ＬＥＤ基板の製造方法およびＬＥＤ基板
【課題】本発明は、ＬＥＤ基板を簡便かつ効率的に製造するための方法を提供するものである。
【解決手段】本発明に係るＬＥＤ基板の製造方法は、熱可塑性樹脂フィルムに線状導電材を熱圧着する工程；および、線状導電材に、少なくとも２個のＬＥＤを搭載する工程；を含むことを特徴とする。
【解決手段】本発明に係るＬＥＤ基板の製造方法は、熱可塑性樹脂フィルムに線状導電材を熱圧着する工程；および、線状導電材に、少なくとも２個のＬＥＤを搭載する工程；を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ基板を製造するための方法、および当該方法により製造されるＬＥＤ基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光デバイスは、消費電力が低く長寿命である上に、小型化や薄型化が可能である。よって、携帯電話や電光板、信号などに使用されている。特に最近では、液晶ディスプレイのバックライトとしての利用が期待されている。
【０００３】
即ち、現段階では、液晶ディスプレイのバックライトとしては主に冷陰極管が用いられている。しかし近年、液晶ディスプレイの薄型化や省エネルギー化、高機能化により、ＬＥＤが冷陰極管に取って代わり得る地位にある。一部では、ＬＥＤがバックライトとして既に用いられている。
【０００４】
従来、ＬＥＤが搭載された基板は、ガラスエポキシ基板の表面に金属層を形成し、この金属層をエッチングして回路とし、当該回路上にＬＥＤをハンダ付けすることにより製造されていた。しかしガラスエポキシ基板は、その構造上厚くならざるを得ないので、回路の裏面に放熱層を設けても十分な放熱性は確保できない。そこで放熱性を高めるために、薄い基板を用いたＬＥＤ基板が検討されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、熱硬化性のエポキシ樹脂などからなる絶縁層に金属箔層を固着させ、ＬＥＤを搭載するための回路を形成し、さらに絶縁層と放熱基板とを固着するに当たり、絶縁層を必要箇所にのみ設けることによりコストを低減する技術が開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１の技術ではエッチングにより回路を形成しており、到底効率的に低コストで実施できるものではない。即ち、エッチングによる回路形成工程では、金属層の脱脂洗浄、レジスト感光膜の形成、露光、現像、エッチング、剥離という複雑な処理が必要である。また、エッチングにより除去される金属層は無駄となる。よって、エッチングにより回路を形成すると、エッチングによるコストは基板自体のコストの数倍にも及ぶ。さらに、エッチングでは一般的に塩化第二鉄が用いられるが、これを含む廃液は容易に廃棄できない。また、熱硬化性樹脂からなる絶縁層に放熱板を接着する場合には熱硬化性接着剤を用いなくてはならない。そのために、熱硬化させるための加熱加圧に時間や設備、多くのエネルギーが必要であり、コストの低減が難しいという事情もある。また、接着剤層の分だけ基板が厚くなる上に、その接着剤により熱伝導性が低下するというデメリットも有する。
【０００７】
一方、特許文献２には、平板状に圧延した複数の導線を柔軟性の絶縁樹脂で一体的に被覆してフレキシブルな平行線を製造する技術が開示されている。しかし、かかる平行線は基板間または回路間を接続するためのものであり、デバイスを搭載するためのものではない。実際、平行線の被覆は絶縁樹脂にディップすることにより行われており、当該平行線を端部以外で露出させてデバイスを搭載することは容易ではない。また、特許文献２では導線を被覆する絶縁樹脂の種類は特定されていない。
【特許文献１】特開２００７−２２０９２５号公報
【特許文献２】特開昭５７−１１５７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した様に、フレキシブルなＬＥＤ基板は知られていた。しかしエッチングが必要であるなどその製造工程は複雑であり、決して容易に製造できるものではなかった。
【０００９】
そこで本発明が解決すべき課題は、ＬＥＤ基板を簡便かつ効率的に製造するための方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を進めた。その結果、基板として液晶ポリマーフィルムなどの熱可塑性樹脂フィルムを用い、この基板に線状の回路を熱圧着すれば、液晶ディスプレイのバックライトなどとして利用可能な、ＬＥＤが連続的に搭載された基板を極めて簡便かつ効率的に製造できることを見出して、本発明を完成した。
【００１１】
本発明に係るＬＥＤ基板の製造方法は、熱可塑性樹脂フィルムに線状導電材を熱圧着する工程；および、線状導電材に、少なくとも２個のＬＥＤを搭載する工程；を含むことを特徴とする。なお、線状導電材にＬＥＤを搭載する態様には、線状導電材を回路として基板上にＬＥＤを搭載するあらゆる態様が含まれる。例えば、１本の線状導電材の断線部分または２本の線状導電材の間に表面実装型ＬＥＤの本体を配置して各電極を線状導電材にハンダ付けする態様や；ＬＥＤベアチップを１本の線状導電材における一方の断線端部または２本の線状導電材の一方にダイボンドして、他方の断線端部または他方の線状導電材にワイアボンドする態様が考えられる。
【００１２】
上記方法においては、線状導電材を熱圧着する際に線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入することが好ましい。例えば、エッチングにより回路を形成した場合や接着剤で回路を基板に貼り付ける場合には、基板表面に対して回路が厚みの分盛り上がることになり平滑な回路は得られない。その結果、図１に示すように、基板とＬＥＤとの間に回路厚みの分の空間が生じる。その結果、特にダイ・ヒートシンク付の表面実装型ＬＥＤを搭載する場合には、かかる空間へハンダや銀ペーストなどの高熱伝導性接着剤が入り込み、電極が短絡するという不良が発生する可能性がある。また、ＬＥＤベアチップを透明樹脂により封止する場合、図２に示すように回路と基板との間に段差が存在すると、図３のように樹脂が回路に沿って過剰に広がる場合がある。その結果、透明封止樹脂による形成物に光学的に歪みが生じ、光放散の均一性を損ねる原因となり得るばかりでなく、ベアチップの封止が不十分になる原因ともなり得る。また、その際にたとえダム材を使っても、基板とダム材との空間から透明樹脂が流れ出ることがある。しかし、回路となる線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入すれば、図４のとおり基板とダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤとの間に隙間は生じ難い。また、図５のとおり線状導電材と熱可塑性樹脂フィルムとの間に段差が無ければ、図６に示すように線状導電材の長さ方向への封止樹脂の過剰な広がりを抑制でき、光学的な歪み形成のリスク低減が可能になる。
【００１３】
さらに回路を設けた基板が平滑であれば、クリームハンダやレジスト剤などを印刷する場合、その精度が向上する。また、後述するようにＬＥＤ基板では放熱性を高めるためや回路を断線するために穴を開けることがある。この際、生産方法によっては複数の基板を重ねて穴を形成すると効率が高いが、回路面と基板面とに段差がなければ穴を開けるときに基板がずれにくく、安定した穴開けが可能になる。なお、熱可塑性フィルムを絶縁層とする回路基板の場合、当該フィルム上の銅箔をエッチングして回路を形成した後に、当該回路を加熱によりフィルム中に圧入することも考えられる。しかし本発明では、シンプルな線状導電材を回路とするため、当該回路の圧着と圧入を同時に実施することができ、非常に効率的である。
【００１４】
上記方法においては、さらに、２本の線状導電材の間に搭載したＬＥＤを直列につなぐために、搭載されているＬＥＤ間またはＬＥＤが搭載されるべき部分の間を交互に断線する工程を実施することが好ましい。図７に示すように複数のＬＥＤを並列につなぐと、ＬＥＤの個体差により明るさに不均一が生じるおそれがある。しかし複数のＬＥＤを直列につなげば、均一な明るさが得られるという利点がある。また、２本の線状導電材の間に複数のＬＥＤを搭載した場合、図８に示すように回路をＬＥＤ搭載部間で交互に断線することにより極めて容易にＬＥＤを直列につなぐ回路の形成が可能になる。
【００１５】
さらに、少なくとも３本の線状導電材を熱圧着し、ＬＥＤを直列につないだ部分をさらに並列につなぐ工程を実施することが好ましい。上記のようにＬＥＤを直列につなげば均一な明るさが得られるが、一つでもＬＥＤに不良が生じると直列につながれた全てのＬＥＤが点灯しなくなってしまう。そこで、図９や図１０に示すように直列につながれたＬＥＤ同士を並列につなげば、一部の直列ＬＥＤに不良が生じても、他の直列ＬＥＤは点灯するので、全体が点灯しなくなるということはない。かかるＬＥＤの配列は、ＬＥＤ搭載部で断線することにより容易に形成することができる。
【００１６】
本発明方法においては、さらに、図１１に示すように、熱可塑性樹脂フィルムの線状導電材上を熱圧着した側の面において、ＬＥＤを搭載した部分以外または搭載すべき部分以外を多孔質樹脂膜により被覆する工程を行うことが好適である。従来、透明または半透明の基板にＬＥＤを搭載する場合には、光反射効率を高めるために基板に酸化チタンなどを混ぜて透明性を低減したり白色化することが行われていた。しかし、酸化チタンなどの無機物を大量に混入すると基板の強度が低下するなどの問題がある。一方、多孔質樹脂膜で基板を被覆することにより反射率を高めれば、上述したような従来技術の問題は起こらない。また、後述するようにＬＥＤベアチップを透明樹脂により封止する場合には、透明樹脂が必要部分外にまで流れ出ないように、多孔質樹脂膜をダム材として利用することもできる。さらに多孔質樹脂膜は、多孔質ゆえに光を極めて高効率に乱反射させることができる。また、多孔質樹脂膜は、熱可塑性樹脂フィルムと貼り合せてもフレキシブル性を損なわないという利点もある。
【００１７】
さらに本発明方法においては、ＬＥＤベアチップを用いる場合、ＬＥＤを透明樹脂により封止する工程を含むことが好ましい。特に、ＬＥＤベアチップを用いる場合では、封止は重要である。また、上述したように多孔質樹脂膜で回路面を被覆する場合には、封止樹脂と親和性の低い樹脂からなる多孔質膜を選択することにより、多孔質樹脂膜の凹部体積をやや超える量の封止樹脂を注入しても封止樹脂は多孔質樹脂膜上で広がることはなく、図１１に示すように凸レンズ状となる。かかる凸レンズ状の封止樹脂の光取り出し効果は高い。また、ＬＥＤベアチップから発せられた光のうち平面方向の光は、多孔質樹脂膜の側面で乱反射を起こす。その結果、従来は有効利用できなかった光の利用が可能になる。
【００１８】
熱可塑性樹脂フィルムの線状導電材上を熱圧着した側または熱圧着すべき側と反対の面には、放熱層を設けることが好ましい。ＬＥＤ基板においては、発光により生じる熱を低減することが重要である。
【００１９】
また、熱可塑性樹脂フィルム、線状導電材および放熱層には、放熱用の貫通穴を設けることが好ましい。かかる貫通穴を設けることによって、発光による熱をより一層効率的に基板外部へ放出することが可能になる。また、かかる貫通穴は、線状導電材の断線手段としても利用可能である。
【００２０】
本発明のＬＥＤ基板は、上記本発明方法により製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明方法によれば、複数のＬＥＤが搭載された基板を極めて容易かつ効率的に製造できる。より具体的には、絶縁層として液晶ポリマーフィルムなどの熱可塑性樹脂フィルムを用いることによって、エッチングをすることなく、直線状の導電材を熱圧着により貼り付けるのみで回路の形成が可能になる。よって本発明は、近年需要が高まっている、優れた特性を有するＬＥＤ基板を簡単かつ効率的に製造する技術として、産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係るＬＥＤ基板の製造方法は、熱可塑性樹脂フィルムに、線状導電材を平行または略平行に熱圧着する工程；および、線状導電材に、少なくとも２個のＬＥＤを搭載する工程；を含むことを特徴とする。以下、本発明の実施条件につき説明する。
【００２３】
（１） 線状導電材の熱圧着工程
本発明では、熱可塑性樹脂フィルムに、線状導電材を平行または略平行に熱圧着する。
【００２４】
本発明で絶縁層を構成する熱可塑性樹脂は、線状導電材の熱圧着に要する熱に対する耐性が高いものであれば使用目的に合わせて広く選ぶことができ、特に制限されない。例えば、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンナフタレート、これらのうち２種以上の混合樹脂、およびこれら樹脂を主成分として含むポリマーアロイなどを用いることができる。ここで「主成分」とは、ポリマーアロイに対して５０質量％以上含むことを意味し、好適には７０質量％以上、より好適には８０質量％以上含むことを意味する。
【００２５】
絶縁層を構成する熱可塑性樹脂としては、液晶ポリマーが好適である。液晶ポリマーは耐熱性に優れ、ＬＥＤより発せられる熱のみならず線状導電材の熱圧着に要する熱への耐性も高い。また、線状導電材を構成する金属、例えば代表的な導電素材として多く使用されている銅との線膨張率の近い液晶ポリマーも販売されており、かかる液晶ポリマーを用いれば、熱加工時における応力を低減できる。
【００２６】
液晶ポリマーは耐熱性の熱可塑性樹脂であり、溶融状態で液晶性を示すサーモトロピック液晶ポリマーと溶液状態で液晶性を示すリオトロピック液晶ポリマーとがある。本発明で用いる液晶ポリマーとしてはサーモトロピック液晶ポリマーが好適であり、より具体的にはサーモトロピック液晶ポリエステルやサーモトロピック液晶ポリエステルアミドが好ましい。
【００２７】
本発明で絶縁層とする熱可塑性樹脂フィルムの厚さとしては、１０μｍ以上、２０００μｍ以下程度が好ましい。薄過ぎると強度が不足する可能性がある一方で、厚過ぎるとフィルム化が困難となり得る。なお、熱可塑性樹脂フィルムの平面形状や大きさは、完成したＬＥＤ基板を適用する機器の大きさなどに応じて適宜決定すればよい。
【００２８】
上記液晶ポリマーフィルムでは、線膨張係数の調整が可能である。かかる線膨張係数は、フィルム平面に平行な方向で３０ｐｐｍ／℃以下に調整されていることが好ましい。より好ましくは２５ｐｐｍ／℃以下である。なお、液晶ポリマーフィルムの線膨張係数は、分子配向を制御することにより調節することができる。また、フィラーの添加などにより調節してもよい。但しフィラーは液晶ポリマーフィルムの表面平滑性に悪影響を与える場合があるので、線膨張係数は好適には延伸条件により調整する。
【００２９】
ダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤを搭載する場合には、ダイ・ヒートシンクと放熱層とを熱伝導性接着剤で接合するために、熱可塑性樹脂フィルムに穴を開けておくことが好ましい。かかる穴の大きさは、ＬＥＤの大きさに合わせて調節すればよい。
【００３０】
本発明において熱可塑性樹脂フィルムに熱圧着する線状導電材の材質は、回路基板の回路に用いられるものであれば特に制限されない。例えば、銅、銀、金、アルミニウム、鉄、ニッケル、およびこれらを含む合金、さらには炭素繊維などの導電性カーボン素材などを例示することができ、好適には電子回路素材として広く使われている銅または銅合金を用いる。さらに線状導電材は、熱可塑性樹脂フィルムに貼り合わせる前または貼りあわせた後のいずれかに金属メッキ処理したものであってもよい。
【００３１】
線状導電材は、本発明のＬＥＤ基板において回路の役割を有する。よって、直径が２０μｍ以上、５ｍｍ以下程度の線でもよいが、好適にはＬＥＤを搭載し易くするために平板状とする。また、ＬＥＤの搭載部分を平板状とした線であってもよい。例えば、断面形状が幅０．０５〜５０ｍｍ、厚さ１〜５００μｍ程度の線状金属箔とすることが好ましい。
【００３２】
本発明においては、線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムに熱圧着する。熱圧着すべき線状導電材の数は特に制限されないが、好適には２本以上とする。１本のみでは複数のＬＥＤを直列につながざるを得ず、並列につなぐことはできない。また、２本の線状導電材を用いれば、ＬＥＤを並列につなぐことができるし、後述するように直列につなぐこともできる。３本以上の線状導電材を用いれば、部分的に直列につないだＬＥＤ群を、さらに並列につなぐことも可能となる。その結果、直列につながれた各ＬＥＤはその品質によらずほぼ均等に発光することができる上に、さらに並列につなぐことによって、一部のＬＥＤに不良が生じた場合にそのＬＥＤを含む直列部分は発光しなくなるが、他の直列部分は発光することができるので、全体的な発光量は低下するが、全消灯のリスクを低減することができる。
【００３３】
２本以上の線状導電材を熱圧着する場合には、互いに平行または略平行に並べることが好ましい。２本の線状導電材の間にＬＥＤを搭載することがあり、その場合に線上導電材間の間隔が不均一であると製造の自動化が難しくなることがあり、また、ＬＥＤを搭載できなくなる場合があり得る。２本以上の線状導電材を熱圧着する場合における線状導電材間の距離は、搭載するＬＥＤの種類や大きさにもよるが、通常は１０μｍ以上、５０ｍｍ以下程度とし、より好ましくは２０μｍ以上、５ｍｍ以下とする。
【００３４】
なお、比較的幅の広い線状導電材を１本貼り合わせた後、その中央部を直線状に切り取ることにより２本以上の線状導電材を形成してもよい。
【００３５】
線状導電材を液晶ポリマーフィルムに熱圧着する条件は、予備実験などにより適宜決定すればよい。例えば、熱圧着すべき線状導電材を液晶ポリマーフィルム上に配置し、その上下に多孔質ＰＴＦＥシートなどの離型シートを挿入し、温度：２００〜４００℃、圧力：０．５〜１０ＭＰａ、熱圧着時間：３秒〜５分間で熱圧着する。通常、熱硬化性樹脂の硬化には数時間の加熱を要することと比べれば、本発明方法がいかにスピーディーでエネルギー的にも設備拘束時間の点でも有利であるかがうかがえる。
【００３６】
線状導電材を熱圧着する際には、線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入することが好ましい。線状導電材と熱可塑性樹脂フィルムとの間に段差がなければ、図４〜６のとおり、ダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤをハンダ付けする時における不良や、ＬＥＤベアチップを封止する際における樹脂の過剰な広がりをより確実に抑制できる。また、回路を設けた基板が平滑であれば、クリームハンダやレジスト剤などを印刷する場合、その精度が向上する。線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入するには、熱圧着条件を調整すればよい。例えば、熱圧着時の温度や圧力をより高め、熱圧着時間を長くすればよい。
【００３７】
なお、本発明においては、熱可塑性樹脂フィルムの両面に線状導電材を熱圧着し、スルーホールや導電接合法などにより両面の回路を結合することも可能である。
【００３８】
（２） 線状導電材の断線工程
本発明では、必要に応じて、熱可塑性樹脂フィルムに熱圧着した線状導電材を断線する。例えば図７に示すように２本の線状導電材の間にＬＥＤを並列に搭載する場合には、線状導電材を断線する必要はない。しかし、１本の線状導電材の上に複数のＬＥＤを直列に搭載する場合には、ＬＥＤを搭載すべき部分を断線する必要がある。
【００３９】
また、図８に示すように、２本の線状導電材の間に複数のＬＥＤを搭載し、これらＬＥＤを直列につなぐには、ＬＥＤが搭載されるべき部分の間を交互に断線すればよい。
【００４０】
少なくとも３本の線状導電材を熱圧着した場合、ＬＥＤを直列につないだ部分を必要に応じてさらに並列につないでもよい。即ち、１本の線状導電材の上に複数のＬＥＤを直列に搭載する場合には、その線状導電材をＬＥＤの間またはＬＥＤを搭載すべき部分の間で適宜断線し、両端が断線した部分を、それを挟むように配置した２本の線状導電材と結合させればよい。また、２本の線状導電材の間にＬＥＤを直列に搭載する場合には、図９や図１０に示すように、ＬＥＤと断線部分との間で、その２本の線状導電材を挟むように配置した２本の線状導電材と結合させればよい。
【００４１】
線状導電材の断線は、その場所にＬＥＤを搭載する場合にはＬＥＤの大きさにある程度合わせる必要がある。一方、断線箇所にＬＥＤを搭載しない場合には、断線部分の大きさは特に制限されない。例えば、線状導電材と共に熱可塑性樹脂フィルム、さらにはこれらに加えて放熱層を打ち抜く或いは切り抜くなどの手法で、断線と放熱用穴の形成を同時に行ってもよい。
【００４２】
複数の線状導電材をつなぐには、ＬＥＤを用いるほか、必要に応じて抵抗器など他のデバイスを用いてもよいし、単なる電線を用いてもよい。
【００４３】
なお、線状導電材の断線は、ＬＥＤを搭載する前に行ってもよいし、搭載後に行ってもよい。また、線状導電材の断線は、放熱層を設ける前に行ってもよいし、放熱層の形成後に行ってもよい。
【００４４】
以上のとおり、線状の導電材を平行に熱圧着すれば、容易に直列または並列、或いは直列・並列併用のＬＥＤ基板を製造することが可能になる。
【００４５】
（３） 放熱層の形成工程
熱可塑性樹脂フィルムの線状導電材を熱圧着した側または熱圧着すべき側と反対の面には、放熱層を設けることが好ましい。ＬＥＤ基板においては、発光により生じる熱を低減することが重要である。
【００４６】
放熱層を形成するための材質は、熱伝導性に優れるものであれば特に制限されないが、例えば銅、銀、金、アルミニウム、鉄、ニッケル、コバルト、およびこれらを含む合金、さらにこれらを亜鉛などによりメッキしたもの、その他にアルミナなどのセラミックスなどを用いることができる。
【００４７】
放熱層の厚さは特に制限されないが、例えば５μｍ以上程度とすることができる。放熱層が薄過ぎるとフィルム強度が低下して貼り合わせ作業が困難になる場合があり得る。その一方で、厚さの上限は特に制限されない。また、放熱層はＬＥＤを搭載した部分または搭載すべき部分の反対側にのみ形成することもできるが、工程が複雑になることから、熱可塑性樹脂フィルムの裏面全部に形成することが好ましい。また、必要に応じてＬＥＤ搭載面の光取り出しを妨げない部分にも放熱層を貼り合わせることも可能であり、さらに、放熱層を熱可塑性樹脂フィルムよりも大きくしてもよい。
【００４８】
放熱層は、接着剤を用いて熱可塑性樹脂フィルムに貼り付けてもよい。但し、接着剤の厚さの分だけ放熱効果が低下することや、接着剤の塗布や乾燥などが必要となるという不利な点がある。よって放熱層は、熱可塑性フィルムの特性を活かして熱圧着することが好ましい。なお、放熱層の熱圧着条件は、線状導電材の熱圧着条件と同様とすることができる。
【００４９】
放熱層は線状導電材の熱圧着の前に形成してもよいし、熱圧着後に形成してもよい。或いは、線状導電材の熱圧着と同時に行ってもよい。但しＬＥＤの保護の観点から、少なくともＬＥＤの搭載前に放熱層を形成することが好ましい。
【００５０】
なお、放熱層が設計上の理由から放熱に要する面積を十分に確保することができない場合には、熱可塑性フィルムに貼り合わせた放熱層を一次放熱層とし、それをさらに別の放熱用部材に結合させることで、放熱能力の補完が可能となる。例えば、一次放熱層に放熱フィンを貼り合わせたり、或いはＬＥＤ付装置であれば、一次放熱層に熱伝導性の良い構成部材を結合させることによって、ＬＥＤ付装置全体を放熱材として利用するなどの手法を用いることができる。
【００５１】
（４） ＬＥＤの搭載工程
本発明では、少なくとも２個のＬＥＤを搭載する。回路上に１個のＬＥＤを搭載するのみでは複雑な工程は必要ないが、本発明では、複数のＬＥＤが搭載された基板を簡便かつ効率的に製造することを目的としている。
【００５２】
ＬＥＤの搭載方法は、従来公知の方法を用いればよい。即ち、ダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤの場合、熱可塑性樹脂フィルムに設けた穴にダイ・ヒートシンクを位置させて、裏面の放熱層とダイ・ヒートシンクをハンダなどの高熱伝導性材料により接合し、電極はそれぞれ線状導電材にハンダ付けする。ＬＥＤベアチップの場合は、例えばチップを２本の線状導電材の一方にダイボンドし、チップともう一方の線状導電材とを金線などによりワイアボンドする。但し、ＬＥＤを搭載する向きは目的に合わせて選択する。
【００５３】
（５） 絶縁工程
本発明においては、熱可塑性樹脂に線状導電材を熱圧着し且つＬＥＤを搭載した後には、回路面を外部から保護するために絶縁することが好ましい。かかる絶縁は、一般的な絶縁塗料や光反射性の高い保護レジストを塗布するなどにより行うことができる。もちろん、その他にも一般的に知られている絶縁方法を用いることも可能である。また、回路面にさらに熱可塑性樹脂フィルムを熱圧着してもよい。
【００５４】
（６） 光反射層の形成工程
本発明においては、熱可塑性樹脂フィルムの線状導電材を熱圧着した側の面において、その最外面に光反射層を形成することが好ましい。熱可塑性樹脂フィルムには、光透過性の低いものも存在するが、一般的には透明または半透明である。よって、ＬＥＤから発せられた光はある程度反射するものの、一部は熱可塑性樹脂フィルムを透過しまたは吸収されてしまう。しかし光反射層を形成すれば、ＬＥＤから発せられた光を有効に使うことができる。
【００５５】
光反射層の形成手段は特に制限されず、従来技術を適用すればよいが、好適にはＬＥＤを搭載した部分以外または搭載すべき部分以外を多孔質樹脂膜により被覆することにより行う。多孔質の樹脂膜で被覆すれば、光を効果的に乱反射させることが可能になる。また、樹脂膜は軽量で且つフレキシブルであるという長所もある。
【００５６】
多孔質樹脂膜の材質としては、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）などを挙げることができる。また、多孔質樹脂膜の孔径は特に制限されないが、直径の平均値で１０μｍ以下程度とすることができる。本発明の光反射層としては、特に多孔質ＰＴＦＥフィルムが好適である。ＰＴＦＥは抜群の耐光性を示す上に、光劣化にも強い。
【００５７】
被覆する多孔質ＰＴＦＥは、ＰＴＦＥ粉末をシートに成形してさらに一軸方向または二軸方向に延伸して多孔質にするなどすることにより製造できる。また、多孔質ＰＥＴフィルムや多孔質ＰＰフィルムは、光反射材として市販されているものがあるので、それを使用すればよい。
【００５８】
多孔質樹脂膜の厚さは適宜調整すればよいが、１０μｍ以上、２０００μｍ以下程度とすることが好ましい。１０μｍ未満であると光反射効率が低下するおそれがある一方で、２０００μｍを超えるとコストが高くなる場合がある。
【００５９】
多孔質樹脂膜による被覆の手段は特に制限されず、従来技術を用いることができる。例えば、多孔質樹脂膜の中には熱圧着のみでは熱可塑性樹脂フィルムに接着し難いものがあるので、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂からなる接着剤を用いて熱可塑性樹脂フィルムに貼り付ければよい。また、粘着剤を用いて貼り付けることも可能である。その他、別途多孔質樹脂膜に上記接着剤を含浸させた接着シートを用い、反射層である多孔質樹脂膜と熱可塑性樹脂フィルムを接着してもよい。かかる接着剤付き光反射フィルムとしては、ジャパンゴアテックス社のＦＬＥＸＩＢＯＮＤ白色光反射フィルムなど市販されているものがある。かかる接着剤付きフィルムを用いれば、多孔質樹脂膜と熱可塑性樹脂フィルムとを容易に接着することができる。
【００６０】
光反射層の形成は、線状導電材の熱圧着後であれば特に制限なく行うことができる。放熱用穴の形成の前に光反射層を形成すると、光反射層を除いて放熱用穴を形成することが難しく、また、放熱用穴を反射層にまで設けると反射効率が低下する場合がある。但し、放熱効率を高めるために、反射層にも積極的に放熱用穴を開ける場合もある。
【００６１】
（７） 放熱用貫通穴の形成工程
本発明のＬＥＤ基板には、熱可塑性樹脂フィルム、線状導電材および放熱層に放熱用の貫通穴を設けることが好ましい。ＬＥＤは発光により熱を発し、かかる熱により発光機能が低下する。近年ではＬＥＤの高輝度化やハイパワー化がより一層進み、ＬＥＤ基板の放熱性が重要になってきている。また、基板の長寿命化のためにも放熱効率を高めることが望ましい。
【００６２】
放熱用の穴は、熱可塑性樹脂フィルム、線状導電材および放熱層を貫通するものであることが好ましい。通気性を良好にしてＬＥＤの発熱により生じた熱を外部へ放散するためである。また、穴の位置は、ＬＥＤからの熱を効率的に放散するために、ＬＥＤ近辺に設けることが好ましい。
【００６３】
また、ダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤの場合には、熱可塑性樹脂フィルムのみに穴を開け、ダイ・ヒートシンクと放熱層とを高熱伝導性材料により接合することが好ましい。かかる態様によって、放熱効率がより一層高まる。
【００６４】
放熱用貫通穴の大きさや形状は特に制限されないが、直径でいえば５０μｍ以上、５０ｍｍ以下とすることが好ましい。但し、貫通穴の数や大きさは、適宜調整する必要がある。貫通穴の数が多過ぎたり大き過ぎたりすると、基板強度が低下するばかりでなく、放熱効果が低下するおそれがあり得るので、ＬＥＤの種類や数も考慮して貫通穴の大きさや数、位置などを決定する。また、放熱用穴が線状導電材の断線手段を兼ねる場合には、放熱用穴の大きさを線状導電材の幅以上とする必要がある。一方、放熱用穴を線状導電材の断線箇所以外に設ける場合には、放熱用穴の大きさは断線のおそれがない程度にしなければならない。
【００６５】
（８） ＬＥＤの封止工程
ＬＥＤベアチップを用いる場合には、線状導電材に搭載した後、透明樹脂により封止することが好ましい。ＬＥＤベアチップを用いた場合には、封止は重要である。
【００６６】
ＬＥＤの封止手段は特に制限されず、従来技術を適用すればよい。例えば、封止用の樹脂としては、エポキシ樹脂やシリコン樹脂からなる透明または半透明の液状封止樹脂から適宜選択して用いることができる。
【００６７】
従来、平面状の基板を液状樹脂で封止する場合には、樹脂の粘度や揺変性を調整したり、ダム材を用いるといった手法により、封止箇所からの樹脂の広がりを抑えていた。しかし樹脂の粘度を高くすると、封止樹脂中に気泡が残り易くなるなど封止作業が難しくなる。また、ダム材を用いても、加熱硬化する際に透明樹脂の粘度が低下して基板と回路との段差から樹脂が流れ出てしまう場合がある。よって本発明では、線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入することが好ましい。線状導電材と熱可塑性樹脂フィルムとの段差を無くすことにより、封止樹脂の過剰な広がりを抑制することができる（図３と図６を参照）。
【００６８】
また、反射層として被覆した多孔質樹脂膜をそのままダム材として用いることが好ましい。多孔質樹脂膜は優れた光反射率を有するので、本発明に係るＬＥＤ基板の発光効率が高まる。また、封止樹脂との親和性が低く封止樹脂をはじくような多孔質樹脂膜を選択することにより、図１１に示すように凸レンズ状の透明樹脂形状が得ることも可能になる。なお、ダム材の高さや封止樹脂量を調整することによって、目的に応じて凸レンズ状以外の形状を形成することも可能である。
【００６９】
通常、ＬＥＤ基板を作製する場合には、ＬＥＤを別途作製した後に回路上に搭載するので、比較的効率が悪い。しかし本発明でＬＥＤベアチップを搭載する場合、線状導電材上にＬＥＤベアチップを直接ダイボンドし、さらにワイアボンドした後にＬＥＤを封止することが可能である。即ち、本発明によれば、回路の形成からＬＥＤの搭載といった一連の作業により効率良くＬＥＤ基板を連続的に作製することができる。
【００７０】
本発明方法によれば、複数のＬＥＤが配列された基板を、エッチング工程なしで、簡便かつ連続的に製造することができる。現在のところ、ＬＥＤ照明やＬＥＤバックライトが一般に普及しきれないのは、基板の製造コストが高いことに一因がある。それに対して本発明によれば、エッチング工程なしで、例えば、ロール状の液晶ポリマーフィルムにロール状の導電性線材を連続的に貼り合わせ、製品であるＬＥＤ用回路基板もロール状で得ることが可能になる。かかる態様は、一般的にロールｔｏロールといわれ、効率が高いため生産コストを大幅に低減できる、大量生産に適する連続製造方法である。もちろん、本発明方法にロールｔｏロールを適用しない場合であっても、本発明方法は十分に高効率で低コストである。よって本発明は、発光効率に優れ長寿命であり、環境に優しい光源であるＬＥＤの大幅な普及に寄与できるものと思われる。
【００７１】
また、本発明方法の好ましい態様により製造されたＬＥＤ基板は、発光効率や放熱効率に優れ、高輝度で長寿命である。よって本発明に係るＬＥＤ基板は、液晶ディスプレイのバックライト、広告宣伝などに用いるパネル用バックライト、住宅照明、自動車における各種照明、機器照明、アミューズメント装置用光源、航空機や宇宙開発や鉄道関連の照明、サインボードや街灯などにも広く利用できるものと期待できる。
【実施例】
【００７２】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例により制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７３】
実施例１ 本発明に係るＬＥＤ基板の製造
（１） 線状導電材の熱圧着
２５ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ６０μｍの液晶ポリマーフィルム（ジャパンゴアテックス社製，製品名「ＢＩＡＣ ＢＣ０６０Ｗ−ＮＴ」）上に、幅２ｍｍ、厚さ１８μｍの線状銅箔（古河サーキットフォイル社製，製品名「ＧＴＳ−ＭＰ−１８」）を２本、４ｍｍ間隔で平行に並べた。その上下に離型シートとして多孔質ＰＴＦＥシートを配置し、小型真空プレス機（井本製作所社製）を使って、温度３００℃、圧力１Ｍｐａで３分間加圧加熱し、線状銅箔を液晶ポリマーフィルムの面まで圧入した。線状銅箔を熱圧着した液晶ポリマーフィルムは、冷却した後に取り出した。
【００７４】
２本の線状銅箔の間に、幅２．５ｍｍ、長さ６ｍｍの穴を３０ｍｍ間隔で９個開けた。
【００７５】
（２） 放熱層の形成
液晶ポリマーフィルムの裏側全面に、厚さ１．２ｍｍの溶融亜鉛メッキ鋼板を上記（１）の条件と同様に熱圧着した。
【００７６】
（３） ＬＥＤの搭載
上記（１）で空けた穴の部分にダイ・ヒートシンクがくる様な位置関係で、白色チップタイプＬＥＤ（日亜化学社製，製品名「ＮＳ６Ｗ０８３ＡＴ」）のアノードとカソードを各線状銅箔にハンダ付けし、また、放熱層である溶融亜鉛メッキ鋼板とダイ・ヒートシンクとを先に開けておいたフィルム穴を通してハンダ付けした。
【００７７】
（４） 絶縁
線状銅箔の露出部分とハンダ付け部分とにプリント基板用絶縁塗料（日本曹達社製、製品名「ＢＣ１０００」）を塗布することにより環境絶縁した。
【００７８】
以上の結果、軽量且つ放熱性の極めて良好な連続ＬＥＤ基板を、エッチング工程無しで生産性よく得られることが確認できた。
【００７９】
実施例２ 本発明に係るＬＥＤ基板の製造
（１） 線状導電材の熱圧着
幅１０ｍｍ×長さ１２０ｍｍ、厚さ６０μｍの液晶ポリマーフィルム（ジャパンゴアテックス株式会社製、「ＢＩＡＣ ＢＣ０６０Ｗ−ＮＴ」）の片面に、幅１．０ｍｍ、厚さ１８μｍの線状銅箔（古川サーキットフォイル社製、「ＧＴＳ−ＭＰ−１８」）を２本、１００μｍ間隔で平行に並べた。その上下に離型シートとして多孔質ＰＴＦＥを配置し、小型真空プレス機（井本製作所社製）を使って温度３００℃、圧力１Ｍｐａで３分間加圧加熱し、線状銅箔を液晶ポリマーフィルムの面まで圧入し、冷却後取り出した。線状銅箔の表面には、さらに厚さ１μｍの電解銀メッキを施した。
【００８０】
（２） 放熱層の形成
上記（１）の液晶ポリマーフィルムと同様のフィルムにおいて、上記２本の線状銅箔上に相当する位置に、ＬＥＤベアチップ搭載予定位置として、３０ｍｍ間隔で直径３ｍｍの穴を３箇所開けた。当該液晶ポリマーフィルムを、上記（１）の線状銅箔を圧着した面に重ね、さらにその裏面に同サイズの厚さ３ｍｍのアルミニウム板を重ね、上記（１）と同様の条件で加熱加圧することにより一度に貼り合わせた。
【００８１】
（３） 光反射層兼ダム材
接着層付き多孔質ＰＴＦＥシート（ジャパンゴアテックス社製、ＦＬＥＸＩＢＯＮＤ白色光反射フィルム）において、ＬＥＤ搭載箇所に相当する位置に直径３ｍｍの穴を開け、この穴を線状銅箔上の穴に合わせて上記（２）のフィルムと貼り合わせた。
【００８２】
（４） ＬＥＤの搭載
上記多孔質ＰＴＦＥシートの穴内に位置する２本の線状銅箔の一方に、ＬＥＤベアチップ（クリー社製，Ｃ５２７−ＭＢ−２９０）を各穴に一つずつ銀ペーストでダイボンドし、各ベアチップから他方の線状銅箔上に金線でワイアボンドした。
【００８３】
（５） ＬＥＤの封止
ＬＥＤベアチップが搭載された多孔質ＰＴＦＥシート穴部に、透明エポキシ樹脂（稲畑産業社製，「主剤：ＨＬ２０００Ａ、硬化剤：ＨＬ２０００Ｂ２」）を多孔質ＰＴＦＥシート表面からやや盛り上がるまで流し込み、水平に保ちながら１２０℃で６０分間、次いで１５０℃で４時間加熱硬化させた。その結果得られた封止形状は、凸レンズ状のバランスの良いものであった。
【００８４】
以上のとおり、幅１０ｍｍで帯状の回路基板上に３０ｍｍ間隔でＬＥＤが並列に搭載され、裏面に放熱層が形成され、凸レンズ状の透明樹脂で封止されたＬＥＤ基板が容易に製造できた。
【００８５】
実施例３ 本発明に係るＬＥＤ基板の製造
（１） 線状導電材の熱圧着
２５ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ６０μｍの液晶ポリマーフィルム（ジャパンゴアテックス社製，製品名「ＢＩＡＣ ＢＣ０６０Ｗ−ＮＴ」）上に、幅１．０ｍｍ、厚さ１８μｍの線状銅箔を２本、１．０ｍｍ間隔で平行に並べた。その上下に離型シートとして多孔質ＰＴＦＥを配置し、小型真空プレス機（井本製作所社製）を使って、温度３００℃、圧力１Ｍｐａで１分間加圧加熱し、線状銅箔を熱圧着した液晶ポリマーフィルムは、常温まで冷却した後に取り出した。
【００８６】
（２） 直列構造の形成
２本の線状銅箔を、６０ｍｍ間隔で直径１．１ｍｍの穴を基板ごと開けることにより断線した。２本の線状銅箔の断線位置は、互いに３０ｍｍずつずらした。
【００８７】
（３） ＬＥＤの搭載
図８に示す回路図と同様に、上記（２）で空けた穴によって断線された平行線回路を直列につなぐように、表面実装型タイプのＬＥＤ素子（日亜化学工業社製、製品名「ＮＳＳＲ４２６ＣＴ」）を半田付けした。ＬＥＤの方向は、直列に配列することを前提とした。
【００８８】
（４）絶縁
線状銅箔の露出部分とハンダ付け部分とにプリント基板用絶縁塗料（日本曹達社製、製品名「ＢＣ１０００」）を塗布することにより絶縁した。
【００８９】
以上の結果、軽量且つフレキシブル性のある連続テープ状のＬＥＤ基板を、エッチング工程無しで得ることができた。かかる結果から、本発明方法によれば、ロール状の熱可塑性樹脂フィルムからロール状のＬＥＤ基板を連続的に効率良く生産できると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入しなかった基板にダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤを搭載した場合を示す模式図である。
【図２】線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入しなかった基板にＬＥＤベアチップを搭載した場合を示す模式図である。
【図３】図２を９０°回転させた場合、即ち線状導電材の長さ方向におけるＬＥＤ基板の、線状導電材に沿って樹脂が広がった部分の断面の模式図である。
【図４】線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入した基板にダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤを搭載した場合を示す模式図である。
【図５】線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入した基板にＬＥＤベアチップを搭載した場合を示す模式図である。
【図６】図５を９０°回転させた場合、即ち線状導電材の長さ方向におけるＬＥＤ基板の断面の模式図である。
【図７】２本の線状導電材間にＬＥＤを並列につないだ回路の図である。
【図８】２本の線状導電材間にＬＥＤを直列につないだ回路の図である。
【図９】４本の線状導電材を用い、直列につないだＬＥＤ群をさらに並列につないだ回路の図である。
【図１０】４本の線状導電材を用い、直列につないだＬＥＤ群をさらに並列につないだ回路を有するＬＥＤ基板の鳥瞰図である。
【図１１】ＬＥＤベアチップを３列平行に搭載し、その部分以外を多孔質樹脂膜により被覆し、且つＬＥＤベアチップを封止した基板を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９１】
１：熱可塑性樹脂フィルム、 ２：線状導電材、 ３：ダイ・ヒートシンク付ＬＥＤ、 ４：ダイ・ヒートシンク、 ５：高熱伝導性接着剤、 ６：電極、 ７：放熱層、 ８：基板とＬＥＤとの間の隙間、 ９：ＬＥＤベアチップ、 １０：ワイア、 １１：封止樹脂、 １２：ＬＥＤ、 １３：線状導電材の断線箇所、 １４：抵抗器、 １５：多孔質ＰＴＦＥシート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ基板を製造するための方法、および当該方法により製造されるＬＥＤ基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光デバイスは、消費電力が低く長寿命である上に、小型化や薄型化が可能である。よって、携帯電話や電光板、信号などに使用されている。特に最近では、液晶ディスプレイのバックライトとしての利用が期待されている。
【０００３】
即ち、現段階では、液晶ディスプレイのバックライトとしては主に冷陰極管が用いられている。しかし近年、液晶ディスプレイの薄型化や省エネルギー化、高機能化により、ＬＥＤが冷陰極管に取って代わり得る地位にある。一部では、ＬＥＤがバックライトとして既に用いられている。
【０００４】
従来、ＬＥＤが搭載された基板は、ガラスエポキシ基板の表面に金属層を形成し、この金属層をエッチングして回路とし、当該回路上にＬＥＤをハンダ付けすることにより製造されていた。しかしガラスエポキシ基板は、その構造上厚くならざるを得ないので、回路の裏面に放熱層を設けても十分な放熱性は確保できない。そこで放熱性を高めるために、薄い基板を用いたＬＥＤ基板が検討されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、熱硬化性のエポキシ樹脂などからなる絶縁層に金属箔層を固着させ、ＬＥＤを搭載するための回路を形成し、さらに絶縁層と放熱基板とを固着するに当たり、絶縁層を必要箇所にのみ設けることによりコストを低減する技術が開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１の技術ではエッチングにより回路を形成しており、到底効率的に低コストで実施できるものではない。即ち、エッチングによる回路形成工程では、金属層の脱脂洗浄、レジスト感光膜の形成、露光、現像、エッチング、剥離という複雑な処理が必要である。また、エッチングにより除去される金属層は無駄となる。よって、エッチングにより回路を形成すると、エッチングによるコストは基板自体のコストの数倍にも及ぶ。さらに、エッチングでは一般的に塩化第二鉄が用いられるが、これを含む廃液は容易に廃棄できない。また、熱硬化性樹脂からなる絶縁層に放熱板を接着する場合には熱硬化性接着剤を用いなくてはならない。そのために、熱硬化させるための加熱加圧に時間や設備、多くのエネルギーが必要であり、コストの低減が難しいという事情もある。また、接着剤層の分だけ基板が厚くなる上に、その接着剤により熱伝導性が低下するというデメリットも有する。
【０００７】
一方、特許文献２には、平板状に圧延した複数の導線を柔軟性の絶縁樹脂で一体的に被覆してフレキシブルな平行線を製造する技術が開示されている。しかし、かかる平行線は基板間または回路間を接続するためのものであり、デバイスを搭載するためのものではない。実際、平行線の被覆は絶縁樹脂にディップすることにより行われており、当該平行線を端部以外で露出させてデバイスを搭載することは容易ではない。また、特許文献２では導線を被覆する絶縁樹脂の種類は特定されていない。
【特許文献１】特開２００７−２２０９２５号公報
【特許文献２】特開昭５７−１１５７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した様に、フレキシブルなＬＥＤ基板は知られていた。しかしエッチングが必要であるなどその製造工程は複雑であり、決して容易に製造できるものではなかった。
【０００９】
そこで本発明が解決すべき課題は、ＬＥＤ基板を簡便かつ効率的に製造するための方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を進めた。その結果、基板として液晶ポリマーフィルムなどの熱可塑性樹脂フィルムを用い、この基板に線状の回路を熱圧着すれば、液晶ディスプレイのバックライトなどとして利用可能な、ＬＥＤが連続的に搭載された基板を極めて簡便かつ効率的に製造できることを見出して、本発明を完成した。
【００１１】
本発明に係るＬＥＤ基板の製造方法は、熱可塑性樹脂フィルムに線状導電材を熱圧着する工程；および、線状導電材に、少なくとも２個のＬＥＤを搭載する工程；を含むことを特徴とする。なお、線状導電材にＬＥＤを搭載する態様には、線状導電材を回路として基板上にＬＥＤを搭載するあらゆる態様が含まれる。例えば、１本の線状導電材の断線部分または２本の線状導電材の間に表面実装型ＬＥＤの本体を配置して各電極を線状導電材にハンダ付けする態様や；ＬＥＤベアチップを１本の線状導電材における一方の断線端部または２本の線状導電材の一方にダイボンドして、他方の断線端部または他方の線状導電材にワイアボンドする態様が考えられる。
【００１２】
上記方法においては、線状導電材を熱圧着する際に線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入することが好ましい。例えば、エッチングにより回路を形成した場合や接着剤で回路を基板に貼り付ける場合には、基板表面に対して回路が厚みの分盛り上がることになり平滑な回路は得られない。その結果、図１に示すように、基板とＬＥＤとの間に回路厚みの分の空間が生じる。その結果、特にダイ・ヒートシンク付の表面実装型ＬＥＤを搭載する場合には、かかる空間へハンダや銀ペーストなどの高熱伝導性接着剤が入り込み、電極が短絡するという不良が発生する可能性がある。また、ＬＥＤベアチップを透明樹脂により封止する場合、図２に示すように回路と基板との間に段差が存在すると、図３のように樹脂が回路に沿って過剰に広がる場合がある。その結果、透明封止樹脂による形成物に光学的に歪みが生じ、光放散の均一性を損ねる原因となり得るばかりでなく、ベアチップの封止が不十分になる原因ともなり得る。また、その際にたとえダム材を使っても、基板とダム材との空間から透明樹脂が流れ出ることがある。しかし、回路となる線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入すれば、図４のとおり基板とダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤとの間に隙間は生じ難い。また、図５のとおり線状導電材と熱可塑性樹脂フィルムとの間に段差が無ければ、図６に示すように線状導電材の長さ方向への封止樹脂の過剰な広がりを抑制でき、光学的な歪み形成のリスク低減が可能になる。
【００１３】
さらに回路を設けた基板が平滑であれば、クリームハンダやレジスト剤などを印刷する場合、その精度が向上する。また、後述するようにＬＥＤ基板では放熱性を高めるためや回路を断線するために穴を開けることがある。この際、生産方法によっては複数の基板を重ねて穴を形成すると効率が高いが、回路面と基板面とに段差がなければ穴を開けるときに基板がずれにくく、安定した穴開けが可能になる。なお、熱可塑性フィルムを絶縁層とする回路基板の場合、当該フィルム上の銅箔をエッチングして回路を形成した後に、当該回路を加熱によりフィルム中に圧入することも考えられる。しかし本発明では、シンプルな線状導電材を回路とするため、当該回路の圧着と圧入を同時に実施することができ、非常に効率的である。
【００１４】
上記方法においては、さらに、２本の線状導電材の間に搭載したＬＥＤを直列につなぐために、搭載されているＬＥＤ間またはＬＥＤが搭載されるべき部分の間を交互に断線する工程を実施することが好ましい。図７に示すように複数のＬＥＤを並列につなぐと、ＬＥＤの個体差により明るさに不均一が生じるおそれがある。しかし複数のＬＥＤを直列につなげば、均一な明るさが得られるという利点がある。また、２本の線状導電材の間に複数のＬＥＤを搭載した場合、図８に示すように回路をＬＥＤ搭載部間で交互に断線することにより極めて容易にＬＥＤを直列につなぐ回路の形成が可能になる。
【００１５】
さらに、少なくとも３本の線状導電材を熱圧着し、ＬＥＤを直列につないだ部分をさらに並列につなぐ工程を実施することが好ましい。上記のようにＬＥＤを直列につなげば均一な明るさが得られるが、一つでもＬＥＤに不良が生じると直列につながれた全てのＬＥＤが点灯しなくなってしまう。そこで、図９や図１０に示すように直列につながれたＬＥＤ同士を並列につなげば、一部の直列ＬＥＤに不良が生じても、他の直列ＬＥＤは点灯するので、全体が点灯しなくなるということはない。かかるＬＥＤの配列は、ＬＥＤ搭載部で断線することにより容易に形成することができる。
【００１６】
本発明方法においては、さらに、図１１に示すように、熱可塑性樹脂フィルムの線状導電材上を熱圧着した側の面において、ＬＥＤを搭載した部分以外または搭載すべき部分以外を多孔質樹脂膜により被覆する工程を行うことが好適である。従来、透明または半透明の基板にＬＥＤを搭載する場合には、光反射効率を高めるために基板に酸化チタンなどを混ぜて透明性を低減したり白色化することが行われていた。しかし、酸化チタンなどの無機物を大量に混入すると基板の強度が低下するなどの問題がある。一方、多孔質樹脂膜で基板を被覆することにより反射率を高めれば、上述したような従来技術の問題は起こらない。また、後述するようにＬＥＤベアチップを透明樹脂により封止する場合には、透明樹脂が必要部分外にまで流れ出ないように、多孔質樹脂膜をダム材として利用することもできる。さらに多孔質樹脂膜は、多孔質ゆえに光を極めて高効率に乱反射させることができる。また、多孔質樹脂膜は、熱可塑性樹脂フィルムと貼り合せてもフレキシブル性を損なわないという利点もある。
【００１７】
さらに本発明方法においては、ＬＥＤベアチップを用いる場合、ＬＥＤを透明樹脂により封止する工程を含むことが好ましい。特に、ＬＥＤベアチップを用いる場合では、封止は重要である。また、上述したように多孔質樹脂膜で回路面を被覆する場合には、封止樹脂と親和性の低い樹脂からなる多孔質膜を選択することにより、多孔質樹脂膜の凹部体積をやや超える量の封止樹脂を注入しても封止樹脂は多孔質樹脂膜上で広がることはなく、図１１に示すように凸レンズ状となる。かかる凸レンズ状の封止樹脂の光取り出し効果は高い。また、ＬＥＤベアチップから発せられた光のうち平面方向の光は、多孔質樹脂膜の側面で乱反射を起こす。その結果、従来は有効利用できなかった光の利用が可能になる。
【００１８】
熱可塑性樹脂フィルムの線状導電材上を熱圧着した側または熱圧着すべき側と反対の面には、放熱層を設けることが好ましい。ＬＥＤ基板においては、発光により生じる熱を低減することが重要である。
【００１９】
また、熱可塑性樹脂フィルム、線状導電材および放熱層には、放熱用の貫通穴を設けることが好ましい。かかる貫通穴を設けることによって、発光による熱をより一層効率的に基板外部へ放出することが可能になる。また、かかる貫通穴は、線状導電材の断線手段としても利用可能である。
【００２０】
本発明のＬＥＤ基板は、上記本発明方法により製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明方法によれば、複数のＬＥＤが搭載された基板を極めて容易かつ効率的に製造できる。より具体的には、絶縁層として液晶ポリマーフィルムなどの熱可塑性樹脂フィルムを用いることによって、エッチングをすることなく、直線状の導電材を熱圧着により貼り付けるのみで回路の形成が可能になる。よって本発明は、近年需要が高まっている、優れた特性を有するＬＥＤ基板を簡単かつ効率的に製造する技術として、産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係るＬＥＤ基板の製造方法は、熱可塑性樹脂フィルムに、線状導電材を平行または略平行に熱圧着する工程；および、線状導電材に、少なくとも２個のＬＥＤを搭載する工程；を含むことを特徴とする。以下、本発明の実施条件につき説明する。
【００２３】
（１） 線状導電材の熱圧着工程
本発明では、熱可塑性樹脂フィルムに、線状導電材を平行または略平行に熱圧着する。
【００２４】
本発明で絶縁層を構成する熱可塑性樹脂は、線状導電材の熱圧着に要する熱に対する耐性が高いものであれば使用目的に合わせて広く選ぶことができ、特に制限されない。例えば、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンナフタレート、これらのうち２種以上の混合樹脂、およびこれら樹脂を主成分として含むポリマーアロイなどを用いることができる。ここで「主成分」とは、ポリマーアロイに対して５０質量％以上含むことを意味し、好適には７０質量％以上、より好適には８０質量％以上含むことを意味する。
【００２５】
絶縁層を構成する熱可塑性樹脂としては、液晶ポリマーが好適である。液晶ポリマーは耐熱性に優れ、ＬＥＤより発せられる熱のみならず線状導電材の熱圧着に要する熱への耐性も高い。また、線状導電材を構成する金属、例えば代表的な導電素材として多く使用されている銅との線膨張率の近い液晶ポリマーも販売されており、かかる液晶ポリマーを用いれば、熱加工時における応力を低減できる。
【００２６】
液晶ポリマーは耐熱性の熱可塑性樹脂であり、溶融状態で液晶性を示すサーモトロピック液晶ポリマーと溶液状態で液晶性を示すリオトロピック液晶ポリマーとがある。本発明で用いる液晶ポリマーとしてはサーモトロピック液晶ポリマーが好適であり、より具体的にはサーモトロピック液晶ポリエステルやサーモトロピック液晶ポリエステルアミドが好ましい。
【００２７】
本発明で絶縁層とする熱可塑性樹脂フィルムの厚さとしては、１０μｍ以上、２０００μｍ以下程度が好ましい。薄過ぎると強度が不足する可能性がある一方で、厚過ぎるとフィルム化が困難となり得る。なお、熱可塑性樹脂フィルムの平面形状や大きさは、完成したＬＥＤ基板を適用する機器の大きさなどに応じて適宜決定すればよい。
【００２８】
上記液晶ポリマーフィルムでは、線膨張係数の調整が可能である。かかる線膨張係数は、フィルム平面に平行な方向で３０ｐｐｍ／℃以下に調整されていることが好ましい。より好ましくは２５ｐｐｍ／℃以下である。なお、液晶ポリマーフィルムの線膨張係数は、分子配向を制御することにより調節することができる。また、フィラーの添加などにより調節してもよい。但しフィラーは液晶ポリマーフィルムの表面平滑性に悪影響を与える場合があるので、線膨張係数は好適には延伸条件により調整する。
【００２９】
ダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤを搭載する場合には、ダイ・ヒートシンクと放熱層とを熱伝導性接着剤で接合するために、熱可塑性樹脂フィルムに穴を開けておくことが好ましい。かかる穴の大きさは、ＬＥＤの大きさに合わせて調節すればよい。
【００３０】
本発明において熱可塑性樹脂フィルムに熱圧着する線状導電材の材質は、回路基板の回路に用いられるものであれば特に制限されない。例えば、銅、銀、金、アルミニウム、鉄、ニッケル、およびこれらを含む合金、さらには炭素繊維などの導電性カーボン素材などを例示することができ、好適には電子回路素材として広く使われている銅または銅合金を用いる。さらに線状導電材は、熱可塑性樹脂フィルムに貼り合わせる前または貼りあわせた後のいずれかに金属メッキ処理したものであってもよい。
【００３１】
線状導電材は、本発明のＬＥＤ基板において回路の役割を有する。よって、直径が２０μｍ以上、５ｍｍ以下程度の線でもよいが、好適にはＬＥＤを搭載し易くするために平板状とする。また、ＬＥＤの搭載部分を平板状とした線であってもよい。例えば、断面形状が幅０．０５〜５０ｍｍ、厚さ１〜５００μｍ程度の線状金属箔とすることが好ましい。
【００３２】
本発明においては、線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムに熱圧着する。熱圧着すべき線状導電材の数は特に制限されないが、好適には２本以上とする。１本のみでは複数のＬＥＤを直列につながざるを得ず、並列につなぐことはできない。また、２本の線状導電材を用いれば、ＬＥＤを並列につなぐことができるし、後述するように直列につなぐこともできる。３本以上の線状導電材を用いれば、部分的に直列につないだＬＥＤ群を、さらに並列につなぐことも可能となる。その結果、直列につながれた各ＬＥＤはその品質によらずほぼ均等に発光することができる上に、さらに並列につなぐことによって、一部のＬＥＤに不良が生じた場合にそのＬＥＤを含む直列部分は発光しなくなるが、他の直列部分は発光することができるので、全体的な発光量は低下するが、全消灯のリスクを低減することができる。
【００３３】
２本以上の線状導電材を熱圧着する場合には、互いに平行または略平行に並べることが好ましい。２本の線状導電材の間にＬＥＤを搭載することがあり、その場合に線上導電材間の間隔が不均一であると製造の自動化が難しくなることがあり、また、ＬＥＤを搭載できなくなる場合があり得る。２本以上の線状導電材を熱圧着する場合における線状導電材間の距離は、搭載するＬＥＤの種類や大きさにもよるが、通常は１０μｍ以上、５０ｍｍ以下程度とし、より好ましくは２０μｍ以上、５ｍｍ以下とする。
【００３４】
なお、比較的幅の広い線状導電材を１本貼り合わせた後、その中央部を直線状に切り取ることにより２本以上の線状導電材を形成してもよい。
【００３５】
線状導電材を液晶ポリマーフィルムに熱圧着する条件は、予備実験などにより適宜決定すればよい。例えば、熱圧着すべき線状導電材を液晶ポリマーフィルム上に配置し、その上下に多孔質ＰＴＦＥシートなどの離型シートを挿入し、温度：２００〜４００℃、圧力：０．５〜１０ＭＰａ、熱圧着時間：３秒〜５分間で熱圧着する。通常、熱硬化性樹脂の硬化には数時間の加熱を要することと比べれば、本発明方法がいかにスピーディーでエネルギー的にも設備拘束時間の点でも有利であるかがうかがえる。
【００３６】
線状導電材を熱圧着する際には、線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入することが好ましい。線状導電材と熱可塑性樹脂フィルムとの間に段差がなければ、図４〜６のとおり、ダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤをハンダ付けする時における不良や、ＬＥＤベアチップを封止する際における樹脂の過剰な広がりをより確実に抑制できる。また、回路を設けた基板が平滑であれば、クリームハンダやレジスト剤などを印刷する場合、その精度が向上する。線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入するには、熱圧着条件を調整すればよい。例えば、熱圧着時の温度や圧力をより高め、熱圧着時間を長くすればよい。
【００３７】
なお、本発明においては、熱可塑性樹脂フィルムの両面に線状導電材を熱圧着し、スルーホールや導電接合法などにより両面の回路を結合することも可能である。
【００３８】
（２） 線状導電材の断線工程
本発明では、必要に応じて、熱可塑性樹脂フィルムに熱圧着した線状導電材を断線する。例えば図７に示すように２本の線状導電材の間にＬＥＤを並列に搭載する場合には、線状導電材を断線する必要はない。しかし、１本の線状導電材の上に複数のＬＥＤを直列に搭載する場合には、ＬＥＤを搭載すべき部分を断線する必要がある。
【００３９】
また、図８に示すように、２本の線状導電材の間に複数のＬＥＤを搭載し、これらＬＥＤを直列につなぐには、ＬＥＤが搭載されるべき部分の間を交互に断線すればよい。
【００４０】
少なくとも３本の線状導電材を熱圧着した場合、ＬＥＤを直列につないだ部分を必要に応じてさらに並列につないでもよい。即ち、１本の線状導電材の上に複数のＬＥＤを直列に搭載する場合には、その線状導電材をＬＥＤの間またはＬＥＤを搭載すべき部分の間で適宜断線し、両端が断線した部分を、それを挟むように配置した２本の線状導電材と結合させればよい。また、２本の線状導電材の間にＬＥＤを直列に搭載する場合には、図９や図１０に示すように、ＬＥＤと断線部分との間で、その２本の線状導電材を挟むように配置した２本の線状導電材と結合させればよい。
【００４１】
線状導電材の断線は、その場所にＬＥＤを搭載する場合にはＬＥＤの大きさにある程度合わせる必要がある。一方、断線箇所にＬＥＤを搭載しない場合には、断線部分の大きさは特に制限されない。例えば、線状導電材と共に熱可塑性樹脂フィルム、さらにはこれらに加えて放熱層を打ち抜く或いは切り抜くなどの手法で、断線と放熱用穴の形成を同時に行ってもよい。
【００４２】
複数の線状導電材をつなぐには、ＬＥＤを用いるほか、必要に応じて抵抗器など他のデバイスを用いてもよいし、単なる電線を用いてもよい。
【００４３】
なお、線状導電材の断線は、ＬＥＤを搭載する前に行ってもよいし、搭載後に行ってもよい。また、線状導電材の断線は、放熱層を設ける前に行ってもよいし、放熱層の形成後に行ってもよい。
【００４４】
以上のとおり、線状の導電材を平行に熱圧着すれば、容易に直列または並列、或いは直列・並列併用のＬＥＤ基板を製造することが可能になる。
【００４５】
（３） 放熱層の形成工程
熱可塑性樹脂フィルムの線状導電材を熱圧着した側または熱圧着すべき側と反対の面には、放熱層を設けることが好ましい。ＬＥＤ基板においては、発光により生じる熱を低減することが重要である。
【００４６】
放熱層を形成するための材質は、熱伝導性に優れるものであれば特に制限されないが、例えば銅、銀、金、アルミニウム、鉄、ニッケル、コバルト、およびこれらを含む合金、さらにこれらを亜鉛などによりメッキしたもの、その他にアルミナなどのセラミックスなどを用いることができる。
【００４７】
放熱層の厚さは特に制限されないが、例えば５μｍ以上程度とすることができる。放熱層が薄過ぎるとフィルム強度が低下して貼り合わせ作業が困難になる場合があり得る。その一方で、厚さの上限は特に制限されない。また、放熱層はＬＥＤを搭載した部分または搭載すべき部分の反対側にのみ形成することもできるが、工程が複雑になることから、熱可塑性樹脂フィルムの裏面全部に形成することが好ましい。また、必要に応じてＬＥＤ搭載面の光取り出しを妨げない部分にも放熱層を貼り合わせることも可能であり、さらに、放熱層を熱可塑性樹脂フィルムよりも大きくしてもよい。
【００４８】
放熱層は、接着剤を用いて熱可塑性樹脂フィルムに貼り付けてもよい。但し、接着剤の厚さの分だけ放熱効果が低下することや、接着剤の塗布や乾燥などが必要となるという不利な点がある。よって放熱層は、熱可塑性フィルムの特性を活かして熱圧着することが好ましい。なお、放熱層の熱圧着条件は、線状導電材の熱圧着条件と同様とすることができる。
【００４９】
放熱層は線状導電材の熱圧着の前に形成してもよいし、熱圧着後に形成してもよい。或いは、線状導電材の熱圧着と同時に行ってもよい。但しＬＥＤの保護の観点から、少なくともＬＥＤの搭載前に放熱層を形成することが好ましい。
【００５０】
なお、放熱層が設計上の理由から放熱に要する面積を十分に確保することができない場合には、熱可塑性フィルムに貼り合わせた放熱層を一次放熱層とし、それをさらに別の放熱用部材に結合させることで、放熱能力の補完が可能となる。例えば、一次放熱層に放熱フィンを貼り合わせたり、或いはＬＥＤ付装置であれば、一次放熱層に熱伝導性の良い構成部材を結合させることによって、ＬＥＤ付装置全体を放熱材として利用するなどの手法を用いることができる。
【００５１】
（４） ＬＥＤの搭載工程
本発明では、少なくとも２個のＬＥＤを搭載する。回路上に１個のＬＥＤを搭載するのみでは複雑な工程は必要ないが、本発明では、複数のＬＥＤが搭載された基板を簡便かつ効率的に製造することを目的としている。
【００５２】
ＬＥＤの搭載方法は、従来公知の方法を用いればよい。即ち、ダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤの場合、熱可塑性樹脂フィルムに設けた穴にダイ・ヒートシンクを位置させて、裏面の放熱層とダイ・ヒートシンクをハンダなどの高熱伝導性材料により接合し、電極はそれぞれ線状導電材にハンダ付けする。ＬＥＤベアチップの場合は、例えばチップを２本の線状導電材の一方にダイボンドし、チップともう一方の線状導電材とを金線などによりワイアボンドする。但し、ＬＥＤを搭載する向きは目的に合わせて選択する。
【００５３】
（５） 絶縁工程
本発明においては、熱可塑性樹脂に線状導電材を熱圧着し且つＬＥＤを搭載した後には、回路面を外部から保護するために絶縁することが好ましい。かかる絶縁は、一般的な絶縁塗料や光反射性の高い保護レジストを塗布するなどにより行うことができる。もちろん、その他にも一般的に知られている絶縁方法を用いることも可能である。また、回路面にさらに熱可塑性樹脂フィルムを熱圧着してもよい。
【００５４】
（６） 光反射層の形成工程
本発明においては、熱可塑性樹脂フィルムの線状導電材を熱圧着した側の面において、その最外面に光反射層を形成することが好ましい。熱可塑性樹脂フィルムには、光透過性の低いものも存在するが、一般的には透明または半透明である。よって、ＬＥＤから発せられた光はある程度反射するものの、一部は熱可塑性樹脂フィルムを透過しまたは吸収されてしまう。しかし光反射層を形成すれば、ＬＥＤから発せられた光を有効に使うことができる。
【００５５】
光反射層の形成手段は特に制限されず、従来技術を適用すればよいが、好適にはＬＥＤを搭載した部分以外または搭載すべき部分以外を多孔質樹脂膜により被覆することにより行う。多孔質の樹脂膜で被覆すれば、光を効果的に乱反射させることが可能になる。また、樹脂膜は軽量で且つフレキシブルであるという長所もある。
【００５６】
多孔質樹脂膜の材質としては、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）などを挙げることができる。また、多孔質樹脂膜の孔径は特に制限されないが、直径の平均値で１０μｍ以下程度とすることができる。本発明の光反射層としては、特に多孔質ＰＴＦＥフィルムが好適である。ＰＴＦＥは抜群の耐光性を示す上に、光劣化にも強い。
【００５７】
被覆する多孔質ＰＴＦＥは、ＰＴＦＥ粉末をシートに成形してさらに一軸方向または二軸方向に延伸して多孔質にするなどすることにより製造できる。また、多孔質ＰＥＴフィルムや多孔質ＰＰフィルムは、光反射材として市販されているものがあるので、それを使用すればよい。
【００５８】
多孔質樹脂膜の厚さは適宜調整すればよいが、１０μｍ以上、２０００μｍ以下程度とすることが好ましい。１０μｍ未満であると光反射効率が低下するおそれがある一方で、２０００μｍを超えるとコストが高くなる場合がある。
【００５９】
多孔質樹脂膜による被覆の手段は特に制限されず、従来技術を用いることができる。例えば、多孔質樹脂膜の中には熱圧着のみでは熱可塑性樹脂フィルムに接着し難いものがあるので、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂からなる接着剤を用いて熱可塑性樹脂フィルムに貼り付ければよい。また、粘着剤を用いて貼り付けることも可能である。その他、別途多孔質樹脂膜に上記接着剤を含浸させた接着シートを用い、反射層である多孔質樹脂膜と熱可塑性樹脂フィルムを接着してもよい。かかる接着剤付き光反射フィルムとしては、ジャパンゴアテックス社のＦＬＥＸＩＢＯＮＤ白色光反射フィルムなど市販されているものがある。かかる接着剤付きフィルムを用いれば、多孔質樹脂膜と熱可塑性樹脂フィルムとを容易に接着することができる。
【００６０】
光反射層の形成は、線状導電材の熱圧着後であれば特に制限なく行うことができる。放熱用穴の形成の前に光反射層を形成すると、光反射層を除いて放熱用穴を形成することが難しく、また、放熱用穴を反射層にまで設けると反射効率が低下する場合がある。但し、放熱効率を高めるために、反射層にも積極的に放熱用穴を開ける場合もある。
【００６１】
（７） 放熱用貫通穴の形成工程
本発明のＬＥＤ基板には、熱可塑性樹脂フィルム、線状導電材および放熱層に放熱用の貫通穴を設けることが好ましい。ＬＥＤは発光により熱を発し、かかる熱により発光機能が低下する。近年ではＬＥＤの高輝度化やハイパワー化がより一層進み、ＬＥＤ基板の放熱性が重要になってきている。また、基板の長寿命化のためにも放熱効率を高めることが望ましい。
【００６２】
放熱用の穴は、熱可塑性樹脂フィルム、線状導電材および放熱層を貫通するものであることが好ましい。通気性を良好にしてＬＥＤの発熱により生じた熱を外部へ放散するためである。また、穴の位置は、ＬＥＤからの熱を効率的に放散するために、ＬＥＤ近辺に設けることが好ましい。
【００６３】
また、ダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤの場合には、熱可塑性樹脂フィルムのみに穴を開け、ダイ・ヒートシンクと放熱層とを高熱伝導性材料により接合することが好ましい。かかる態様によって、放熱効率がより一層高まる。
【００６４】
放熱用貫通穴の大きさや形状は特に制限されないが、直径でいえば５０μｍ以上、５０ｍｍ以下とすることが好ましい。但し、貫通穴の数や大きさは、適宜調整する必要がある。貫通穴の数が多過ぎたり大き過ぎたりすると、基板強度が低下するばかりでなく、放熱効果が低下するおそれがあり得るので、ＬＥＤの種類や数も考慮して貫通穴の大きさや数、位置などを決定する。また、放熱用穴が線状導電材の断線手段を兼ねる場合には、放熱用穴の大きさを線状導電材の幅以上とする必要がある。一方、放熱用穴を線状導電材の断線箇所以外に設ける場合には、放熱用穴の大きさは断線のおそれがない程度にしなければならない。
【００６５】
（８） ＬＥＤの封止工程
ＬＥＤベアチップを用いる場合には、線状導電材に搭載した後、透明樹脂により封止することが好ましい。ＬＥＤベアチップを用いた場合には、封止は重要である。
【００６６】
ＬＥＤの封止手段は特に制限されず、従来技術を適用すればよい。例えば、封止用の樹脂としては、エポキシ樹脂やシリコン樹脂からなる透明または半透明の液状封止樹脂から適宜選択して用いることができる。
【００６７】
従来、平面状の基板を液状樹脂で封止する場合には、樹脂の粘度や揺変性を調整したり、ダム材を用いるといった手法により、封止箇所からの樹脂の広がりを抑えていた。しかし樹脂の粘度を高くすると、封止樹脂中に気泡が残り易くなるなど封止作業が難しくなる。また、ダム材を用いても、加熱硬化する際に透明樹脂の粘度が低下して基板と回路との段差から樹脂が流れ出てしまう場合がある。よって本発明では、線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入することが好ましい。線状導電材と熱可塑性樹脂フィルムとの段差を無くすことにより、封止樹脂の過剰な広がりを抑制することができる（図３と図６を参照）。
【００６８】
また、反射層として被覆した多孔質樹脂膜をそのままダム材として用いることが好ましい。多孔質樹脂膜は優れた光反射率を有するので、本発明に係るＬＥＤ基板の発光効率が高まる。また、封止樹脂との親和性が低く封止樹脂をはじくような多孔質樹脂膜を選択することにより、図１１に示すように凸レンズ状の透明樹脂形状が得ることも可能になる。なお、ダム材の高さや封止樹脂量を調整することによって、目的に応じて凸レンズ状以外の形状を形成することも可能である。
【００６９】
通常、ＬＥＤ基板を作製する場合には、ＬＥＤを別途作製した後に回路上に搭載するので、比較的効率が悪い。しかし本発明でＬＥＤベアチップを搭載する場合、線状導電材上にＬＥＤベアチップを直接ダイボンドし、さらにワイアボンドした後にＬＥＤを封止することが可能である。即ち、本発明によれば、回路の形成からＬＥＤの搭載といった一連の作業により効率良くＬＥＤ基板を連続的に作製することができる。
【００７０】
本発明方法によれば、複数のＬＥＤが配列された基板を、エッチング工程なしで、簡便かつ連続的に製造することができる。現在のところ、ＬＥＤ照明やＬＥＤバックライトが一般に普及しきれないのは、基板の製造コストが高いことに一因がある。それに対して本発明によれば、エッチング工程なしで、例えば、ロール状の液晶ポリマーフィルムにロール状の導電性線材を連続的に貼り合わせ、製品であるＬＥＤ用回路基板もロール状で得ることが可能になる。かかる態様は、一般的にロールｔｏロールといわれ、効率が高いため生産コストを大幅に低減できる、大量生産に適する連続製造方法である。もちろん、本発明方法にロールｔｏロールを適用しない場合であっても、本発明方法は十分に高効率で低コストである。よって本発明は、発光効率に優れ長寿命であり、環境に優しい光源であるＬＥＤの大幅な普及に寄与できるものと思われる。
【００７１】
また、本発明方法の好ましい態様により製造されたＬＥＤ基板は、発光効率や放熱効率に優れ、高輝度で長寿命である。よって本発明に係るＬＥＤ基板は、液晶ディスプレイのバックライト、広告宣伝などに用いるパネル用バックライト、住宅照明、自動車における各種照明、機器照明、アミューズメント装置用光源、航空機や宇宙開発や鉄道関連の照明、サインボードや街灯などにも広く利用できるものと期待できる。
【実施例】
【００７２】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例により制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７３】
実施例１ 本発明に係るＬＥＤ基板の製造
（１） 線状導電材の熱圧着
２５ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ６０μｍの液晶ポリマーフィルム（ジャパンゴアテックス社製，製品名「ＢＩＡＣ ＢＣ０６０Ｗ−ＮＴ」）上に、幅２ｍｍ、厚さ１８μｍの線状銅箔（古河サーキットフォイル社製，製品名「ＧＴＳ−ＭＰ−１８」）を２本、４ｍｍ間隔で平行に並べた。その上下に離型シートとして多孔質ＰＴＦＥシートを配置し、小型真空プレス機（井本製作所社製）を使って、温度３００℃、圧力１Ｍｐａで３分間加圧加熱し、線状銅箔を液晶ポリマーフィルムの面まで圧入した。線状銅箔を熱圧着した液晶ポリマーフィルムは、冷却した後に取り出した。
【００７４】
２本の線状銅箔の間に、幅２．５ｍｍ、長さ６ｍｍの穴を３０ｍｍ間隔で９個開けた。
【００７５】
（２） 放熱層の形成
液晶ポリマーフィルムの裏側全面に、厚さ１．２ｍｍの溶融亜鉛メッキ鋼板を上記（１）の条件と同様に熱圧着した。
【００７６】
（３） ＬＥＤの搭載
上記（１）で空けた穴の部分にダイ・ヒートシンクがくる様な位置関係で、白色チップタイプＬＥＤ（日亜化学社製，製品名「ＮＳ６Ｗ０８３ＡＴ」）のアノードとカソードを各線状銅箔にハンダ付けし、また、放熱層である溶融亜鉛メッキ鋼板とダイ・ヒートシンクとを先に開けておいたフィルム穴を通してハンダ付けした。
【００７７】
（４） 絶縁
線状銅箔の露出部分とハンダ付け部分とにプリント基板用絶縁塗料（日本曹達社製、製品名「ＢＣ１０００」）を塗布することにより環境絶縁した。
【００７８】
以上の結果、軽量且つ放熱性の極めて良好な連続ＬＥＤ基板を、エッチング工程無しで生産性よく得られることが確認できた。
【００７９】
実施例２ 本発明に係るＬＥＤ基板の製造
（１） 線状導電材の熱圧着
幅１０ｍｍ×長さ１２０ｍｍ、厚さ６０μｍの液晶ポリマーフィルム（ジャパンゴアテックス株式会社製、「ＢＩＡＣ ＢＣ０６０Ｗ−ＮＴ」）の片面に、幅１．０ｍｍ、厚さ１８μｍの線状銅箔（古川サーキットフォイル社製、「ＧＴＳ−ＭＰ−１８」）を２本、１００μｍ間隔で平行に並べた。その上下に離型シートとして多孔質ＰＴＦＥを配置し、小型真空プレス機（井本製作所社製）を使って温度３００℃、圧力１Ｍｐａで３分間加圧加熱し、線状銅箔を液晶ポリマーフィルムの面まで圧入し、冷却後取り出した。線状銅箔の表面には、さらに厚さ１μｍの電解銀メッキを施した。
【００８０】
（２） 放熱層の形成
上記（１）の液晶ポリマーフィルムと同様のフィルムにおいて、上記２本の線状銅箔上に相当する位置に、ＬＥＤベアチップ搭載予定位置として、３０ｍｍ間隔で直径３ｍｍの穴を３箇所開けた。当該液晶ポリマーフィルムを、上記（１）の線状銅箔を圧着した面に重ね、さらにその裏面に同サイズの厚さ３ｍｍのアルミニウム板を重ね、上記（１）と同様の条件で加熱加圧することにより一度に貼り合わせた。
【００８１】
（３） 光反射層兼ダム材
接着層付き多孔質ＰＴＦＥシート（ジャパンゴアテックス社製、ＦＬＥＸＩＢＯＮＤ白色光反射フィルム）において、ＬＥＤ搭載箇所に相当する位置に直径３ｍｍの穴を開け、この穴を線状銅箔上の穴に合わせて上記（２）のフィルムと貼り合わせた。
【００８２】
（４） ＬＥＤの搭載
上記多孔質ＰＴＦＥシートの穴内に位置する２本の線状銅箔の一方に、ＬＥＤベアチップ（クリー社製，Ｃ５２７−ＭＢ−２９０）を各穴に一つずつ銀ペーストでダイボンドし、各ベアチップから他方の線状銅箔上に金線でワイアボンドした。
【００８３】
（５） ＬＥＤの封止
ＬＥＤベアチップが搭載された多孔質ＰＴＦＥシート穴部に、透明エポキシ樹脂（稲畑産業社製，「主剤：ＨＬ２０００Ａ、硬化剤：ＨＬ２０００Ｂ２」）を多孔質ＰＴＦＥシート表面からやや盛り上がるまで流し込み、水平に保ちながら１２０℃で６０分間、次いで１５０℃で４時間加熱硬化させた。その結果得られた封止形状は、凸レンズ状のバランスの良いものであった。
【００８４】
以上のとおり、幅１０ｍｍで帯状の回路基板上に３０ｍｍ間隔でＬＥＤが並列に搭載され、裏面に放熱層が形成され、凸レンズ状の透明樹脂で封止されたＬＥＤ基板が容易に製造できた。
【００８５】
実施例３ 本発明に係るＬＥＤ基板の製造
（１） 線状導電材の熱圧着
２５ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ６０μｍの液晶ポリマーフィルム（ジャパンゴアテックス社製，製品名「ＢＩＡＣ ＢＣ０６０Ｗ−ＮＴ」）上に、幅１．０ｍｍ、厚さ１８μｍの線状銅箔を２本、１．０ｍｍ間隔で平行に並べた。その上下に離型シートとして多孔質ＰＴＦＥを配置し、小型真空プレス機（井本製作所社製）を使って、温度３００℃、圧力１Ｍｐａで１分間加圧加熱し、線状銅箔を熱圧着した液晶ポリマーフィルムは、常温まで冷却した後に取り出した。
【００８６】
（２） 直列構造の形成
２本の線状銅箔を、６０ｍｍ間隔で直径１．１ｍｍの穴を基板ごと開けることにより断線した。２本の線状銅箔の断線位置は、互いに３０ｍｍずつずらした。
【００８７】
（３） ＬＥＤの搭載
図８に示す回路図と同様に、上記（２）で空けた穴によって断線された平行線回路を直列につなぐように、表面実装型タイプのＬＥＤ素子（日亜化学工業社製、製品名「ＮＳＳＲ４２６ＣＴ」）を半田付けした。ＬＥＤの方向は、直列に配列することを前提とした。
【００８８】
（４）絶縁
線状銅箔の露出部分とハンダ付け部分とにプリント基板用絶縁塗料（日本曹達社製、製品名「ＢＣ１０００」）を塗布することにより絶縁した。
【００８９】
以上の結果、軽量且つフレキシブル性のある連続テープ状のＬＥＤ基板を、エッチング工程無しで得ることができた。かかる結果から、本発明方法によれば、ロール状の熱可塑性樹脂フィルムからロール状のＬＥＤ基板を連続的に効率良く生産できると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入しなかった基板にダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤを搭載した場合を示す模式図である。
【図２】線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入しなかった基板にＬＥＤベアチップを搭載した場合を示す模式図である。
【図３】図２を９０°回転させた場合、即ち線状導電材の長さ方向におけるＬＥＤ基板の、線状導電材に沿って樹脂が広がった部分の断面の模式図である。
【図４】線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入した基板にダイ・ヒートシンク付表面実装型ＬＥＤを搭載した場合を示す模式図である。
【図５】線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入した基板にＬＥＤベアチップを搭載した場合を示す模式図である。
【図６】図５を９０°回転させた場合、即ち線状導電材の長さ方向におけるＬＥＤ基板の断面の模式図である。
【図７】２本の線状導電材間にＬＥＤを並列につないだ回路の図である。
【図８】２本の線状導電材間にＬＥＤを直列につないだ回路の図である。
【図９】４本の線状導電材を用い、直列につないだＬＥＤ群をさらに並列につないだ回路の図である。
【図１０】４本の線状導電材を用い、直列につないだＬＥＤ群をさらに並列につないだ回路を有するＬＥＤ基板の鳥瞰図である。
【図１１】ＬＥＤベアチップを３列平行に搭載し、その部分以外を多孔質樹脂膜により被覆し、且つＬＥＤベアチップを封止した基板を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９１】
１：熱可塑性樹脂フィルム、 ２：線状導電材、 ３：ダイ・ヒートシンク付ＬＥＤ、 ４：ダイ・ヒートシンク、 ５：高熱伝導性接着剤、 ６：電極、 ７：放熱層、 ８：基板とＬＥＤとの間の隙間、 ９：ＬＥＤベアチップ、 １０：ワイア、 １１：封止樹脂、 １２：ＬＥＤ、 １３：線状導電材の断線箇所、 １４：抵抗器、 １５：多孔質ＰＴＦＥシート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂フィルムに線状導電材を熱圧着する工程；および
線状導電材に、少なくとも２個のＬＥＤを搭載する工程；
を含むことを特徴とするＬＥＤ基板の製造方法。
【請求項２】
線状導電材を熱圧着する際、線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入する請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
２本の線状導電材の間に搭載したＬＥＤを直列につなぐために、搭載されているＬＥＤ間またはＬＥＤが搭載されるべき部分の間を交互に断線する工程を含む請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
少なくとも３本の線状導電材を熱圧着し、ＬＥＤを直列につないだ部分をさらに並列につなぐ工程を含む請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
熱可塑性樹脂フィルムの線状導電材上を熱圧着した側の面において、ＬＥＤを搭載した部分以外または搭載すべき部分以外を多孔質樹脂膜により被覆する工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
ＬＥＤベアチップを用いた場合、当該ＬＥＤベアチップを透明樹脂により封止する工程を含む請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
熱可塑性樹脂フィルムの線状導電材を熱圧着した側または熱圧着すべき側と反対の面に、放熱層を設ける工程を含む請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】
熱可塑性樹脂フィルム、線状導電材および放熱層に、放熱用の貫通穴を設ける工程を含む請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法により製造されることを特徴とするＬＥＤ基板。
【請求項１】
熱可塑性樹脂フィルムに線状導電材を熱圧着する工程；および
線状導電材に、少なくとも２個のＬＥＤを搭載する工程；
を含むことを特徴とするＬＥＤ基板の製造方法。
【請求項２】
線状導電材を熱圧着する際、線状導電材を熱可塑性樹脂フィルムの面まで圧入する請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
２本の線状導電材の間に搭載したＬＥＤを直列につなぐために、搭載されているＬＥＤ間またはＬＥＤが搭載されるべき部分の間を交互に断線する工程を含む請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
少なくとも３本の線状導電材を熱圧着し、ＬＥＤを直列につないだ部分をさらに並列につなぐ工程を含む請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
熱可塑性樹脂フィルムの線状導電材上を熱圧着した側の面において、ＬＥＤを搭載した部分以外または搭載すべき部分以外を多孔質樹脂膜により被覆する工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
ＬＥＤベアチップを用いた場合、当該ＬＥＤベアチップを透明樹脂により封止する工程を含む請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
熱可塑性樹脂フィルムの線状導電材を熱圧着した側または熱圧着すべき側と反対の面に、放熱層を設ける工程を含む請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】
熱可塑性樹脂フィルム、線状導電材および放熱層に、放熱用の貫通穴を設ける工程を含む請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法により製造されることを特徴とするＬＥＤ基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２３１５８４（Ｐ２００９−２３１５８４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７５９２９（Ｐ２００８−７５９２９）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００１０７３８７）ジャパンゴアテックス株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００１０７３８７）ジャパンゴアテックス株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
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