(57)【要約】【課題】放熱効果が良好なフレキシブルプリント配線板、及び電子機器を得る。【解決手段】実施形態にかかるフレキシブルプリント配線板は、可撓性を有するベース層と、ベース層の一主面上に設けられた配線層と、配線層上に実装された部品と、ベース層の一主面と反対の主面上に設けられベース層と化学結合された第１分子接合層と、１分子接合層上に設けられ、第１分子接合層と化学結合された放熱板とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有するベース層と、前記ベース層の一主面上に設けられた配線層と、前記配線層上に実装された部品と、前記ベース層の一主面と反対の主面上に設けられ前記ベース層と化学結合された第１分子接合層と、前記第１分子接合層上に設けられ、前記第１分子接合層と化学結合された放熱板とを含むことを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
【請求項２】
前記第１分子接合層は、トリアジン誘導体を含むことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項３】
前記分子接合層は、０．１ｎｍないし１ｎｍの厚さを有する単分子膜である請求項１または２に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項４】
前記分子接合層は、１ｎｍないし１μｍの厚さを有する多分子膜である請求項１または２に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項５】
前記第１分子接合層と前記放熱板との間に、前記第１分子接合層と化学結合されたグラファイト層と、及び前記グラファイト層及び前記放熱板と化学結合された第２分子接合層とをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項６】
前記第２分子接合層は、トリアジン誘導体を含むことを特徴とする請求項５に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント配線板を含むことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、フレキシブルプリント配線板、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ照明、ＬＥＤヘッドライト、フラットパネル、車載ＥＣＵ、スマートフォン、パワーモジュール、メモリーモジュールなどの電子機器において、３次元的な配線、かつ放熱性能を有するフレキシブルプリント配線板が使用されている。
【０００３】
一般的なフレキシブルプリント配線板は、導体層が形成されたポリイミド等のベースフィルムの一方の主面に半導体、発光体などの発熱体を実装し、他方の主面に、Ａｌ、Ｃｕなど金属からなる放熱板を接着剤を使って張り合わせた構造を有する。発熱体の熱は導体層、ベースフィルム、接着剤、及び放熱板に主に伝わり、発熱体のジャンクション温度を下げている。放熱板を電子機器や装置と接するように取り付け、さらなる熱伝導をさせて、放熱効果を向上させるケースもある。
【０００４】
放熱板とベースフィルムの間には接着剤層が存在する。例えばアクリル系接着シートやエポキシ系接着シートは５０μｍ、３０μｍ、及び２０μｍ程度の厚さが一般的であり、このような接着層の熱抵抗が高く、放熱性を阻害している課題がある。
【０００５】
また、アクリルのような接着剤層によっては耐熱性が低く、発熱量が大きく高温になる製品は、接着強度が低下する。接着層にアルミナのような放熱フィラーを含有し、熱伝導性を向上させる方法があるが、アルミナは硬度が高く、フレキシブルプリント配線板の外形加工時のルーターカットや金型の負荷が高い。接着層があると厚みが厚くなり、スマートフォンなどの薄型の電子機器には不利であり、また、３次元構造に曲げるときにも不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−００４１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、放熱効果が良好なフレキシブルプリント配線板、及び電子機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、可撓性を有するベース層と、前記ベース層の一主面上に設けられた配線層と、前記配線層上に実装された部品と、前記ベース層の一主面と反対の主面上に設けられ前記ベース層と化学結合された第１分子接合層と、前記第１分子接合層上に設けられ、前記第１分子接合層と化学結合された放熱板とを含むことを特徴とするフレキシブルプリント配線板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態にかかるフレキシブルプリント配線板の一例を表す断面図である。
【図２】第１実施形態にかかるフレキシブルプリント配線板の他の一例を表す断面図である。
【図３】第２実施形態にかかる電子機器の一例を表す斜視図である。
【図４】第２実施形態にかかる電子機器に搭載されたフレキシブルプリント配線板を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１実施形態にかかるフレキシブルプリント配線板は、可撓性を有するベース層と、ベース層の一主面上に設けられた配線層と、配線層上に実装された部品と、ベース層の一主面とは反対の主面上に設けられた分子接合層と、分子接合層上に設けられた放熱板とを含む。ベース層と分子接合層、及び分子接合層と放熱板は、それぞれ化学結合されている。
【００１１】
第２実施形態にかかる電子機器は、上記第１実施形態にかかるフレキシブルプリント配線板を含む。
【００１２】
第１及び第２実施形態によれば、ベース層と放熱板との間に分子接合層を設けて、ベース層と、放熱板とにそれぞれ化学結合させることにより、ベース層と放熱板を十分に密着させることができ、かつ熱による分子運動が伝わりやすくなるため、効率よく放熱することが可能となる。
【００１３】
分子接合層は、分子接合剤を含む。
【００１４】
分子接合剤は、金属または樹脂などと化学結合し得る化合物である。
【００１５】
分子接合剤は、ベース層と化学結合される部分と、放熱板と化学結合される部分とを有する。
【００１６】
分子接合剤として、トリアジン誘導体を使用することができる。
【００１７】
実施形態に使用されるトリアジン誘導体は、例えば下記式（１）で表すことができる。
【００１８】
【化１】
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【００１９】
（式中、Ｒは、炭化水素基又は異種原子もしくは官能基が介在してもよい炭化水素基を示し、Ｘは、水素原子又は炭化水素基を示し、Ｙは、アルコキシ基を示し、Ｚは、塩を形成していてもよい、チオール基、アミノ基、もしくはアジド基、又は異種原子もしくは官能基が介在してもよい炭化水素基を示し、ｎ１は１〜３までの整数であり、ｎ２は１〜２までの整数である。）
上記一般式（Ｃ１）において、Ｒは、好ましくは炭素数１〜７の炭化水素基、又はこれらの主鎖に窒素原子が介在するものを示す。Ｘは、炭素数１〜３の炭化水素基を示す。Ｙは、炭素数１〜３のアルコキシ基を示す。ｎ１は、好ましくは３である。ｎ２は、好ましくは２である。Ｚは、チオール基、アミノ基、アジド基、アルキル基、あるいはそれらの塩を示す。塩を形成するカチオンの元素としては、アルカリ金属が好ましく、中でもＬｉ、Ｎａ、Ｋ又はＣｓがさらに好ましい。なお、ｎ２が２である場合は、少なくとも１つのＺは、塩を形成している、チオール基、アミノ基又はアジド基を示すことが好ましい。
【００２０】
トリアジン誘導体は、単体、またはその他の化合物との混合物を用いることができる。
【００２１】
実施形態によれば、化学結合による密着により、分子接合層の厚さが薄くても十分な密着強度を示すことができる。分子接合層は、例えば単分子層である場合は、０．１ｎｍないし１ｎｍの厚さを有し、あるいは多分子層である場合も１ｎｍないし１μｍの厚さを有し、一般的な接着剤層に比べて薄くても、十分な密着を行なうことが可能となる。また、分子接合層の厚さを薄くすると、ベース層と放熱板との間の熱抵抗の低減が可能となり、さらに、フレキシブルプリント配線板の曲げ性が向上する。
【００２２】
分子接合層が１μｍを超える厚さを有すると、熱抵抗が高くなる傾向がある。
【００２３】
実施形態によれば、フレキシブルプリント配線板と放熱板の間にグラファイトシートを配置することができる。これにより、フレキシブルプリント配線板の厚さ方向だけでなく、面方向にも熱拡散する効果を発現できる。また、ベース層とグラファイトシートの間、及びグラファイトシートと放熱板との間のそれぞれの界面を分子接合層で化学結合することにより、強固に固着させることができる。
【００２４】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、実施形態にかかるフレキシブルプリント配線板の一例を表す断面図を示す。
【００２６】
図示するように、この放熱フレキシブルプリント配線板１００は、絶縁体からなる可撓性のベース層１と、ベース層１の一主面１ａ上に形成された導体層２と、導体層２上に実装された部品３と、ベース層１の一主面１ａの反対側の主面１ｂ上に形成された分子接合層４と、分子接合層４上に設けられた放熱板５とを有する。
【００２７】
ベース層の厚さとしては、例えば、５０μｍ、２５μｍ、２．５μｍ、７．５μｍ、あるいは５μｍなどがあり、薄い方がより熱抵抗を低くすることができる。導体層として例えば銅箔を使用することができ、銅箔はラミネート法、キャスティング法により貼り付けることができる。あるいは、導体層として例えば銅層をスパッタ法によるスパッタと電解めっきによって形成することができる。
【００２８】
可撓性を有するベース層としては、ポリイミド、ポリエステル、液晶ポリマーなどの絶縁体材料からなるシートを使用することができる。好ましくはポリイミドを使用することができる。
【００２９】
部品としては、例えば半導体、あるいは発光体などの発熱体を用いることができる。
【００３０】
放熱板としては、ＡｌあるいはＣｕなど金属板を使用することができる。
【００３１】
導体層２は、その上に半導体、発光体などの部品３をはんだづけして搭載する役目、及び配線としての役目をしている。配線の一部を被覆するために、図示しないカバーレイヤやソルダーレジストを導体層２の上に形成することもある。
【００３２】
ベース層１の主面１ｂには、例えばＡｌ、Ｃｕなど金属の放熱板５を張り合わせるにあたって、接着剤を使わず、例えば、上記式（１）で表されるトリアジン誘導体を含む分子接合剤を使用して、分子接合層４をベース層１と放熱板５との間に形成する。これにより、ベース層１と分子接合層４、及び分子接合層４と放熱板５とがそれぞれ化学結合する。トリアジン誘導体は、単体、またはその他の化合物との混合でもよい。
【００３３】
分子接合層４の形成は、分子接合剤を０．０５から５．０質量％の濃度で溶媒に溶解して分子接合層塗付液を調製し、この塗付液をフレキシブルプリント配線板、放熱板、または両方に塗布することにより行うことができる。
【００３４】
分子接合層４の塗付方法としては、ディッピング、スプレー、コーティングなどの方法があげられる。
【００３５】
分子接合層塗付液の溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、またはイソプロピルアルコールを使用することができる。
【００３６】
分子接合層を形成した後、静置するか、あるいは熱、光等のエネルギーを加えることにより、化学結合が促進される。必要に応じて、洗浄液として、例えば上記溶媒を使用して、化学結合されない分子接合層の部分を洗浄し、乾燥する。分子接合層の厚さは、分子接合剤塗布溶液の濃度、塗布量、及び洗浄時間、及び回数等の条件によって、調節可能である。
【００３７】
分子接合層４を介してベース層１と放熱板５とを張り合わせ、１２０−２００℃、３−３０分、１−１０Ｍｐａの熱プレスで積層することにより、ベース層１と分子接合層４、及び分子接合層４と放熱板５がそれぞれ化学結合する。
【００３８】
例えば接着剤層であれば２０μｍ以上の厚さを有するのが一般的であるが、実施形態に使用される分子接合層は、単分子層なら１ｎｍ以下、多分子層でも１μｍ以下の厚さにできるため、熱抵抗を低くする抑えることが可能である。
【００３９】
放熱板５をベース層１に張り付ける工程、及び導体層２に発熱体となる部品３を実装する工程の順番はどちらが先でもよい。
【００４０】
図２は、第１実施形態にかかるフレキシブルプリント配線板の他の一例を表す断面図を示す。
【００４１】
この放熱フレキシブルプリント配線板２００は、第１分子接合層４と放熱板５の間に、グラファイトシート６と第２分子接合層７とをさらに含むこと以外は、図１と同様の構成を有する。
【００４２】
放熱フレキシブルプリント配線板２００は、ベース層１と放熱板５との間にさらにグラファイトシート６を設けることにより、放熱フレキシブルプリント配線板２００の膜厚方向だけでなく、グラファイトシート６の面内方向にも効率よく熱拡散する効果を発現できる。
【００４３】
また、放熱フレキシブルプリント配線板２００では、グラファイトシート６のそれぞれの両面を第１分子接合層４、第２分子接合層６で化学結合することにより、熱抵抗を低く抑えることが可能である。
【００４４】
グラファイトシート６は、結晶構造の関係から、面内方向は、７００〜１９５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の非常に高い熱伝導率を持ち、軽量かつ、柔軟である。
【００４５】
第１分子接合層４と放熱板５の間に、グラファイトシート６と第２分子接合層７とを設ける代わりに、放熱板５のベース層１とは反対側の面上に第２分子接合層７とグラファイトシート６を設けること以外は図２と同様にして、放熱フレキシブルプリント配線板を得ることができる。
【００４６】
第２分子接合層７には、上記式（１）で表されるトリアジン誘導体を含む分子接合剤を使用することができる。
【００４７】
第１実施形態にかかるフレキシブルプリント配線板の断面構造は、一般的な硬質プリント配線板や半導体パッケージにも応用が可能である。
【００４８】
また、第２実施形態として、第１実施形態にかかるフレキシブルプリント配線板を、例えばＬＥＤ照明、ＬＥＤヘッドライト、フラットパネル、車載ＥＣＵ、スマートフォン、パワーモジュール、メモリーモジュールなどの電子機器に搭載することができる。
【００４９】
図３に、第２実施形態にかかる電子機器の一例を表す斜視図を示す。
【００５０】
図示するようなポータブルコンピュータ１０は、第２実施形態に係る電子機器の一例となり得る。
【００５１】
このポータブルコンピュータ１０は、第１の筐体１１と、第２の筐体１２と、ディスプレイモジュール１３とを有する。第１及び第２の筐体１１，１２は、例えば、ケース、外殻部、及び壁とも称され得る。
【００５２】
第１の筐体１１は、上面１１ａを有する。上面１１ａに、キーボード１５と、タッチパッド１６とが設けられる。第１の筐体１１は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）が実装されたマザーボードのような基板９、Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ（ＨＤＤ）やＳｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ（ＳＳＤ）のような記憶装置、及びバッテリーのような種々の部品を収容する。図３に破線で示すように、第１の筐体１１に、基板９が収容される。
【００５３】
第２の筐体１２は、第１の筐体１１に例えばヒンジによって回動可能に取り付けられる。例えば、第２の筐体１２は、第１の筐体１１の上面１１ａを覆う閉じ位置と、第１の筐体１１の端部から立ち上がる開き位置との間で回動可能である。
【００５４】
ディスプレイモジュール１３は、第２の筐体１２に収容される。ディスプレイモジュール１３は、第２の筐体１２に設けられたディスプレイ開口１２ａによって露出される。ディスプレイモジュール１３は、ディスプレイ開口１２ａによって露出された画面上に画像を表示する。
【００５５】
図４に、第２実施形態にかかる電子機器に搭載されたフレキシブルプリント配線板を表す模式図を示す。
【００５６】
フレキシブルプリント配線板２０は、ディスプレイモジュール１３のバックライトユニットの光源として使用されるエッジライトの一例である。
【００５７】
フレキシブルプリント配線板２０は、可撓性を有するベース層２２と、ベース層２２の表面に図示しない配線層を介して設けられたＬＥＤチップ２３を有する。ベース層の反対の表面には、図示しないが、分子接合層を介して放熱板が設けられている。
【００５８】
図示するように、バックライトユニットの基板９にはコネクタ９ａが設けられている。このコネクタ９ａにはフレキシブルプリント配線板２０の一方側の端部２０ｂが差し込まれて装着される。
【００５９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１…ベース層、２…導体層、３…部品、４…分子接合層、５…放熱板、９…基板、１０…ポータブルコンピュータ、２０，１００，２００…フレキシブルプリント配線板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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