JP4455074B2 - 電気光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップの発熱を冷却するのに好適な電気光学装置に関する。

従来から、電子機器の部品間の電気的な接続を可撓配線板により行う技術が知られている。このような可撓配線板の一種として、可撓配線板上に半導体チップを実装したＴＣＰ（Tape Carrier Package）方式や、可撓配線板上にチップ化された電子部品、例えば半導体チップ、ＬＥＤ、抵抗、コンデンサなどを単数もしくは複数実装したＣＯＦ（Chip On Film）方式の実装可撓配線板が、高密度実装・スリムパッケージ化が可能、低実装コストなどの利点を有することから、電気光学パネルを備えた各種の表示装置における駆動用ＩＣ（駆動用ＬＳＩ）の実装に多用されている。また、最近では、ＣＰＵ、チップ化された抵抗チップおよびコンデンサなどの各種のチップ化された電子部品の実装にも用いられている。

この種の半導体チップ、例えば駆動ＩＣを実装した実装可撓配線板においては、その入力端子が駆動ＩＣに電源および制御信号を供給する回路基板の出力端子と電気的に接続され、出力端子が電気光学パネルの画素に接続された入力端子と電気的に接続されるようになっている。

また、近年の表示装置においては、実装可撓配線板に実装された半導体チップ、例えば駆動用ＩＣの動作時の発熱の増加により、電気光学パネルに輝度むらなどの表示品位の低下が生じる危険性がある。

そこで、信号の入出力に実質的に関与しない導体パターンをＴＣＰ構造体に設けて、駆動用ＩＣの発熱により生じる熱を放熱することのできるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−０３２２２９号公報

しかしながら、有機ＥＬパネルに代表される電流駆動型の電気光学パネルは、液晶表示パネル等の電圧駆動型パネルに比べて、多くの駆動電流を必要としている。特に、有機ＥＬパネルに接続される実装可撓配線板の電源用配線パターンには大電流が流れることになり、この大電流により駆動用ＩＣの発熱が顕著となる。したがって、従来の実装可撓配線板に形成されていた導電パターンの構造よりも効率的に放熱することが求められている。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、半導体チップの発熱により生じる熱を速やかに冷却することのできる電気光学装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載の本発明の電気光学装置の特徴は、可撓性を有する絶縁性基板と、前記絶縁性基板に実装された半導体チップと、前記半導体チップの複数の電極に夫々接続されている配線パターンと、前記配線パターンを被覆する絶縁性保護膜とを有し、前記配線パターンのうち少なくとも一つには、前記半導体チップからの熱を放熱する放熱用パターンが延在形成され、前記放熱用パターンには、前記絶縁性保護膜により覆われていない外部露出部が形成されているとともに、前記外部露出部において、絶縁性基板を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されている実装可撓配線板と、前記実装可撓配線板の出力端子に接続された電気光学パネルと、前記実装可撓配線板の入力端子に接続された回路基板とを有し、前記回路基板には、導体材料からなる放熱用ランドが形成されるとともに、前記実装可撓配線板と一部が重なり合う対向領域が形成され、前記対向領域において前記放熱用ランドと前記実装可撓配線板の放熱用パターンとが、前記貫通孔を介して熱伝導を速やかかつ効率的に行う接合材によって接続され、前記放熱用ランドには、前記対向領域以外の領域に延在かつ外部に露出するランド露出部が形成されている点にある。

そして、このような構成を採用したことにより、放熱用パターンが半導体チップに接続されているので、半導体チップの発熱による熱を放熱用パターンの外部露出部から効率よく放熱することができる。さらに、貫通孔を用いて外部の放熱用ランドと接続することが容易にできる。また、放熱用パターンの外部露出部と、回路基板の放熱用ランドとが、貫通孔を介して熱伝導を速やかかつ効率的に行う接合材によって接続されているので、放熱用パターンから放熱用ランドへの熱伝導を効率よく行うことができるとともに、半導体チップの発熱を冷却および放熱するヒートシンクの容量を増加することができる。

また、前記放熱用パターンは、前記配線パターンのうち電源用配線パターンあるいは接地用配線パターンに接続されていることが好ましい。このような構成を採用したことで、大電流が流れ、電熱しやすい配線パターンを直接的に放熱することができる。

また、前記電気光学パネルは有機ＥＬパネルであることが好ましい。

本発明の電気光学装置によれば、半導体チップの発熱により生じる熱を速やかに冷却することができるなどの極めて優れた効果を奏する。

以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。

図１は、本発明に係る電気光学装置の実施形態の要部を簡略化して示す模式的構造図である。

図１に示すように、本実施形態の電気光学装置１は、半導体チップとしての駆動用ＩＣ２が実装された実装可撓配線板３を有している。この実装可撓配線板３の配線パターン３１に設けられた入力端子（図２参照）３１ａには、駆動用ＩＣ２に電源および制御信号を供給するための回路基板４の配線パターン４１に設けられた接続端子（図４参照）４１ａがはんだなどの接合部材５によって電気的に接続されている。また、実装可撓配線板３の配線パターン３１に設けられた出力端子（図２参照）３１ｂには、電流駆動型の有機ＥＬパネル６の画素に接続されている配線パターン６１に設けられたパネル端子６１ａが異方性導電材などの接合部材７によって電気的に接続されている。

なお、本実施形態の電気光学装置１においては、実装可撓配線板３を折り曲げ構造としたものを例示しているが、実装可撓配線板３を折り曲げずに用いる構造もある。

図２および図３は、本発明に係る実装可撓配線板の実施形態の要部を簡略化して示すものであり、図２は模式的平面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った模式的断面図である。

図２および図３に示すように、本実施形態の実装可撓配線板３は、図３の上側が駆動用ＩＣ２が実装される実装側ＯＳとされており、図３の下側が駆動用ＩＣ２の実装側ＯＳとは反対側の背面側ＲＳとされている。

前記実装可撓配線板３は、例えばポリイミドなどの絶縁性を有する素材により厚さが１２．５〜２５．０μｍ程度に形成された可撓性フィルムからなる絶縁性基板３２を備えている。この絶縁性基板３２の一面たる実装側ＯＳに位置する表面には、配線パターン３１が形成されている。この配線パターン３１の駆動用ＩＣ２が実装される実装領域には、駆動用ＩＣ２の図３の下方に示す回路面側たる下面に形成されている図示しない電極が電気的に接続されるＩＣ用端子（図示せず）が形成されている。また、図２の下辺側には、図４に示す回路基板４の表面に形成された接続端子４１ａに電気的に接続される直線状の入力端子３１ａが下辺に沿って配列されている。さらに、図２の上辺側には、電気光学パネル６のパネル端子６１ａに電気的に接続される直線状の出力端子３１ｂが上辺に沿って配列されている。さらにまた、駆動用ＩＣ２の両側には、他の配線より幅の広い拡幅部からなる放熱用パターン３３がそれぞれ配設されている。

なお、放熱用パターン３３の形成位置としては、実装可撓配線板３を折り曲げて用いる場合には、絶縁性基板３２上に形成されている配線パターン３１に設けられた入力端子３１ａと出力端子３１ｂとの間、すなわち、実装可撓配線板３上における入力端子形成領域と、出力端子形成領域との相互間の対向領域およびこの対向領域の図２の左右方向に示す左右両側に延在する領域部分に形成されていることが好ましい。

勿論、実装可撓配線板３を折り曲げずに用いる場合には、放熱用パターン３３を入力端子形成領域の左右方向両側や出力端子形成領域の左右方向両側を含む配線パターン３１の形成領域および駆動用ＩＣ２の実装領域を除く領域に放熱用パターン３３の形成位置を設定することができる。

図２の右側に示す放熱用パターン３３は、駆動用ＩＣ２に設けられている電気的な接続に寄与しないダミー電極、すなわち信号の入出力に関与しない電極に直接接続されている。また、図２の左側に示す放熱用パターン３３は、駆動用ＩＣ２の電極に接続される配線パターン３１のうちの最も大きな電流が流れる接地用配線パターンあるいは電源用配線パターンに延在するように接続形成されている。これらの放熱用パターン３３は、いずれか一方であってもよい。また、放熱用パターン３３を駆動用ＩＣ２の複数の電極に接続してもよい。さらに、放熱用パターン３３を分割形成してもよい。さらにまた、放熱用パターン３３の形状としては、線状、円形状、矩形状、三角形状、台形状などを挙げることができる。

前記配線パターン３１および放熱用パターン３３により、本実施形態の導体パターン３４が形成されている。この導体パターン３４は、例えば絶縁性基板３２に、無電解メッキあるいはスパッタなどにより成膜された金属の導体（金属膜）からなる導電層をエッチングによって所定パターンにパターニングすることにより形成されている。すなわち、配線パターン３１および放熱用パターン３３は、同一素材により同時に形成されている。

なお、導体パターン３４としては、厚さ１２〜２５μｍ程度の銅あるいはアルミニウムなどの金属箔にポリイミド樹脂を塗布して硬化させた後、金属箔をエッチングなどによって対応端子に応じた所定パターンにパターニングすることにより形成してもよい。さらに、銀ペーストなどの導電ペーストを所定パターンに印刷することにより形成する形成方法もある。

前記絶縁性基板３２の表面において、駆動用ＩＣ２が実装される実装領域、入力端子３１ａの形成領域、出力端子３１ｂの形成領域ならびに放熱用パターン３３の一部を除く部位は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの絶縁性を有する樹脂により形成された絶縁性保護膜３５により被覆されている。すなわち、絶縁性保護膜３５は、導体パターン３４を部分的に被覆するように形成されている。

したがって、放熱用パターン３３には、絶縁性保護膜３５により覆われていない外部露出部３３ａが形成されている。

また、駆動用ＩＣ２の実装領域に形成される絶縁性保護膜３５の開口のサイズは、駆動用ＩＣ２の外形サイズより大きく形成されており、この開口内に、駆動用ＩＣ２を実装する前の状態において、配線パターン３１に設けられたＩＣ用端子の接続面が外部に露出するように形成されている。

前記放熱用パターン３３の外部露出部３３ａの中央部には、絶縁性基板３２を厚さ方向に貫通、詳しくは放熱用パターン３３とともに絶縁性基板３２を厚さ方向に貫通する貫通孔３３ｂが形成されている。この貫通孔３３ｂは、図４に示す回路基板４の表面に形成された島状の放熱用ランド４２に上方から重なるように配置されている。

前記絶縁性基板３２は、入力端子３１ａの形成領域の直下の領域が除去されて接続開口３２ａが形成されており、実装可撓配線板３の入力端子３１ａと対向配置される回路基板４の接続端子４１ａとの接続が容易に行えるようになっている。

前記導体パターン３４の絶縁性保護膜３５により覆われていない部分の表面には、腐蝕を防止するための表面処理、例えば、錫メッキあるいは貴金属メッキなどがそれぞれ施されている。

なお、実装可撓配線板３としては、導体パターン３４および絶縁性保護膜３５を絶縁性基板３２の表裏両面に設ける構成としてもよい。

また、放熱用パターン３３、外部露出部３３ａおよび貫通孔３３ｂの形状や数としては、設計コンセプトなどの必要に応じて任意に設定することができる。

その他の構成については、従来公知の実装可撓配線板と同様とされているので、その詳しい説明および図示は省略する。

図４は、本発明に係る電気光学装置の回路基板の実施形態の要部を簡略化して示す模式的平面図である。

図４に示すように、本実施形態の回路基板４は、絶縁性を有する基板４２の表面に、実装可撓配線板３の駆動用ＩＣ２に少なくとも電源および制御信号を供給する外部に露出された接続端子４１ａが設けられた配線パターン４１（接続端子４１ａのみ図示）と、配線パターン４１の形成されていない領域に設けられている導体材料からなる左右一対の島状の放熱用ランド４３とを有している。そして、各放熱用ランド４３は、その一部が実装可撓配線板３と対向しない図４の想像線にて示す実装可撓配線板３の対向領域の外側において外部に露出するように設けられており、各放熱用ランド４３のうちの実装可撓配線板３と対向しない図４の斜線領域にて示す領域が、それぞれ外部に露出したランド露出部４３ａとされている。また、放熱用ランド４３は、その一部が実装可撓配線板３の貫通孔３３ｂの一端と対向するように形成されている。なお、実装可撓配線板３の貫通孔３３ｂの一端が部分的に放熱用ランド４３と対向するようにしてもよい。

前記配線パターン４１および放熱用ランド４３は、例えば基板４２に、無電解メッキあるいはスパッタなどにより成膜された金属の導体（金属膜）からなる導電層をエッチングによって所定パターンにパターニングすることにより形成されている。すなわち、配線パターン４１および放熱用ランド４３は、同一素材により同時に形成されていることが好ましい。

なお、配線パターン４１および放熱用ランド４３としては、厚さ１２〜２５μｍ程度の銅あるいはアルミニウムなどの金属箔にポリイミド樹脂を塗布して硬化させた後、金属箔をエッチングなどによって対応端子に応じた所定パターンにパターニングすることにより形成してもよい。さらに、銀ペーストなどの導電ペーストを所定パターンに印刷することにより形成する形成方法もある。

前記配線パターン４１の少なくとも接続端子４１ａおよび放熱用ランド４３のそれぞれの表面は、ともに外部に露出されているので、腐蝕を防止するための表面処理、例えば、錫メッキあるいは貴金属メッキなどが施されている。

なお、回路基板４に設ける放熱用ランド４３の素材の種類、表面積およびランド露出部４３ａの表面積を変更することで、駆動用ＩＣ２の発熱により生じる熱の短時間での冷却および放熱に必要な熱容量の設定を容易に行うこともできる。

その他の構成については、従来公知の回路基板と同様とされているので、その詳しい説明および図示は省略する。

図５は、本発明に係る電気光学装置における回路接続構造の実施形態の要部を簡略化して示す模式的拡大断面図である。

図５に示すように、本実施形態の電気光学装置１における実装可撓配線板３と回路基板４とは、実装可撓配線板３の放熱用パターン３３の外部露出部３３ａと、回路基板４の放熱用ランド４３とが、貫通孔３３ｂを介して接合材８によって接続されている。なお、接合材８としては、放熱用パターン３３の外部露出部３３ａと放熱用ランド４３との相互間における熱伝導が大きな金属やはんだなどが熱伝導を速やかかつ効率的に行うことができるという意味で好ましい。なお、樹脂中に金属粒子を混合させた異方性導電材であってもよい。

その他の構成については、従来公知の電気光学装置における実装可撓配線板と回路基板との回路接続構造と同様とされているので、その詳しい説明および図示は省略する。

つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。

本実施形態の電気光学装置１によれば、駆動用ＩＣ２の駆動にともなう発熱により駆動用ＩＣ２の温度が上昇すると、この駆動用ＩＣ２の温度上昇をもたらす熱エネルギは、駆動用ＩＣ２の電極に接続されている放熱用パターン３３に伝達されて吸収されるとともに、接合材８により覆われていない外部露出部３３ａおよび接合材８の表面から大気中に放熱されることになる。その結果、駆動用ＩＣ２を強制的に冷却できる。

なお、放熱用パターン３３の外部露出部３３ａの面積および貫通孔３３ｂのサイズを大きくすることで、放熱用パターン３３の冷却および放熱に用いる面積を容易に大きくすることができる。

また、駆動用ＩＣ２の熱を吸収して放熱用パターン３３が温度上昇したとしても、この熱は、放熱用パターン３３に設けられている外部露出部３３ａから接合材８を介して回路基板４の放熱用ランド４３に伝達されるので、放熱用パターン３３に伝達された熱は、放熱用ランド４３に吸収される。その結果、駆動用ＩＣ２の冷却機能を確保することができる。

さらにまた、駆動用ＩＣ２の熱を吸収して放熱用ランド４３が温度上昇したとしても、この熱は、放熱用ランド４３のランド露出部４３ａから大気中に放熱することができるので、駆動用ＩＣ２の冷却速度が低下するのを防止することができる。

したがって、本実施形態の実装可撓配線板３によれば、放熱用パターン３３が半導体チップとしての駆動用ＩＣ２に接続されているので、駆動用ＩＣ２の発熱による熱を吸収することができるとともに、吸収した熱を放熱用パターン３３の外部露出部３３ａから大気中に放熱することができる。すなわち、本実施形態の放熱用パターン３３は、駆動用ＩＣ２の発熱による熱を効率的に冷却することができる。

本実施形態の実装可撓配線板３によれば、外部露出部３３ａの内部に、絶縁性基板３２を厚さ方向に貫通する貫通孔３３ｂが形成されているので、貫通孔３３ｂを用いて外部の冷却部材としての回路基板４の放熱用ランド４３と接続することが容易にできる。すなわち、貫通孔３３ｂは、駆動用ＩＣ２の発熱による熱を冷却および放熱するための部材の熱容量を容易に増加させるのに寄与する。

本実施形態の実装可撓配線板３によれば、放熱用パターン３３が、入力端子４と出力端子６との間に形成されているので、図１に示すように、実装可撓配線板３を折り曲げて用いる場合、実装可撓配線板３の入力端子３１ａと回路基板４の接続端子４１ａとの接続部分より折曲側に、接合材８による放熱用パターン３３の外部露出部３３ａと回路基板４の放熱用ランド４３との接続部分が配置されるので、実装可撓配線板３の入力端子４の接続部分に加わる曲げによる機械的ストレスを低減することが容易にできる。その結果、実装可撓配線板３の入力端子４の接続部分の接続信頼性を向上することができる。

本実施形態の電気光学装置１によれば、実装可撓配線板３の放熱用パターン３３の外部露出部３３ａと、回路基板４の放熱用ランド４３とが、貫通孔３３ｂを介して接合材８によって接続されているので、放熱用パターン３３から放熱用ランド４３への熱伝導を効率よく行うことができるとともに、駆動用ＩＣ２の発熱による熱を冷却および放熱するヒートシンクの容量を増加することが容易にできる。

本実施形態の電気光学装置１によれば、放熱用ランド４３には、少なくとも一部が、実装可撓配線板３と対向しない領域において外部に露出するランド露出部４３ａが形成されているので、放熱用ランド４３が熱を吸収して温度上昇したとしても、この熱を外部に露出しているランド露出部４３ａを介して大気中に放熱することができるので、放熱速度が低下するのを防止することができる。

したがって、本実施形態の電気光学装置１によれば、駆動用ＩＣ２の発熱により生じる熱を速やかに冷却することができる。その結果、表示品質の高品質化を容易に図ることができる。また、有機ＥＬ装置に本発明を採用することで、近年の高性能化の要求に対して格段に寄与する。

なお、本発明は、駆動用ＩＣを実装した実装回路基板だけでなく、発熱する電子部品を可撓配線板上に実装したＴＣＰ方式や、ＣＯＦ方式の実装可撓配線板に用いることができる。

また、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明に係る電気光学装置の実施形態の要部を簡略化して示す模式的構造図 本発明に係る実装可撓配線板の実施形態の要部を簡略化して示す模式的平面図 図２のＡ−Ａ線に沿った模式的断面図 本発明に係る電気光学装置の回路基板の実施形態の要部を簡略化して示す模式的平面図 本発明に係る電気光学装置における回路接続構造の実施形態の要部を簡略化して示す模式的拡大断面図

符号の説明

１ 電気光学装置
２ 駆動用ＩＣ
３ 実装可撓配線板
３１ 配線パターン
３１ａ 入力端子
３１ｂ 出力端子
３２ 絶縁性基板
３２ａ 接続開口
３３ 放熱用パターン
３３ａ 外部露出部
３３ｂ 貫通孔
３４ 導体パターン
３５ 絶縁性保護膜
４ 回路基板
４１ 配線パターン
４１ａ 接続端子
４２ 基板
４３ 放熱用ランド
４３ａ ランド露出部
６ 有機ＥＬパネル
８ 接合材
ＯＳ 実装側
ＲＳ 背面側

Claims (3)

1. 可撓性を有する絶縁性基板と、前記絶縁性基板に実装された半導体チップと、前記半導体チップの複数の電極に夫々接続されている配線パターンと、前記配線パターンを被覆する絶縁性保護膜とを有し、
   前記配線パターンのうち少なくとも一つには、前記半導体チップからの熱を放熱する放熱用パターンが延在形成され、
   前記放熱用パターンには、前記絶縁性保護膜により覆われていない外部露出部が形成されているとともに、前記外部露出部において、絶縁性基板を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されている実装可撓配線板と、
   前記実装可撓配線板の出力端子に接続された電気光学パネルと、
   前記実装可撓配線板の入力端子に接続された回路基板とを有し、
   前記回路基板には、導体材料からなる放熱用ランドが形成されるとともに、前記実装可撓配線板と一部が重なり合う対向領域が形成され、
   前記対向領域において前記放熱用ランドと前記実装可撓配線板の放熱用パターンとが、前記貫通孔を介して熱伝導を速やかかつ効率的に行う接合材によって接続され、
   前記放熱用ランドには、前記対向領域以外の領域に延在かつ外部に露出するランド露出部が形成されていることを特徴とする電気光学装置。
2. 前記放熱用パターンは、前記配線パターンのうち電源用配線パターンあるいは接地用配線パターンに接続されている請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記電気光学パネルが有機ＥＬパネルである請求項１または２に記載の電気光学装置。