JP6733934B2 - 熱伝導性フレキシブルプリント配線板及び熱伝導性フレキシブルプリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱伝導性フレキシブルプリント配線板及び熱伝導性フレキシブルプリント配線板の製造方法に関する。

プリント配線板に実装される電子部品の中には、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のように稼働時の発熱量が大きいものがある。このような発熱量が大きい電子部品を実装するプリント配線板では、熱による電子部品の機能低下や回路の損傷を防ぐため、熱源となる電子部品にヒートシンクを取り付けたり、グラファイトシート等の熱伝導の大きい材料により熱を分散させたりしている。

一方、設置スペースを小さくし、電子機器の屈曲にも対応できる多層フレキシブルプリント配線板が知られている。特許文献１には、複数枚の積層板の部分領域にのみ層間接着層が形成され、この層間接着層により複数枚の積層板が貼り合わされた部分にインナビアが形成された多層フレキシブルプリント配線板が開示されている。

特開２００６−２１０５１４号公報

発熱量が大きい電子部品を特許文献１に開示された多層フレキシブルプリント配線板に実装する場合、電子機器内の設置スペースが十分でないと、電子部品にヒートシンクを取り付けるスペースが確保できない場合がある。

また、グラファイトシートにより熱を分散させる場合、グラファイトシートは曲げに弱いため、フレキシブルプリント配線板の屈曲部にグラファイトシートを採用することは制限される。

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、熱源の放熱を効果的に促進できる熱伝導性フレキシブルプリント配線板及び熱伝導性フレキシブルプリント配線板の製造方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、絶縁層とこの絶縁層の両面に積層される一対の銅箔とを有する両面銅貼り板を用いる熱伝導性フレキシブルプリント配線板であって、表面側に実装される熱源と、上記熱源から離間した位置かつ表面に配設されるヒートシンク部と、上記熱源及びヒートシンク部間に連続する上記銅箔連続領域とを備える。

上記課題を解決するためになされた本発明の別の態様に係る熱伝導性フレキシブルプリント配線板の製造方法は、絶縁層及びこの絶縁層の両面に積層される一対の銅箔を有する両面銅貼り板を用い、熱源を実装し、かつ上記熱源及び上記熱源から離間した位置に配設されるヒートシンク部間に連続する上記銅箔連続領域を形成する工程と、上記熱源を実装し、上記銅箔連続領域を形成した両面銅貼り板を山折り線で山折りに屈曲する工程とを備える。

本発明の一態様に係る熱伝導性フレキシブルプリント配線板及び本発明の別の態様に係る熱伝導性フレキシブルプリント配線板の製造方法により製造される熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、熱源の放熱を効果的に促進できる。

本発明の一実施形態の熱伝導性フレキシブルプリント配線板を示す模式的平面図である。 本発明の他の実施形態の熱伝導性フレキシブルプリント配線板を示す模式的平面図である。

［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係る熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、絶縁層とこの絶縁層の両面に積層される一対の銅箔とを有する両面銅貼り板を用いる熱伝導性フレキシブルプリント配線板であって、表面側に実装される熱源と、上記熱源から離間した位置かつ表面に配設されるヒートシンク部と、上記熱源及びヒートシンク部間に連続する上記銅箔連続領域とを備える。

当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、熱源とヒートシンク部とを離間して備え、熱源及びヒートシンク部間に銅箔連続領域を備えるので、銅箔連続領域を介して熱源からヒートシンク部へ熱を伝えることができるので、熱源の放熱を効果的に促進できる。

当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、山折り予定線を有し、この山折り予定線の一方側に上記熱源と上記銅箔からなる配線とを有し、上記山折り予定線の他方側に上記ヒートシンク部を有し、上記配線が配設される領域の裏面側の銅箔が存在しないようにするとよい。山折り予定線を跨いで配線が配設されないので、当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板が山折り予定線で山折りされた際に、配線が損傷するのを防止することができる。また、配線が配設される領域の裏面側には銅箔が存在しないので、銅箔が存在する場合に比べて、当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板が屈曲した際に配線が受ける応力を低減することができ、配線が損傷するのを抑制することができる。

上記銅箔連続領域が、上記山折り予定線の他方側におけるヒートシンク部に連続する領域と、上記山折り予定線の一方側における上記熱源に連続し、かつ上記ヒートシンク部連続領域から伸びる領域とを有するとよい。銅箔連続領域が、山折り予定線を跨いで連続的な領域を有するので、熱伝導性フレキシブルプリント配線板が山折り予定線で山折りされた場合であっても、銅箔連続領域を介して熱源からヒートシンク部へ熱を伝えることができる。

当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、上記山折り予定線に沿って貫通口を有するとよい。熱伝導性フレキシブルプリント配線板が貫通口を有するので、熱伝導性フレキシブルプリント配線板を簡単に山折りすることができる。

当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、山折り予定線で山折りに屈曲してなるとよい。山折り状態の熱伝導性フレキシブルプリント配線板を小さな設置スペースに設置することができる。

当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、少なくとも上記熱源の存在領域が接着剤層で接合されているとよい。熱伝導性フレキシブルプリント配線板が１８０度山折りされた状態で安定的に接合されるので、小さな設置スペースに設置することができるとともに、当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板を多層フレキシブルプリント配線板のように取り扱うことができる。

本発明の別の態様に係る熱伝導性フレキシブルプリント配線板の製造方法は、絶縁層及びこの絶縁層の両面に積層される一対の銅箔を有する両面銅貼り板を用い、熱源を実装し、かつ上記熱源及び上記熱源から離間した位置に配設されるヒートシンク部間に連続する上記銅箔連続領域を形成する工程と、上記熱源を実装し、上記銅箔連続領域を形成した両面銅貼り板を山折り線で山折りに屈曲する工程とを備える。

当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板の製造方法は、熱源とヒートシンク部とを離間して配設し、熱源及びヒートシンク部間に銅箔連続領域を備えた両面銅貼り板を山折りすることで、銅箔連続領域を介して熱源からヒートシンク部へ熱を伝えることができる熱伝導性フレキシブルプリント配線板を製造することができる。

ここで、「山折り」とは、熱伝導性フレキシブルプリント配線板の表面の一部が突出するように熱伝導性フレキシブルプリント配線板を変形し、熱伝導性フレキシブルプリント配線板の裏面にある二つの領域を突き合わせる折り方を意味する。なお、「表面」及び「裏面」は、ベースフィルムの導電パターンが積層される側を「表面」とし、その反対側を裏面とするものであって、使用状態における位置関係を限定するものではない。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の一態様に係る熱伝導性フレキシブルプリント配線板について図面を参照しつつ詳説する。

［熱伝導性フレキシブルプリント配線板］
図１に示す熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、絶縁層１とこの絶縁層１の両面に積層される一対の銅箔とを有する両面銅貼り板を用いる熱伝導性フレキシブルプリント配線板であって、表面側に実装される熱源４と、上記熱源から離間した位置かつ表面に配設されるヒートシンク部５と、上記熱源及びヒートシンク部間に連続する上記銅箔連続領域とを備える。

絶縁層１の表面側には配線２が積層される。絶縁層１の表面側に積層される銅箔３と、絶縁層１の裏面側に積層される銅箔との間にある絶縁層１には図示しないスルーホールが形成されており、このスルーホールには熱伝導材が充填される。なお本実施形態の熱伝導性フレキシブルプリント配線板における「表裏」は、熱伝導性フレキシブルプリント配線板の厚さ方向のうち、配線２が積層される側を「表」、「表」と反対側を「裏」とする方向を意味し、熱伝導性フレキシブルプリント配線板の使用状態における表裏を意味するものではない。

＜絶縁層＞
絶縁層１は、電気絶縁性及び可撓性を有する合成樹脂製の層である。また、絶縁層１は、配線２、表面側の銅箔３及び裏面側の銅箔を形成するためのベースフィルムでもある。

絶縁層１の材料としては、耐熱性合成樹脂が好ましく、ポリイミド、液晶ポリマー、ポリアミドイミド等の半田リフロー耐熱性を持つものがより好ましい。

絶縁層１の平均厚さの下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方絶縁層１の平均厚さの上限としては、５０μｍが好ましく、２５μｍがより好ましい。絶縁層１の平均厚さが上記下限に満たないと、絶縁層１の強度が不十分となるおそれがある。逆に、絶縁層１の平均厚さが上記上限を超えると、当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板の可撓性が低下するおそれがある。

絶縁層１の平面視形状は、長辺と平行な方向を上下方向とし、短辺と平行な方向を左右方向とする上下に長い長方形の形状となっている。ここで、「上」とは、絶縁層１の短辺のうち、後述する熱源４が配設される側を意味し、「下」とは、「上」と反対側を意味する。また、「左」とは、下から上に向かう方向に対する左側を意味し、「右」とは、「左」と反対側を意味する。絶縁層１は、左右中央かつ上下方向と平行に山折り予定線Ａを有し、左右の長辺が重なるように山折りに屈曲可能となっている。この山折り予定線Ａに沿って、上下の短辺に到達しない長さの貫通孔７が形成されている。

絶縁層１には、表裏に貫通するスルーホールが形成されている。このスルーホールは、銅箔３及び裏面側の銅箔間にあるベースフィルムに形成され、スルーホール内には熱伝導材が充填される。つまり、スルーホールに充填された熱伝導材を介して銅箔３及び裏面側の銅箔が熱交換するように構成されている。

＜配線＞
配線２は、金属箔、例えば銅箔によって形成され、可撓性を有する。配線２は、例えば絶縁層１の表面に積層された金属層をエッチングすることによって形成される。

配線２は、絶縁層１の表面かつ左側に形成されている。つまり、熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、山折り予定線Ａで分断される一方側の領域（左側）に配線２を有する。配線２は、上下方向と平行かつ直線的に複数本形成されており、一端側がブリッジ線を介して熱源４の接続端子に接続され、他端側がターミナルコネクタ６に接続される。

＜表面側の銅箔＞
銅箔３は、可撓性を有する薄膜層であり、配線２と同様に例えば絶縁層１の表面に積層された金属層をエッチングすることによって形成される。銅箔３上には、後述する熱源４及びヒートシンク部５が離間して配設される。

銅箔３は、配線２、ターミナルコネクタ６及び貫通孔７と干渉しない位置に、絶縁層１の表面に略Ｌ字型に形成されている。具体的には、銅箔３は、一定の幅を持って形成され、絶縁層１の左上から右上に向けて山折り線を跨いで上側短辺に沿って形成される領域と、絶縁層１の右下から右上に向けて右側長辺に沿って形成される領域とを有する。そしてこれらの領域が絶縁層１の右上の領域で接続されるように銅箔３が形成されている。絶縁層１の左上に形成される銅箔３上には熱源４が配設され、絶縁層１の右下に形成される銅箔３上にはヒートシンク部５が配設される。つまり、銅箔３の連続領域が、山折り予定線Ａで分断される他方側（右側）におけるヒートシンク部５に連続するヒートシンク部連続領域と、山折り予定線Ａで分断される一方側（左側）における熱源４に連続し、かつヒートシンク部連続領域から伸びる領域とを有する。

銅箔３の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。一方、銅箔３の平均厚さの上限としては、３６μｍが好ましく、２５μｍがより好ましい。銅箔３の平均厚さが上記下限に満たないと、熱伝導性が不十分となるおそれがある。逆に、銅箔３の平均厚さが上記上限を超えると、当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板の可撓性が低下するおそれがある。

＜裏面側の銅箔＞
裏面側の銅箔は、可撓性を有する薄膜層であり、銅箔３と同様に例えば絶縁層１の裏面に積層された金属層をエッチングすることによって形成される。

裏面側の銅箔は、銅箔３と対を成すように絶縁層１の裏面に積層される。つまり、裏面側の銅箔は、一定の幅を持って形成され、絶縁層１の左上から右上に向けて山折り線を跨いで上側短辺に沿って形成される領域と、絶縁層１の右下から右上に向けて右側長辺に沿って形成される領域とを有する。そしてこれらの領域が絶縁層１の右上の領域で接続されるように裏面側の銅箔が形成されている。裏面側の銅箔は、絶縁層１の裏面の全面には積層されておらず、配線２が積層された絶縁層１の裏面の領域には銅箔が積層されない。つまり、配線２が配設される領域の裏面側の銅箔が存在しない。

裏面側の銅箔の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。一方、裏面側の銅箔の平均厚さの上限としては、３６μｍが好ましく、２５μｍがより好ましい。裏面側の銅箔の平均厚さが上記下限に満たないと、熱伝導性が不十分となるおそれがある。逆に、裏面側の銅箔の平均厚さが上記上限を超えると、当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板の可撓性が低下するおそれがある。

（熱源）
熱源４は、仕事をすることで発熱する電子部品であり、絶縁層１の左上領域の銅箔３上に配設される。つまり、熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、山折り予定線Ａで分断される一方側の領域（左側）に熱源４を有する。熱源４としては、特に限定されないが、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＩＣ、レギュレータ等の高発熱性の電子部品が用いられる。熱源４は接続端子を有し、この接続端子にブリッジ線を介して配線２の一端が接続される。

熱源４は、電気的に絶縁された状態で銅箔３上に配設される。ただし、熱源４から排出された熱が銅箔３へ効率的に伝達されるように、熱源４及び銅箔３は熱的に接続される。このような配設構造としては、特に限定されないが、例えば熱源４と銅箔３との間にアクリル系放熱シートやシリコン系放熱シートを介在させることにより実現される。

（ヒートシンク部）
ヒートシンク部５は、絶縁層１の右下領域の銅箔３上に配設される。つまり、熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、山折り予定線Ａで分断される他方側の領域（右側）にヒートシンク部５を有する。ヒートシンク部５は、熱源４から離間した位置かつ銅箔３上に配設される。ヒートシンク部５には、特に限定されないが、例えば熱伝導グリスを介してヒートシンクが実装される。ヒートシンクは、電子部品用の放熱部品であり、様々な形状・構造のものを用いることができるが、その構成は周知であるのでこれ以上の説明は省略する。

［熱伝導性フレキシブルプリント配線板の使用方法］
当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、山折り予定線Ａで山折りに屈曲した状態で電子機器に設置される。この際、山折りに屈曲した当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、山折り予定線Ａで分断される裏面の一方側の領域と裏面の他方側の領域とが突き合わされた状態となるが、裏面のこれらの領域同士が完全には接触しないようにこれらの領域間にエアギャップを有する構造とする。具体的には、少なくとも熱源４の存在領域が接着剤層で接合された構造とする。より具体的には、当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板を屈曲させた状態で、熱源４の裏面領域と熱源４の裏面領域に対向する裏面領域とを接着剤で接合する。つまり、山折り予定線Ａで分断される一方側（左側）における熱源４の裏側の銅箔と山折り予定線Ａで分断される他方側（右側）における裏面側の銅箔とが接着剤で接合された構造とする。

［熱伝導性フレキシブルプリント配線板の製造方法］
当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板の製造方法は、絶縁層１及びこの絶縁層１の両面に積層される一対の銅箔を有する両面銅貼り板を用い、熱源４を実装し、かつ上記熱源４及び上記熱源から離間した位置に配設されるヒートシンク部５間に連続する上記銅箔連続領域を形成する工程と、上記熱源４を実装し、上記銅箔連続領域を形成した両面銅貼り板を山折り線で山折りに屈曲する工程とを備える。

熱源４を実装しかつ銅箔連続領域を形成する工程では、まず絶縁層１の両面に積層される一対の銅箔を有する両面銅貼り板に対して、配線２、表面側の銅箔３及び裏面側の銅箔を残すようにエッチングを行う。次に表面側の銅箔３及び裏面側の銅箔が重畳する位置にスルーホールを形成し、このスルーホールに熱伝導材を充填する。さらにスルーホールの形成と前後して、表面側に形成された銅箔３連続領域上にヒートシンク部５から離間して熱源４を実装する。

山折りに屈曲する工程では、熱源４及びヒートシンク部５を銅箔３連続領域上に配設した両面銅貼り板を、配線２及び熱源４を有する領域とヒートシンク部５を有する領域との間の領域を山折り線として山折りに屈曲する。

＜利点＞
当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、表面側の銅箔３上に熱源４及びヒートシンク部５を山折り予定線Ａを挟んで離間して備え、かつ銅箔３が山折り予定線Ａを跨いで形成されている。そのため、当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板を山折り予定線Ａで山折りして電子機器に設置する場合に、山折りに屈曲した部分を超えて熱源４からヒートシンク部５へ排熱を伝達させることができる。また、山折りに屈曲した当該熱伝導性フレキシブルプリント配線板は、山折りに屈曲した状態でさらに別の方向へ屈曲可能であるので、エアギャップを有する多層フレキシブルプリント配線板のごとく様々な用途に利用することができる。

［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

上記実施形態では、スルーホールが、銅箔３及び裏面側の銅箔間にある絶縁層１に形成されるものを説明したが、銅箔３及び裏面側の銅箔が重畳する位置であれば、どの位置にスルーホールを形成してもよい。例えば、図２の熱伝導性フレキシブルプリント配線板のように、絶縁層１の左上にある熱源４の下部領域、絶縁層１の右下にあるヒートシンク部５の下部領域及び絶縁層１の右上にある領域の全てのスルーホール領域８にスルーホールを形成してもよいし、これらのスルーホール領域８の内、少なくともいずれかの領域にスルーホールを形成してもよい。ただし、熱源４の排熱を速やかに分散させること及び排熱を速やかにヒートシンク部５に伝送することを考慮すれば、少なくとも絶縁層１の左上にある熱源４の下部領域及び絶縁層１の右下にあるヒートシンク部５の下部領域のそれぞれにスルーホールを形成するのが好ましい。

上記実施形態では、絶縁層１に、山折り予定線Ａに沿って上下の短辺に到達しない長さの貫通孔７が形成されているものを説明したが、貫通孔７が形成されていなくてもよい。

上記実施形態では、山折り予定線Ａで分断される裏面の一方側の領域と裏面の他方側の領域とが完全には接触しないように、熱伝導性フレキシブルプリント配線板を屈曲させた状態で接着剤により接合した構成を説明したが、接着剤で接合した構成に限定されない。例えば、屈曲した際の絶縁層１の裏面間にアクリル系放熱シートやシリコン系放熱シート等の放熱シートを介在させた構成としてもよい。

上記実施形態では、絶縁層１の左右中央かつ上下方向と平行に形成された山折り予定線Ａにおいて、絶縁層１の左右の長辺が重なるように山折りに屈曲するものを説明したが、山折りの方向はこのようなものに限定されない。例えば、絶縁層が、上下中央かつ左右方向と平行に形成された山折り予定線を有し、上下の短辺が重なるように山折りに屈曲可能となった構成であってもよい。

以上のように、本発明の熱伝導性フレキシブルプリント配線板は熱源の放熱を効果的に促進できる。このため携帯端末の可動部等に設置される配線板として好適に使用できる。

１ 絶縁層
２ 配線
３ 銅箔
４ 熱源
５ ヒートシンク部
６ ターミナルコネクタ
７ 貫通孔
８ スルーホール領域
Ａ 山折り予定線

Claims (7)

1. 絶縁層とこの絶縁層の両面に積層される一対の銅箔とを有する両面銅貼り板を用いる熱伝導性フレキシブルプリント配線板であって、
   表面側に実装される熱源と、
   上記熱源から離間した位置かつ表面に配設されるヒートシンク部と、
   上記熱源及びヒートシンク部間に連続する上記銅箔連続領域と
   を備え、
   山折り予定線を有し、
   上記山折り予定線の一方側の領域に上記熱源を有し、上記山折り予定線の他方側の領域に上記ヒートシンク部を有し、上記一方側の領域の裏面側と、上記山折り予定線で山折りされることで上記一方側の領域の裏面側に対向する上記他方側の領域の面とが接着剤層で接合される熱伝導性フレキシブルプリント配線板。
   
2. 上記山折り予定線の一方側に上記銅箔からなる配線をさらに有し、
   上記配線が配設される領域の裏面側の銅箔が存在しない請求項１に記載の熱伝導性フレキシブルプリント配線板。
3. 上記銅箔連続領域が、
   上記山折り予定線の他方側におけるヒートシンク部に連続する領域と、
   上記山折り予定線の一方側における上記熱源に連続し、かつ上記ヒートシンク部連続領域から伸びる領域と
   を有する請求項２に記載の熱伝導性フレキシブルプリント配線板。
4. 上記山折り予定線に沿って貫通口を有する請求項２又は請求項３に記載の熱伝導性フレキシブルプリント配線板。
5. 請求項２、請求項３又は請求項４に記載の熱伝導性フレキシブルプリント配線板を山折り予定線で山折りしてなる熱伝導性配線構造体。
6. 上記接着剤層で接合されている請求項５に記載の熱伝導性配線構造体。
   
7. 請求項５に記載の熱伝導性配線構造体の製造方法であって、
   絶縁層及びこの絶縁層の両面に積層される一対の銅箔を有する両面銅貼り板を用い、熱源を実装し、かつ上記熱源及び上記熱源から離間した位置に配設されるヒートシンク部間に連続する上記銅箔連続領域を形成する工程と、
   上記熱源を実装し、上記銅箔連続領域を形成した両面銅貼り板を山折り線で山折りに屈曲する工程と
   を備える熱伝導性フレキシブルプリント配線板の製造方法。

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