JP2013157441A - 配線基板及び配線基板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】
基板の一方の面に接続される電子部品の発熱を、基板の他方の面側に配設される放熱板に効率よく伝達することのできる配線基板を提供することを課題とする。
【解決手段】
配線基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面に形成され、所定の配線パターンを有する配線層と、前記配線層の上に形成され、前記配線層の一部を端子として露出する絶縁層と、前記絶縁基板の他方の面側に配設される放熱板と、前記絶縁基板の一方の面と他方の面との間を貫通する貫通孔内に形成され、前記配線層に接続される熱伝導部とを含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、配線基板及び配線基板の製造方法に関する。
従来より、可撓性を有する基板の表面の配線パターンに、複数のLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)を有するLED群が複数実装されるとともに、基板のLED群が実装される表面とは反対の裏面に、放熱板が装着される照明装置があった。
複数の放熱板は、それぞれ、複数のLED群の各々の実装位置に対応する部分を覆うように接着剤によって基板に接着されている。
特開2003−092011号公報
上述のように、従来の照明装置は、基板、配線パターン(配線)、及び放熱板を含む配線基板に、LEDを実装したものである。
しかしながら、従来の照明装置の配線基板では、配線と放熱板とは基板を介して接続されており、基板は熱伝導率が低い樹脂(例えば、ガラス繊維強化プラスチック)で作製されている。
このため、LEDのような発熱性のある電子部品が発生する熱を基板の表面の配線から基板の裏面の放熱板に効率よく伝達できないという課題があった。
そこで、基板の一方の面に接続される電子部品の発熱を、基板の他方の面側に配設される放熱板に効率よく伝達することのできる配線基板を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態の配線基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面に形成され、所定の配線パターンを有する配線層と、前記配線層の上に形成され、前記配線層の一部を端子として露出する絶縁層と、前記絶縁基板の他方の面側に配設される放熱板と、前記絶縁基板の一方の面と他方の面との間を貫通する貫通孔内に形成され、前記配線層に接続される熱伝導部とを含む。
本発明の実施の形態の配線基板の製造方法は、絶縁基板に貫通孔を形成する工程と、前記絶縁基板の一方の面に金属層を設ける工程と、前記金属層に給電して電解めっき処理を行うことにより、前記貫通孔の内部に熱伝導部を形成する工程と、前記金属層をパターニングして配線層を形成する工程と、前記配線層の上に、前記配線層の一部を端子として露出する絶縁層を形成する工程と、前記絶縁基板の他方の面に、放熱板を配設する工程とを含む。
基板の一方の面に接続される電子部品の発熱を、基板の他方の面側に配設される放熱板に効率よく伝達することのできる配線基板及び配線基板の製造方法を提供することができる。
実施の形態1の配線基板を示す平面図である。 実施の形態1の配線基板の断面構造を示す図である。 図1に示す配線基板100から絶縁層150を取り除いた状態を示す図である。 実施の形態1の配線基板100にLED190を実装した状態を示す図である。 実施の形態1の配線基板100における熱伝導部140の位置、大きさ、及び形状を示す図である。 実施の形態1の配線基板100における熱伝導部140の位置、大きさ、及び形状を示す図である。 実施の形態1の配線基板100における熱伝導部140の位置、大きさ、及び形状を示す図である。 実施の形態1の配線基板100の製造工程を示す図である。 実施の形態1の配線基板100の製造工程を示す図である。 実施の形態1の配線基板100の製造工程を示す図である。 実施の形態1の配線基板100の製造工程を示す図である。 実施の形態1の配線基板100の製造工程を示す図である。 実施の形態1の配線基板100の製造工程を示す図である。 実施の形態1の配線基板100にLED190を実装した発光装置を照明装置の基板に実装した状態を示す断面図である。 実施の形態1の配線基板100にLED190を実装した発光装置を照明装置の基板に実装した状態の変形例を示す断面図である。 実施の形態1の変形例による配線基板100Aの断面構造を示す図である。 実施の形態1の他の変形例による配線基板100Bを示す図である。 実施の形態2の配線基板を示す平面図である。 実施の形態2の配線基板の配線のパターンを示す図である。 実施の形態2の変形例の配線基板の配線のパターンを示す図である。
以下、本発明の配線基板及び配線基板の製造方法を適用した実施の形態1、2について説明する。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1の配線基板を示す平面図である。図2は、実施の形態1の配線基板の断面構造を示す図である。図2に示す断面は、図1におけるA−A矢視断面である。
実施の形態1の配線基板100は、基板110、接着層120、配線130、熱伝導部140、絶縁層150、めっき層160A、160B(160B1、160B2)、接着層170、及び放熱板180を含む。
図1には、絶縁層150からめっき層160A、160B1、160B2が表出している状態を示す。また、図3は、図1に示す配線基板100から絶縁層150を取り除いた状態を示す図である。図3に示す状態は、後述する配線基板100の製造工程では実在しない状態であるが、構造を分かり易くするために、図1に示す配線基板100から絶縁層150を取り除いた状態で、接着層120、配線130、及びめっき層160A、160B1、160B2の位置関係を示す。
基板110は、例えば、絶縁樹脂フィルムの一例であるポリイミドテープを用いることが好適である。ポリイミドテープは、絶縁基板の一例であり、可撓性を有する。また、ポリイミドテープは、テープ状のポリイミド製のフィルムであるため、複数の配線基板100を作製した後に個片化するのに好適である。
しかしながら、基板110は、ポリイミドテープに限られず、他の種類の絶縁樹脂フィルムであってもよい。例えば、エポキシ系樹脂製、又は、ポリエステル系樹脂製のフィルムを用いてもよい。
また、基板110は、ポリイミドテープに限定されるものではなく、また、可撓性を有する絶縁基板に限定されない。例えば、FR4(Flame Retardant 4)規格のガラスエポキシ樹脂製の基板を基板110として用いてもよい。
なお、基板110の厚さは、例えば、50μm〜125μmであればよい。
接着層120は、基板110の表面(図2中の上側の面)に貼着され、配線130を基板110に接着する。接着層120としては、例えば、エポキシ系接着剤又はポリイミド系接着剤等の絶縁性樹脂製の耐熱性接着材を用いることができる。接着層120の厚さは、例えば、8μm〜12μmであればよい。
配線130は、基板110の表面に接着層120によって接着され、所定のパターンにパターニングされている。図3には、ストライプ状にパターニングされた5本の配線130A〜130Eを示す。配線130A〜130Eのうち、両端に位置する配線130A、130Eは、それぞれ、突出部131、132を有する。
配線130は、平面視で長尺状又は長方形状であり、複数の配線130は、長辺同士が所定の間隔で対向するように形成されている。すなわち、複数の配線130は、細長状部の長辺同士が対向するように所定の間隔で平行に配置されている。
図3に示すめっき層160A、160B1、160B2の下にも配線130A〜130Eは形成されている(図2参照)。
配線130A〜130Eは、例えば、基板110の表面に接着層120によって貼り付けられた銅箔をパターニングすることにより形成される。
配線130A〜130Eの長手方向の長さは、例えば、5.0mm〜10.0mm、幅は0.5mm〜1.0mm、厚さは18mm〜35mmであればよい。
なお、以下において、配線130A〜130Eを特に区別しない場合には、単に配線130と称す。
熱伝導部140は、基板110を表面から裏面まで貫通する貫通孔の内部に形成されている柱(ポスト)状の導電部である。この貫通孔は、接着層120も貫通している。熱伝導部140の上端は配線130に接続されており、熱伝導部140の下端は接着層170を介して放熱板180に接続されている。熱伝導部140の平面視における形状は、円形である。すなわち、熱伝導部140は、円柱状の導電部である。
熱伝導部140は、例えば、銅製の柱状部材を用いることができる。熱伝導部140は、例えば、配線130をパターニングする前に配線130に給電を行い、電解めっき処理で基板110の貫通孔内にめっき金属を成長させることによって作製される。熱伝導部140の直径は、例えば、0.2mm〜0.8mmであればよい。また、熱伝導部140の平面視での形状は円形に限られず、楕円形、矩形、多角形等であってもよい。従って、熱伝導部140は、円柱状に限られず、角柱状等であってもよい。
熱伝導部140の一端(図中の上端)が配線130に接続され、他端(図中の下端)が基板110の裏面から露出する。熱伝導部140の他端(図中の下端)は、ここでは一例として基板110の裏面から突出しており、接着層170を介して放熱板180に対向している。
なお、熱伝導部140の他端(図中の下端)は、基板110の裏面と面一であってもよく、裏面より貫通孔11の内部にオフセットしていてもよい。
なお、熱伝導部140を形成する位置、及び、熱伝導部140の詳細な形状等については、図5乃至図7を用いて後述する。
絶縁層150は、接着層120の表面(図2中の上側の面)のうち配線130によって覆われていない部分と、配線130の表面(図2中の上側の面)のうちめっき層160A、160B1、160B2によって覆われていない部分とを覆うように形成される。
絶縁層150は、例えば、実施の形態1の配線基板のめっき層160Aを電極としてLEDのように発光性及び発熱性のある電子部品を実装する場合は、白色の絶縁性樹脂を用いることができる。これは、絶縁層150を白色にすることにより、絶縁層150の反射率及び放熱率を向上させることができ、照度及び放熱性を向上させることができるからである。すなわち、この場合、絶縁層150は、反射膜として機能する。
ここで、絶縁層150の絶縁性樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、オルガノポリシロキサン等のシリコーン系樹脂に、酸化チタン(TiO)や硫酸バリウム(BaSO)等のフィラーや顔料を含有させたものを用いることができる。絶縁層150の絶縁性樹脂は、これらの材料製の白色インクであってもよい。
絶縁層150は、配線130の表面(図2中の上側の面)のうちめっき層160A、160B1、160B2が形成されない部分を絶縁できればよく、めっき層160Aに接続される電子部品の種類に応じて、白色のインク層以外に種々の絶縁層を用いることができる。
なお、絶縁層150は、めっき層160A、160B1、160B2を形成する前に、後にめっき層160A、160B1、160B2が形成される配線130の領域を露出して形成される。
めっき層160Aは、配線130の表面のうち絶縁層150によって覆われていない部分に形成される。めっき層160Aは、電子部品の端子を接続するための電極として用いられる。
図1及び図3には、32個のめっき層160Aを示す。各めっき層160Aは、平面視で半円状の領域内に形成されており、32個のめっき層160Aは、16個の円をなすように配列されている。16個の円の各々をなす一対のめっき層160Aは、別々の配線130A〜130Eに形成されている(図3参照)。このため、図2に断面を示す8つのめっき層160Aは、四対のうちのそれぞれの対が別々の配線130A〜130Eに形成されている。
各一対のめっき層160Aには、例えば、電子部品の正極性端子と負極性端子がそれぞれ接続される。例えば、図1及び図3中において、各一対のめっき層160Aのうちの左側の端子に電子部品の負極性端子を接続し、右側の端子に電子部品の正極性端子を接続するとともに、左側のめっき層160B1に電源の負極性端子を接続し、右側のめっき層160B2に電源の正極性端子を接続する。
このように接続すれば、電源に対して、32個のめっき層160Aのうち、図1及び図3中において横方向に配列される8個のめっき層160Aに接続される4つの電子部品を直列に接続できるとともに、直列接続された4つの電子部品を4列で並列に接続できる。
めっき層160B1、160B2は、図1及び図3に示すように、それぞれ、配線130A、130Eの突出部131、132に配設されている。めっき層160B1、160B2は、めっき層160Aに接続される電子部品に給電を行う際に、電源に接続される一対の電極として用いられる。すなわち、一対のめっき層160B1、160B2のうちの一方を電源の正極性端子に接続し、他方を電源の負極性端子に接続することにより、16対のめっき層160Aに接続される電子部品に給電が行われる。
なお、以下では、めっき層160B1、160B2を特に区別しない場合は、単にめっき層160Bと称す。
接着層170は、基板110の裏面(図2中の下側の面)に貼着され、放熱板180を基板110に接着する。接着層170は、熱伝導率の高いものが好ましく、例えば、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等の絶縁性樹脂にアルミナ等のフィラーを含有させた放熱用接着剤を用いることができる。
放熱板180は、基板110の裏面に接着層170によって貼り付けられるヒートスプレッダである。放熱板180は、例えば、アルミニウムや銅等の金属材料で作製される金属板、アルミナや窒化アルミ等のセラミック、又は、シリコン等の熱伝導率の高い絶縁材料で作製される絶縁板を用いることができる。
このような実施の形態1の配線基板100にLEDを実装し、発光装置とした状態を図4に示す。図4は、実施の形態1の配線基板100にLED190を実装した状態を示す図である。図4に示す断面は、図2に示す断面に対応する。
図4に示すように、四対の8つのめっき層160Aの各対に、LED190を1つずつ接続する。LED190は、図示しない電極を有しており、この電極にはんだや金等のバンプで構築される端子190A、190Bが設けられている。LED190は、めっき層160Aと端子190A、190Bにより、配線層130に接続されている。
4つのLED190の端子190A、190Bは、それぞれ、四対の8つのめっき層160Aに接続される。なお、めっき層160Aと端子190A、190Bとの間は、半田等を用いて接続してもよい。
また、LED190は、封止樹脂191によって封止されている。封止樹脂191は、例えば、蛍光材料で形成すればよく、蛍光材料の材質はLED190の発光色との関係で決定すればよい。例えば、配線基板100にLED190及び封止樹脂191を実装した発光装置として、白色の発光を得たい場合には、例えば、青色に発光するLED190を用いるとともに、封止樹脂191の材料として緑色や赤色の蛍光材料を用いればよい。
封止樹脂191としては、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂に、蛍光体を含有させたものを用いればよい。このような樹脂によるモールドやポッティングにより、LED190を封止する。
図4に示すように、熱伝導部140は、LED190の端子190A、190Bが接続される配線130の部分(めっき層160の部分)の直下に設けられるため、放熱経路が短縮され、放熱性を向上させることができる。
ただし、熱伝導部140の位置は、LED190の端子190A、190Bが接続される配線130の部分(めっき層160の部分)の直下に限られるものではない。
また、図4には、4つのLED190が封止樹脂191により一体的に封止されている形態を示すが、封止樹脂191は、各LED190について別々であってもよいし、幾つかのLED190をグループとするグループ毎に分けられていてもよい。
図5乃至図7は、実施の形態1の配線基板100における熱伝導部140の位置、大きさ、及び形状を示す図である。
図5は、図1から絶縁層150、めっき層160A、160Bを除去した状態を示す。また、図6は、配線基板100から接着層170及び放熱板180を除去した状態(すなわち、基板110の裏面に接着層170及び放熱板180を取り付ける前の状態)を底面側から示す図である。図7は、LED190を取り付ける位置を図5に追加した図である。
図5及び図6に示すように、熱伝導部140は、横方向に5つ、縦方向に4つの合計20個が配列されている。各熱伝導部140は、5つのストライプ状の配線130A〜130Eの各々に対して4つずつ接続されており、平面視及び底面視で配線130A〜130Eが形成される領域の内部に形成されている。図5では、熱伝導部140は、配線130の長手方向に沿って複数配列されている。
また、図7に太い破線で示すように、16個のLED190は、横方向において相隣接する2本の配線130を跨ぐように配設される。このようにLED190を(めっき層160Aを介して)配線130に接続することにより、横方向において、4つのLEDを直列に接続することができる。また、直列に接続される4つのLED190を縦方向において4列に並列に接続することができる。
なお、5本のストライプ状の配線130A〜130Eのうち、両端にある2つの配線130A、130Eには、突出部131、132が形成されている。突出部131、132は、めっき層160B1、160B2を形成するために、横方向に突出した部分である。
このため、2つの突出部131、132に形成されるめっき層160B1、160B2(図3参照)の一方に電源の正極性端子を接続するとともに、他方に電源の負極性端子を接続すれば、電源に対して、4つの直列接続されたLEDを4列並列に接続することができる。
次に、図8乃至図12を用いて、実施の形態1の配線基板100の製造方法について説明する。
図8乃至図13は、実施の形態1の配線基板100の製造工程を示す図である。
まず、図8(A)に示すように、基板110の表面(図中の上面)に接着層120を塗布する。また、接着剤の代わりに接着フィルムを貼着してもよい。
なお、図8(A)に示す基板110は、図2に示す基板110よりも両端(接着層120よりも左右に突出している部分)が幅広く描かれている。これは、後述するスプロケットホールを両端に形成するためである。なお、ポリイミドフィルムによって実現される基板110の長手方向は、図面を貫く方向である。
例えば、配線基板100は、ポリイミド製の絶縁樹脂テープを基材とするリール・トゥ・リール方式で製造することができる。このため、図8における基板110は、後述する図10(D)のようなテープ状の基板113の一部断面を示す。
次に、図8(B)に示すように、5つの貫通孔111及び2つのスプロケットホール112をパンチング処理によって形成する。5つの貫通孔111は、基板110及び接着層120の両方を貫通している。
次に、図8(C)に示すように、接着層120の上に銅箔133を貼り付ける。銅箔133は、一例として厚さ18mm〜35mmのものを用いればよい。この銅箔133は、後にパターニングされることによって配線130になる。
次に、図8(D)に示すように、ウェットエッチング用の溶液に含浸させることにより、貫通孔111に対向する銅箔133の下側の面と、銅箔133の上側の面のエッチングを行う。このエッチング処理により、銅箔133の表面にある防錆剤を除去するとともに、さらに銅箔133の表面を僅かな厚さ(例えば、1〜2μm)だけ除去する。なお、このエッチング処理は必要に応じて行えばよい処理であり、必須の処理ではない。
次に、図9(A)に示すように、銅箔133の上面にマスキングテープ10を貼り付け、電解めっき処理によって熱伝導部140を成長させる。熱伝導部140は、貫通孔111の内部で露出する配線130の裏面に、めっき金属を析出させることにより、柱状に形成される。熱伝導部140が形成される前の状態では、貫通孔111の上端は、配線130によって閉塞されている。
貫通孔111内にめっき金属が充填されることにより、柱状の熱伝導部140が完成する。熱伝導部140は、一例として、電解銅めっきにより、配線130の裏面に銅めっきを析出させて貫通孔111内に銅めっきを充填することによって形成される。
貫通孔111は、基板110及び接着層120の両方を貫通して配線130の裏面を露出しているため、熱伝導部140は、基板110及び接着層120の両方を貫通して柱状に形成される。
熱伝導部140の一端(図中の上端)が配線130に接続され、他端(図中の下端)が基板110の裏面から露出する。ここでは、一例として熱伝導部140の他端(図中の下端)が基板110の裏面から突出する形態を示す。
マスキングテープ10は、電解めっき処理で熱伝導部140を成長させる際に、銅箔133の上面側に銅層が成長しないようにするために、銅箔133の上面を覆うものである。なお、電解めっき処理は、銅箔133に給電を行うことによって行われる。
次に、図9(B)に示すように、マスキングテープ10を除去する。
次に、銅箔133の上にレジストを塗布し、配線130のパターンに合わせた露光を行い、レジストに配線130のパターンを現像する。そして、レジストを用いてエッチングを行うことにより、図9(C)に示すように配線130を形成(パターニング)する。なお、図9(C)に示す状態は、配線130のパターニングが済んだ後に、レジストを除去した状態である。
次に、図9(D)に示すように、配線130の上の所定の部分(後に、めっき層160A、160Bを形成しない部分)に、絶縁層150を形成する。例えば、絶縁層150が白色インクである場合は、スクリーン印刷法によって絶縁層150を形成すればよい。絶縁層150が白色インク以外の場合であっても、スクリーン印刷法等の方法で絶縁層150を形成すればよい。
また、絶縁層150は、スクリーン印刷法以外に、配線130を被覆するように絶縁層150を形成した後に、ブラスト加工やレーザ加工等により、めっき層160A、160Bを形成する部分の配線130が露出する開口部を絶縁層150に形成してもよい。
また、図9(D)では、絶縁層150の端部(図9(D)中の左端)を除去することにより、配線130Aの端部130A1を絶縁層150から露出させている。これは、後に、めっき層160A、160Bを形成する際に、配線130Aに給電を行うためである。
次に、図10(A)に示すように、銅箔20を貼り付けたマスキングテープ30を基板110の下側に貼り付ける。これにより、銅箔20を熱伝導部140の下端に接触させる。なお、このとき、基板110の下側は、マスキングテープ30によって完全に覆われるようにする。
次に、例えば、5本の配線130A〜130Eのうちの左端の配線130Aの絶縁層150に覆われていない端部130A1に給電を行う。この状態では、左端の配線130Aは、銅箔20を通じて残りの4つの配線130B〜130Eに接続されているため、配線130Aの端部130A1に給電を行うことにより、配線130B〜130Eにも給電を行うことができる。
従って、図10(A)に示す状態で、配線130Aの端部130A1を通じて、すべての配線130A〜130Eに給電を行いながら電解めっき処理を行うことにより、図10(B)に示すように、めっき層160A、160Bを形成することができる。めっき層160A、160Bは、例えば、配線130の上に、ニッケル(Ni)層、及び、金(Au)層をこの順で積層することによって形成することができる。例えば、ニッケル層、パラジウム層、及び金層をこの順で積層したり、ニッケル層及び銀層をこの順に積層する等、他のめっき層として用いてもよい。
なお、図9(D)〜図10(B)には、絶縁層の左端を除去することによって配線130Aの端部130A1を露出させる構成を示す。しかしながら、めっき層160A、160Bを形成するために給電を行う部位は、配線130Aの端部130A1に限らず、配線130Aの他の部位に給電用の部位を形成してもよく、配線130B〜130Eに給電用の部位を形成してもよく、配線130A〜130Eとは別に給電用の配線又は電極等を作製してもよい。
すなわち、配線130A〜130Eのいずれかに給電を行うことにより、図10(A)に示すように、銅箔20を貼り付けたマスキングテープ30を介してすべての配線130A〜130Eに給電を行えるのであれば、めっき層160A、160Bを形成するために給電を行う部位は、配線130Aの端部130A1に限られない。
また、ここでは、配線130Aの端部130A1を介して配線130A〜130Eに給電を行いながら電解めっき処理でめっき層160A、160Bを形成する工程について説明した。しかしながら、配線130Aの端部130A1を絶縁層150から露出させることなく、例えば、スパージャ方式でめっき層160A、160Bを形成してもよい。
次に、図10(C)に示すように、銅箔20を貼り付けたマスキングテープ30を除去する。これにより、図2に示す配線基板100から接着層170及び放熱板180を除いた部分が完成する。
次に、図10(D)に示すように、ポリイミドテープによって実現されるテープ状の基板113を長手方向において切断する。図10(D)には、1つの配線基板100になる配線部を符号101で示す。配線部101は、図1に示す32個のめっき層160Aとめっき層160B1、160B2とを含む。図10(D)の処理では、配線部101を14個含むように、テープ状の基板113の切断が行われる。
また、図10(E)に示すように、テープ状の基板の幅方向に4つの配線部101が形成される場合は、テープ状の基板113A、113Bの2本に幅方向に分断してから、図10(D)に示すように長手方向における切断を行えばよい。
次に、図11(A)に示すように、複数の放熱板180が形成されたフレーム181を用意する。各放熱板180の四隅は線状の接続部182によってフレーム181に吊られている。フレーム181は、フープ状の金属材を打ち抜き加工又はエッチング加工することによって形成される。
図11(A)には、フレーム181の長手方向の一部(6つの放熱板180が形成された部分)を示すが、フレーム181は実際にはテープ状の基板113(図10(D)参照)に対応して左右に長いものである。
そして、図11(B)に示すように、フレーム181に形成された各放熱板180に接着層170を塗布し、さらに、図11(C)に示すように、フレーム181の上にテープ状の基板113を貼り付ける。このとき、各接着層170は、各放熱板180とテープ状の基板113とを接着する。なお、接着層170を塗布する代わりに、接着フィルムを貼着してもよい。
なお、テープ状の基板113には、接着層120、配線130、熱伝導部140、絶縁層150、及びめっき層160A、160B(図2参照)が形成されている。
図11(C)の処理が終了したら、パンチング処理又はダイシング処理によって個片化を行うことにより、配線基板100(図1乃至図3参照)の状態で出荷することができる。このとき、フレーム181については接続部182を切断すればよい。
なお、個片化を行わずに、複数の配線部101を含むシート状の状態で出荷を行ってもよい。
以上、図11では、放熱板180に接着層170を予め形成しておいてから、接着層170で放熱板180とテープ状の基板113とを接着する形態について説明したが、接着層170は、テープ状の基板113に予め形成しておいてもよい。
図12(A)に示すように、テープ状の基板113の裏面側に接着層170を形成しておき、その次に、図12(C)に示すように、テープ状の基板113の裏面側にフレーム181を貼り付けてもよい。接着層170は、各配線部101(図11(C)参照)に対応する位置に形成すればよい。
また、図12(B)に示すように、テープ状の基板113の裏面側にテープ状の接着層171を貼着しておき、その次に、図12(C)に示すように、テープ状の基板113の裏面側にフレーム181を貼り付けてもよい。なお、接着層171の代わりに、接着剤を塗布してもよい。
また、図13に示すように、予め個片化された放熱板180をテープ状の基板113の裏面側に貼り付けてもよい。
すなわち、図13(A)に示すように、テープ状の基板113の裏面側に接着層170を貼着しておき、その次に、図13(B)に示すように、テープ状の基板113の裏面側に放熱板180を貼り付けてもよい。接着層170は、各配線部101(図11(C)参照)に対応する位置に貼り付ければよい。
また、図13(C)に示すように、テープ状の基板113の裏面側にテープ状の接着層171を貼着しておき、その次に、図13(D)に示すように、テープ状の基板113の裏面側に放熱板180を貼り付けてもよい。なお、接着層171の代わりに、接着剤を塗布してもよい。
図13(B)、(D)の処理の後は、パンチング処理又はダイシング処理によって個片化を行うことにより、配線基板100(図1乃至図3参照)の状態で出荷することができる。
なお、個片化を行わずに、複数の配線部101を含むシート状の状態で出荷を行ってもよい。
以上により、実施の形態1の配線基板100の製造が完了する。
実施の形態1の配線基板100は、熱伝導部140によって配線130と放熱板180が熱的に接続されている。熱伝導部140は銅製であるため、ポリイミド製の基板110に比べると熱伝導率が非常に高い。また、熱伝導部140の下端と放熱板180とを接続する接着層170は熱伝導率の高い接着剤であるため、熱伝導部140と放熱板180との間の熱抵抗を小さくすることができる。
このため、めっき層160AにLED190を接続して使用した場合でも、LED190が発生する熱をめっき層160Aから熱伝導部140を通じて放熱板180に効率的に伝達することができ、放熱性を大幅に改善することができる。
すなわち、基板110の一方の面に接続される電子部品の発熱を、基板110の他方の面側に配設される放熱板180に効率よく伝達することができる。
以上のように、実施の形態1によれば、基板110の一方の面に接続される電子部品の発熱を、基板110の他方の面側に配設される放熱板180に効率よく伝達することができ、放熱性を大幅に改善した配線基板100を提供することができる。
なお、以上では、めっき層160Aが平面視で半円状で、一対のめっき層160Aによって円形の電子部品搭載部が構築される形態について説明したが、めっき層160Aの平面視での形状は半円状に限られず、例えば、矩形状あるいはその他の形状であってもよい。この場合に、一対のめっき層160Aによって構築される電子部品搭載部の平面視での形状は、矩形状あるいはその他の形状であってもよい。
以上では、配線130が接着層120を介して基板110の上に設けられる形態について説明した。
しかしながら、配線130は、次のように形成してもよい。まず、ポリイミド等の基材となる絶縁樹脂フィルムである基板110の表面に、銅の無電解めっきやスパッタ、電解めっきなどで直接金属層を形成する。次に、絶縁樹脂フィルムにレーザ加工等で貫通孔を形成し、金属層を給電層とする電解めっきで熱伝導部140を形成する。そして、金属層をエッチングすることによって配線130を形成してもよい。
また、上述の方法とは異なる次の方法によって配線130を形成してもよい。まず、銅箔等の金属箔上にポリイミド等の絶縁樹脂を塗布して絶縁樹脂フィルムとする。次に、絶縁樹脂フィルムにレーザ加工等で貫通孔を形成し、金属層を給電層とする電解めっきで熱伝導部を形成する。そして、金属層をエッチングして配線130を形成する。
ここで、図14及び図15を用いて、配線基板100にLED190を実装した発光装置を照明装置の基板に実装する構造について説明する。
図14は、実施の形態1の配線基板100にLED190を実装した発光装置を照明装置の基板に実装した状態を示す断面図である。
発光装置50は、実施の形態1の配線基板100にLED190を実装した回路であり、配線基板100、LED190、及び封止樹脂191を含む。
照明装置の基板60の表面には、絶縁板61が配設されている。絶縁板61には、開口部61Aが形成されるとともに、表面に配線61Bが形成されている。開口部61Aは、平面視で発光装置50の大きさに合わせて矩形状に開口された部分であり、絶縁板61を貫通している。配線61Bには、ピン61Cによってリードピン63が接続されている。
なお、基板60は、放熱性が高い部材であればよく、例えば、アルミニウム製の板状の部材である。
発光装置50は、絶縁板61の開口部61Aの内部において、シリコーングリース62を介して基板60に設置される。
絶縁板61の上面には、左右に一つずつリードピン63が配設されている。リードピン63は、照明装置の電力入力端子に接続されている。
また、絶縁板61の上面には、リードピン63を図中下方向に押圧する押圧機構64が配設されている。押圧機構64は、回転軸64A及び回動部64Bを含み、回動部64Bは回転軸64Aによってリードピン63の上部にある位置(図14に示す位置)と、リードピン63から避けた位置とで回動可能に絶縁板61に取り付けられている。
このため、押圧機構64の回動部64Bをリードピン63から避けた位置から図14に示す位置に移動させることにより、リードピン63の先端をめっき層160Bに当接させた状態で、回動部64Bを図中下方向に押圧することができる。
これにより、発光装置50を基板60に対して固定できるとともに、リードピン63及びめっき層160Bを通じて、LED190に電力を供給することができる。
図15は、実施の形態1の配線基板100にLED190を実装した発光装置を照明装置の基板に実装した状態の変形例を示す断面図である。
図14には押圧機構64を用いて、発光装置50を照明装置の基板60に実装する形態を示したが、発光装置50は、図15に示すように、ボンディングワイヤ70A、70Bによって照明装置の基板60に接続されてもよい。
図15に示す基板60の上面には、絶縁層65、電源用の配線66A、66B、及び放熱用の配線67が形成されている。
絶縁層65は、配線66A、66B、及び67とアルミニウム等の基板60とを絶縁するために設けられており、例えば、エポキシ系接着剤にセラミック系フィラーを含有させた材料によって形成すればよい。
配線66A、66B、及び67は、例えば、絶縁層65の上面に貼り付けた銅箔をパターニングすることによって形成すればよい。
発光装置50は、接着剤68を介して放熱板180を配線67に接続することにより、照明装置の基板60に実装される。接着剤68としては、熱伝導性の高い接着剤(例えば、シリコーングリース)を用いることが望ましい。
発光装置50の一対のめっき層160B1、160B2は、それぞれ、ボンディングワイヤ70A、70Bによって電源用の配線66A、66Bに接続される。
以上により、発光装置50を基板60に対して固定できるとともに、ボンディングワイヤ70A、70B及びめっき層160B1、160B2を通じて、LED190に電力を供給することができる。
なお、ここでは、電子部品としてLED190を配線基板100に実装する形態について説明したが、電子部品はLED190に限られず、例えば、面発光型レーザ等の発光素子であってもよい。
図16は、実施の形態1の変形例による配線基板100Aの断面構造を示す図である。
配線基板100Aは、放熱板180Aが絶縁材料で形成されており、熱伝導部140の先端部が接着層170を介さずに放熱板180Aに直接接続されている点が図2に示す実施の形態1の配線基板100と異なる。
放熱板180Aとしては、例えば、アルミナや窒化アルミ等のセラミックやシリコン製の放熱板を用いることができる。なお、シリコンの場合は、表面に酸化膜等の絶縁膜を設ける。セラミックのような絶縁材料で作製された放熱板180Aは、熱伝導部140を介して配線130A〜130Eに直接接続されても、配線130A〜130Eの電位に影響は生じない。
このため、絶縁材料で作製された放熱板180Aを用いる場合は、接着層170を介さずに熱伝導部140を直接放熱板180Aに接続することができる。すなわち、熱伝導部140の他端(図中の下端)は、放熱板180Aに押圧され、放熱板180Aの表面に直接接触している。
なお、このように熱伝導部140を直接放熱板180Aに接続する場合は、接着層170は熱伝導部140を避けるようにパターニングしたものを用いればよい。
図17は、実施の形態1の他の変形例による配線基板100Bを示す図である。図17には、図5と同様に、絶縁層150、めっき層160A、160Bを取り除いた状態の配線基板100Bを示す。
配線基板100Bは、熱伝導部141の平面視での形状が矩形であり、配線130A〜130Eのそれぞれに1つずつ接続される点が、図5に示す実施の形態1の配線基板100と異なる。図5に示す配線基板100では熱伝導部141の平面視での形状は円形であり、配線130A〜130Eのそれぞれに、熱伝導部140は4つずつ接続されている。
それに対し、配線基板100Bでは、5つの熱伝導部141は、それぞれ、配線130A〜130Eの長手方向において、めっき層160Aが形成される領域(図17参照)の全体にわたるように形成されている。すなわち、5つの熱伝導部141は、それぞれ、図5に示す実施の形態1の配線130A〜130Eの各々について4つの熱伝導部140が形成される領域にわたって形成されている。
このように、平面視で細長い矩形状の熱伝導部141を含む配線基板100Bは、実施の形態1の配線基板100と同様に、めっき層160Aに接続される電子部品の発熱をめっき層160A、熱伝導部141、及び接着層170を通じて放熱板180に効率的に伝達できるので、放熱性を大幅に改善することができる。
<実施の形態2>
図18は、実施の形態2の配線基板を示す平面図である。図19は、実施の形態2の配線基板の配線のパターンを示す図である。図19は、図18から絶縁層150及びめっき層260A、260B1、260B2を取り除いた状態において、配線230A〜230Qのパターンを示す図である。
実施の形態2の配線基板200は、その他の構成は実施の形態1の配線基板100と同様であるため、同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
なお、図19には、めっき層260A、260B1、260B2を配置する位置を破線で示し、LED190を接続する位置を太い破線で示す。
実施の形態2の配線基板200は、平面視では図18に示すように、絶縁層150から32個のめっき層260Aと、めっき層260B1、260B2が表出した構成を有する。
32個のめっき層260Aは、図1に示す32個のめっき層160Aと同様に配列されている。めっき層260B1、260B2は、ともに図18中の右端側に配設されている。
図19に示すように、絶縁層150及びめっき層260A、260B1、260B2を取り除いた状態では、配線230A、230B、230C、230D、230E、230F、230G、230H、230I、230J、230K、230L、230M、230N、230O、230P、及び230Qが接着層120の上に形成されている。
配線230A〜230Qは、配線230Aから230Dまで図中右側から左側に直線的に配列され、配線230Eで図中下側に折れ曲がって方向を転換し、配線230Fから230Hまで図中左側から右側に直線的に配列され、配線230Iで図中下側に折れ曲がって方向を転換する。さらに、配線230Jから230Pは配線230Bから230Hと同様のパターンで配設され、配線230Qで終端されている。
32個のめっき層260Aは、実施の形態1のめっき層160Aと同様に半円状に形成され、16個の円を形成するようにパターニングされる(図18参照)。
16個の円の各々をなす一対のめっき層260Aは、別々の配線230A〜230Qに接続されている。
また、めっき層260B1、260B2は、それぞれ、配線230A、230Qに形成される。
なお、図19には図示しないが、熱伝導部140は、配線230A〜230Qの下側に位置するように配設される。
このような実施の形態2の配線基板200において、各一対のめっき層260Aには、例えば、電子部品の正極性端子と負極性端子がそれぞれ接続される。例えば、配線230A〜230Qに形成される32個のめっき層260Aに電子部品の負極性端子と正極性端子とを交互に接続するとともに、めっき層260B1、260B2に電源の負極性端子、正極性端子をそれぞれ接続することにより、16個の電子部品をめっき層260B1と260B2との間で電源に対して直列に接続することができる。
このため、実施の形態2の配線基板200のめっき層260AにLED190を接続してた場合には、LED190が発生する熱をめっき層260Aから熱伝導部140を通じて放熱板180に効率的に伝達することができ、放熱性を大幅に改善することができる。
以上のように、実施の形態2によれば、基板110の一方の面に接続される電子部品の発熱を、基板110の他方の面側に配設される放熱板180に効率よく伝達することができ、放熱性を大幅に改善した配線基板200を提供することができる。
図20は、実施の形態2の変形例の配線基板の配線のパターンを示す図である。実施の形態2の変形例の配線基板200Aは、配線のパターンが図19に示す配線基板200と異なる。その他の構成は、実施の形態2の配線基板200と同様である。
19個の配線330A〜330Sのうち、配線330A、330Sには、それぞれ、突出部331、332が形成されている。突出部331、332は、実施の形態1の配線基板100の突出部131、132(図3参照)と同様に、電源に接続されるめっき層(実施の形態1のめっき層160B1、160B2と同様のめっき層)が形成される。
19個の配線330A〜330Sは、それぞれストライプ状に形成されており、配線330Jは、長手方向の長さが他の配線の略2倍に設定されている。配線330Aから330Iは、図中右側から左側にかけて配列されており、配線330Kから330Sは図中配線330Aから330Iの下側において、左側から右側にかけて配列されている。配線330Jは、配線330Iと330Kの左隣に位置している。
また、配線330A〜330Sには、電子部品を実装する位置に合わせてめっき層(めっき層260Aと同様のめっき層)が形成される。
なお、図20には図示しないが、熱伝導部140は、配線330A〜330Sの下側に位置するように配設される。
このような実施の形態2の変形例の配線基板200Aにおいて、矩形状の破線で示すように、配線330A〜330Sに形成されるめっき層(めっき層260Aと同様のめっき層)に対して、横方向において相隣接する配線同士に形成されためっき層同士の間に電子部品の正極性端子及び負極性端子を接続する。そして、突出部331、332の上に形成されるめっき層(実施の形態1のめっき層160B1、160B2と同様のめっき層)をそれぞれ電源の正極性端子及び負極性端子に接続すれば、電源から多数の電子部品に電力を供給することができる。
そして、電子部品が発生する熱をめっき層(めっき層260Aと同様のめっき層)から熱伝導部140を通じて放熱板180に効率的に伝達することができ、放熱性を大幅に改善することができる。
以上のように、実施の形態2の変形例によれば、基板110の一方の面に接続される電子部品の発熱を、基板110の他方の面側に配設される放熱板180に効率よく伝達することができ、放熱性を大幅に改善した配線基板200Aを提供することができる。
以上、本発明の例示的な実施の形態の配線基板について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
100 配線基板
110 基板
120 接着層
130、130A〜130E、230A〜230Q、330A〜330S 配線
140、141 熱伝導部
150 絶縁層
160A、160B、160B1、160B2、260A、260B1、260B2 めっき層
170 接着層
180 放熱板
190 LED
191 封止樹脂

Claims (13)

  1. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板の一方の面に形成され、所定の配線パターンを有する配線層と、
    前記配線層の上に形成され、前記配線層の一部を端子として露出する絶縁層と、
    前記絶縁基板の他方の面側に配設される放熱板と、
    前記絶縁基板の一方の面と他方の面との間を貫通する貫通孔内に形成され、前記配線層に接続される熱伝導部と
    を含む、配線基板。
  2. 前記貫通孔の一方の面側の開口は、前記配線層の裏面によって閉塞されており、
    前記熱伝導部は、前記配線層の裏面に設けられ、前記貫通構内に充填される金属で形成される、請求項1記載の配線基板。
  3. 前記熱伝導部は、前記配線層の前記端子に対応した位置において前記配線層に接続される、請求項1又は2記載の配線基板。
  4. 前記熱伝導部の一端は、前記貫通孔の他方の面側から突出している、請求項1乃至3のいずれか一項記載の配線基板。
  5. 前記熱伝導部の一端は、前記放熱板の表面に直接接続される、請求項1乃至4のいずれか一項記載の配線基板。
  6. 前記熱伝導部の一端は、接着層を介して前記放熱板の表面に接続される、請求項1乃至4のいずれか一項記載の配線基板。
  7. 前記熱伝導部は、柱状の部材である、請求項1乃至6のいずれか一項記載の配線基板。
  8. 前記配線層は、ストライプ状に複数形成されており、一の配線層の一部が露出された端子と、当該一の配線層に隣接する他の配線層の一部が露出された端子とが、前記電子部品を接続するための端子対である、請求項1乃至7のいずれか一項記載の配線基板。
  9. 前記絶縁層は、前記配線層の一部を前記端子として露出するとともに、前記一部とは異なる他の一部を電源接続用の電極として露出する、請求項1乃至8のいずれか一項記載の配線基板。
  10. 前記放熱板は、接着層を介して前記絶縁基板の他方の面側に配設されている、請求項1乃至9のいずれか一項記載の配線基板。
  11. 前記絶縁基板は、絶縁樹脂フィルムである、請求項1乃至10のいずれか一項記載の配線基板。
  12. 絶縁基板に貫通孔を形成する工程と、
    前記絶縁基板の一方の面に金属層を設ける工程と、
    前記金属層に給電して電解めっき処理を行うことにより、前記貫通孔の内部に熱伝導部を形成する工程と、
    前記金属層をパターニングして配線層を形成する工程と、
    前記配線層の上に、前記配線層の一部を端子として露出する絶縁層を形成する工程と、
    前記絶縁基板の他方の面に、放熱板を配設する工程と
    を含む配線基板の製造方法。
  13. 前記熱伝導部を形成する工程は、前記金属層に給電を行いながら、前記金属層のうち前記貫通孔の内部に露出する部分にめっき金属を析出させて前記貫通孔内にめっき金属を充填することにより、前記めっき金属で前記熱伝導部を形成する工程である、請求項12記載の配線基板の製造方法。
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