分への充填が不十分となるおそれがある。
上記積層体の高温加熱時の温度としては、例えば120℃以上200℃以下とすることができる。また、高温加熱の時間としては、例えば30分以上300分以下とすることができ、30分以上120分以下とすることがより好ましい。
<利点>
当該放熱性回路基板11は、導電パターン2cと支持部材(金属板)7とが熱伝導性接着剤5のみを介して接続されるため、導電パターン2cと導通される発光ダイオード3の放熱効果を著しく促進することができる。
当該放熱性回路基板11は、導電パターン2cと支持部材(金属板)7とが熱伝導性接着剤5のみを介して接続されるため、導電パターン2cと導通される発光ダイオード3の放熱効果を著しく促進することができる。
[第三実施形態]
図5に示す放熱性回路基板21は、裏面に配設される絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び表面に配設される複数のランド部2bを含む導電パターン2cを有するフレキシブルプリント配線板2と、上記複数のランド部2bに実装される発光ダイオード3と、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に積層される接着剤層4と、この接着剤層4の裏面に積層される支持部材(金属板)7とを主に備える。また、上記発光ダイオード3の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aで上記絶縁フィルム2及び接着剤層4が除去されており、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5が充填されている。さらに、フレキシブルプリント配線板2が第1領域Aに貫通孔8を有し、この貫通孔8の少なくとも裏面側にも上記熱伝導性接着剤5が充填されている。フレキシブルプリント配線板2、発光ダイオード3、接着剤層4、熱伝導性接着剤5及び支持部材(金属板)7は、上記第二実施形態の放熱性回路基板11と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
図5に示す放熱性回路基板21は、裏面に配設される絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び表面に配設される複数のランド部2bを含む導電パターン2cを有するフレキシブルプリント配線板2と、上記複数のランド部2bに実装される発光ダイオード3と、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に積層される接着剤層4と、この接着剤層4の裏面に積層される支持部材(金属板)7とを主に備える。また、上記発光ダイオード3の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う第1領域Aで上記絶縁フィルム2及び接着剤層4が除去されており、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5が充填されている。さらに、フレキシブルプリント配線板2が第1領域Aに貫通孔8を有し、この貫通孔8の少なくとも裏面側にも上記熱伝導性接着剤5が充填されている。フレキシブルプリント配線板2、発光ダイオード3、接着剤層4、熱伝導性接着剤5及び支持部材(金属板)7は、上記第二実施形態の放熱性回路基板11と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
(貫通孔)
貫通孔8は、第1領域A内に形成され、フレキシブルプリント配線板2の導電パターン2cのランド部2bを除く領域及びカバーレイ2dを貫通している。この貫通孔8の少なくとも裏面側に上記熱伝導性接着剤5が充填される。また、図5に示すように貫通孔8及びその上部にも熱伝導性接着剤5が充填され、発光ダイオード3の裏面に当接しているとよい。このように発光ダイオード3の裏面に熱伝導性接着剤5を当接させることで、発光ダイオード3の放熱効果をさらに促進することができる。
貫通孔8は、第1領域A内に形成され、フレキシブルプリント配線板2の導電パターン2cのランド部2bを除く領域及びカバーレイ2dを貫通している。この貫通孔8の少なくとも裏面側に上記熱伝導性接着剤5が充填される。また、図5に示すように貫通孔8及びその上部にも熱伝導性接着剤5が充填され、発光ダイオード3の裏面に当接しているとよい。このように発光ダイオード3の裏面に熱伝導性接着剤5を当接させることで、発光ダイオード3の放熱効果をさらに促進することができる。
また、図5では貫通孔8は1つのみ形成されているが、複数の貫通孔8を1つの第1領域A内に形成してもよい。
貫通孔8の平均面積の下限としては、0.005mm2が好ましく、0.01mm2がより好ましい。一方、貫通孔8の平均面積の上限としては、1mm2が好ましく、0.5mm2がより好ましい。貫通孔8の平均面積が上記下限未満の場合、熱伝導性接着剤5の漏出防止効果や、放熱効果の促進が不十分となるおそれがある。逆に、貫通孔8の平均面積が上記上限を超える場合、フレキシブルプリント配線板2の強度が低下するおそれがある。
貫通孔8は、第1領域Aにおいて絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを除去する前又は後、あるいは除去と同時に形成することができる。貫通孔8の形成方法としては、絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの除去方法と同様の方法を用いることができる。
<利点>
当該放熱性回路基板21は、上記貫通孔8を有するため、熱伝導性接着剤5の充填時に熱伝導性接着剤5が第1領域A以外に漏出することを防止することができる。また、熱伝導性接着剤5を貫通孔8及びその上部にも充填し、発光ダイオード3の裏面に当接させることで、発光ダイオード3の放熱効果をさらに促進できる。
当該放熱性回路基板21は、上記貫通孔8を有するため、熱伝導性接着剤5の充填時に熱伝導性接着剤5が第1領域A以外に漏出することを防止することができる。また、熱伝導性接着剤5を貫通孔8及びその上部にも充填し、発光ダイオード3の裏面に当接させることで、発光ダイオード3の放熱効果をさらに促進できる。
[第四実施形態]
図6に示す放熱性回路基板31は、裏面に配設される絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び表面に配設される複数のランド部2bを含む導電パターン2cを有するフレキシブルプリント配線板2と、上記複数のランド部2bに実装される複数の発光ダイオード3と、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に積層される接着剤層4と、この接着剤層4の裏面に配置(積層)される支持部材(金属板)37とを主に備える。また、上記複数の発光ダイオード3毎の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う複数の第1領域Aで上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4が除去されており、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5が充填されている。フレキシブルプリント配線板2に複数の発光ダイオード3が実装され、複数の第1領域Aが形成されている点以外は、フレキシブルプリント配線板2、発光ダイオード3、接着剤層4及び熱伝導性接着剤5は、上記第一実施形態の放熱性回路基板1と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
図6に示す放熱性回路基板31は、裏面に配設される絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び表面に配設される複数のランド部2bを含む導電パターン2cを有するフレキシブルプリント配線板2と、上記複数のランド部2bに実装される複数の発光ダイオード3と、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に積層される接着剤層4と、この接着剤層4の裏面に配置(積層)される支持部材(金属板)37とを主に備える。また、上記複数の発光ダイオード3毎の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う複数の第1領域Aで上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4が除去されており、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5が充填されている。フレキシブルプリント配線板2に複数の発光ダイオード3が実装され、複数の第1領域Aが形成されている点以外は、フレキシブルプリント配線板2、発光ダイオード3、接着剤層4及び熱伝導性接着剤5は、上記第一実施形態の放熱性回路基板1と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
<支持部材(金属板)>
支持部材(金属板)37は、金属製の板状部材であり、フレキシブルプリント配線板2の積層領域に湾曲面又は屈曲面を有する。具体的には、支持部材(金属板)37は、フレキシブルプリント配線板2の積層面側が凸となるように湾曲又は屈曲している。そのため、フレキシブルプリント配線板2はこの支持部材(金属板)37の表面に沿って湾曲又は屈曲している。支持部材(金属板)37がこのように湾曲又は屈曲していることで、フレキシブルプリント配線板2に実装された複数の発光ダイオード3の出射方向を異ならせることができ、例えば当該放熱性回路基板31を用いたLED照明器具の相対位置による光度の変動を低減することができる。
支持部材(金属板)37は、金属製の板状部材であり、フレキシブルプリント配線板2の積層領域に湾曲面又は屈曲面を有する。具体的には、支持部材(金属板)37は、フレキシブルプリント配線板2の積層面側が凸となるように湾曲又は屈曲している。そのため、フレキシブルプリント配線板2はこの支持部材(金属板)37の表面に沿って湾曲又は屈曲している。支持部材(金属板)37がこのように湾曲又は屈曲していることで、フレキシブルプリント配線板2に実装された複数の発光ダイオード3の出射方向を異ならせることができ、例えば当該放熱性回路基板31を用いたLED照明器具の相対位置による光度の変動を低減することができる。
上記支持部材(金属板)37の材質及び平均厚さは、上記第二実施形態の放熱性回路基板11の支持部材(金属板)7と同様とすることができる。
なお、発光ダイオード3は、接続信頼性の観点から支持部材(金属板)37及びフレキシブルプリント配線板2の湾曲面及び屈曲面以外に実装することが好ましい。また、図6では3個の発光ダイオード3が図示されているが、当該放熱性回路基板31の発光ダイオード3の実装数は3個に限定されず、2個又は4個以上であってもよい。
<利点>
当該放熱性回路基板31は、上記第1領域A以外の領域においてフレキシブルプリント配線板2が絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを介して支持部材(金属板)37に配置(積層)されるため、湾曲面又は屈曲面を有する支持部材(金属板)37に沿って湾曲等させても絶縁性が低下し難い。従って、当該放熱性回路基板31は、絶縁信頼性を維持できるため、種々の形状の支持部材(金属板)37を採用することができる。
当該放熱性回路基板31は、上記第1領域A以外の領域においてフレキシブルプリント配線板2が絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを介して支持部材(金属板)37に配置(積層)されるため、湾曲面又は屈曲面を有する支持部材(金属板)37に沿って湾曲等させても絶縁性が低下し難い。従って、当該放熱性回路基板31は、絶縁信頼性を維持できるため、種々の形状の支持部材(金属板)37を採用することができる。
[第五実施形態]
本発明の一態様に係る放熱性回路基板では、少なくとも2つの隣接する電子部品毎の絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分が連続しているとよい。つまり、少なくとも2つの隣接する電子部品毎の絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分に充填される熱伝導性接着剤が連続しているとよい。また、電子部品が3つ以上の場合、すべての絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分が連続していてもよいし、任意の隣接する電子部品毎の絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分が連続していてもよい。
本発明の一態様に係る放熱性回路基板では、少なくとも2つの隣接する電子部品毎の絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分が連続しているとよい。つまり、少なくとも2つの隣接する電子部品毎の絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分に充填される熱伝導性接着剤が連続しているとよい。また、電子部品が3つ以上の場合、すべての絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分が連続していてもよいし、任意の隣接する電子部品毎の絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分が連続していてもよい。
図7に示す放熱性回路基板41は、裏面に配設される絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び表面に配設される複数のランド部2bを含む導電パターン2cを有するフレキシブルプリント配線板2と、上記複数のランド部2bに隣接して実装される複数の発光ダイオード3と、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの裏面に積層される接着剤層4と、この接着剤層4の裏面に配置(積層)される支持部材(金属板)7とを備える。また、上記複数の発光ダイオード3毎の複数のランド部2bの投影領域を少なくとも覆う複数の第1領域Aで上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4が除去されており、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分に熱伝導性接着剤5が充填されている。さらに、隣接する発光ダイオード3毎の絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分は連続している。
フレキシブルプリント配線板2に複数の発光ダイオード3が隣接して実装されている点、複数の第1領域Aが形成されている点、及び絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分は連続しており、熱伝導性接着剤5は連続している点以外は、フレキシブルプリント配線板2、発光ダイオード3、接着剤層4、熱伝導性接着剤5、支持部材(金属板)7は上記第三実施形態の放熱性回路基板1と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
<利点>
放熱性回路基板41は、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分が連続しているので、熱伝導接着剤5の充填回数を減らすことができ、したがって、放熱性回路基板41の製造工程は簡易なものとなる。また、多数の発光ダイオード3が密集して配置される場合でも、熱伝導接着剤5によって放熱性回路基板41の放熱効果は優れている。さらに、放熱性回路基板41では熱伝導接着剤5が比較的多くなるが、熱伝導接着剤5の周囲には接着剤層4が存在するので、熱伝導接着剤5の厚さを大きくしなくとも、絶縁性は良好である。
放熱性回路基板41は、上記絶縁フィルム(ベースフィルム)2a及び接着剤層4の除去部分が連続しているので、熱伝導接着剤5の充填回数を減らすことができ、したがって、放熱性回路基板41の製造工程は簡易なものとなる。また、多数の発光ダイオード3が密集して配置される場合でも、熱伝導接着剤5によって放熱性回路基板41の放熱効果は優れている。さらに、放熱性回路基板41では熱伝導接着剤5が比較的多くなるが、熱伝導接着剤5の周囲には接着剤層4が存在するので、熱伝導接着剤5の厚さを大きくしなくとも、絶縁性は良好である。
[その他の実施形態]
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
上記第一実施形態、第二実施形態及び第三実施形態では、実装する発光ダイオードの数を1個としたが、2個以上の発光ダイオードを実装することができる。また、上記第四実施形態で1個の発光ダイオードを実装してもよい。
また、上記各実施形態では発光ダイオードをプリント配線板に実装したが、発光ダイオード以外の電子部品をプリント配線板に実装してもよい。また、1個の電子部品が実装されるランド部の数は複数に限定されず、1つであってもよい。
さらに、上記各実施形態では第1領域を覆う第2領域で接着剤層を除去し、この除去部分に熱伝導性接着剤を充填したが、接着剤層を絶縁フィルム(ベースフィルム)と同様の第1領域のみで除去し、この除去部分に熱伝導性接着剤を充填してもよい。つまり、第1領域と第2領域を同一の領域(面積)としてもよい。
また、上記各実施形態では第1領域を電子部品毎のランド部の投影領域を全て包含する1つの領域としたが、第1領域は複数のランド部の投影領域に分割されていてもよい。加えて、第1領域は電子部品の投影領域と重複しない領域を含んでもよい。
上記各実施形態では支持部材として金属板を使用したが、支持部材の材質は金属に限定されるものではない。例えば、支持部材の材質をセラミックスとすることができる。支持部材に使用するセラミックスは、絶縁性が良好で(つまり電気伝導度が低く)、熱伝導度が大きいものが好ましい。支持部材に使用するセラミックスとしては、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化ケイ素(Al3N4)などが挙げられる。支持部材の材質を絶縁性が良好で熱伝導度の高いセラミックスとすることによって、放熱性回路基板と放熱性回路基板が設置される基材との間の電気短絡の可能性はほぼゼロとなる。したがって、熱伝導性接着剤の厚さを極めて小さくすることができるので、放熱性回路基板の放熱性を高めることができる。また、支持部材にセラミックスを使用することにより、放熱性回路基板の耐電圧性も向上する。
上記各実施形態では支持部材として板状部材を使用したが、支持部材の形状はこれに限定されるものではない。例えば、支持部材は曲面や角部を有するバルクであってもよい。また、支持部材の形状は、角柱状、錐体状、台形柱状などの形状であってもよいし、これらの角部を面取りした形状やこれらの角部に丸みを付けた形状であってもよい。支持部材をこのような形状とすることにより、熱が伝わる経路が増えるので、発光ダイオードなどの電子部品が高温になることを効果的に抑制することができる。また、支持部材の材質が可撓性の乏しい材料(例えばセラミックス)であっても、支持部材を湾曲又は屈曲させる加工の必要がないので立体的な放熱性回路基板を容易に製造することができる。また、支持部材の軽量化のために、支持部材はその内部に空洞部を含んでいてもよい。
図8の放熱性回路基板51は、第四実施形態の放熱性回路基板31と同様であるが、支持部材47の断面形状が台形状である点で第四実施形態の放熱性回路基板31とは異なる。支持部材47がこのような形状であれば、支持部材47を湾曲又は屈曲させる加工の必要がないので、放熱性回路基板51の製造工程は簡易になる。
図8の放熱性回路基板51は、第四実施形態の放熱性回路基板31と同様であるが、支持部材47の断面形状が台形状である点で第四実施形態の放熱性回路基板31とは異なる。支持部材47がこのような形状であれば、支持部材47を湾曲又は屈曲させる加工の必要がないので、放熱性回路基板51の製造工程は簡易になる。
また、上記第三実施形態において、絶縁フィルム(ベースフィルム)除去工程を先に行い、次に発光ダイオード実装工程を行う場合、絶縁フィルム(ベースフィルム)除去工程を以下に説明する工程とすることができる。
まず、発光ダイオード3が実装されたときに、複数のランド部2bの投影領域となる領域を少なくとも覆う第1領域Aが予め除去されている絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを準備する。次に、この絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの上に、銅などの導電性を有する材料の基材を積層する。その後、その基材をパターニングして、導電パターン2cを形成する。さらに、フレキシブルプリント配線板2の表面の発光ダイオード3が実装される部分(ランド部2bの表面側)を除いた部分に、カバーレイ2dを積層する。
このように、第三実施形態の絶縁フィルム(ベースフィルム)除去工程によって作製されるフレキシブルプリント配線板と同様なフレキシブルプリント配線板を、この工程によっても作製することができる。
まず、発光ダイオード3が実装されたときに、複数のランド部2bの投影領域となる領域を少なくとも覆う第1領域Aが予め除去されている絶縁フィルム(ベースフィルム)2aを準備する。次に、この絶縁フィルム(ベースフィルム)2aの上に、銅などの導電性を有する材料の基材を積層する。その後、その基材をパターニングして、導電パターン2cを形成する。さらに、フレキシブルプリント配線板2の表面の発光ダイオード3が実装される部分(ランド部2bの表面側)を除いた部分に、カバーレイ2dを積層する。
このように、第三実施形態の絶縁フィルム(ベースフィルム)除去工程によって作製されるフレキシブルプリント配線板と同様なフレキシブルプリント配線板を、この工程によっても作製することができる。
さらに、本発明の実施形態で用いるプリント配線板は、可撓性を有するフレキシブルプリント配線板に限定されず、リジッドのプリント配線板を用いてもよい。さらに、本発明の実施形態で用いるプリント配線板は、表面にランド部を有し、裏面に絶縁フィルム(ベースフィルム)を有するものであれば上記実施形態で使用したものに限定されない。上記プリント配線板は、例えば絶縁フィルムの両面に導電パターンが形成された両面プリント配線板や、導電パターンを有する複数の絶縁フィルムが積層された多層プリント配線板であってもよい。このような両面プリント配線板や多層プリント配線板の場合、最も裏面側(電子部品の実装面と反対側)の導電パターンに熱伝導性接着剤を当接させることで、放熱効果を促進することができる。
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[No.1]
まず、ポリイミドを主成分とする平均厚さ25μmの絶縁フィルム(ベースフィルム)と、銅箔製の平均厚さ35μmの導電パターンと、ポリイミドを主成分とする平均厚さ25μmの絶縁層及び平均厚さ30μmの接着層を有するカバーレイとを裏面側からこの順に積層したフレキシブルプリント配線板を用意する。なお、このフレキシブルプリント配線板は表面(カバーレイの表面)に白色コートを有する。また、このフレキシブルプリント配線板は導電パターンにLED(発光ダイオード)が実装可能なランド部を有し、このランド部に沿ってカバーレイに開口が設けられている。
まず、ポリイミドを主成分とする平均厚さ25μmの絶縁フィルム(ベースフィルム)と、銅箔製の平均厚さ35μmの導電パターンと、ポリイミドを主成分とする平均厚さ25μmの絶縁層及び平均厚さ30μmの接着層を有するカバーレイとを裏面側からこの順に積層したフレキシブルプリント配線板を用意する。なお、このフレキシブルプリント配線板は表面(カバーレイの表面)に白色コートを有する。また、このフレキシブルプリント配線板は導電パターンにLED(発光ダイオード)が実装可能なランド部を有し、このランド部に沿ってカバーレイに開口が設けられている。
次に、上記フレキシブルプリント配線板のLED実装予定領域の投影領域(LEDの平面積と等面積)において絶縁フィルム(ベースフィルム)をエッチング液により除去し、導電パターンを露出させる。その後、上記ランド部に厚さ150μmのメタルマスクを用いて鉛フリー半田(Sn−3.0Ag−0.5Cu)をスクリーン印刷し、この半田の上に白色LED(日亜化学工業株式会社の「NS6W833T」)を載置し、半田をリフローさせることでLEDを実装する。
次いで、表面に離型処理をしたポリエチレンテレフタレートフィルム(離型フィルム)の表面にエポキシ系接着剤を塗工し、乾燥により接着剤を平均厚さが20μmのBステージ状態とする。さらにこの接着剤の表面に離型フィルムを積層し、接着シートを作成する。この接着シートのLED実装領域の投影領域に相当する部分(LEDの平面積と等面積)を切抜くと同時に、接着シートを上記フレキシブルプリント配線板の外形に合わせて打抜く。その後、接着シートの一方の離型フィルムを剥がし、上記切抜き部分が絶縁フィルム(ベースフィルム)の導電パターン露出領域と一致するように上記フレキシブルプリント配線板の裏面に接着シートを仮貼りする。
接着シートの仮貼り後(接着剤層の積層後)、上記接着シートの裏面に上記切抜き部分よりも幅が50μm広い開口を設けた200メッシュのスクリーンを載置し、上記切抜き部分(絶縁フィルム(ベースフィルム)及び接着剤の除去部分)に、エポキシ系接着剤と硬化剤と粒径5〜30μmのアルミナ粒子及び粒径0.5〜1μmのアルミナ粒子とを混合した熱伝導率3W/mKの熱伝導性接着剤をスクリーン印刷により充填する。
熱伝導性接着剤の充填後、上記接着シートの裏面の離型フィルムを剥がし、支持部材である金属板に仮貼りする。この積層体を真空容器中で100℃に加熱し接着剤の粘度を低下させた後、シリコーンラバーでLEDを実装したフレキシブルプリント配線板の表面側から0.1MPaの圧力を加え、仮圧着する。その後、上記積層体を真空容器から取り出し、予備加熱していたオーブンに入れ、150℃で60分加熱し接着剤を硬化することで、No.1の放熱性回路基板を得る。
[No.2]
まず、フレキシブルプリント配線板の絶縁フィルム(ベースフィルム)の平均厚さを13μm、導電パターンの平均厚さを18μm、カバーレイの絶縁層の平均厚さを13μm、カバーレイの接着層の平均厚さを20μmとし、エッチング液の代わりにレーザーによって絶縁フィルム(ベースフィルム)のLED実装予定領域の投影領域を除去する以外は上記No.1と同様のフレキシブルプリント配線板を用意する。このフレキシブルプリント配線板に、厚さ100μmのメタルマスクを用いる以外はNo.1と同様の手順でLEDを実装する。さらに、上記No.1と同様の接着シート(切抜き部分を有するもの)を用意する。
まず、フレキシブルプリント配線板の絶縁フィルム(ベースフィルム)の平均厚さを13μm、導電パターンの平均厚さを18μm、カバーレイの絶縁層の平均厚さを13μm、カバーレイの接着層の平均厚さを20μmとし、エッチング液の代わりにレーザーによって絶縁フィルム(ベースフィルム)のLED実装予定領域の投影領域を除去する以外は上記No.1と同様のフレキシブルプリント配線板を用意する。このフレキシブルプリント配線板に、厚さ100μmのメタルマスクを用いる以外はNo.1と同様の手順でLEDを実装する。さらに、上記No.1と同様の接着シート(切抜き部分を有するもの)を用意する。
次に、エポキシ系接着剤とアミン系硬化剤と粒径5〜30μmの窒化ホウ素粒子及び粒径0.1〜1μmのアルミナ粒子を混合した熱伝導率4W/mKの熱伝導性接着剤を離型フィルムに塗工し、乾燥により熱伝導性接着剤を平均厚さが70μmのBステージ状態とする。この熱伝導性接着シートを上記接着シートの切抜き部分(LEDの平面積と等面積)よりも幅が100μm広い形状で打抜き加工で離型シートを残してハーフカットする。
次いで、この熱伝導性接着シートをフレキシブルプリント配線板の絶縁フィルム(ベースフィルム)の除去部分(導電パターンの露出部分)に貼る。熱伝導性接着シートを貼付後、上記接着シートの一方の離型フィルムを剥がし、上記切抜き部分が絶縁フィルム(ベースフィルム)の導電パターン露出領域と一致するよう上記フレキシブルプリント配線板の裏面に接着シートを仮貼りする。
上記接着シートをフレキシブルプリント配線板の裏面に仮貼り後、熱伝導性接着シート及び接着シートの裏面の離型フィルムを剥がし、支持部材である金属板に仮貼りする。この積層体を真空容器中で100℃に加熱し接着剤の粘度を低下させた後、シリコーンラバーでLEDを実装したフレキシブルプリント配線板の表面側から0.2MPaの圧力を加え、仮圧着する。この時、熱伝導性接着剤の粘度が低下し、加圧によって流動することで絶縁フィルム(ベースフィルム)及び接着剤の除去部分に熱伝導性接着剤が充填され導電パターンに当接する。その後、上記積層体を真空容器から取り出し、予備加熱していたオーブンに入れ、150℃で60分加熱し接着剤を硬化することで、No.2の放熱性回路基板を得る。
[No.3]
まず、上記No.1と同様のLED実装フレキシブルプリント配線板及び接着シート(切抜き部分を有するもの)を用意し、このフレキシブルプリント配線板の裏面にNo.1と同様の手順で接着シートを仮貼りする。
まず、上記No.1と同様のLED実装フレキシブルプリント配線板及び接着シート(切抜き部分を有するもの)を用意し、このフレキシブルプリント配線板の裏面にNo.1と同様の手順で接着シートを仮貼りする。
接着シートの仮貼り後、上記接着シートの切抜き部分にディスペンサを用いて上記No.1と同様の熱伝導性接着剤を吐出し、大気環境中で30分放置して表面を平坦化することで絶縁フィルム(ベースフィルム)及び接着剤の除去部分に熱伝導性接着剤を充填する。
熱伝導性接着剤の充填後、上記接着シートの裏面の離型フィルムを剥がし、支持部材である金属板に仮貼りする。この積層体を真空容器中で100℃に加熱し接着剤の粘度を低下させた後、シリコーンラバーでLED実装フレキシブルプリント配線板の表面側から0.1MPaの圧力を加え、仮圧着する。その後、上記積層体を真空容器から取り出し、予備加熱していたオーブンに入れ、150℃で60分加熱し接着剤を硬化することで、No.3の放熱性回路基板を得る。
[No.4]
まず、上記No.1と同様のLED実装フレキシブルプリント配線板を用意する。次に、離型フィルムの表面にエポキシ系接着剤を塗工し、乾燥により接着剤を平均厚さが20μmのBステージ状態とする。さらにこの接着剤の表面に離型フィルムを積層し、接着シートを作成する。この接着シートのLED実装領域の投影領域に相当する部分を切抜くことなく、上記フレキシブルプリント配線板の外形に合わせて打抜く。その後、接着シートの一方の離型フィルムを剥がし、上記フレキシブルプリント配線板の裏面に接着シートを仮貼りする。
まず、上記No.1と同様のLED実装フレキシブルプリント配線板を用意する。次に、離型フィルムの表面にエポキシ系接着剤を塗工し、乾燥により接着剤を平均厚さが20μmのBステージ状態とする。さらにこの接着剤の表面に離型フィルムを積層し、接着シートを作成する。この接着シートのLED実装領域の投影領域に相当する部分を切抜くことなく、上記フレキシブルプリント配線板の外形に合わせて打抜く。その後、接着シートの一方の離型フィルムを剥がし、上記フレキシブルプリント配線板の裏面に接着シートを仮貼りする。
上記接着シートの仮貼り後、接着シート裏面の離型フィルムを剥がし、支持部材である金属板に仮貼りする。この積層体を真空容器中で100℃に加熱し接着剤の粘度を低下させた後、シリコーンラバーでLED実装フレキシブルプリント配線板の表面側から0.1MPaの圧力を加え、仮圧着する。その後、上記積層体を真空容器から取り出し、予備加熱していたオーブンに入れ、150℃で60分加熱し接着剤を硬化することで、No.4の放熱性回路基板を得る。
[参考例]
まず、熱伝導率3W/mK、平均厚さ80μmの熱伝導性接着剤を介して、アルミニウム製の平均厚さ1mmのベース材に銅箔製の平均厚さ35μmの導電パターンが積層されたプリント配線板を用意する。このプリント配線板は導電パターンにLEDが実装可能なランド部を有する。
まず、熱伝導率3W/mK、平均厚さ80μmの熱伝導性接着剤を介して、アルミニウム製の平均厚さ1mmのベース材に銅箔製の平均厚さ35μmの導電パターンが積層されたプリント配線板を用意する。このプリント配線板は導電パターンにLEDが実装可能なランド部を有する。
次に、上記プリント配線板のランド部に厚さ150μmのメタルマスクを用いて鉛フリー半田(Sn−3.0Ag−0.5Cu)をスクリーン印刷し、この半田の上に白色LEDを載置し、半田をリフローさせることでLEDを実装し、参考例の放熱性回路基板を得る。
[評価]
上記No.1〜4及び参考例の放熱性回路基板について以下の放熱試験を行った。まず、以下の手順で放熱性回路基板の温度特性を求めた。最初に、リード線を接続した状態で放熱性回路基板を恒温槽中に配置する。次に、恒温槽が30℃、40℃、50℃及び60℃の各温度に到達毎に30分以上保持して恒温槽及び放熱性回路基板の温度を安定させ、各温度において、放熱性回路基板に微小電流(例えば4mAの電流)を通電した時の電圧を測定する。放熱性回路基板に通電する電流を微小電流としているのは、LEDの温度が自己発熱で上昇しないようにするためである。このようにして得た電圧と温度との関係を最小二乗法で直線近似することで、LEDの温度特性が約−1.4mV/℃であることが導出される。
上記No.1〜4及び参考例の放熱性回路基板について以下の放熱試験を行った。まず、以下の手順で放熱性回路基板の温度特性を求めた。最初に、リード線を接続した状態で放熱性回路基板を恒温槽中に配置する。次に、恒温槽が30℃、40℃、50℃及び60℃の各温度に到達毎に30分以上保持して恒温槽及び放熱性回路基板の温度を安定させ、各温度において、放熱性回路基板に微小電流(例えば4mAの電流)を通電した時の電圧を測定する。放熱性回路基板に通電する電流を微小電流としているのは、LEDの温度が自己発熱で上昇しないようにするためである。このようにして得た電圧と温度との関係を最小二乗法で直線近似することで、LEDの温度特性が約−1.4mV/℃であることが導出される。
次に、室温を23℃とし、外部からの風の影響を受けない場所に放熱性回路基板が室温になるように放置後、放熱性回路基板にリード線を介し直流電源に接続する。この放熱性回路基板に対し、最初に4mA通電して室温時の電圧を測定し、その後15秒間300mA通電後、0.1秒以内に電流を4mAに変更して電圧を測定し、再度15秒間300mA通電し0.1秒以内に電流を4mAに変更して電圧を測定する操作を、通電に伴って上昇するLEDの温度が安定する(電圧が一定になる)まで最大で30分繰り返す。この温度が安定した時点での4mA通電時の電圧と最初の室温での4mA通電時の電圧との電圧差を先に測定した上記LEDの温度特性で割ることで、LEDの室温からの温度上昇値を導出する。この結果を表1に示す。
表1に示すように、No.1〜3の放熱性回路基板は、参考例のアルミニウムをベース材として用いた放熱性回路基板と同等の放熱効果を奏する。
以上のように、本発明の放熱性回路基板及びその製造方法は、絶縁信頼性が高く、かつ実装された電子部品の放熱を効果的に促進でき、LED照明装置等に好適に用いられる回路基板を提供することができる。
1、11、21、31、41、51 放熱性回路基板
2 フレキシブルプリント配線板
2a 絶縁フィルム(ベースフィルム)
2b ランド部
2c 導電パターン
2d カバーレイ
3 発光ダイオード
4 接着剤層
5 熱伝導性接着剤
6 半田
7、37 支持部材(金属板)
8 貫通孔
12 コート層
47 支持部材
2 フレキシブルプリント配線板
2a 絶縁フィルム(ベースフィルム)
2b ランド部
2c 導電パターン
2d カバーレイ
3 発光ダイオード
4 接着剤層
5 熱伝導性接着剤
6 半田
7、37 支持部材(金属板)
8 貫通孔
12 コート層
47 支持部材
Claims (13)
- 裏面に配設される絶縁フィルム及び表面に配設される1又は複数のランド部を有するプリント配線板と、
上記1又は複数のランド部に実装される1又は複数の電子部品と、
上記絶縁フィルムの裏面に積層される接着剤層と
を備える放熱性回路基板であって、
上記電子部品毎の1又は複数のランド部の投影領域を少なくとも覆う第1領域で上記絶縁フィルム及び接着剤層が除去されており、
上記絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分に熱伝導性接着剤が充填されている放熱性回路基板。 - 上記第1領域がその領域に配設される電子部品の投影領域と重複し、上記第1領域の占有面積がその領域に配設される電子部品の投影面積の2倍以下である請求項1に記載の放熱性回路基板。
- 上記第1領域を覆う第2領域で上記接着剤層がさらに除去されている請求項1又は請求項2に記載の放熱性回路基板。
- 上記プリント配線板が第1領域毎に貫通孔を有し、この貫通孔の少なくとも裏面側にも上記熱伝導性接着剤が充填されている請求項2又は請求項3に記載の放熱性回路基板。
- 上記熱伝導性接着剤が、上記貫通孔及びその上部にも充填され、電子部品裏面に当接している請求項4に記載の放熱性回路基板。
- 上記プリント配線板が可撓性を有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の放熱性回路基板。
- 上記絶縁フィルムの主成分が、ポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、又はポリエチレンナフタレートである請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の放熱性回路基板。
- 上記熱伝導性接着剤の熱伝導率が1W/mK以上である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の放熱性回路基板。
- 上記電子部品が発光ダイオードである請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の放熱性回路基板。
- 上記プリント配線板の表面が光反射機能を有する請求項9に記載の放熱性回路基板。
- 上記接着剤層の裏面に配置される支持部材を備える請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の放熱性回路基板。
- 上記支持部材が、上記プリント配線板の積層領域に湾曲面又は屈曲面を有する請求項11に記載の放熱性回路基板。
- 裏面に配設される絶縁フィルム及び表面に配設される1又は複数のランド部を有するプリント配線板と、上記1又は複数のランド部に実装される1又は複数の電子部品と、上記絶縁フィルムの裏面に積層される接着剤層と、この接着剤層の裏面に配置される支持部材とを備える放熱性回路基板の製造方法であって、
上記1又は複数のランド部に1又は複数の電子部品を実装する工程と、
上記電子部品毎の1又は複数のランド部の投影領域を少なくとも覆う第1領域で上記絶縁フィルムを除去する工程と、
上記絶縁フィルムの裏面に上記第1領域の相当部分を少なくとも除去した接着剤層を積層する工程と、
上記絶縁フィルム及び接着剤層の除去部分に熱伝導性接着剤を充填する工程と、
上記除去部分に熱伝導性接着剤を充填した接着剤層の裏面に支持部材を配置する工程と
を備える放熱性回路基板の製造方法。
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