JP3973345B2 - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はドライバICの放熱実装構造、特にプラズマディスプレイ装置用ドライバICの放熱実装構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プラズマディスプレイパネルを使用した表示装置は、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。
【0003】
従来、ドライバICの実装構造は、ワイヤ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。
【0004】
更に、図2を用いて、従来のプラズマディスプレイパネルについて説明する。
【0005】
図2(a)、図2(c)は従来のプラズマ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IC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。
【0006】
この構造では、アドレスIC201内で発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、ACF206の熱伝導率が小さいのでフレキシブル配線板202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203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。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、熱伝導率を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204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203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。
【0008】
本発明の目的は、プラズマディスプレイ装置において、フリップチップ構造のドライバ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。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、プラズマディスプレイ装置として、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が配置されるシャーシと、ロジック回路と、該プラズマディスプレイを駆動するドライバICが該ロジック回路と電気的に接続されたフレキシブル配線板にフリップチップ実装により実装された実装構造体と、該実装構造体と該シャーシとの間に配置された熱伝導性部材と、該実装構造体の該熱伝導性部材を介してシャーシと接続する側と異なる側に配置される押さえ部材と、該押さえ部材と該実装構造体の間に配置された弾力性部材とを有し、該押さえ部材が該弾力性部材を介して該実装構造体を押圧することにより該実装構造体が該熱伝導性部材を介して該シャーシに押圧される構成とする。また、プラズマディスプレイ装置として、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が配置されるシャーシと、ロジック回路と、該ロジック回路と電気的に接続され、ドライバICと該ドライバICが搭載されたフレキシブル配線板を有する実装構造体と、該シャーシに接して配置される熱伝導性部材と、該シャーシに対して固定され、かつシャーシとの間に距離を有するように配置される押さえ部材とを備え、前記実装構造体は前記押さえ部材と前記熱伝導性部材との間に挟まれて固定され、前記押さえ部材とは、弾力性部材を介して接触する構成とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態を、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101の後ろに、背面パネル102があり、前面パネル101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。
【0014】
プラズマディスプレイ装置100の駆動用回路基板は、中央部上部に位置する電源回路基板104、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。
【0015】
本発明で対象にしているプラズマディスプレイパネルは、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108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。
【0016】
スキャンICモジュール111及びアドレス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。
【0017】
図2を用いて説明した熱伝導シート203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。
【0018】
更に詳細に説明すると、アドレス押え板115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ICモジュールと固定部分から遠い位置にあるアドレスIC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308は必須である。
【0019】
図4は本発明によるドライバICの放熱実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113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。
【0020】
アドレスIC301はその回路形成面に形成された金バンプ302を介してフレキシブル配線板304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。ACF303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304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。
【0021】
本実施例では、アドレスIC301の回路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。
【0022】
そのためには、熱伝導シート306部分を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306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IC301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。
【0023】
そこで、弾力性部材308の性質が重要になる。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、5mm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。
【0024】
以下本発明の他の実施例について、図5を参照して説明する。
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。
【0025】
本実施例では、図4に示す実施例で使用された弾力性樹脂308aの代わりに金属製のバネ308b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。
【0026】
本発明においては、アルミニウムシャーシ103の曲がりや歪みなどを考慮すると、アドレスIC301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10mm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。
【0027】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ドライバICから発生する熱を効率的に外部に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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2】従来のプラズマディスプレイパネルの一部分の断面図及び一部拡大断面図である。
【図3】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及び一部拡大断面図である。
【図4】本発明によるドライバICの放熱実装構造の一実施例をしめす図1のA−A断面図である。
【図5】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。
【符号の説明】
100…プラズマディスプレイ装置、101…前面パネル、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、113…アドレスICモジュール、114…Y押え板、115…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…ACF、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…ACF、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)
- 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が配置されるシャーシと、
ロジック回路と、
該プラズマディスプレイを駆動するドライバICが該ロジック回路と電気的に接続されたフレキシブル配線板にフリップチップ実装により実装された実装構造体と、
該実装構造体と該シャーシとの間に配置された熱伝導性部材と、
該実装構造体の該熱伝導性部材を介してシャーシと接続する側と異なる側に配置される押さえ部材と、
該押さえ部材と該実装構造体の間に配置された弾力性部材と、
を有し、
該押さえ部材が該弾力性部材を介して該実装構造体を押圧することにより、該実装構造体が該熱伝導性部材を介して該シャーシに押圧されることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。 - 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が配置されるシャーシと、
ロジック回路と、
該ロジック回路と電気的に接続され、ドライバICと該ドライバICが搭載されたフレキシブル配線板を有する実装構造体と、
該シャーシに接して配置される熱伝導性部材と、
該シャーシに対して固定され、かつシャーシとの間に距離を有するように配置される押さえ部材と、
を備え、
前記実装構造体は、前記押さえ部材と前記熱伝導性部材との間に挟まれて固定され、前記押さえ部材とは、弾力性部材を介して接触することを特徴とするプラズマディスプレイ装置。 - 請求項1または請求項2に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記押さえ部材は複数のドライバ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。 - 請求項1または請求項2に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記押さえ部材によってドライバICに必要な圧力を与える際に、前記弾力性部材は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。 - 請求項1または請求項2に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記押さえ部材を前記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。 - 請求項1または請求項2に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記シャーシと前記押さえ部材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。 - 請求項1または請求項2に記載のプラズマディスプレイ装置において、
前記弾力性部材が金属製のバネであることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
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