JP2008262960A - 発光素子搭載用有機配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載される発光素子の発光効率を向上させつつ、搭載される発光素子又は外部機器の接続端子と良好に接続することができる発光素子搭載用有機配線基板及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】有機基板からなる基板本体部２と、前記基板本体部２に設けられ、発光素子が搭載される発光素子搭載部２０と、前記基板本体部２に設けられ、前記発光素子搭載部２０に搭載された前記発光素子、又は、外部の接続端子の少なくともいずれか一方が、半田によって電気的に接続される半田接続部３０とを備え、前記発光素子搭載部２０の表面部材が、銀であり、前記半田接続部３０の表面部材が、金であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子が搭載される発光素子搭載用有機配線基板及びその製造方法に関する。より詳しくは、発光素子搭載部の反射特性が優れ、本基板を用いた発光素子搭載パッケージ部品を他の配線板に実装する際に使用されるはんだ接続やワイヤボンディング接続等に優れる発光素子搭載用有機配線基板及びその製造方法に関する。

近年、発光素子が搭載される発光素子搭載部と、外部機器の接続端子に半田を介して接続される半田接続部とを有する配線基板が利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
このような配線基板では、搭載される発光素子の発光効率を向上させるために、発光素子搭載部の表面に、反射率の高い銀めっきが施されるのが一般的である。
ここで、銀めっきに使用される銀めっき液は、アルカリ性が強く、被覆用のマスク部材を溶かしてしまうため、所望の箇所に部分的に銀めっき処理を行うことは困難である。
そのため、配線基板の全面に銀めっき処理を施す必要があり、その結果、発光素子搭載部と半田接続部との両部分に、銀めっきが設けられる。
特開２００５−３１７５９６号公報

しかしながら、銀は、半田の主成分である錫に拡散してしまうため、半田接続部と外部機器の接続端子との接続強度が弱くなってしまうという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、搭載される発光素子の発光効率を向上させつつ、搭載される発光素子又は外部機器の接続端子と良好に接続することができる発光素子搭載用有機配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、有機基板からなる基板本体部と、前記基板本体部に設けられ、発光素子が搭載される発光素子搭載部と、前記基板本体部に設けられ、前記発光素子搭載部に搭載された前記発光素子、又は、外部の接続端子の少なくともいずれか一方に、半田によって電気的に接続される半田接続部とを備え、前記発光素子搭載部の表面部材が、銀であり、前記半田接続部の表面部材が、金であることを特徴とする。

この発明によれば、搭載される発光素子の発光効率を向上させつつ、搭載される発光素子又は外部機器の接続端子と良好に接続することができる。
なお、「表面部材」とは、独立の部品であってもよいし、表面の材料であってもよい。

また、本発明は、前記発光素子搭載部は、その表面に前記銀からなる表面部材が設けられてから、前記銀からなる表面部材にマスクが設けられて、さらに、前記半田接続部に、前記金からなる表面部材が設けられてから、マスク剥離液によって前記マスクが剥離されて露出される露出面を備えることを特徴とする。

この発明によれば、銀からなる表面部材を発光素子搭載部に設けつつ、金からなる表面部材を半田接続部に容易かつ確実に設けることができる。

また、本発明は、前記発光素子搭載部は、前記基板本体部に設けられた凹部であって、前記基板本体部は、第一の基材と、貫通孔が形成された第二の基材とが厚さ方向に接合されて形成され、前記凹部は、前記貫通孔と前記第一の基材の接合面とにより形成されており、前記凹部の内側壁面と前記接合面とに、前記銀からなる表面部材が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、銀からなる表面部材によって発光素子を囲むことにより、発光素子を長期にわたって確実に搭載することができるだけでなく、発光素子の発光効率を向上させることができる。
なお、「接合面」とは、面全体をいうものであり、凹部内のように接合されていない箇所も含むものである。また、「接合面」とは、接合界面だけでなく、接合界面に設けられた層の表面も含むものである。

また、本発明は、前記発光素子搭載部は、前記基板本体部に設けられた凹部であって、前記凹部の内壁面に、前記銀からなる表面部材が設けられており、前記凹部の内壁面のうち内側壁面が、外方に向けられたテーパー状に形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、銀からなる表面部材によって発光素子を囲むことにより、発光素子を長期にわたって確実に搭載することができるだけでなく、発光素子の発光効率を向上させることができる。

また、本発明は、前記マスク剥離液は、前記銀からなる表面部材の反射率が低下しない剥離液であることを特徴とする。

この発明によれば、発光素子の発光効率を向上させることができる。

また、本発明は、前記マスク剥離液は、アミン系化合物を含有する剥離液であることを特徴とする。

この発明によれば、発光素子の発光効率を確実に向上させることができる。

また、本発明は、有機基板からなる基板本体部と、前記基板本体部に設けられ、発光素子が搭載される発光素子搭載部と、前記基板本体部に設けられ、前記発光素子搭載部に搭載された前記発光素子、又は、他の電子部品の少なくともいずれか一方に、半田によって接続される半田接続部とを備える発光素子搭載用有機配線基板の製造方法であって、前記発光素子搭載部に銀めっきを形成する銀めっき形成工程と、前記銀めっき形成工程によって形成された銀めっきに、マスクを形成するマスク形成工程と、前記マスク形成工程によってマスクが形成された状態で、前記半田接続部に金めっきを形成する金めっき形成工程と、前記金めっき形成工程によって金めっきが形成された状態で、マスク剥離液によって前記マスクを剥離する剥離工程とを含むことを特徴とする。

この発明においては、銀めっき形成工程によって、発光素子搭載部に銀めっきが形成され、マスク形成工程によって、銀めっきにマスクが形成される。そして、金めっき形成工程によって、半田接続部に金めっきが形成され、剥離工程によって、マスク剥離液によりマスクが剥離される。
これにより、発光素子搭載部に銀めっきを設け、かつ半田接続部に金めっきを設けることができる。

本発明によれば、発光素子搭載部の表面が、銀からなるものであり、半田接続部の表面が金からなるものであることから、搭載される発光素子の発光効率を向上させつつ、搭載される発光素子又は外部機器の接続端子と良好に接続することができる。

（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態における発光素子搭載用有機配線基板について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態としての発光素子搭載用有機配線基板を示したものである。
発光素子搭載用有機配線基板１は、絶縁部材からなる矩形板状の基板本体部２を備えている。
基板本体部２は、ガラス繊維と有機絶縁性樹脂との複合材料からなる有機基板であり、樹脂を含浸させたガラス繊維を層状にすることで所定の厚さの板状に形成されている。

基板本体部２の一方の主面２ａの中央部２ｃには、例えばＬＥＤなどの発光素子が搭載される発光素子搭載部２０が設けられている。
発光素子搭載部２０は、発光素子が搭載される搭載面（露出面、銀からなる表面部材）２１と、この搭載面２１の周囲を囲む感光性のレジスト層９とを備えている。搭載面２１は、銀めっき層７からなっている。すなわち、発光素子搭載部２０の表面部材は銀である。搭載面２１の下には、ニッケル層６が形成されており、このニッケル層６の下には、銅めっき層５が、この銅めっき層５の下には、銅箔３が形成されている。すなわち、発光素子搭載部２０は、基板本体部２の一方の主面２ａの表面から外方に向けて設けられた、銅箔３、銅めっき層５、ニッケル層６及び搭載面２１を備えている。
ニッケル層６及び搭載面２１は、発光素子を均一に反射することができる厚さとなっている。

なお、ニッケル層６のニッケルは、光沢度が高く、搭載面２１の反射率を向上させることができる。また、ニッケル層６は、レベリング効果により、搭載面２１の反射率を向上させることができる。すなわち、銅めっき層５はエッチングにより形成されることから、その表面が粗くなっているが、ニッケル層５によってその表面が均一化され、その結果、発光素子からの光が乱反射することが防止される。
なお、搭載面２１は、後述する所定の工程によって形成されるものである。
また、搭載面２１に搭載された発光素子は、ワイヤボンディングにより、不図示の接続部（半田接続部）に接続される。

また、基板本体部２には、半田によって外部機器の接続端子に接続される半田接続部３０が設けられている。
半田接続部３０には、基板本体部２をその厚さ方向に貫通する貫通孔４が形成されている。
そして、基板本体部２の一方の主面２ａ及び他方の主面２ｂのうち、貫通孔４の周囲には、銅箔３が形成されている。さらに、一方の主面２ａに設けられた銅箔３の表面から、貫通孔４の内壁面を介して、他方の主面２ｂに設けられた銅箔３の表面に至る領域には、銅めっき層５が形成されている。銅めっき層５は、均一な厚さで形成されており、その厚さは、基板本体部２上の導通性を確保することができる厚さとなっている。
銅めっき層５の表面には、ニッケル層６が形成されており、このニッケル層６の表面には、銀めっき層７が、この銀めっき層７の表面には、金めっき層（金からなる表面部材）８が形成されている。すなわち、半田接続部３０の表面部材は金である。
金めっき層８は、外部機器の接続端子との接続用として良好なはんだ濡れ性が可能な厚さとなっている。
なお、搭載面２１に搭載される発光素子と、ワイヤボンディングにより接続される接続部にも、銅箔３、銅めっき層５、ニッケル層６、銀めっき層７及び金めっき層８が順に形成されている。

次いで、発光素子搭載用有機配線基板１の製造方法について説明する。
まず、図２に示すように、表面に銅箔３が形成された基板本体部２に、ＮＣ孔開け加工により、その厚さ方向に貫通する貫通孔４を形成する（貫通孔形成工程）。この貫通孔４は、互いに所定の間隔をおいて所定の数形成される。なお、この時点での基板本体部２は、銅張積層板と呼ばれるものである。
そして、図３に示すように、基板本体部２の一方の主面２ａ及び他方の主面２ｂの全面にわたって、貫通孔４の内壁面も含めて、銅めっき層５を形成する（銅めっき層形成工程）。この銅めっき層５は、無電解銅めっき法又は電解銅めっき法によって、銅めっき処理を施すことにより、全面にわたって均一な厚さで形成する。

そして、図４に示すように、基板本体部２の一方の主面２ａ及び他方の主面２ｂに設けられた所定の銅箔３及び銅めっき層５をエッチングによって除去し、銅パターンを形成する（銅パターン形成工程）。これにより、一方の主面２ａ及び他方の主面２ｂのうち、上記除去された部分が露出する。
さらに、図５に示すように、一方の主面２ａの中央部２ｃに設けられた銅箔３及び銅めっき層５の外縁部を全周にわたって完全に被覆するようにして、また、その他の所定の箇所に、感光性樹脂であるレジストを塗布して、レジスト層９を形成する（レジスト形成工程）。
そして、図６に示すように、銅めっき層５の表面にニッケル層６を形成し、このニッケル層６の表面に銀めっき層７を形成する（銀めっき形成工程）。ニッケル層６は、レジスト層９が被覆されていない銅めっき層５の表面の全てに形成され、銀めっき層７は、レジスト層９が被覆されていないニッケル層６の表面の全てに形成される。

それから、図７に示すように、一方の主面２ａの中央部２ｃに形成された銀めっき層７の表面の全面を、金めっきマスク用の感光性のフィルム膜（マスク）１２で被覆する（マスク形成工程）。
そして、図８に示すように、銀めっき層７の表面に、金めっき層８を形成する（金めっき形成工程）。ここで、中央部２ｃの銀めっき層７に設けられたフィルム膜１２は、金めっきマスク用として使用される材料であり、金めっき液に対しては耐久性があるため、金めっき液中で溶解したり、剥がれたりすることはない。そのため、フィルム膜１２によって被覆された銀めっき層７は、反射率が高い銀めっき表面が施された状態のままとなっている。

そして、マスク剥離液を利用して、フィルム膜１２を剥離する（剥離工程）。
このマスク剥離液は、銀の表面の反射率が低下しない剥離液であり、例えば、アミン系剥離液が使用される。そのため、剥離工程において、マスク剥離液と接触する銀めっき層７の表面の変色や光沢の低下がなく、反射率の高い銀めっき層７の表面が施された状態でフィルム膜１２が剥離される。
これにより、図１に示す発光素子搭載用有機配線基板１が得られる。なお、中央部２ｃの銀めっき層７は、上述の搭載面２１となる。

ここで、本実施形態におけるマスク剥離液であるアミン系剥離液について、以下に説明する。
このアミン系剥離液は、１種類または２種類以上のアミン系化合物を含む剥離液である。本発明で使用されるアミン系化合物の具体例としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノプロパノールアミン、イソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ一エチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ−メチルプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルプロパノールアミン、２−（２−アミノエトキシ）プロパノール、２−アミノ−１−プロパノール、１−アミノ−２−プロパノ一ル２−エチルアミノエタノール、ジメチルアミノエタノール、エチルジエタノールアミンなどがあげられる。

なお、従来では、金めっきマスク用剥離液として、水酸化ナトリウム系剥離液が一般に使用されている。
ここで、金めっきマスクの剥離に、水酸化ナトリウム系剥離液を使用すると、銀めっきの表面の光沢が著しく低下してしまう。そのため、本実施形態において、アミン系剥離液に変えて、水酸化ナトリウム系剥離液を使用すると、搭載面２１の反射率が低下してしまい、発光素子の発光効率が低下してしまう。
本実施形態における発光素子搭載用有機配線基板１によれば、アミン系剥離液を使用していることから、搭載面２１の反射率を保持したまま、フィルム膜１２を剥離することができる。

アミン系剥離液を使用した場合に、銀めっきの表面の反射率を保持することができる理由についてはまだ明確になっていないが以下のように考えられる。
まず、水酸化ナトリウム系剥離液の場合に、銀めっきの表面の光沢が著しく低下する理由については以下のように考えられる。すなわち、水酸化アルカリのＯＨイオン（ＯＨ⁻）によって、Ａｇ＋ＯＨ⁻→ＡｇＯＨの反応が起こる。このＡｇＯＨは、白色の沈殿であるが、不安定であるため、２ＡｇＯＨ→Ａｇ_２Ｏ＋Ｈ_２Ｏという反応で黒色〜褐色の酸化銀（Ａｇ_２Ｏ）に変化する。この酸化銀が銀めっきの表面に形成されることにより、銀めっきの表面の光沢が低下すものと推測される。
一方、本発明のアミン系剥離液の場合には、アミン系化合物が銀めっきの表面に吸着することによって、酸化銀の形成が抑制される。または酸化銀が形成されたとしても、アミン系化合物と錯体を形成して剥離液中に溶解することにより、銀めっきの表面に黒色〜褐色の物質が形成されないものと推測される。

以上より、本実施形態における発光素子搭載用有機配線基板１によれば、発光素子搭載部２０の表面が銀からなるものであり、半田接続部３０の表面が金からなるものであることから、搭載される発光素子の発光効率を向上させつつ、外部機器の接続端子及び発光素子との接続強度を増強させ、それら接続端子及び発光素子と長期にわたって良好に接続することができる。
また、アミン系剥離液を使用していることから、搭載面２１の反射率を良好に維持しつつ、フィルム膜１２を容易に剥離することができる。
また、基板本体部２が有機基板であることから、加工性を向上させることができる。すなわち、従来のセラミック基板では、高温度で焼成することによって製造され、また焼成によるサイズの収縮率が大きいなどの問題を有しており、合理的に製造できるワークサイズは小さい。本実施形態における基板本体部２によれば、セラミック基板よりも加工性に優れ、セラミック基板よりも低温で製造が可能であり、またワークサイズも大きくすることができる。

（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図９は、本発明の第２の実施形態を示したものである。
図９において、図１から図８に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは異なる点について説明する。

本実施形態における基板本体部２ｄは、矩形板状の第一の基材４０と、同形状の第二の基材４１とを備えている。第一の基材４０と第二の基材４１とは、互いに厚さ方向に積層されて、接着剤４２により接合されている。また、第一の基材４０及び第二の基材４１は、有機基板からなるものである。
第二の基材４１の中央部２ｃには、貫通孔４５が形成されている。そして、貫通孔４５と、第一の基材４０の接合面４０ａにより、基板本体部２ｄには、凹部４６が形成されている。この凹部４６が、発光素子搭載部２０ａとなる。
凹部４６の内壁面（内側壁面４６ａと、凹部４６内の接合面４０ａ１とからなる）には、銅めっき層５、ニッケル層６及び銀めっき層７が形成されている。
なお、接合面４０ａ１に形成された銀めっき層７が、搭載面２１となる。すなわち、搭載面２１に発光素子が搭載されることにより、発光素子は、凹部４６の内側壁面４６ａに設けられた銀めっき層７と搭載面２１とによって囲まれる。

また、基板本体部２ｄの中央部２ｃにおいて、他方の主面２ｂにも、半田接続部３０ａが形成されている。

以上より、本実施形態における発光素子搭載用有機配線基板１ａによれば、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができるだけでなく、発光素子を銀めっき層７及び搭載面２１で囲むことにより、発光素子を長期にわたって確実に搭載することができるだけでなく、発光素子の発光効率を向上させることができる。

（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態を示したものである。
図１０において、図１から図９に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは異なる点について説明する。

本実施形態における基板本体部２ｅは、一体部品として形成されたものであり、その中央部２ｃには、凹部５０が形成されている。この凹部５０が発光素子搭載部２０ｂとなる。凹部５０の内壁面（内側壁面５０ａと、底面５０ｂとからなる）には、銅めっき層５、ニッケル層６及び銀めっき層７が形成されている。
また、内側壁面５０ａは、外方に向けられたテーパー状に形成されている。すなわち、内側壁面５０ａは、深くなるにしたがって開口面積が小さくなるようなテーパー状に形成されている。この内側壁面５０ａは、搭載される発光素子からの光を反射させて外方に放射するようになっている。
なお、底面５０ｂが搭載面２１となる。すなわち、搭載面２１に発光素子が搭載されることにより、発光素子は、内側壁面５０ａに設けられた銀めっき層７と搭載面２１とによって囲まれる。

以上より、本実施形態における発光素子搭載用有機配線基板１ｂによれば、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができるだけでなく、内側壁面５０ａにより、搭載される発光素子からの光を反射させて外方に放射することができることから、発光素子の発光効率をさらに向上させることができる。

なお、上記第１から第３の実施形態においては、ニッケル層６を設けるとしたが、これに代えて、ニッケル合金からなるニッケル合金層を設けてもよい。
また、金めっき用のマスクとしてフィルム膜１２を設けるとしたが、これに代えて、感光性の樹脂塗料膜であってもよい。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

本発明に係る発光素子搭載用有機配線基板の第１の実施形態を示す図であって、側面から見た様子を示す断面図である。 図１の発光素子搭載用有機配線基板の製造工程を示す図であって、銅箔が設けられた基板本体部に貫通孔を形成した様子を示す断面図である。 図２の基板本体部に、銅めっき層を設けた様子を示す断面図である。 図３の基板本体部に、銅パターンを形成した様子を示す断面図である。 図４の基板本体部に、レジスト層を形成した様子を示す断面図である。 図５の銅めっき層に、ニッケル層及び銀めっき層を形成した様子を示す断面図である。 図６の所定の銀めっき層にフィルム膜を設けた様子を示す断面図である。 図７の所定の銀めっき層に金めっき層を設けた様子を示す断面図である。 本発明に係る発光素子搭載用有機配線基板の第２の実施形態を示す図であって、側面から見た様子を示す断面図である。 本発明に係る発光素子搭載用有機配線基板の第３の実施形態を示す図であって、側面から見た様子を示す断面図である。

符号の説明

１ 発光素子搭載用有機配線基板
２，２ｄ，２ｅ 基板本体部
７ 銀めっき層
８ 金めっき層（金からなる表面部材）
１２ フィルム膜（マスク）
２０，２０ａ，２０ｂ 発光素子搭載部
２１ 搭載面（露出面、銀からなる表面部材）
３０，３０ａ 半田接続部
４０ 第一の基材
４０ａ１ 接合面
４１ 第二の基材
４５ 貫通孔
４６，５０ 凹部
４６ａ，５０ａ 内側壁面

Claims (7)

1. 有機基板からなる基板本体部と、
   前記基板本体部に設けられ、発光素子が搭載される発光素子搭載部と、
   前記基板本体部に設けられ、前記発光素子搭載部に搭載された前記発光素子、又は、外部の接続端子の少なくともいずれか一方に、半田によって電気的に接続される半田接続部とを備え、
   前記発光素子搭載部の表面部材が、銀であり、
   前記半田接続部の表面部材が、金であることを特徴とする発光素子搭載用有機配線基板。
2. 前記発光素子搭載部は、その表面に前記銀からなる表面部材が設けられてから、前記銀からなる表面部材にマスクが設けられて、さらに、前記半田接続部に、前記金からなる表面部材が設けられてから、マスク剥離液によって前記マスクが剥離されて露出される露出面を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光素子搭載用有機配線基板。
3. 前記発光素子搭載部は、前記基板本体部に設けられた凹部であって、
   前記基板本体部は、第一の基材と、貫通孔が形成された第二の基材とが厚さ方向に接合されて形成され、
   前記凹部は、前記貫通孔と前記第一の基材の接合面とにより形成されており、
   前記凹部の内側壁面と前記接合面とに、前記銀からなる表面部材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の発光素子搭載用有機配線基板。
4. 前記発光素子搭載部は、前記基板本体部に設けられた凹部であって、
   前記凹部の内壁面に、前記銀からなる表面部材が設けられており、
   前記凹部の内壁面のうち内側壁面が、外方に向けられたテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光素子搭載用有機配線基板。
5. 前記マスク剥離液は、前記銀からなる表面部材の反射率が低下しない剥離液であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の発光素子搭載用有機配線基板。
6. 前記マスク剥離液は、アミン系化合物を含有する剥離液であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の発光素子搭載用有機配線基板。
7. 有機基板からなる基板本体部と、前記基板本体部に設けられ、発光素子が搭載される発光素子搭載部と、前記基板本体部に設けられ、前記発光素子搭載部に搭載された前記発光素子、又は、他の電子部品の少なくともいずれか一方に、半田によって接続される半田接続部とを備える発光素子搭載用有機配線基板の製造方法であって、
   前記発光素子搭載部に銀めっきを形成する銀めっき形成工程と、
   前記銀めっき形成工程によって形成された銀めっきに、マスクを形成するマスク形成工程と、
   前記マスク形成工程によってマスクが形成された状態で、前記半田接続部に金めっきを形成する金めっき形成工程と、
   前記金めっき形成工程によって金めっきが形成された状態で、マスク剥離液によって前記マスクを剥離する剥離工程とを含むことを特徴とする発光素子搭載用有機配線基板の製造方法。

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