JP2005051184A - プリント配線板、照明装置およびプリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 LEDチップがパッド上にフリップチップ実装により接合されるプリント配線板において、LEDチップとの接合強度を高められ、パッドがエッチングにより形成される際のエッチング不良を低減できるプリント配線板を提供すること。
【解決手段】 プリント配線板上に対向配置された、LEDチップのp電極用のパッド81と、n電極用のパッド85を、その間の絶縁領域89における一方端の間隔(エッジ811と851の間隔)がD1、他方端の間隔がD2(>D1)になるように、エッチングにより形成する。
【選択図】 図4
【解決手段】 プリント配線板上に対向配置された、LEDチップのp電極用のパッド81と、n電極用のパッド85を、その間の絶縁領域89における一方端の間隔(エッジ811と851の間隔)がD1、他方端の間隔がD2(>D1)になるように、エッチングにより形成する。
【選択図】 図4
Description
本発明は、プリント配線板、照明装置およびプリント配線板の製造方法に関する。
例えば、照明装置の分野では、片面にp電極とn電極を配置させた、数百μm角の大きさのLEDベアチップ(以下、単に「LEDチップ」という。)を、フリップチップ方式でプリント配線板(以下、単に「配線板」という。)上に多数個高密度に実装して、照明装置として用いたものが出現している。
図11は、一のLEDチップ910が、配線板900上に形成されたp電極911用のパッド901とn電極912用のパッド902上にフリップチップ実装されている状態を拡大して示した平面図であり、LEDチップ910とパッド901、902とを区別するため、LEDチップ910の方を太線で示すと共に、その裏面(下面)側に配置されたp電極911、n電極912を透視して示している。
同図に示すように、LEDチップ910のp電極911とn電極912は、間隔d、例えば、LEDチップ910が約300〔μm〕角の場合、約20〔μm〕をおいて対向配置されている。この間隔dは、発光部(ここでは、p電極911)の面積をより広くとるため、できるだけ狭く設定される。
一方、配線板900は、そのパッド901、902がウェットエッチングにより形成されたものが用いられ、パッド901、902は、対応するp電極911、n電極912の形状に合うように間隔Dをおいて対向配置されている。
LEDチップ910は、フリップチップボンダ装置により、配線板900上における設計上の実装位置まで搬送され、金(Au)等のバンプ(不図示)を介して押圧されながら熱および超音波による振動を加えられることによって接合される。
上記のような照明装置では、高光出力を得るため多くの電力が供給される。そのため発熱量が多くなり、LEDチップ910と配線板900の熱膨張率の違いからLEDチップ910と配線板900の接合部分にクラックが生じ、接合不良等が発生する場合がある。
そこで、従来では、パッド901、902の対向部分の間隔Dを均一かつ可能な限り狭く設定することで、バンプを形成できる面積をより広くとれるようにして接合強度を高め、クラック発生を防止するようにしている。
特開2002−232016号公報
しかしながら、パッド901、902の間隔を狭くすると、配線板製造時のエッチング工程において、除去すべき領域の、特に中央(図中のZ)の部分にエッチング液が入り込みにくく、エッチング不良となってその部分が繋がったままになりショートが発生するものが現れ、歩留まりが悪いという問題が生じる。パッド間隔を全体的に広くすると、エッチング不良を解消できるが、バンプ形成のための面積がその分狭くなるから接合強度が低くなってしまう。
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであって、接合強度を高められ、エッチングによるショート発生率を少なくすることを可能ならしめるプリント配線板、照明装置およびプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、第1と第2の電極を有する片面電極型の光半導体素子がフリップチップ実装される実装面上の、前記第1と第2の電極と対応する位置に、導電性の第1と第2のパッドが平面視帯状の絶縁領域を挟んで対向配置されたプリント配線板であって、前記帯状の絶縁領域の、一方端の第1の領域におけるパッド間隔をD1、他方端の第2の領域におけるパッド間隔をD2としたとき、D1<D2の関係になっていることを特徴とする。
また、前記帯状の絶縁領域を、第1、第2の領域、これらに挟まれる第3の領域に分け、第3の領域におけるパッド間隔をD3とした場合に、D1≦D3<D2の関係になっていることを特徴とする。
また、前記光半導体素子は、一定の方向に振動が加えられる超音波接合により、バンプを介して前記プリント配線板に接合されるものであり、前記帯状の絶縁領域の形状は、平面視でほぼL字状になっており、前記第1の領域は、前記一定の方向とほぼ平行な方向に伸び、前記第2の領域は、前記一定の方向とほぼ直交する方向に伸びる形状になっていることを特徴とする。
さらに、(D1)≦(D2)/2の関係を満たすことを特徴とする。
また、前記第1と第2のパッドの厚みをVとしたとき、V≦(D1)/2≦(D2)/4の関係を満たすことを特徴とする。
さらに、前記光半導体素子として、一辺が250(μm)以上400(μm)以下の範囲のいずれかの値となる矩形状のものが使用される場合に、D1≦100(μm)であることを特徴とする。
また、前記第1と第2のパッドは、ウエットエッチングにより形成されたものであることを特徴とする。
また、少なくとも無機質フィラーおよび樹脂組成物を含むコンポジット材料から形成される絶縁板が一層、または複数層の積層構造からなる基板を有し、前記第1と第2のパッドは、前記基板の表面に形成されており、前記基板の裏面には、放熱部材が取着されていることを特徴とする。
さらに、前記無機質フィラーとして、Al2O3、MgO、BN、SiO2、SiC、Si3N4およびAlN等の内、少なくとも一種類のフィラーが用いられていることを特徴とする。
また、前記放熱部材は、銅もしくはアルミニウムからなる金属板であることを特徴とする。
本発明は、第1と第2の電極を有する片面電極型の光半導体素子がプリント配線板にフリップチップ実装されてなる照明装置であって、上記のプリント配線板が用いられていることを特徴とする。
本発明は、第1と第2の電極を有する片面電極型の光半導体素子がフリップチップ実装されるプリント配線板の製造方法であって、絶縁板の一方の面に、前記第1と第2の電極と対応する導電性の第1と第2のパッドをウエットエッチングにより形成するパッド形成工程を含み、前記第1と第2のパッドは、平面視帯状の絶縁領域を挟んで対向配置すると共に、前記帯状の絶縁領域の、一方端の第1の領域におけるパッド間隔をD1、他方端の第2の領域におけるパッド間隔をD2としたとき、D1<D2の関係を満たす形状になっていることを特徴とする。
以上説明したように、本発明に係るプリント配線板は、第1と第2の電極を有する片面電極型の光半導体素子がフリップチップ実装される実装面上の、前記第1と第2の電極と対応する位置に、導電性の第1と第2のパッドが平面視帯状の絶縁領域を挟んで対向配置されたプリント配線板であって、前記帯状の絶縁領域の、一方端の第1の領域におけるパッド間隔をD1、他方端の第2の領域におけるパッド間隔をD2としたとき、D1<D2の関係になっている。
これにより、例えば、第1と第2のパッドがウエットエッチングにより形成され、光半導体素子が超音波接合等の一定の方向に振動が加わる接合方法によりバンプを介して接合されるものである場合に、バンプ形成に影響を与えないように、第1の領域における間隔D1をできるだけ狭くすると共に、第2の領域における間隔D2を広くとるようにすれば、バンプ形成面積を大きくとることができ接合強度を高めることができ、かつ絶縁領域におけるエッチング液の循環(入れ代わり)がなされ易くなって、エッチング工程におけるエッチング不良によるショートの発生率を低減させることが可能(ひいてはコスト低減が可能)になる。
また、前記帯状の絶縁領域を、第1、第2の領域、これらに挟まれる第3の領域に分け、第3の領域におけるパッド間隔をD3とした場合に、D1≦D3<D2の関係になっている。
これにより、例えば、第1と第2のパッドをウエットエッチングにより形成する場合、第2と第3の領域へのエッチング液の循環がなされ易くなり、エッチング不良によるショートの発生率を低減させることができる。
さらに、前記光半導体素子は、一定の方向に振動が加えられる超音波接合により、バンプを介して前記プリント配線板に接合されるものであり、前記帯状の絶縁領域の形状は、平面視でほぼL字状になっており、前記第1の領域は、前記一定の方向とほぼ平行な方向に伸び、前記第2の領域は、前記一定の方向とほぼ直交する方向に伸びる形状になっている。
例えば、前記光半導体素子として、平面視、その外観が矩形状であり、片側の面の、一の角の隅に第1の電極、間隔をおいて残りの部分に第2の電極が配されており、電極対向領域における形状が上記L字状に類似する形状になっているものが使用され、第1の電極が第1のバンプを介して第1のパッド上に、第2の電極が第2のバンプを介して第2のパッド上に接合される場合に、第1の領域における間隔D1をできるだけ狭く、第2の領域における間隔D2を広くすることにより、第1、第2のバンプをより大きく楕円状に形成することが可能になり、接合強度をより強くできる。
また、(D1)≦(D2)/2の関係を満たすようにしている。これにより、例えば、第1と第2のパッドをウエットエッチングにより形成する場合、接合強度を高めながらさらにエッチング不良によるショートの発生率を低減させることができる。
さらに、前記第1と第2のパッドの厚みをVとしたとき、V≦(D1)/2≦(D2)/4の関係を満たすようにしている。これにより、接合強度を高めながらさらにエッチング不良によるショートの発生率を低減させることができる。
また、前記光半導体素子として、一辺が250(μm)以上400(μm)以下の範囲のいずれかの値となる矩形状のものが使用される場合に、D1≦100(μm)にしている。これにより、接合強度を高めながらさらにエッチング不良によるショートの発生率を低減させることができる。
また、本発明に係るプリント配線板の製造方法は、第1と第2の電極を有する片面電極型の光半導体素子がフリップチップ実装されるプリント配線板の製造方法であって、絶縁板の一方の面に、前記第1と第2の電極と対応する導電性の第1と第2のパッドをウエットエッチングにより形成するパッド形成工程を含み、前記第1と第2のパッドが、平面視帯状の絶縁領域を挟んで対向配置すると共に、前記帯状の絶縁領域の、一方端の第1の領域におけるパッド間隔をD1、他方端の第2の領域におけるパッド間隔をD2としたとき、D1<D2の関係を満たす形状になるようにしている。
これにより、例えば光半導体素子が超音波接合等の一定の方向に振動が加わる接合方法によりバンプを介して接合されるものである場合に、バンプ形成に影響を与えないように、第1の領域における間隔D1をできるだけ狭くすると共に、第2の領域における間隔D2を広くとるようにすれば、バンプ形成面積を大きくとることができ接合強度を高めることができ、かつ絶縁領域におけるエッチング液の循環(入れ代わり)がなされ易くなって、エッチング工程におけるエッチング不良によるショートの発生率を低減させることが可能になる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施の形態に係る照明ユニット1の平面図である。照明ユニット1は、配線板2上に、64個のLEDチップ11〜74が8行8列(「行」は、上から1、2・・8行目、「列」は左から1、2・・8列目とする。)のマトリクス上に整然と実装されてなる。ここでは、LEDチップ11〜74は、それぞれが平面視で縦横(図5の長さL)ともに約300(μm)の寸法になっており、それぞれがフリップチップ方式により実装されている。
配線板2は、無機質フィラー入り熱硬化性樹脂からなる絶縁板5、6(図3参照)の表面に金属からなる導体パターン(以下、「パッド」ともいう。)8、7がウエットエッチングにより形成されてなる基板3、4が複数層(本例では、2層)に積層された構成をしている。図1では、上部基板3のみが表れている。なお、本実施の形態では、絶縁板5、6には、無機質フィラーとしてアルミナを、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用したアルミナコンポジット基板が用いられている。また、パッド7、8には、銅(Cu)が用いられている。これらパッド7、8は、主に、各行における奇数列目のLEDチップと偶数列目のLEDチップの各々同士を直列に接続する目的で形成されたものである。
図2は、図1におけるA部、すなわち1行4列目のLEDチップ14およびその付近の詳細図であり、図3は、図2のB−B線に沿ってLEDチップ14と配線板2を切断したときの矢視断面図である。また、図4は、LEDチップ14が実装されていない状態の配線板2の実装面の平面図、図5は、LEDチップ14の電極側の面の平面図である。
なお、図2は、LEDチップ14が設計上の実装位置に正規の実装姿勢で実装された場合の例を示しており、LEDチップ14と導体パターン81、85とを区別するため、LEDチップ14を太線で示すと共に、LEDチップ14の電極側の面(下面)に配置されたアノード電極(p電極)145、カソード電極(n電極)146を透視して示している。また、図2では、フリップチップ実装の接合部材としてのバンプ91、92、93を破線で示している。このバンプ91〜93は、ここでは、金(Au)が用いられ、図中S、T、U点は、バンプの配置位置の中心点を示している。
各図に示すように、LEDチップ14は、絶縁性の透明のサファイア基板141上にAlInGaN系のN型層142、活性層143、P型AlInGaN層144が積層された構造の片面電極型のものであり、P型層に設けたp電極145とN型層に設けたn電極146を介して給電されるようになっている。
一方、パッド81の一方端部分82、パッド85の一方端部分86は、それぞれp電極145、n電極146と対応した配置関係で、かつ類似した形状に形成されている。
LEDチップ14は、フリップチップ実装された状態で、p電極145がパッド81の一方端部分82とバンプ91、92を介して接続され、n電極146がパッド85の一方端部分86とバンプ93を介して電気的に接続される。なお、いうまでもなく、上記パッド81の他方端部分は、LEDチップ16(図1)のn電極と、パッド85の他方端部分は、LEDチップ12のp電極とそれぞれ接続される。
LEDチップ14の実装には、公知のフリップチップボンダ装置(不図示)が用いられる。このフリップチップボンダ装置は、配線板2が載置されたステージを移動制御して、配線板2上におけるLEDチップ14の設計上の実装位置を、別の場所からLEDチップ14を吸着、搬送して停止しているコレットの位置に合わせた上で、コレットを降下させ、その先端に吸着されたLEDチップ14をバンプを介して配線板2に押圧した状態で所定時間だけ熱および超音波振動を加えて配線板2に接合する装置である。
具体的に説明すると、設計上の実装中心となる位置(図4に示す点H)を挟んで絶縁板5上に2つの認識マーク(ここでは、不図示)を予め形成しておき、これら認識マークの位置を画像認識装置によって認識し、その認識結果から当該実装中心(点H)の位置を求める。一方で、コレットに吸着されているLEDチップ14を認識し、その形状からコレットに吸着されて停止しているLEDチップ14の中心(LEDチップ14の縦、横をそれぞれ2等分する直線の交点の位置:図5の点G)のX−Y平面上における位置を求める。
そして、求めた実装中心の位置と、LEDチップ14の中心位置との位置ずれ量を演算し、その位置ずれ量の分だけコレットを移動させて位置補正を行い、実装中心の位置とLEDチップの中心位置との位置合わせを行う。また、LEDチップ14の吸着姿勢から、その向きが実際に実装すべき向き(正規実装姿勢)からどれだけずれているか(回転しているか)を求め、ずれている場合には、そのずれ量を補正する向きにコレットを回転(自転)させる。なお、バンプ91、92、93は、上記位置あわせ工程の前に、パッド上のS、T、U点を中心位置として形成される。
位置合わせが終わると、コレットを降下させ(LEDチップ14が配線板2上の設計位置にバンプを介して置かれることになる。)、超音波接合を実行する。
本実施の形態のLEDチップは、照明ユニットに用いられるものであるため、超音波振動のパワー(具体的には、振幅の量)が表示装置等に用いられる場合の数倍の大きさ、ここでは、表示装置等の場合に通常200〔mW〕程度のところを400〔mW〕程度にされて実装される。具体的には、所定の温度の熱が加えられると共に、約150〔g〕の押圧力で押圧され、約60〔kHz〕の周波数、コレットの先端位置において数μmの振幅となる超音波振動が約0.3秒間加えられる。この超音波振動が、ここでは図2に示す矢印方向に印加され(以下、この振動の方向を「超音波印加方向」という。)、これによりバンプ91〜93は、それぞれが超音波印加方向に押し広げられるように変形しながら潰され平面視楕円状になり、ここでは、X方向長さが約120〔μm〕、Y方向長さが約90〔μm〕、厚みが約15〔μm〕になる。
なお、一のLEDチップに対しほぼ同一の大きさの3個のバンプを用いるようにしているのは、LEDチップの実装位置精度がより向上するからである。すなわち、2個のバンプを用いる場合、LEDチップは、コレットにより設計位置まで搬送されたとき2点支持されることになり、仮に傾斜した状態で超音波が印加されると実装位置が微小とはいえ本来の位置からずれることがあるが、3個の場合、3点支持になって2点支持よりも安定した状態で実装できるからである。
図5において、LEDチップ14のp電極145とn電極146が対向する領域(電極対向領域)150の間隔d(電極の外縁(エッジ)148と149間の距離)は、平面視においてどの位置でもほぼ均一(ここでは、約20〔μm〕)になっている。この間隔dは、LEDチップのp電極(発光部)の、配線板2と対向する側の面積(発光面積)をより大きくとれるように、n電極の大きさとの関係からできるだけ狭く設定される。
一方、図4より、配線板2における、平面視、パッド81、85に挟まれる帯状の絶縁領域(斜線部)89では、当該領域89を、一方端の領域Jと、他方端の領域Kと、領域J、Kに挟まれる領域Mに分けたとき、領域Jにおける間隔D(パッド81のエッジ811と、パッド85のエッジ851間の距離。以下「パッド間隔」という。)が「D1(約50〔μm〕)」、領域Kにおけるパッド間隔が「D2(約100〔μm〕)」、領域Mにおけるパッド間隔が、D1以上D2以下の範囲内で、領域Jに近づく方向に段階的に広くなっている。
このように領域Kのパッド間隔を領域Jに対し広くするのは、配線板2の製造工程内のエッチング工程において、パッド81、85のエッチング不良によるショート発生率をより少なくするためである。
すなわち、従来では、パッド間隔を均一かつできるだけ狭くしてバンプ形成面積を広くとるようにしていたが(図11)、間隔を狭くすると、どうしてもエッチング工程で除去すべき部分(絶縁領域)の、特に中央部(点Hに近い部分)にエッチング液が回り込みにくくなり、エッチング不良が発生することが多くなる。これを解消するには、パッド間隔を全体的に広くとりエッチング液が入り込み易くすれば良いが、それではバンプの形成面積を減らさざるを得なくなり接合強度を確保できなくなる。
一方で、超音波接合では、押し潰されたバンプが、例えばパッドの絶縁領域に流入し始めると、そのほとんどが流れ込んでしまいパッド上にわずかしか残らなくなって接合不良となったり、流れ込んだバンプによりパッド間がショートしたり、またp電極の外側(例えば、図2のE部)にはみ出すと、LEDチップのp−nジャンクション間(N型層142とP型層144:図3)がショートするといった問題が発生する場合があり、さらに印加される超音波振動等のばらつきにより、バンプの押し広げられる範囲もある程度ばらつくことがあるため、単にバンプの量を増やして接合強度を高めるなどといったことができず、バンプの形成位置、量等は制限される。
そこで、本実施の形態では、このような制限のもと、大きさがほぼ同じバンプ91〜93を、その形成面積をできるだけ大きく取れるように形成しようとした場合、超音波印加方向の関係から、p電極145について、バンプは実際にはp電極145の、図5に示すa領域に形成され、b領域には形成されないことを考慮して、パッド81の、当該p電極のb領域(バンプ非形成領域)に対応する部分(図4の位置QからRまでの部分)を形成しないようにして(接合に寄与しない部分のため接合強度に影響を与えない。)、一方のパッド間隔を広め、エッチング液を絶縁領域内に流出入させ易くしてエッチング不良の発生を低減させているのである。
なお、n電極146については、LEDチップの構成上、p−nジャンクション間のショートを考慮する必要がないため、図2に示すようにバンプ93が多少外側にはみ出しても問題にならず、バンプ91、92と同じ大きさとすることができる。
このように超音波印加方向の関係から、絶縁領域89の一端の領域のパッド間隔を広くとることが可能であり、そうすることにより接合面積を減らすことなくエッチング不良によるショートの発生率の低減を図ることが可能になる。
図6は、パッド間隔とエッチング時のショート発生率の関係を示すグラフである。
同図は、一例として、実験により、(1)パッド間隔D1を50〔μm〕、パターン厚さVを30〔μm〕、(2)D1を50〔μm〕、Vを20〔μm〕とし、パッド間隔D2の値を50(D1=D2で従来の場合に相当)、100、150、200〔μm〕のそれぞれに変化させたときのショート発生率、および(3)D1を45〔μm〕、Vを30〔μm〕、(4)D1を45〔μm〕、Vを20〔μm〕とし、パッド間隔D2の値を45(D1=D2で従来の場合に相当)、90、150、200〔μm〕のそれぞれに変化させたときのショート発生率を示している。このショート発生率は、D2を上記それぞれの値に設定した配線板を多数、試料として作成し、これらを同一のエッチング条件(使用する液、処理時間等)でエッチングを行った場合の、p電極用パッドとn電極用パッドの領域Mにおけるエッチング不良によるショートの発生率を示したものであり、上に行くほど発生率が高いことを示すものである。
同図に示すように、(1)〜(4)のいずれの場合も、パッド間隔D2を従来の値よりも大きくすると、絶縁領域89内へのエッチング液の流出入が行われ易くなってショート発生率が減少して行き、特に2倍、(1)(2)の場合に100〔μm〕以上、(3)(4)の場合に90〔μm〕以上にすると発生率を大きく抑えられることが判る。当該グラフは、D1を45、50〔μm〕とした場合の例を示したものであるが、他の値、例えば55〔μm〕等とした場合でも、同様にD2を大きくするに連れてショート発生率が減少し、2倍以上にすると発生率を大きく抑えられるという傾向があることを確認できた。
なお、パターン厚さVとパッド間隔Dの関係は、Vが大きくなるほどDを広くしなければエッチングによるショート発生率が上がることが知られており、例えば導体表面のある点を中心とした部分についてエッチングが行われた場合に、導体の厚さ方向のエッチング速度と、導体の面に平行な方向のエッチング速度がほぼ同等と考えると、導体の厚さ方向に厚さVだけエッチングが進んだ時(絶縁板に達した時)に、導体の面に平行な方向には、導体を上方から見ると、当該点を中心にほぼ半径Vの円の範囲にエッチングが進んでいる(具体的には、導体の、当該点を中心に半径Vの球の半分に相当する部分がエッチングにより除去されている)と考えることができる。ここで、当該半径Vの円の直径の両端を相対向するパッドの端部と置き換えると、各パッドは、上記点の位置でちょうど離間していることになり、その場合のパッド間隔Dは、直径の2Vに相当することになる。エッチングが進むに連れて、パッドが除去されて行き、パッド間隔Dが広くなっていくので、この意味で、パッド間隔Dは、2Vを最小値としてとらえることができる。
このようにパッド間隔Dの最小値を2Vとできることと、パッド間隔Dを広くすればショート発生率が低下することを合わせて考慮すれば、エッチングによる絶縁領域の生成には、D≧2Vの関係とすることが望ましいといえる。
これより、V≦(D1)/2≦(D2)/4の関係式を満たすように各値を決めれば、特にショート発生率を低く抑えることが可能になる。
なお、図4では、領域J、Kにおけるパッド81、85のエッジ811、851を直線としたが、例えばエッジが微視的にぎざぎざ状になっている場合には、その凹凸のほぼ中央の位置を結んだ線分を当該エッジとみなして、そのエッジ間距離をパッド間隔とすることができる。また、図4では、パッド81の領域Jにおける先端部αのエッジが、ほぼ直角に折れている状態になっているが、例えば円弧状に曲がった形状になっている場合には、その円弧状の部分を挟む両側のエッジ部分(領域Jにおけるエッジ部分812と、絶縁領域89外のエッジ部分813)の線分を延長して交わる点をエッジ位置とみなして、その点とパッド85のエッジ851との距離をパッド間隔Dとすることができる。このことは、パッド81の領域Kにおける先端部についても同様であり、またパッド85が、パッド81同様に、領域J、Kにおける先端部が円弧状に曲がっている形状になっている場合にも同様に言えることである。
上記では、LEDチップ14と、LEDチップ14が実装されるパッド81、85の形状について説明したが、これ以外の他のLEDチップ11、12、13、15〜74もLEDチップ14と同様の形状であり、また各LEDチップが実装される部分のパッドの形状もパッド81、85と同様の形状になっている。各LEDチップは、LEDチップ14の場合と同様に、上記フリップチップボンダ装置により上記の方法で1個ずつ実装される。また、バンプの量、形成位置等が、使用されるLEDチップの大きさ等に基づいて実験等から予め最適な値等が決められることはいうまでもない。
図7は、配線板2の製造方法を説明するための図である。
同図を参照しながら、LEDチップを実装する前の配線板2の製造方法について簡単に説明するが、同図は配線板2を概念的に説明する図であり、その形状や寸法、パッドの凹凸等の関係は、実際のものと異なっている。
まず工程(a)では、上部基板3について、上部基板3用の半硬化状態の絶縁板5の上面にパッド用の導体箔としての銅箔PCを貼着する。
工程(b)では、下部基板4用の半硬化状態の絶縁板6を準備し、工程(c)では、絶縁板6上面にパッド用の銅箔を貼着した後、パッドPBに対応する部分を残し、他の銅箔部分をエッチングにより除去する。これにより、絶縁板6の上面にパッドPBが形成されることになる。
工程(d)では、銅箔PCが形成された上部基板3と、パッドPBが形成された下部基板4を形成面が上側となるように、この順序で重ね合わせ加熱、加圧する。
工程(e)では、上部基板3の、ビアホール用貫通孔Cの形成予定位置の銅箔部分をエッチングにより除去し、レーザ照射により当該貫通孔Cを形成する。
工程(f)では、上部基板3表面に銅パネルめっきを行い、貫通孔Cの壁面に銅を析出させて導通をとり、工程(g)では、パッドPAに対応する部分を残し、それぞれの他の銅箔部分をウエットエッチングにより除去する。具体的には、導体箔上のパッドに相当する部分にエッチングレジストを形成し、エッチングレジストにより被覆されていない導体箔の部分をエッチング液(例えば、塩化第二銅等を含むもの)を用いて除去し、その後、エッチングレジストを除去するものである。これにより、絶縁板5の上面にパッドPAが形成されることになる。また、エッチング後に、パッドPAの表面に、無電解Niめっき(厚み約0.6〔μm〕)、無電解Auめっき(厚み約0.6〔μm〕)を順次行う。最表層に金めっきを施すのは、バンプとの接合強度の向上、酸化防止を図る等のためである。これにより、上部基板3、下部基板4からなる配線板2が完成する。
以上説明したように、本実施の形態の配線板2は、超音波印加方向との関係から、絶縁領域における一方端の領域のパッド間隔よりも、他方端の領域のパッド間隔を大きくした構成にしているので、バンプによる接合面積を確保でき、従来のようなパッド間隔を均等かつできるだけ狭くした構成よりも、絶縁領域内の間隔を広くした領域と中央との間のエッチング液の循環(入れ代わり)がなされ易くなり、製造段階のエッチング工程におけるエッチング不良によるショート発生率を減らすことが可能になる。
(変形例)
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施の形態では、LEDチップとして、平面視、その外観が矩形状であり、一方(片側)の面の、一の角の隅にn電極、間隔をおいて残りの部分にp電極が配されており、電極対向領域における形状がほぼL字状になっている構成のものを用いた場合に、そのLEDチップのp、n電極の形状に合わせて、配線板2上の絶縁領域を平面視ほぼL字状としたが、絶縁領域の形状は、LEDチップのp、n電極の形状に基づいて、接合面積(バンプ形成面積)をより広く取れるように決められるものであり、LEDチップの電極形状によって、例えば亀甲括弧( 〕)状等とすることが考えられる。この場合でも上記同様に、配線板2上のパッドは、その絶縁領域が、平面視、その一方端の第1の領域(領域Jに相当)が超音波印加方向とほぼ平行な方向に伸びており、他方端の第2の領域(領域Kに相当)が超音波印加方向とほぼ直交する方向に伸びる形状に形成される。そして、第2の領域におけるp電極用のパッドについては、p電極のバンプ非形成領域(領域bに相当)に対応する部分のエッジが内方に後退する形状にされ、第2の領域のパッド間隔が第1の領域の間隔よりも広げられる。
(2)上記実施の形態では、超音波印加方向がX方向と平行な方向の場合の例を説明したが、例えばY方向と平行な場合には、図8(LEDチップ、バンプについては破線で図示)に示すように、パッド81の、領域Jにおけるエッジを内方に後退させて(上記実施の形態とパッド間隔の広狭の位置関係を反対にして)、D1<D2の関係が満たされるようにエッチングによるパッド形成がなされることになる。この場合も上記同様に、超音波印加方向との関係において、絶縁領域89の両端の領域の内、超音波印加方向とほぼ平行な方向に伸びる第1の領域(ここでは領域K)がパッド間隔が狭い方の領域になり、超音波印加方向とほぼ直交する方向に伸びる第2の領域(ここでは領域J)がパッド間隔が広い方の領域になる。
(3)上記実施の形態では、絶縁領域89内の領域Kのパッド間隔D2を一定としたが、接合強度を確保できるのであれば、例えば図9に示すように、p電極用のパッド81を、そのK領域における外縁811が、正規実装姿勢におけるLEDチップのp電極の外縁148との位置関係において、正規実装姿勢におけるLEDチップの中心Hから遠ざかるに連れて内方に退避して行く形状として、領域Kのパッド間隔Dを広くすることもできる。
(4)上記では、64個のLEDチップが配線板上にフリップチップ実装されてなる照明ユニット1の構成について説明したが、本発明は、当該照明ユニット1を光源として用いた照明装置に適用することができる。
図10は、照明装置200の構成例を示す一部破断の斜視図である。
同図に示すように、照明装置200は、電球形であって、ケース201、反射笠202、口金203および光源としての照明ユニット1を備えている。口金203は、白熱電球等の一般照明電球に用いられるものと同サイズ(同規格)のものである。
ケース201の内部には、照明ユニット1への給電のための給電ユニット(不図示)が配置されている。この給電ユニットは、口金203を介して供給される交流電流をLEDチップ点灯のための直流電流に変換して照明ユニット1に供給する公知のAC−DC変換回路から構成されている。なお、この照明ユニット1を光源として用いた照明装置としては、例えば電気スタンドや懐中電灯等とすることもできる。
(5)上記では、配線板を樹脂製の基板としたが、これに限定されず、例えばシリコン基板、セラミック基板、ホーロー基板、窒化アルミニウム基板、酸化ベリリウム基板等を用いても良い。さらに、配線板2としては絶縁板が複数層積層されてなる構成に限られず、単層の構成であっても良い。また、絶縁板として上記いずれかのものを用い、当該絶縁板を一層または複数層の積層構造からなる配線板(基板)とした場合に、その配線板の裏面(導体パターン形成面となる表面の反対側の面)の一部もしくはほぼ全面に、銅、アルミニウム等の金属板を放熱部材として貼着(取着)する構成としても良い。
また、導体パターンとして銅(Cu)を用いたが、金(Au)、アルミニウム(Al)等、金属接合が可能な材料を用いることができる。また、上記実施の形態では、LEDチップとして300〔μm〕角の大きさのものを用いた場合の例を説明したが、LEDチップの大きさがこれに限定されるものでないことはいうまでもなく、例えば一辺が250〔μm〕以上400〔μm〕以下の範囲内のいずれかの値の矩形状のものを用いるとしても良い。
このような大きさのLEDチップを用いる場合であっても、LEDチップの接合強度を高めるためには、パッド間隔D1をより狭くしてバンプ形成領域をできるだけ広くとれるようにすることが望ましく、少なくともパッド間隔D1を約100〔μm〕以下の値にすれば、最低限必要とされるバンプ形成領域(接合強度)を確保することが可能になる。なお、接合強度をより高いレベルで確保しようとする場合には、D1を約80〔μm〕以下の値に設定することがより好ましい。
また、LEDチップとしては、上記した範囲外のもの、すなわち250〔μm〕よりも小さいもの、また400〔μm〕よりも大きいもの、場合によってはミリオーダのもの等を用いることもできる。
いずれの場合であっても、配線板のパッドのp電極、n電極に対応する部分の形状が、使用されるLEDチップの形状に応じて変わることになり、絶縁領域の一方端のパッド間隔よりも他方端のパッド間隔の方が広くなるように、エッチングによるパッド形成がなされることになる。また、LEDチップとしては、面積が大きいほうをn電極、小さい方をp電極とした構成のものを使用することもできる。
(6)上記絶縁板内に含まれる無機質フィラーとしては、Al2O3、MgO、BN、SiO2、SiC、Si3N4およびAlN等の内、少なくとも一種類のフィラーを用いることが好ましい。充填率および熱伝導性を高めるという観点から、無機質フィラーの粒形は球状であることが好ましい。また、無機質フィラーが分散される樹脂組成物は、エポキシ樹脂に限られず、例えばフェノール樹脂、シアネート樹脂等を用いても良い。
(7)上記実施の形態では、製造工程における実装精度面から3個のバンプを形成するとしたが、その数は必ずしも上記の構成に限られることはない。例えば、バンプを2個とすることができる。3個のバンプを形成する場合に比べ、バンプの配線板への投入回数を一つ減らすことができ、その分所要時間を少なくできる。この場合、p電極145、n電極146についてバンプが一個ずつ形成されることになり、3個の場合と同じ接合強度を得るには、p電極145、n電極146について、バンプの形成面積を同程度とれるようにすれば良いので、n電極146については、図4のバンプ93と同じ大きさのものが形成され、p電極145については、S、T点を結ぶ線分の中点を中心に、超音波印加方向に広がる楕円状のバンプが形成される(バンプ91、92を足し合わせた量にほぼ等しい量のバンプが配置される)ようにフリップチップ実装がなされる。
(8)さらに、熱と超音波による接合に限られず、超音波のみ、接合時にLEDチップに一定の方向に振動が加わる熱圧着、熱のみ、圧着のみ等の接合方法を用いる場合におけるプリント配線板に適用できる。そして、LEDチップに限られず、半導体レーザ等の光半導体素子実装用のプリント配線板、それを用いた照明ユニット、照明装置に適用することができる。
LED等の光半導体素子がパッド上にフリップチップ実装により接合されるプリント配線板において、光半導体素子との接合強度を高めると共に、パッドがエッチングにより形成される場合におけるエッチング不良の低減が要求されるプリント配線板に利用できる。
1 照明ユニット
2 プリント配線板
3、4 基板
5、6 絶縁板
7、8、81、85 パッド
11〜74 LEDベアチップ
89 絶縁領域
91、92、93 バンプ
145 p電極
146 n電極
150 電極対向領域
148、149 電極エッジ
200 照明装置
811、851 パッドのエッジ
2 プリント配線板
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5、6 絶縁板
7、8、81、85 パッド
11〜74 LEDベアチップ
89 絶縁領域
91、92、93 バンプ
145 p電極
146 n電極
150 電極対向領域
148、149 電極エッジ
200 照明装置
811、851 パッドのエッジ
Claims (12)
- 第1と第2の電極を有する片面電極型の光半導体素子がフリップチップ実装される実装面上の、前記第1と第2の電極と対応する位置に、導電性の第1と第2のパッドが平面視帯状の絶縁領域を挟んで対向配置されたプリント配線板であって、
前記帯状の絶縁領域の、一方端の第1の領域におけるパッド間隔をD1、他方端の第2の領域におけるパッド間隔をD2としたとき、D1<D2の関係になっていることを特徴とするプリント配線板。 - 前記帯状の絶縁領域を、第1、第2の領域、これらに挟まれる第3の領域に分け、第3の領域におけるパッド間隔をD3とした場合に、D1≦D3<D2の関係になっていることを特徴とする請求項1に記載のプリント配線板。
- 前記光半導体素子は、一定の方向に振動が加えられる超音波接合により、バンプを介して前記プリント配線板に接合されるものであり、
前記帯状の絶縁領域の形状は、平面視でほぼL字状になっており、
前記第1の領域は、前記一定の方向とほぼ平行な方向に伸び、前記第2の領域は、前記一定の方向とほぼ直交する方向に伸びる形状になっていることを特徴とする請求項1もしくは2に記載のプリント配線板。 - (D1)≦(D2)/2の関係を満たすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のプリント配線板。
- 前記第1と第2のパッドの厚みをVとしたとき、
V≦(D1)/2≦(D2)/4の関係を満たすことを特徴とする請求項4に記載のプリント配線板。 - 前記光半導体素子として、一辺が250(μm)以上400(μm)以下の範囲のいずれかの値となる矩形状のものが使用される場合に、
D1≦100(μm)であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のプリント配線板。 - 前記第1と第2のパッドは、ウエットエッチングにより形成されたものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のプリント配線板。
- 少なくとも無機質フィラーおよび樹脂組成物を含むコンポジット材料から形成される絶縁板が一層、または複数層の積層構造からなる基板を有し、
前記第1と第2のパッドは、前記基板の表面に形成されており、
前記基板の裏面には、放熱部材が取着されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のプリント配線板。 - 前記無機質フィラーとして、Al2O3、MgO、BN、SiO2、SiC、Si3N4およびAlN等の内、少なくとも一種類のフィラーが用いられていることを特徴とする請求項8に記載のプリント配線板。
- 前記放熱部材は、銅もしくはアルミニウムからなる金属板であることを特徴とする請求項8もしくは9に記載のプリント配線板。
- 第1と第2の電極を有する片面電極型の光半導体素子がプリント配線板にフリップチップ実装されてなる照明装置であって、
前記プリント配線板として、請求項1乃至10のいずれかに記載のプリント配線板が用いられていることを特徴とする照明装置。 - 第1と第2の電極を有する片面電極型の光半導体素子がフリップチップ実装されるプリント配線板の製造方法であって、
絶縁板の一方の面に、前記第1と第2の電極と対応する導電性の第1と第2のパッドをウエットエッチングにより形成するパッド形成工程を含み、
前記第1と第2のパッドは、平面視帯状の絶縁領域を挟んで対向配置すると共に、前記帯状の絶縁領域の、一方端の第1の領域におけるパッド間隔をD1、他方端の第2の領域におけるパッド間隔をD2としたとき、D1<D2の関係を満たす形状になっていることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
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JP2003284356A JP2005051184A (ja) | 2003-07-31 | 2003-07-31 | プリント配線板、照明装置およびプリント配線板の製造方法 |
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007027521A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Hitachi Displays Ltd | 液晶表示装置 |
JP2008013687A (ja) * | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Nippon Oil Corp | 潤滑油組成物 |
JP2009081196A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光モジュールおよびその製造方法 |
JP2009099406A (ja) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Fujikura Ltd | 照明装置 |
JP2012099486A (ja) * | 2011-11-28 | 2012-05-24 | Fujikura Ltd | 照明装置 |
JP2012515441A (ja) * | 2009-01-15 | 2012-07-05 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | オプトエレクトロニクス素子の製造方法およびオプトエレクトロニクス素子 |
CN102804430A (zh) * | 2010-01-19 | 2012-11-28 | Lg伊诺特有限公司 | 封装结构及其制造方法 |
US9640727B2 (en) | 2014-12-26 | 2017-05-02 | Nichia Corporation | Light emitting device |
JP2017112289A (ja) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
JP2018020427A (ja) * | 2016-06-14 | 2018-02-08 | ギルデマイスター・ドレーマシイネン・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 工作機械にて使用するハンドリング装置 |
-
2003
- 2003-07-31 JP JP2003284356A patent/JP2005051184A/ja active Pending
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007027521A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Hitachi Displays Ltd | 液晶表示装置 |
JP4575248B2 (ja) * | 2005-07-20 | 2010-11-04 | 株式会社 日立ディスプレイズ | 液晶表示装置 |
JP2008013687A (ja) * | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Nippon Oil Corp | 潤滑油組成物 |
JP2009081196A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光モジュールおよびその製造方法 |
JP2009099406A (ja) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Fujikura Ltd | 照明装置 |
JP2012515441A (ja) * | 2009-01-15 | 2012-07-05 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | オプトエレクトロニクス素子の製造方法およびオプトエレクトロニクス素子 |
CN102804430A (zh) * | 2010-01-19 | 2012-11-28 | Lg伊诺特有限公司 | 封装结构及其制造方法 |
JP2013517632A (ja) * | 2010-01-19 | 2013-05-16 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | パッケージおよびその製造方法 |
US9219206B2 (en) | 2010-01-19 | 2015-12-22 | Lg Innotek Co., Ltd. | Package and manufacturing method of the same |
JP2012099486A (ja) * | 2011-11-28 | 2012-05-24 | Fujikura Ltd | 照明装置 |
US9640727B2 (en) | 2014-12-26 | 2017-05-02 | Nichia Corporation | Light emitting device |
JP2017112289A (ja) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
JP2018020427A (ja) * | 2016-06-14 | 2018-02-08 | ギルデマイスター・ドレーマシイネン・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 工作機械にて使用するハンドリング装置 |
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