JP2013157341A - Led照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】LED照明装置は、フレキシブルな金属材料からなる基材とその表面に形成された樹脂からなる保護膜とから形成されたベースフィルムと、ベースフィルムの表面に形成される配線パターンと、光を乱反射させる表面性状を有し前記配線パターンを覆うカバーフィルムと、を有する発光素子実装用フレキシブル回路基板と、前記発光素子実装用フレキシブル回路基板に実装されるLEDとを有し、カバーフィルムは、さらに、厚さが8〜50μmのポリイミドのフィルムを含む基材と、厚さが10〜75μmの酸化チタンを含み前記基材の表面に形成されるソルダーレジストからなる略白色の反射膜とを有する。
【選択図】図2
Description
更に、熱放散性と電気絶縁性を確保しつつ、かつ、電磁波シールド性が良好で折り曲げることのできる発光素子実装用フレキシブル回路基板を備えるLED照明装置を提供する。
まず、本発明の各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eに共通する構成について、図1を参照して説明する。図1は、本発明の各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eの全体的な構成を模式的に示す外観斜視図である。図1に示すように、各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eは、ベースフィルム11a,11bと、配線パターン12と、カバーフィルム13a,13bとを有する。そして、ベースフィルム11a,11bの表面に配線パターン12が形成され、配線パターン12を覆うようにカバーフィルム13a,13bが設けられる。
ベースフィルム11a,11bは、可撓性を有するフィルムである。ベースフィルム11a,11bには、スプロケットホール113やデバイスホール114などの開口部(=厚さ方向に貫通する貫通孔)が形成される。スプロケットホール113は、各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eに発光素子20やその他の所定の素子などを実装する工程において、各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eの繰り出しや位置決めに用いられる。デバイスホール114は、半導体素子等を実装するための装着用開口部である。なお、スプロケットホールが果たす繰り出しや位置決めの機能を他の手段で行う場合は、必ずしも必要とするものではない。さらにデバイスホール114についても、表面実装型の発光素子を実装する場合は、必ずしも必要とするものではない。
配線パターン12は、金属材料などの導体からなる薄膜パターンである。たとえば、配線パターン12は、厚さが8〜50μm程度の銅のフィルムによって形成される。なお、配線パターン12の具体的な構成は、各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eの回路構成などに応じて適時設定されるものであり、特に限定されるものではない。カバーフィルム13a,13bは、各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eの発光素子20が実装される側の表面に設けられる。カバーフィルム13aは、光を鏡面反射する表面性状か、もしくは乱反射する凹凸表面性状を有する。または、カバーフィルム13a,13bの表面に略白色の反射膜16,133が設けられる。反射膜16,133は、略白色のコーティング膜またはフィルムが適用され、含まれる白色顔料により光を乱反射する(後述)。カバーフィルム13a,13b(またはその表面の反射膜16,133)は、各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eに実装される発光素子20が発する光を反射することによって、発光素子20の発する光の有効利用を図る機能を有する。さらに、カバーフィルム13a、13bは、配線パターン12を保護する機能を有する。カバーフィルム13a,13bには開口部134(=厚さ方向に貫通する貫通孔)が形成される。そして、この開口部134を通じて、配線パターン12の所定の一部が露出している。
配線パターン12のうちの開口部134から露出している部分は、コンタクトパッド123やインナーリード(図略)となる。コンタクトパッド123は、発光素子20やその他の所定の電子部品などを配線パターン12に電気的に接続するための部分である。コンタクトパッド123は、本発明の各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eと外部の機器などとを電気的に接続するための接点(端子)となる部分である。さらに、配線パターン12の露出している部分の表面には、ニッケルメッキの膜121と金メッキの膜122が積層するように形成される(図2〜図7参照)。
なお、ベースフィルム11aとカバーフィルム13aは、それぞれ、金属材料によって形成される基材111,131aを有する。
本発明の各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eには、発光素子20を、この開口部134を通じて露出する配線パターン12(=コンタクトパッド123)に、ハンダ付けなどによって実装することができる。図1においては、実装される発光素子20を一点鎖線で示す。
本発明の第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aについて、図2を参照して説明する。図2は、本発明の第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aの構成を、模式的に示す断面図である。そして、図2(a)は、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成されない構成を示し、図2(b)は、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成される構成を示す。
図2(a)(b)に示すように、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aのベースフィルム11aは、フィルム状の基材111とその表面に形成される保護膜112とからなる積層構造を有する。基材111は、金属材料により形成される。基材111には、たとえば、厚さが8〜100μmのアルミニウムのフィルムが適用される。保護膜112は、電気的な絶縁材料からなる。保護膜112には、たとえば、厚さが数μmのポリイミド(PI)の膜が適用できる。そして、ベースフィルム11aの表面には接着剤14の膜が形成され、配線パターン12は、この接着剤14によってベースフィルム11aの表面に接着される。この接着剤には、公知の各種熱硬化性の接着剤(または熱硬化性の樹脂材料)が適用できる。
カバーフィルム13aは、金属材料からなるフィルム状の基材131aと、基材131aの表面に形成される保護膜132とからなる。基材131aには、たとえば、厚さが8〜100μmで、光を鏡面反射する表面性状を有するアルミニウムのフィルムが適用される。保護膜132には、たとえば、厚さが4μm程度のポリイミドの膜が適用される。ポリイミドは褐色の樹脂材料であるが、厚さを薄くすると略透明になる。
このため、カバーフィルム13aの表面は、基材131aの金属光沢が現れており光の反射に関しては、基材131aの表面性状とほぼ同じ表面性状を有し、光を鏡面反射する表面性状を有する。したがって、カバーフィルム13aの表面の反射率は、樹脂材料により形成される構成と比較して高くなる。そして、カバーフィルム13aは、たとえば熱硬化性の接着剤15によって、配線パターン12およびベースフィルム11aの表面に接着される。また、カバーフィルム13aの所定の箇所には開口部134が形成される。配線パターン12の所定の一部(コンタクトパッド123など)は、この開口部134を通じて露出する。なお、開口部134の位置と寸法と形状は、発光素子20やその他所定の素子などが実装される位置や、発光素子20やその他の所定の素子などの寸法および形状などに応じて適宜設定される。
図2(a)に示すように、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成されない構成であると、カバーフィルム13aは光を鏡面反射させる。この場合には、基材131aとしてのアルミニウムのフィルムの表面粗さが、Ra=0.03〜0.05μmの範囲にあるか、またはそれ以下の値が適用される。このような構成によれば、発光素子20が発する光は、カバーフィルム13aの表面において鏡面反射する。このため、無駄になる光を少なくできるから、光量を減少させることなく、実装される発光素子20の数の削減を図ることができる。
一方、図2(b)に示すように、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成される構成であると、カバーフィルム13aは光を乱反射させる。たとえば、凹凸は、深さが15〜80μmの凹部が、100〜3000μmのピッチで並んで形成される構成が好適である。一般に、LEDは指向性の強い光を発する。このため、発光素子20としてLEDが実装される場合には、LEDが発する光をカバーフィルム13aの表面で乱反射させることによって、指向性を弱めて光の面方向の強度分布の不均一を緩和できる。したがって、発光素子20が発する光の有効利用を図ることができるとともに、光の面方向強度分布の均一化を図ることができる。たとえば、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aにより面光源を構成する場合には、光の面方向強度の分布が不均一になることを防止しつつ、実装される複数のLEDどうしの間隔を大きくできる。したがって、実装される発光素子20の数の削減を図ることができる。そして、カバーフィルム13aの基材131aは、アルミニウムなどの金属材料によって形成されるから、型を転写する方法などによって、容易に表面に凹凸を形成することができる。
なお、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成される構成であるか形成されない構成であるかは、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aの用途などに応じて適宜選択される。
次に、第2実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1bについて、図3を参照して説明する。なお、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aと共通の構成については、同じ符号を付して示し、説明を省略することがある。図3は、本発明の第2実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1bの構成を、模式的に示す断面図である。そして、図3(a)は、反射膜16の表面に凹凸が形成されない構成を示し、図3(b)は、反射膜16の表面に凹凸が形成される構成を示す。
図3(a)(b)に示すように、ベースフィルム11aと、配線パターン12と、カバーフィルム13aとは、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aと同じ構成が適用される。したがって説明は省略する。
本実施例におけるカバーフィルム13aの表面には、反射膜16が設けられる。反射膜16には、たとえば熱硬化型の略白色のソルダーレジスト、または、表面が略白色のフィルムが適用される。
ソルダーレジストの一例として、太陽インキ製造(株)の熱硬化型高反射率白色ソルダーレジスト(型番:PSR−4000LEW&Wseries)が挙げられる。この場合には、反射膜16の厚さは、約15〜50μmが適用できる。このような構成によれば、第2実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1bの表面の反射率を高くすることができる。
また表面が略白色のフィルムの一例として、樹脂材料のフィルムからなる基材と、基材の表面に形成されるコーティング膜との積層構造を有するフィルムが適用される。たとえば、反射膜16には、基材として厚さが8〜50μmのポリイミドのフィルムを有し、コーティング膜として、酸化チタンを有する厚さが10〜75μmのフィルムが適用できる。
これらのような構成によれば、カバーフィルム13aの表面が略白色となり、反射率を高くすることができる。
そして、反射膜16の表面には、図3(a)に示すように凹凸が形成されない構成が適用されるほか、図3(b)に示すように凹凸が形成される構成が適用される。反射膜16の表面に形成される凹凸の構成は、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aと同様である。したがって、説明は省略する。
なお、反射膜16の表面に形成される凹凸の作用および効果や、凹凸の有無による作用および効果の相違は、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aと同様である。
次に、本発明の第3実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1cについて、図4を参照して説明する。図4は、本発明の第3実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1cの構成を、模式的に示す断面図である。
第3実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1cのベースフィルム11aと配線パターン12とは、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aと共通の構成が適用される。したがって、説明は省略する。
配線パターン12の表面には、カバーフィルム13bが形成される。カバーフィルム13bは、樹脂材料のフィルムからなる基材131bと、基材131bの表面に形成される略白色の反射膜133とからなる。基材131bには、たとえば、厚さが8〜50μmのポリイミドのフィルムが適用できる。略白色の反射膜133には、たとえば、酸化チタンを有する厚さが10〜75μmのフィルムが適用できる。このような構成によれば、カバーフィルム13bの表面の反射率を高くすることができる。そして、基材131bがベースフィルム表面の接着剤14と対向する面に接着剤15の膜が形成され、カバーフィルム13bは、この接着剤15によって配線パターン12およびベースフィルム11aの表面に接着される。
次に、本発明の第4実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1dについて、図5を参照して説明する。図5は、本発明の第4実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1dの構成を、模式的に示す断面図である。そして、図5(a)は、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成されない構成を示し、図5(b)は、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成される構成を示す。なお、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aと共通の構成については、同じ符号を付して示し、説明は省略することがある。
第4実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1dのベースフィルム11bは、樹脂材料によって形成される。たとえば、ベースフィルム11bには、厚さが8〜125μmのポリイミドのフィルムが適用される。ベースフィルム11bの表面には接着剤14の膜が形成される。配線パターン12は、この接着剤14によってベースフィルム11bの表面に接着される。接着剤14と、配線パターン12と、カバーフィルム13aとは、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aと共通の構成が適用される。したがって、説明は省略する。
そして、図5(a)に示すように、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成されない構成が適用されるほか、図5(b)に示すように、カバーフィルム13bの表面に凹凸が形成される構成が適用される。カバーフィルム13aの表面に形成される凹凸の構成は、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aと同様である。
なお、カバーフィルム13aの表面に形成される凹凸の作用および効果や、凹凸の有無による作用および効果の相違は、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aと同様である。
次に、本発明の第5実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1eについて、図6を参照して説明する。図6は、本発明の第5実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1eの構成を、模式的に示す断面図である。そして、図6(a)は、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成されない構成を示し、図6(b)は、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成される構成を示す。なお、第4実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1dと共通の構成については、同じ符号を付して示し、説明は省略することがある。
第5実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1eのベースフィルム11bと、配線パターン12と、カバーフィルム13aとは、第4実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1dと共通の構成が適用される。したがって、説明は省略する。第4実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1dにおいては、配線パターン12が接着剤14によってベースフィルム11bに接着される。これに対し、第5実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1eにおいては、配線パターン12とベースフィルム11bとの間に接着剤14の膜が形成されない構造である。このような構造にはたとえば、配線パターン12を形成する銅のフィルムにワニス状のポリイミド樹脂を塗布し乾燥・熱硬化させる構成(すなわち、キャスト法による接着剤レス銅張積層板)が適用される。このような構成であるため、第5実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1eは、第4実施例に比べ接着剤15の膜がないので、実装される発光素子20からの熱を、カバーフィルム13aや配線パターンを通じてベースフィルム11bへと速やかに放散することができる。
次に、本発明の各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eの製造方法について、図7〜13を参照して説明する。本発明の各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eの製造方法は、ベースフィルム11a,11bに開口部を形成する工程と、配線パターン12を形成する工程と、カバーフィルム13a,13bを設ける工程と、配線パターン12にメッキを施す工程とを含む。なお、第2実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1bの製造方法においては、さらに反射膜16を設ける工程を含む。また、カバーフィルム13a,13bまたは反射膜16の表面に凹凸が形成される場合には、さらに凹凸を形成する工程を含む。
図7(a)に示すように、まず、ベースフィルム11a,11bに、熱硬化性の接着剤14を塗布して半硬化させた状態で、スプロケットホール113やデバイスホール114などの開口部が形成される。開口部の形成方法には、金型など用いた打ち抜き加工などが適用される。
次いで、図7(b)〜図8(d)に示すように、配線パターン12を形成する工程に移行する。この工程では、ベースフィルム11a,11bの表面に配線パターン12が形成される。配線パターン12の形成には、フォトリソグラフィ法が適用される。具体的には、次のとおりである。図7(b)に示すように、接着剤14の膜が形成されたベースフィルム11a,11bに導体のフィルム31が貼り付けられる。この導体のフィルム31が、パターニングによって配線パターン12になる。導体のフィルム31の貼り付け方法に
は、たとえば、加熱しながら圧着する方法(=ラミネート法)が適用される。そして、キュア処理により、ベースフィルム11a,11bと導体のフィルム31との間に介在する熱硬化性の接着剤14を硬化させる。これにより、導体のフィルム31がベースフィルム11a,11bの表面に接着される。次いで、図7(c)に示すように、導体のフィルム31の表面にフォトレジスト41の膜が形成される。フォトレジスト41の種類は特に限定されるものではなく、公知の各種感光性材料が適用できる。フォトレジスト41の膜の形成方法には、従来公知の各種方法が適用される。たとえば、Roll to Rollにより、フォトレジスト41をベースフィルム11a,11bの表面にコーティングし、その後乾燥させるという方法が適用される。次いで、図7(d)に示すように、形成されたフォトレジスト41の膜に露光処理が施される。図中の矢印は、照射される光エネルギーを模式的に示す。露光処理は、所定の透光領域と遮光領域が形成されるフォトマスク51を用い、フォトマスク51を介して光エネルギーを所定の領域に照射する構成が適用される。なお、フォトレジスト41は、ポジ型であってもよくネガ型であってもよい。図においては、フォトレジスト41がポジ型(光エネルギーが照射されると、現像液に対する溶解性が高くなるタイプ)である例を示す。次いで、図8(a)に示すように、露光処理が施されたフォトレジスト41の膜に現像処理が施される。これにより、導体のフィルム31の表面に、フォトレジスト41からなるレジストパターン42が形成される。次いで、図8(b)に示すように、レジストパターン42が形成された面とは反対側の面に、マスキング膜43が形成される。このマスキング膜43は、導体のフィルム31をエッチングによりパターニングして配線パターン12を形成する工程において、導体のフィルム31を保護する。すなわち、マスキング膜43は、導体のフィルム31が、ベースフィルム11a,11
bに形成される開口部を通じてエッチングされることを防止する。また、このマスキング膜43は、ベースフィルム11aの基材111が金属材料である場合には、この工程において、ベースフィルム11aの基材111(=アルミニウムのフィルム)を保護する(=エッチングされないようにする)。このマスキング膜43には、公知の各種熱硬化性のエッチングレジストが適用される。マスキング膜43の形成方法は、たとえば、マスキング膜43の材料である熱硬化性のエッチングレジストをベースフィルム11a,11bの表面(ここでは、導体のフィルム31が貼り付けられた側の反対側の表面)と開口部である113と114の孔を埋めるようにコーティングし、その後加熱することにより硬化させるという方法が適用される。マスキング膜43が形成されると、ベースフィルム11a,11bと、ベースフィルム11a,11bの開口部(=スプロケットホール113やデバイスホール114)から露出する導体のフィルム31とは、このマスキング膜43に覆われる。すなわち、ベースフィルム11a,11bに形成された開口部の内部にも、マスキング膜43の材料である熱硬化性のエッチングレジストが充填される。次いで、図8(c)に示すように、レジストパターン42をエッチングマスクとして用いて、導体のフィルム31がエッチングされる。これにより、導体のフィルム31がパターニングされて配線パターン12が形成される。なお、図8(b)(c)に示すように、上記のとおりデバイスホール114などの開口部がマスキング膜43により覆われているため、ベースフィルム11a,11bの基材111はエッチングされることがない。このように、マスキング膜43が、導体のフィルム31とベースフィルム11aの基材111を保護する。そして、エッチングの完了後、図8(d)に示すように、レジストパターン42とマスキング膜43とが除去(剥離)される。レジストパターン42とマスキング膜43の除去には、たとえば、苛性ソーダが用いられる。上記工程を経ると、配線パターン12の形成工程が完了する。
図9(a)に示すように、まず、ベースフィルム11aおよび配線パターン12の表面に、カバーフィルム13aが設けられる。具体的には、カバーフィルム13aがベースフィルム11aと配線パターン12とに対向する側の表面に接着剤15が塗布され、塗布された接着剤15によって、カバーフィルム13aがベースフィルム11aおよび配線パターン12の表面に貼り付けられる。
たとえば、カバーフィルム13aは、接着剤15の膜があらかじめコーティングされた複合シートが適用できる。ここで、複合シートの製造方法について簡単に説明する。まず、口金とロール式のコータなどを用いて、カバーフィルム13aの表面に接着剤15の溶液が塗布されて接着剤15の膜が形成される。カバーフィルム13aに形成された接着剤15の膜は、ドライヤによって有機溶媒が揮発され、半硬化状態にされる。ドライヤによる乾燥の条件は、接着剤の種類や膜の厚さなどに応じて適宜設定される。接着剤15には、たとえば公知の各種熱硬化性の接着剤が適用できる。
また、カバーフィルム13aは塗布された接着剤15とともに、あらかじめ所定の寸法および形状(すなわち、カバーフィルム13aにより覆うべき領域の寸法および形状)に形成されるとともに、あらかじめ開口部134が形成される。この工程は、たとえば金型を用いてカバーフィルム13aを打ち抜く方法が適用される。そして、所定の寸法および形状に形成されたカバーフィルム13aが、ベースフィルム11aおよび配線パターン12の表面に、位置決めされて仮貼り付けされる。その後、熱加圧式ラミネータなどによって本貼り付けされ、さらにその後、アフターベークが施される。これにより、カバーフィルム13aがベースフィルム11aおよび配線パターン12の表面の所定の位置に接着される。
次いで、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成される。凹凸の形成には、転写用の型52が用いられる。そして、図9(b)〜(d)に示すように、カバーフィルム13aの表面に転写用の型52が押し付けられる。転写用の型52は、クッションゴム521の表面にガラスクロス522が貼り付けられる構成を有する。
ガラスクロス522は、ガラス繊維により形成されるフィルム状の部材である。このため、ガラスクロス522の表面には、ガラス繊維の径やピッチなどに応じた凹凸が形成される。そして、ガラスクロス522がカバーフィルム13aに押し付けられると、ガラスクロス522の表面の凹凸がカバーフィルム13aの表面に転写される。ガラス繊維の種類を選択することにより、深さ15〜80μmの凹部が100〜3000μmのピッチで並ぶ凹凸表面を形成することが出来る。この工程を経ると、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成される。そして、カバーフィルム13aが、光を乱反射する表面性状を有するようになる。
ガラス繊維の表面の凹凸の深さとピッチは、カバーフィルム13aの表面に光を乱反射させる凹凸を形成できるように適宜選択される。たとえば、ガラスクロス522の表面における凹凸の深さは、ガラスクロス522の縦方向については約200μm、横方向については約30μmの値が適用でき、凹凸のピッチは約2.5mmの値が適用できる。そして、このようなガラスクロス522を有する転写用の型52を用いると、カバーフィルム13aの表面に、例えば深さ約15μmの凹凸を形成することができる。この結果、カバーフィルム13aが、光を乱反射する表面性状を有すようになる。なお、これらの数値は一例であり、本発明はこれらの値に限定されない。要は、カバーフィルム13aの表面に、光を乱反射する凹凸を形成できればよい。本実施例に適用できるガラスクロス522の一例として、中興化成工業(株)社製の「チューコーフローファブリック」(型番:FGF−400−35)(「チューコーフロー」は中興化成工業(株)の登録商標)が挙げられる。
転写用の型52を押し付ける方法によれば、保護膜132を損傷することなく、カバーフィルム13aの表面に凹凸を形成することができる。すなわち、たとえば切削加工を用いると保護膜132が削られるほか、切削片などの異物が発生する。これに対して、転写用の型52を押し付ける方法であれば、そのようなことがない。またこの転写用の型52による凹凸の形成方法においては、配線パターン12やベースフィルム11aへの変形を無視できる程度にすることが出来る。
なお、カバーフィルム13aの表面に凹凸を形成しない場合には(図2(a)参照)、この工程は実行されない。
次いで、キュア処理が実行される。キュア処理により、カバーフィルム13aとベースフィルム11aおよび配線パターン12との間に介在する熱硬化性の接着剤15が硬化する。
以上の工程を経ると、カバーフィルム13aが、ベースフィルム11aおよび配線パターン12の表面に設けられる。
次いで、露出している配線パターン12にニッケルメッキの膜121が形成され、さらにニッケルメッキの膜121の表面に金メッキの膜122が形成される(図2参照)。
以上の工程を経て、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aが製造される。
反射膜16がコーティング膜である場合の工程は、次のとおりである。図10は、第2実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1bにカバーフィルム13aを設ける工程と、コーティング膜である反射膜16を設ける工程を模式的に示す断面図である。
図10(a)に示すように、ベースフィルム11aおよび配線パターン12の表面に、カバーフィルム13aが設けられる。そして、必要に応じて、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成される。なお、この工程は、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aにカバーフィルム13aを設ける工程と同じである。したがって、説明は省略する。
次いで、図10(b)に示すように、カバーフィルム13aが設けられたベースフィルム11aの表面に、マスク53が被せられる。マスク53には、反射膜133を形成する位置に開口部134(貫通孔)が形成され、他の部分は閉鎖される。そして、未硬化の略白色のソルダーレジストが、マスク53を介してカバーフィルム13aの表面にスプレー噴射される。図中の矢印は、噴射されるソルダーレジストを模式的に示す。そして、噴射されたソルダーレジストが硬化させられる。以上の工程を経ると、図10(c)に示すように、カバーフィルム13aの表面に反射膜16が形成される。このような構成によれば、厚さが均一で薄い反射膜16を形成できる。したがって、反射膜16の表面の形状を、カバーフィルム13aの表面の形状に倣った形状にできる。すなわち、たとえばシルクスクリーン印刷などでは、反射膜16が厚くなる。そうすると、カバーフィルム13aの表面に形成される凹凸が反射膜16によって埋まり、反射膜16の表面が略平面になる。これに対して、反射膜16をスプレー噴射によって形成する構成では、反射膜16の厚さを均一で且つ薄くできる。したがって、反射膜16の表面の形状を、カバーフィルム13aの表面の形状に倣った形状にできる。このような構成によれば、表面に凹凸を有する反射膜16を形成することができる。
なお、図10においては、カバーフィルム13aの表面に凹凸が形成される構成を示したが、凹凸が形成されない構成であっても同じ方法を用いて反射膜16を設けることができる。
次いで、露出している配線パターン12に、ニッケルメッキの膜121と金メッキの膜122が形成される(図3参照)。この工程は、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aと同じである。
一方、反射膜16がフィルムである場合の工程は、次のとおりである。図11と図12は、反射膜16がフィルムである場合における、カバーフィルム13aと反射膜16とを設ける工程を模式的に示す図である。まず、図11(a)に示すように、ベースフィルム11aおよび配線パターン12の表面に、カバーフィルム13aが貼り付けられる。この工程は、第1実施例と同じである。次いで、図11(b)に示すように、カバーフィルム13aの表面に、反射膜16としてのフィルムが貼り付けられる。この工程の内容は、貼り付ける対象が相違するほかは、第1実施例においてカバーフィルム13aを貼り付ける工程と同じである。
そして、反射膜16の表面に凹凸が形成されない場合には、キュア処理が実行される。キュア処理により、カバーフィルム13aとベースフィルム11aおよび配線パターン12との間に介在する熱硬化性の接着剤15を硬化させる。また、反射膜16としてのフィルムが熱硬化性の接着剤により接着される場合には、キュア処理において、反射膜16をカバーフィルム13aに接着する接着剤も併せて硬化させる。
反射膜16の表面に凹凸が形成される場合には、キュア処理よりも前に、凹凸を形成する。凹凸の形成方法としては、図11(c)と図12(a)に示すように、反射膜16の表面に転写用の型52が押し付ける方法が適用される。転写用の型52の構成は、前記のとおりである。転写用の型52が反射膜16に押し付けられると、ガラスクロス522の表面の凹凸が反射膜16の表面に転写される。この工程を経ると、図12(b)に示すように、反射膜16の表面に凹凸が形成される。そして、キュア処理が実行される。
これにより、カバーフィルム13aがベースフィルム11aおよび配線パターン12の表面に設けられるとともに、カバーフィルム13aの表面に反射膜16が設けられる。
次いで、露出している配線パターン12にニッケルメッキの膜121が形成され、さらにニッケルメッキの膜121の表面に金メッキの膜122が形成される(図3参照)。
以上の工程を経て、第2実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1bが製造される。
図13(a)に示すように、まず、ベースフィルム11aおよび配線パターン12の表面に、カバーフィルム13bが設けられる。たとえば、まず、カバーフィルム13bがベースフィルム11aおよび配線パターン12に対向する側の表面に接着剤15が塗布される。そして、塗布された接着剤15によって、カバーフィルム13bがベースフィルム11aおよび配線パターン12の表面に貼り付けられる。接着剤15には、たとえば公知の各種熱硬化性の接着剤が適用できる。カバーフィルム13bは、フィルム状の基材131bとその表面に形成される反射膜133との積層構造を有する。基材131bは、樹脂材料により形成される。反射膜133には酸化チタンを有するフィルムが適用できる。また、カバーフィルム13bは塗布された接着剤15とともに、あらかじめ所定の寸法および形状(すなわち、カバーフィルム13bにより覆うべき領域の寸法および形状)に形成されるとともに、あらかじめ開口部134が形成される。そして、カバーフィルム13bは、ベースフィルム11aおよび配線パターン12の表面に位置決めして貼り付けられる。たとえば、カバーフィルム13bは加熱しながら圧着される。その後、キュア処理により、カバーフィルム13bとベースフィルム11aおよび配線パターン12との間に介在する熱硬化性の接着剤を硬化させる。これにより、カバーフィルム13bがベースフィルム11aおよび配線パターン12の表面に接着される。
次いで、図13(b)に示すように、露出している配線パターン12に、ニッケルメッキの膜121が形成され、さらにニッケルメッキの膜121の表面に金メッキの膜122が形成される。この工程は、第1実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1aと同じである。
ベースフィルム11aとカバーフィルム13aは、それぞれ金属材料によって形成される基材111,131aを有する。
金属材料は、樹脂材料に比較して熱伝導率が高いため、実装される発光素子20の熱を速やかに放散できる。したがって、発光素子20の特性が熱によって劣化することを防止できる。
カバーフィルム13aの表面は光を鏡面反射もしくは乱反射する。または、カバーフィルム13a,13bの表面には、略白色の反射膜16,133が形成される。このような構成であると、発光素子20が発する光の吸収を少なくし反射を多くすることができる。このため、発光素子20の発する光の有効利用を図ることができる。
なお、反射膜16や反射膜133における白色反射層を形成するための白色顔料には、酸化チタンだけでなく、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛や酸化マグネシウムなどの無機顔料を用いることも良く、光の乱反射を増強するとともに反射を多くするものである。また前述の酸化チタンを有するフィルムにおけるフィルムには、上記白色顔料が添加された樹脂でポリイミドフィルムなどに塗工し乾燥・硬化可能で且つ密着性のよいことが要件である。これらの樹脂としては、シリコン樹脂やポリウレタン樹脂からなるものが良い。
このように、本発明の実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eによれば、実装される発光素子20の温度上昇の防止を図ることができるとともに、発光素子20が発する光の有効利用を図ることができる。
さらに、各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eに実装される発光素子20の数を減らすことができ、コストの削減を図ることができる。たとえば、カバーフィルム13a,13bまたは反射膜16,133の表面に凹凸が形成されない構成であると、発光素子20が発する光は、カバーフィルム13aまたは反射膜16,133の表面において鏡面反射または乱反射する。このため、無駄になる光を少なくできるから、各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eを用いて構成される光源が発する光を有効に利用することができる。
したがって、各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eに実装される発光素子20の数の削減を図ることができる。一方、カバーフィルム13aまたは反射膜16,133の表面に凹凸が形成される構成であると、発光素子20が発する光は、カバーフィルム13aまたは反射膜16,133の表面で乱反射して指向性が弱くなり、光の面方向の強度分布の不均一が緩和する。したがって、各実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1eに実装される複数のLEDどうしの間隔を大きくできるから、発光素子20の数の削減を図ることができる。
また、アルミニウムなどの金属材料は、ポリイミドなどの樹脂材料に比較して安価である。このため、ベースフィルム11aとカバーフィルム13aの少なくとも一方が金属材料により形成される構成であると、両方が樹脂材料により形成される構成と比較して、部品コストの削減を図ることができる。したがって、製品価格の低廉化を図ることができる。
これまで説明した第1、第2、第4及び第5の実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a,1b,1d,1eは、いずれもカバーフィルム13aに金属からなる基材131aが適用される構成である。従ってこれらの発光素子実装用フレキシブル回路基板1a,1b,1d,1eは、絶縁層である接着剤15の膜を、金属材料からなる基材131aと銅箔からなる配線パターン12で挟む構造となり、この間に寄生する浮遊容量に起因して回路動作が不安定になるという問題がある。この問題を解決するためには、配線パターン12内のグラウンド電位である配線(以下、グラウンド配線19と呼ぶ)を適当な位置で金属材料からなる基材131aに電気的に接続する構造をとればよい。同様の対策はベースフィルムの基材111と配線パターン12との関係においても必要となるものである。この対策を実施例として次に説明する。
製造の詳細は、次のとおりである。まず第1実施例の発光素子実装用フレキシブル回路基板1aに、ガイド孔加工機を用いて1.0mmφの貫通孔18(円孔)を形成した。次に印刷法によってこの貫通孔18に導電ペースト(ハリマ化成製 導電性銀ペーストSV)17を充填し、充填した導電ペースト17に所定の硬化を行った。導電ペースト17の貫通孔18から露出している面は、周囲の11aや131aの表面と略同一面になるように研磨してから絶縁性樹脂でコートして絶縁することが良い。
グラウンド配線19は、発光素子20を駆動するための配線であり、約1.5mmの配線幅とした。尚、この貫通孔18は、放熱効果とシールド効果等を考慮して、数個の発光素子20ごとに纏めて一か所設けることでもよい。
図14(b)は、第6の実施例の第1の別例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1fの構成を模式的に示す断面図である。この別例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1fは、前記図14(a)に示す例とは別法の製造方法で製造されたものである。
この別例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1fの製造方法は次のとおりである。カバーフィルム13aに貫通孔181を、ベースフィルム11aに貫通孔182をそれぞれグラウンド配線19の所定位置と合致するよう加工して製作した。この加工は基材111及び13aがアルミニウムである場合にはアルミニウム用エッチング液によって行われる。
更に、カバーフィルムの保護膜132や接着剤14を削り取ってグラウンド配線19を露出させて貫通孔181、182を完成させる。その後、貫通孔181、182をそれぞれに印刷法で導電ペースト17を充填し、充填した導電ペースト17に所定の熱硬化を行った。これにより、カバーフィルムの基材131a及びベースフィルムの基材111とグラウンド配線19との電気的な接続が構成される。この別法による図14(b)に示す実施例ではグラウンド配線19に孔加工が不要であり、グラウンド配線19の幅が狭い場合にも容易に接続を可能にできる。
図14(b)に示す発光素子実装用フレキシブル回路基板1fの製造方法には、次の方
法も量産には好適な方法である。その方法は、第1の実施例で説明した開口部134を加工と同じ工程と方法を用いて、接着剤15をコートしたカバーフィルム13aに、グラウンド配線19に対応する位置貫通孔181を設ける。また、接着材15をコートしたベースフィルム11aには、デバイスホール114の孔加工と同じ工程と方法を用いて、グラウンド配線19の対応位置に貫通孔182を設ける。これらの加工を施したカバーフィルム13aとベースフィルム11aを用いて、第1実施例で説明した方法で、発光素子実装用フレキシブル回路基板1fを完成させる。その後、貫通孔181と182を経由する電気的接続を導電ペースト17によって構成して発光素子実装用フレキシブル回路基板1fを完成させることができる。この方法は貫通孔181や182の加工に従前の開口部134やデバイスホール114の加工プロセスを用いるため、特段の加工作業の増加が少なく量産性が良い。
以上の実施例は、図2(b)に示すカバーフィルム13aの表面に凹凸が形成されている場合の構造に対しても容易に対応することができるものである。
第7実施例は、光反射性の優れた表面を有する本発明の実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1a〜1hのいずれか(以下、符号「1x」を付す)に複数の発光素子を実装したLED照明装置300を電子機器であるカプセル内視鏡301に用いた実施例と、発光素子実装用フレキシブル回路基板1xに1個の大型の発光素子332が実装されたLED照明装置330を車両用照明具331に装着して用いた実施例である。
以上、第7実施例におけるカプセル内視鏡301と車両用照明具331は、本発明の実施例にかかる発光素子実装用フレキシブル回路基板1xにより表面反射性と放熱性を有し、さらに電磁ノイズの影響の少ない電子機器となる。
状本体、305:内視鏡カメラ、306:レンズ部、307:支持台、330:LED照明装置、331:車両用照明具、332:発光素子、333:透明部材、334:透明部材の背面、335:透明部材の前面、336:ヒートシンク、337,338:光線、339:光線の到達点
Claims (1)
- フレキシブルな金属材料からなる基材とその表面に形成された樹脂からなる保護膜とから形成されたベースフィルムと、前記ベースフィルムの表面に形成される配線パターンと、光を乱反射させる表面性状を有し前記配線パターンを覆うカバーフィルムと、を有する発光素子実装用フレキシブル回路基板と、
前記発光素子実装用フレキシブル回路基板に実装されるLEDと、
を有し、
前記カバーフィルムは、さらに、厚さが8〜50μmのポリイミドのフィルムを含む基材と、厚さが10〜75μmの酸化チタンを含み前記基材の表面に形成されるソルダーレジストからなる略白色の反射膜とを有することを特徴とするLED照明装置。
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