JP2013135069A - 発光素子搭載用配線基板、発光モジュール及び発光素子搭載用配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱や吸湿によって反りや反りの変動が少なく、良好な光反射性を付与することができ、ハンドリング性及び絶縁耐性に優れ、発光素子の搭載が可能な発光素子搭載用配線基板、発光モジュール及び発光素子搭載用配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】発光素子搭載用配線基板１は、金属パターン２と、金属パターン２を露出させてＬＥＤチップ（発光素子）の搭載を可能とする開口部３Ａ、３Ｂを有して、金属パターン２の上面２ａ、下面２ｂ及び端面を覆う付加反応型シリコーンを含有するシリコーン層４と、樹脂フィルム６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子を搭載するための発光素子搭載用配線基板、それを用いた発光モジュール、及び発光素子搭載用配線基板の製造方法に関する。

最近の日本の照明分野においては、経済産業省が省エネルギーなどの観点で２０１２年までに代替不可能なものを除いて日本国内における白熱電球の生産打ち切りを要請したことを受けて、国内の関連企業が前倒しで白熱電球の製造を打ち切り、代わってＬＥＤ電球の製造が進められている状況にある。また、蛍光灯については、まだ経済産業省からの正式要請はないが蛍光管に含まれる水銀が環境に負荷を与える物質であることもあって、国内関連企業はＬＥＤ化したランプや照明器具の開発を急ピッチで進めつつある。その結果、蛍光灯や蛍光管をＬＥＤ照明器具やＬＥＤランプに置き換えた製品が、国内関連企業からも販売されるようになってきている。しかし、これらを広く普及させるためには、現在の世界的な経済状況に鑑みると、特にコストダウンと省エネルギー性向上をメインに開発を進めていくことが重要になると予想される。

具体的な開発内容としては、以下のものなどが挙げられる。
１）コストパフォーマンスが高い、つまり発光効率の高いＬＥＤチップ
２）同様にコストパフォーマンスが高いＬＥＤモジュール（ＬＥＤチップやＬＥＤパッケージ（ＬＥＤチップに封止材等を付加したもの）を１個以上実装したモジュール）
３）ＬＥＤモジュールやＬＥＤランプ、そして照明器具に使用可能で、それらのコストパフォーマンスをあげるか、発光効率を改善するような材料や部品

上記２）のＬＥＤモジュールの従来例として、金属リードフレーム上にワイヤボンディング型のＬＥＤチップが搭載され、ＬＥＤチップの上部を除く周囲を囲むように付加反応型シリコーン及び白金系触媒を含有するシリコーン層が形成された光半導体発光装置がある（例えば、特許文献１参照。）。

上記のような状況にあって、ＬＥＤチップは従来のワイヤーボンド型に代わってフリップチップ型も注目されつつある。またＬＥＤモジュールでは、すでにワイヤボンディング型ＬＥＤチップが配線基板にベアチップ実装されているように、フリップチップ型ＬＥＤチップについても配線基板にベアチップ実装されていくことが、コスト的に考えて自然なトレンドであると予測される。

ここで、ＬＥＤチップのパッケージングに目を向けてみると、ＬＥＤチップをパッケージングしている企業では、ＬＥＤチップが発する熱や紫外線に近い波長の光に長時間さらされることによる光学特性の変化を嫌って、パッケージの封止材などにはシリコーンが使用されている。

他方、従来からＩＣチップをパッケージングしている企業では、シリコーンを加熱硬化した時に発生する低分子シロキサンが、接着や接合を阻害する物質であるためにシリコーンを使用しないのが常識になっており、この点において全く異質の関係にある。ＩＣチップのパッケージングは、ＬＥＤチップのパッケージングに比べて非常に長い歴史があることもあって、ＩＣチップのパッケージング用配線基板とその材料については、継続的に開発され、最適化がなされてきた。しかし、それと比べて歴史の浅いＬＥＤチップのパッケージング用配線基板とその材料については、まだまだ検討が始まったばかりといえる。

そこで本発明者らが、調査を行ったところ、特許文献２には、シリコーンゴムを接着剤として、接着力の強さ（Ｎ／ｍ）を特徴にした積層基板、プリント基板に関する記述があった。このように、接着力を強くするというのは、ＩＣチップのパッケージ用配線基板では強く要求されてきたが、それは配線のパターンが微細になって小面積になった場合に、単位面積当たりの配線パターンの接着力が一定でも、接着面積に比例してパターンの見かけの接着力が小さくなってしまうことも大きく影響していた。具体的には、ＩＣチップのパッケージ用配線基板では配線の幅として、すでに０．０２０ｍｍ以下も量産化されつつあって、接着力が５００Ｎ／ｍ以上、できれば１０００Ｎ／ｍ以上が望ましいとされている。

しかし、ＬＥＤチップのパッケージング用配線基板では、放熱や光の反射などの課題も重要なため、配線パターンの幅は、微細であっても例えば０．２００ｍｍ以上でほとんどが１ｍｍを超えるものも多い。このことから、ＬＥＤチップのパッケージ用配線基板にとって接着力がＩＣチップのパッケージ用配線基板ほど重要な要素にはならない可能性が予測された。

そして、本発明者らが調査し、発光素子搭載用配線基板の一例として、ＬＥＤチップのパッケージ用配線基板を汎用のフレキシブル基板で製造する場合の課題をまとめると以下のようになる。

（１）反り
従来のＩＣチップのパッケージ用フレキシブル配線基板の多くは、片面銅張基板とした場合に、金属と樹脂の線膨張係数や吸湿膨張係数の差があるため、加熱や吸湿によって幅方向や長手方向の反りが変動する傾向にある。また、接着剤を用いる場合はほとんどがエポキシ系のため硬化収縮が起きて反りが発生する。それでもＩＣチップを実装する場合は、ＩＣチップの面積が例えば１０〜１００ｍｍ^２と大きくマトリクス状に実装すると重量もあるので実装後の反りは小さくなる傾向にあった、しかし、それに比べてＬＥＤチップは、例えば０．０４〜１ｍｍ^２と面積が小さく、マトリクス状に配置しても重量が軽いため実装後の反りは小さくなりにくい傾向にある。そのため、加熱後の反りの増大などで、実装時や実装後のハンドリングにおいて、搬送ができなかったりする問題が生じやすい。また、ポッティング封止においては、基板の反りがあると封止面の傾きが発生したり、ドーム形成の際には中心軸が傾いたりする。これらは、いずれも光の指向性に影響を与えてしまう。

（２）光の反射
従来のＩＣチップのパッケージ用フレキシブル配線基板の接着材や基材においては、光を反射することをほとんど考慮していないため、銅をエッチングでパターニングして配線基板の基材や接着材が露出した部分は、特に可視光の波長の短い成分を吸収してしまうものがほとんどであり、発光素子搭載用配線基板にするためには、その部分を光が透過や吸収されにくいレジストなどでカバーする必要がある。そして、そのようなレジストには波長が紫外線領域に近い光に長時間さらされても劣化や変色しにくい特性も要求されるが、エポキシやポリイミド、そしてアクリル系の既存のレジストでこのような特性を満足させることは、困難であった。

（３）温度サイクル耐性
現時点においては、フリップチップ型ＬＥＤチップを実装したＬＥＤパッケージやＬＥＤモジュールは、ほとんどがセラミック基板に実装したものであるが、その理由の一つとしては、絶縁体のなかで熱伝導率が高いこともあるが、セラミックの基板の線膨張係数をＬＥＤチップに合わせやすいため、温度サイクル耐性を向上させやすいこともあげられる。フリップチップ型ＬＥＤチップは、温度サイクル耐性についても、注意が必要である。

（４）触媒毒
ＬＥＤチップの封止には、白金系触媒による付加反応で硬化が進行する付加反応型シリコーンが、その耐熱性や光学特性の観点から多用されている状況にある。そのため、白金系触媒を含む付加反応型シリコーンの硬化阻害問題は、特許文献３でも公知であるように、シリコーン業界やＬＥＤ実装の業界では、常識にさえなっているが、ＩＣチップのパッケージ用配線基板業界では、加熱時に低分子シロキサンを発生させる可能性が高いシリコーンは、事実上禁止物質であったため、この問題への対応は経験がほとんどない状態である。従って、ＩＣチップのパッケージ用配線基板を製造している者が、ＬＥＤチップのパッケージ用配線基板を開発していく際には、この硬化阻害問題に十分な配慮が必要である。

（５）ハンドリング性
ＬＥＤチップの様に発熱が問題になる発光素子では、その放熱のために配線基板の銅パターンは熱伝導率が高いことが必要となる。それは、導電率の高い純銅系の材料が必要であることを意味するが、純銅系の銅箔は、圧延箔にしても電解箔にしてもＬＥＤチップの実装で使用する２００℃以下の温度でも焼きなまし現象によって銅箔が軟化して塑性変形しやすくなる。このためＬＥＤパッケージを表面実装するために主流であったリジット基板に比べると、例えば両側面を強めに保持したり、片持ち梁のような保持をすると、配線基板のサイズによっては、配線基板が折れたり曲がったりして変形してしまうので、ハンドリング性が低いと評価されてしまう問題がある。

（６）絶縁耐圧性能
ＬＥＤモジュールを照明器具などに取り付ける場合は、耐熱性と長期にわたる安定的な固定を確保するためにＬＥＤモジュールの裏面側をアルミなどの導電性の金属からなる構造体に接触、固定することが多い。しかし、そのような金属からなる構造体は、人間が手を触れる可能性の高い照明器具の筐体にも電気的につながっているケースがほとんどなので、例えばＡＣ１０００Ｖ以上の十分な絶縁耐圧性能を要求される。もちろん、ＬＥＤモジュールを固定する際に、絶縁耐圧のある接着剤やシートを使うことで対応することも可能であるが、コストや組立時の利便性の観点からは、ＬＥＤモジュールの裏面があらかじめ十分な絶縁耐圧性能をもっていることが望まれる場合がある。

特開２００９−２１３９４号公報 特開２００９−５６７９１号公報 特開２００６−１９８７９７号公報

本発明は、加熱や吸湿による反りや反りの変動が少なく、良好な光反射性を付与することができ、ハンドリング性及び絶縁耐性に優れ、発光素子の搭載が可能な発光素子搭載用配線基板、発光モジュール及び発光素子搭載用配線基板の製造方法を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の発光素子搭載用配線基板、発光モジュール及び発光素子搭載用配線基板の製造方法を提供する。

［１］金属パターンと、前記金属パターンを露出させて発光素子の搭載を可能とする開口部を有して、前記金属パターンの表面を覆う付加反応型シリコーンを含有するシリコーン層と、前記開口部を有する側と反対側の前記シリコーン層の表面に形成された樹脂フィルムとを備えた発光素子搭載用配線基板。
［２］前記金属パターンは、銅又は銅合金からなり、２６０℃で３０分アニール後の引張り強度が４００ＭＰａ以上で、かつ導電率が８５（％ＩＡＣＳ）以上である前記［１］に記載の発光素子搭載用配線基板。
［３］前記金属パターンは、１８μｍ以上２００μｍ以下の厚さを有する前記［１］又は［２］に記載の発光素子搭載用配線基板。
［４］前記シリコーン層の前記開口部を有する側の前記金属パターン上の平均厚さが１５μｍ以上５０μｍ以下である前記［１］乃至［３］のいずれかに記載の発光素子搭載用配線基板。
［５］前記樹脂フィルムは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレンナフタレートのいずれかの樹脂を含む前記［１］乃至［４］のいずれかに記載の発光素子搭載用配線基板。
［６］前記金属パターンは、複数の前記発光素子を直列接続可能に所定の方向に沿って配置された複数の配線部を有し、前記開口部は、前記配線部間に形成され、前記発光素子の実装を可能する複数の実装用開口部と、前記複数の配線部のうち両端に位置する前記配線部に給電するために前記金属パターンの表面に形成された一対の給電用開口部とを備えた前記［１］乃至［５］のいずれかに記載の発光素子搭載用配線基板。
［７］前記金属パターンは、前記複数の配線部の周囲を囲むように配置され、当該発光素子搭載用配線基板に剛性を付与する補強部を備えた前記［６］に記載の発光素子搭載用配線基板。
［８］前記補強部は、当該発光素子搭載用配線基板の前記所定の方向の全長に渡って設けられ、テンションメンバーとして機能する長手部分を有する前記［７］に記載の発光素子搭載用配線基板。

［９］前記［１］乃至［８］のいずれかに記載の発光素子搭載用配線基板と、前記発光素子搭載用配線基板の前記金属パターン上に前記開口部を介して搭載された発光素子とを備えた発光モジュール。

［１０］金属箔の一方の面に付加反応型シリコーンを含有する第１のシリコーン層を形成し、前記第１のシリコーン層上に樹脂フィルムを形成し、前記金属箔をエッチングによりパターニングし、前記金属箔の前記第１のシリコーン層を形成する面と反対側の面に、前記金属箔を露出させて発光素子の搭載を可能とする開口部を有する、付加反応型シリコーンを含有する第２のシリコーン層を形成する発光素子搭載用配線基板の製造方法。
［１１］少なくとも前記第１のシリコーン層の形成、及び前記金属箔のパターニングは、ロール to ロールの形態で実施する前記［１０］に記載の発光素子搭載用配線基板の製造方法。

本発明によれば、加熱や吸湿による反りや反りの変動が少なく、良好な光反射性を付与することができ、ハンドリング性及び絶縁耐性に優れ、発光素子の搭載が可能となる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子搭載用配線基板の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’ 線断面図である。 図２（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施の形態に係る発光素子搭載用配線基板の製造工程の一例を示す要部断面図である。 図３は、銅合金の特性を示すグラフである。 図４は、白色の付加反応型シリコーンを含むシリコーン層の厚さと反射率との関係の一例を示す図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子搭載用配線基板の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’ 線断面図である。 図６は、本発明の第３の実施の形態に係る発光素子搭載用配線基板の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’ 線断面図である。 図７は、本発明の第４の実施の形態に係る発光素子搭載用配線基板の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’ 線断面図である。 図８は、本発明の第５の実施の形態に係る発光素子搭載用配線基板の製造工程の一例を示す平面図である。 図９は、本発明の第６の実施の形態に係る発光モジュールの一例を示す断面図である。 図１０は、本発明の第７の実施の形態に係る発光モジュールの一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

［実施の形態の要約］
本実施の形態の発光素子搭載用配線基板は、金属パターンを有する発光素子搭載用配線基板において、金属パターンを露出させて発光素子の搭載を可能とする開口部を有して、金属パターンの表面を覆う付加反応型シリコーンを含むシリコーン層、開口部を有する側と反対側の前記シリコーン層の表面に形成された樹脂フィルムとを備える。

発光素子の搭載を可能とする開口部には、発光素子を実装するための実装用開口と、発光素子に給電するための給電用開口部が含まれるが、他の素子を実装するための実装用開口部や他の素子に給電するための給電用開口部を兼ねてもよいし、別に設けてもよい。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子搭載用配線基板の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’ 線断面図である。

この発光素子搭載用配線基板１は、金属パターン２と、金属パターン２を露出させてフリップチップ型の発光素子としてのＬＥＤチップの搭載を可能とする開口部３（３Ａ、３Ｂ）を金属パターン２の上面２ａに有して、金属パターン２の表面、すなわち上面２ａ、下面２ｂ及び端面を覆う付加反応型シリコーンを含有するシリコーン層４と、開口部３を有する側と反対側のシリコーン層４の表面に形成された樹脂フィルム６とを備える。

（金属パターン）
金属パターン２は、銅、銅合金等の金属箔を用いることができるが、１５０〜２００℃でアニールしても引張り強さ（ＭＰａ）が低下しにくく、導電率（％ＩＡＣＳ）が高い銅合金が好ましい。これらの具体的値としては、２６０℃で３０分アニール後の引張り強さ４００（ＭＰａ）以上、かつ、導電率は８５（％ＩＡＣＳ）以上が好ましく、９０（％ＩＡＣＳ）以上がより好ましい。引張り強さは、発光素子搭載用配線基板１の剛性を確保するために、可能な限り銅合金箔の初期の引張り強さを維持した方が有利であるためである。導電率を高くするのは、銅合金の場合、導電率と熱伝導率はほぼ直線的な比例関係にあるのが知られており、発光素子の熱を放熱するためには、銅合金の熱伝導率が高い方が良いのは、疑いようがないからである。

金属パターン２の厚さは、ロール to ロールで搬送することが可能なフレキシブル性を有すること、エッチングでパターニングが可能であること、さらには放熱性を有すること等を総合的に考えると、１８μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、３５μｍ以上１０５μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以上８０μｍ以下が最も好ましい。

金属パターン２は、本実施の形態では、発光素子に通電するための配線パターン２０と、発光素子搭載用配線基板１に剛性を付与する補強部としての補強パターン２１とを備える。配線パターン２０は、複数の矩形状の配線部２０ａ〜２０ｅが複数のＬＥＤチップを直列接続可能に発光素子搭載用配線基板１の長手方向（所定の方向）に沿って配置されている。補強パターン２１は、配線パターン２０とは電気的に非接触であり、配線パターン２０の周囲を囲むように枠状に配置されている。補強パターン２１は、テンションメンバーとして機能する一対の長手部分２１ａと、一対の短手部分２１ｂとから構成されている。

（開口部）
開口部３は、直流を給電するための一対の矩形状の給電用開口部３Ａと、発光素子を実装するための複数の円形状の実装用開口部３Ｂとを有している。配線パターン２０の給電用開口部３Ａに露出している部分を給電部として、実装用開口部３Ｂに露出している部分を実装部として使うことができる。実装用開口部３Ｂは、実装する発光素子のサイズよりやや大きいサイズを有する。

なお、実装用開口部３Ｂは、１つでもよい。本実施の形態の場合、複数の実装用開口部３Ｂが一例に配置されているが、複数列に配置されていてもよく、列状に配置されていなくてもよい。また、一対の給電用開口部３Ａを金属パターン２の上面２ａ側に設けずに、金属パターン２の下面２ｂ側に設けてもよい。また、一対の給電用開口部３Ａの一方を金属パターン２の上面２ａ側に設け、他方を金属パターン２の下面２ｂ側に設けてもよい。

（シリコーン層）
シリコーン層４は、付加反応型シリコーン、及び硬化触媒として例えば白金系触媒を含有する。シリコーン層４の金属パターン２の上面２ａ側の平均厚さは、反射率及びコストの面から１５μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上４５μｍ以下が好ましく、２５μｍ以上４０μｍ以下が最も好ましい。また、シリコーン層４の光の波長４５０〜７２０ｎｍの範囲でＢａＳＯ_４（硫酸バリウム）の白色を基準とした分光反射率は、光の反射性の観点から、８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が最も好ましい。このような高い分光反射率を得るために、シリコーン層４は、酸化チタン等の白色顔料を含有して表面を白色とするのが好ましい。

なお、シリコーン層４は、本実施の形態では、開口部３を除いて金属パターン２の表面全体を覆っているが、金属パターン２の表面を部分的に覆ってもよい。例えば、シリコーン層４は、金属パターン２の下面２ｂを長手方向に沿ってストライプ状に覆ってもよい。

樹脂フィルム６の厚さ及び材料は、発光素子搭載用配線基板１に剛性及び絶縁耐性を付与する観点、さらにコストの面から選択するのが好ましい。樹脂フィルム６の材料は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレンナフタレート等のいずれかの樹脂を含むものを用いることができる。また、樹脂フィルム６の厚さは、６μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下がより好ましい。

（製造方法）
図２（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施の形態に係る発光素子搭載用配線基板の製造工程の一例を示す要部断面図である。図２については、ロール to ロールで搬送可能なＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープをベースに説明するが、ロール to ロールで搬送可能なフレキシブル配線基板や他の製造方法でもよい。

（１）金属箔の準備
まず、金属パターン２の材料としては、１５０〜２００℃でアニールしても引張り強さ（ＭＰa）が低下しにくく、導電率（％ＩＡＣＳ）が高い銅合金を選択する。

図３は、銅合金の特性を示すグラフであり、熱処理温度と引張り強さの関係を示す。金属パターン２に適した銅合金として、例えば図３に示す日立電線株式会社のＨＣＬ−０２Ｚ銅合金を選択する。なお、図３に示すＴＰＣ（Tough-Pitch Copper）は、汎用的なタフピッチ銅である。ＨＣＬ−０２Ｚ銅合金は、同図に示すように、熱処理温度が３５０℃でも引張り強さ４４０（ＭＰａ）が低下しておらず、導電率９４（％ＩＡＣＳ）を有している。また、ＨＣＬ−０２Ｚ銅合金には、付加反応型シリコーンの硬化阻害を起こさないことを条件に、例えばＮ（窒素）を含むような有機的な表面処理、Ｃｒ（クロム）を含むようなめっき処理、あるいは表面を化学的あるいは機械的な粗化処理があっても構わない。

（２）第１のシリコーン層の形成
次に、図２（ａ）に示すように、ＨＣＬ−０２Ｚ銅合金を所望の幅と長さにスリットした金属箔１２の下面２ｂに、付加反応型シリコーン及び白金系触媒を含有する白色の第１のシリコーン層４０をコーティングする。コーティングは、コーティングのパターンとして、全面でもよいし、ストライプ状でもよい。コーティングには通常コーターを用いるが、例えば株式会社エム・シー・ケーが販売するようなロータリースクリーン印刷機を用いれば印刷によっても可能である。

第１のシリコーン層４０としては、例えば株式会社朝日ラバーのＳＷＲ−ＰＫシリーズなどがある。第１のシリコーン層４０のコーティング加工や印刷加工の巻き取りの部分で樹脂フィルム６を挿入して一緒に巻き取っていくわけであるが、その時点までに付加反応型シリコーンに与える熱量や、巻き取りの際に、銅箔や樹脂フィルム６に加える張力を一定にしてするようにする。その後、恒温槽で、例えば第１のシリコーン層４０の硬化条件として１５０℃で１時間の熱処理を行うわけであるが、１５０℃に至るまでの昇温条件については、発泡が生じないように、昇温速度を緩やかにするか段階的に昇温するかして最適化を行う。

（３）感光性レジスト層の形成
次に、図２（ｂ）に示すように、金属箔１２の上面２ａに感光性レジスト層１３を形成する。感光性レジスト層１３をコーターによって設けてもよいし、ドライフィルムをラミネートしてもよい。また、これらの作業の前には銅箔面に付着した低分子シロキサンを例えば、パナソニックファクトリーソリューションズ株式会社などのプラズマクリーナーを用いて除去して水濡れ性を確保し、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープあるいはフレキシブル基板の製造時に用いる、フォトリソグラフィに関連する酸洗浄などの銅箔の前処理プロセスを適用してもよい。

（４）金属パターンの形成
次に、図２（ｃ）〜（ｅ）に示すように、露光・現像・エッチング・レジスト層除去までの一連のフォトリソグラフィとエッチングを組み合わせた、金属箔１２のパターニングを行う。すなわち、図２（ｃ）に示すように、感光性レジスト層１３の所定の位置に露光・現像によりスリットパターン１３ａを形成する。次に、図２（ｄ）に示すように、エッチング液により金属箔１２にスリット２ｃを形成して金属パターン２、すなわち配線パターン２０及び補強パターン２１を形成する。次に、図２（ｅ）に示すように、感光性レジスト層１３を剥離する。これらの一連の作業では、ＴＡＢテープあるいはフレキシブル基板の製造プロセスをそのまま適用することでもよい。エッチング液としては、塩化第二鉄系または塩化第二銅系を用いることでよい。少なくとも、このようなパターニングを終えるまで、ロール to ロールの形態で作業することが、大量に効率よく生産するのに適している。

（５）第２のシリコーン層の形成
次に、図２（ｆ）に示すように、金属パターン２の上面２ａに開口部３を有する第２のシリコーン層４１を印刷する。第２のシリコーン層４１の印刷方法としては、スクリーン印刷も可能であるが、効率的には、例えば株式会社 エム・シー・ケーが販売するようなロータリースクリーン印刷機を用いることが効率的に有利になる。また、この第２のシリコーン層４１は、初期の工程で金属箔１２にコートまたは印刷した第１のシリコーン層４０と同じで材料あってもよい。

図４は、白色の付加反応型シリコーンを含むシリコーン層の厚さと反射率との関係を示す図である。第２のシリコーン層４１の厚さは、硬化後の厚さとして、図４に示すような分光反射率の観点から概略１５μｍ以上が望ましく、コストや作業効率の観点からは５０μｍ以下が望ましい。第２のシリコーン層４１を印刷した後は第１のシリコーン層４０と同様に熱硬化させる。

（６）ブロックパターンへの分離
長手方向に連続する発光素子搭載用配線基板を所定の長さに切断して図１のサイズの発光素子搭載用配線基板１（以下「ブロックパターン」という。）を製造する。

次に、図には示さないが、金属パターン２の上面２ａ側に、めっきなどの表面処理を行ってもよい。その場合もプラズマクリーナーなどを用いて、金属パターン２の上面２ａの水濡れ性を確保してから作業することが好ましい。そうすることによってＴＡＢやフレキシブル配線基板のプロセスをほぼそのまま適用することも可能になる。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（ア）金属パターン２と樹脂フィルム６との接着層として、シリコーン層４を使用しているため、シリコーン層４の低弾性な性質によって、加熱や吸湿による反りの発生と反りの変動を少なくできる。
（イ）開口部３を設けた側のシリコーン層４の材料と厚さの最適化が可能なので、可視光領域において良好な光の反射特性を得ることができる。さらに、金属パターン２の一部を除去したスリット２ｃにもシリコーンを印刷やポッティングなどの方法で充填すれば、その部分のシリコーン層の厚みが増すので、光の反射特性はさらに良好にできる。
（ウ）金属パターン２がシリコーン層４の中に包まれているような構造のため、金属パターン２をつなぐようなフリップチップ実装をしても、シリコーン層の低弾性な性質によって実装後の温度サイクル耐性が得られる。
（エ）封止樹脂が接触する面には、付加反応型のシリコーン以外の樹脂を使用しない構成が実現できるので、付加反応型シリコーンの硬化阻害を防止できる。
（オ）金属パターン２の材料として、１５０〜２００℃でアニールしても引っ張り強さが低下しにくい銅合金を使用し、さらに補強パターン２１及び樹脂フィルム６を備えているので、良好なハンドリング性が得られる。
（カ）金属パターン２をシリコーン層４を覆うとともに、シリコーン層４の一方の表面に樹脂フィルム６を設けているので、絶縁耐性に優れたものとなる。
（キ）モジュールにするために図１に示す範囲のブロックパターンに分離したときに、給電用開口部３Ａの給電部と実装用開口部３Ｂの実装部を除いて、金属パターン２の露出が無いため、照明器具に義務づけられている耐電圧試験に対応しやすくなる。
（ク）配線パターン２０と補強パターン２１もシリコーン層４によって電気的に絶縁されているので、例えばリードフレームのように絶縁のための追加加工として、配線パターン２０と補強パターン２１の切り離しのための打ち抜き加工などが不要になる。

なお、図１において実装用開口部３Ｂの通電部は、ＬＥＤチップ実装後は電気的に単純な直列接続になるが、これ以外に電気的に直列と並列を組み合わせた接続になるようなパターンにしても構わない。

［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子搭載用配線基板の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’ 線断面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態とは、補強パターン２１の形状が異なり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。

本実施の形態の補強パターン２１は、ブロックパターンあるいはロールの長手方向に連続している。すなわち補強パターン２１は、一対の長手部分２１ａと一対の短手部分２１ｂとを有し、長手部分２１ａが発光素子搭載用配線基板１の長手方向の全長に渡って設けられ、長手方向の両端部が概略Ｈ型になっている。補強パターン２１の補強部としての長手部分２１ａは、当該基板１の長手方向の全長に渡って設けられ、テンションメンバーとして機能する。

この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するとともに、エッチング工程後にロールで搬送する際に補強パターン２１自身がテンションメンバーとして機能するので、樹脂フィルム６をより薄くすることが可能になり、コスト的にも有利になる。また、ブロックパターンに分離したときには、給電と実装のための開口部３の他に、補強パターン２１の切断面（端面）が金属の露出部（開口部）となるため、補強パターン２１をアースに接地してシールド等に用いてもよい。

［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る発光素子搭載用配線基板の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’ 線断面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態とは、金属パターン２の形状、及び給電用開口部３Ａの位置が異なり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。

本実施の形態の金属パターン２は、図１に示すような補強パターンが配線パターン２０を兼ねた構成となっている。配線パターン２０は、５つの配線部２０ａ〜２０ｅと、一対の長手部分２０ｆ及び一対の短手部分２０ｇからなる補強部、そして各長手部分２０ｆに設けたスリット部２０ｉとから構成され、両端部に配置された配線部２０ａ、２０ｅと短手部分２０ｇとは連結されている。通電用の一対の給電用開口部３Ａは、補強部の長手部分２０ｆ上であって、発光素子搭載用配線基板１の長手方向の一方の端部側に形成されている。

この第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態に近い効果を奏するとともに、給電部を発光素子搭載用配線基板１の中心から離れた部分に設けることができるので、光の反射や給電線の短縮などの観点で発光素子搭載用配線基板１の使用方法を有利に設計できる。また、スリット部２０ｉのシリコーン層４を開口して、例えば高抵抗部品を実装すれば、強度的にスリット部２０ｉが存在することによる影響を軽減できる。また、ブロックパターンに分離した時に、給電と実装のための開口部３を除いて、金属の露出を無くすことができる。

［第４の実施の形態］
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る発光素子搭載用配線基板の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態とは、金属パターン２の形状、及び給電用開口部３Ａの位置が異なり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。

本実施の形態の金属パターン２は、補強パターンが配線パターン２０を兼ねた構成となっている。配線パターン２０は、５つの配線部２０ａ〜２０ｅと、一対の長手部分２０ｆ及び一対の凸部２０ｈからなる補強部とから構成され、両端部に配置された配線部２０ａ、２０ｅと長手部分２０ｆとは連結されている。一対の給電用開口部３Ａは、補強部の長手部分２０ｆ上であって、発光素子搭載用配線基板１の長手方向の一方の端部側に形成されている。一対の長手部分２０ｆは、発光素子搭載用配線基板１の長手方向の全長に渡って設けられ、端面がシリコーン層４から露出している。

この第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するとともに、給電部を発光素子搭載用配線基板１の長手方向の一方に設けることができる。エッチング工程後にロールで搬送する際に補強部の長手部分２０ｆがテンションメンバーとして機能するので、樹脂フィルム６をより薄くすることが可能になり、コスト的にも有利になる。また、ブロックパターンに分離したときには、給電と実装のための開口部３の他に、補強部の長手部分２０ｆの切断面（端面）が金属の露出部（開口部）となるため、長手部分２０ｆをアースに接地してシールド等に用いてもよい。なお、長手部分２０ｆの端面を給電に用いてもよい。また、凸部２０ｈと長手部分２０ｆを近接させて、シリコーン層４を開口して、高抵抗部品を実装すれば、凸部２０ｈと長手部分２０ｆを物理的に連結させたような機械的強度の向上が可能になる。

［第５の実施の形態］
図８は、本発明の第５の実施の形態に係るＴＡＢテープの一例を示す平面図である。本実施の形態は、図５に示す第２の実施の形態の発光素子搭載用配線基板を製造する際に、多列化（同図では、３列）したＴＡＢテープを用いるものである。

本実施の形態のＴＡＢテープは、３つの発光素子搭載用配線基板１の列と、それらの両側に設けられ、ガイド孔２２ａが一定の間隔で形成された一対のガイド部２２とを備える。１つのブロックパターンの発光素子搭載用配線基板１は、第２の実施の形態と同様に、配線パターン２０と補強パターン２１とからなる金属パターン２を有している。補強パターン２１の長手部分２１ａは長手方向に沿って連続している。ガイド部２２は、金属パターン２と同様の材料から形成され、金属パターン２を形成すると同時に形成してもよい。

このように製造されたＴＡＢテープは、ガイド部２２が分離されるともに、列毎に分離され、長手方向が所定の長さに切断されて図５に示す発光素子搭載用配線基板１が製造される。

この第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するとともに、ガイド部２２及び補強パターン２１の長手部分２１ａをテンションメンバーとして用いることができる。なお、列の間に補強パターン２１の長手部分２１ａと同様の機能を有するパターンを設けてもよい。また、他の第１、第３、第４の実施の形態の発光素子搭載用配線基板１を本実施の形態にように多列化したＴＡＢテープを用いて製造してもよい。

［第６の実施の形態］
図９は、本発明の第６の実施の形態に係る発光モジュールの一例を示す断面図である。本実施の形態は、第１の実施の形態の発光素子搭載用配線基板１に発光装置５を搭載して発光モジュール１０としたものである。

本実施の形態の発光モジュール１０は、第１の実施の形態の発光素子搭載用配線基板１と、配線パターン２０の配線部２０ａ〜２０ｅの実装用開口部３Ｂに露出している部分に発光装置５を実装したものである。

発光装置５は、発光素子としてのフリップチップ型のＬＥＤチップ５０と、ＬＥＤチップ５０を配線パターン２０にフリップチップ実装するはんだ等の接続材としての金属ペースト５１と、発光素子５０を封止する封止材５２とを備える。また、金属パターン２の一部を除去したスリット２ｃは、実装前あるいは実装後に付加反応型シリコーンを充填することが好ましい。

封止材５２としては、透光性を有するシリコーン等を用いることができる。封止の際には、コンプレッションモールドなどを用いて、シリコーンを板状、あるいは半球状に成型した状態で熱硬化させる。また、実装の際には、ツェナーダイオード、抵抗、ヒューズなど他の素子を同時に実装してもよい。この場合、他の素子用の実装用開口部と必要に応じて給電用開口部をシリコーン層４に設けてもよい。封止に用いるシリコーンを、第１の実施の形態等のシリコーン層４と同系統の付加反応型シリコーンを用いれば、付加反応型シリコーン同士で良好な接着が得られやすい。また、図示はしないがＬＥＤチップの代わりに、ＬＥＤチップを封止したＬＥＤパッケージを、はんだなどの金属ペーストで実装してもよい。

この第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するとともに、複数のＬＥＤチップ５０を直列接続した回路を形成することができる。

なお、本実施の形態では、第１の実施の形態の発光素子搭載用配線基板１上に発光装置５を搭載したが、他の第２乃至第５の実施の形態の発光素子搭載用配線基板１上に発光装置５を搭載してもよい。

［第７の実施の形態］
図１０は、本発明の第７の実施の形態に係る発光モジュールの一例を示す断面図である。本実施の形態は、第６の実施の形態の発光装置に対してリフレクタを付加したものである。

この発光モジュール１０は、第６の実施の形態と同様に、第１の実施の形態の発光素子搭載用配線基板１と、配線パターン２０の配線部２０ａ〜２０ｅの実装用開口部３Ｂに露出している部分に発光装置５を搭載したものである。

発光装置５は、発光素子としてのＬＥＤチップ５０と、ＬＥＤチップ５０を配線パターン２０にフリップチップ実装するはんだ等の接続材としての金属ペースト５１と、発光素子５０を封止する封止材５２と、カップ状の反射面５３ａを有するリフレクタ５３とを備える。

このように構成された発光モジュール１０は、発光素子搭載用配線基板１に、主にシリコーンからなるリフレクタ５３をコンプレッションモールドで成型し、次にＬＥＤチップ５０をはんだなどの金属ペースト５１で実装し、シリコーンなどからなる封止材５２でポッティング封止して製造することができる。

この第７の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するとともに、複数のＬＥＤチップ５０を直列接続した回路を形成することができ、上方への光の指向性を高めることができる。

なお、実装の際にはツェナーダイオード、抵抗、ヒューズなどほかの素子を同時に実装してもよい。また、リフレクタ５３や封止材５２に用いるシリコーンを、第１の実施の形態等のシリコーン層４と同系統の付加反応型シリコーンとすれば、良好な接着が得られやすい。また、黒色で反射率の低い付加反応型シリコーンが開発されれば、ＲＧＢ（赤、緑、青）のＬＥＤチップからの発光を直接的に利用して、画像や文字を表示する表示機用の配線基板としての応用が可能になる。さらに、本発光素子用搭載配線基板１をＬＥＤチップのパッケージング用基板としてもよい。

［変形例１］
金属パターン２の材料の銅箔をエッチングでパターニングする際には、フォトリソグラフィを用いないで、エッチング用インクを銅箔にパターン印刷、硬化させてからエッチングすることでもよい。このようなエッチング用インクは、太陽インキ製造株式会社などから市販されている。

［変形例２］
金属パターン２の材料の銅箔と樹脂フィルム６を付加反応型シリコーンによって張り合わせるには、樹脂フィルム６に付加反応型シリコーンを含有するシリコーン層を設けてから、銅箔を貼り合わせてもよいし、樹脂フィルム６と銅箔の両方にそれぞれ付加反応型シリコーンを含有するシリコーン層を設けてから張り合わせてもよい。

［変形例３］
実装する発光素子としては、ワイヤボンディング型の発光素子を用いても構わない。

なお、本発明の要旨を変更しない範囲内で上記各実施の形態の構成要素のうち一部を除くことも可能である。例えば、図１や図２などに示す構成において、補強パターン２１は、配線パターン２０だけで発光素子搭載用配線基板１の剛性が十分である場合には、設けなくてもよい。

また、上記各実施の形態の構成要素を、本発明の要旨を変更しない範囲内で任意に組み合わせることは可能である。例えば、図５に示す補強パターン２１の一対の長手部分２１ａを図１や図６などに示す構成に付加してもよい。

また、上記実施の形態で説明した製造方法は、本発明の要旨を変更しない範囲内で工程の削除、追加、変更を行って発光素子搭載用配線基板や発光モジュールを製造してもよい。

１…発光素子搭載用配線基板、２…金属パターン、２ａ…上面、２ｂ…下面、２ｃ…スリット、３…開口部、３Ａ…給電用開口部、３Ｂ…実装用開口部、４…シリコーン層、５…発光装置、１０…発光モジュール、１２…金属箔、１３…感光性レジスト層、１３ａ…スリットパターン、２０…配線パターン、２０ａ〜２０ｅ…配線部、２０ｆ…長手部分（補強部）、２０ｇ…短手部分（補強部）、２０ｈ…凸部、２０ｉ…スリット部、２１…補強パターン（補強部）、２１ａ…長手部分（補強部）、２１ｂ…短手部分（補強部）、２２…ガイド部、２２ａ…ガイド孔、４０…第１のシリコーン層、４１…第２のシリコーン層、５０…ＬＥＤチップ（発光素子）、５１…金属ペースト、５２…封止材、５３…リフレクタ、５３ａ…反射面

Claims (11)

1. 金属パターンと、
   前記金属パターンを露出させて発光素子の搭載を可能とする開口部を有して、前記金属パターンの表面を覆う付加反応型シリコーンを含有するシリコーン層と、
   前記開口部を有する側と反対側の前記シリコーン層の表面に形成された樹脂フィルムとを備えた発光素子搭載用配線基板。
2. 前記金属パターンは、銅又は銅合金からなり、２６０℃で３０分アニール後の引張り強度が４００ＭＰａ以上で、かつ導電率が８５（％ＩＡＣＳ）以上である請求項１に記載の発光素子搭載用配線基板。
3. 前記金属パターンは、１８μｍ以上２００μｍ以下の厚さを有する請求項１又は２に記載の発光素子搭載用配線基板。
4. 前記シリコーン層の前記開口部を有する側の前記金属パターン上の平均厚さが１５μｍ以上５０μｍ以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光素子搭載用配線基板。
5. 前記樹脂フィルムは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレンナフタレートのいずれかの樹脂を含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光素子搭載用配線基板。
6. 前記金属パターンは、複数の前記発光素子を直列接続可能に所定の方向に沿って配置された複数の配線部を有し、
   前記開口部は、前記配線部間に形成され、前記発光素子の実装を可能する複数の実装用開口部と、前記複数の配線部のうち両端に位置する前記配線部に給電するために前記金属パターンの表面に形成された一対の給電用開口部とを備えた請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光素子搭載用配線基板。
7. 前記金属パターンは、前記複数の配線部の周囲を囲むように配置され、当該発光素子搭載用配線基板に剛性を付与する補強部を備えた請求項６に記載の発光素子搭載用配線基板。
8. 前記補強部は、当該発光素子搭載用配線基板の前記所定の方向の全長に渡って設けられ、テンションメンバーとして機能する長手部分を有する請求項７に記載の発光素子搭載用配線基板。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発光素子搭載用配線基板と、
   前記発光素子搭載用配線基板の前記金属パターン上に前記開口部を介して搭載された発光素子とを備えた発光モジュール。
10. 金属箔の一方の面に付加反応型シリコーンを含有する第１のシリコーン層を形成し、
    前記第１のシリコーン層上に樹脂フィルムを形成し、
    前記金属箔をエッチングによりパターニングし、
    前記金属箔の前記第１のシリコーン層を形成する面と反対側の面に、前記金属箔を露出させて発光素子の搭載を可能とする開口部を有する、付加反応型シリコーンを含有する第２のシリコーン層を形成する発光素子搭載用配線基板の製造方法。
11. 少なくとも前記第１のシリコーン層の形成、及び前記金属箔のパターニングは、ロール to ロールの形態で実施する請求項１０に記載の発光素子搭載用配線基板の製造方法。

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