JP2001352022A - ドライバicの放熱実装構造 - Google Patents
ドライバicの放熱実装構造Info
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Abstract
スのドライバICで発生する熱を有効に逃がす。 【解決手段】 ドライバICを熱伝導性のシャーシを介
して熱伝導シートに接触させドライバICの熱を放熱さ
せる場合、弾力性部材を介して該ドライバICを熱伝導
シート及び熱伝導性のシャーシに押圧する。
Description
実装構造、特にプラズマディスプレイ装置用ドライバI
Cの放熱実装構造に関するものである。
表示装置は、平面ディスプレイの一般的な特長である奥
行きが小さいことに加えて、視野角が広くて大画面を作
りやすいという特長から、次世代大型テレビの最有力デ
ィスプレイ候補として注目されている。しかし、プラズ
マディスプレイパネルは同じ平面ディスプレイである液
晶パネルを使用した装置と異なり、放電現象による表示
であるために消費電力が大きい。そのため、表示用信号
をパネルに導くドライバICの消費電力が大きいという
問題がある。
ボンディングであったが、先行している液晶と同じよう
に、生産量が増すにつれて、ワイヤボンディングの生産
性が問題になりつつある。そこで、量産に適した、フリ
ップチップ方式が模索されているが、液晶と異なりフリ
ップチップ実装でも放熱性を追及した構造が求められて
いる。特開平10−260641号公報には、その方法
の一例として、プラズマディスプレイパネルを支えるア
ルミニウムの一枚板を通常より伸ばし、その伸ばした部
分にドライバICを張り付ける構造が提案されている。
この構造は、合理的であるが、熱伝導を確保するため
の、ドライバICの固定方法については、具体的に開示
されていない。一方、熱伝導が目的ではないが、外部か
ら加圧することにより接触を維持する構造について、特
開平9−27515号公報に一例が開示されている。
スプレイパネルについて説明する。
ディスプレイパネルの一部分の断面図であり、図2
(b)、図2(d)はそれぞれ図2(a)、図2(c)
の一部拡大断面図である。なお、本断面図はパネルの一
部の断面図であるが、全体との関係は、図1を参照すれ
ば明らかである。図2において、アドレスIC201と
フレキシブル配線板202を合わせたものがアドレスI
Cモジュールである。アドレスIC201は、フレキシ
ブル配線板202にフリップチップ構造で接続されてい
る。すなわち、アドレスIC201の回路形成面に形成
された金バンプ205をフレキシブル配線板202の表
面に形成された銅配線209に接着することによって電
気的な接続を実現している。
生した熱を逃がすためには、回路形成面と逆の面を利用
する必要がある。その理由は、アドレスIC201の回
路形成面側では、熱伝導の良い金バンプ205を使用し
ているが、この金バンプ205の面積が小さいので、フ
レキシブル配線板202に熱を伝えるのはACF(異方
伝導フィルム)206に頼らなければならないが、AC
F206の熱伝導率が小さいのでフレキシブル配線板2
02に熱が伝わりにくく、さらには、フレキシブル配線
板202そのものの熱伝導率が小さいことによる。そこ
で、熱伝導率の良好な接着部材である熱伝導シート20
3を用いて、アルミニウムシャーシ204に熱を逃がす
ことになる。熱伝導シート203は、樹脂であるが、熱
伝導率が1〜10W/m・Kと、通常の樹脂より桁違い
に熱伝導を良くしてある材料を使用した粘着性のあるシ
ートである。
高くするために樹脂に高熱伝導率の粉末(一例:窒化硼
素)を混ぜると、熱伝導シート203の粘着性能を上げ
ることが困難である。当初、図2(a)、(b)に示す
ように接着されている場合でも、アルミニウムシャーシ
204の接着面を拡大してみると図2(b)の拡大図に
示すように、アルミニウムシャーシ204の表面には凹
凸があり、この中に空気層が形成される。この空気層に
よって、当初アルミニウムシャーシ204と熱伝導シー
ト203が接着していても、時間の経過に従って、図2
(c)、(d)に示すように熱伝導シート203とアル
ミニウムシャーシ204間が剥がれてくる。また、図2
(b)より明らかなように、アルミニウムシャーシ20
4と熱伝導シート203の接着部表面の凹凸によって生
じた空気層により熱伝導性が悪くなる。即ち、空気は熱
伝導率が悪いので、熱伝導率の良好な熱伝導シート20
3を用いても、空気層により充分な熱が伝わらない。以
上述べたように、従来技術には、フリップチップ構造の
ドライバICで発生した熱を有効に逃がすための構造に
関する開示例は見当たらない。
ライバICで発生する熱を有効に外部に導くための実装
構造を提供することにある。
めに、本発明においては、一列に複数個並ぶドライバI
Cの回路形成面の裏面を、パネルを支えているアルミニ
ウムの板の一部に高熱伝導性の樹脂を介して固定し、こ
のドライバICの回路形成面をこの上に形成された接続
用の金による突起を介して配線基板の配線面に電気的及
び機械的に接続し、該配線基板のドライバICと接続さ
れてい他面に、樹脂或いは金属或いは無機物の弾力性部
材を介して、複数の該ドライバICにつき一つの押え部
材を取り付ける。
構造は、熱伝導性のシャーシと、回路形成面及び非回路
形成面とを有するドライバICと、該熱伝導性のシャー
シと該ドライバICの非回路形成面間に配置された熱伝
導性部材と、一面に形成された配線が該ドライバICの
回路形成面と電気的に接続される配線板と、該配線板の
他面を弾力性部材を介して押圧し、該ドライバICから
発生された熱を該熱伝導性部材及び該熱伝導性のシャー
シを通して放熱させるように構成されている。第1の発
明において、押え部材を設け、該押え部材によって該弾
力性部材を介して該ドライバICを該熱伝導性部材及び
該熱伝導性のシャーシに押圧するように構成される。
ネルと、該プラズマディスプレイパネルを支えるアルミ
ニウムシャーシと、ドライバICとを有するプラズマデ
ィスプレイ装置の実装構造であって、一列に複数個並べ
られ、回路形成面と非回路形成面とを有するドライバI
Cの非回路形成面と該アルミニウムシャーシの間に熱伝
導性の樹脂を配置し、配線基板の配線が設けられた面を
該ドライバICの該回路形成面に電気的及び機械的に接
続し、該配線基板の他面に弾力性部材を介して押え部材
を取り付けるように構成される。第2の発明において、
該押え部材は複数の該ドライバICに対して一つであ
る。また、該押え部材によって該ドライバICの非回路
形成面に必要な圧力を与える際に、該弾力性部材は1m
m乃至10mm変形するように構成される。また、該押
え部材を該アルミニウムシャーシにねじ止めする。ま
た、該アルミニウムシャーシと該押え板の間をクリップ
で固定する。
を、実施例を用い、図を参照して説明する。なお、本発
明はこれら実施例に限定されない。まず、図1及び図3
を用いて、本発明の原理について説明する。図1は本発
明によるプラズマディスプレイパネルの実施例を背面側
から見た斜視図である。図において、101はテレビジ
ョン等、製品の正面となる前面パネルである。素材はガ
ラスである。本実施例の画面サイズは42型であり、画
面の対角寸法が1m10cm弱である。前面パネル10
1の後ろに、背面パネル102があり、前面パネル10
1と背面パネル102の間の約0.1mmの隙間を減圧
し、プラズマ発光の小部屋(セル)が設けられている。
その数は、縦方向480個、横方向2556個(852
個×3原色)で、格子状に並んでいる。この2枚のガラ
スパネル101、102を機械的に支えているのは、厚
さ1mmのアルミニウムの板である。このアルミニウム
の板は例えば1枚板のものやこれに他のアルミニウム板
を接続したもの等であり、アルミニウムシャーシ103
として示している。また、アルミニウムシャーシ103
は、プラズマディスプレイ装置100の駆動用回路基板
も機械的に支えている。
回路基板は、中央部上部に位置する電源回路基板10
4、左右に位置するY側サステイン回路基板106及び
X側サステイン回路基板107、中央部下側に位置する
ロジック回路基板105から構成されている。電源回路
基板104は、外部から供給される電圧を利用して、内
部で必要とする電圧を作り出す。Y側サステイン回路基
板106及びX側サステイン回路基板107は、対にな
ってプラズマ発光のための電力を供給する。また、ロジ
ック回路基板105は、画像信号をプラズマ発光のため
の信号に変換し、各画素に供給している。
レイパネルは、例えば一つの画素に3つの電極が存在す
る。前面パネル101には、X電極とY電極、背面パネ
ル102には、A(アドレス)電極が配置されている。
画像信号をY電極とA電極で記憶させ、X電極とY電極
で表示する。画像信号を各画素に記憶させるために、ド
ライバICが使用される。ドライバICの内、A電極に
通じるものをアドレスICモジュール113、Y電極に
通じるものをスキャンICモジュール111と呼ぶ。ま
た、X電極には、ICを介さず、直接X側サステイン回
路基板107からXフレキシブル配線板112で接続す
る。アドレスICモジュール113とロジック回路基板
105の間に、中継用の基板としてアドレスバス基板1
08があり、スキャンICモジュール111とY側サス
テイン回路基板106との間に、中継基板としてYバス
基板109があり、また、Xフレキシブル配線板112
とX側サステイン回路基板107の間に、中継用の基板
としてXバス基板110がある。
スICモジュール113は、発熱が大きい。そのため、
放熱構造が不可欠である。図では、Y押え板114及び
アドレス押え板115が、放熱構造の一部として見えて
いる。本実施例は、スキャンICモジュール111及び
アドレスICモジュール113の放熱構造に関する。基
本的にスキャンICモジュール111とアドレスICモ
ジュール113で違いがなく、アドレスICモジュール
113の方が発熱量が大きいので、アドレスICモジュ
ール113について説明する。
の剥離と、空気層による熱伝導率の劣化の問題を同時に
解決するための原理を図3を用いて説明する。図3
(a)は本発明の原理を説明するための図1のA−A断
面の一部を示す断面図、図3(b)は図3(a)の一部
拡大断面図である。図に示すように、本実施例において
はアドレス押え板115を使用する。その結果、図3
(b)に示すような剥がれの問題が解決されると同時
に、図3(a)及び図3(b)に示すように空気層の割
り合いが図3(b)に示すように小さくなり、熱伝導が
大幅に改善される。
15とフレキシブル配線板304との間に緩衝用の弾力
性部材308を挟むことが必要である。図1に示すよう
に、アドレスICモジュール113は多数設けられ、一
列に配置されている。これらを個別に固定するのではな
く、複数個を一括して固定するのが現実的である。この
ため、ボルト等による固定部分の近傍にあるアドレスI
Cモジュールと固定部分から遠い位置にあるアドレスI
Cとではフレキシブル配線板304とアルミニウムシャ
ーシ103間の距離が異なってくる。また、アルミニウ
ムシャーシ103は一般には1枚の板であり、曲がりや
歪みがあるため、フレキシブル配線板304とアルミニ
ウムシャーシ103間の距離が一定ではない。これに対
して、熱伝導シート306との厚みを各アドレスIC間
で略均等にすることが望ましい。そこで、フレキシブル
配線板304とアルミニウムシャーシ103間の距離の
差を吸収するために、弾力性部材308が必要となる。
もちろん、個別に固定する場合にも、弾力性部材308
が存在する方が固定圧力が安定するので、弾力性部材3
08は必須である。
装構造の一実施例をしめす図1のA−A断面図であり、
アドレスICモジュール113の周辺を拡大し、図3よ
りも詳細に示したものである。図1には表示し切れない
細かい構造も描いてある。また、本実施例に直接関係の
ない部分は省略してある。アドレスICモジュール11
3はアドレスIC301、ACF(異方伝導フィルム)
303、フレキシブル配線板304、ACF303中に
挿入されているアドレスIC301の金バンプ302と
フレキシブル配線板304の銅配線309から構成され
ている。
成された金バンプ302を介してフレキシブル配線板3
04の銅配線309と電気的に接続されている。ここ
で、接続のためにACF303を使用している。ACF
303は、絶縁性の樹脂の中に導電性の粒子を分散した
もので、金バンプ302により、フレキシブル配線板3
04の銅配線309に押しつけられることにより導電性
を示す。また、フレキシブル配線板304とアドレスバ
ス基板108との接続には、コネクタ305を使用して
いる。なお、アドレスバス基板108(具体的には、プ
リント基板)が、アルミニウムシャーシ103に接触し
ないよう、アドレスバス基板108は、絶縁棒307で
支えられている。
形成面の反対側の面から熱を逃がす構造であり、熱伝導
シート306を利用する。その際、図3を用いてで述べ
たように熱伝導シート306を適当に変形させて熱伝導
に寄与する面積を増すことが重要である。即ち、アルミ
ニウムシャーシ204の凹凸に食い込んで接触出来るよ
うにして接触面積を増やして熱伝導性を高める必要があ
る。また、熱伝導シート306の厚さをある程度保つ必
要がある。即ち、図2(c)、(d)に示すように、ア
ドレスIC201とアルミニウムシャーシ204は必ず
しも平行にはならず、アドレスIC201の周縁の角部
の一部が熱伝導性シート203に食い込み、この熱伝導
シート203を破り、アルミニウムシャーシ204に接
触する場合があるので、これを防ぐためにも熱伝導シー
ト306の厚さをある程度保つ必要がある。
適度に加圧することが必要である。熱抵抗を充分下げな
がら熱伝導シート306が充分な厚さを保つための圧力
として、30g/cm2乃至100g/cm2が必要で
ある。ところが、熱伝導シート306は、熱抵抗を小さ
く保つために極力薄くしなければならない。本実施例で
は0.5mmである。上記した条件を熱伝導シート30
6の変形量に換算すると、0.1mm乃至0.2mmと
小さな値になる。この熱伝導シート306への加圧力、
言い換えると熱伝導シート306の変形量をコントロー
ルすることが重要であり、しかも難しい。図1にあるよ
うに、アドレスICモジュール113は、多数ある。一
つずつ、熱伝導シート306の変形量を調整することは
事実上不可能である。さらに、アドレス押え板115
は、本実施例では1枚であり、総てのアドレスICモジ
ュール113を共通に加圧している。なお、固定方法
は、アドレス押え板115に適宜設けた穴(図示せず)
を利用して、アルミニウムシャーシ103の対応する場
所に設けたねじ穴にねじ119を通すことで実現してい
る。ねじ119は図1に示すように各アドレスIC30
1毎に設けてもよいが、一般的には、2本のねじ119
で複数個のアドレスIC301を固定している。
なる。本実施例としては、この弾性部材として弾力性樹
脂308aを設けている。この弾力性樹脂としては、あ
る程度ラフにアドレス押え板115を固定しても、目的
とする加圧力が総ての熱伝導シート306に加えられる
ような性質を持つことが必要である。我々の経験から、
一台のプラズマディスプレイ装置100を一枚のアドレ
ス押え板115で賄う場合、熱伝導シート306の場所
によるアドレス押え板115の押え距離の違いは、5m
mであった。すなわち、弾力性樹脂308が1mm変形
した場合に、熱伝導シート306に必要な最低圧力が加
わるとすると、熱伝導シート306の最大圧力が弾力性
樹脂308の6mmの変形で与えられるようにしなけれ
ばならない。そのために、弾力性樹脂308として、熱
伝導シート306の50分の1程度の柔らかさの材料を
選定した。この材料としては例えばゴム状のシリコーン
(silicone)である。
参照して説明する。図5は本発明によるドライバICの
放熱実装構造の他の実施例を示す図1のA−A断面図で
ある。本実施例の基本的な構造は、図4に示す実施例と
同じであり、アドレスバス基板108のコネクタ305
に接続されたフレキシブル配線板304に搭載されたア
ドレスIC301で発生した熱を熱伝導シート306を
通してアルミニウムシャーシ103に導く。その際、熱
伝導シート306に適切な加圧力を供給するためにアド
レス押え板115で押す。
れた弾力性樹脂308aの代わりに金属製のバネ308
bを使用した。樹脂は、長期間使用していると厳密には
塑性変形を発生しやすい。また、温度環境や湿度環境に
よる変質の問題もある。そこで、本実施例では金属のバ
ネ材(具体的にはリン青銅)を使用した。バネを使用す
ることで、樹脂を使用した実施例に比べ、長期信頼性に
優れた構造になった。また、アドレス押え板115の固
定構造はクリップ(図示せず)を用いる。横方向に配置
された複数のアドレスICモジュール113の間でクリ
ップ止めをする場合には、アドレス押え板115とアル
ミニウムシャーシ103をU字状のクリップで挟み込
む。アドレスICモジュール113が配置されている部
分をクリップする場合にはフレキシブル配線板304を
U字状に折り曲げて、その一面をアルミニウムシャーシ
103側に接触させ、U字状に折り曲げられたフレキシ
ブル配線板304のUの間とアドレス押え板411とを
U字状のクリップで挟み込んで固定する。クリップに
は、弾力性があるので、バネ308bの弾力性にさらに
加算されることになり、構造全体の柔軟性が増す。
103の曲がりや歪みなどを考慮すると、アドレスIC
301の非回路形成面でアルミニウムシャーシ103を
押圧する押圧力に対して、弾力性部材は1mm乃至10
mm変形することが望ましい。また、本発明において
は、弾力性樹脂やバネをアドレスICが配置さえている
間隔に対応するアドレス押え板の位置に接着した後フレ
キシブル配線板に対向させて配置してもよい。
ライバICから発生する熱を効率的に外部に導くことが
できる。
施例を背面側から見た斜視図である。
断面図及び一部拡大断面図である。
面の一部を示す断面図及び一部拡大断面図である。
実施例をしめす図1のA−A断面図である。
の実施例を示す図1のA−A断面図である。
ル、102…背面パネル、103…アルミニウムシャー
シ、104…電源回路基板、105…ロジック回路基
板、106…Y側サステイン回路基板、107…X側サ
ステイン回路基板、108…アドレスバス基板、109
…Yバス基板、110…Xバス基板、111…スキャン
ICモジュール、112…Xフレキシブル配線板、11
3…アドレスICモジュール、114…Y押え板、11
5…アドレス押え板、201…アドレスIC、202…
フレキシブル配線板、203…熱伝導シート、204…
アルミニウムシャーシ、205…金バンプ、206…A
CF、207…アドレス押え板、208…弾力性部材、
301…アドレスIC、302…金バンプ、303…A
CF、304…フレキシブル配線板、305…コネク
タ、306…熱伝導シート、307…絶縁棒、308…
弾力性部材、308a…弾力性樹脂、308b…バネ。
Claims (7)
- 【請求項1】熱伝導性のシャーシと、回路形成面及び非
回路形成面とを有するドライバICと、該熱伝導性のシ
ャーシと該ドライバICの非回路形成面間に配置された
熱伝導性部材と、一面に形成された配線が該ドライバI
Cの回路形成面と電気的に接続される配線板と、該配線
板の他面を弾力性部材を介して押圧し、該ドライバIC
から発生された熱を該熱伝導性部材及び該熱伝導性のシ
ャーシを通して放熱させることを特徴とするドライバI
Cの放熱実装構造。 - 【請求項2】請求項1記載のドライバICの放熱実装構
造において、押え部材を設け、該押え部材によって該弾
力性部材を介して該ドライバICを該熱伝導性部材及び
該熱伝導性のシャーシに押圧することを特徴とするドラ
イバICの放熱実装構造。 - 【請求項3】プラズマディスプレイパネルと、該プラズ
マディスプレイパネルを支えるアルミニウムシャーシ
と、ドライバICとを有するプラズマディスプレイ装置
の実装構造であって、一列に複数個並べられ、回路形成
面と非回路形成面とを有するドライバICの非回路形成
面と該アルミニウムシャーシの間に熱伝導性の樹脂を配
置し、配線基板の配線が設けられた面を該ドライバIC
の該回路形成面に電気的及び機械的に接続し、該配線基
板の他面に弾力性部材を介して押え部材を取り付けるこ
とを特徴とするプラズマディスプレイ装置用ドライバI
Cの放熱実装構造。 - 【請求項4】請求項3記載のプラズマディスプレイ装置
用ドライバICの放熱実装構造において、該押え部材は
複数の該ドライバICに対して一つであることを特徴と
するプラズマディスプレイ装置用ドライバICの放熱実
装構造。 - 【請求項5】請求項3記載のプラズマディスプレイ装置
用ドライバICの放熱実装構造において、該押え部材に
よって該ドライバICの非回路形成面に必要な圧力を与
える際に、該弾力性部材は1mm乃至10mm変形する
ことを特徴とするプラズマディスプレイ装置用ドライバ
ICの放熱実装構造。 - 【請求項6】請求項3記載のプラズマディスプレイ装置
用ドライバICの放熱実装構造において、該押え部材を
該アルミニウムシャーシにねじ止めすることを特徴とす
るプラズマディスプレイ装置用ドライバICの放熱実装
構造。 - 【請求項7】請求項3記載のプラズマディスプレイ装置
用ドライバICの放熱実装構造において、該アルミニウ
ムシャーシと該押え板の間をクリップで固定することを
特徴とするプラズマディスプレイ装置用ドライバICの
放熱実装構造。
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