JP2010171270A - 発光素子搭載基板および発光素子搭載基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子搭載基板に直接、反射作用を有する筒状樹脂部をモールド成形し、筒状樹脂部上部を耐光性フィルムで封止することで、反射機能を備えた封止構造を容易に形成でき、かつ、封止用樹脂を使用しないため、当該樹脂による発光素子の劣化が生じない、発光素子搭載基板を提供することにある。
【解決手段】発光素子搭載基板は、発光素子搭載用基板と、発光素子搭載用基板の上面に搭載される発光素子２０と、発光素子２０の周囲であって発光素子搭載用基板の上面に設けられる、発光素子２０の光を反射する反射作用を有する筒状樹脂部３０と、筒状樹脂部３０の筒状内部を封止するように、筒状樹脂部３０上面に設けられる耐光性フィルム４０とを有する構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードチップ、半導体レーザチップなどの発光素子を搭載した発光素子搭載基板及びその製造方法に関する。より詳細には、発光素子の周囲に反射作用を有する筒状樹脂部をモールド成形法で形成し、当該樹脂部の上部をフィルム材で封止する基板に関する。

従来から、発光素子実装基板に貫通孔を形成しておき、両側から金型で挟んだ状態で樹脂を注入してモールド成形することで、発光素子のレンズ部分を作製することが知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この方法は、レンズ部分を作成するものであり、リフレクタを形成することが困難であった。

また、発光素子の実装基板の表面にレンズ部をモールド成形した後、更にレンズ部の表面に反射枠をモールド成形し、反射枠の一辺を切断することで、横方向から発光する発光ダイオードとを作成することが知られている（特許文献２参照）。しかしながら、この方法は、二段階のモールド成形のため手間がかかり、また、反射枠を先に成形するのが困難である。さらに、チップに樹脂が接触するため樹脂が劣化するという問題がある。

特開平０５−１２１７１９号公報 特開２００２−３４４０３０号公報

上記の従来の問題を解決すべく、本発明は、発光素子搭載基板に直接、反射作用を有する筒状樹脂部をモールド成形し、筒状樹脂部上部を耐光性フィルムで封止することで、反射機能を備えた封止構造を容易に形成でき、かつ、封止用樹脂を使用しないため、当該樹脂による発光素子の劣化が生じない、発光素子搭載基板およびその製造方法を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明の発光素子搭載基板は、
発光素子搭載用基板と、
前記発光素子搭載用基板の上面に搭載される発光素子と、
前記発光素子の周囲であって前記発光素子搭載用基板の上面に設けられる、前記発光素子の光を反射する反射作用を有する筒状樹脂部と、
前記筒状樹脂部の筒状内部を封止するように、前記筒状樹脂部上面に設けられる耐光性フィルムとを有する構成を特徴とする。

この構成によれば、発光素子搭載基板に直接、反射作用を有する筒状樹脂部をモールド成形し、当該筒状樹脂部上部を耐光性フィルムで封止することで、反射作用を備えた封止構造を容易に形成できる。また、封止用樹脂を使用しないため、当該樹脂による発光素子の劣化は生じないので好ましい。

上記の筒状樹脂部を構成する樹脂材料としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、特に限定はなく、熱可塑性プラスチック材料として工業的に用いられ、耐熱性に優れるものであればいずれでもよく、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリエステル、などのポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチル−１−ペンテン、ポリスチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコン系樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂の硬化剤としては、フェノール樹脂、有機酸無水物、アミン等が挙げられる。

上記の発明の一実施形態として、発光素子搭載用基板が、金属基板と、前記金属基板に形成された金属凸部と、前記金属凸部の周囲に少なくとも形成された絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の上面に形成された給電パターンとを備えた発光素子搭載用基板であることを特徴とする。

この構成によれば、金属凸部に発光素子が搭載されることで、発光素子からの発熱を効率よく放熱することができる。

上記の発明の一実施形態として、絶縁樹脂層が、熱伝導性フィラーを含む樹脂から構成され、当該絶縁樹脂層が１．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する構成がある。

この構成によれば、発光素子の周囲にある絶縁樹脂層の熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫ以上に構成することで、発光素子からの発熱を効率よく放熱することができる。

上記の発明の一実施形態として、耐光性フィルムが、フッ素系樹脂１００〜５０質量部とメタクリル酸エステル系樹脂０〜５０質量部を含有する樹脂組成物を含んで構成されている。

この構成によれば、耐光性フィルムをフッ素系樹脂組成物で構成しているため、耐光性に優れかつ高強度で耐熱性に優れたフィルムを用いた発光素子の封止方法として好ましい。

また、上記の発明の一実施形態として、耐光性フィルムが少なくとも２層より構成され、
当該耐光性フィルムの一方の表面層がフッ素系樹脂１００〜５０質量部とメタクリル酸エステル系樹脂０〜５０質量部を含有する樹脂組成物を含んで構成され、
当該耐光性フィルムの他方の表面層である裏面層がフッ素系樹脂０〜６０質量部とメタクリル酸エステル系樹脂１００〜４０質量部を含有する樹脂組成物を含んで構成されている。

この構成によれば、耐光性フィルムが少なくとも２層より構成され、その一方の表面層と他方の表面層とを、それぞれ異なる配合比のフッ素系樹脂とメタクリル酸エステル系樹脂を含む樹脂組成物で構成することができる。一方の表面層の配合比は、樹脂量の合計１００質量部に対してフッ素系樹脂が５０〜１００質量部、メタクリル酸エステル系樹脂が０〜５０質量部であり、好ましくはフッ素系樹脂が６０〜１００質量部、メタクリル酸エステル系樹脂が０〜４０質量部であり、更に好ましくはフッ素系樹脂が６０〜９５質量部、メタクリル酸エステル系樹脂が５〜４０質量部である。フッ素系樹脂が５０部未満では、耐光性等の効果が十分に得られない。フッ素系樹脂を６０〜９５質量部含有するフィルムは、耐光性や透明性が良好であり、かつこのフィルムを製膜する工程での樹脂の熱安定性が優れているので、更に好ましい。前記の理由に加えて後記の裏面層との接着性が優れていることが挙げられる。

また、上記の発明の一実施形態として、耐光性フィルムが、双方の表面層と支持層を有して構成され、
当該支持層が、ポリエチレン系樹脂の延伸フィルムまたはポリカーボネート系樹脂フィルムで構成されている。

フッ素系樹脂フィルム等の耐光性フィルムは、その耐光性能に比例して価格が高くなるため、より薄いフィルムが望ましい。しかし、薄すぎると耐光性とともにフィルム自身の強度が低下し、また、蛍光体を含有させる場合に発光素子の補色効果が不十分になる。そこで、耐光性フィルムに支持層を積層構成することで、積層フィルム全体の強度を高め、実使用環境に耐えるものとでき、また、封止工程における取り扱いを容易にできる。また、２層の薄い耐光性フィルムの間に支持層を積層することで、積層フィルムの強度を高めるとともに、１層よりも耐光性能を高め、また発光素子の補色効果も向上する。

また、上記の発明の一実施形態として、耐光性フィルムを構成する少なくとも１層が、当該１層を構成する樹脂１００質量部に対して紫外線吸収剤０．１〜１５質量部を含有する構成がある。

また、上記の発明の一実施形態として、耐光性フィルムを構成する少なくとも１層が、蛍光体を含有して構成されている。

また、上記の発明の一実施形態として、前記発光素子搭載用基板の前記筒状樹脂部の形成位置に孔が設けられ、当該筒状樹脂部が、当該孔の中に挿入される挿入部を有する構成がある。

「孔」は、基板を貫通する貫通孔でもよく、基板表面に形成された凹構造でもよい。「孔」は、円筒形状に限定されず、例えば孔断面が略丸形状あるいは断面略矩形状でもよい。この「孔」の位置に樹脂をモールドさせることで、樹脂と基板との接触表面積が大きくなるため固定効果が大きくなる。貫通孔の場合、耐光性フィルムが設けられる面と異なる基板表面に、樹脂を係止するような形状に樹脂をモールドすることができ、樹脂と基板とを強力に固定させることができる。また、発光素子搭載用基板に設けられた金属凸部（発効素子が搭載される金属凸部を除く）に「孔」を形成することができる。金属基板と金属凸部が連続していれば、エッチング処理によって簡単に孔を形成することができる。

また、他の本発明は、発光素子搭載基板の製造方法であって、
発光素子搭載用基板の上面に発光素子を実装する実装工程と、
前記発光素子の周囲であって前記発光素子搭載用基板の上面に、樹脂材料をモールド成形して、前記発光素子の光を反射する反射作用を有する筒状樹脂部を形成するモールド成形工程と、
前記筒状樹脂部上面に耐光性フィルムを設けて前記筒状樹脂部の筒状内部を封止する封止工程とを有することを特徴とする。

この製造方法によれば、発光素子搭載用基板の上面に発光素子を実装し、前記発光素子の周囲であって前記発光素子搭載用基板の上面に、樹脂材料をモールド成形して、前記発光素子の光を反射する反射作用を有する筒状樹脂部を形成し、前記筒状樹脂部上面に耐光性フィルムを設けて前記筒状樹脂部の筒状内部を封止することができ、反射作用を備えた封止構造を容易に一括して形成できる。この製造方法によって得られた発光素子搭載基板は、上述と同様の作用効果を奏している。

発光素子搭載基板の一例を示す図 発光素子搭載基板の一例を示す図 発光素子搭載基板の製造工程フローの一例を示す図 発光素子搭載基板の製造工程の各工程での状態の一例を示す図 発光素子搭載基板の製造工程の各工程での状態の一例を示す図 発光素子搭載基板の一例を示す図 発光素子搭載基板の一例を示す図 発光素子搭載基板の製造工程フローの一例を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１、２、６、７は、それぞれ発光素子搭載基板の一例を示す図である。図３及び４は、図1の発光素子搭載基板の製造工程フローの一例を示す図面である。図５は、図２の発光素子搭載基板の製造工程フローの一例を示す図面である。

（実施形態１）
図１に示す発光素子搭載用基板は、金属基板１０と、金属基板１０に形成される金属凸部１４と、金属凸部１４の周囲に少なくとも形成される絶縁樹脂層１６と、絶縁樹脂層１６の上面に形成される給電パターン１９ａとを備え、発光素子２０が実装される実装面として金属パターン１９ｂが形成されている。発光素子搭載基板は、前記の発光素子搭載用基板と、この発光素子搭載用基板の上面に搭載される発光素子２０と、発光素子２０の周囲であって発光素子搭載用基板の上面に設けられる、発光素子２０の光を反射する反射作用を有する筒状樹脂部３０と、筒状樹脂部３０の筒状内部を封止するように、筒状樹脂部３０上面に設けられる耐光性フィルム４０とを有して構成される。図１において、給電パターン１９ａは、金属層１８の上面に形成されているが、図２のように給電パターン１９ａを絶縁樹脂層１６に直接に形成して、金属層１８を構成しないようにもできる。金属パターン１９ｂと給電パターン１９ａは、金属メッキ処理によって同時に形成されることが好ましい。また、金属パターン１９ｂを形成することなく、金属凸部１４の上面に発光素子２０を直接に実装することができる。金属層１８を部分的にエッチング処理して給電パターン１９ａを形成することもできる。

次に、図３および図４に示す製造工程フローに従って、図１の発光素子搭載基板の製造方法の一例について説明する。

（金属凸部形成工程：ステップＳ１）
金属基板１０に金属凸部１４を形成する。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、金属基板１０に積層された表面金属層４を選択的にエッチングして発光素子２０の搭載位置に金属凸部１４が形成される。以下では説明の都合上、発光素子搭載基板に金属凸部１４の形成、発光素子２０の実装、筒状樹脂部３０の形成、および耐光性フィルムの設置が１個のみについて説明しているが、特にこれに限定されず、金属凸部１４の形成、発光素子２０の実装、筒状樹脂部３０の形成、および耐光性フィルムの設置が１個以上でも同様に説明される。

図４（ａ）に示すような、金属基板１０と金属凸部１４とを形成するための表面金属層４とが積層された積層板ＳＰを用意する。積層板ＳＰは、何れの方法で製造したものでもよく、例えば電解メッキ、無電解メッキ、スパッタリング、蒸着などを利用して製造したものや、クラッド材などが何れも使用可能である。積層板ＳＰの各層の厚みについては、例えば、金属基板１０の厚みは、３０〜５０００μｍ、表面金属層４の厚みは１０〜５００μｍである。

金属基板１０は、単層または積層体の何れでもよく、構成する金属としては、何れの金属でもよく、例えば銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、鉄、これらの合金が使用できる。なかでも、熱伝導性や電気伝導性の点から、銅、アルミニウムが好ましい。上記のような、放熱が良好な金属基板１０を備える構造により、発光素子２０の温度上昇を防止できるため、駆動電流をより多く流せ、発光量を増加させることができる。

表面金属層４を構成する金属としては、銅、銅合金、ニッケル、錫等が使用でき、特に熱伝導性や電気伝導性の点から、銅が好ましい。

次に、図４（ｂ）に示すように、エッチングレジストＭを用いて、表面金属層４の選択的なエッチングを行う。これにより、発光素子２０の搭載位置に金属凸部１４を形成する。金属凸部１４のサイズは、実装される発光素子２０のサイズ、伝熱効率等の観点から設計される。

エッチングレジストＭは、感光性樹脂やドライフィルムレジスト（フォトレジスト）などが使用できる。なお、金属基板１０が表面金属層４と同時にエッチングされる場合、これを防止するためのマスク材を、金属基板１０の下面に設けるのが好ましい（図示省略）。

エッチングの方法としては、表面金属層４を構成する各金属の種類に応じた、各種エッチング液を用いたエッチング方法が挙げられる。例えば、表面金属層４が銅である場合、市販のアルカリエッチング液、過硫酸アンモニウム、過酸化水素／硫酸等が使用できる。エッチング後には、エッチングレジストＭが除去される。エッチングレジストの除去としては薬剤除去、剥離除去など、エッチングレジストの種類に応じて適宜選択すればよい。例えば、スクリーン印刷により形成された感光性のインクである場合、アルカリ等の薬品にて除去される。

また別の金属凸部１４の形成方法として、金属基板１０をプレス成形することで凸部を形成でき、金属基板に一体にして金属凸部１４を形成できる。

（絶縁樹脂層形成工程：ステップＳ２）
金属箔付き絶縁樹脂材料を基板表面に設け、絶縁樹脂層１６を形成する。以下では金属箔として銅箔を用いた場合について説明する。図４（ｄ）に示すように、銅箔付き絶縁樹脂材料を準備し、基板表面に設ける。銅箔付き絶縁樹脂材料をプレス面により加熱プレスして、図４（ｅ）に示すように、金属凸部１４に対応する位置に凸部Ａを形成し、凸部Ａの周囲に絶縁樹脂層１６が形成され、またその最上表面に金属層１８が形成される。このとき、プレス面と被プレス体との間に、少なくとも、凹状変形を許容するシート材を配置しておくのが好ましい。また、金属凸部１４に対応する位置に凹部を有するプレス面を使用してもよい。

上記の銅箔付き絶縁樹脂材料は、各種のものが市販されており、それらをいずれも使用できる。また、銅箔付き絶縁樹脂材料の他に、絶縁樹脂材料の形成材と銅箔の形成材とは別々に、基板に積層形成することもできる。

加熱プレスの方法としては、加熱加圧装置（熱ラミネータ、加熱プレス）などを用いて行えばよく、その際、空気の混入を避けるために、雰囲気を真空（真空ラミネータ等）にしてもよい。加熱温度、圧力など条件等は、絶縁樹脂層形成材と金属層形成材の材質や厚みに応じて適宜設定すればよく、圧力としては、０．５〜３０ＭＰａが好ましい。

絶縁樹脂層１６の絶縁樹脂材料としては、積層時に変形して加熱等により固化すると共に、配線基板に要求される耐熱性を有するものであれば何れの材料でもよい。具体的には、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の各種反応硬化性樹脂や、それとガラス繊維、セラミック繊維、アラミド繊維等との複合体（プリプレグ）などが挙げられる。

また、絶縁樹脂層１６の絶縁樹脂材料として、熱伝導性の高い材料で構成されることが好ましく、例えば、熱伝導性フィラーを含む樹脂等が例示される。

この場合の絶縁樹脂層１６は、１．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有し、１．２Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することが好ましく、１．５Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することがより好ましい。これによって、金属凸部１４からの熱を効率良く金属基板１０側に放熱することができる。ここで、絶縁樹脂層１６の熱伝導率は、適宜、熱伝導性フィラーの配合量および粒度分布を考慮した配合を選択することで決定されるが、硬化前の絶縁性接着剤の塗工性を考慮すると、一般的には１０Ｗ／ｍＫ程度が上限として好ましい。

上記の絶縁樹脂層１６は金属酸化物及び／又は金属窒化物である熱伝導性フィラーと樹脂（絶縁性接着剤）とで構成されることが好ましい。金属酸化物並びに金属窒化物は、熱伝導性に優れ、しかも電気絶縁性のものが好ましい。金属酸化物としては酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ベリリウム、酸化マグネシウムが、金属窒化物としては窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウムが選択され、これらを単独または２種以上を混合して用いることができる。特に、前記金属酸化物のうち、酸化アルミニウムは電気絶縁性、熱伝導性ともに良好な絶縁接着剤層を容易に得ることができ、しかも安価に入手可能であるという理由で、また、前記金属窒化物のうち窒化硼素は電気絶縁性、熱伝導性に優れ、更に誘電率が小さいという理由で好ましい。

熱伝導性フィラーとしては、小径フィラーと大径フィラーとを含むものが好ましい。このように２種以上の大きさの異なる粒子（粒度分布の異なる粒子）を用いることで、大径フィラー自体による伝熱機能と、小径フィラーにより大径フィラー間の樹脂の伝熱性を高める機能により、絶縁樹脂層１６の熱伝導率をより向上させることができる。このような観点から、小径フィラーのメディアン径は、０．５〜２μｍが好ましく０．５〜１μｍがより好ましい。また、大径フィラーのメディアン径は、１０〜４０μｍが好ましく１５〜２０μｍがより好ましい。

上記の絶縁樹脂層１６を構成する樹脂としては、金属酸化物及び／又は金属窒化物を含みながらも、硬化状態下において、金属基板１０（存在していれば金属層１２）との接合力に優れ、また耐電圧特性等を損なわないものが選択される。このような樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂の他、各種のエンジニアリングプラスチックが単独または２種以上を混合して用いることができるが、このうちエポキシ樹脂が金属同士の接合力に優れるので好ましい。特に、エポキシ樹脂のなかでは、流動性が高く、前記の金属酸化物及び金属窒化物との混合性に優れるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂構造を両末端に有するトリブロックポリマー、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂構造を両末端に有するトリブロックポリマーが一層好ましい樹脂である。

シート材は、加熱プレス時に凹状変形を許容する材料であればよく、クッション紙、ゴムシート、エラストマーシート、不織布、織布、多孔質シート、発泡体シート、金属箔、これらの複合体、などが挙げられる。特に、クッション紙、ゴムシート、エラストマーシート、発泡体シート、これらの複合体などの、弾性変形可能なものが好ましい。

（金属凸部露出工程：ステップＳ３）
金属凸部１４の上方の凸部Ａを除去し、金属凸部１４を露出させる。図４（ｆ）に示すように、凸部Ａが除去されて金属凸部１４が露出し平坦面Ｂが形成されている。この凸部Ａの除去の際、金属層１８の高さと柱状金属部１４の高さが一致するように除去して平坦化する。

凸部Ａの除去方法としては、研削や研磨による方法が好ましく、ダイヤモンド製等の硬質刃を回転板の半径方向に複数配置した硬質回転刃を有する研削装置を使用する方法や、サンダ、ベルトサンダ、グラインダ、平面研削盤、硬質砥粒成形品などを用いる方法などが挙げられる。研削装置を使用すると、当該硬質回転刃を回転させながら、固定支持された配線基板の上面に沿って移動させることによって、上面を平坦化することができる。また、研磨の方法としては、ベルトサンダ、バフ研磨等により軽く研磨する方法が挙げられる。本発明のように積層体に凸部Ａが形成されていると、その部分のみを研削するのが容易になり、全体の平坦化がより確実に行える。

なお、別の製造方法として、銅箔付き絶縁樹脂材料を加熱プレスした後に、エッチングで金属凸部１４の上方の金属層１８を除去し、その後同様にして、研削等を行ってもよい。また、前述の説明では、プレス面と被プレス体との間に、凹状変形を許容するシート材を配置することで、金属層１８を凸状に変形させる例を示したが、本発明では、金属層１８の上面にドライフィルムレジストを積層しておき、パターン露光と現像を行うことによって、金属凸部１４の上方が開口したドライフィルムレジストを形成しておくことで、加熱プレスした際に、金属層１８を凸状に変形させることも可能である。

（給電パターン形成工程：ステップＳ４）
給電パターン１９ａを形成する。基板表面に給電パターンを形成するために、基板表面あるいは所定パターンの部分的表面に対し金属メッキする。次いで、所定パターンの不図示のエッチングレジストを形成し、エッチング処理して、図４（ｇ）に示すように、給電パターン１９ａと金属パターン１９ｂを形成する。また、少なくとも露出された金属凸部１４を金属メッキする構成でもよい。金属メッキの金属種としては、例えば銅、銀、Ｎｉ等が好ましい。また、給電パターン１９ａ、金属パターン１９ｂの形成の方法としては、例えば、エッチングレジストを使用してパターン形成するパネルメッキ法や、パターンメッキ用レジストを使用してメッキで形成するパターンメッキ法等が挙げられる。給電パターン１９ａは発光素子２０の電極部として機能する。また、金属メッキした金属層（不図示）から給電パターン１９ａが形成される一例を説明したが、他例として、金属層１８から給電パターンを形成することもできる。また、給電パターン１９ａ等の厚みを増加させるためにメッキ等を行ってもよい。

また、金属パターン１９ｂや電極部を有する給電パターン１９ａには、反射効率を高めるために金、ニッケル、銀などの貴金属によるメッキを行うのが好ましい。また、従来の配線基板と同様にソルダレジストを形成したり、部分的に半田メッキを行ってもよい。

また、金属パターン１９ｂの表面には実装パッドとして金メッキを施すことが好ましい。

以上のステップＳ１からＳ４の各工程を経て、発光素子搭載用基板１００が形成される。

（発光素子実装工程：ステップＳ５）
発光素子２０を発光素子搭載用基板１００に実装する。図４（ｇ）の状態から、金属パターン１９ｂに発光素子２０が実装される（図４（ｈ）参照）。その後、発光素子２０の上部電極と給電パターン１９ｂの間に金属ワイヤ２１がワイヤボンディングされる。ワイヤボンディングとしては、超音波やこれと加熱を併用したものなどが可能である。発光素子２０の搭載方法としては、導電性ペースト、両面テープ、半田による接合が例示でき、金属による接合が放熱性の点から好ましい。

発光素子２０としては、発光ダイオードチップ（ベアチップ）、パッケージされた表面実装タイプの発光ダイオード（チップＬＥＤ）、半導体レーザチップ等が挙げられる。発光ダイオードチップを用いる場合、その裏面は、カソードタイプとアノードタイプの２種類がある。また、本発明では、ベアチップタイプの発光素子２０の方が、放熱性、実装面積の点から優れている。

（モールド成形工程：ステップＳ６）
図４（ｉ）に示すように、金属凸部１４の周囲に、反射作用を備えた筒状樹脂部３０をモールド成形によって形成する。モールド成形は、一般的な方法を適用でき、例えば、一対の成形型（コア、キャビティ）を用い、図４（ｈ）の状態の基板を型内にセット（インサート）し、樹脂を射出して硬化させる。これによって、図４（ｉ）に示す筒状樹脂部３０を形成する。筒状樹脂部３０は、発光素子２０の周囲を筒状に取り囲み、その上部は発光素子２０よりも高く、その内部壁面は、発光素子２０からの光を反射する反射作用を有する。筒状樹脂部３０の形状は、図１、４等に限定されず、内部壁面形状は自由に設計でき、モールド成形によって精密な寸法取りおよび表面光沢性、表面反射性を実現できる。

また、モールド成形前に、予め、筒状樹脂部３０が形成される位置に、その樹脂材料と、接着容易または接着力のある材料を設けたり、あるいは接着容易となる加工を基板側に施すことが好ましい。また、絶縁樹脂層１６に直接に設けられる場合には、絶縁樹脂層１６と接着容易な樹脂材料を選択することが好ましい。また、その樹脂材料と絶縁樹脂層１６とに共通して接着容易または接着力のある材料（接着剤を含む）を予め筒状樹脂部３０が形成される位置に設けることもできる。また、絶縁樹脂層１６に１個以上の孔を形成し、接触面積を増加させて接着性を向上させることもできる。

また、筒状樹脂部３０の反射面にはさらに、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ等のメッキを施すことができる。

（封止工程：ステップＳ７）
図４（ｊ）に示すように、筒状樹脂部３０の上部に耐光性フィルム４０を設ける。耐光性フィルム４０は、それぞれの筒状樹脂部３０に対応して個々に設けることができる。また、一枚の耐光性フィルム４０で、複数個の筒状樹脂部３０の上部を封止するように構成することもできる。

耐光性フィルム４０を筒状樹脂部３０の上部に設けて基板を封止するには、種々の方法がある。その一例の方法としては、筒状樹脂部３０の上部に接着剤を塗布し、その後に耐光性フィルム４０を貼り合わせる方法がある。この場合の接着剤としては、市販のアクリル系接着剤やウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤等が例示される。筒状樹脂部３０に塗布される接着剤のはみ出しを防ぐために、自動ディスペンサー装置などを用いて適量を塗布することが望ましい。また、天然ゴム、アクリル樹脂系等を使用した感圧性接着剤を、あらかじめ筒状樹脂部３０の接着面に塗布しておくこともできる。

また、別の方法として、発光素子２０を実装した発光素子搭載用基板１００と耐光性フィルム４０を金型にセットし、熱可塑性樹脂を射出して筒状樹脂部３０を成形すると同時に、当該筒状樹脂部３０の上部と耐光性フィルム４０を融着するインモールド成形を行うこともできる。

本発明の耐光性フィルムで使用するフッ素系樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリフッ化ビニルのホモポリマー及び共重合体が挙げられる。共重合体としては、例えばフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）−テトラフルオロエチレン系共重合体、フッ化ビニリデン−３フッ化塩化エチレン系共重合体、フッ化ビニリデン−フッ化ビニル系共重合体が挙げられる。

フッ素系樹脂には、接着性等の他の性能を付与や製膜工程での樹脂の熱安定性を改善する目的と経済性の観点から、フッ素系樹脂と相溶性のある樹脂を混合して用いることが出来る。ポリフッ化ビニリデン系樹脂と相溶性のある樹脂としては、例えば、メタクリル酸エステル系樹脂がある。メタクリル酸エステル系樹脂は、メタクリル酸メチルのホモポリマー又はメタクリル酸メチルと共重合可能な単量体との共重合体及びポリメタクリル酸メチルとアクリル系ゴムとのブレンド物等をいう。共重合可能な単量体としては、炭素数２〜４のメタクリル酸エステル、アクリル酸ブチルをはじめとする炭素数１〜８のアクリル酸エステル、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、アクリル酸、その他のエチレン性不飽和モノマー等がある。

耐光性フィルムに含有されるフッ素系樹脂以外の上記樹脂の含有量は、使用樹脂全体量中の５０重量％以下である。好ましい耐光性フィルムとしては、特に加工性、コスト、他樹脂との相溶性から、ポリフッ化ビニリデン樹脂及びポリフッ化ビニリデン系の上記共重合体（以下総称としてフッ化ビニリデン系樹脂と記載する。）、及びこれらとメタクリル酸エステル系樹脂との混合物を主成分とする組成物が挙げられる。

耐光性フィルムは、単層でも複層でも良いが、表面層と裏面層からなる２層のものは好適である。表面層は、フッ素系樹脂とメタクリル酸エステル系樹脂とからなり、更にそれぞれの配合比は、樹脂量の合計１００質量部に対してフッ素系樹脂が５０〜１００質量部、メタクリル酸エステル系樹脂が０〜５０質量部であり、好ましくはフッ素系樹脂が６０〜１００質量部、メタクリル酸エステル系樹脂が０〜４０質量部であり、更に好ましくはフッ素系樹脂が６０〜９５質量部、メタクリル酸エステル系樹脂が５〜４０質量部である。この樹脂組成が更に好ましい理由としては、フッ素系樹脂が５０部未満では、耐光性等の効果が十分に得られない。フッ素系樹脂を６０〜９５質量部含有するフィルムは、耐光性や透明性が良好であり、かつこのフィルムを製膜する工程での樹脂の熱安定性が優れているので、更に好ましい。前記の理由に加えて後記の裏面層との接着性が優れていることが挙げられる。また適宜、表層と裏面層の間に複数の層を挿入することが出来る。

裏面層は、メタクリル酸エステル系樹脂、若しくはメタクリル酸エステル系樹脂とフッ素系樹脂とからなり、好ましくはメタクリル酸エステル系樹脂とフッ化ビニリデン系樹脂とからなり、更にそのフッ化ビニリデン系樹脂の含有量は０〜５０質量部が好適である。フッ化ビニリデン系樹脂の含有量が５０質量部を越えると筒状樹脂部３０との接着性や支持層との熱ラミネート性が困難となる場合がある。

耐光性フィルムの厚さは、５〜３００μｍ、好ましくは１０〜１５０μｍの範囲が良い。フィルムの厚さがあまりに薄いと、フィルムが薄いために耐光性が低下する。またフィルムの厚さがあまりに厚いと、効果に変りがなく、コスト高となり経済的でない。さらに表面層および裏面層の厚さの比は、任意に選択できる。また、耐光性フィルムは、好ましくは、JISＫ−6714の光線透過率で80％以上であるが、平滑性を有するか、エンボスを有するかいずれでも良く、マルチチップの混色促進にはエンボスが有利である。

フッ素系樹脂フィルム等の耐光性フィルムは、その耐光性能に比例して一般的に価格が高いため、経済的にはより薄いものが望ましいが、前記のように、あまりに薄いと耐光性とともにフィルム自身の強度が低下するとともに、蛍光体を含有させる場合に発光素子の補色効果が不十分になることがある。かかる場合に、支持層を併用することが可能である。支持層としては、各種の熱可塑性樹脂フィルムが考えられるが、上記特性を兼ね備えるフィルムとして、ポリエステル系樹脂を延伸したフィルム、グリコール変性ポリエステル系樹脂フィルム、またはポリカーボネート系樹脂フィルムを用いることができる。ポリエステル系樹脂延伸フィルムとしては、低い熱収縮率を有したものとして、通常は延伸後に適度に熱処理されたフィルムが用いられる。グリコール変性ポリエステル系樹脂フィルムとしては、グリコール成分の一部を変性することにより非晶質化されたポリエチレンテレフタレート系の樹脂フィルムが用いられる。これらのフィルムは、いずれも市販のフィルムを用いることができる。

耐光性フィルムに支持層を設ける方法は、市販のアクリル系接着剤やウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤等公知のものから幅広く選定し、積層接着できる。また、天然ゴム、アクリル樹脂系等を使用した感圧性接着剤をあらかじめの接着面に塗布しておいて使用できる。支持層がポリカーボネート系樹脂であり、かつ耐光性フィルム層がポリフッ化ビニリデン系樹脂とメタクリル酸エステル系樹脂とからなるフッ素系樹脂フィルムである場合は、接着剤を用いることなく、熱ラミネート法によっての接着も可能である。

支持層の厚さは、特に限定されないが、耐光性フィルムの強度及び経済性及び作業性を考慮すると、０．０１ｍｍ〜１ｍｍの範囲であり、好ましくは０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍである。

また耐光性フィルムに用いる紫外線吸収剤としては、耐光性フィルムに使用する樹脂と相溶性のあるものであればよく、揮散を防ぐためには、高分子量の紫外線吸収剤が好ましい。この紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系、オキザリツクアシッド系、ベンゾフェノン系、ヒンダードアミン系及びその他多くの種類の公知のものが使用できる。更に具体的には、２−〔３,５−ジ−（アロフア−ジメチルベンジル−２−ヒドロキシフェニル〕ベンゾトリアゾール、２−（３,５−ジ−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（３,５−ジ−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（３,５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２，２’−メチレンビス［４−（１,１,３,３−テトラメチルブチル）−６−［（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）フェノール］］、２−（２’−ヒドロキシ−５’−メタクリルオキシエチルフェニル）−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−（４，６−ジフェニル−１,３,５−トリアジン−２−イル）−５−（ヘキシル）オキシフェノール、２−エトキシ−２'−エチルオキザックアシッドビスアニリド、２−エトキシ−５−ｔ−ブチル−２'−エチルオキザックアシッドビスアニリド、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトオキシベンゾフェノン、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）セバケート、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル）セバケート、ビス−（１−オクチルオキシ−２,２,６,６,−テトラメチル−４−ピペリジニル）セバケート、ジメチル−２−（４−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−１−ピペリジニル）エタノール、１−〔２−３−（３,５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ〕−２,２,６,６−Ｔ−テトラメチルピペリジン等がある。紫外線吸収剤の含有量は、耐光性フィルムを構成する各層において樹脂１００質量部に対して０．１〜１５質量部、好ましくは０．５〜５質量部である。添加量が０．１質量部未満では、紫外線吸収量が少ないので保護膜層としての性能が不十分となり、また１５重量部を越えても効果が変わらなく、しかもコストが高くなる。

また耐光性フィルムに用いる蛍光体としては、蛍光体母体アルミン酸イットリウムに付活剤セリウムを導入したＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体，蛍光体母体珪酸ストロンチウム・バリウムに付活剤ユーロピウムを導入した（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ蛍光体などの酸化物蛍光体、α―サイアロン蛍光体、β―サイアロン蛍光体などの窒化物蛍光体、および、銅、銅及びアルミニウム、マグネシウムで付活した硫化亜鉛等がある。蛍光体の粒径は、例えば、０．００１〜２０μｍの範囲内である。光散乱は、粒径に正比例して増加し得るので、１〜２μｍの範囲内の粒径が好ましく、０．０１〜０．４μｍの範囲内の粒径がより望ましい。

さらに、耐光性フィルムを構成する樹脂には、酸化防止剤、分散剤、カツプリング剤等を配合することもできる。

次に製造方法について述べる。本発明における耐光性フィルムには種々の成形方法が考えられ、溶融押出成形、溶剤キャスト成形等にて実施できる。また耐光性フィルム層が２層以上の構成の際には、複数の層を一体に結合する共押出成形法を採用することが望ましい。共押出成形法として、例えば、複数の押出成形機を利用して樹脂を溶融状態で接着せしめて多層とするＴ−ダイ使用の共押出成形法がある。この共押出成形法には、マルチマニホ−ルドダイと称し、複数の樹脂層をシ−ト状態にしたのち接触させて接着する方法と、フィードブロックと称する合流装置を用い、複数の樹脂を合流接着後にシ−ト状に拡げる方法がある。またインフレ−ション成形法と称し、丸型ダイを使用する方法でも多層フィルムを成形できる。

（実施形態２）
次に、図３および図５に示す製造工程フローに従って、図２の発光素子搭載基板の製造方法の一例について説明する。図２の発光素子搭載基板は、図１と比較して、金属層１８が設けられておらず、保護金属層１２が設けられている。

図５（ａ１）（ステップＳ１）において、表面金属層４は、そのエッチング時に耐性を示す保護金属層２を介して金属基板１０に積層される。保護金属層２の厚みは、１０μｍである。なお、この保護金属層２の厚みとしては、例えば１〜２０μｍの範囲が挙げられる。

保護金属層２を構成する金属としては、金属基板１０及び表面金属層４とは別の金属が使用され、これらの金属のエッチング時に耐性を示す別の金属が使用できる。具体的には、これらの金属が銅である場合、保護金属層２を構成する別の金属としては、金、銀、亜鉛、パラジウム、ルテニウム、ニッケル、ロジウム、鉛−錫系はんだ合金、又はニッケル−金合金等が使用される。但し、本発明は、これらの金属の組合せに限らず、上記金属のエッチング時に耐性を示す別の金属との組合せが何れも使用可能である。

図５（ｂ１）におけるエッチングの方法としては、表面金属層４を構成する各金属の種類に応じた、各種エッチング液を用いたエッチング方法が挙げられる。例えば、表面金属層４が銅であり、保護金属層２が前述の金属（金属系レジストを含む）の場合、市販のアルカリエッチング液、過硫酸アンモニウム、過酸化水素／硫酸等が使用できる。エッチング後には、エッチングレジストＭが除去される。

図５（ｃ１）、（ｄ１）に示すように、露出している保護金属層２を除去するが、これを除去せずに、絶縁樹脂層１６を形成することも可能である。保護金属層２は、エッチングにより除去し金属層１２を形成することができる。具体的には、表面金属層４が銅であり、保護金属層２が前記の金属である場合、はんだ剥離用として市販されている、硝酸系、硫酸系、シアン系などの酸系のエッチング液等を用いるのが好ましい。エッチング後にエッチングレジストＭを除去する。

また、予め露出する保護金属層２を除去する場合、除去部分から金属基板１０の表面が露出するが、これと絶縁樹脂層１６との密着性を高めるために、黒化処理、粗化処理などの表面処理を行うことが好ましい。

次いで、図５（ｅ１）に示すように、金属凸部１４を覆うように絶縁樹脂材料６を基板上に塗布する。この絶縁樹脂材料６の材料としては、例えば絶縁性が良好で安価な液状ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の反応硬化性樹脂を用いることができ、また、上述の絶縁樹脂材料を用いることができる。絶縁樹脂材料６を各種方法で、金属凸部１４の高さよりやや厚くなるように塗布した後、加熱又は光照射等により硬化させればよい。塗布方法としては、カーテンコーターなどの各種コーターを使用できる。また、反応硬化性樹脂等を含有する接着性シート、プリプレグ等を用いて、ホットプレスや真空ラミネート等する方法でもよい。

次に、図５（ｆ１）に示すように、硬化した絶縁樹脂材料６を研削、研磨等することにより、金属凸部１４の高さと略同じ厚さを有する絶縁樹脂層１６を形成する。研削の方法としては、ダイヤモンド製等の硬質刃を回転板の半径方向に複数配置した硬質回転刃を有する研削装置を使用する方法が挙げられ、当該硬質回転刃を回転させながら、固定支持された配線基板の上面に沿って移動させることによって、上面を平坦化することができる。また、研磨の方法としては、ベルトサンダ、バフ研磨等により軽く研磨する方法が挙げられる。

また、図５（ｇ１）に示すように、金属凸部１４の近傍に、電極部を有する給電パターン１９ａを形成する。本実施形態では、金属凸部１４の上面に放熱用の金属パターン１９ｂを形成しつつその金属パターン１９ｂの近傍に電極部を有する給電パターン１９ａを同時形成することができる。また、給電パターン１９ａの下部の金属層１８を残して、他の金属層１８は除去されている。また、別例として金属パターン１９ｂは形成しなくてもよい。パターン形成の方法は上述したものと同様である。

次いで、上述と同様の方法で、発光素子２０が実装され（図５（ｈ１））、筒状樹脂部３０がモールド成形され（図５（ｉ１））、耐光性フィルム４０が設けられる（図５（ｊ１））。

（実施形態３）
次に、図６、７の発光素子搭載基板の製造方法の一例について説明する。図６、７の発光素子搭載基板は、図１と比較し、筒状樹脂部３０の構造およびその形成方法が異なっている。先ず図６の発光素子搭載基板について説明する。

図８の製造フロー中、ステップＳ１からＳ５、およびＳ７は、図３の製造フローと同様である。以下においては異なる製造方法について詳細に説明する。

（スルーフォール形成工程：ステップＳ６−１）
発光素子２０の実装後（図４（ｈ）参照）、発光素子搭載基板の筒状樹脂部３０の形成位置に、スルーフォール（貫通孔）を形成する。スルーフォールの形成方法としては、ドリル、ニードル等の公知の穴あけ手段による孔形成加工が例示できる。金属材料部分は、エッチング処理で孔を形成することもできる。スルーフォールは、１箇所以上が好ましく、図面上左右の２箇所にスルーフォールが形成されているが、これに限定されない。また、このスルーフォールに替わり、筒状樹脂部３０の位置に、断面がドーナツ状の貫通部を形成していてもよい。

（モールド成形工程：ステップＳ６−２）
次いで、モールド成形によって、筒状樹脂部３０を形成する。スルーフォールに樹脂の挿入部３０ａが形成され、また、基板裏面において、樹脂の係止部３０ｂが形成される。この係止部３０ｂによって、筒状樹脂部３０の接着不良の心配がなく、筒状樹脂部３０と基板とを、強固に固定することができる。

次に、図７の発光素子搭載基板について説明する。図７において、スルーフォールを金属凸部１４１に形成する。金属凸部１４１は、金属凸部１４の周囲にドーナツ状に連続してあるいは複数個に分断されて設けることができる。金属凸部１４１の形成は、ステップＳ１において同時に行われる。金属凸部１４１と金属基板１０をエッチングすることでスルーフォールを容易に形成することができる。スルーフォールは、１箇所以上が好ましく、図面上左右の２箇所にスルーフォールが形成されているが、これに限定されない。

（別実施形態）
（１）図１、２、６および７において、発光素子２０の上部電極と給電パターン１９ａとを、金属ワイヤ２１でワイヤボンディングする構成を示したが、金属ワイヤを用いずに発光素子の電極と電極部（不図示）とを導電接続するように構成できる。例えば、金属パターン１９ｂの一部に電極部を形成し、発光素子の電極がそこに接続されるように構成できる。

（２）前述の実施形態１から３において、発光素子搭載基板が、発光素子搭載用基板１００、発光素子２０、耐光性フィルム４０等とで構成されている例を示したが、本発明では、その他の電子回路を同じ発光素子搭載用基板１００上に形成してもよい。例えば、発光ダイオードの駆動回路などを形成するのが好ましい。この場合、発光素子搭載用基板１００の周辺、特に角部およびその近傍に配線、ランド、ボンディング用のパッド、外部との電気的接続パッド等がパターニングされ、配線間はチップコンデンサ、チップ抵抗および印刷抵抗等の部品、トランジスタ、ダイオード、ＩＣ等を設ければよい。

（３）前述の実施形態１から３において、給電パターン１９ａ等の配線層が単層である配線の発光素子搭載用基板１００に対して発光素子２０を搭載する例を示したが、本発明では、配線層が２層以上の多層配線基板に対して発光素子２０を搭載してもよい。その場合の配線層間の導電接続構造の形成方法の詳細は、国際公開公報ＷＯ００／５２９７７号に記載されており、これらをいずれも適用することができる。

１０ 金属基板
１４ 金属凸部
１６ 絶縁樹脂層
１８ 金属層
１９ａ 給電パターン
１９ｂ 金属パターン
２０ 発光素子
３０ 筒状樹脂部
４０ 耐光性フィルム
Ａ 凸部
Ｂ 平坦面

Claims (10)

1. 発光素子搭載用基板と、
   前記発光素子搭載用基板の上面に搭載される発光素子と、
   前記発光素子の周囲であって前記発光素子搭載用基板の上面に設けられる、前記発光素子の光を反射する反射作用を有する筒状樹脂部と、
   前記筒状樹脂部の筒状内部を封止するように、前記筒状樹脂部上面に設けられる耐光性フィルムとを有する発光素子搭載基板。
2. 発光素子搭載用基板が、
   金属基板と、
   前記金属基板に形成される金属凸部と、
   前記金属凸部の周囲に少なくとも形成される絶縁樹脂層と、
   前記絶縁樹脂層の上面に形成される給電パターンとを備えた発光素子搭載用基板である請求項１の発光素子搭載基板。
3. 絶縁樹脂層が、熱伝導性フィラーを含む樹脂から構成され、当該絶縁樹脂層が、１．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する請求項２の発光素子搭載基板。
4. 前記耐光性フィルムが、
   フッ素系樹脂１００〜５０質量部とメタクリル酸エステル系樹脂０〜５０質量部を含有する樹脂組成物を含んで構成される請求項１〜３のいずれかの発光素子搭載基板。
5. 前記耐光性フィルムが少なくとも２層より構成され、
   当該耐光性フィルムの一方の表面層がフッ素系樹脂１００〜５０質量部とメタクリル酸エステル系樹脂０〜５０質量部を含有する樹脂組成物を含んで構成され、
   当該耐光性フィルムの他方の表面層がフッ素系樹脂０〜６０質量部とメタクリル酸エステル系樹脂１００〜４０質量部を含有する樹脂組成物を含んで構成される請求項１〜３のいずれかの発光素子搭載基板。
6. 前記耐光性フィルムが、双方の表面層と支持層とを有して構成され、
   当該支持層が、ポリエチレン系樹脂の延伸フィルムまたはポリカーボネート系樹脂フィルムで構成される請求項４または５の発光素子搭載基板。
7. 前記耐光性フィルムを構成する少なくとも１層が、当該１層を構成する樹脂１００質量部に対して紫外線吸収剤０．１〜１５質量部を含有する請求項４〜６のいずれかの発光素子搭載基板。
8. 前記耐光性フィルムを構成する少なくとも１層が、蛍光体を含有して構成される請求項１〜７のいずれかの発光素子搭載基板。
9. 前記発光素子搭載用基板の前記筒状樹脂部の形成位置に孔が設けられ、当該筒状樹脂部が、当該孔の中に挿入される挿入部を有する構成である請求項１から８のいずれかの発光素子搭載基板。
10. 発光素子搭載用基板の上面に発光素子を実装する実装工程と、
    前記発光素子の周囲であって前記発光素子搭載用基板の上面に、樹脂材料をモールド成形して、前記発光素子の光を反射する反射作用を有する筒状樹脂部を形成するモールド成形工程と、
    前記筒状樹脂部上面に耐光性フィルムを設けて前記筒状樹脂部の筒状内部を封止する封止工程とを有する発光素子搭載基板の製造方法。
    
    

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