JP4324620B2 - プラズマディスプレイ装置 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の目的は、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。

上記の目的を達成するために、本発明においては、一列に複数個並ぶドライバＩＣ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。

以下、更に詳細に説明する。第１の発明では、ドライバＩＣの放熱実装構造は、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。

第２の発明では、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１ｍｍ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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 (9)

1. プラズマディスプレイパネルと、
   前記プラズマディスプレイパネルが配置されるシャーシと、
   前記シャーシに配置されたアドレスバス基板と、
   前記アドレスバス基板に電気的に接続されたフレキシブル配線板と、該フレキシブル配線板に実装されたドライバーＩＣとを有するアドレスドライバーモジュールと、
   前記シャーシと前記アドレスドライバーモジュールの間に配置された熱伝導性部材と
   前記アドレスドライバーモジュールは複数個並んで配置され、前記複数個のアドレスドライバーモジュールを、弾力性を有する弾力性部材を介して押さえる押さえ部材と、
   を備えることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
2. プラズマディスプレイパネルと、
   前記プラズマディスプレイパネルが配置されるシャーシと、
   前記シャーシに配置されたアドレスバス基板と、
   前記アドレスバス基板に電気的に接続され、前記プラズマディスプレイパネルのアドレス電極に電圧を印加するドライバーＩＣと該ドライバーＩＣがフリップチップ実装されたフレキシブル配線板とを有するアドレスドライバーモジュールと、
   前記シャーシと前記アドレスドライバーモジュールの間に配置された熱伝導性部材と
   前記アドレスドライバーモジュールを押圧する押さえ部材と、
   前記押さえ部材と前記アドレスドライバーモジュールの間に配置された弾力性部材と、
   を備え、
   前記アドレスドライバーモジュールは複数個並んで配置され、１つの前記押さえ部材が複数個の前記アドレスドライバーモジュールを、前記弾力性部材を介して前記熱伝導部材に対して押圧することを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
3. 前記シャーシはその端部が中央部に対して段差を有する構造であり、前記押さえ部材は前記アドレスドライバーモジュールを前記シャーシの端部に配置された熱伝導性部材に対して押圧することを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマディスプレイ装置。
4. 前記押さえ部材はネジを用いてシャーシに固定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマディスプレイ装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか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。
6. 前記アドレスドライバーモジュールは、プラズマディスプレイパネルの長辺に沿って配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のプラズマディスプレイ装置。
7. 前記弾力性部材は、弾力性樹脂であり前記熱伝導性部材よりも柔らかいことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のプラズマディスプレイ装置。
8. 前記弾力性部材は、ゴム状のシリコーンであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のプラズマディスプレイ装置。
9. プラズマディスプレイパネルと、
   前記プラズマディスプレイパネルが配置されるシャーシと、
   前記シャーシに配置されたアドレスバス基板と、
   前記アドレスバス基板に電気的に接続されたフレキシブル配線板と、該フレキシブル配線板に実装されたドライバーＩＣとを有するアドレスドライバーモジュールと、
   前記シャーシと前記アドレスドライバーモジュールの間に配置された熱伝導性部材と、
   前記アドレスドライバーモジュールは前記プラズマディスプレイパネルの長辺方向に複数個並んで配置され、前記複数個のアドレスドライバーモジュールを弾力性を有する弾力性部材を介して固定する部材と、
   を備え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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