JP2007067042A - Manufacturing method of substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、LED発光機器に用い、LEDを装着して、LEDから生ずる熱を放熱するとともに、LEDから生ずる光の照射効率を高めた基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to, for example, a method for manufacturing a substrate that is used in an LED light-emitting device, mounts the LED, radiates heat generated from the LED, and increases the irradiation efficiency of light generated from the LED.
近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に従い、電子部品の高密度、高機能化が一層叫ばれている。そのため、電子部品の小型化、高機能化、また高密度実装により、電子部品の温度上昇が大きな問題となり、電子部品の放熱を高める方法が重要な課題となってきている。 In recent years, in accordance with demands for higher performance and smaller size of electronic devices, higher density and higher functionality of electronic components have been screamed. Therefore, due to downsizing, higher functionality, and high-density mounting of electronic components, the temperature rise of electronic components has become a major problem, and a method for increasing heat dissipation of electronic components has become an important issue.
電子部品の中でもLEDは温度が上がりすぎると発光量が減少するという特性があり、発光量を上げるためには放熱が不可欠である。 Among electronic components, LEDs have a characteristic that the amount of light emission decreases when the temperature rises too much, and heat dissipation is indispensable for increasing the amount of light emission.
LEDの放熱を高める技術として、LEDを金属基板に装着し、LEDの背面から熱を拡散する方式が知られている。 As a technique for increasing the heat dissipation of the LED, a method of attaching the LED to a metal substrate and diffusing heat from the back surface of the LED is known.
図12は従来の金属基板30にLEDを装着した状態の断面図である。図12において、従来の構成では、LED5aが、金属基板30上の配線パターン32に装着されている。金属板31と配線パターン32の間には絶縁層33がある。LED5aは配線パターン32と絶縁層33を介して金属板31へ放熱を行うことができる。
FIG. 12 is a cross-sectional view of an LED mounted on a
また、金属基板30上には円錐形の穴を持つ樹脂ブロック34が積層されており、この円錐形の穴の内側には光沢めっき35が施されている。これはLED5aの側面から出る光を反射させて上面に出すための反射板の役目をするものである。
A
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
上記従来の構成では、配線パターン32は50μm程度の厚さの銅箔であり、また絶縁層33は樹脂フィルムであり熱伝導率が低いため十分な放熱ができないという問題点を有していた。また、LED5aの発光は基板に垂直方向だけでなく並行方向にも行われるため並行方向に照射される光を生かすためにわざわざ反射板の機能を持つ部分めっきされたブロックを基板上に設置しなければならずコストアップになっていた。
In the above conventional configuration, the
本発明は上記問題点を解決するもので、放熱性を高めるとともに照射効率を高めるLED用基板を安価に提供することを目的としている。 This invention solves the said problem, and aims at providing the board | substrate for LED which raises radiation efficiency at low cost while improving heat dissipation.
上記目的を達成するために本発明は、円錐形の凹部を有する樹脂構造物とその表面に反射率の高い表面を持つ、導電性金属板からなる回路パターンを貼り付ける基板の製造方法を特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a method for manufacturing a resin structure having a conical recess and a circuit board made of a conductive metal plate having a highly reflective surface on the surface thereof. To do.
上記製造方法により、凹部の底部に装着されたLEDの側面から照射された光は凹部がリフレクターとなり基板と垂直方向に反射するため照射効率を上げることができる。また、このリフレクターを構成している導電性金属板からなる回路パターンは肉厚を厚くできるため熱伝導率が大きく、放熱性を高めることができる。放熱性や発光性の必要度に応じて、凹部を有する樹脂構造物の材料を選択したり、導電性金属板からなる回路パターンの面積を変えたり厚みを変えたりあるいは表面のめっきの種類を選択して反射率を変えるなどして、所望の特性を自由に得ることができる。 According to the above manufacturing method, the light irradiated from the side surface of the LED mounted on the bottom of the concave portion becomes the reflector and is reflected in the direction perpendicular to the substrate, so that the irradiation efficiency can be increased. Moreover, since the circuit pattern which consists of an electroconductive metal plate which comprises this reflector can be thickened, thermal conductivity is large, and it can improve heat dissipation. Select the resin structure material with recesses, change the area or thickness of the circuit pattern made of conductive metal plate, or select the type of surface plating according to the degree of heat dissipation and light emission Thus, desired characteristics can be freely obtained by changing the reflectance.
以下、実施の形態を用いて、本発明の全請求項に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the invention described in all claims of the present invention will be described using embodiments with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は本発明のLED用基板にLEDを装着した状態の断面図、図2は同斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a state in which an LED is mounted on an LED substrate of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view thereof.
図1において、アルミ製の基台1の上には、無機フィラーを含有した熱伝導性樹脂でできた絶縁体2がすり鉢状(円錐形状)の凹み2aを有した状態で接合されており、その表面には厚さ0.5mmの銅板でできた回路パターン3が貼り付けられている。前記回路パターン3の表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている。LED5はこの基板の凹み2a部の底にフェイスダウンの状態でバンプ6を介して接合されている。図1の矢印はLED5から出る光の道筋を示す。この絶縁体2は、無機フィラーを含有した絶縁樹脂からなるとともに、この無機フィラーの熱伝導率を絶縁樹脂の熱伝導率よりも大きくしたものである。
In FIG. 1, an
無機フィラーは、Al2O3、MgO、SiO2、BNおよびAlNから選ばれる少なくとも一つを含んでいる。無機フィラーを用いると、放熱性が優れるが、特に、MgOを用いると線膨張係数を大きくでき、SiO2を用いると誘電率を小さくでき、BNを用いると線膨張係数を小さくできる。 The inorganic filler contains at least one selected from Al 2 O 3 , MgO, SiO 2 , BN, and AlN. When an inorganic filler is used, heat dissipation is excellent. In particular, the use of MgO can increase the linear expansion coefficient, the use of SiO 2 can reduce the dielectric constant, and the use of BN can reduce the linear expansion coefficient.
無機フィラーは略球形状で、その直径は0.1〜100μmであるが、粒径が小さいほど絶縁樹脂への充填率を向上できる。絶縁体2に占める無機フィラーの充填量は、熱伝導率を上げるために、70〜95重量%と高濃度に充填している。特に、本実施の形態では、無機フィラーは、平均粒径3μmと平均粒径12μmの2種類のAl2O3を混合したものを用いている。この大小2種類の粒径のAl2O3を用いることによって、大きな粒径のAl2O3の隙間に小さな粒径のAl2O3を充填できるので、Al2O3を90重量%近くまで高濃度に充填できるものである。この場合、絶縁体2の熱伝導率は5W/mK程度となる。
The inorganic filler has a substantially spherical shape and a diameter of 0.1 to 100 μm. The smaller the particle size, the better the filling rate into the insulating resin. The filling amount of the inorganic filler in the
熱硬化性の絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂の内、少なくとも1種類の樹脂を含んでいる。これらの樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。 The thermosetting insulating resin contains at least one resin among epoxy resin, phenol resin, and cyanate resin. These resins are excellent in heat resistance and electrical insulation.
絶縁体2の厚さは、薄くすれば、回路パターン3に装着したLED5に生じる熱を基台1に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となり、厚すぎると、熱抵抗が大きくなるので、絶縁耐圧と熱抵抗を考慮して最適な厚さに設定すれば良い。
If the thickness of the
金属製の基台1としては、熱伝導の良いアルミニウム、銅またはそれらを主成分とする合金からできている。特に、本実施の形態では、基台1の厚みを1mmとしている。また、基台1としては、単なる板状のものだけでなく、より放熱性を高めるため、絶縁体2を積層した面とは反対側の面に、表面積を広げるためにフィン部を形成しても良い。全膨張係数は8×10-6/℃〜20×10-6/℃としており、基台1やLED5の線膨張係数に近づけることにより、基板全体の反りや歪みを小さくできる。
The
(実施形態2)
図3は本発明の他の実施形態を示す断面図、図4は同斜視図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view thereof.
図3において、アルミ製の基台1の上には、無機フィラーを含有した熱伝導性樹脂でできた絶縁体2がすり鉢状の凹み2aを有した状態で接合されており、その表面には厚さ0.5mmの銅板でできた回路パターン3が貼り付けられている。前記回路パターン3の表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている。LED5はこの基板の凹み2a部の底に設置されている。図3の矢印はLED5から出る光の道筋を示す。LED5と回路パターン3との電気的配線はワイヤ7を用いたワイヤボンディング方式で形成されている。
In FIG. 3, an
(実施形態3)
図5は本発明の他の実施形態を示す断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
図5において、アルミ製の基台1の上には、無機フィラーを含有した熱伝導性樹脂でできた絶縁体2がすり鉢状の凹み2aを有した状態で接合されており、その表面には厚さ0.5mmの銅板でできた回路パターン3が埋め込まれている。前記回路パターン3の表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている。LED5はこの基板の凹み2a部の底に設置されている。図5の矢印はLED5から出る光の道筋を示す。LED5と回路パターン3との電気的配線はワイヤ7を用いたワイヤボンディング方式で形成されている。
In FIG. 5, an
(実施形態4)
図6は本発明の他の実施形態を示す断面図である。
(Embodiment 4)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
図6において、アルミ製の基台1の上には、無機フィラーを含有した熱伝導性樹脂でできた絶縁体2がすり鉢状の凹み2aを有した状態で接合されており、その表面には無電解めっきによる回路パターン4が形成されている。この図6では図示していないが図5と同じく、LED5はこの基板の凹み2a部の底に設置され、LED5と回路パターン4との電気的配線はワイヤ7を用いたワイヤボンディング方式で接続される。
In FIG. 6, an
このようなLED用基板の製造工程は次の通りである。 The manufacturing process of such an LED substrate is as follows.
図7は本発明のLED用基板の製造工程を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing process of the LED substrate of the present invention.
図7(a)において、表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている厚さ0.5mmの銅板でできた回路パターン3が円錐形の凹部3aを有するように成形されており、その円錐形の凹部3aと嵌め合う凸部11aを有する下金型に固定された状態にあり、絶縁体2が積層されたアルミ製の基台1を上金型12でガイドしながら押し板13で押し込み、図7(b)のごとく金型内で加圧と加熱を行い、未硬化の絶縁体2を硬化することにより回路パターン3が絶縁体2に埋め込まれ、一体化したLED用基板が形成される。この時、絶縁体2に含まれる未硬化の熱硬化性の絶縁樹脂を上下金型11,12から取り出すに十分な硬さに硬化させるには120℃で10分以上の時間を有する。そこでこの時間を短縮して生産性を上げるためにプレゲル剤を混ぜる。プレゲル材は、熱可塑性樹脂パウダーであり、未硬化の熱硬化性の絶縁樹脂の液状成分を吸収して膨張し、未硬化の絶縁樹脂がゲルとなるように作用する働きをする。プレゲル剤は120℃の温度では1分程度で作用し、金型から取り出すに十分な硬さにすることができるため生産性を上げることができる。
In FIG. 7 (a), the
図8は本発明のLED用基板の他の製造工程を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing another manufacturing process of the LED substrate of the present invention.
図8のように、表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている厚さ0.5mmの銅板でできた回路パターン3は円錐形の凹部3aを有するように成形されており、その円錐形の凹部3aと嵌め合う凹部2aを有する、すでに硬化した状態にある絶縁体2の上に接着剤(図示せず)を介して積層することにより回路パターン3を絶縁体2の上に貼り付けるものである。
As shown in FIG. 8, a
図9は本発明のLED用基板の他の製造工程を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing another manufacturing process of the LED substrate of the present invention.
図9のように、表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている厚さ0.5mmの銅板でできた回路パターン3が、円錐形の凹部3aを有するように成形されており、その円錐形の凹部3aと嵌め合う凹部2aを有する、未だ重合反応しておらずプレゲル剤によって半硬化状態にある絶縁体2の上に積層した後に加熱することにより、回路パターン3を絶縁体2の上に貼り付けるものである。
As shown in FIG. 9, the
図10は本発明のLED用基板の他の製造工程を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing another manufacturing process of the LED substrate of the present invention.
図10のように、表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている厚さ0.5mmの銅板でできた回路パターン3が円錐形の凹部3aを有するように成形されており、その円錐形の凹部3aと嵌め合う凹部2aを有する、未だ重合反応しておらずプレゲル剤によって半硬化状態にある絶縁体2の上に積層した後に加熱することにより図11のように、回路パターン3を絶縁体2の上に埋め込むものである。
As shown in FIG. 10, a
以上のように本発明のLED用基板は、放熱性と光の反射による集光機能を持つことにより、また、回路パターンと反射板が一体となることにより低コストでLEDの性能を十分引き出すことのできる基板を提供できる。 As described above, the LED substrate of the present invention has a heat radiation function and a light collecting function by reflecting light, and the circuit pattern and the reflecting plate are integrated so that the performance of the LED can be sufficiently obtained at low cost. Can be provided.
1 基台
2 絶縁体
3 回路パターン
4 めっきによる回路パターン
5 LED素子
6 バンプ
7 ワイヤ
11 下金型
12 上金型
13 押し板
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005248980A JP2007067042A (en) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | Manufacturing method of substrate |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP2005248980A Pending JP2007067042A (en) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | Manufacturing method of substrate |
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2005
- 2005-08-30 JP JP2005248980A patent/JP2007067042A/en active Pending
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