JP2003078219A

JP2003078219A - 凹みプリント配線板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003078219A
Application number: JP2001267000A
Authority: JP
Inventors: 徹 ▲かつら▼山; Tooru Katsurayama
Original assignee: KATSURAYAMA TECHNOL KK
Current assignee: KATSURAYAMA TECHNOL KK
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2003-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】発光素子表示装置、面発光光源等の高密度
化、高輝度化、広視野化に対応することができ、かつ生
産工程が少なく、大量生産が容易である。【解決手段】プリント配線板の主表面に凹部を備えた
凹みプリント配線板であって、上記凹部の形状が皿状
で、該皿状の底面が放熱部で形成されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は凹みプリント配線板
およびその製造法に関し、特に発光ダイオードやフォト
ダイオードなどの発光素子を実装するのに適した凹みプ
リント配線板およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光ダイオード表示装置は大型屋外ディ
スプレイ、鉄道の踏み切り列車接近報知表示、乗り物内
の行き先案内やニュース表示、自動販売機のメニュー表
示、商店・喫茶店のＰＲディスプレイ、イメージセンサ
ー、ファックス用ライン光源などに多用されている。そ
れとともに、反射機能を有し、光指向性のある光学系機
構を有する表示装置が要望されてきている。このような
表示装置は凹みプリント配線板上に発光ダイオードなど
の発光素子を実装し、その表面に封止材をコーテングし
て製造されている。また、複数個の発光素子を基板上に
実装して平面光源として利用する場合もある。

【０００３】発光素子を搭載するための従来の凹みプリ
ント配線板の例としては、複数の凹部を形成した略平板
状の絶縁物からなる基板と、この凹部の内面に反射部お
よび接続部を有する凹部電極パターンと、凹部に配設さ
れる発光ダイオードチップを備えた発光ダイオード装置
に用いられる凹みプリント配線板が知られている（特開
平１０−９８２１５）。また、凹みプリント配線板とし
ては、プリント回路基板の主表面上に凹状の穴を有し、
その穴の面内に埋設されて回路等を有するプリント回路
基板が知られている（特開平５−２２６８０４）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
発光素子表示装置は大型屋外ディスプレイ、鉄道の踏み
切り列車接近報知表示、乗り物内の行き先案内やニュー
ス表示、自動販売機のメニュー表示、商店・喫茶店のＰ
Ｒディスプレイなど多目的に使用されており、発光素子
表示装置への要求は高密度化、高輝度化、広視野化、生
産性向上や低価格化の要求が急務となっているが、従来
の凹みプリント配線板ではこれらの要求に答えられなく
なっている。特に、平面光源として利用する場合、複数
個の発光素子がマトリックス状に配置されるため、発光
素子の放熱および放電を効率的に行なう必要がある。し
かし、従来の凹みプリント配線板は熱伝導性に劣る絶縁
基板の表面に凹み部分が形成されているため、放熱が不
十分であるという問題がある。例えば、上記従来の凹み
プリント配線板は両者とも凹み部分が主基板表面に形成
されているのみで、この凹み部分に放熱部は取り付けら
れていない。

【０００５】また、両面銅張積層板に貫通しない穴あけ
加工部をマトリックス状に複数個形成する場合、凹み形
状の深さ方向（Ｚ軸方向）の高い精度が必要であり、特
殊な形状のドリルビットが必要であることから、ドリル
ビットの消耗など、深さ方向の安定した加工が難しく、
大量生産や大面積の発光素子表示装置の製造は歩留まり
が悪く、高価になるという問題があった。

【０００６】本発明は、このような問題に対処するため
になされたもので、発光素子表示装置、面発光光源等の
高密度化、高輝度化、広視野化に対応することができ、
かつ生産工程が少なく、大量生産が容易な凹みプリント
配線板およびその製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、プリント配線
板の主表面に凹部を備えた凹みプリント配線板であっ
て、上記凹部の形状が皿状で、該皿状の底面が放熱部で
形成されてなることを特徴とする。ここで、皿状とは凹
部の入り口となる表面径が大きく、凹部の底となる底面
径が小さい凹部の形状をいう。また、上記凹部が主表面
にマトリクス状に複数個配列されてなることを特徴とす
る。

【０００８】皿状凹部の底面を放熱部で形成することに
より、複数個の発光素子がマトリックス状の皿状凹部に
配置されても、放熱部から熱が拡散し、発光素子の動作
が安定し、均一で安定した平面光が得られる。

【０００９】本発明の凹みプリント配線板の製造方法
は、プリント配線板の凹部の鋳型となる凸部を第一の銅
箔に形成する工程と、上記凸部側に流動性硬化成形材を
介して、第二の銅箔を積層成形する工程と、少なくとも
上記凸部を除去する工程とを備えてなることを特徴とす
る。また、上記凸部を除去する工程後に、凸部の頂部と
第二の銅箔との間に残存する流動性硬化成形材を機械的
に除去する工程を有することを特徴とする。また、上記
流動性硬化成形材がセラミックエポキシ材であることを
特徴とする。

【００１０】皿状凹部の鋳型となる凸部を形成した第一
の銅箔に流動性硬化成形材を介して、第二の銅箔を積層
成形して、最後に第一の銅箔に形成された凸部を除去す
ることにより、第二の銅箔が皿状凹部の底となる。この
凹部の底が放熱板となる。このため、放熱性に優れた凹
みプリント配線板が容易にできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る凹みプリント配線板
の一例を図１および図２により説明する。図１は凹みプ
リント配線板の部分断面図であり、図２は一部切欠き斜
視図である。凹みプリント配線板１は、配線板１を構成
する面の一つである主表面に形成された複数個の皿状凹
部２と、この凹部２の底面に形成された放熱部３とを有
している。４は配線板の主材を構成する流動性硬化成形
材である。５は回路等を構成する銅箔層である。放熱部
３は銅箔などの金属で形成され発光素子が搭載されると
ともに、回路の一部を構成する。図２に示すように、凹
部２は主表面にマトリクス状に複数個配列されている。
特に平面光源などとして利用する場合は、プリント配線
板一枚あたり凹部２を数100 個の単位で密に配置する。
例えば、厚さｔが 0.2mm〜0.5mm 程度の凹みプリント配
線板の場合、凹み形状の上面径Ｄはφ 1〜6mm 程度、底
部径ｄは上面径よりも小さく、かつφ 0.5〜5mm 程度で
ある。この皿状凹部２が 1〜6mm 程度間隔でマトリクス
状に密に配置されている。

【００１２】本発明に係る凹みプリント配線板１の製造
方法を図３を参照して説明する。図３（ａ）から図３
（ｅ）は発光素子を実装する凹みプリント配線板の製造
工程図である。まず、皿状凹部２の鋳型となる凸部６ａ
が形成された第一の銅箔６と、流動性硬化成形材４と、
第二の銅箔７とを準備する。つぎに、第一の銅箔６の凸
部６ａ側と第二の銅箔７との間に流動性硬化成形材４を
挟みセットアップする（図２（ａ））。セットアップに
おいては、流動性硬化成形材４両面に接着剤（例えばＡ
Ｓ−３０００、日立化成工業社商品名）を設けることが
好ましい。

【００１３】第一の銅箔６は凸部６ａが形成されていれ
ばよい。この凸部６ａが皿状凹部２の鋳型となるので、
第一の銅箔６の厚さは、少なくともその皿状凹部の深さ
以上必要である。具体的には、 0.2mm〜0.5mm 程度がエ
ッチング処理などが容易であるので好ましい。凸部６ａ
はエッチング処理などの化学的加工、切削加工や研磨処
理などの機械的加工等によって形成できる。本発明にお
いては、微細加工が容易であるエッチング処理が好適で
ある。なお、第一の銅箔６は、凸部６ａが形成でき、電
気の良導体材料であれば、銅以外の金属でも使用でき
る。

【００１４】エッチング処理により第一の銅箔６を製造
する方法について、図４を参照して説明する。図４
（ａ）から図４（ｇ）は第一の銅箔６の製造工程図であ
る。厚さ 0.3mmの第一の銅箔６を準備して、その表面を
脱脂洗浄する（図４（ａ））。脱脂洗浄はアルカリ脱
脂、溶剤脱脂など公知の方法が用いられる。その後に、
ドライフィルム９を貼り付ける（図４（ｂ））。ドライ
フィルム９の代わりにレジストを塗布してもよい。ドラ
イフィルム９の上からパターンフィルム１０を配置して
紫外線等を用いて露光（図４（ｃ））、および現像（図
４（ｄ））することにより、パターン状にドライフィル
ム９を銅箔６表面に残す。ついでエッチング処理を行な
う（図４（ｅ））。エッチング処理は、ドライエッチン
グ、ウェットエッチングいずれでもよいが、本発明にお
いては特殊な設備を必要としないウェットエッチングが
好ましい。エッチング処理にて、残存する厚さｔ₂とな
るまで所定の深さｔ₁を掘り込む。例えば、厚さ 0.3mm
の第一の銅箔６の場合、ｔ₁を 0.2mm、ｔ₂を 0.1mmとな
るようにエッチング処理する。この処理を行なうことに
より、厚さｔ₂部分を皿状凹部２の上部配線層５とでき
る。最後にドライフィルム９を剥離除去して、プリント
配線板の皿状凹部の鋳型となる凸部６ａが形成された第
一の銅箔６が得られる（図４（ｆ））。

【００１５】流動性硬化成形材４は、積層成形プレス時
することにより流動して凸部６ａ同士間で形成された空
間内を充填させることができる材料で、かつ硬化後にプ
リント配線板を形成する機械的強度を有する材料であれ
ばよい。また、積層成形プレス時に、凸部６ａ頂部と第
二の銅箔７との間の残存量を少なくできるように流動性
に優れた成形材４であることが好ましい。さらに、凸部
６ａ頂部と第二の銅箔７との間の残存量が生じたとして
も、放熱板としての機能を満足する熱伝導性に優れた成
形材４であればよい。流動性硬化成形材４としては、セ
ラミックエポキシ樹脂（日本ガイシ社製）、熱伝導性に
優れた充填材が配合された熱硬化性樹脂、例えばエポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド変性
エポキシ樹脂等が挙げられる。セラミックエポキシ樹脂
は、放熱性、流動性に優れるため、本発明に好適であ
る。

【００１６】第二の銅箔７は、凹みプリント配線板の放
熱板３としての機能と、回路形成部としての機能を果た
す部材である。好適な銅箔７の厚さは、18〜70μm であ
る。なお、凹みプリント配線板の第二の銅箔７側にさら
に銅板等を貼り付けて放熱性を向上させることができ
る。

【００１７】セットアップされた第一の銅箔６等に積層
のための図示を省略したクッション板などを重ね合わせ
て、熱プレスの熱板に挿入し、積層成形プレスを行なう
（図３（ｂ））。この際、必要に応じて複数枚のセット
を重ね合わせて、同時に所定の条件で積層成形プレスを
行なうことができる。なお、図３（ｂ）は積層成形プレ
スで得られた第一の銅箔６と流動性硬化成形材４と第二
の銅箔７との積層体を図３（ａ）に対して上下反転させ
た図である。凸部６ａ頂部と第二の銅箔７とは、積層成
形プレス時に流動性硬化成形材４が凸部６ａ同士間に流
動して接触部８を形成する。この接触部８は、流動性に
優れた流動性硬化成形材４を用いた場合、凸部６ａ頂部
と第二の銅箔７とが相互に接触するため、流動性硬化成
形材４は殆んど残存しないか、または流動しきれなかっ
た微少量の流動性硬化成形材４が残存する場合がある。
実質的に放熱性を阻害しない範囲であれば、流動性硬化
成形材４が接触部８に残存してもよい。

【００１８】上記積層体にドライフィルム９貼り付けま
たはレジスト塗布、パターニング、露光、現像、エッチ
ング処理を順に、例えば上記第一の銅箔６製造方法に準
じて行なう（図３（ｃ）から図３（ｄ））。エッチング
処理により、第一の銅箔６の凸部６ａ部分を除去する。
この際、エッチング処理量を調節することにより凸部６
ａの頂部６ｂを残すことができる（図３（ｄ））。この
頂部６ｂを残すことにより、均一な放熱ができる。ま
た、エッチング処理により、第一の銅箔６の凸部６ａ部
分を除去した後に、頂部６ｂを残すことなく、残存する
流動性硬化成形材４をサンドブラストや研削など機械的
方法によって除去することができる。この場合、流動性
硬化成形材４を接着するために用いる接着剤の使用を中
止して、流動性硬化成形材４のみで積層することによ
リ、より容易に残存する流動性硬化成形材４を除去でき
る。この場合、放熱性がより向上する。最後にドライフ
ィルム９を剥離して、皿状凹部２とその底部に放熱部３
を備えた凹みプリント配線板１が得られる（図３
（ｅ））。

【００１９】本発明の凹みプリント配線板は、放熱部３
を備えているので、発光素子、集積回路を組み込んだ素
子などを実装するのに好適である。また、凹み部分２が
マトリクス状に複数個配列できるので平面光の光源基板
として好適である。

【００２０】

【発明の効果】本発明の凹みプリント配線板は、主表面
に設けられる凹部の形状が皿状で、該皿状凹部の底面が
放熱部で形成されてなるので、発熱する素子を実装して
も変形などが生じない。このため、発光素子などを実装
すると均一で安定した面発光が得られる。また、上記凹
部がマトリクス状に複数個配列されてなるので、より効
率的な面発光が得られる。

【００２１】本発明の凹みプリント配線板の製造方法
は、凹部の鋳型となる凸部を第一の銅箔に形成する工程
と、この凸部側に流動性硬化成形材を介して、第二の銅
箔を積層成形する工程と、凸部を除去する工程とを備え
てなるので、複数の凹部と、この凹部の底に放熱板を備
えた凹みプリント配線板が容易に大量生産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】凹みプリント配線板の部分断面図である。

【図２】凹みプリント配線板の一部切欠き斜視図であ
る。

【図３】凹みプリント配線板の製造工程図である。

【図４】第一の銅箔の製造工程図である。

【符号の説明】

１凹みプリント配線板２皿状凹部３放熱部４流動性硬化成形材５銅箔層６第一の銅箔７第二の銅箔８接触部９ドライフィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E338 AA01 AA16 BB03 BB05 BB19 CC08 EE02 5E339 AB02 AC02 AD01 BC02 BD06 BD11 BE13 CC01 CD01 CE16 CF16 CF17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント配線板の主表面に凹部を備えた
凹みプリント配線板であって、前記凹部の形状が皿状で、該皿状の底面が放熱部で形成
されてなることを特徴とする凹みプリント配線板。
【請求項２】前記凹部が前記主表面にマトリクス状に
複数個配列されてなることを特徴とする請求項１記載の
凹みプリント配線板。
【請求項３】プリント配線板の凹部の鋳型となる凸部
を第一の銅箔に形成する工程と、前記凸部側に流動性硬化成形材を介して、第二の銅箔を
積層成形する工程と、少なくとも前記凸部を除去する工程とを備えてなる凹み
プリント配線板の製造方法。
【請求項４】前記凸部を除去する工程後に、前記凸部
の頂部と前記第二の銅箔との間に残存する前記流動性硬
化成形材を機械的に除去する工程を有することを特徴と
する請求項３記載の凹みプリント配線板の製造方法。
【請求項５】前記流動性硬化成形材がセラミックエポ
キシ材であることを特徴とする請求項３または請求項４
記載の凹みプリント配線板の製造方法。