JP2005093786A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱性に優れ、反りの少ない、信頼性に優れる発光ダイオード用のプリント配線板の提供。
【解決手段】プリント配線板の表面に発光ダイオード素子を搭載・接続し、これを透明な樹脂で封止する発光ダイオード用プリント配線板において、上記プリント配線板が、少なくとも表層の樹脂組成物が白色で、内層に金属板を１層以上有する多層板からなり、銅メッキで形成される導体で、スルーホール或いはスリット部の少なくとも1箇所が金属板と接合された構造であることを特徴とする発光ダイオード用プリント配線板。
【効果】 放熱性に優れ、プリント配線板の反りの少ない、信頼性に優れる発光ダイオードが得られる。

Description

本発明は、信頼性に優れる発光ダイオード用のプリント配線板に関するものであり、本発明で得られるプリント配線板は、携帯電話、自動車、照明等の発光ダイオード用プリント配線板として好適に使用される。

近年、電子機器の発展に伴い、発光ダイオード用のプリント配線板は、携帯電子機器の表示用途や、車載用のインテリア照明等、その用途が拡大しつつある。現在の発光ダイオード用のプリント配線板は、一般的に、白色の樹脂組成物を有する銅張積層板が使用（特許文献１参照）されており、これに発光ダイオード素子を搭載し、透明な樹脂で封止しているものである。昨今、発光ダイオードの機能が高まり、適用用途が広がるにつれて、長時間使用されるケースが増加し、例えば照明用の場合では、素子周辺の温度が、従来は 40〜50℃位までしか上昇しなかったものが、100℃以上まで上昇することがあり、このため、封止樹脂の線膨張率（60ppm/℃位）と銅張積層板の線膨張率（15ppm/℃位）の差異による反りが増大し、これに起因する封止樹脂、更には発光ダイオード素子の剥離等の不良が発生する問題があった。
特開平7-241952号公報

本発明は、放熱性に優れ、反りの少ない、信頼性に優れる発光ダイオード用のプリント配線板を提供するものである。

本発明は、スルーホール或いはスリット部を有するプリント配線板の表面に発光ダイオード素子を搭載・接続し、これを透明な樹脂で封止する発光ダイオード用プリント配線板において、上記プリント配線板が、少なくとも表層の樹脂組成物が白色で、内層に金属板を１層以上有する多層板からなり、銅メッキ又は銅合金で形成される導体で、スルーホール或いはスリット部の少なくとも1箇所が金属板と接合された構造であることを特徴とする発光ダイオード用プリント配線板であり、本発明で得られるプリント配線板は、放熱性に優れ、剛性率が高いために、発熱量が大きい場合でも、基板の反りが少なく、剥離の問題が起こりにくいことから、信頼性に優れる。

本発明は、発光ダイオード用プリント配線板において、内層に金属板を１層以上有する多層板を使用し、導体の少なくとも1箇所を金属板と接合させることにより、放熱性に優れ、プリント配線板の反りの少ない、信頼性に優れる発光ダイオードが得られ、工業的な実用性は極めて高いものである。

本発明のプリント配線板は、スルーホール或いはスリット部を有し、少なくとも表層の樹脂組成物が白色で、内層に金属板を１層以上有する多層板からなり、銅メッキ又は銅合金で形成される導体で、スルーホール或いはスリット部の少なくとも1箇所が金属板と接合された構造であり、この端面は銅又は銅合金メッキ等のメッキが施されて表裏が導通しており、この半スルーホール或いはスリット部の少なくとも1箇所が、内層金属板と接合した構造のプリント配線板である。

本発明のプリント配線板に使用される多層板は、少なくとも表層の樹脂組成物が白色で、内層に金属板を１層以上有する多層板であれば、特に限定されるものではない。多層板の厚さは特に限定されないが、通常は１mm以下、好適には 0.8mm以下のものが使用される。

本発明の多層板の内層に使用される金属板は、金属ベースの表裏平坦な板であれば特に限定されるものではなく、金属板の厚さは 50〜500μmであり、好適には 100〜400μmである。金属の種類については特に限定されないが、高弾性率、高熱伝導性であるものが好ましく、例えば、純銅、無酸素銅、銅が 95重量%以上の鉄、錫、燐、クロム、ジルコニウム、亜鉛、などとの合金などが好適に使用され、合金の表面を銅メッキした金属板なども使用可能である。これら金属板の表面は、研磨するだけでも使用可能であるが、樹脂組成物との密着性を向上するために、公知の表面処理を施すことが好ましい。表面処理の種類は特に限定されないが、例えば黒色酸化銅処理、メック社の薬液+防錆処理（CZ処理）などが好適に使用される。

本発明で使用される多層板おいて、金属板の上に配置して積層する層は、特に限定はなく、アディティブ用樹脂組成物、Ｂステージ樹脂付き銅箔、有機或いは無機基材補強Ｂステージ樹脂組成物（プリプレグ）等、一般に公知の積層シートが使用し得る。プリプレグの製法としては、後述の樹脂組成物を用いて基材に含浸、乾燥するか、或いは基材の両面に樹脂層を配置して加熱圧着等で一体化して、プリプレグを作成する。基材としては、有機、無機繊維織布又は不織布を使用する。種類については特に限定されないが、有機繊維布としては、好適には液晶ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維、全芳香族ポリアミド繊維等の織布又は不織布が使用される。無機繊維布としては、断面が円形状、扁平の公知のガラス繊維織布、不織布、更にはセラミック繊維織布、不織布を用いる。これらは開繊されたものが好適に使用される。又、有機フィルム基材も使用し得る。

本発明の多層板に使用される樹脂組成物は、プリント配線材料に使用される公知の樹脂組成物であれば、特に限定されるものではない。具体的には、エポキシ樹脂、シアン酸エステル樹脂、不飽和基含有ポリフェニレンエーテル樹脂等の樹脂組成物が例示され、１種或いは２種以上適宜組み合わせて使用される。耐熱性等が優れることから、シアン酸エステル樹脂を必須成分とする樹脂組成物を使用するのが好ましい。

本発明の多層板の少なくとも表層に使用される白色の樹脂組成物とは、上記樹脂組成物に、白色の無機充填剤、染料、顔料などを配合したものであれば、特に限定されるものではないが、無機充填剤が好適である。白色の無機充填剤としては、公知の白色無機充填剤が使用可能であり、例えば、酸化チタン類、アルミナ類、ホワイトカーボン等が挙げられ、１種或いは２種以上適宜組み合わせて使用することも可能である。

多層板に使用する樹脂組成物として好適であるシアン酸エステル樹脂とは、分子内に2個以上のシアナト基を有する化合物である。具体的に例示すると、1,3-又は1,4-ジシアナトベンゼン、1,3,5-トリシアナトベンゼン、1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-又は2,7-ジシアナトナフタレン、1,3,6-トリシアナトナフタレン、4,4-ジシアナトビフェニル、ビス(4-ジシアナトフェニル)メタン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジブロモー4-シアナトフェニル)プロパン、ビス(4-シアナトフェニル)エーテル、ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4-シアナトフェニル)スルホン、トリス(4-シアナトフェニル)ホスファイト、トリス(4-シアナトフェニル)ホスフェート、およびノボラックとハロゲン化シアンとの反応により得られるシアネート類等である。

これらのほかに特公昭41-1928、同43-18468、同44-4791、同45-11712、同46-41112、同47-26853及び特開昭51-63149等に記載の多官能性シアン酸エステル化合物類も用いら得る。これらの分子内に臭素、りんを含有するものも使用できる。また、これら多官能性シアン酸エステル化合物のシアナト基の三量化によって形成されるトリアジン環を有する分子量400〜6,000 のプレポリマーが使用される。このプレポリマーは、上記の多官能性シアン酸エステルモノマーを、例えば鉱酸、ルイス酸等の酸類;ナトリウムアルコラート等、第三級アミン類等の塩基;炭酸ナトリウム等の塩類等を触媒として重合させることにより得られる。この樹脂中には一部未反応のモノマーも含まれており、モノマーとプレポリマーとの混合物の形態をしており、このような原料は本発明の用途に好適に使用される。一般には可溶な有機溶剤に溶解させて使用する。

樹脂を溶解させる有機溶剤として使用されるものは特に限定はないが、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類；トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；N,N-ジメチルホルムアミド等のアミド類等が挙げられ、これらは１種或いは２種以上が組み合わせて使用される。

多層板に使用する樹脂組成物は、それ自体は加熱により硬化するが硬化速度が遅く、作業性に劣る場合は、公知の硬化剤、硬化促進剤を用いる。使用量は、それぞれの樹脂 100重量部に対し、0.005〜20重量部、好ましくは 0.01〜10重量部である。

本発明の内層に金属層を少なくとも１層以上有する多層板を作成する方法は特に限定されないが、例えば、上記の白色の樹脂組成物を基材に含浸、乾燥してプリプレグを作成し、このプリプレグをあらかじめ所定位置にスリットを形成させた金属板の両面に配置し、更にその外側に銅箔を使用して積層形成し、多層板とする方法などが例示される。その後、多層板に、打ち抜き用プレスで、切り離し用のスリット部を形成し、基板全体を銅メッキして表層及び端部に銅メッキを付着させて、少なくとも１箇所のスリット部を金属板と接合させ、表裏に回路を形成して、必要によりメッキレジストを付着させ、貴金属メッキを施して、内層金属板と表面回路が少なくとも１箇所のスリット部で接合したプリント配線板とする方法などが例示される。このプリント配線板をワークサイズに切断した後、発光ダイオード素子を、プリント配線板の平面上やザグリ等で凹となっている箇所等に接着剤で接着し、ワイヤボンディング後に全体を透明樹脂で封止してから、最後にレーザーやダイシングソーなどでこれらを1ピース（一般には 0.5〜3mm)づつ切断して発光ダイオードとする。

多層板の積層成形条件は、特に限定はないが、真空ラミネータプレス、多段プレス等の公知の装置に仕込み、一般には温度 100〜300℃、圧力 2〜50kgf/cm²、時間は１分〜５時間で、好適には真空下で積層成形する。積層時間の短いものは、後硬化する。

以下に実施例、比較例で本発明を具体的に説明する。尚、『部』は重量部を表す。
実施例１
2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパンモノマー 400部を 150℃に溶融させ、撹拌しながら４時間反応させ、平均分子量 1,900のモノマーとプレポリマーの混合物を得た。これをメチルエチルケトンに溶解し、ワニスＡとした。これにビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート1001、ジャパンエポキシレジン<株>製）350部、ノボラック型エポキシ樹脂(DEN431、ダウケミカル＜株＞製) 50部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ESCN-220F、住友化学工業<株>製) 100部を配合し、アセチルアセトン鉄 0.3部をメチルエチルケトンに溶解して加え、均一に攪拌混合してワニスＢとした。更にこのワニスＢの固形分 1000部に対してルチル型酸化チタン（平均粒子径：3.4μm)を 900部加え加え、均一に分散混合してワニスＣとした。このワニスＣを厚さ 50μmの開繊されたガラス織布に含浸、乾燥してプリプレグＤ（170℃でのゲル化時間 141秒、樹脂組成物含有量 70wt％）を作成した。次にあらかじめ所定位置にエッチングで孔明けした内層金属板となる厚さ 200μmのCu:99.9%,Fe:0.07%,P:0.03%の合金板の全面にメック社のCZ処理(CZ8100＋CX8300E処理)を施し、この両面に上記プリプレグＤを各々２枚づつ配置し、その外側に厚さ 18μmの電解銅箔を配置し、200℃、25kgf/cm²で 90分積層成形して、３層板Ｅを作成した。この３層板Ｅの所定位置に、一孔は金属板と接合、もう一孔は非接合となるように(発光ダイオード1ピースに対し２孔１組)、金属ドリルで孔径 150μmの貫通孔を形成した後、デスミア処理後に無電解銅メッキ 0.5μm、電解銅メッキを 20μm付着させ、表面に回路を形成し、メッキレジストを形成した後に、ニッケルメッキ、金メッキを付着させて、内層金属板と表面回路がスルーホールで接合したプリント配線板とした。この表面に厚さ 300μmの発光ダイオード素子を接着剤で付着させ、ワイヤボンディングした後に透明なエポキシ封止樹脂で 150℃にて樹脂封止して一体化し、取り出してから 150℃の加熱炉で 60分加熱硬化した。た。これをダイシングソーでスルーホールの半分が残るように切り離して発光ダイオードとした。この評価結果を表１に示す。

実施例２、
実施例１で使用したワニスＢを、厚さ100μmの開繊されたガラス織布に含浸、乾燥してプリプレグＦ（170℃でのゲル化時間 130秒、樹脂組成物含有量 60wt％）を作製した。次に、あらかじめスリットを所定位置に形成した厚さ 150μmのCu:99.9%,Fe:0.07%,P:0.03%の合金板の全面にメック社のCZ処理(CZ8100＋CX8300E処理)を施した内層金属板の片面に上記プリプレグＦを１枚、反対面に実施例１で使用したプリプレグＤを２枚配置し、その両面に厚さ18μmの電解銅箔を配置し、実施例１と同様にして、３層板Ｇを作製した。この３層板Ｇの所定位置を打ち抜き金型で幅 1mmのスリット状に打ち抜き、デスミア処理後に無電解銅メッキ 0.5μm、電解銅メッキを 20μm付着させ、プリプレグＤ側が発光ダイオード素子搭載面となるように回路を形成した後に、ニッケルメッキ、金メッキを付着させて、内層金属板と表面回路がスリット部で接合したプリント配線板とした。プリプレグＤ側に厚さ 300μmの発光ダイオード素子を接着剤で付着させ、ワイヤボンディングした後に透明なエポキシ封止樹脂で 150℃にて樹脂封止して一体化し、取り出してから 150℃の加熱炉で 60分加熱硬化した。これをダイシングソーでスリットとは直角に切り離して発光ダイオードとした。評価結果を表１に示す。

比較例１
実施例１のワニスＣを厚さ 100μmのガラス織布に含浸、乾燥して、プリプレグＨ（170℃でのゲル化時間 120秒、樹脂組成物含有量 55wt％）を作成し、これを４枚重ね、両面に厚さ 18μmの電解銅箔を配置し、実施例１と同様に積層成形して両面銅張積層板Ｉとした。この両面に実施例１と同様に回路を形成し、同様に加工して発光ダイオードとした。評価結果を表１に示す。

表１
項 目 実 施 例 比 較 例
１ ２ １
弾性率(kgf/mm^２） 3830 3370 2560
反り(mm) 1 4 15
温度上昇値（℃） 51 59 103
冷熱サイクル試験 1000以上 1000以上 360

＜測定方法＞
弾性率：JIS Ｃ6481に準じてDMA法で測定した 25℃での弾性率。
反り：250×250mmの積層板に発光ダイオード素子を 1250個搭載し、透明樹脂で封止した後、これを 100℃に加熱し、反りの最大値を測定した。
温度上昇値: 50個の発光ダイオードを基板（サイズ；50ｘ50ｘ1.6mm）に実装し、20mAの電流を通電、100時間後の発光ダイオード表面温度をサーモグラフにて測定。
冷熱サイクル試験：50個の発光ダイオードを実装した基板を使用し、-65℃/30秒と150℃/30秒の冷熱サイクル試験による断線までのサイクル数の平均値

Claims (1)

1. スルーホール或いはスリット部を有するプリント配線板の表面に発光ダイオード素子を搭載・接続し、これを透明な樹脂で封止する発光ダイオード用プリント配線板において、上記プリント配線板が、少なくとも表層の樹脂組成物が白色で、内層に金属板を１層以上有する多層板からなり、銅メッキ又は銅合金で形成される導体で、スルーホール或いはスリット部の少なくとも1箇所が金属板と接合された構造であることを特徴とする発光ダイオード用プリント配線板。