JP2004140150A - 発光ダイオードデバイス用の基板 - Google Patents
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Abstract
【解決課題】ＬＥＤ素子の集積度が高い発光ダイオードデバイスを製造することのできる基板を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、プリント配線板と、発光ダイオード素子を載置する１又は２以上の台座と、載置される発光ダイオードと接続するための端子とを備え、前記１又は２以上の台座がプリント配線板に直接圧入又は加工されてなる発光ダイオードデバイス用の基板である。本発明の第１の態様としては、プリント配線板に所定の配線パターンを敷設し、これに所望のパターンで台座を圧入することで直接ＬＥＤデバイスを製造可能な基板とするものである。また、本発明の第２の態様としては、プリント配線板には配線パターンを敷設せずに、外部回路への接続用端子を設け、台座を組み込むことで、外部回路へ接続可能なＬＥＤモジュールを製造可能な基板とするものである。
【選択図】 図９
【解決手段】本発明は、プリント配線板と、発光ダイオード素子を載置する１又は２以上の台座と、載置される発光ダイオードと接続するための端子とを備え、前記１又は２以上の台座がプリント配線板に直接圧入又は加工されてなる発光ダイオードデバイス用の基板である。本発明の第１の態様としては、プリント配線板に所定の配線パターンを敷設し、これに所望のパターンで台座を圧入することで直接ＬＥＤデバイスを製造可能な基板とするものである。また、本発明の第２の態様としては、プリント配線板には配線パターンを敷設せずに、外部回路への接続用端子を設け、台座を組み込むことで、外部回路へ接続可能なＬＥＤモジュールを製造可能な基板とするものである。
【選択図】 図９
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードを適用するデバイスの製造に供される基板に関する、詳しくは、発光ダイオードの集積度が高い表示装置を製造するための基板や、表示装置を製造するために発光ダイオードを高集積度で配置することのできる発光ダイオードパッケージを製造するための基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）は、駆動特性に優れ、振動や点灯の繰り返しに強いという特長を有すると共に、小型で寿命が長く消費電力が低いという利点から、古くから各種のインジケータ用の光源として利用されている。最近では、青色ＬＥＤの実用化によりその適用範囲の拡大が期待されており、フルカラーのＬＥＤディスプレイの開発が進行している。また、もう一つの傾向としてその高輝度化があり、これにより、車両用標識灯（ストップランプ、方向指示器等）、信号、外灯への応用も検討されている。これらＬＥＤデバイスの分野は今後の急成長が期待されている。
【０００３】
図１２は、ＬＥＤデバイスの構成要素であるＬＥＤパッケージの構造の一例を概略示すものである。図１２においてＬＥＤパッケージ２０は、ＬＥＤ素子１００と、ＬＥＤ素子１００を固定する台座１０１を備え、これらが樹脂１０２により固定されている。この台座１０１は、装置駆動により生じるＬＥＤ素子１００の発熱を吸収・放熱してＬＥＤ素子１００を冷却するヒートシンクとしての機能も有する。そして、ＬＥＤ素子１００からの発光は、透過プラスチック１０３を透過して外部へ放出される。また、ＬＥＤ素子１００とリードフレーム１０４とが接続されており、ＬＥＤ素子の駆動、制御はリードフレーム１０４を介して行われている。
【０００４】
そして、上記した各種の発光ダイオードデバイスは、このＬＥＤパッケージを適宜組み合わせて製造される。例えば、ディスプレー等の表示装置は、ＬＥＤパッケージを１つの画素として、多数のＬＥＤパッケージが組み合わせて製造されている。この表示装置の製造においては、基板（プリント配線板）上にＬＥＤパッケージを所望のパターンで載置、固定し、プリント配線板の配線パターン上の端子とＬＥＤパッケージのリードフレームとを接続して製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各種ＬＥＤデバイスを製造する際のＬＥＤ素子の集積度（単位面積辺りのＬＥＤ素子の配置数）は、ＬＥＤパッケージの実装面積に依存する。しかし、従来のＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ素子を台座に載せ、更にこれを樹脂で固定するという構成を有しその大きさはＬＥＤ素子そのものよりもかなり大きく、また、リードフレームが樹脂の側面より張り出しているために実装面積が大きくする必要がある。従って、従来のＬＥＤデバイスにはＬＥＤ集積度に限界があると考えられる。
【０００６】
集積度を向上させる手段としては、ＬＥＤパッケージの小型化を図ることがその一つであるとも考えられる。しかし、パッケージを小型化しようとしても、従来のような構成のＬＥＤパッケージはその小型化にも限界があるものと考えられ、集積度の飛躍的な向上には繋がらないと考えられる。
【０００７】
また、上記したＬＥＤパッケージでは、台座を固定する樹脂は複雑な構造を有するためにその製造のためには高価な金型が必要となる。また、樹脂の成型（モールド）は、台座上に樹脂を流し込み金型中で凝固させてなされるが、この際台座表面に不純物が付着するのを防止するためにマスキングや樹脂凝固後の洗浄が必要となる。このように従来のＬＥＤパッケージは多数の構成部品よりなり、その製造工程も煩雑であった。
【０００８】
本発明は以上のような背景の下になされたものであり、ＬＥＤ素子が高集積度で配置された高精度のＬＥＤデバイス（表示装置等）を製造することができる基板を提供することを目的とする。また、近時の高輝度のＬＥＤに対応可能な基板を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述のように、ＬＥＤデバイスにおいてＬＥＤ素子の集積度に限界が生じるのは、集積度がＬＥＤパッケージのサイズに依存しており、そのパッケージの大きさが大きいことによるものである。そこで、本発明者等は、上記課題を解決する手段として、従来のＬＥＤパッケージを使用しない構成のＬＥＤデバイスについて検討した。
【００１０】
従来のＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ素子が樹脂で固定された台座上に搭載されるという構成を有する。この樹脂は台座（ＬＥＤ素子）を安定的に固定するために重要な構成部品であるが、結果的にこの樹脂がＬＥＤパッケージのサイズを増大させている。そこで、本発明者等は、台座を直接プリント配線板に埋め込み、これにより台座を固定するＬＥＤデバイスの適用を検討した。このようにすることにより、樹脂を用いることなく台座を固定することができ、その分隣接するＬＥＤ素子の間隔を減少させてＬＥＤ素子を高集積度で配置することができる。そして、かかる構成のＬＥＤデバイスを得るためには、これまでにない新たなＬＥＤデバイス用の基板が必要であるとして本発明に想到した。
【００１１】
即ち、本発明は、プリント配線板と、発光ダイオード素子を載置する１又は２以上の台座と、載置される発光ダイオードと接続するための端子とを備え、前記１又は２以上の台座がプリント配線板に直接圧入又は加工されてなる発光ダイオードデバイス用の基板である。
【００１２】
本発明に係るＬＥＤデバイス用の基板は、ＬＥＤ素子を載置するための台座を直接基板にて固定することを基本とするものであるが、この着想により以下の２つの態様でＬＥＤデバイスを得ることができる。
【００１３】
第１の態様は、かかる構成を有する基板を用いて、表示装置等のデバイスを直接的に製造するものである。即ち、台座を埋め込むプリント配線板に所定の配線パターン（ＬＥＤ素子の給電・制御用の配線等）を敷設し、更に所望のパターンで台座を圧入してＬＥＤを載置し、これを直接ＬＥＤデバイスとするのである。このようにすることで従来のＬＥＤパッケージは不要となり、ＬＥＤ素子廻りの大きさは、従来のＬＥＤパッケージで用いられていた固定樹脂等の構成部品の分だけ小さくなり、集積度の向上が見込まれる。
【００１４】
一方、本発明の第２の態様としては、本発明により台座を組み込んだプリント配線板にＬＥＤ素子を搭載してモジュール化し、別に配線パターンが敷設された外部回路（ＬＥＤ駆動、制御用基板）の上にこのモジュールを実装してＬＥＤデバイスとするものである。この場合のＬＥＤ用基板には配線パターンに替えて、外部回路への実装用の端子を設け、この実装用端子と端子（ＬＥＤ接続用の端子）とを接続することとする。そして、この態様におけるＬＥＤ用基板としては、１枚のＬＥＤ用基板に台座が所望のパターンで圧入されたものでも良く、これにＬＥＤを搭載して単一のモジュールとして外部回路と組み合わせて表示装置を製造してもよい。
【００１５】
また、この態様では、１枚のプリント配線板に複数の台座が規則的に圧入し、切断することで微小な基板を複数製造できるようにしても良い。このときのＬＥＤデバイスの製造は、切断前又は切断後にＬＥＤ素子を搭載して微小なモジュールとし、これを複数外部回路上に組み合わせて実装してＬＥＤデバイスとすることができる。このモジュールは、従来のＬＥＤパッケージのような複雑な構成を有しないことから、そのサイズも小型であり、これを組み合わせてＬＥＤデバイスとする際にも高集積度のデバイスを製造することができる。また、このように微小なモジュールを複数組み合わせてデバイスとすることで高品質な製品を製造することが可能となる。即ち、上述した第１の態様のように１枚の基板に全ての台座、ＬＥＤ素子を全て搭載させる場合、実際にＬＥＤデバイスを駆動させたときにＬＥＤの輝度にバラツキが生じればそのデバイスは全体として不良品とされる。これに対し、個々のＬＥＤ素子をモジュール化し、予め輝度の揃ったモジュールを用いることで不良品となる表示装置の製造を回避することができる。
【００１６】
第２の態様に対応したＬＥＤ用基板は、外部回路への実装用端子を備え、実装用端子と端子とが電気的に接続されている。実装用端子と端子との接続は、基板裏面に実装用端子を設けるときには、端子から実装用端子までスルーホール（ビアホール）を形成し、スルーホールめっきを施すのが好ましい。また、実装用端子を基板側面に設ける際には、両端子間を回路、ワイヤー等で接続する他、端子にめっき付スルーホールを形成し、スルーホールをハーフカットするように基板を切断することで、スルーホール内面を実装用端子とすることができる。
【００１７】
本発明に係るＬＥＤデバイス用基板において、台座上に搭載するＬＥＤ素子は１つでも複数でも良い。つまり、単色表示の表示装置とするときには、台座には１つのＬＥＤ素子を搭載すれば良く、カラーディスプレーのように複数色の発光を可能とするために、１つの台座上にＲＧＢ３原色のＬＥＤ素子を３つ配置することができる。後者のように複数のＬＥＤ素子を搭載する場合には、ＬＥＤ素子の数に応じた端子、配線を設置すれば良い。
【００１８】
但し、上記第１の態様のように基板上に配線パターンを形成するものについては、台座に１つのＬＥＤ素子を載置する場合には配線板上の配線パターンもこれに応じた１系統の配線で足りるが（図１（ａ））、複数のＬＥＤ素子を載置する場合、単層のプリント配線板では配線板上にＬＥＤ素子の数に応じた複数の配線パターンが必要となり配線パターンの形成が煩雑になる。そこで、図１（ｂ）のように、配線板を複数層とし各層にそれぞれのＬＥＤ素子に応じた配線パターンを設けることで各層の配線パターンをコンパクトとすることができる。この場合、ＬＥＤ素子への接続端子を最上層の配線板表面に集約することで、ＬＥＤ素子と各層の配線との接続を容易とすることができる。尚、上記第２の態様のように基板上に配線パターンを設けない場合には、単層の基板であっても、複数のＬＥＤ素子を搭載することは容易である。
【００１９】
ところで、最近のＬＥＤ素子は高輝度が進んでいるが、高輝度ＬＥＤの発熱量は極めて大きいことから、本発明に係るＬＥＤ用基板についても、台座のみではＬＥＤ素子の冷却、放熱が不十分となる場合があると考えられる。そして、ＬＥＤ素子の冷却が不十分となれば、その発熱が配線板にそのまま伝わり、配線板上のＬＥＤレンズ用透明プラスチックの軟化及び端子の破断、配線板自体の軟化、破損のおそれがある。
【００２０】
そこで、本発明者等は、高輝度ＬＥＤ素子の発熱を考慮して、上記構成において、台座からの熱を吸収し放散するための手法として下記の２つの改良を見出した。
【００２１】
ＬＥＤ素子の放熱性向上の第１の方法は、配線板上の端子又は配線パターンの厚さを通常のものよりも厚くすることである。これにより端子又は配線パターンの吸熱量が増加し、台座からの熱の吸収、放散を効果的に行うことができる。この端子又は配線パターンの厚さは、通常は４０μｍ程度であるが、本発明においては７０〜２００μｍ以下とするのが好ましい。２００μｍを上限とするのは、エッチングによるフットプリント形成の可否を考慮するものである。また、この配線パターンによる放熱については、基板上にダミーパターンを設け、このダミーパターンにも放熱を担わせても良い。即ち、本来の給電、制御用の配線パターンに加えて基板上の配線パターンの隙間に外部と接続することのないダミーのパターンを設け、これによっても放熱を行なうことでより効率的な放熱が可能となる。
【００２２】
そして、放熱性向上の第２の方法は、台座と接触した状態の放熱板を基板の裏面又は内層に設置することである。これにより、ＬＥＤからの発熱は台座と放熱板との双方により放散されるので、ＬＥＤを効率的に冷却することができる。
【００２３】
この放熱板は、図２（ａ）、（ｂ）のように、プリント配線板の裏面（台座の下方の面）に設置しても良く、また、内層に設置しても良い。この場合、冷却効率は図２（ａ）の裏面へ設置した方が高いことから、上記した第１の態様においてはこの設置方法が好ましい。一方、第２の態様のように、基板をモジュールとした後に外部回路に実装するときには、裏面に放熱板があると外部回路への影響が生じるおそれがあるため、図２（ｂ）のように内層に放熱板を設置するのが好ましい。放熱板の材質によっては裏面の実装用端子からの電流のリークのおそれがあので、そのためにも放熱板は内層の方が好ましい。そして、放熱板を備える第２の態様の基板において、端子と実装用端子とをめっき付スルーホールで接続する際には、めっきの前にスルーホール内面（少なくとも放熱板を貫通する箇所）に絶縁層を形成（例えば、酸化処理してスルホール内面に酸化膜を形成する）するのが好ましい。
【００２４】
また、放熱板は、少なくとも台座が取り付けられる位置に設置されていることが必要であるので、図２（ｃ）のように台座毎に放熱板を貼り付けても良い。但し、複数の放熱板を個々に貼り付けるのは煩雑であることから、図２（ａ）のように、配線板と同一面積の板としこれを貼り付けるのが好ましい。
【００２５】
更に、放熱板と台座との接触の態様としては、台座が基板を完全に貫通していても良いし、図２（ｄ）のように部分的に陥没していても良い。
【００２６】
尚、この放熱板の材質としては、熱伝導率の高い金属が好ましい。具体的には、アルミニウム及びその合金、銅及びその合金等が好ましい。
【００２７】
ＬＥＤ素子を載置する台座の構成材料は、熱伝導性の高い金属が好ましく、銅又は銅合金が好ましい。銅は熱伝導率が高いことから、ＬＥＤ素子の発熱を効率的に吸収、放熱し台座として好ましい材料である。また、銅は加工性も良好であり、微小で繊細な加工が必要となる台座の製造を容易とすることができる。また、台座の形状はＬＥＤ素子を載置、固定可能であれば特に限定されるものではないが、従来のＬＥＤパッケージで用いられている台座のようにＬＥＤ素子からの光を反射できるような凹部を有するものが好ましい。
【００２８】
そして、この台座には少なくともＬＥＤ素子を載置する面にニッケルめっき又は銀めっきを施すのが好ましい。これは、ＬＥＤ素子を直接台座に載置する場合、ＬＥＤ駆動に伴う発熱により、台座からその構成元素がＬＥＤ素子に拡散し、ＬＥＤ素子を劣化させることがあるからである。そこで、ＬＥＤ素子の載置面にニッケルめっき又は銀めっきを施すことにより、拡散障壁層として台座の構成元素の拡散を抑制することができる。
【００２９】
拡散障壁層としてこれらの金属めっきを選択するのは、台座の構成材料として銅を適用する場合において、台座本体との密着性に比較的優れているからであり、また、これらの金属については、ＬＥＤ素子への拡散が少ないからである。尚、これらの金属めっきは、少なくともＬＥＤ素子の載置する受熱面になされていれば拡散障壁層としての機能を発揮するが、微小部分に選択的にめっきを施すのはむしろ困難であることから、台座本体全面にめっきを行なっても良い。
【００３０】
尚、本発明で使用されるプリント配線板としては、一般的な配線板材料が適用できるが、ＬＥＤの発熱を考慮すると、耐熱性を考慮してシリカ系フィラー入りエポキシ樹脂、ポリイミド、ＢＴレジン、熱硬化ＰＰＥ、シアネートエステル樹脂等を適用するのが好ましい。
【００３１】
また、ＬＥＤ素子には外部回路と接続するためのワイヤーの数により２ワイヤータイプのものと、１ワイヤータイプのものがある。２ワイヤータイプのＬＥＤ素子は＋側ワイヤー及び−側ワイヤーの２本のワイヤーが装着されており、それぞれのワイヤーが外部回路に接続されるようになっており、これらにより電流の入出力がなされる。一方、１ワイヤータイプのＬＥＤ素子は＋側のワイヤーのみが接続されており、ワイヤーから入力された電流が底面へ出力されるようになっている。本発明に係る基板はいずれのタイプのＬＥＤ素子にも対応することができる。
【００３２】
図３は、本発明に係る基板に各種のＬＥＤ素子を接続したときの状態を示す図である。まず、２ワイヤータイプのＬＥＤ素子を適用する場合、図３（ａ）、（ｂ）のように、放熱板の有無に関わらず、２本のワイヤーを基板上の回路と接続することとなる。一方、１ワイヤータイプのＬＥＤ素子を適用する場合、図３（ｃ）のように、基板上の＋側回路とワイヤーとを接続すれば、台座と放熱板とは接触しており予め導通がとられているので別にワイヤーを設置することなく導通をとることができる。
【００３３】
但し、図３（ｂ）のように、放熱板と台座とが電気的に接触する場合において、電流を台座の側面又は下方に流したくないときがある。この場合、放熱板と台座との接触面に電気絶縁層を形成するのが好ましい。この電気絶縁層としては、エポキシ樹脂、ポリイミド、ＢＴレジン等が適用できる。この電気絶縁層を負荷した態様の例としては、図３（ｄ）、（ｅ）のような場合がある。この図３は、放熱板を基板の裏面に設けた場合であるが、内層に放熱板を設置する場合にも同様である。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。以下の説明では、上記した本発明の２つの態様に対応するＬＥＤデバイス用基板を製造した。
【００３５】
第１実施形態：本実施形態では、本発明の第１の態様、即ち、所定の配線パターンが敷設されたＬＥＤ表示装置用の基板を製造した。本実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板外観を図４に示す。図４のＬＥＤデバイス用の基板は、所定の配線パターン１１がプリントされたプリント配線板１０（寸法：５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ）と、その裏面にアルミニウムからなる厚さを除き同一寸法のアルミニウムからなる放熱板１２（厚さ１．５ｍｍ）とからなる。そして、プリント配線板１０には台座１３が５ｍｍ間隔で圧入されている。
【００３６】
この台座１３は銅製であり、中央に凹部を有する円柱形状を有する。この台座１３の外観を図５に示す。この台座１３は全面に硬質銀めっきを下地としてニッケル硬質めっきが総厚さ３μｍで施されている。
【００３７】
本実施形態に係るＬＥＤ用基板は以下に説明する工程で製造した。まず、銅箔が貼り合わされたガラスエポキシ樹脂板１０ａにエッチングにより配線パターン１１を形成し、プリント配線板１０を製造する（図６（Ａ））。次に、図６（Ｂ）のように、放熱板となるアルミニウム板１２ａを用意し、台座の圧入位置に対応する箇所に下孔１４を空ける。このときの下孔１４の径は、仕上となる台座とほぼ同じ径とし、放熱板を貫通しないように同一深さの孔とした。
【００３８】
プリント配線板１０と放熱板１２とを位置決めして貼り合わせる（図６（Ｃ））。この工程は、粘着シートＴを介してプリント配線板１０と放熱板１２とを加熱、圧着することにより行う。そして、プリント配線板１０と放熱板１２との接合が完了したら、プリント配線板の所定位置に孔を空ける。
【００３９】
そして、図６（Ｄ）のように台座１３をプリント配線板１０の１４に圧入して固定し、ＬＥＤデバイス用の基板とした。
【００４０】
第２実施形態：本実施形態では、第１実施形態と同様の基板であるが、台座と放熱板との接触部に電気絶縁層を備える基板を製造した。本実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板を図７に示す。この基板は基本的に第１実施形態に係る基板と同様の構成、寸法であるが、放熱板１２と台座１３との接触面に電気絶縁層１５を備える点において異なる。この電気絶縁層１５は、エポキシ樹脂からなる。
【００４１】
本実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板の製造工程を図８に示す。この製造工程は、第１実施形態の工程とほぼ同様であり、まず、ガラスエポキシ樹脂板１０ａに配線パターン１１を形成し、プリント配線板１０を製造する（図８（Ａ））。そして、図８（Ｂ）のように、放熱板となるアルミニウム板１２ａの台座の圧入位置に下孔１４ａを空ける。但し、このときの下孔１４ａの径は、台座の径よりも０．５〜１．０ｍｍ大きい寸法とし、更に、下孔１４ａは放熱板１２を貫通するようにしている。そして、この下孔１４ａに絶縁層となるエポキシ樹脂１５ａを充填する。
【００４２】
樹脂が凝固したら、プリント配線板１０と放熱板１２とを位置決めして貼り合わせ（図８（Ｃ））、接合が完了したら、プリント配線板の所定位置に孔１４を空ける。そして、図８（Ｄ）のように台座１３をプリント配線板１０の孔１４に圧入して固定し、ＬＥＤデバイス用の基板とした。
【００４３】
以上の第１、第２実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板について、ＬＥＤ素子を載置、接続し、更に、レンズを取り付けてＬＥＤ表示装置とた。そして、これを給電系統に接続し、１０００時間連続駆動させたところ、駆動中において安定的な駆動が確認され、また駆動後も過度の発熱、基板の変形はみられなかった。
【００４４】
第３実施形態：本実施形態では、本発明の第２の態様、即ち、配線パターンに替えて外部回路への接続端子を備える基板を製造した。本実施形態に係る基板は、１枚のプリント配線板に台座及び端子が規則的に配されており、ＬＥＤデバイスとする際にはこの基板にＬＥＤ、樹脂を設置した後に順次切断して、１の基板に１つの台座、ＬＥＤ素子を備えるモジュールとしこれを別に用意した外部基板に実装するようにした。本実施形態に係る基板の一単位を図９に示す。この基板は、表面にＬＥＤと接続される端子３１と裏面に外部回路への実装用端子３２とを備えるプリント配線板１０（寸法：１５ｍｍ×１５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ）に、台座１３が圧入されている。プリント配線板１０の端子３１と実装用端子３２とは配線板１０を貫通する内面めっきしたスルーホール３３により電気的に接続されており、更に実装用端子ははんだボール３４を備える。また、基板の表面には、ＬＥＤ搭載後にレンズとなる透明樹脂を流し込む際のガイドとしてダム３５が印刷されている。尚、台座１３は、第１実施形態と同様の形状、材質よりなり、全面に硬質銀めっき及びニッケル硬質めっきが施されている。
【００４５】
本実施形態に係るＬＥＤ用基板の製造は、以下に説明する工程で製造した。まず、ガラスエポキシ樹脂板１０（寸法：５５ｍｍ×７５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ）の表面に端子３１とダム３５とをエッチングにより形成し、端子３１の周囲にダミーパターン３６を形成した。また、裏面にも実装用端子３２をエッチングで形成して、半田ボール３４を取り付けた。これらの端子の厚さは１００μｍとした。更に、後の切断工程のためにガラスエポキシ樹脂板１０に格子状にＶ溝３７を切った（以上の工程は図１０（Ｂ）である）。そして、台座圧入用の下穴１４を規則正しく空け、更に、端子３１と実装用端子３２とを接続するためスルーホール３３を空けた後に内面をめっきした（図１０（Ｃ））。以上の処理をしたプリント配線板に台座１３を順次圧入して固定しＬＥＤデバイス用基板を製造した（図１０（Ｄ））。
【００４６】
このＬＥＤ用基板を適用したＬＥＤ表示装置の製造工程は、図１１のように説明される。ＬＥＤ用基板にＬＥＤ素子１００を順次ろう付けし、ＬＥＤ素子１００と端子３１とをワイヤーで接続する（図１１（Ａ））。次に、ＬＥＤ搭載面に透明樹脂３８を流し込む、この際、樹脂注入装置は基板上に印刷されたダム３５を目印に注入を行う（図１１（Ｂ））。そして、樹脂凝固後、基板をＶ溝３７に沿って切断して複数のモジュール４０を得る（図１１（Ｃ））。このようにして製造したＬＥＤモジュール４０を、予め給電回路が敷設された外部基板４１上にマウンターで載置した（図１１（Ｄ）。そして、全てのモジュールを載置した後に外部基板ごとリフローして実装端子上の半田ボールを溶解させてモジュールを外部基板に実装した。
【００４７】
この第３実施形態に係るＬＥＤデバイスを第１，２実施形態と同様、１０００時間連続駆動させたところ、駆動中において安定的な駆動が確認され、また駆動後も過度の発熱、基板の変形はみられなかった。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るＬＥＤデバイス用の基板によれば、一般的に使用されているＬＥＤパッケージが使用することなくＬＥＤデバイスの製造が可能である。これにより、基板上により多くのＬＥＤを配置することができ、高精度の画面表示が可能なＬＥＤデバイスとすることができる。本発明は、高輝度のＬＥＤ素子にも対応可能であり、車両用標識灯、信号、ＬＥＤディスプレイ等、ＬＥＤが新たに応用されている各種デバイスへの応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において、単数及び複数のＬＥＤ素子を載置したときの配線パターンの例を示す図。
【図２】本発明において、放熱板の配置の状態の例を説明する図。
【図３】本発明において各種ＬＥＤ素子を搭載するときの接続方法の例を示す図。
【図４】第１実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板を示す図。
【図５】本実施形態で用いた台座の外観、断面形状を示す図。
【図６】第１実施形態で製造したＬＥＤデバイス用の基板の製造工程を説明する図。
【図７】第２実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板を示す図。
【図８】第２実施形態で製造したＬＥＤデバイス用の基板の製造工程を説明する図。
【図９】第３実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板を示す図。
【図１０】第３実施形態で製造したＬＥＤデバイス用の基板の製造工程を説明する図。
【図１１】第３実施形態で製造したＬＥＤデバイス用の基板よりＬＥＤデバイスを製造する際の工程を説明する図。
【図１２】従来のＬＥＤパッケージの構造を示す図。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ表示装置
１０ プリント配線板
１１ 配線パターン
１２ 放熱板
１３ 台座
１５ 電気絶縁層
２０ ＬＥＤパッケージ
３１ 端子
３２ 実装用端子
３３ スルーホール
３４ はんだボール
３５ 樹脂注入用ダム
３６ ダミーパターン
３７ Ｖ溝
４０ ＬＥＤモジュール
１００ ＬＥＤ素子
１０１ 台座
１０２ 樹脂
１０３ 透過プラスチック
１０４ リードフレーム
Ｔ 接着テープ
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードを適用するデバイスの製造に供される基板に関する、詳しくは、発光ダイオードの集積度が高い表示装置を製造するための基板や、表示装置を製造するために発光ダイオードを高集積度で配置することのできる発光ダイオードパッケージを製造するための基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）は、駆動特性に優れ、振動や点灯の繰り返しに強いという特長を有すると共に、小型で寿命が長く消費電力が低いという利点から、古くから各種のインジケータ用の光源として利用されている。最近では、青色ＬＥＤの実用化によりその適用範囲の拡大が期待されており、フルカラーのＬＥＤディスプレイの開発が進行している。また、もう一つの傾向としてその高輝度化があり、これにより、車両用標識灯（ストップランプ、方向指示器等）、信号、外灯への応用も検討されている。これらＬＥＤデバイスの分野は今後の急成長が期待されている。
【０００３】
図１２は、ＬＥＤデバイスの構成要素であるＬＥＤパッケージの構造の一例を概略示すものである。図１２においてＬＥＤパッケージ２０は、ＬＥＤ素子１００と、ＬＥＤ素子１００を固定する台座１０１を備え、これらが樹脂１０２により固定されている。この台座１０１は、装置駆動により生じるＬＥＤ素子１００の発熱を吸収・放熱してＬＥＤ素子１００を冷却するヒートシンクとしての機能も有する。そして、ＬＥＤ素子１００からの発光は、透過プラスチック１０３を透過して外部へ放出される。また、ＬＥＤ素子１００とリードフレーム１０４とが接続されており、ＬＥＤ素子の駆動、制御はリードフレーム１０４を介して行われている。
【０００４】
そして、上記した各種の発光ダイオードデバイスは、このＬＥＤパッケージを適宜組み合わせて製造される。例えば、ディスプレー等の表示装置は、ＬＥＤパッケージを１つの画素として、多数のＬＥＤパッケージが組み合わせて製造されている。この表示装置の製造においては、基板（プリント配線板）上にＬＥＤパッケージを所望のパターンで載置、固定し、プリント配線板の配線パターン上の端子とＬＥＤパッケージのリードフレームとを接続して製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各種ＬＥＤデバイスを製造する際のＬＥＤ素子の集積度（単位面積辺りのＬＥＤ素子の配置数）は、ＬＥＤパッケージの実装面積に依存する。しかし、従来のＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ素子を台座に載せ、更にこれを樹脂で固定するという構成を有しその大きさはＬＥＤ素子そのものよりもかなり大きく、また、リードフレームが樹脂の側面より張り出しているために実装面積が大きくする必要がある。従って、従来のＬＥＤデバイスにはＬＥＤ集積度に限界があると考えられる。
【０００６】
集積度を向上させる手段としては、ＬＥＤパッケージの小型化を図ることがその一つであるとも考えられる。しかし、パッケージを小型化しようとしても、従来のような構成のＬＥＤパッケージはその小型化にも限界があるものと考えられ、集積度の飛躍的な向上には繋がらないと考えられる。
【０００７】
また、上記したＬＥＤパッケージでは、台座を固定する樹脂は複雑な構造を有するためにその製造のためには高価な金型が必要となる。また、樹脂の成型（モールド）は、台座上に樹脂を流し込み金型中で凝固させてなされるが、この際台座表面に不純物が付着するのを防止するためにマスキングや樹脂凝固後の洗浄が必要となる。このように従来のＬＥＤパッケージは多数の構成部品よりなり、その製造工程も煩雑であった。
【０００８】
本発明は以上のような背景の下になされたものであり、ＬＥＤ素子が高集積度で配置された高精度のＬＥＤデバイス（表示装置等）を製造することができる基板を提供することを目的とする。また、近時の高輝度のＬＥＤに対応可能な基板を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述のように、ＬＥＤデバイスにおいてＬＥＤ素子の集積度に限界が生じるのは、集積度がＬＥＤパッケージのサイズに依存しており、そのパッケージの大きさが大きいことによるものである。そこで、本発明者等は、上記課題を解決する手段として、従来のＬＥＤパッケージを使用しない構成のＬＥＤデバイスについて検討した。
【００１０】
従来のＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ素子が樹脂で固定された台座上に搭載されるという構成を有する。この樹脂は台座（ＬＥＤ素子）を安定的に固定するために重要な構成部品であるが、結果的にこの樹脂がＬＥＤパッケージのサイズを増大させている。そこで、本発明者等は、台座を直接プリント配線板に埋め込み、これにより台座を固定するＬＥＤデバイスの適用を検討した。このようにすることにより、樹脂を用いることなく台座を固定することができ、その分隣接するＬＥＤ素子の間隔を減少させてＬＥＤ素子を高集積度で配置することができる。そして、かかる構成のＬＥＤデバイスを得るためには、これまでにない新たなＬＥＤデバイス用の基板が必要であるとして本発明に想到した。
【００１１】
即ち、本発明は、プリント配線板と、発光ダイオード素子を載置する１又は２以上の台座と、載置される発光ダイオードと接続するための端子とを備え、前記１又は２以上の台座がプリント配線板に直接圧入又は加工されてなる発光ダイオードデバイス用の基板である。
【００１２】
本発明に係るＬＥＤデバイス用の基板は、ＬＥＤ素子を載置するための台座を直接基板にて固定することを基本とするものであるが、この着想により以下の２つの態様でＬＥＤデバイスを得ることができる。
【００１３】
第１の態様は、かかる構成を有する基板を用いて、表示装置等のデバイスを直接的に製造するものである。即ち、台座を埋め込むプリント配線板に所定の配線パターン（ＬＥＤ素子の給電・制御用の配線等）を敷設し、更に所望のパターンで台座を圧入してＬＥＤを載置し、これを直接ＬＥＤデバイスとするのである。このようにすることで従来のＬＥＤパッケージは不要となり、ＬＥＤ素子廻りの大きさは、従来のＬＥＤパッケージで用いられていた固定樹脂等の構成部品の分だけ小さくなり、集積度の向上が見込まれる。
【００１４】
一方、本発明の第２の態様としては、本発明により台座を組み込んだプリント配線板にＬＥＤ素子を搭載してモジュール化し、別に配線パターンが敷設された外部回路（ＬＥＤ駆動、制御用基板）の上にこのモジュールを実装してＬＥＤデバイスとするものである。この場合のＬＥＤ用基板には配線パターンに替えて、外部回路への実装用の端子を設け、この実装用端子と端子（ＬＥＤ接続用の端子）とを接続することとする。そして、この態様におけるＬＥＤ用基板としては、１枚のＬＥＤ用基板に台座が所望のパターンで圧入されたものでも良く、これにＬＥＤを搭載して単一のモジュールとして外部回路と組み合わせて表示装置を製造してもよい。
【００１５】
また、この態様では、１枚のプリント配線板に複数の台座が規則的に圧入し、切断することで微小な基板を複数製造できるようにしても良い。このときのＬＥＤデバイスの製造は、切断前又は切断後にＬＥＤ素子を搭載して微小なモジュールとし、これを複数外部回路上に組み合わせて実装してＬＥＤデバイスとすることができる。このモジュールは、従来のＬＥＤパッケージのような複雑な構成を有しないことから、そのサイズも小型であり、これを組み合わせてＬＥＤデバイスとする際にも高集積度のデバイスを製造することができる。また、このように微小なモジュールを複数組み合わせてデバイスとすることで高品質な製品を製造することが可能となる。即ち、上述した第１の態様のように１枚の基板に全ての台座、ＬＥＤ素子を全て搭載させる場合、実際にＬＥＤデバイスを駆動させたときにＬＥＤの輝度にバラツキが生じればそのデバイスは全体として不良品とされる。これに対し、個々のＬＥＤ素子をモジュール化し、予め輝度の揃ったモジュールを用いることで不良品となる表示装置の製造を回避することができる。
【００１６】
第２の態様に対応したＬＥＤ用基板は、外部回路への実装用端子を備え、実装用端子と端子とが電気的に接続されている。実装用端子と端子との接続は、基板裏面に実装用端子を設けるときには、端子から実装用端子までスルーホール（ビアホール）を形成し、スルーホールめっきを施すのが好ましい。また、実装用端子を基板側面に設ける際には、両端子間を回路、ワイヤー等で接続する他、端子にめっき付スルーホールを形成し、スルーホールをハーフカットするように基板を切断することで、スルーホール内面を実装用端子とすることができる。
【００１７】
本発明に係るＬＥＤデバイス用基板において、台座上に搭載するＬＥＤ素子は１つでも複数でも良い。つまり、単色表示の表示装置とするときには、台座には１つのＬＥＤ素子を搭載すれば良く、カラーディスプレーのように複数色の発光を可能とするために、１つの台座上にＲＧＢ３原色のＬＥＤ素子を３つ配置することができる。後者のように複数のＬＥＤ素子を搭載する場合には、ＬＥＤ素子の数に応じた端子、配線を設置すれば良い。
【００１８】
但し、上記第１の態様のように基板上に配線パターンを形成するものについては、台座に１つのＬＥＤ素子を載置する場合には配線板上の配線パターンもこれに応じた１系統の配線で足りるが（図１（ａ））、複数のＬＥＤ素子を載置する場合、単層のプリント配線板では配線板上にＬＥＤ素子の数に応じた複数の配線パターンが必要となり配線パターンの形成が煩雑になる。そこで、図１（ｂ）のように、配線板を複数層とし各層にそれぞれのＬＥＤ素子に応じた配線パターンを設けることで各層の配線パターンをコンパクトとすることができる。この場合、ＬＥＤ素子への接続端子を最上層の配線板表面に集約することで、ＬＥＤ素子と各層の配線との接続を容易とすることができる。尚、上記第２の態様のように基板上に配線パターンを設けない場合には、単層の基板であっても、複数のＬＥＤ素子を搭載することは容易である。
【００１９】
ところで、最近のＬＥＤ素子は高輝度が進んでいるが、高輝度ＬＥＤの発熱量は極めて大きいことから、本発明に係るＬＥＤ用基板についても、台座のみではＬＥＤ素子の冷却、放熱が不十分となる場合があると考えられる。そして、ＬＥＤ素子の冷却が不十分となれば、その発熱が配線板にそのまま伝わり、配線板上のＬＥＤレンズ用透明プラスチックの軟化及び端子の破断、配線板自体の軟化、破損のおそれがある。
【００２０】
そこで、本発明者等は、高輝度ＬＥＤ素子の発熱を考慮して、上記構成において、台座からの熱を吸収し放散するための手法として下記の２つの改良を見出した。
【００２１】
ＬＥＤ素子の放熱性向上の第１の方法は、配線板上の端子又は配線パターンの厚さを通常のものよりも厚くすることである。これにより端子又は配線パターンの吸熱量が増加し、台座からの熱の吸収、放散を効果的に行うことができる。この端子又は配線パターンの厚さは、通常は４０μｍ程度であるが、本発明においては７０〜２００μｍ以下とするのが好ましい。２００μｍを上限とするのは、エッチングによるフットプリント形成の可否を考慮するものである。また、この配線パターンによる放熱については、基板上にダミーパターンを設け、このダミーパターンにも放熱を担わせても良い。即ち、本来の給電、制御用の配線パターンに加えて基板上の配線パターンの隙間に外部と接続することのないダミーのパターンを設け、これによっても放熱を行なうことでより効率的な放熱が可能となる。
【００２２】
そして、放熱性向上の第２の方法は、台座と接触した状態の放熱板を基板の裏面又は内層に設置することである。これにより、ＬＥＤからの発熱は台座と放熱板との双方により放散されるので、ＬＥＤを効率的に冷却することができる。
【００２３】
この放熱板は、図２（ａ）、（ｂ）のように、プリント配線板の裏面（台座の下方の面）に設置しても良く、また、内層に設置しても良い。この場合、冷却効率は図２（ａ）の裏面へ設置した方が高いことから、上記した第１の態様においてはこの設置方法が好ましい。一方、第２の態様のように、基板をモジュールとした後に外部回路に実装するときには、裏面に放熱板があると外部回路への影響が生じるおそれがあるため、図２（ｂ）のように内層に放熱板を設置するのが好ましい。放熱板の材質によっては裏面の実装用端子からの電流のリークのおそれがあので、そのためにも放熱板は内層の方が好ましい。そして、放熱板を備える第２の態様の基板において、端子と実装用端子とをめっき付スルーホールで接続する際には、めっきの前にスルーホール内面（少なくとも放熱板を貫通する箇所）に絶縁層を形成（例えば、酸化処理してスルホール内面に酸化膜を形成する）するのが好ましい。
【００２４】
また、放熱板は、少なくとも台座が取り付けられる位置に設置されていることが必要であるので、図２（ｃ）のように台座毎に放熱板を貼り付けても良い。但し、複数の放熱板を個々に貼り付けるのは煩雑であることから、図２（ａ）のように、配線板と同一面積の板としこれを貼り付けるのが好ましい。
【００２５】
更に、放熱板と台座との接触の態様としては、台座が基板を完全に貫通していても良いし、図２（ｄ）のように部分的に陥没していても良い。
【００２６】
尚、この放熱板の材質としては、熱伝導率の高い金属が好ましい。具体的には、アルミニウム及びその合金、銅及びその合金等が好ましい。
【００２７】
ＬＥＤ素子を載置する台座の構成材料は、熱伝導性の高い金属が好ましく、銅又は銅合金が好ましい。銅は熱伝導率が高いことから、ＬＥＤ素子の発熱を効率的に吸収、放熱し台座として好ましい材料である。また、銅は加工性も良好であり、微小で繊細な加工が必要となる台座の製造を容易とすることができる。また、台座の形状はＬＥＤ素子を載置、固定可能であれば特に限定されるものではないが、従来のＬＥＤパッケージで用いられている台座のようにＬＥＤ素子からの光を反射できるような凹部を有するものが好ましい。
【００２８】
そして、この台座には少なくともＬＥＤ素子を載置する面にニッケルめっき又は銀めっきを施すのが好ましい。これは、ＬＥＤ素子を直接台座に載置する場合、ＬＥＤ駆動に伴う発熱により、台座からその構成元素がＬＥＤ素子に拡散し、ＬＥＤ素子を劣化させることがあるからである。そこで、ＬＥＤ素子の載置面にニッケルめっき又は銀めっきを施すことにより、拡散障壁層として台座の構成元素の拡散を抑制することができる。
【００２９】
拡散障壁層としてこれらの金属めっきを選択するのは、台座の構成材料として銅を適用する場合において、台座本体との密着性に比較的優れているからであり、また、これらの金属については、ＬＥＤ素子への拡散が少ないからである。尚、これらの金属めっきは、少なくともＬＥＤ素子の載置する受熱面になされていれば拡散障壁層としての機能を発揮するが、微小部分に選択的にめっきを施すのはむしろ困難であることから、台座本体全面にめっきを行なっても良い。
【００３０】
尚、本発明で使用されるプリント配線板としては、一般的な配線板材料が適用できるが、ＬＥＤの発熱を考慮すると、耐熱性を考慮してシリカ系フィラー入りエポキシ樹脂、ポリイミド、ＢＴレジン、熱硬化ＰＰＥ、シアネートエステル樹脂等を適用するのが好ましい。
【００３１】
また、ＬＥＤ素子には外部回路と接続するためのワイヤーの数により２ワイヤータイプのものと、１ワイヤータイプのものがある。２ワイヤータイプのＬＥＤ素子は＋側ワイヤー及び−側ワイヤーの２本のワイヤーが装着されており、それぞれのワイヤーが外部回路に接続されるようになっており、これらにより電流の入出力がなされる。一方、１ワイヤータイプのＬＥＤ素子は＋側のワイヤーのみが接続されており、ワイヤーから入力された電流が底面へ出力されるようになっている。本発明に係る基板はいずれのタイプのＬＥＤ素子にも対応することができる。
【００３２】
図３は、本発明に係る基板に各種のＬＥＤ素子を接続したときの状態を示す図である。まず、２ワイヤータイプのＬＥＤ素子を適用する場合、図３（ａ）、（ｂ）のように、放熱板の有無に関わらず、２本のワイヤーを基板上の回路と接続することとなる。一方、１ワイヤータイプのＬＥＤ素子を適用する場合、図３（ｃ）のように、基板上の＋側回路とワイヤーとを接続すれば、台座と放熱板とは接触しており予め導通がとられているので別にワイヤーを設置することなく導通をとることができる。
【００３３】
但し、図３（ｂ）のように、放熱板と台座とが電気的に接触する場合において、電流を台座の側面又は下方に流したくないときがある。この場合、放熱板と台座との接触面に電気絶縁層を形成するのが好ましい。この電気絶縁層としては、エポキシ樹脂、ポリイミド、ＢＴレジン等が適用できる。この電気絶縁層を負荷した態様の例としては、図３（ｄ）、（ｅ）のような場合がある。この図３は、放熱板を基板の裏面に設けた場合であるが、内層に放熱板を設置する場合にも同様である。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。以下の説明では、上記した本発明の２つの態様に対応するＬＥＤデバイス用基板を製造した。
【００３５】
第１実施形態：本実施形態では、本発明の第１の態様、即ち、所定の配線パターンが敷設されたＬＥＤ表示装置用の基板を製造した。本実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板外観を図４に示す。図４のＬＥＤデバイス用の基板は、所定の配線パターン１１がプリントされたプリント配線板１０（寸法：５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ）と、その裏面にアルミニウムからなる厚さを除き同一寸法のアルミニウムからなる放熱板１２（厚さ１．５ｍｍ）とからなる。そして、プリント配線板１０には台座１３が５ｍｍ間隔で圧入されている。
【００３６】
この台座１３は銅製であり、中央に凹部を有する円柱形状を有する。この台座１３の外観を図５に示す。この台座１３は全面に硬質銀めっきを下地としてニッケル硬質めっきが総厚さ３μｍで施されている。
【００３７】
本実施形態に係るＬＥＤ用基板は以下に説明する工程で製造した。まず、銅箔が貼り合わされたガラスエポキシ樹脂板１０ａにエッチングにより配線パターン１１を形成し、プリント配線板１０を製造する（図６（Ａ））。次に、図６（Ｂ）のように、放熱板となるアルミニウム板１２ａを用意し、台座の圧入位置に対応する箇所に下孔１４を空ける。このときの下孔１４の径は、仕上となる台座とほぼ同じ径とし、放熱板を貫通しないように同一深さの孔とした。
【００３８】
プリント配線板１０と放熱板１２とを位置決めして貼り合わせる（図６（Ｃ））。この工程は、粘着シートＴを介してプリント配線板１０と放熱板１２とを加熱、圧着することにより行う。そして、プリント配線板１０と放熱板１２との接合が完了したら、プリント配線板の所定位置に孔を空ける。
【００３９】
そして、図６（Ｄ）のように台座１３をプリント配線板１０の１４に圧入して固定し、ＬＥＤデバイス用の基板とした。
【００４０】
第２実施形態：本実施形態では、第１実施形態と同様の基板であるが、台座と放熱板との接触部に電気絶縁層を備える基板を製造した。本実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板を図７に示す。この基板は基本的に第１実施形態に係る基板と同様の構成、寸法であるが、放熱板１２と台座１３との接触面に電気絶縁層１５を備える点において異なる。この電気絶縁層１５は、エポキシ樹脂からなる。
【００４１】
本実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板の製造工程を図８に示す。この製造工程は、第１実施形態の工程とほぼ同様であり、まず、ガラスエポキシ樹脂板１０ａに配線パターン１１を形成し、プリント配線板１０を製造する（図８（Ａ））。そして、図８（Ｂ）のように、放熱板となるアルミニウム板１２ａの台座の圧入位置に下孔１４ａを空ける。但し、このときの下孔１４ａの径は、台座の径よりも０．５〜１．０ｍｍ大きい寸法とし、更に、下孔１４ａは放熱板１２を貫通するようにしている。そして、この下孔１４ａに絶縁層となるエポキシ樹脂１５ａを充填する。
【００４２】
樹脂が凝固したら、プリント配線板１０と放熱板１２とを位置決めして貼り合わせ（図８（Ｃ））、接合が完了したら、プリント配線板の所定位置に孔１４を空ける。そして、図８（Ｄ）のように台座１３をプリント配線板１０の孔１４に圧入して固定し、ＬＥＤデバイス用の基板とした。
【００４３】
以上の第１、第２実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板について、ＬＥＤ素子を載置、接続し、更に、レンズを取り付けてＬＥＤ表示装置とた。そして、これを給電系統に接続し、１０００時間連続駆動させたところ、駆動中において安定的な駆動が確認され、また駆動後も過度の発熱、基板の変形はみられなかった。
【００４４】
第３実施形態：本実施形態では、本発明の第２の態様、即ち、配線パターンに替えて外部回路への接続端子を備える基板を製造した。本実施形態に係る基板は、１枚のプリント配線板に台座及び端子が規則的に配されており、ＬＥＤデバイスとする際にはこの基板にＬＥＤ、樹脂を設置した後に順次切断して、１の基板に１つの台座、ＬＥＤ素子を備えるモジュールとしこれを別に用意した外部基板に実装するようにした。本実施形態に係る基板の一単位を図９に示す。この基板は、表面にＬＥＤと接続される端子３１と裏面に外部回路への実装用端子３２とを備えるプリント配線板１０（寸法：１５ｍｍ×１５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ）に、台座１３が圧入されている。プリント配線板１０の端子３１と実装用端子３２とは配線板１０を貫通する内面めっきしたスルーホール３３により電気的に接続されており、更に実装用端子ははんだボール３４を備える。また、基板の表面には、ＬＥＤ搭載後にレンズとなる透明樹脂を流し込む際のガイドとしてダム３５が印刷されている。尚、台座１３は、第１実施形態と同様の形状、材質よりなり、全面に硬質銀めっき及びニッケル硬質めっきが施されている。
【００４５】
本実施形態に係るＬＥＤ用基板の製造は、以下に説明する工程で製造した。まず、ガラスエポキシ樹脂板１０（寸法：５５ｍｍ×７５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ）の表面に端子３１とダム３５とをエッチングにより形成し、端子３１の周囲にダミーパターン３６を形成した。また、裏面にも実装用端子３２をエッチングで形成して、半田ボール３４を取り付けた。これらの端子の厚さは１００μｍとした。更に、後の切断工程のためにガラスエポキシ樹脂板１０に格子状にＶ溝３７を切った（以上の工程は図１０（Ｂ）である）。そして、台座圧入用の下穴１４を規則正しく空け、更に、端子３１と実装用端子３２とを接続するためスルーホール３３を空けた後に内面をめっきした（図１０（Ｃ））。以上の処理をしたプリント配線板に台座１３を順次圧入して固定しＬＥＤデバイス用基板を製造した（図１０（Ｄ））。
【００４６】
このＬＥＤ用基板を適用したＬＥＤ表示装置の製造工程は、図１１のように説明される。ＬＥＤ用基板にＬＥＤ素子１００を順次ろう付けし、ＬＥＤ素子１００と端子３１とをワイヤーで接続する（図１１（Ａ））。次に、ＬＥＤ搭載面に透明樹脂３８を流し込む、この際、樹脂注入装置は基板上に印刷されたダム３５を目印に注入を行う（図１１（Ｂ））。そして、樹脂凝固後、基板をＶ溝３７に沿って切断して複数のモジュール４０を得る（図１１（Ｃ））。このようにして製造したＬＥＤモジュール４０を、予め給電回路が敷設された外部基板４１上にマウンターで載置した（図１１（Ｄ）。そして、全てのモジュールを載置した後に外部基板ごとリフローして実装端子上の半田ボールを溶解させてモジュールを外部基板に実装した。
【００４７】
この第３実施形態に係るＬＥＤデバイスを第１，２実施形態と同様、１０００時間連続駆動させたところ、駆動中において安定的な駆動が確認され、また駆動後も過度の発熱、基板の変形はみられなかった。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るＬＥＤデバイス用の基板によれば、一般的に使用されているＬＥＤパッケージが使用することなくＬＥＤデバイスの製造が可能である。これにより、基板上により多くのＬＥＤを配置することができ、高精度の画面表示が可能なＬＥＤデバイスとすることができる。本発明は、高輝度のＬＥＤ素子にも対応可能であり、車両用標識灯、信号、ＬＥＤディスプレイ等、ＬＥＤが新たに応用されている各種デバイスへの応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において、単数及び複数のＬＥＤ素子を載置したときの配線パターンの例を示す図。
【図２】本発明において、放熱板の配置の状態の例を説明する図。
【図３】本発明において各種ＬＥＤ素子を搭載するときの接続方法の例を示す図。
【図４】第１実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板を示す図。
【図５】本実施形態で用いた台座の外観、断面形状を示す図。
【図６】第１実施形態で製造したＬＥＤデバイス用の基板の製造工程を説明する図。
【図７】第２実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板を示す図。
【図８】第２実施形態で製造したＬＥＤデバイス用の基板の製造工程を説明する図。
【図９】第３実施形態に係るＬＥＤデバイス用の基板を示す図。
【図１０】第３実施形態で製造したＬＥＤデバイス用の基板の製造工程を説明する図。
【図１１】第３実施形態で製造したＬＥＤデバイス用の基板よりＬＥＤデバイスを製造する際の工程を説明する図。
【図１２】従来のＬＥＤパッケージの構造を示す図。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ表示装置
１０ プリント配線板
１１ 配線パターン
１２ 放熱板
１３ 台座
１５ 電気絶縁層
２０ ＬＥＤパッケージ
３１ 端子
３２ 実装用端子
３３ スルーホール
３４ はんだボール
３５ 樹脂注入用ダム
３６ ダミーパターン
３７ Ｖ溝
４０ ＬＥＤモジュール
１００ ＬＥＤ素子
１０１ 台座
１０２ 樹脂
１０３ 透過プラスチック
１０４ リードフレーム
Ｔ 接着テープ
Claims (11)
- プリント配線板と、発光ダイオード素子を載置する１又は２以上の台座と、載置される発光ダイオードと接続するための端子とを備え、
前記１又は２以上の台座がプリント配線板に直接圧入又は加工されてなる発光ダイオードデバイス用の基板。 - プリント配線板は所定の配線パターンが形成されている請求項１記載の発光ダイオードデバイス用の基板。
- プリント配線板は多層構造を有し、少なくともいずれか一の層の表面上に配線パターンが形成されている請求項２記載の発光ダイオードデバイス用の基板。
- プリント配線板は、表面に端子を備えると共に、側面又は裏面の少なくともいずれかに外部回路への実装用端子を備え、端子と実装用端子とが電気的に接続されている請求項１記載の発光ダイオードデバイス用の基板。
- 端子と実装用端子とを電気的に接続するスルーホールを有する請求項４記載の発光ダイオードデバイス用の基板。
- 端子又は配線パターンの厚さは７０〜２００μｍである請求項１〜５記載の発光ダイオードデバイス用の基板。
- プリント配線板の裏面又は内層に、金属からなる放熱板を備え、台座と放熱板とが接触するようになっている請求項１〜請求項６記載の発光ダイオードデバイス用の基板。
- 放熱板は、アルミニウム、銅、又はこれらの合金からなる請求項１又は請求項７記載の発光ダイオードデバイス用の基板。
- 台座は、銅又は銅合金よりなる請求項１〜請求項８記載の発光ダイオードデバイス用の基板。
- 台座は、少なくとも発光ダイオード素子を載置する受熱面上にニッケルめっき又は銀めっきがなされている請求項１〜請求項９記載の発光ダイオードデバイス用の基板。
- 放熱板は、台座との接触面に電気絶縁層を有する請求項５〜請求項１０記載の発光ダイオードデバイス用の基板。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006066519A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Kyocera Corp | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 |
| JP2006128265A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Kyocera Corp | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 |
| WO2008062812A1 (fr) * | 2006-11-21 | 2008-05-29 | Showa Denko K.K. | Dispositif d'émission de lumière et dispositif d'émission de lumière de surface |
| JP2009539233A (ja) * | 2006-05-30 | 2009-11-12 | ネオバルブ テクノロジーズ，インコーポレイテッド | 高出力、高放熱効率を備えた発光ダイオード照明装置 |
| WO2010034873A1 (en) * | 2008-09-26 | 2010-04-01 | Kone Corporation | Arrangement and method in connection with a lighting apparatus |
| JP2011181819A (ja) * | 2010-03-03 | 2011-09-15 | Stanley Electric Co Ltd | 光半導体素子および光半導体装置 |
| WO2017014127A1 (ja) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | 株式会社村田製作所 | Ｌｅｄ搭載基板 |
-
2002
- 2002-10-17 JP JP2002302902A patent/JP2004140150A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006066519A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Kyocera Corp | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 |
| JP2006128265A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Kyocera Corp | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 |
| JP2009539233A (ja) * | 2006-05-30 | 2009-11-12 | ネオバルブ テクノロジーズ，インコーポレイテッド | 高出力、高放熱効率を備えた発光ダイオード照明装置 |
| WO2008062812A1 (fr) * | 2006-11-21 | 2008-05-29 | Showa Denko K.K. | Dispositif d'émission de lumière et dispositif d'émission de lumière de surface |
| TWI427368B (zh) * | 2006-11-21 | 2014-02-21 | Showa Denko Kk | 發光裝置及面發光裝置 |
| WO2010034873A1 (en) * | 2008-09-26 | 2010-04-01 | Kone Corporation | Arrangement and method in connection with a lighting apparatus |
| JP2011181819A (ja) * | 2010-03-03 | 2011-09-15 | Stanley Electric Co Ltd | 光半導体素子および光半導体装置 |
| WO2017014127A1 (ja) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | 株式会社村田製作所 | Ｌｅｄ搭載基板 |
| JPWO2017014127A1 (ja) * | 2015-07-21 | 2018-05-24 | 株式会社村田製作所 | Ｌｅｄ搭載基板 |
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