JP2007142253A

JP2007142253A - 発光素子用配線板及び発光装置

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Publication number: JP2007142253A
Application number: JP2005335674A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yoshida; 英樹吉田; Ryoji Sugiura; 良治杉浦
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】配線板の凹設穴の底面や壁面及び上面周囲に、部品素子の接続信頼性向上や反射面として金属めっき膜を施すことは、ドリルやルータ加工では凹設穴の内壁や底面の加工面に微細な凹凸が残り発光素子をこの非貫通穴内に搭載させ反射効率を良好に保つことが困難である。
【解決手段】本発明によれば、モールド成形基板にモールド型で貫通した凹設穴を形成するから凹設穴の深さ設定が金型で自由にでき、品質が安定し生産性が著しく向上する。
また、下方のガラス繊維入り樹脂基板との組み合わせもプリプレグなどの透過しやすい接着材層を介すことなしにモールド樹脂で直接接合できるため、接着材層からの光漏洩がなくなり発光装置に適した凹型反射板（レフレクター）構造となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を実装する発光素子用配線板およびそれを使用した発光装置に関する。

一般に、この種の発光素子用配線板においては、銅張積層板の銅箔が形成された側の表面に非貫通穴（凹設穴）が陥没して形成され、この非貫通穴内壁面や底面に発光素子を接続する端子部や反射板には貴金属めっき膜が形成されている。前記の非貫通穴内にはＬＥＤが収容され、ＬＥＤから発光された光が非貫通穴内で吸収されず貴金属めっき膜で反射するように、凹設穴の内壁の貴金属めっき膜を凹型反射板（レフレクター）として機能させている。

図６を用いて従来の発光素子用配線板の製造方法を説明する。
同図（ｂ）に示すように、片面の銅張積層板の銅箔側から先端部の刃が小さな円錐台状に形成された刃先角度８０〜１２０°の小径ドリルによって、所定の位置の所定の深さまで円錐台状の非貫通穴を精度良く形成することは製造コストも高く、大量生産するには適していない。

また、特開２００３−８６８４７号公報（図２）に示すように、繊維入り樹脂のコア材１と、このコア材１上のボンディングシート２を積層圧着し、このボンディングシート２内に非貫通の凹設穴を形成し底面や壁面及び上面に金属めっき膜を施すものである。しかし、凹設穴は薄いボンディングシート２内に非貫通穴として形成するものであるから凹設穴の深さが浅くなり発光素子をこの非貫通穴内に搭載させ反射効率を良好に保つことが困難である。

さらに、発光素子を凹設穴の底面に搭載するには、薄板であるボンディングシートだけでは荷重強度不足となるため、ボンディングシートの下方にガラス繊維入り樹脂のコア材を積層圧着して組み合わせるものである。
特開２００３−８６８４７号公報

上述した従来の発光素子用配線板の製造方法においては、図６に示すように凹設穴の開口部の直径の小さな円錐台状の非貫通穴４８を形成する必要があるために、小径のドリル４７の刃４７ａも円錐台状に形成した高精度、高品質の特殊なドリルを使用しなければならかった。また、この特殊なドリルを使用したとしてもテーパー状の非貫通穴４８の底部を平坦状に形成するのは難しく、平坦化するための２次加工が必要になっていた。さらに、深さ方向のばらつきを少なくするために、非貫通穴４８の深さ方向の制御を行いながらの穿孔作業になるので、多数の非貫通穴４８を１個ずつ高精度、高品質に穿孔しなければならなかった。しかも、穿孔する穴が貫通穴ではなく非貫通穴４８であるために、発光素子用配線板を複数枚重ねて、一度に穿孔するというようなことができなかった。このため、生産性が著しく低下するばかりか、製造コストが増大していた。さらに、ドリルで切削された非貫通穴４８の内壁の加工面に微細な凹凸が残るため、この内壁に析出するめっき膜の密着性が悪く、品質も低下するという問題もあった。

また、凹設穴の底面や壁面及び上面に、部品素子の接続信頼性向上や反射面として金属めっき膜を施すものである。しかし、凹設穴の内壁や底面の加工面に微細な凹凸が残り発光素子をこの非貫通穴内に搭載させ反射効率を良好に保つことが困難である。さらに、各種サイズの発光素子を、この凹設穴内に搭載させ反射効率を良好に保つには凹設穴の深さ設定が自由にでき、下方のガラス繊維入り樹脂基板との組み合わせも自由にできることが課題となる。

本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、第１の目的は生産性を向上し、品質の向上と安定性を図ることにある。また、第２の目的は高反射率、高寿命であり、かつ安価な製品を提供することにある。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、配線パターンを形成した繊維入り樹脂基板と、この繊維入り樹脂基板上にモールド成形した貫通した凹設穴を有するモールド成形基板とからなり、前記モールド成形基板の凹設穴壁面が反射機能を備えている発光素子用配線板とするものである。

また、請求項２に係る発明は、前記モールド成形基板の凹設穴壁面が絶縁性色素を含有するモールド樹脂からなることを特徴とする発光素子用配線板である。
したがって、凹設穴の壁面に金属めっき膜を形成する工程が必要なくなる。

また、請求項３に係る発明は、前記凹設穴を上方外部に広がるテーパー形状とすることを特徴とする発光素子用配線板である。
つまり、モールド成形基板の凹設穴壁面が反射板の機能を有するするものである。

また、請求項４に係る発明は、前記凹設穴の底部にある繊維入り樹脂基板に発光素子を搭載し、この発光素子と前記繊維入り樹脂基板の上面にある凹設穴の底部に形成した配線パターンの端子部とをボンディングワイヤーで電気的に接続して発光装置とするものである。

また、請求項５に係る発明は、前記凹設穴の底部に発光素子を導電性ペーストやバンプで面付け実装し、この発光素子と前記凹設穴の底部に形成した配線パターンの端子部とを電気的に接続した発光装置である。
したがって、ボンディングワイヤーによる電気的接続が不要になる。

以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、貫通した凹設穴をモールド成形基板にモールド型で形成するから凹設穴の深さ（高さ）設定が金型で自由にでき、貫通した凹設穴であるから深さ方向のばらつきが少なく、品質が安定し生産性が著しく向上する。

また、下方のガラス繊維入り樹脂基板との組み合わせもプリプレグなどの透過しやすい接着材層を介すことなしにモールド樹脂で直接接合できるため、接着材層からの光漏洩がなくなり発光装置に適した凹型反射板（レフレクター）構造となる。さらに、ガラス繊維入り樹脂基板にモールド成形工程前に配線パターンを形成するから製造工程が容易で単純となる。

また、請求項１および２に係る発明によれば、一度に多数の貫通凹設穴をモールド型で形成することができるので生産性が向上する。さらに、請求項２では凹設穴の内壁に金属めっき膜を形成する必要がないから、めっき膜の剥離等がなくなるので品質の向上と安価な製品を提供できる。
つまり、絶縁性色素を含有するモールド樹脂を注出してモールド成形基板の凹設穴壁面に絶縁性反射膜を形成するから、モールド成形基板に配線パターンや金属めっき膜の反射膜を形成する必要がない。

また、請求項３に係る発明によれば、モールド型でモールド成形した凹設穴を上方外部に広がるテーパー形状とすることが簡単にできる発光素子用配線板であり、複雑な形状や任意のテーパー角度で凹設穴を設定できるから反射効率のよい反射面を安価に形成することができる。

また、請求項４および５に係る発明によれば、一度に多数の凹設穴をモールド成形基板に形成することができ、ガラス繊維入り樹脂基板にモールド成形工程前に配線パターンを形成できるから、部品素子と凹設穴の上面との電気的接続が簡単で品質向上が可能となり大型の発光装置を安価に形成することができる。

さらに、請求項５に係る発明によれば、ボンディングワイヤーを必要としないから断線することがなく樹脂封止も簡単で歩留まりが向上する。

図５の正面図において、全体を符号４０で示す大型発光装置には、ｍ列×ｎ段のマトリックス状に発光素子１５を配列するため円形の凹設穴８が形成された発光素子用配線板２０が備えられている。これら多数個の凹設穴８内にはＬＥＤ５５が収容されており、これら多数個の凹設穴８内の発光素子１５を選択的に発光させることにより、この発光装置４０は文字や図形等が表示されるように構成されている。
なお、凹設穴８は長円形、角穴、スリット穴でもよく、一つの大きな凹設穴８内や長円形の凹設穴５として、この凹設穴内部に多数個の発光素子１５を配列してもよい。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係る発光素子用配線板を説明するための斜視図、図２は同じく本発明に係る発光素子用配線板を説明するための平面図である。
図１において、１はガラス繊維入りのエポキシ樹脂によって形成されたコア材であり、繊維入り樹脂基板１である。２はモールド型でモールド樹脂成形した貫通した凹設穴を有するモールド成形基板２である。

図１に示すように、モールド成型機の定盤上に配線パターンが形成されたガラス繊維入りエポキシ樹脂の繊維入り樹脂基板１上にモールド上型を載置し、加圧と加熱によってモールド樹脂を注出しモールド成形基板２を形成する。
モールド成形方法だけで凹設穴を有する配線板全体を製造すると発光素子を搭載する荷重、または長期使用による強度不足となるため、貫通凹設穴を有するモールド成形基板と、このモールド成形基板の下方にガラス繊維入り樹脂基板とを組み合わせるものである。従って品質が安定し生産性が著しく向上する。

図１，図２において、５は長円形の凹設穴であり、この長円形の凹設穴５を複数平面に配置でき、さらに一つの長円形の凹設穴５内に複数の発光素子１５を並べて収納することができから発光装置の輝度アップと大型の発光装置を形成することができる。

図３において、繊維入り樹脂基板１に配線パターン部を形成後、電気めっき法により配線パターン部にニッケルめっき処理を行うことにより、ワイヤーボンディング用の端子部（導体部）と、配線パターン用導体部上にニッケルめっき膜を形成する。これらのニッケルめっき膜上に金めっき処理を行う。ワイヤーボンディング用の導体部上に金めっき膜によって覆われたワイヤーボンディング端子部３が形成されるとともに、発光素子１５を繊維入り樹脂基板１の上面に搭載し、この発光素子１５をボンディングワイヤー１６で上記ワイヤーボンディング端子部３と電気的に接続する。
モールド成形基板２の凹設穴８底面の繊維入り樹脂基板１上に部品素子搭載部が設けられた単品の発光装置１８が形成される。

このように、繊維入り樹脂基板１の上面に絶縁性色素を含有するモールド樹脂を注出しモールド成形基板２を形成する。つまり、繊維入り樹脂基板１とモールド成形基板２はプリプレグや接着シート、またはボンディングシートなどの透過しやすい接着材層を介すことなしに直接接続できるため、接着材層からの光漏洩がなくなり発光装置に適した凹型反射板（レフレクター）構造が形成できる。

このモールド樹脂は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が使用でき、有機物や無機物の染料や顔料の絶縁性色素を含有する非透過性の反射率の高いモールド樹脂である。
また、この絶縁性色素を含有するモールド樹脂で凹設穴壁面に絶縁性反射膜を形成するから、凹設穴８の内壁にめっき膜を形成する必要がないから、めっき膜の剥離等がなくなるので品質が向上する。

また、一度に多数の凹設穴８や長円形の凹設穴５を形成することができることにより、これら多数の凹設穴８や長円形の凹設穴５内に複数の発光素子１５を並べて収納することにより、大容量で高輝度となる大型の発光装置４０を形成することができる。

図４は本発明に係る発光装置における発光素子の第２の実装構造を示す断面図である。
この図４における発光素子の実装構造が、上述した図３に示すものと異なる点は、発光素子１５の実装に際して、ボンディングワイヤーを必要とすることなく、バンプ１９，１９を介してモールド成形基板２の凹設穴８の底面の繊維入り樹脂基板１のバンプ端子部１３，１４に面付け実装して単品の発光装置１８が形成された点にある。

すなわち、凹設穴８の底部の繊維入り樹脂基板１に一対のバンプ端子部１３，１４を設け、これら一対のバンプ端子部１３，１４を凹設穴８の底部の中心を横切る溝２５によって互いに電気的に絶縁状態としたものである。このように、発光素子１５を電気的に接続するのに、ボンディングワイヤーを必要としないから断線することがなく歩留まりが向上する。なお、バンプ１３，１４を介して面付け実装したが、導電性ペーストを介して直接面付け実装してもよい。

モールド成形基板２を補強するガラス繊維入り樹脂基板１の厚みは、０．２ｍｍ以上とした。モールド成形基板２の長円形の凹設穴５の開口部のスリット幅を０．５〜１．０ｍｍで長さ１０〜３０ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、テーパ角度θを４５°とした。１ケの発光素子用の長円形の凹設穴５に約３０個の発光素子１５を搭載した。

本発明に係る発光素子用配線板を説明するための斜視図である。本発明に係る発光素子用配線板を説明するための平面図である。本発明に係る発光素子を搭載する発光装置を説明するための断面図である。本発明に係る発光装置における発光素子の第２の実装構造を示す断面図である。発光素子用配線板を使用した大型発光装置の正面図である。従来の発光素子用配線板を説明するための断面図である。

符号の説明

１…繊維入り樹脂基板、２…モールド成形基板、３…端子部、５,８…凹設穴、
１３,１４…バンプ端子部、１５…発光素子、１６…ボンディングワイヤ、
１８…発光装置、１９…バンプ。

Claims

配線パターンを形成した繊維入り樹脂基板と、この繊維入り樹脂基板上にモールド成形した凹設穴を有するモールド成形基板とからなり、前記モールド成形基板の凹設穴壁面が反射機能を備えていることを特徴とする発光素子用配線板。
請求項１記載の発光素子用配線板において、前記モールド成形基板の凹設穴壁面が絶縁性色素を含有するモールド樹脂からなることを特徴とする発光素子用配線板。
請求項１または請求項２記載の発光素子用配線板において、前記凹設穴を上方外部に広がるテーパー形状とすることを特徴とする発光素子用配線板。
請求項１ないし請求項３記載の発光素子用配線板において、前記凹設穴の底部に発光素子を搭載し、この発光素子と前記繊維入り樹脂基板に形成した配線パターンの端子部とをボンディングワイヤーで電気的に接続することを特徴とする発光装置。
請求項１ないし請求項３記載の発光素子用積層板において、前記凹設穴の底部に発光素子を導電性ペーストやバンプで面付け実装し、この発光素子と前記凹設穴の底部に形成した配線パターンの端子部とを電気的に接続することを特徴とする発光装置。