WO2012017725A1 - 発熱源実装用基板モジュール、照明装置 - Google Patents

発熱源実装用基板モジュール、照明装置 Download PDF

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heat
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良啓 赤羽
齊藤　裕久
松原　秀樹
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate module for mounting a heat source and a lighting device including the substrate module for mounting a heat source.
  • ⁇ Semiconductor elements as heat sources generate heat when driven.
  • the heat from the heat source varies depending on the type of heat source.
  • the performance of semiconductor elements tends to decrease with increasing temperature.
  • methods for reducing the amount of heat generated by improving the performance of the heat source itself have been developed.
  • many methods have been developed as a heat dissipation method for removing heat generation.
  • As such a heat source there is a light emitting diode (hereinafter referred to as an LED).
  • LED light emitting diode
  • light-emitting diodes are being used for lighting and the like as light-emitting elements that can save energy with improved power-light conversion efficiency and have a long lifetime.
  • the LED element has a size of 0.3 mm to 1 mm.
  • an LED element is used by being mounted on a circuit board while being mounted on a ceramic substrate or a lead frame, or directly mounted on a circuit board.
  • products using flexible printed wiring boards as circuit boards have been commercialized.
  • Patent Document 1 discloses an illumination device including a flexible wiring board on which LEDs are mounted.
  • the illumination device disclosed in Patent Document 1 production efficiency is improved by automating the three-dimensional arrangement of light emitting diodes. Moreover, since the temperature rise of a light emitting diode is suppressed, the fall of the light emission efficiency of a light emitting diode is suppressed, and the light output by an illuminating device is raised more.
  • the invention disclosed in Patent Document 1 relates to a cylindrical illumination device, and does not intend an illumination device such as an elongated fluorescent tube. For this reason, even if the invention of Patent Document 1 is used for a fluorescent tube or the like that does not have a high degree of design freedom for heat dissipation, there is a possibility that sufficient heat dissipation characteristics cannot be obtained.
  • An object of the present invention is to provide a heat source mounting board module and a heat source mounting board module that can improve heat dissipation characteristics with a simple structure, and also provide excellent heat dissipation characteristics when used in an illumination device such as a fluorescent tube. It is providing the illuminating device provided with.
  • a heat source mounting board module in which a flexible printed wiring board on which a heat source is mounted is attached to a metal plate.
  • the area of the flexible printed wiring board is set wider than the area of the metal plate.
  • a conductive layer is provided on the surface of the flexible printed wiring board. The flexible printed wiring board is attached to both of the pair of surfaces of the metal plate in a state of being bent from one surface of the pair of surfaces of the metal plate to the other surface.
  • the conductive layer of the flexible printed wiring board is used as a heat dissipation layer for dissipating the heat generated by the heat source, and as a heat dissipation path for transferring the heat generated by the heat source to the metal plate.
  • the surface area of the heat dissipation layer and the number and area of the heat dissipation paths can be increased with a simple configuration. Therefore, heat dissipation characteristics are improved with a simple configuration. Even when the width of the metal plate is narrow, the surface area of the heat dissipation layer and the number and area of heat dissipation paths for radiating the heat generated by the heat source can be increased with a simple configuration. Therefore, it is possible to form a heat source mounting board module having a narrow width and excellent heat dissipation characteristics with a simple configuration.
  • the metal plate is preferably an aluminum plate. According to this configuration, by using an aluminum plate having good thermal conductivity, it is possible to efficiently dissipate heat from the heat source that is transferred through the flexible printed wiring board. Therefore, the heat dissipation characteristics of the heat source mounting substrate module are further improved.
  • the conductive layer is preferably provided on both of the pair of surfaces of the flexible printed wiring board. According to this configuration, the heat dissipation characteristics are further improved with a simple configuration.
  • the heat source is preferably a light emitting element. According to this configuration, it is possible to form a heating source mounting substrate module for a lighting device having excellent heat dissipation characteristics with a simple configuration. In addition, when used in an illumination device such as a long and narrow fluorescent tube, it is possible to form a heat source mounting substrate module having excellent heat dissipation characteristics.
  • an illumination device including the above-described substrate module for mounting a heat source. According to this configuration, it is possible to form an illumination device having excellent heat dissipation characteristics with a simple configuration. In addition, even in an illuminating device such as an elongated fluorescent tube, excellent heat dissipation characteristics can be obtained with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a perspective view which shows the substrate module for heat source mounting concerning one Embodiment of this invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG.
  • (A) is a schematic diagram showing movement of heat generated from the heat source in the substrate module for mounting a heat source
  • (b) is a schematic diagram showing movement of heat generated from the heat source in the substrate module for mounting a heat source.
  • Figure. (A) And (b) is a side view which shows the attachment process of a flexible printed wiring board in the manufacturing process of an illuminating device
  • (c) is a side view which shows the mounting process of a heat generating source.
  • the substrate module for mounting a heat source according to the present invention is an illumination module disposed in an illumination device such as an elongated fluorescent tube.
  • the heat source mounting substrate module 1 includes a metal plate 10 and a flexible printed wiring board 20.
  • a plurality of heat sources 30 are mounted on the upper surface of the flexible printed wiring board 20.
  • the heat source mounting substrate module 1 is disposed in an illumination device such as a fluorescent tube (not shown).
  • the metal plate 10 is an elongated plate.
  • the metal plate 10 is used as a base for the substrate module 1 for mounting a heat source.
  • the metal plate 10 radiates heat from the heat source 30 that is transferred through the flexible printed wiring board 20.
  • the metal plate 10 is made of an aluminum plate. By using an aluminum plate with good thermal conductivity, it is possible to form the substrate module 1 for mounting a heat source that has excellent heat dissipation characteristics and can be reduced in weight.
  • the width A of the metal plate 10 is desirably 15 mm or less. According to this configuration, the heat generating source mounting substrate module 1 having a narrow width suitable for an illumination device such as a fluorescent tube can be formed.
  • the length and thickness of the metal plate 10 can be arbitrarily changed.
  • the flexible printed wiring board 20 is a single-sided flexible printed wiring board. For this reason, the conductive layer is provided only on one surface of the flexible printed wiring board 20.
  • the flexible printed wiring board 20 is attached on the metal plate 10 with an adhesive S interposed therebetween.
  • the heat source 30 mounted on the upper surface of the flexible printed wiring board 20 is electrically connected to an external wiring (not shown).
  • the flexible printed wiring board 20 radiates heat generated when the heat source 30 is driven to the metal plate 10.
  • the flexible printed wiring board 20 includes a base material layer 21, a conductive layer 22, and a coverlay layer 23.
  • the base material layer 21 is a layer that becomes a base of the flexible printed wiring board 20.
  • the base material layer 21 is made of an insulating resin film.
  • the resin film a film made of a resin material having excellent flexibility is used.
  • any resin film can be used as long as it is a resin film used for flexible printed wiring boards, such as a polyimide film and a polyester film.
  • a resin film having high heat resistance in addition to flexibility is preferably used as the resin film.
  • a polyamide resin film for example, a polyamide resin film, a polyimide resin film such as polyimide or polyamideimide, a polyethylene film, Phthalate is used. Any heat resistant resin may be used as long as it is a heat resistant resin used for a flexible printed wiring board, such as a polyimide resin or an epoxy resin.
  • the thickness of the base material layer 21 is desirably 13 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the conductive layer 22 includes a circuit region 22a and a heat dissipation region 22b.
  • the circuit region 22a is a region for forming an electric circuit for electrically connecting the heat generation source 30 and the external wiring.
  • the heat radiation area 22b is an area for radiating heat generated by the heat source 30.
  • the conductive layer 22 is a layer of conductive metal foil laminated on the upper surface of the base material layer 21.
  • the circuit region 22a and the heat dissipation region 22b are formed by etching the same conductive layer 22 or the like. According to this configuration, the circuit region 22a and the heat dissipation region 22b can be easily formed.
  • the conductive metal foil is used as the conductive metal foil, but any conductive metal foil may be used as long as it is a conductive metal foil used for the conductive layer of the flexible printed wiring board 20.
  • the thickness of the conductive layer 22 is desirably 18 ⁇ m to 105 ⁇ m.
  • the electric circuit in the circuit region 22 a is electrically connected to an electrode (not shown) of the heat source 30 through the solder H.
  • the cover lay layer 23 forms an insulating layer of the flexible printed wiring board 20.
  • the coverlay layer 23 includes a coverlay adhesive 23a made of a thermosetting adhesive or the like, and a coverlay 23b attached to both the base material layer 21 and the conductive layer 22 via the coverlay adhesive 23a. ing.
  • the coverlay layer 23 has a through hole 23 c for filling the solder H at a position corresponding to the heat source 30.
  • As the cover lay 23b a polyimide film, a photosensitive resist, a liquid resist or the like is used.
  • the thickness of the coverlay layer 23 is desirably 13 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the area of the flexible printed wiring board 20 is set wider than the area of the metal plate 10.
  • the flexible printed wiring board 20 is attached to both the upper and lower surfaces of the metal plate 10 with an adhesive S in a state where the flexible printed wiring board 20 is bent from the upper surface to the lower surface of the metal plate 10.
  • the conductive layer 22 of the flexible printed wiring board 20 is used to transfer and dissipate heat generated from the heat source 30 and heat generated from the heat source 30 to the metal plate 10.
  • the surface area of the heat dissipation layer and the number and area of the heat dissipation paths can be increased with a simple configuration. Therefore, heat dissipation characteristics are improved with a simple configuration.
  • the heat generated in the heat source 30 is transferred to the conductive layer 22 constituting the circuit region 22a and then to the entire conductive layer 22 constituting the heat dissipation region 22b. Heat can be transferred. Therefore, the entire region of the conductive layer 22 can be used as a heat dissipation layer for dissipating heat generated by the heat source 30 by heat exchange (convection / radiation) with air. Furthermore, by bending the flexible printed wiring board 20 from the upper surface to the lower surface of the metal plate 10 and attaching the flexible printed wiring board 20 to both the upper surface and the lower surface, the surface area of the heat dissipation layer can be increased with a simple configuration, and the heat with air Heat dissipation by replacement can be promoted. Therefore, it is possible to form the heat source mounting substrate module 1 having excellent heat dissipation characteristics with a simple configuration.
  • the flexible printed wiring board 20 is bent from the upper surface to the lower surface of the metal plate 10 and attached to both the upper surface and the lower surface of the metal plate 10 so that the heat generated by the heat source 30 contacts the upper surface of the metal plate 10. Heat can be transferred from the circuit region 22 a of the conductive layer 22 to the upper surface of the metal plate 10 to dissipate heat from the metal plate 10. Furthermore, the heat generated by the heat source 30 can be transferred from the heat radiation region 22 b of the conductive layer 22 in contact with the lower surface of the metal plate 10 to the lower surface of the metal plate 10 and can be dissipated from the metal plate 10.
  • the conductive layer 22 can also be used as a heat dissipation path for transferring and releasing heat generated by the heat source 30 to the metal plate 10. Further, by providing the heat radiation paths on both the upper surface and the lower surface of the metal plate 10, the number and area of the heat radiation paths can be increased and the thermal resistance can be reduced with a simple configuration. Therefore, it is possible to form the heat source mounting substrate module 1 having excellent heat dissipation characteristics with a simple configuration.
  • the flexible printed wiring board 50 on which the heat source 60 is mounted is attached only to the upper surface of the metal plate 40 with an adhesive S interposed therebetween.
  • the flexible printed wiring board 50 that can be used as a heat dissipation layer and a heat dissipation path is provided only on the upper surface of the metal plate 40. For this reason, in addition to the surface area of the heat-dissipating layer, the number and area of heat-dissipating paths are limited. This is more noticeable when the heating source mounting substrate module 2 is used in an illumination device such as a fluorescent tube having a narrow metal plate 40.
  • the surface area of the heat dissipation layer and the number and area of the heat dissipation paths can be increased with a simple configuration. Therefore, it is possible to form the heat source mounting substrate module 1 having excellent heat dissipation characteristics with a simple configuration. Furthermore, the surface area of the heat dissipation layer and the number and area of the heat dissipation paths can be increased while maintaining the width B of the heat source mounting substrate module 1 substantially equal to the width A of the metal plate 10. Therefore, even when the narrow and long metal plate 10 is provided, the substrate module 1 for mounting a heat source that is excellent in heat dissipation characteristics and suitable for a lighting device such as a fluorescent tube can be formed.
  • Thick arrows in FIGS. 3A and 3B indicate the movement of heat from the heat source in the heat source mounting board module.
  • the configuration of the flexible printed wiring board 20 is simplified in order to clarify the movement of heat.
  • the adhesive S a thermosetting adhesive or the like is used.
  • the heat source 30 is a semiconductor element.
  • a plurality of heat sources 30 are mounted on the upper surface of the flexible printed wiring board 20 along the longitudinal direction of the flexible printed wiring board 20.
  • the electrode of the heat source 30 is electrically connected to the electric circuit in the circuit region 22 a of the flexible printed wiring board 20 via the solder H.
  • a light emitting diode (LED) made of gallium nitride is used as the light emitting element that is the heat source 30.
  • the material of the light emitting diode can be arbitrarily changed according to the color to be developed.
  • the heat source 30 can be arbitrarily changed according to the use of the heat source mounting substrate module.
  • the size of the heat source 30, the number of heat sources 30 mounted on the flexible printed wiring board 20, the mounting position, and the like can be arbitrarily changed.
  • a flexible printed wiring board 20 having an area larger than that of the metal plate 10 is prepared.
  • the flexible printed wiring board 20 is attached to the entire upper surface of the metal plate 10 with the adhesive S interposed therebetween.
  • the flexible printed wiring board 20 is bent from the upper surface to the back surface of the metal plate 10 and is attached to the entire lower surface of the metal plate 10 with an adhesive S.
  • the heat source 30 is mounted on the flexible printed wiring board 20 of the heat source mounting board module 1 via the solder H (FIG. 2). reference). Thereafter, the substrate module 1 for mounting the heat source is mounted in a lighting device such as a fluorescent tube. Through the above steps, the lighting device including the heat source mounting substrate module 1 is formed.
  • the formation method of the illuminating device provided with the substrate module 1 for mounting the heat source and the substrate module 1 for mounting the heat source can be arbitrarily changed.
  • the flexible printed wiring board 20 is a single-sided flexible printed wiring board, but instead, is a double-sided flexible printed wiring board having conductive layers on both sides of the flexible printed wiring board 20. Also good. According to this configuration, the surface area and cross-sectional area of the conductive layer serving as the heat dissipation layer can be further increased. Therefore, the heat dissipation characteristics are further improved with a simple configuration.
  • the area of the conductive layer 22 and the positions and areas of the circuit region 22a and the heat dissipation region 22c can be arbitrarily changed.
  • the area of the conductive layer 22 is desirably as large as possible in consideration of heat dissipation.
  • both the substrate modules 1 and 2 were formed under the same conditions as described below.
  • the LED junction temperature (pn junction temperature) was measured by setting the number of LEDs to 5, the distance between adjacent LEDs to 25 mm, and the input power to each LED to 1 W.
  • substrate modules 1 and 2 used the calculated value and measured value of LED junction temperature.
  • the width (length in the short direction) B of the heat source mounting substrate module 1 was set to 16.5 mm.
  • the heat dissipation characteristics are improved with a simple configuration. For this reason, the utility in the field

Abstract

　発熱源実装用基板モジュール１は、発熱源３０を実装したフレキシブルプリント配線板２０を金属板１０に取り付けて構成されている。フレキシブルプリント配線板２０の面積は、金属板１０の面積よりも広く設定されている。フレキシブルプリント配線板２０の表面には、導電層２２が設けられている。フレキシブルプリント配線板２０は、金属板１０の上面から下面にかけて折り曲げられた状態で、金属板１０の上面及び下面の両方に取り付けられている。

Description

発熱源実装用基板モジュール、照明装置
　本発明は、発熱源実装用基板モジュール、及び発熱源実装用基板モジュールを備えた照明装置に関する。
　発熱源としての半導体素子は、駆動時に熱を発生する。発熱源からの熱は、発熱源の種類によって異なる。半導体素子の性能は、温度上昇に伴い低下する傾向にある。近年、発熱源自体の性能を改善することで発熱量を低減させる方法が開発されている。また、発熱をいかにして取り除くかという放熱手法についても多くの方法が開発されている。このような発熱源として、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤとする。）がある。近年、発光ダイオードは、電力－光変換効率の向上に伴う省エネルギー化が可能であり、かつ長寿命な発光素子として、照明等に利用され始めている。
　しかしながら、電力－光変換効率が向上したとはいえ、投入電力の半分以上は使用されずに、熱として消費されている。このため、熱の消費により、ＬＥＤの寿命が低下するとの問題がある。よって、ＬＥＤ素子の開発では、いかにして熱を逃がすかが重要な課題となっている。ＬＥＤ素子は、０．３ｍｍ～１ｍｍの寸法を有している。一般に、ＬＥＤ素子は、セラミック基板やリードフレームに搭載された状態で回路基板に実装されたり、回路基板に直接実装されたりして使用される。一方で、回路基板としてフレキシブルプリント配線板を用いたものが、製品化されている。例えば、特許文献１には、ＬＥＤを実装したフレキシブル配線板を備えた照明装置が開示されている。
特開２００２－１８４２０９号公報
　特許文献１に開示の照明装置によれば、発光ダイオードの３次元的な配置を自動化することにより、生産効率が高められている。また、発光ダイオードの温度上昇が抑えられるため、発光ダイオードの発光効率の低下が抑制され、照明装置による光出力がより高められている。しかしながら、特許文献１に開示の発明は、筒状の照明装置に関するものであり、細長い蛍光管等の照明装置を意図していない。このため、放熱のための設計自由度が利かない蛍光管等に特許文献１の発明を用いたとしても、十分な放熱特性を得られない虞がある。
　本発明の目的は、簡易な構成により放熱特性が向上すると共に、蛍光管等の照明装置に用いた場合にも優れた放熱特性が得られる発熱源実装用基板モジュール、及び発熱源実装用基板モジュールを備えた照明装置の提供することにある。
　上記課題を解決するため、本発明の第一の態様によれば、発熱源を実装したフレキシブルプリント配線板を金属板に取り付けた発熱源実装用基板モジュールが提供される。フレキシブルプリント配線板の面積は、金属板の面積よりも広く設定されている。フレキシブルプリント配線板の表面には、導電層が設けられている。フレキシブルプリント配線板は、金属板の一対の表面うちの一方の面から他方の面にかけて折り曲げられた状態で、金属板の一対の表面のうちの両方に取り付けられている。
　この構成によれば、フレキシブルプリント配線板の導電層を、発熱源で発生した熱を放熱させるための放熱層、及び発熱源で発生した熱を金属板に伝熱及び放熱させるための放熱パスとして利用することができる。それと共に、簡易な構成により、放熱層の表面積、及び放熱パスの数や面積を増加させることができる。よって、簡易な構成により、放熱特性が向上する。また、金属板の幅が狭い場合にも、簡易な構成により、発熱源で発生した熱を放熱させるための放熱層の表面積及び放熱パスの数や面積を増加させることができる。よって、簡易な構成により、幅が狭く、放熱特性に優れた発熱源実装用基板モジュールを形成することができる。
　上記の発熱源実装用基板モジュールにおいて、金属板は、アルミ板であることが好ましい。この構成によれば、熱伝導性の良好なアルミ板を用いることで、フレキシブルプリント配線板を介して伝熱される発熱源からの熱を、効率良く放熱することができる。よって、発熱源実装用基板モジュールの放熱特性が、より一層向上する。
　上記の発熱源実装用基板モジュールにおいて、導電層は、フレキシブルプリント配線板の一対の表面の両方に設けられていることが好ましい。この構成によれば、簡易な構成により、放熱特性がより一層向上する。
　上記の発熱源実装用基板モジュールにおいて、発熱源は、発光素子であることが好ましい。この構成によれば、簡易な構成により、放熱特性に優れた照明装置用の発熱源実装用基板モジュールを形成することができる。また、細長い蛍光管等の照明装置に用いる場合にも、放熱特性に優れた発熱源実装用基板モジュールを形成することができる。
　上記課題を解決するため、本発明の第二の態様によれば、上記の発熱源実装用基板モジュールを備えた照明装置が提供される。この構成によれば、簡易な構成により、放熱特性に優れた照明装置を形成することができる。また、細長い蛍光管等の照明装置においても、簡易な構成により、優れた放熱特性を得ることができる。
（ａ）は、本発明の一実施形態に係る発熱源実装用基板モジュールを示す斜視図、（ｂ）は、発熱源実装用基板モジュールの平面図。 図１（ｂ）の２―２線に沿った断面図。 （ａ）は、発熱源実装用基板モジュールにおいて発熱源から発生した熱の移動を示す模式図、（ｂ）は、従来の発熱源実装用基板モジュールにおいて発熱源から発生した熱の移動を示す模式図。 （ａ）及び（ｂ）は、照明装置の製造工程においてフレキシブルプリント配線板の取付工程を示す側面図、（ｃ）は、発熱源の実装工程を示す側面図。
　以下に、本発明に係る発熱源実装用基板モジュール、及び発熱源実装用基板モジュールを備えた照明装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。本発明に係る発熱源実装用基板モジュールは、細長い蛍光管等の照明装置内に配置される照明用モジュールである。
　図１（ａ），（ｂ）に示すように、発熱源実装用基板モジュール１は、金属板１０及びフレキシブルプリント配線板２０を備えている。フレキシブルプリント配線板２０の上面には、複数の発熱源３０が実装されている。その状態で、発熱源実装用基板モジュール１は、図示しない蛍光管等の照明装置内に配置されている。
　金属板１０は、細長い板からなる。金属板１０は、発熱源実装用基板モジュール１の基台として用いられる。金属板１０は、フレキシブルプリント配線板２０を介して伝熱される発熱源３０からの熱を放熱する。金属板１０は、アルミ板からなる。熱伝導性の良好なアルミ板を用いることで、放熱特性に優れ、軽量化が可能な発熱源実装用基板モジュール１を形成することができる。金属板１０の幅Ａは、１５ｍｍ以下であることが望ましい。この構成によれば、蛍光管等の照明装置に適した幅の狭い発熱源実装用基板モジュール１を形成することができる。金属板１０の長さ及び厚みは、任意に変更可能である。
　フレキシブルプリント配線板２０は、片面フレキシブルプリント配線板である。このため、導電層は、フレキシブルプリント配線板２０の一方の面にのみ設けられている。フレキシブルプリント配線板２０は、接着剤Ｓを介して金属板１０上に取り付けられている。フレキシブルプリント配線板２０の上面に実装された発熱源３０は、図示しない外部配線に対し電気的に接続されている。フレキシブルプリント配線板２０は、発熱源３０の駆動時に発生した熱を金属板１０に放熱する。
　図２に示すように、フレキシブルプリント配線板２０は、基材層２１、導電層２２、及びカバーレイ層２３を備えている。基材層２１は、フレキシブルプリント配線板２０の基台となる層である。基材層２１は、絶縁性の樹脂フィルムからなる。樹脂フィルムとして、柔軟性に優れた樹脂材料からなるフィルムが用いられ、例えば、ポリイミドフィルムやポリエステルフィルム等、フレキシブルプリント配線板用に用いられる樹脂フィルムであれば、任意のものが用いられる。その中でも、樹脂フィルムとして、好ましくは、柔軟性に加えて高い耐熱性を有する樹脂フィルムが用いられ、例えば、ポリアミド系の樹脂フィルムや、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのポリイミド系の樹脂フィルムや、ポリエチレンナフタレートが用いられる。耐熱性樹脂として、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等、フレキシブルプリント配線板に用いられる耐熱性樹脂であれば、任意のものを用いてもよい。基材層２１の厚みは、１３μｍ～５０μｍであることが望ましい。
　導電層２２は、回路領域２２ａ及び放熱領域２２ｂを備えている。回路領域２２ａは、発熱源３０と外部配線とを電気的に接続するための電気回路を形成する領域である。また、放熱領域２２ｂは、発熱源３０で発生した熱を放熱するための領域である。導電層２２は、基材層２１の上面に積層された導電性金属箔の層である。回路領域２２ａ及び放熱領域２２ｂは、同一の導電層２２をエッチングする等して形成される。この構成によれば、回路領域２２ａと放熱領域２２ｂとを容易に形成することができる。導電性金属箔として、例えば、銅が用いられるが、フレキシブルプリント配線板２０の導電層に用いられる導電性金属箔であれば、任意のものを用いてもよい。導電層２２の厚みは、１８μｍ～１０５μｍであることが望ましい。回路領域２２ａの電気回路は、半田Ｈを介して、発熱源３０の図示しない電極と電気的に接続されている。
　カバーレイ層２３は、フレキシブルプリント配線板２０の絶縁層を形成する。カバーレイ層２３は、熱硬化性接着剤等からなるカバーレイ接着剤２３ａと、カバーレイ接着剤２３ａを介して基材層２１及び導電層２２の両方に貼り付けられたカバーレイ２３ｂとを備えている。カバーレイ層２３は、発熱源３０と対応する位置に、半田Ｈを充填するためのスルーホール２３ｃを有している。カバーレイ２３ｂとして、ポリイミドフィルム、感光性レジスト、液状レジスト等が用いられる。カバーレイ層２３の厚みは、１３μｍ～５０μｍであることが望ましい。
　図１、図２及び図４に示すように、フレキシブルプリント配線板２０の面積は、金属板１０の面積よりも広く設定されている。フレキシブルプリント配線板２０は、金属板１０の上面から下面にかけて折り曲げられた状態で、接着剤Ｓを介して、金属板１０の上面及び下面の両方に貼り付けられている。この構成によれば、フレキシブルプリント配線板２０の導電層２２を、発熱源３０で発生した熱を放熱するための放熱層、及び発熱源３０で発生した熱を金属板１０に伝熱及び放熱させるための放熱パスとして利用することができる。また、簡易な構成により、放熱層の表面積、及び放熱パスの数や面積を増加させることができる。よって、簡易な構成により、放熱特性が向上する。
　より具体的には、図２に示すように、発熱源３０で発生した熱を、回路領域２２ａを構成する導電層２２に伝熱させてから、放熱領域２２ｂを構成する導電層２２の全域へと伝熱させることができる。よって、導電層２２の全域を、発熱源３０で発生した熱を空気との熱交換（対流・輻射）によって放熱させるための放熱層として利用することができる。更に、フレキシブルプリント配線板２０を金属板１０の上面から下面に折り曲げて、上面及び下面の両方に貼り付けることで、簡易な構成により、放熱層の表面積を増加させることができ、空気との熱交換による放熱を促進させることができる。従って、簡易な構成により、放熱特性に優れた発熱源実装用基板モジュール１を形成することができる。
　また、フレキシブルプリント配線板２０を金属板１０の上面から下面に折り曲げて、金属板１０の上面及び下面の両方に貼り付けることにより、発熱源３０で発生した熱を、金属板１０の上面に接する導電層２２の回路領域２２ａから金属板１０の上面に伝熱させて、金属板１０から放熱することもできる。更に、発熱源３０で発生した熱を、金属板１０の下面に接する導電層２２の放熱領域２２ｂから金属板１０の下面に伝熱させて、金属板１０から放熱させることもできる。よって、導電層２２を、発熱源３０で発生した熱を金属板１０に伝熱及び放熱させるための放熱パスとして利用することもできる。また、その放熱パスを金属板１０の上面及び下面の両方に設けることで、簡易な構成により、放熱パスの数や面積を増加させることができ、熱抵抗を下げることができる。従って、簡易な構成により、放熱特性に優れた発熱源実装用基板モジュール１を形成することができる。
　図３（ｂ）に示す従来の発熱源実装用基板モジュール２では、発熱源６０を実装したフレキシブルプリント配線板５０が、接着剤Ｓを介して、金属板４０の上面にのみ取り付けられている。この発熱源実装用基板モジュール２では、放熱層及び放熱パスとして利用できるフレキシブルプリント配線板５０が、金属板４０の上面にしか設けられていない。このため、放熱層の表面積に加え放熱パスの数や面積が限られているため、放熱特性に劣るという問題があった。このことは、幅の狭い金属板４０を備えた蛍光管等の照明装置に発熱源実装用基板モジュール２を用いた場合に、より顕著であった。この場合、放熱層の表面積を増加させるため、フレキシブルプリント配線板５０の寸法を金属板４０の上面に沿って水平方向に延長することも考えられる。しかしながら、細長い蛍光管等の照明装置に発熱源実装用基板モジュール２を用いた場合、そのような構成を採用することはできない。
　これに対して、本発明によれば、図３（ａ）に示すように、簡易な構成により、放熱層の表面積、及び放熱パスの数や面積を増加させることができる。従って、簡易な構成により、放熱特性に優れた発熱源実装用基板モジュール１を形成することができる。更に、発熱源実装用基板モジュール１の幅Ｂを金属板１０の幅Ａとほぼ同等に維持しつつ、放熱層の表面積、及び放熱パスの数や面積を増加させることができる。よって、幅が狭く細長い金属板１０を備える場合にも、放熱特性に優れ、蛍光管等の照明装置に適した発熱源実装用基板モジュール１を形成することができる。図３（ａ），（ｂ）の太矢印は、発熱源実装用基板モジュールにおける発熱源からの熱の移動を示す。図中、熱の移動を明確するため、フレキシブルプリント配線板２０の構成は簡略化されている。接着剤Ｓとして、熱硬化性接着剤等が用いられる。発熱源３０は、半導体素子である。
　図１に示すように、フレキシブルプリント配線板２０の上面には、複数の発熱源３０が、フレキシブルプリント配線板２０の長手方向に沿って並んで実装されている。図２に示すように、発熱源３０の電極は、半田Ｈを介して、フレキシブルプリント配線板２０の回路領域２２ａの電気回路に対し電気的に接続されている。本実施形態において、発熱源３０である発光素子として、窒化ガリウムからなる発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。発光ダイオードの材料は、発色させる色に応じて、任意に変更可能である。また、発熱源３０は、発光素子以外にも、発熱源実装用基板モジュールの用途に応じて、任意に変更可能である。発熱源３０の大きさ、フレキシブルプリント配線板２０に実装される発熱源３０の数や取付位置等も、任意に変更可能である。
　次に、発熱源実装用基板モジュール１、及び発熱源実装用基板モジュール１を備えた照明装置の形成方法について、図４（ａ）～図４（ｃ）を参照して説明する。
　まず、図４（ａ）に示すように、フレキシブルプリント配線板取付工程Ｐでは、金属板１０よりも広い面積を有するフレキシブルプリント配線板２０を準備する。次に、フレキシブルプリント配線板２０を、接着剤Ｓを介して金属板１０の上面の全面に貼り付ける。続いて、図４（ｂ）に示すように、フレキシブルプリント配線板２０を金属板１０の上面から裏面にかけて折り曲げると共に、接着剤Ｓを介して金属板１０の下面の全面に貼り付ける。以上の工程を経て、発熱源実装用基板モジュール１が形成される。
　そして、図４（ｃ）に示すように、発熱源実装工程Ｑでは、発熱源３０を、発熱源実装用基板モジュール１のフレキシブルプリント配線板２０上に、半田Ｈを介して実装する（図２参照）。その後、蛍光管等の照明装置内に、発熱源実装用基板モジュール１を取り付ける。以上の工程を経て、発熱源実装用基板モジュール１を備えた照明装置が形成される。
　なお、発熱源実装用基板モジュール１、及び発熱源実装用基板モジュール１を備える照明装置の形成方法は、任意に変更可能である。また、本実施形態において、フレキシブルプリント配線板２０は、片面フレキシブルプリント配線板であったが、これに代えて、フレキシブルプリント配線板２０の両面に導電層を備えた両面フレキシブルプリント配線板であってもよい。この構成によれば、放熱層となる導電層の表面積及び断面積をより一層増加させることができる。よって、簡易な構成により、放熱特性がより一層向上する。
　また、導電層２２の面積、回路領域２２ａ及び放熱領域２２ｃの位置や面積についても、任意に変更可能である。但し、導電層２２の面積は、放熱性を考慮すれば、可能な限り広くすることが望ましい。
　図３に示す本実施形態の発熱源実装用基板モジュール１と、従来の発熱源実装用基板モジュール２とを比較するため、両基板モジュール１，２を、以下に示す同一条件で形成した。尚、ＬＥＤの個数を５個、隣接するＬＥＤ間の距離を２５ｍｍ、各ＬＥＤへの入力電力を１Ｗとして、ＬＥＤジャンクション温度（ｐ－ｎ接合部の温度）を測定した。また、両基板モジュール１，２の比較には、ＬＥＤジャンクション温度の計算値及び実測値を用いた。発熱源実装用基板モジュール１の幅（短い方向の長さ）Ｂを１６．５ｍｍとした。
・金属板
　　　材質：アルミニウム基板
　　　幅：１５ｍｍ、厚み：１．５ｍｍ
・フレキシブルプリント配線板
（基材層）
　　　材質：ポリイミド
　　　厚み：２５μｍ
（導電層）
　　　材質：銅箔
　　　厚み：３５μｍ
（カバーレイ層）
　　　材質：ポリイミド
　　　厚み：１３μｍ
・接着剤
　　　材質：熱硬化性接着剤
　　　厚み：２５μｍ
　発熱源実装用基板モジュール１では、計算値が４９℃であり、実測値が５３℃であった。これに対し、従来の発熱源実装用基板モジュール２では、計算値が６３℃であり、実測値が６１℃であった。つまり、発熱源実装用基板モジュール１の放熱効果は従来の発熱源実装用基板モジュール２のそれよりも２割前後高い、との結果が得られた。
　本発明によれば、発熱源を実装したフレキシブルプリント配線板を金属板に取り付けた発熱源実装用基板モジュールにおいて、簡易な構成により放熱特性が向上する。このため、発熱源を実装したフレキシブルプリント配線板を金属板に取り付けた発熱源実装用基板モジュールを備える照明装置の分野における利用性が高い。

Claims (5)

  1. 発熱源を実装したフレキシブルプリント配線板を金属板に取り付けた発熱源実装用基板モジュールであって、
    　前記フレキシブルプリント配線板の面積は、前記金属板の面積よりも広く設定され、
    　前記フレキシブルプリント配線板の表面には、導電層が設けられ、
    　前記フレキシブルプリント配線板は、前記金属板の一対の表面うちの一方の面から他方の面にかけて折り曲げられた状態で、前記金属板の一対の表面のうちの両方に取り付けられていることを特徴とする発熱源実装用基板モジュール。
  2. 請求項１記載の発熱源実装用基板モジュールにおいて、
    　前記金属板は、アルミ板であることを特徴とする発熱源実装用基板モジュール。
  3. 請求項１又は２記載の発熱源実装用基板モジュールにおいて、
    　前記導電層は、前記フレキシブルプリント配線板の一対の表面の両方に設けられていることを特徴とする発熱源実装用基板モジュール。
  4. 請求項１～３の何れか１項に記載の発熱源実装用基板モジュールにおいて、
    　前記発熱源は、発光素子であることを特徴とする発熱源実装用基板モジュール。
  5. 請求項４記載の発熱源実装用基板モジュールを備えることを特徴とする照明装置。
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