JP2012209472A - Led搭載用基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的低Tgの接着剤を用いることによって、仮接着工程をロールラミネートで行うことを可能としつつ、本接着工程を1段階とすることで大幅な工数低減を図ることが可能であり、しかも本接着工程を行った後の反りを低減することが可能なLED搭載用基板を提供することを目的とする。
【解決手段】開口を有する配線基板と金属部材とが、接着層を介して配置され、LED搭載部が、前記配線基板の開口の底部に露出した前記金属部材の表面に設けられるLED搭載用基板において、本接着後における前記接着層のTgが、40〜110℃であるLED搭載用基板。また、上記において、本接着後における接着層の弾性率が、100〜1500MPaであるLED搭載用基板。
【選択図】図1
【解決手段】開口を有する配線基板と金属部材とが、接着層を介して配置され、LED搭載部が、前記配線基板の開口の底部に露出した前記金属部材の表面に設けられるLED搭載用基板において、本接着後における前記接着層のTgが、40〜110℃であるLED搭載用基板。また、上記において、本接着後における接着層の弾性率が、100〜1500MPaであるLED搭載用基板。
【選択図】図1
Description
本発明は、より少ない工数で形成可能であり、しかも発光強度(輝度)と放熱性の優れたLED搭載用基板に関する。
近年、省エネ・環境保全の面から、LED(Light Emitting Diode)を用いた液晶画面のバックライトや、LEDを用いた一般家庭用照明(LED照明)の需要が伸びてきている。特にLED照明は、蛍光灯・白熱電球に比べ寿命は10倍、電気代は1/10、と優れた点が多く、脚光を浴びている。
このLED照明に用いられるLED搭載用基板として、金属部材上にこの金属部材が部分的に露出するように絶縁層を形成し、露出した金属部材上に直接LEDを搭載したものが知られている(特許文献1)。
また、反射率を向上させるための表面処理を施した金属部材上に、開口を設けた樹脂製の配線基板を貼り合せ、開口から露出した金属部材上にダイボンド材を用いて直接LEDを搭載したLED搭載用基板が開示されている(特許文献2)。
しかしながら、特許文献1では、金属部材が部分的に露出するように金属部材上に絶縁層を形成するが、このためには、まず、金属部材上に絶縁層をフォトリソグラフィー工程あるいはシルク印刷工程等を用いて形成する工程と、この後でこの絶縁層の上に導体回路を設ける工程が必要になる。絶縁層上に導体回路を設ける方法としてめっきや蒸着等が考えられるが、金属部材やその他のめっきや蒸着等を行わない箇所に対してはマスキングが必要なため、作業は非常に複雑であり、また工数を要する問題がある。
特許文献2のLED搭載用基板は、樹脂製の配線基板と金属部材とを貼り合せる簡易な構成であり、一般には、図3に示すように、一方の面に導体回路7を備えた配線基板3の他方の面に接着層4を形成する仮接着工程、この接着層4付きの配線基板3を貫通する開口9を形成する孔加工工程、この開口9を形成した接着層4付きの配線基板3と金属部材5とを貼り合せる本接着工程、を行うことで、LED搭載用基板2が形成される。ここで、仮接着とは、接着層4が硬化反応の途中の状態で配線基板3に固定された状態(いわゆるBステージ状態をいい、硬化率は70〜90%。)をいい、本接着とは、接着層4が硬化反応が終了した状態で(いわゆるCステージ状態をいい、硬化率は>90%。)配線基板3及び金属部材5に固定された状態をいう。なお、接着層4としては、特に高輝度なLED照明装置用のLED搭載用基板2においては、要求される耐熱性を満足するため、例えば、本接着工程を行った後のガラス転移点(以下、ガラス転移点をTgという。)が110℃を超えるような材料が一般に用いられる。なお、ここで、硬化率とは、未硬化の状態を0%、完全硬化の状態を100%とするものであり、赤外吸収スペクトルの吸収バンド強度(吸光度)の相対値を用いて定義される。未硬化の状態とは、樹脂の原材料を溶剤に溶かした直後の硬化反応開始前の状態を指し、完全硬化の状態とは、樹脂の硬化温度以上分解温度以下でさらに加熱しても赤外吸収スペクトルに変化が認められなくなる状態のことを指す。
このような耐熱性を有する接着層4を形成するための材料は、仮接着工程や本接着工程を行う前の段階において樹脂の溶融温度が比較的高い。このため、仮接着工程においては、配線基板3と接着層4とを仮接着するために、例えば、140℃、4MPa、40分といった比較的高温、高圧、長時間の条件が必要となる。したがって、仮接着工程を、ロールラミネートのような連続的な方法で行うことが困難なため、いわゆる平板の熱プレスを用いて行う必要があり、工数を要する問題があった。
さらに、本接着工程においても、接着層と金属部材とを本接着するために、例えば、160℃、5MPa、90分といった比較的高温、高圧、長時間の条件が必要となるため、平板の熱プレスを用いて行う必要があるが、この場合、高温・高圧下に長時間置かれることにより、図5に示すように、接着層4がLED搭載部10を形成するための開口9の内側に流動し、滲み出し19が拡大し易い問題がある。滲み出し19が拡大すると、LED搭載部10を滲み出した接着層4が覆うため、搭載するLED11と金属部材5との間に接着層4が介在することとなり、LED11からの放熱性が低下する問題や、金属部材5がLED11からの光を反射する反射部材としての機能も有する場合、接着層4が金属部材5を覆うことで反射率を低下させる問題がある。
このような滲み出し19の拡大を抑制する方法として、図6に示すように、加熱と加圧を伴う第1の本接着工程を滲み出し19が拡大しない程度の条件で行い、その後で接着層4を完全に硬化させるために、加圧を伴わずに(あるいは弱い加圧を伴い)加熱する第2の本接着工程を行う、といったように、2段階で本接着工程を行う方法が考えられるが、工数を要する問題があった。
また、Tgが110℃を超え、耐熱性を有する接着層4を形成するための材料は、一般に本接着工程後の弾性率が1500MPaを超えるといったように比較的大きいため、本接着工程での加熱・加圧の際に、配線基板3と金属部材5との寸法挙動の違いや接着層4の硬化応力を吸収できずに反りや歪みを生じる問題があった。
本発明は、上記問題点について鋭意検討の結果、配線基板3と金属部材とを貼り合せた構成により放熱性を向上させることで、貼り合せに使用する接着層として、従来のような耐熱性(Tgが110℃を超える。)の材料は不要であるという知見に基づいてなされたものであり、比較的低Tgの接着剤を用いることによって、仮接着工程をロールラミネートで行うことを可能としつつ、本接着工程を1段階とすることで大幅な工数低減を図ることが可能であり、しかも本接着工程を行った後の反りを低減することが可能なLED搭載用基板を提供することを目的とする。
本発明は、次のものに関する。
1.配線基板と金属部材とが、接着層を介して配置され、LED搭載部が、前記配線基板及び接着層を貫通する開口の底部に露出した前記金属部材の表面に設けられるLED搭載用基板において、本接着後における前記接着層のTgが、40〜110℃であるLED搭載用基板。
2.項1において、本接着後における接着層の弾性率が、100〜1500MPaであるLED搭載用基板。
3.項1または2において、接着層が、加熱開始後から最低粘度となるまでの粘度の低下速度よりも、硬化反応により粘度が増加する速度が大きい接着層を用いて形成されるLED搭載用基板。
4.項1から3の何れかにおいて、金属部材が、LEDからの光に対して、460±10nmの波長範囲で最大95%以上の反射率を有する高反射アルミニウム板を用いて形成されるLED搭載用基板。
1.配線基板と金属部材とが、接着層を介して配置され、LED搭載部が、前記配線基板及び接着層を貫通する開口の底部に露出した前記金属部材の表面に設けられるLED搭載用基板において、本接着後における前記接着層のTgが、40〜110℃であるLED搭載用基板。
2.項1において、本接着後における接着層の弾性率が、100〜1500MPaであるLED搭載用基板。
3.項1または2において、接着層が、加熱開始後から最低粘度となるまでの粘度の低下速度よりも、硬化反応により粘度が増加する速度が大きい接着層を用いて形成されるLED搭載用基板。
4.項1から3の何れかにおいて、金属部材が、LEDからの光に対して、460±10nmの波長範囲で最大95%以上の反射率を有する高反射アルミニウム板を用いて形成されるLED搭載用基板。
本発明によれば、比較的低Tgの接着剤を用いることによって、仮接着工程をロールラミネートで行うことを可能としつつ、本接着工程を1段階とすることで大幅な工数低減を図ることが可能であり、しかも本接着後の反りを低減することが可能なLED搭載用基板を提供することが可能になる。
図1に、本発明のLED搭載用基板2の一例の断面図を示す。本発明のLED搭載用基板2の一例としては、配線基板3と金属部材5とが、接着層4を介して配置され、LED搭載部10が、配線基板3及び接着層4を貫通する開口9の底部に露出した金属部材5の表面に設けられるLED搭載用基板2において、本接着後における接着層4のTgが、40〜110℃であるLED搭載用基板2が挙げられる。上記構成によれば、LED搭載部10が金属部材5の表面に設けられ、LED11が、金属部材5の表面にダイボンド材等によって直接搭載されるので、LED11からの熱を効率的に放熱することができる。したがって、配線基板3と金属部材5とを接着する接着層4として、従来のような本接着後のTgが、110℃を越えるといったような耐熱性のものを必要とせず、本接着後のTgが、110℃以下といった比較的低耐熱性のものを使用することができる。
本発明の配線基板3は、厚み方向に貫通しLED搭載部10となる開口9を有し、このLED搭載部10に搭載されるLED11と電気的に接続するための導体回路7と、この導体回路7を支持する基材18とを備えるものであり、例えば、基材18と銅箔とを有する銅張積層板等を用いて形成することができる。必要に応じて、導体回路7を保護するために、ソルダーレジスト8や、ニッケル/金めっき等による保護層16を設けてもよい。配線基板3は、導体回路7を有する配線層を片面のみに設けた片面板、両面に設けた両面板、3層以上の層に設けた多層板の何れを使用してもよい。
本発明の開口9は、配線基板3と接着層4の両者を貫通して設けられるもので、配線基板3と金属部材5とが、LED搭載部10に対応する開口9を有する接着層4を介して貼り合わされた際に、開口9の底部には金属部材5の表面が露出する領域を形成するものである。この開口9によって形成された金属部材5が露出する領域に、LED11が搭載され、LED搭載部10が形成される。開口9は、例えば、配線基板3に用いる基材18や接着層4をルータやドリル、パンチ等で加工することにより形成することができる。
本発明の導体回路7は、配線基板3上に形成され、LED11との接続端子や配線等となるものである。一般の配線基板の製造と同様の方法で形成することができ、例えば、配線基板3を銅張積層板を用いて形成する場合、銅箔をエッチング等で回路加工すること等によって形成することができる。
本発明で使用する基材18は、一般の配線基板に用いられるものを使用することができ、例えば、ガラス繊維を用いた補強材であるガラスクロスに、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂、シリコーン樹脂を含浸させた、いわゆるガラスエポキシ基板やガラスポリイミド基板、ガラスシリコーン基板を用いることができる。本発明で使用する基材18は、LED11からの熱や光によって、劣化し難いものが望ましい。このような基材18としては、Tgが110℃を超えるものであって、樹脂中に二酸化チタン等の光反射性粒子を含有するものが挙げられる。これにより、接着層4を比較的Tgの低い材料を用いて形成しても、基材18が耐熱性を有しており、さらに接着槽を介して貼り合せた金属部材5が放熱機能を有するので、LED搭載用基板2としての耐熱性を確保することができる。
本発明の金属部材5は、LED11を搭載するための支持基板であるとともに、LED11で生じた熱を放熱する放熱板として機能を有するものである。また、さらにLED11からの光を反射する反射材としての機能を備えるものであるのが輝度向上の点で望ましい。金属部材5としては、例えば、銅、金等の赤色系金属材料や、銀、ニッケル、アルミニウムなどの銀白色系の金属材料が挙げられる。LED11からの光が白色系の場合は(460±10nmの波長域にピーク発光波長を有する場合。以下、同じ。)、金属部材5として、銀、ニッケル、アルミニウムなどの銀白色系の金属材料が望ましい。また、室内照明用途等で、高い発光強度とともに高放熱性が要求される場合は、純度99.80質量%以上の高純度アルミニウムを用いたアルミニウム板の表面を鏡面に成形し、さらにアルマイト処理と蒸着処理等の増反射処理を行った、いわゆる高反射アルミニウムであって、板厚が0.1〜0.8mmのものを用いるのが望ましい。これにより、高輝度LEDを搭載した場合でも、LED11からの発光を高効率で反射でき、放熱性もよいので、高い発光強度とともに高放熱性が実現できる。
本発明のLED搭載部10は、LED11を搭載するための領域であり、配線基板3と接着層4とを貫通する開口9の底部に露出した金属部材5の表面に設けられる。つまり、LED搭載部10は、底面が金属部材5の表面であり、配線基板3と接着層4とを貫通する開口9の端面によって囲まれ、上方のみが開放した領域となる。LED11をLED搭載部に10に搭載する方法としては、ダイボンディング材を用いて、金属部材5の表面に直接LED11を搭載するのが放熱の点で望ましい。ダイボンディング材は、絶縁性のものを使用するのが望ましい。これにより、LED11と金属部材5との絶縁性を確保することができるので、LED搭載用基板2を収納するLED装置等の筐体に、金属部材5を直接接触させてネジ等で固定することが可能となり、より放熱効率を高めることも可能になる。
本発明の接着層4は、配線基板3と金属部材5とを接着するものである。接着層4としては、本接着工程を行った後のTgが、40〜110℃のものを用いる。特には、本接着工程を行った後のTgが、50〜100℃のものが望ましい。このように、従来の高輝度対応のLED搭載用基板2に用いられる、本接着工程後のTgが、110℃を越えるような接着層4に比べて、低Tgの接着層4を形成するための材料は、仮接着工程や本接着工程を行う前の段階においても、一般に、樹脂の溶融温度が低い。このため、仮接着工程において、配線基板3と接着層4とを仮接着することが、例えば、110℃、0.2MPa、1秒程度といった、比較的、低温、低圧、短時間の条件で可能になる。したがって、仮接着工程を、ロールラミネートのような連続的な方法で行うことが可能なため、従来のように平板の熱プレスを用いて行う場合に比べて大幅に工数を低減することが可能になる。なお、本接着工程を行った後のTgが、40℃未満の接着層4の場合、本接着工程において流動し易く、滲み出し19が拡大する傾向がある。このため、滲み出し19を問題にしない場合は使用可能であるが、例えば、滲み出し19量(開口9端部からの滲み出し19の幅)を100μm程度以下に抑えたい場合等は、接着層4として本接着工程を行った後のTgが、40℃以上のものを使用するのが望ましい。本接着工程を行った後のTgが、40〜110℃となる接着層4としては、一般の配線基板3の製造に用いられる多層化接着用の接着層4から選択することができる。このような接着層4として、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に熱硬化性樹脂を塗布し、加熱・乾燥してフィルム状(Bステージ状態)にした接着シートや、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸し、加熱・乾燥して、半硬化状態(Bステージ状態)にしたプリプレグ等を使用することができる。熱硬化樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、等が使用でき、強化繊維としては、ガラス布、ガラス紙、アミド布、アミド紙が使用できる。具体的には、エポキシ樹脂を主成分とする接着シートであるAS−2600、AS−2600W(何れも日立化成工業株式会社製、商品名)等が例示できる。
また、接着層4としては、本接着工程を行った後の弾性率が、100〜1500MPaであると、本接着工程での加熱・加圧下での配線基板3と金属部材5との寸法変化挙動の違いや接着層4の硬化応力が生じても、エラストマー的な作用によって反りや歪みを抑制できる点で望ましい。LED搭載用基板2としての反りや歪みをより抑制可能な点で、弾性率が、100〜1300MPaであるのがより望ましい。このように、本接着工程を行った後の弾性率が、比較的低い接着層4を用いることにより、本接着工程において、配線基板3と金属部材5との寸法変化挙動の違いや、接着層4の硬化応力が生じる場合でも、反りや歪みを抑制することが可能になる。従来の高輝度対応のLED搭載用基板2に用いられる接着層4では、本接着後のTgが110℃を越えるようなものを使用するため、一般に本接着工程後の弾性率が1500MPaを超えるといったように大きいため、反りや歪みの問題があった。一方、低Tgの接着層4を形成するための材料は、一般に、本接着工程を行った後の弾性率も比較的低い。このため、本接着工程を行った後の弾性率が、100〜1500MPaのものを準備するのが容易になる。このような本接着工程を行った後の弾性率が、100〜1500MPaであり、エラストマー材として機能する接着層4としては、例えば、エポキシ樹脂及び硬化剤成分100質量部に対し、ゴム変成のエポキシ樹脂20質量部〜50質量部、分子量が1万以上のエポキシ骨格の高分子成分10質量部〜40質量部、分子量5万以上のゴム成分50質量部〜150質量部、硬化促進剤0.3質量部〜2.5質量部からなる接着剤組成物を、基材フィルムに塗布し、半硬化状態(Bステージ状態、硬化率が10〜60%)としたエポキシ系接着シートを用いることができる。なお、弾性率は、Rheogel E−4000型粘弾性測定装置(株式会社ユービーエム製、商品名)を用い、DVE法にて、引張モード、周波数10Hz、昇温速度5℃/分の条件で測定した20℃での測定値である。ゴム変成のエポキシ樹脂としては、CTBN(カルボキシ基末端ブタジエンニトリルゴム)変成品であり、かつ変成率が30%〜60%のものが挙げられる。ゴム成分としては、分子量5万以上のエポキシ基含有アクリルニトリルブタジエンゴムが挙げられる。半硬化状態(Bステージ状態)、基材フィルムに塗布した後の熱処理により、10〜60%の硬化率とすることにより得ることができる。このような接着層4としては、例えば、AS2600、AS−2600W(何れも日立化成工業株式会社製 製品名)を挙げることができる。接着層4の厚みとしては、10μm〜50μmを使用することができ、20μm〜40μmが望ましい。10μmより薄い場合は、配線基板3表面や金属部材5表面の凹凸等に追従して埋めることが難しくなり、また配線基板3と金属部材5の寸法変化の挙動の違い等による歪みを吸収しにくくなる。一方、50μmより厚い場合は、エラストマー材でもある接着層4の動きが大きくなり、LED11と配線基板3の導体回路7とをワイヤボンドで接続した場合の接続信頼性が低下する可能性がある。
接着層4が、光反射性粒子(図示しない。)を含有するのが望ましい。光反射性粒子としては、接着層4の光反射率を向上させるものであれば特に限定はない。このような光反射性粒子として、例えば、球状、針状、フレ―ク状などの形状を有し、粒径が0.5〜250μm程度のシリカ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、二酸化チタン、窒化ボロン、窒化ケイ素、ホウ化チタン等が挙げられる。添加量は、接着層4の固形分100質量部に対して、20〜100質量部の範囲が望ましい。20質量部未満では、接着層の熱伝導係数を増加させる効果が小さく、100質量部を超えると、接着層4の接着性が低下するため、好ましくない。これらの中でも、ニ酸化チタンを含有するようにすると、LED11からの460±10nmの光に対する反射率が高い(例えば、70%以上が可能。)点から、LED搭載用基板2としては好ましい。また、光反射性粒子は一般に熱伝導性を向上させる作用もあることから、LED11からの熱を放熱し易い点からも望ましい。このような接着層4としては、一般の配線基板の製造において、多層化接着のために用いられる接着層等を使用することができる。例えば、エポキシ樹脂を主成分とする接着シート等の中から選択することができ、このような接着シートとしては、AS−2600W(日立化成工業株式会社製、商品名)等が例示できる。
接着層4として、加熱開始後から最低粘度となるまでの粘度の低下速度よりも、硬化反応により粘度が増加する速度が大きい接着層4を用いるのが望ましい。つまり、仮接着工程での接着層4の粘度は、図4に示すように、まずBステージ状態(硬化率10〜60%)の接着層4がロールラミネート等の圧着装置により加熱加圧され(イ)、低粘度化に伴い接着層4が流動して配線基板3に密着した状態((ロ):最低粘度)を示し、硬化反応の進行により急激に粘度が上昇して仮接着状態となる((ハ):Bステージ。硬化率70〜90%。)。この後、本接着工程において、さらに加熱加圧を続けると、仮接着状態の接着層4の粘度がさらに上昇して完全に硬化した状態となる((ニ):Cステージ。硬化率>90%。)。接着層4が仮接着工程において、このような粘度の挙動を有することにより、配線基板3と接着層4との仮接着が、例えば、110℃、0.2MPa、1秒程度といった、比較的、低温、低圧、短時間の条件で可能になる。したがって、仮接着工程を、ロールラミネートのような連続的な方法で行うことが可能なため、従来のように平板の熱プレスを用いて行う場合に比べて大幅に工数を低減することが可能になる。
さらに、硬化反応の速度が速いので、上記のような低温、低圧、短時間の条件であっても、図4に示すように、仮接着工程を行った後の硬化が進んでいるため((ハ):Bステージ。硬化率70〜90%。)、接着層4付き配線基板3の接着層4と金属部材5との本接着工程において、平板の熱プレスを用いて、例えば、160℃、5MPa、90分といった、比較的、高温、高圧、長時間の処理を行っても、接着層4が開口9の内側(LED搭載部10側)に流動して滲み出し19を拡大させることを抑制することが可能になる。このため、1回の本接着工程を行うことで、接着層4を完全に硬化させることができるため、従来のように、本接着工程を、接着層4と金属部材5とを密着させるための第1の本接着工程と、接着層4を完全に硬化させるための第2の本接着工程とに分けて2段階に行う必要がない。したがって、本接着工程についても、大幅に工数を低減することができる。このような接着層4としては、一般の配線基板の製造において、多層化接着のために用いられる接着層等を使用することができる。例えば、エポキシ樹脂を主成分とする接着シート等の中から選択することができ、このような接着シートとしては、AS−2600、AS−2600W、(何れも日立化成工業株式会社製、商品名)等が例示できる。
金属部材5が、LED11からの光に対して、460±10nmの波長範囲で最大95%以上の反射率を有する高反射アルミニウム板5を用いて形成されるのが望ましい。これにより、LED11からの光が白色系の場合でも、LED11からの光を高効率で反射できるので、高放熱性とともに高い発光強度が実現できる。また、金属部材5がアルミニウムであるため、銀めっきのような経時的な変色(黒変)がなく、放熱性と輝度向上を兼ね備えることで、長寿命化を実現できる。なお、高反射アルミニウム板5とは、460±10nmの波長域の何れかの波長での反射率が最大95%以上となる反射面を備えたアルミニウム板をいう。このような高反射率によって、LEDパッケージ1としての輝度は、従来のアルミニウム板に比べて高くなることから、LED11に流す電流も小さくすることが可能になり、LED11が発する熱・光量を減らすことができ、結果的にLED搭載用基板2の劣化も抑えられる。高反射アルミニウム板5としては、表面を鏡面処理し、さらに増反射処理を施した425OE(ACA社製、商品名)等が例示できる。なお、反射率の測定は、例えば、分光測色計(商品名:CM−508d、ミノルタ株式会社製)を用いて行うことができる。
本発明のLED搭載用基板2は、金属部材5と配線基板3とが貼り合わされ、開口9内に金属部材5の表面が露出する。このような構成により、金属部材5として高反射アルミニウム板5を用いた場合でも、高反射アルミニウム板5の表面に対してエッチングやめっき等の処理がなされることがないので、高反射状態(460±10nmの波長域の何れかの波長での反射率が最大95%以上)を維持したままで、開口9内に露出させることができる。また、接着層4により配線基板3と接着するだけで放熱材としてだけでなく反射材として使用できるので、金属部材5の材質を選択する際の自由度が拡大する。これにより、高反射アルミニウム板5を使用することも可能であり、LED11からの発光が白色系の場合でも、LED11からの光を高効率で反射できるので、高い発光強度が実現できる。
本発明におけるLED11(Light Emitting Diode)は、一対の電極の間に発光体を設けた素子をいう。本発明で使用するLED11としては、一般に照明や液晶バックライト等に使用されるものが使用できるが、特にはLED11からの光が、白色系の場合であると、高反射率でかつ高放熱性である特徴を生かすことができるため望ましい。なお、白色系の発光とは、具体的には、LED11からの発光自体は、紫外線あるいは青色であって、LED11を覆う封止樹脂14に含まれる蛍光剤等によって白色系に変換された発光をいう。
LED11は、開口9内に露出した金属部材5の表面上に搭載される。これにより、LED11の周囲が配線基板3の開口9の端面によって囲まれ、また、LED11の下面が金属部材5によって囲まれ、かつLED11の上方が開放された状態となる。このため、LED11からの発光が周囲に漏れるのを抑制でき、開口9の端面や金属部材5からの反射と相俟って、上方への発光を高効率で実現できる。
導体回路7の表面には、保護層16として、ニッケル/金めっきやニッケル/銀めっきを施すと、ワイヤボンディング端子やフリップチップ接続端子、はんだ接続端子を有する場合に、これらにも一括形成でき、しかも、これらの接続端子との接続性を付与できるので望ましい。
金属部材5は、配線基板3の導体回路7及びLED11とは電気的に独立とされる。金属部材5は、配線基板3の下方に接着層4を介して貼り合わされており、露出した状態であるが、導体回路7及びLED11とは電気的に独立であることにより、金属部材5が他の放熱部材やLEDパッケージ1の筐体等に接触しても影響がない。このため、金属部材5の下面を他の放熱部材やLEDパッケージ1の筐体等に接触させて放熱効果を向上させることが可能となる。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されない。
(実施例1)
絶縁性の基材18の両面に銅箔(図示しない。)を有する、厚さ0.1mmの銅張積層板HL−820WDI(三菱ガス化学株式会社製、商品名)を準備した。
絶縁性の基材18の両面に銅箔(図示しない。)を有する、厚さ0.1mmの銅張積層板HL−820WDI(三菱ガス化学株式会社製、商品名)を準備した。
次に、この銅張り積層板の表面に、紫外線硬化型エッチングレジスト用ドライフィルムH−9040(日立化成工業株式会社製、商品名)をラミネータにて圧着した後、フォトマスクを合わせて導体回路7となるパターンを露光し、レジスト現像−銅箔エッチング−レジスト剥離工程を経て、配線基板3の表面に導体回路7を形成した。なお、裏面の銅箔は全面エッチングにより除去した。
次に、導体回路7を形成した配線基板3の表面に、アルカリ現像型白色ソルダーレジストLE−6000S−505S(山栄化学株式会社製、商品名)をスクリーン印刷した後、80℃で15分の仮乾燥を行い、フォトマスクを合わせたのち、露光−現像−ポストキュアを行ってソルダーレジスト8を形成した。
次に、電解ニッケル−電解金めっきプロセスにより、導体回路7の所定の位置にニッケル厚5μm、金厚0.3μmの保護層16を析出させ、配線基板3を作製した。
次に、接着層4として、厚さ25μmのAS−2600(日立化成工業株式会社製、商品名)を準備した。この接着層4のTgは50〜70℃(代表値は60℃)、20℃での弾性率は1300MPaであった。
次に、配線基板3の裏面に、接着層4として準備した厚さ25μmのAS−2600(日立化成工業株式会社製、商品名)を重ね、ロールラミネータ(日立化成エレクトロニクス株式会社製)を用いて110℃、0.2MPa、1.5m/分(約1秒間)の条件で、加圧・加熱することにより、図3に示す仮接着工程を行い、配線基板3の裏面に接着層4をBステージ状態で仮接着した。これにより、接着層4付きの配線基板3を作製した。
次に、図3に示す孔加工工程を行い、接着層4を仮接着した配線基板3の所定の箇所に、NCルータマシンを用いて、LED搭載部10となる10mm×10mmの開口9を形成した。
次に、金属部材5として、460±10nmの波長範囲で最大95%以上の反射率を有する高反射アルミニウム板5である425OE(ACA社製、商品名)を準備した。
次に、図3に示す本接着工程を行い、接着層4を仮接着し開口9を形成した配線基板3の接着層4側に、金属部材5を合わせ、鏡板間に配置し、平板の熱プレス(株式会社名機製作所製)にて160℃、5MPa、90分間、加圧・加熱することによって張り合わせた。このときの加圧・加熱プレスによって、Bステージ状態であった接着層4が完全に硬化してCステージ状態となり、配線基板3と金属部材5とが本接着されて張り合わされたLED搭載用基板2を形成した。
(実施例2)
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmの接着シートを準備した。この接着シートは、AS−2600をベースとして組成を変更し、Tgを45〜65℃(代表値は55℃)に、20℃での弾性率を1300MPaに調整したものである。これ以降は、実施例1と同様にして、仮接着工程、孔加工工程、本接着工程を行い、LED搭載用基板2を作製した。
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmの接着シートを準備した。この接着シートは、AS−2600をベースとして組成を変更し、Tgを45〜65℃(代表値は55℃)に、20℃での弾性率を1300MPaに調整したものである。これ以降は、実施例1と同様にして、仮接着工程、孔加工工程、本接着工程を行い、LED搭載用基板2を作製した。
(実施例3)
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmの接着シートを準備した。この接着シートは、AS−2600をベースとして組成を変更し、Tgを85〜105℃(代表値は95℃)に、20℃での弾性率を1300MPaに調整したものである。これ以降は、実施例1と同様にして、仮接着工程、孔加工工程、本接着工程を行い、LED搭載用基板2を作製した。
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmの接着シートを準備した。この接着シートは、AS−2600をベースとして組成を変更し、Tgを85〜105℃(代表値は95℃)に、20℃での弾性率を1300MPaに調整したものである。これ以降は、実施例1と同様にして、仮接着工程、孔加工工程、本接着工程を行い、LED搭載用基板2を作製した。
(実施例4)
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmの接着シートを準備した。この接着シートは、AS−2600をベースとして組成を変更し、Tgを85〜105℃(代表値は95℃)に、20℃での弾性率を700MPaに調整したものである。これ以降は、実施例1と同様にして、仮接着工程、孔加工工程、本接着工程を行い、LED搭載用基板2を作製した。
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmの接着シートを準備した。この接着シートは、AS−2600をベースとして組成を変更し、Tgを85〜105℃(代表値は95℃)に、20℃での弾性率を700MPaに調整したものである。これ以降は、実施例1と同様にして、仮接着工程、孔加工工程、本接着工程を行い、LED搭載用基板2を作製した。
(実施例5)
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmの接着シートを準備した。この接着シートは、AS−2600をベースとして組成を変更し、Tgを85〜105℃(代表値は95℃)に、20℃での弾性率を200MPaに調整したものである。これ以降は、実施例1と同様にして、仮接着工程、孔加工工程、本接着工程を行い、LED搭載用基板2を作製した。
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmの接着シートを準備した。この接着シートは、AS−2600をベースとして組成を変更し、Tgを85〜105℃(代表値は95℃)に、20℃での弾性率を200MPaに調整したものである。これ以降は、実施例1と同様にして、仮接着工程、孔加工工程、本接着工程を行い、LED搭載用基板2を作製した。
(実施例6)
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmの接着シートを準備した。この接着シートは、AS−2600をベースとして組成を変更し、Tgを85〜105℃(代表値は95℃)に、20℃での弾性率を100MPaに調整したものである。これ以降は、実施例1と同様にして、仮接着工程、孔加工工程、本接着工程を行い、LED搭載用基板2を作製した。
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmの接着シートを準備した。この接着シートは、AS−2600をベースとして組成を変更し、Tgを85〜105℃(代表値は95℃)に、20℃での弾性率を100MPaに調整したものである。これ以降は、実施例1と同様にして、仮接着工程、孔加工工程、本接着工程を行い、LED搭載用基板2を作製した。
(実施例7)
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmの接着シートAS−2600W(日立化成工業株式会社製、商品名)を準備した。この接着シートは、Tgが50〜70℃(代表値は60℃)、20℃での弾性率が1300MPaであった。また、光反射性粒子を含有しており、460±10nmの波長範囲で最大70%以上の反射率を有していた。これ以降は、実施例1と同様にして、仮接着工程、孔加工工程、本接着工程を行い、LED搭載用基板2を作製した。
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmの接着シートAS−2600W(日立化成工業株式会社製、商品名)を準備した。この接着シートは、Tgが50〜70℃(代表値は60℃)、20℃での弾性率が1300MPaであった。また、光反射性粒子を含有しており、460±10nmの波長範囲で最大70%以上の反射率を有していた。これ以降は、実施例1と同様にして、仮接着工程、孔加工工程、本接着工程を行い、LED搭載用基板2を作製した。
(比較例)
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmのAS−3000(日立化成工業株式会社製、商品名)を準備した。この接着層4のTgは120〜130℃(代表値125℃)、20℃での弾性率は3300MPaであった。
実施例1と同様にして配線基板3を準備した後、接着層4として、厚さ25μmのAS−3000(日立化成工業株式会社製、商品名)を準備した。この接着層4のTgは120〜130℃(代表値125℃)、20℃での弾性率は3300MPaであった。
次に、配線基板3の裏面に、接着層として準備した厚さ25μmのAS−3000(日立化成工業株式会社製、商品名)を重ね、実施例1と同様にして、ロールラミネータ(日立化成エレクトロニクス株式会社製)を用いて110℃、0.2MPa、1.5m/分(約1秒間)、加圧・加熱することにより、図3に示す仮接着工程を行ったが、配線基板3と接着層4とが密着しない領域(浮き等)が発生し、仮接着は難しかった。このため、ロールラミネータの代わりに、平板の熱プレス(株式会社名機製作所製)を用いて140℃、4MPa、40分間、加圧・加熱することにより、図3に示す仮接着工程を行ったところ、配線基板3の裏面に接着層4をBステージ状態で仮接着することができた。これにより、接着層4付きの配線基板3を作製した。
次に、実施例1と同様にして、孔加工工程を行った。
次に、実施例1と同様にして本接着工程を行い、接着層4を仮接着し開口9を形成した配線基板3の接着層4側に、金属部材5を合わせ、鏡板間に配置し、平板の熱プレス(株式会社名機製作所製)にて160℃、5MPa、90分間、加圧・加熱することによって張り合わせた。しかし、このときに接着層4が開口9側(LED搭載部10側)に流動し、滲み出し19が200μm以上に拡大していた。このため、図6に示すように、本接着工程を、2回に分けて行った。即ち、第1の本接着工程として、平板の熱プレスで160℃、5MPa、30分間を行い、次に、第2の本接着工程として、熱風循環式の乾燥機を用いて、圧力をかけずに、160℃、60分の加熱処理を行った。これにより、LED搭載用基板2を作製した。
表1に、実施例1〜7及び比較例のLED搭載用基板2について、ロールラミネータを用いて仮接着工程を行った際の仮接着の状態、平板の熱プレスを用いて本接着工程を行った際の滲み出し19量(滲み出し19の幅)、及び反り量を測定した結果を示す。なお、仮接着の状態は5倍の実体顕微鏡で浮きの有無を観察して行った。滲み出し19量の測定は、計測顕微鏡を用いてLED搭載基板2の表面側から開口9の端部からLED搭載部10側にはみ出した接着層4の幅を測定して行った。反り量の測定は、100mm×100mmのサイズのLED搭載用基板2に対して、定盤に凸面側を向けて載置し、LED搭載用基板2の一方の端部を定盤に押し付け、他方の端部が定盤から浮き上がった隙間の幅を隙間ゲージを用いて測定することにより行った。
実施例1〜7では、ロールラミネータで仮接着工程を行った際にも浮きは発生せず、仮接着の状態は良好であった。また、本接着工程を行った際にも滲み出し19量は100μm以下と小さく、反り量も0.5mm以下と小さく良好であった。
1:LEDパッケージ
2:LED搭載用基板
3:配線基板
4:接着層
5:金属部材または高反射アルミニウム板
7:導体回路
8:ソルダーレジスト
9:開口
10:LED搭載部
11:LED
12:ワイヤボンド
14:封止樹脂
16:保護層
18:基材
19:滲み出し
2:LED搭載用基板
3:配線基板
4:接着層
5:金属部材または高反射アルミニウム板
7:導体回路
8:ソルダーレジスト
9:開口
10:LED搭載部
11:LED
12:ワイヤボンド
14:封止樹脂
16:保護層
18:基材
19:滲み出し
Claims (4)
- 配線基板と金属部材とが、接着層を介して配置され、LED搭載部が、前記配線基板及び接着層を貫通する開口の底部に露出した前記金属部材の表面に設けられるLED搭載用基板において、
本接着後における前記接着層のTgが、40〜110℃であるLED搭載用基板。 - 請求項1において、本基板における接着層の弾性率が、100〜1500MPaであるLED搭載用基板。
- 請求項1または2において、接着層が、加熱開始後から最低粘度となるまでの粘度の低下速度よりも、硬化反応により粘度が増加する速度が大きい接着層を用いて形成されるLED搭載用基板。
- 請求項1から3の何れかにおいて、金属部材が、LEDからの光に対して、460±10nmの波長範囲で最大95%以上の反射率を有する高反射アルミニウム板を用いて形成されるLED搭載用基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011074949A JP2012209472A (ja) | 2011-03-30 | 2011-03-30 | Led搭載用基板 |
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Citations (1)
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JP2009239036A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Hitachi Aic Inc | Led基板 |
-
2011
- 2011-03-30 JP JP2011074949A patent/JP2012209472A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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JP2009239036A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Hitachi Aic Inc | Led基板 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
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JPN6014043102; '高反射率アルミシート「MIRO」' 株式会社 マテリアルハウス 取扱製品 , 20140919 * |
JPN6014043103; 'エポキシ接着フィルムAS-2600/AS-2600W' 日立ケミカル 製品紹介 , 20140919 * |
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