JP2003277479A - Ledベアチップ搭載用基板の製造方法及び樹脂組成物 - Google Patents
Ledベアチップ搭載用基板の製造方法及び樹脂組成物Info
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Abstract
シ樹脂基板であって、高放熱特性を有するとともに白色
度を持たせて反射率を高めたLEDベアチップ搭載用基
板の製造方法及び樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、
及び無機充填剤を含有する樹脂組成物であって、該樹脂
組成物の硬化後の熱伝導率が約1〜約100W/mKで
あり、且つ、前記無機充填剤が白色系顔料を含む。製造
方法は、前記樹脂組成物を回路形成用導電板、放熱板、
又は支持板に塗布する第1の工程と、該樹脂組成物を硬
化させる第2の工程とを有し、第2の工程は、加熱プレ
ス機によって1〜20kPaのプレス圧力で半硬化状態
に硬化させる一次硬化工程と、加熱雰囲気中で加熱し硬
化させる二次硬化工程と、を有する。
Description
射特性に優れた、LEDベアチップ搭載用基板の製造方
法及び脂組成物樹に係り、詳しくは、高輝度LEDを用
いた照明のためのLEDベアチップ搭載用基板の製造方
法及び樹脂組成物に関する。
注目して、照明光源としても期待されているが、LED
を照明として使用する場合、高い照度と共に素子(チッ
プ)をかなり集合させる必要があり、そのため、各素子
からの発熱による熱を放散させる高放熱基板が必要とな
る。さらに、LEDの素子が搭載される基板は、高放熱
特性を有することに加えて、高い光の反射率を有するこ
とが望まれる。
載するための基板として、従来、セラミック基板とエポ
キシ基板とが知られている。
30W/mKという高い熱伝導率を有しているが、加工
性が悪く、且つ、非常に高価である。一方、エポキシ基
板は、加工性は優れているが、熱伝導率が、0.6W/
mK程度であって低い。
て加工性の良いエポキシ樹脂基板であって、高放熱特性
を有するとともに白色度を持たせて反射率を高めたLE
Dベアチップ搭載用基板の製造方法及び樹脂組成物を提
供することを目的とする。
ポキシ樹脂、硬化剤、及び無機充填剤を含有する樹脂組
成物であって、該樹脂組成物の硬化後の熱伝導率が約1
〜約100W/mKであり、且つ、前記無機充填剤が白
色系顔料を含む、LEDベアチップ搭載用基板の樹脂組
成物によって達成される。
0W/mKであることが好ましい。
ミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、窒化チタ
ン、シリカ、窒化珪素、炭化珪素、窒化ホウ素、窒化バ
リウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、酸化
ベリリウムからなる群の中から選ばれる少なくとも1種
であることが好ましい。
ミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、窒化チタ
ン、シリカ、酸化珪素、酸化チタン、窒化チタン、酸化
ジルコニウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、
フッ化アルミニウム、炭酸バリウム、チタン酸バリウ
ム、ホウ酸バリウム、フッ化セリウム、酸化セリウム、
チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛からなる
群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
ップ搭載用基板の製造方法であって、エポキシ樹脂、硬
化剤、及びエポキシ樹脂よりも高い熱伝導率を有する少
なくとも1種の無機充填剤を配合して樹脂組成物を得る
工程と、前記樹脂組成物を回路形成用導電板、放熱板、
又は支持板に塗布する工程と、該樹脂組成物を硬化させ
る工程とを有し、前記無機充填剤が白色系顔料を含むこ
とを特徴とするLEDベアチップ搭載用基板の製造方法
によって達成される。
路形成用導電板、放熱板、又は支持板に塗布された樹脂
組成物を加熱プレス機によって1〜20kPaのプレス
圧力で加熱押圧成型することにより、半硬化状態に硬化
させる一次硬化工程と、前記半硬化させた樹脂組成物を
加熱雰囲気中で加熱し硬化させる二次硬化工程と、を有
することが好ましい。
圧雰囲気中で加熱され、該加圧雰囲気の圧力が、ゲージ
圧で0.2〜1MPaであることが好ましい。
該樹脂組成物を塗布した導電箔又は導電シートを所定サ
イズに切断加工し、或いは、前記導電箔又は導電シート
からはみ出した不要な樹脂組成物を切削除去する工程を
更に有することが好ましい。
て以下に図面を参照して説明する。
の樹脂組成物Cは、エポキシ樹脂、硬化剤、及び少なく
とも1種の無機充填剤Aを含有する。
〜約100W/mK、好ましくは、1〜50W/mK、
より好ましくは、5〜20W/mKである。
に限定することはなく、例えば、ビスフェノール型、フ
ェノール型、クレゾールノボラック型、ビフェニル型、
ナフタレン型、これらの水添型、脂環型、脂肪族型など
から、適宜選択して用いることが出来るが、耐熱性と共
に、耐候性を持つものが望ましい。特にLEDを用いた
白色照明に対応するには、紫外線による劣化の少ない構
造のものを選択することが望ましく、上記の中でも特
に、水添型もしくは脂環型、脂肪族型が望ましい。
物、フェノール樹脂、ノボラック型樹脂、アミン類、イ
ミダゾール類、4級ホスホニウム塩類のほか、カチオン
系の重合触媒などから適宜選択して用いることが出来る
が、接着性、耐熱性及び耐候性を持つものが望ましく、
また、Bステージ化(半硬化状態)が可能なものが望ま
しい。硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂のエポキシ当量
に対する硬化剤の官能基当量により決定され、一般に
は、理論当量の0.5〜1.5倍量、好ましくは、0.
8〜1.2倍量、配合される。
アチップ搭載用基板の樹脂組成物Cが約1〜約100W
/mKの熱伝導率となるような物であれば特に限定され
ないが、好ましくは、熱伝導率が約5〜約500W/m
Kである無機化合物である。
アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、窒化チ
タン、シリカ、窒化珪素、炭化珪素、窒化ホウ素、窒化
バリウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、酸
化ベリリウム等でこの中から選ばれる少なくとも1種の
無機充填剤を使用することができるが、熱伝導性と価格
との点で、アルミナ、若しくはアルミナと窒化アルミニ
ウムとの混合物が好ましい。また、無機充填剤Aは、絶
縁性材料であることが好ましい。無機充填剤Aの熱伝導
率は、10〜100W/mKであることがより好まし
い。
プ搭載用基板の樹脂組成物に対して、70〜90重量
%、好ましくは、75〜90重量%、より好ましくは、
80〜85重量%である。
白色度を持たせて、光の反射率を高める為に、白色系顔
料を、前記樹脂組成物に含ませる。
中には、アルミナ、酸化珪素、酸化チタン、窒化チタ
ン、酸化ジルコニウム等のように白色系顔料としての機
能を有するものがあり、斯かる性質を併有する無機充填
剤Aは、基板に高い白色度を持たせて、光の反射率を高
めることができるため、LEDベアチップ搭載用基板に
適している。
Aが白色顔料でもある場合、樹脂組成物Cに対して、無
機充填剤Aを10〜90重量%、好ましくは、70〜9
0重量%、好ましくは、75〜90重量%、より好まし
くは、80〜85重量%含ませる。
剤Aを70〜90重量%、好ましくは75〜90重量
%、より好ましくは80〜85重量%と、より高い反射
性を持たせるために、特に反射率の高い白色系顔料Bを
5〜25重量%、好ましくは、5〜20重量%、より好
ましくは、10〜15重量%とを含ませる。
含まれない他の白色系顔料Bとしては、酸化マグネシウ
ム、炭酸マグネシウム、フッ化アルミニウム、炭酸バリ
ウム、チタン酸バリウム、ホウ酸バリウム、フッ化セリ
ウム、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜
鉛、硫化亜鉛等を例示することができる。なお、これら
の材料の中には、無機充填剤Aとしての機能、即ち、熱
伝導率が5〜500W/mKのものもある。
び白色系顔料Bの中でも、反射率及び価格の点から、酸
化チタン、窒化チタン、フッ化セリウム、酸化セリウム
が望まく、特に酸化チタンが望ましい。
ング剤の他、蛍光体を配合しても良い。さらに、トルエ
ン、キシレン,MEK、セロソルブなどの溶剤で希釈し
て粘度を調整しても良い。
プ搭載用基板の樹脂組成物Cを用いてLEDベアチップ
搭載用基板を製造する方法の好ましい実施形態について
以下に図1〜図6を参照して説明する。
シ樹脂よりも高い熱伝導率を有する無機充填剤を配合し
て樹脂組成物を得る。無機充填剤には、白色系顔料が含
まれる。このような樹脂組成物には、上記の樹脂組成物
Cがあり、これを適用することができる。
刷によって回路形成導電板1の上に塗布する(図1)。
このとき、塗布ダレを防止するため、樹脂組成物Cの粘
度は、10〜1000Pa・sに調整されていることが
好ましい。樹脂組成物Cの塗布厚みは、0.1〜5mm
とすることができる。回路形成用導電板1は、電気回路
を形成する導電性材料であれば特に限定されないが、一
般には銅箔が使用される。銅箔の厚みは、12〜70μ
mとすることができる。
布した後、樹脂組成物C中に溶剤が配合されている場合
は、50〜100℃の雰囲気中に、10〜180分間放
置して、乾燥させて溶剤を揮発させる。
ムを載せ、樹脂組成物を硬化させる。一般に、この種の
基板の樹脂組成物を硬化させるには、樹脂面の平滑性を
出すとともに、厚みを均一にさせるために、加熱プレス
機、即ち、上下に加熱プレートを備え、該プレート間に
樹脂組成物を成型しつつ、加熱し、硬化させる装置によ
って硬化させるのであるが、本発明方法により製造され
るLEDベアチップ搭載用基板は、従来一般に用いられ
ているガラス繊維や紙基材のような補強用基材を有して
いないため、従来と同様の圧力(2000〜4000k
Pa)でプレスし加熱したのでは、樹脂組成物が押し出
されて、加熱プレス成型機から流れ出してしまい、樹脂
組成物の厚みを不均一にし、樹脂の流れに沿って充填材
も移動し、充填材の濃度のばらつきを生じる。
20kPa、好ましくは10〜20kPaとして60〜
120℃、で1〜10分間、樹脂組成物を加圧すること
で、樹脂組成物を完全に硬化させずに、一旦、樹脂組成
物Cを半硬化状態(Bステージ)とし(図2)、ある程
度の保形性を持たせてから、加熱プレス成型機から取り
出して、100〜180℃の加熱雰囲気中で機械的な加
圧をせずに、二次硬化させることが好ましい。そうする
ことによって、樹脂組成物Cが流れ出すのを防止し、厚
みを均一にして、充填材の濃度のばらつきも防ぐことが
できる。
囲気の圧力と温度をかけられる加圧オーブン(例えば、
協真エンジニアリング株式会社製オーブン;HP−50
50)を用いることで、面全体が均一な圧力を受ける為
に形状を維持し、内部気泡を除去しつつ、充填材が均一
で緻密に成型される。
(Bステージ)としておけば、加工が容易になるという
利点がある。即ち、樹脂組成物Cは、高い比率で無機充
填剤を含有しているため、完全に硬化させた後では、切
断加工が困難であるが、一旦Bステージ化させた状態
(半硬化状態)であれば、切断は比較的容易に行うこと
ができる。
は、半硬化状態にあるときに回路形成用導電板1ごと樹
脂組成物Cを切断する(図3)。また、加熱プレス機に
よる加圧によって回路形成用導電板1から樹脂組成物C
がはみ出した場合にそのはみ出した部分を切断除去する
場合も樹脂組成物Cが半硬化状態であれば、比較的容易
に行うことができる。
(加圧チャンバー)等を用いて加圧雰囲気中で行うこと
が好ましい。この加圧雰囲気は、ゲージで圧0.2〜
1.0MPa、好ましくは0.5〜1.0MPa、より
好ましくは、0.5〜0.7MPaである。また、樹脂
の組成に従って、加熱温度は、100〜180℃、加圧
加熱時間は、30〜180分間とすることができる。こ
のような加圧雰囲気中で硬化させることにより、樹脂内
部に残存する気泡を追い出すことができる。
(回路形成用導電板1)の不要部分をエッチングする回
路形成工程、及び、ボンディングパッド用金メッキを施
すメッキ工程を経て、LEDベアチップの搭載に適した
高放熱、高反射率のLEDベアチップ搭載用基板が得ら
れる。得られた基板は、LEDベアチップ2が搭載さ
れ、ワイヤーボンディング3がされた後(図4)、光透
過性の樹脂4によって封止され、LED照明灯5の完成
品となる(図5)。
形以外にも種々の形状を採用することができ、例えば、
図6に示すような平面視円環状とすることもでき、リン
グ状のLED照明灯5’を作成することもできる。
板に樹脂組成物Cを塗布する例について説明したが、樹
脂組成物Cの塗布対象は、回路形成用導電板に限らず、
放熱板、支持板に塗布することもできる。放熱板は、例
えば、厚みが0.5〜1.5mmのアルミ板が用いられ
る。支持板は、本発明方法により製造された基板を用い
て上記したような照明器を支持させる板であり、例え
ば、厚み1〜5mmのアルミ板やステンレス板とするこ
とができる。
を塗布した場合、回路形成は、放熱板、支持板とは反対
側の樹脂組成物Cに銅箔を載置し、硬化後にパターンエ
ッチングするこのもできるし、或いは、銅箔に代えて回
路が予め形成されているリードフレームを、樹脂組成物
Cの二次硬化前に載置する等しても良い。
脂:ジャパンエポキシ株式会社)100 重量部、DL−92(フェノールノボラック樹脂:明和
化成株式会社)45重量部、2P4MZ(イミダゾー
ル:四国化成工業株式会社)0.5重量部、KBM−4
03(シランカップリング剤:信越シリコーン株式会
社)1重量部に、溶剤としてMEKを36重量部加えて
溶液とし、酸化チタンを145重量部、AS−40(ア
ルミナ:昭和電工株式会社)722重量部を加えて攪拌
混合して樹脂組成物を得た。
アルミナの熱伝導率は、約10W/mKであった。
μm厚)に約1mmの厚みに塗布し(コーターあるいは
印刷により)、50℃で180分乾燥して溶剤を除去し
た後、樹脂面に離型フィルムを載せ、120℃で0.5
kPaの圧力で5分間押圧成型して、冷却後B−ステー
ジ状態の片面に銅箔を貼った樹脂板を得た。
60℃で2時間加熱して樹脂を二次硬化させ片面銅箔付
きの樹脂基板を得た。上記硬化させる工程では、樹脂内
部に残存する気泡をなくする為に、圧力オーブン中でゲ
ージ圧0.5MPaの圧力雰囲気中で、160℃、12
0分間放置し、硬化させた。このとき、基板の熱伝導率
は、1.6W/mKであった。
樹脂;ジャパンエポキシ樹脂株式会社)100重量部、
リカシッド(MH−700(新日本理化株式会社)90
重量部、チタン酸バリウム(熱伝導率:約1W/mK)
100重量部、アルミナ760重量部を混合して、支持
板としてのアルミ板(0.5mm厚)上に塗布して厚み
0.6mmの樹脂シートを作成し、回路配線付きリード
フレームを樹脂面に載置し、加熱プレス機によって加熱
プレス成型(80℃/0.1MPa/20分)を行って
樹脂を半硬化させてから取り出し、アルミ板からはみ出
した余分の樹脂を削除して、150℃/60分加熱して
二次硬化を行った。こうして得られた基板の熱伝導率
は、1.3W/mKであった。
造方法の一工程であって、導電箔上に樹脂組成物を塗布
した状態を示す説明図である。
造方法の一工程であって、加圧プレス機によってプレス
成型した状態を示す説明図である。
造方法の一工程であって、樹脂組成物を半硬化状態で導
電箔とともに所定寸法に切断した状態を示す説明図であ
る。
載された状態を示す説明図である。
樹脂封止したLED照明器を示す側面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 エポキシ樹脂、硬化剤、及び無機充填剤
を含有する樹脂組成物であって、該樹脂組成物の硬化後
の熱伝導率が約1〜約100W/mKであり、且つ、前
記無機充填剤が白色系顔料を含む、LEDベアチップ搭
載用基板の樹脂組成物。 - 【請求項2】 前記無機充填剤の熱伝導率が、約5〜5
00W/mKである請求項1記載の樹脂組成物。 - 【請求項3】 前記無機充填剤が、アルミナ、水酸化ア
ルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、窒化チタ
ン、シリカ、窒化珪素、炭化珪素、窒化ホウ素、窒化バ
リウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、酸化
ベリリウムからなる群の中から選ばれる少なくとも1種
である請求項2記載の樹脂組成物。 - 【請求項4】 前記白色系顔料が、アルミナ、水酸化ア
ルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、窒化チタ
ン、シリカ、酸化珪素、酸化チタン、窒化チタン、酸化
ジルコニウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、
フッ化アルミニウム、炭酸バリウム、チタン酸バリウ
ム、ホウ酸バリウム、フッ化セリウム、酸化セリウム、
チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛からなる
群から選ばれる少なくとも1種である請求項1記載の樹
脂組成物。 - 【請求項5】 LEDベアチップ搭載用基板の製造方法
であって、 エポキシ樹脂、硬化剤、及びエポキシ樹脂よりも高い熱
伝導率を有する少なくとも1種の無機充填剤を配合して
樹脂組成物を得る工程と、前記樹脂組成物を回路形成用
導電板、放熱板、又は支持板に塗布する工程と、該樹脂
組成物を硬化させる工程とを有し、前記無機充填剤が白
色系顔料を含むことを特徴とするLEDベアチップ搭載
用基板の製造方法。 - 【請求項6】 前記樹脂組成物が、請求項1〜4の何れ
かに記載の樹脂組成物であることを特徴とする請求項5
記載のLEDベアチップ搭載用基板の製造方法。 - 【請求項7】 前記樹脂組成物を硬化する工程が、 前記回路形成用導電板、放熱板、又は支持板に塗布され
た樹脂組成物を加熱プレス機によって1〜20kPaの
プレス圧力で加熱押圧成型することにより、半硬化状態
に硬化させる一次硬化工程と、 前記半硬化させた樹脂組成物を加熱雰囲気中で加熱し硬
化させる二次硬化工程と、を有することを特徴とする請
求項5又は6に記載のLEDベアチップ搭載用基板の製
造方法。 - 【請求項8】 前記二次硬化工程が加圧チャンバー内で
加圧雰囲気中で加熱され、該加圧雰囲気の圧力が、ゲー
ジ圧で0.2〜1MPaである請求項7記載のLEDチ
ップ搭載用基板の製造方法。 - 【請求項9】 前記樹脂組成物が半硬化状態にある時
に、該樹脂組成物を塗布した導電箔又は導電シートを所
定サイズに切断加工し、或いは、前記導電箔又は導電シ
ートからはみ出した不要な樹脂組成物を切削除去する工
程を更に有することを特徴とする請求項7又は8に記載
のLEDベアチップ搭載用基板の製造方法。
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