JP2020178057A - Circuit board and light emitting device using circuit board - Google Patents

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Takashi Akiyama
貴 秋山
流石 雅年
Masatoshi Sasuga
雅年 流石
勇一 三浦
Yuichi Miura
勇一 三浦
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Abstract

To improve heat radiating property and luminous efficiency while maintaining insulation property in a circuit board in which a heat radiating substrate is fitted in an opening of a resin substrate.SOLUTION: A heat radiating substrate 12 includes a metal substrate 12c and ceramic layers 12b and 12d laminated on the metal substrate 12c. A part of a wiring 12a on the ceramic layer 12b is connected to a wiring 11a formed on a resin substrate 11. The ceramic layers 12b and 12d maintain a high insulation withstand voltage. When an LED is mounted on the heat radiating substrate 12, the light emitted from the bottom surface side of the LED is reflected by the surfaces of the ceramic layer 12b and the metal substrate 12c and directed upward, and the heat generated by the LED is sent downward through the metal substrate 12c.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、樹脂基板の開口部に熱伝導率の高い放熱基板を嵌め込んで構成した回路基板、及びこの回路基板にLEDを実装した発光装置に関する。 The present invention relates to a circuit board configured by fitting a heat-dissipating substrate having high thermal conductivity into an opening of a resin substrate, and a light emitting device in which an LED is mounted on the circuit board.

LEDを光源とする高輝度な発光装置は、LEDの発する熱の処理が継続的な課題となっている。銅など高い熱伝導率を有する基板材料にLEDを実装すれば、熱処理の問題は概ね解決できるが、このような基板材料は、高価であるため使用量の削減が要請されている。 In a high-brightness light emitting device using an LED as a light source, processing of heat generated by the LED has been a continuous issue. If the LED is mounted on a substrate material having a high thermal conductivity such as copper, the problem of heat treatment can be generally solved, but since such a substrate material is expensive, it is required to reduce the amount used.

この要請に応えるため、例えば、特許文献1の図7Aには、樹脂基板(積層PCB224)に形成された開口部(スルーホール)に、熱伝導率が樹脂基板(224)よりも高く且つ絶縁性を有する放熱基板(放熱器10)が嵌め込まれた回路基板が記載されている。さらに、図7Dには、その回路基板に含まれる放熱基板(10)上にLEDが実装された発光装置(LEDモジュール)が記載されている。また、図8Bには、放熱基板(10)上に3個のLEDを実装した発光装置が記載されている。なお、()には、特許文献1における用語又は符号を示す。 In order to meet this demand, for example, in FIG. 7A of Patent Document 1, the opening (through hole) formed in the resin substrate (laminated PCB 224) has a higher thermal conductivity than the resin substrate (224) and is insulating. A circuit board in which a heat radiating board (radiator 10) is fitted is described. Further, FIG. 7D shows a light emitting device (LED module) in which an LED is mounted on a heat radiating board (10) included in the circuit board. Further, FIG. 8B shows a light emitting device in which three LEDs are mounted on a heat radiating substrate (10). In addition, () shows a term or a symbol in Patent Document 1.

特許文献1の図7Dに記載された発光装置では、LEDの発する熱の多くは、LEDのヒートシンク(93)、放熱基板(10)上に形成された熱伝導電極(熱伝導ボンディングパッド73)、放熱基板(10)、及び放熱基板(10)の下面に形成された放熱パターン(83)を介して、図示していない大型のヒートシンクに移動する。なお、放熱基板(10)は、AlN(窒化アルミニウム)からなる基材の表面に銅からなる配線パターン(正電極ボンディングパッド71及び負電極ボンディングパッド72)を備えている。 In the light emitting device described in FIG. 7D of Patent Document 1, most of the heat generated by the LED is a heat conductive electrode (heat conductive bonding pad 73) formed on the heat sink (93) and the heat radiating substrate (10) of the LED. It moves to a large heat sink (not shown) via the heat radiating substrate (10) and the heat radiating pattern (83) formed on the lower surface of the heat radiating substrate (10). The heat radiating substrate (10) is provided with a wiring pattern made of copper (positive electrode bonding pad 71 and negative electrode bonding pad 72) on the surface of a base material made of AlN (aluminum nitride).

樹脂基板に放熱基板を嵌め込んだ回路基板は、いわゆる、インレイ(嵌め込み)基板と呼ばれる。前述のように、インレイ基板は、LEDの発する熱を、放熱基板を介して、放熱基板と熱的に接続した大型のヒートシンクに移動させる。すなわち、インレイ基板は、高価な材料からなる放熱基板が小型であるにも関わらず、LEDの発する熱を効率良く処理することが可能となり、さらに、樹脂基板上でLED駆動回路など様々な回路を構成できるため、使い勝手が良い。 A circuit board in which a heat radiating board is fitted in a resin board is a so-called inlay (fitting) board. As described above, the inlay substrate transfers the heat generated by the LED to a large heat sink thermally connected to the heat radiating substrate via the heat radiating substrate. That is, the inlay substrate can efficiently process the heat generated by the LED even though the heat dissipation substrate made of an expensive material is small, and various circuits such as an LED drive circuit can be mounted on the resin substrate. It is easy to use because it can be configured.

特開2017−63177号公報(図7A、図7D、図8B)JP-A-2017-63177 (FIGS. 7A, 7D, 8B)

しかしながら、特許文献1に記載された回路基板及びその回路基板を用いた発光装置は、放熱基板(10)がAlNからなるため高い絶縁性が確保されていると言っても、放熱基板(10)を構成するAlNの反射率及び熱伝導率が金属などの材料に比べ低いことから、発光量の増大や発光効率の向上に対する期待に充分に応えられていない。 However, in the circuit board described in Patent Document 1 and the light emitting device using the circuit board, the heat radiating board (10) is made of AlN, so that high insulation is ensured. Since the reflectance and thermal conductivity of AlN constituting the above are lower than those of materials such as metals, expectations for an increase in the amount of light emission and an improvement in light emission efficiency have not been sufficiently met.

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、樹脂基板の開口部に放熱基板が嵌め込まれた回路基板及びその回路基板に含まれる放熱基板の上面に多数のLEDを実装した発光装置において、絶縁性を保持しながら、放熱性及び発光効率を改善できる回路基板及びその回路基板を用いた発光装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and a large number of LEDs are mounted on a circuit board in which a heat radiating board is fitted in an opening of a resin substrate and on the upper surface of the heat radiating board included in the circuit board. It is an object of the present invention to provide a circuit board capable of improving heat dissipation and light emission efficiency while maintaining insulation property, and a light emitting device using the circuit board.

上記課題を解決するため本発明の回路基板は、樹脂基板の開口部に放熱基板を嵌め込んだ回路基板において、前記放熱基板は、金属基板及び前記金属基板に積層するセラミック層を含み、前記セラミック層の上面に形成された配線の一部分は、前記樹脂基板の上面に形成された配線と接続することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the circuit board of the present invention is a circuit board in which a heat dissipation board is fitted in an opening of a resin substrate. The heat dissipation board includes a metal substrate and a ceramic layer laminated on the metal substrate, and the ceramic A part of the wiring formed on the upper surface of the layer is connected to the wiring formed on the upper surface of the resin substrate.

本発明の回路基板に含まれる放熱基板は、金属基板と、金属基板上に積層したセラミック層とを含む。セラミック層上の配線の一部分は、樹脂基板上に形成される配線と接続する。これらの配線と金属基板との間の絶縁耐電圧は、セラミック層により高く維持される。放熱基板にLEDを実装したとき、LEDの底面から発した光は、セラミック層及び金属基板表面で反射し上方に向かい、LEDの発する熱は、金属基板を通って下方に向かう。 The heat radiating substrate included in the circuit board of the present invention includes a metal substrate and a ceramic layer laminated on the metal substrate. A part of the wiring on the ceramic layer is connected to the wiring formed on the resin substrate. The insulation withstand voltage between these wires and the metal substrate is maintained high by the ceramic layer. When the LED is mounted on the heat radiating substrate, the light emitted from the bottom surface of the LED is reflected by the ceramic layer and the surface of the metal substrate and goes upward, and the heat emitted by the LED goes downward through the metal substrate.

前記金属基板は、上面と下面にそれぞれ前記セラミック層を備えていても良い。 The metal substrate may be provided with the ceramic layers on the upper surface and the lower surface, respectively.

前記金属基板は、アルミニウム又は銅からなっていても良い。 The metal substrate may be made of aluminum or copper.

また、上記課題を解決するため本発明の発光装置は、樹脂基板の開口部に放熱基板を嵌め込んだ回路基板が用いられた発光装置において、前記放熱基板は、金属基板及び前記金属基板に積層するセラミック層を含み、前記セラミック層の上面に複数のLEDが実装されるとともに、前記セラミック層の上面に形成された配線の一部分は、前記樹脂基板の上面に形成された配線と接続することを特徴とする。 Further, in order to solve the above problems, the light emitting device of the present invention is a light emitting device in which a circuit board in which a heat radiation board is fitted in an opening of a resin substrate is used, and the heat radiation board is laminated on a metal substrate and the metal substrate. A plurality of LEDs are mounted on the upper surface of the ceramic layer, and a part of the wiring formed on the upper surface of the ceramic layer is connected to the wiring formed on the upper surface of the resin substrate. It is a feature.

以上のように、本発明の回路基板及びその回路基板を用いた発光装置では、セラミック層により絶縁耐電圧が確保される。このとき、放熱基板の基材が金属であるため、熱伝導率が改善されるとともに、セラミック層と金属基板表面とによる反射で反射率が改善する。すなわち、本発明の回路基板及びその回路基板を用いた発光装置は、回路基板が、樹脂基板と樹脂基板からなり、樹脂基板の開口部に放熱基板を嵌め込んだ構成であっても、絶縁性を保持しながら、放熱性及び発光効率を改善できる。 As described above, in the circuit board of the present invention and the light emitting device using the circuit board, the insulation withstand voltage is secured by the ceramic layer. At this time, since the base material of the heat radiating substrate is metal, the thermal conductivity is improved, and the reflectance is improved by the reflection between the ceramic layer and the surface of the metal substrate. That is, the circuit board of the present invention and the light emitting device using the circuit board have insulating properties even if the circuit board is composed of a resin substrate and a resin substrate and the heat dissipation substrate is fitted in the opening of the resin substrate. It is possible to improve heat dissipation and light emission efficiency while maintaining the above.

本発明の実施形態として示す発光装置の平面図である。It is a top view of the light emitting device shown as the embodiment of this invention. 図1に示す発光装置の要部断面図である。It is sectional drawing of the main part of the light emitting device shown in FIG. 図1に示す発光装置の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the light emitting device shown in FIG. 図1に示す発光装置の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the light emitting device shown in FIG.

以下、図1〜4を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。説明のため部材の縮尺は適宜変更している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. In the description of the drawings, the same or equivalent elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. The scale of the members is changed as appropriate for explanation.

図1は、本発明の実施形態として示す発光装置20の平面図である。なお、図1では、発光装置20に含まれる回路基板10上に形成される配線14について一部だけ示している。 FIG. 1 is a plan view of a light emitting device 20 shown as an embodiment of the present invention. Note that FIG. 1 shows only a part of the wiring 14 formed on the circuit board 10 included in the light emitting device 20.

図1に示すように、回路基板10は、樹脂基板11の開口部13に4個の放熱基板12が嵌め込まれている。それぞれの放熱基板12の上面には円形のダム33が形成され、ダム33の内側では封止樹脂34が充填され固化している。また、ダム33から樹脂基板1
1に向かって延びる配線14が形成されている。配線14は、樹脂基板11上に形成された配線11a、放熱基板12上に形成された配線12a、及び樹脂基板11と放熱基板12の境界上で配線11a、12aを接続する配線13aからなる。さらに、樹脂基板11上には、マイクロコンピュータ、コネクタ、定電流ICなどの電子部品35が実装されている。
As shown in FIG. 1, in the circuit board 10, four heat radiating boards 12 are fitted in the openings 13 of the resin board 11. A circular dam 33 is formed on the upper surface of each heat radiating substrate 12, and the sealing resin 34 is filled and solidified inside the dam 33. Further, from the dam 33 to the resin substrate 1
A wiring 14 extending toward 1 is formed. The wiring 14 includes a wiring 11a formed on the resin substrate 11, a wiring 12a formed on the heat radiating substrate 12, and a wiring 13a connecting the wirings 11a and 12a on the boundary between the resin substrate 11 and the heat radiating substrate 12. Further, electronic components 35 such as a microcomputer, a connector, and a constant current IC are mounted on the resin substrate 11.

図2は、図1のA−A´線に沿って描いた回路基板10の要部断面図である。前述のように、樹脂基板11の開口部13には放熱基板12が嵌め込まれている。樹脂基板11は、上側樹脂板11b、下側樹脂板11d、及びこれらに挟まれたプリプレグ11cからなる3層構造体である。放熱基板12は、金属基板12cの上下の面にセラミック層12b、12dを備えた3層構造体である。樹脂基板11と放熱基板12とは、樹脂基板11から浸み出したプリプレグ11cで接続している。 FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the circuit board 10 drawn along the line AA'of FIG. As described above, the heat radiating substrate 12 is fitted in the opening 13 of the resin substrate 11. The resin substrate 11 is a three-layer structure composed of an upper resin plate 11b, a lower resin plate 11d, and a prepreg 11c sandwiched between them. The heat radiating substrate 12 is a three-layer structure having ceramic layers 12b and 12d on the upper and lower surfaces of the metal substrate 12c. The resin substrate 11 and the heat radiating substrate 12 are connected by a prepreg 11c that has exuded from the resin substrate 11.

回路基板10の上面には、前述のように、配線11a、12a及び13aが形成され、回路基板10の下面には、ベタパターンである銅層15が形成されている。銅層15は、樹脂基板11の下面に形成された銅層11e、放熱基板12下面に形成された銅層12e、及び樹脂基板11と放熱基板12の境界上で銅層11e、12eを接続する銅層13eからなる。 As described above, the wirings 11a, 12a and 13a are formed on the upper surface of the circuit board 10, and the copper layer 15 which is a solid pattern is formed on the lower surface of the circuit board 10. The copper layer 15 connects the copper layer 11e formed on the lower surface of the resin substrate 11, the copper layer 12e formed on the lower surface of the heat dissipation substrate 12, and the copper layers 11e and 12e on the boundary between the resin substrate 11 and the heat dissipation substrate 12. It is composed of a copper layer 13e.

放熱基板12の上面には、複数LEDダイ31が実装されている。LEDダイ31同士又はLEDダイ31と配線12aとの間は、ワイヤ32で接続されている。LEDダイ31は、ダム33で囲まれている。ダム33の内側に充填され固化した封止樹脂34は、LEDダイ31及びワイヤ32を被覆している。なお、図2では、図1のA−A´断面で4個のLEDダイ31がワイヤ32で接続しているように簡略化して描いている。しかしながら、実際の発光装置20では、多数のLEDダイ31がダム33内の領域で配列し、一本(又は数本)の直列回路を構成している。ここで、本実施形態において、「LED」という用語は、LEDダイを意味する。なお、一般的な「LED」という用語は、LEDダイからLEDダイをパッケージ化した発光素子まで用いられることがある。 A plurality of LED dies 31 are mounted on the upper surface of the heat radiating substrate 12. The LED dies 31 are connected to each other or the LED dies 31 and the wiring 12a are connected by a wire 32. The LED die 31 is surrounded by a dam 33. The sealing resin 34 filled and solidified inside the dam 33 covers the LED die 31 and the wire 32. In addition, in FIG. 2, it is simplified and drawn so that four LED dies 31 are connected by a wire 32 in the AA'cross section of FIG. However, in the actual light emitting device 20, a large number of LED dies 31 are arranged in the region inside the dam 33 to form one (or several) series circuits. Here, in the present embodiment, the term "LED" means an LED die. The general term "LED" may be used from an LED die to a light emitting element in which an LED die is packaged.

樹脂基板11は、前述の通り、上側樹脂板11b、プリプレグ11c及び下側樹脂板11dからなり、層厚が1mm程度の3層構造体であり、上面に配線11a及び下面に銅層11eを備えている。上側樹脂板11b及び下側樹脂板11dは、ガラス繊維の布にエポキシ樹脂を浸み込ませ、熱硬化処理を施し板状にしたものである。プリプレグ11cは、厚さが100μm程度で、繊維状補強材を含む半硬化状態の強化プラスチック成形材料であり、放熱基板12を樹脂基板11の開口部13に嵌め込んだら樹脂基板11の圧縮加熱処理により硬化する。配線11a及び銅層11eは、もともと樹脂基板11上に形成されていた銅層11a1、11e1(図3(c)参照)と、放熱基板12にもともとあった銅層12a1,12e1(図3(b)参照)とを接続するときに形成した銅層との積層体である。 As described above, the resin substrate 11 is composed of an upper resin plate 11b, a prepreg 11c, and a lower resin plate 11d, and is a three-layer structure having a layer thickness of about 1 mm, and includes wiring 11a on the upper surface and a copper layer 11e on the lower surface. ing. The upper resin plate 11b and the lower resin plate 11d are made by impregnating a glass fiber cloth with an epoxy resin and performing a thermosetting treatment to form a plate. The prepreg 11c is a semi-cured reinforced plastic molding material having a thickness of about 100 μm and containing a fibrous reinforcing material. When the heat radiating substrate 12 is fitted into the opening 13 of the resin substrate 11, the resin substrate 11 is subjected to compression heat treatment. Hardens with. The wirings 11a and the copper layer 11e are the copper layers 11a1 and 11e1 (see FIG. 3C) originally formed on the resin substrate 11 and the copper layers 12a1 and 12e1 originally formed on the heat dissipation substrate 12 (FIG. 3 (b)). )) Is a laminate with the copper layer formed when connecting.

放熱基板12は、前述の通り、金属基板12cの上下の面にセラミック層12b、12dを備えた3層構造体であり、上面に配線12a及び下面に銅層12eを備えている。放熱基板12の基材となる金属基板12cは、アルミニウムからなる。セラミック層12b、12dは、アルミナや酸化チタンなど反射率の高い白色無機微粒子をガラス(2酸化シリコンのネットワーク)中に分散させた白色無機材料であり、金属基板12cとは化学結合により強力に接続している。配線12a及び銅層12eは、配線11a及び銅層11eと同様に、もともとセラミック層12b、12dに存在し銅層12a1、12e1(図3(b)参照)と、樹脂基板11にもともとあった銅層11a1、11e1(図3(c)参照)を接続するときに形成した銅層との積層体である。 As described above, the heat radiating substrate 12 is a three-layer structure having ceramic layers 12b and 12d on the upper and lower surfaces of the metal substrate 12c, and has wiring 12a on the upper surface and copper layers 12e on the lower surface. The metal substrate 12c used as the base material of the heat radiating substrate 12 is made of aluminum. The ceramic layers 12b and 12d are white inorganic materials in which highly reflective white inorganic fine particles such as alumina and titanium oxide are dispersed in glass (network of silicon dioxide), and are strongly connected to the metal substrate 12c by chemical bonds. doing. Like the wiring 11a and the copper layer 11e, the wiring 12a and the copper layer 12e originally existed in the ceramic layers 12b and 12d, and the copper layers 12a1 and 12e1 (see FIG. 3B) and the copper originally present in the resin substrate 11 were present. It is a laminate with a copper layer formed when the layers 11a1 and 11e1 (see FIG. 3C) are connected.

LEDダイ31は、平面サイズが約0.4mm×0.4mmの青色発光ダイオードであり、上面側に発光層及びワイヤボンディング用の電極を備え、下面がセラミック層12bにダイボンドペーストで接着されている。ワイヤ32は、金線である。ダム33は、酸化チタンを含有した白色シリコン樹脂からなり、太さが0.7〜1.0mm、高さが0.5〜0.8mmである。封止樹脂34は、蛍光体を含有したシリコン樹脂である。 The LED die 31 is a blue light emitting diode having a plane size of about 0.4 mm × 0.4 mm, has a light emitting layer and an electrode for wire bonding on the upper surface side, and the lower surface is bonded to the ceramic layer 12b with a die bond paste. .. The wire 32 is a gold wire. The dam 33 is made of a white silicone resin containing titanium oxide, and has a thickness of 0.7 to 1.0 mm and a height of 0.5 to 0.8 mm. The sealing resin 34 is a silicone resin containing a phosphor.

図3及び図4により発光装置20の製造方法を説明する。図3及び図4は、発光装置20の製造方法の説明図であり、各工程を象徴する発光装置20の簡略化した断面を示している。図3において、(a)〜(c)は、樹脂基板11及び放熱基板12を準備する工程を示している。図4において、(d)は、回路基板10を形成する工程、(e)は、回路基板10の上面に配線14を形成する工程、(f)は、放熱基板12の上面にLEDダイ31を実装する工程、(g)は、ワイヤボンディングする工程、(h)は、ダム33を形成する工程、(i)は、封止樹脂34を充填する工程、(j)は、回路基板10に電子部品35を実装する工程を示している。 A method of manufacturing the light emitting device 20 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. 3 and 4 are explanatory views of a method of manufacturing the light emitting device 20, and show a simplified cross section of the light emitting device 20 symbolizing each process. In FIG. 3, (a) to (c) show the steps of preparing the resin substrate 11 and the heat radiating substrate 12. In FIG. 4, (d) is a step of forming a circuit board 10, (e) is a step of forming a wiring 14 on the upper surface of the circuit board 10, and (f) is an LED die 31 on the upper surface of the heat dissipation board 12. The mounting step, (g) is a wire bonding step, (h) is a step of forming a dam 33, (i) is a step of filling the sealing resin 34, and (j) is an electron in the circuit board 10. The process of mounting the component 35 is shown.

図3(a)に示すように、まず、個片化すると放熱基板12が得られる大判の放熱基板を製造する。大判の放熱基板の製造に際し、最初に、銅箔42にセラミック層43が貼り付けられたセラミック銅貼り付けシート41、銅箔46にセラミック層45が貼り付けられたセラミック銅貼り付けシート47、及びアルミニウム基板44(金属基板)を準備する。セラミック銅貼り付けシート47は、層厚が100μm程度で、銅層42、46の厚さが35μm程度である。続いて、アルミニウム基板44の上下の面にセラミック層43、45が接触するようにアルミニウム基板44及びセラミック銅貼り付けシート41、47を積層する。最後に、この積層体を真空中で熱プレスすることにより、アルミニウム基板44の表面とセラミック層43、45の表面とを脱水重合反応で強固に接続する。 As shown in FIG. 3A, first, a large-sized heat-dissipating substrate is manufactured, in which the heat-dissipating substrate 12 can be obtained by individualizing. When manufacturing a large-format heat-dissipating substrate, first, a ceramic copper-pasted sheet 41 in which a ceramic layer 43 is attached to a copper foil 42, a ceramic copper-attached sheet 47 in which a ceramic layer 45 is attached to a copper foil 46, and An aluminum substrate 44 (metal substrate) is prepared. The ceramic copper pasting sheet 47 has a layer thickness of about 100 μm, and the copper layers 42 and 46 have a thickness of about 35 μm. Subsequently, the aluminum substrate 44 and the ceramic copper pasting sheets 41 and 47 are laminated so that the ceramic layers 43 and 45 come into contact with the upper and lower surfaces of the aluminum substrate 44. Finally, by hot-pressing this laminate in vacuum, the surface of the aluminum substrate 44 and the surfaces of the ceramic layers 43 and 45 are firmly connected by a dehydration polymerization reaction.

大判の放熱基板が完成したら、図3(b)に示すように大判の放熱基板を所定の大きさで個片化し、放熱基板12を得る。このとき、放熱基板12の上下の面には、ベタパターンである銅層12a1、12e1が残っている。 When the large-sized heat-dissipating board is completed, as shown in FIG. 3B, the large-sized heat-dissipating board is separated into pieces having a predetermined size to obtain the heat-dissipating board 12. At this time, copper layers 12a1 and 12e1 which are solid patterns remain on the upper and lower surfaces of the heat radiating substrate 12.

放熱基板12の準備と並行して、図3(c)に示すように、樹脂基板11を準備する。樹脂基板11は、開口部13備え、上下の面にはベタパターンである銅層11a1、11e1が存在する。なお、本工程では、プリプレグ11cは未硬化である。 In parallel with the preparation of the heat radiating substrate 12, the resin substrate 11 is prepared as shown in FIG. 3C. The resin substrate 11 is provided with an opening 13, and copper layers 11a1 and 11e1 which are solid patterns are present on the upper and lower surfaces. In this step, the prepreg 11c is uncured.

次に、図4(d)に示すように、樹脂基板11の開口部13に放熱基板12を嵌め込み回路基板10を構成する。放熱基板12を嵌め込んだら、樹脂基板11を圧縮し、プリプレグ11cを樹脂基板11と放熱基板12との境界部に染み出させ、境界部をプリプレグ11cで充填する。このとき、プリプレグ11cは、銅層12a1、11a1(図3(b)、(c)参照)から突き出る(下側も同様)。プリプレグ11cは、加熱により硬化し、上側樹脂板11bと下側樹脂板11dを接合するとともに、放熱基板12を樹脂基板11に固定する。 Next, as shown in FIG. 4D, the heat radiating substrate 12 is fitted into the opening 13 of the resin substrate 11 to form the circuit board 10. After the heat radiating substrate 12 is fitted, the resin substrate 11 is compressed, the prepreg 11c is exuded to the boundary portion between the resin substrate 11 and the heat radiating substrate 12, and the boundary portion is filled with the prepreg 11c. At this time, the prepreg 11c protrudes from the copper layers 12a1 and 11a1 (see FIGS. 3B and 3c) (the same applies to the lower side). The prepreg 11c is cured by heating to join the upper resin plate 11b and the lower resin plate 11d, and fix the heat radiating substrate 12 to the resin substrate 11.

次に、図4(e)に示すように、回路基板10の上面に配線14を形成する。まず、前の工程で樹脂基板11の加圧により境界部から突き出たプリプレグ11cとともに銅層11a1、12a1の上面を研磨する。それぞれの上面が一致したら、プリプレグ11c及び銅層11a1、12a1の上面全体に銅層を形成する。この銅層により銅層11a1、12a1が接続したら、銅層11a1、12a1を含む回路基板10上面の銅層を、ホトリソグラフィ法によりパターニングし、配線11a、12a、13aを形成する。最後に、配線11a、12a、13aを金メッキする。回路基板10の下面も同様に銅層11e、12e、13eを形成する。 Next, as shown in FIG. 4 (e), the wiring 14 is formed on the upper surface of the circuit board 10. First, in the previous step, the upper surfaces of the copper layers 11a1 and 12a1 are polished together with the prepreg 11c protruding from the boundary portion by pressurizing the resin substrate 11. When the respective upper surfaces match, a copper layer is formed on the entire upper surfaces of the prepreg 11c and the copper layers 11a1 and 12a1. When the copper layers 11a1 and 12a1 are connected by the copper layer, the copper layer on the upper surface of the circuit board 10 including the copper layers 11a1 and 12a1 is patterned by a photolithography method to form wirings 11a, 12a and 13a. Finally, the wirings 11a, 12a, 13a are gold-plated. Copper layers 11e, 12e, and 13e are similarly formed on the lower surface of the circuit board 10.

次に、図4(f)に示すように、放熱基板12の上面にLEDダイ31を実装する。放熱基板12にLEDダイ31及びツェナーダイオード(図示していない)をダイボンドペーストで接着する。LEDダイ31及びツェナーダイオードを放熱基板12に搭載するとき、予め各素子を配置する位置にダイボンドペーストを塗っておく。各素子をピッカーで所定の位置に配置したら、回路基板10を加熱してダイボンドペーストを硬化させる。 Next, as shown in FIG. 4 (f), the LED die 31 is mounted on the upper surface of the heat radiating substrate 12. The LED die 31 and the Zener diode (not shown) are bonded to the heat radiating substrate 12 with a die bond paste. When the LED die 31 and the Zener diode are mounted on the heat radiating substrate 12, the die bond paste is applied in advance at the position where each element is arranged. After arranging each element at a predetermined position with a picker, the circuit board 10 is heated to cure the die bond paste.

次に、図4(g)に示すように、素子間等をワイヤボンディングする。ワイヤ32は、一のLEDダイ31のカソードと他のLEDダイ31のアノードとを接続すると共に、LEDダイ31が直列接続したLED列の端部のLED31と配線11aとを接続する。同様に、ワイヤ32は、ツェナーダイオードと配線11aとを接続する。 Next, as shown in FIG. 4 (g), wire bonding is performed between the elements. The wire 32 connects the cathode of one LED die 31 and the anode of the other LED die 31, and also connects the LED 31 at the end of the LED row to which the LED die 31 is connected in series and the wiring 11a. Similarly, the wire 32 connects the Zener diode and the wiring 11a.

次に、図4(h)に示すように、ダム33を形成する。ダム33は、ディスペンサのノズルを移動しながら、粘度が高い状態の白色シリコン樹脂を放熱基板12上に吐出し、LEDダイ31の集合を取り囲むように形成する。このとき、ツェナーダイオード、配線12aの一部分、及びワイヤ32の一部分は、ダム33に埋め込まれる。最後に回路基板10を加熱し、ダム33を硬化する。 Next, as shown in FIG. 4 (h), the dam 33 is formed. The dam 33 is formed so as to surround the assembly of the LED dies 31 by discharging the white silicone resin in a highly viscous state onto the heat radiating substrate 12 while moving the nozzles of the dispenser. At this time, the Zener diode, a part of the wiring 12a, and a part of the wire 32 are embedded in the dam 33. Finally, the circuit board 10 is heated to cure the dam 33.

次に、図4(i)に示すように、ダム33の内側の領域に封止樹脂34を充填する。ディスペンサによりダム33の内側の領域に蛍光樹脂を含有した封止樹脂34を滴下したら、封止樹脂34を加熱し硬化する。封止樹脂34は、放熱基板12の表面、LEDダイ31及びワイヤ32を被覆する。 Next, as shown in FIG. 4 (i), the sealing resin 34 is filled in the inner region of the dam 33. When the sealing resin 34 containing the fluorescent resin is dropped on the inner region of the dam 33 by the dispenser, the sealing resin 34 is heated and cured. The sealing resin 34 covers the surface of the heat radiating substrate 12, the LED die 31 and the wire 32.

最後に、図4(j)に示すように、回路基板10に電子部品35を実装する。電子部品35は、通常のリフロー工程で樹脂基板11に固定する。 Finally, as shown in FIG. 4J, the electronic component 35 is mounted on the circuit board 10. The electronic component 35 is fixed to the resin substrate 11 in a normal reflow process.

以上のように、発光装置20では、セラミック層12b、12dにより絶縁耐電圧が確保される。このとき、放熱基板12は、AlNからなる従来の放熱基板に比べ、基材がアルミニウムであるため、熱伝導率が改善されるとともに、セラミック層12bとアルミ表面とによる反射で反射率が改善する。すなわち、回路基板10及び回路基板10を用いた発光装置20は、回路基板10が、樹脂基板11と放熱基板12からなり、樹脂基板11の開口部13に放熱基板12を嵌め込んだ構成であっても、絶縁性を保持しながら、放熱性及び発光効率を改善できる。 As described above, in the light emitting device 20, the insulation withstand voltage is secured by the ceramic layers 12b and 12d. At this time, since the base material of the heat radiating substrate 12 is aluminum as compared with the conventional heat radiating substrate made of AlN, the thermal conductivity is improved, and the reflectance is improved by the reflection between the ceramic layer 12b and the aluminum surface. .. That is, the light emitting device 20 using the circuit board 10 and the circuit board 10 has a configuration in which the circuit board 10 is composed of the resin board 11 and the heat radiating board 12, and the heat radiating board 12 is fitted in the opening 13 of the resin board 11. However, it is possible to improve heat dissipation and light emission efficiency while maintaining insulation.

発光装置20は、放熱基板12の上下の面にセラミック層12b、12dを備えていた。電気回路を構成する配線11a、12a、13aは、回路基板10の上面だけに存在するので、下面のセラミック層12d及び銅層11e、12e、13eを省くことができる。しかしながら、放熱基板12が金属基板12cを含むため、放熱基板12の下面側にセラミック層12dが存在すると、金属基板12cの角部が被膜されるため絶縁耐電圧が向上する。すなわち、放熱基板12は、金属基板12cの上面と下面にセラミック層12b、12dを備えていることが好ましい。また、銅層11e、12e、13eは放熱性を改善する。 The light emitting device 20 was provided with ceramic layers 12b and 12d on the upper and lower surfaces of the heat radiating substrate 12. Since the wirings 11a, 12a, 13a constituting the electric circuit exist only on the upper surface of the circuit board 10, the ceramic layer 12d and the copper layers 11e, 12e, 13e on the lower surface can be omitted. However, since the heat radiating substrate 12 includes the metal substrate 12c, if the ceramic layer 12d is present on the lower surface side of the heat radiating substrate 12, the corners of the metal substrate 12c are coated, so that the insulation withstand voltage is improved. That is, it is preferable that the heat radiating substrate 12 is provided with ceramic layers 12b and 12d on the upper surface and the lower surface of the metal substrate 12c. Further, the copper layers 11e, 12e and 13e improve heat dissipation.

発光装置20では、LEDダイ31から下方に向かって放射された光は、セラミック層12a又は金属基板12cの上面で反射し、上方に向かう。金属基板12cを構成するアルミニウムは、反射率が高いので、この金属基板12cを備えた発光装置20は、発光効率が高い。一方、アルミニウムも熱伝導率用の高い銅を金属基板12cの材料としても良い。すなわち、発光効率を重視するときは金属基板12cの材料をアルミニウムとし、放熱を重視するときは金属基板12cの材料を銅とするのが好ましい。高い反射率と熱伝導率を両立させるには、例えば、金属基板12を構成する銅板の表面を反射率の高い金属層で被膜すれば良い。 In the light emitting device 20, the light radiated downward from the LED die 31 is reflected by the upper surface of the ceramic layer 12a or the metal substrate 12c and is directed upward. Since the aluminum constituting the metal substrate 12c has a high reflectance, the light emitting device 20 provided with the metal substrate 12c has a high luminous efficiency. On the other hand, as for aluminum, copper having high thermal conductivity may be used as a material for the metal substrate 12c. That is, it is preferable that the material of the metal substrate 12c is aluminum when the luminous efficiency is important, and the material of the metal substrate 12c is copper when the heat dissipation is important. In order to achieve both high reflectance and thermal conductivity, for example, the surface of the copper plate constituting the metal substrate 12 may be coated with a metal layer having high reflectance.

発光装置20では、セラミック層43、45と銅層42、46の積層体(セラミック銅貼り付けシート41、47)を金属基板44に貼り付け、個片化してセラミック層12b、12dを形成していた。しかしながら、セラミック層の形成はこの方法に限定されない。例えば、金属基板44に、無機バインダとして機能するシリカゾル、オルガノポリシロキサン等に白色無機微粒子である酸化チタン等のフィラーを分散又は混合させたインク状の材料を塗布し、金属基板44を加熱して白色のセラミック層を形成しても良い。 In the light emitting device 20, a laminate of the ceramic layers 43 and 45 and the copper layers 42 and 46 (ceramic copper pasting sheets 41 and 47) is attached to the metal substrate 44 and individualized to form the ceramic layers 12b and 12d. It was. However, the formation of the ceramic layer is not limited to this method. For example, the metal substrate 44 is coated with an ink-like material in which a filler such as titanium oxide, which is white inorganic fine particles, is dispersed or mixed with a silica sol or an organopolysiloxane that functions as an inorganic binder, and the metal substrate 44 is heated. A white ceramic layer may be formed.

発光装置20では、LEDとしてLEDダイ31を使用し、蛍光樹脂を含む封止樹脂34で複数のLEDダイ31を被覆していた。しかしながら、本発明の発光装置では、LEDがLEDダイだけに限定されることはなく、例えば、放熱基板12上に複数のチップサイズパッケージを実装しても良い。また、発光装置20では、樹脂基板11は上面だけに配線11aを備えていたが、例えば、上側樹脂板11bの両面に配線を形成し、配線について樹脂基板11を多層化しても良い。 In the light emitting device 20, the LED die 31 was used as the LED, and the plurality of LED dies 31 were covered with the sealing resin 34 containing the fluorescent resin. However, in the light emitting device of the present invention, the LED is not limited to the LED die, and for example, a plurality of chip size packages may be mounted on the heat radiating substrate 12. Further, in the light emitting device 20, the resin substrate 11 is provided with wiring 11a only on the upper surface, but for example, wiring may be formed on both sides of the upper resin plate 11b, and the resin substrate 11 may be multi-layered for wiring.

10…回路基板、
11…樹脂基板、
11a、12a、13a、14…配線、
11a1、11e、11e1、12a1、12e、12e1、
13e、15、42、46…銅層、
11b…上側樹脂板、
11c…プリプレグ、
11d…下側樹脂板、
12…放熱基板、
12b、12d、43、45…セラミック層、
12c、44…金属基板、
13…開口部、
20…発光装置、
31…LEDダイ、
32…ワイヤ、
33…ダム、
34…封止樹脂、
35…電子部品、
41、47…セラミック銅貼り付けシート。
10 ... Circuit board,
11 ... Resin substrate,
11a, 12a, 13a, 14 ... Wiring,
11a1, 11e, 11e1, 12a1, 12e, 12e1,
13e, 15, 42, 46 ... Copper layer,
11b ... Upper resin plate,
11c ... prepreg,
11d ... Lower resin plate,
12 ... Heat dissipation board,
12b, 12d, 43, 45 ... Ceramic layer,
12c, 44 ... Metal substrate,
13 ... Opening,
20 ... Light emitting device,
31 ... LED die,
32 ... Wire,
33 ... Dam,
34 ... Sealing resin,
35 ... Electronic components,
41, 47 ... Ceramic copper pasting sheet.

Claims (4)

樹脂基板の開口部に放熱基板を嵌め込んだ回路基板において、
前記放熱基板は、金属基板及び前記金属基板に積層するセラミック層を含み、
前記セラミック層の上面に形成された配線の一部分は、前記樹脂基板の上面に形成された配線と接続する
ことを特徴とする回路基板。
In a circuit board in which a heat dissipation board is fitted in the opening of a resin board,
The heat radiating substrate includes a metal substrate and a ceramic layer laminated on the metal substrate.
A circuit board characterized in that a part of the wiring formed on the upper surface of the ceramic layer is connected to the wiring formed on the upper surface of the resin substrate.
前記金属基板は、上面と下面にそれぞれ前記セラミック層を備えていることを特徴とする請求項1に記載の回路基板。 The circuit board according to claim 1, wherein the metal substrate is provided with the ceramic layers on the upper surface and the lower surface, respectively. 前記金属基板は、アルミニウム又は銅からなっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の回路基板。 The circuit board according to claim 1 or 2, wherein the metal substrate is made of aluminum or copper. 樹脂基板の開口部に放熱基板を嵌め込んだ回路基板が用いられた発光装置において、
前記放熱基板は、金属基板及び前記金属基板に積層するセラミック層を含み、
前記セラミック層の上面に複数のLEDが実装されるとともに、
前記セラミック層の上面に形成された配線の一部分は、前記樹脂基板の上面に形成された配線と接続する
ことを特徴とする発光装置。
In a light emitting device in which a circuit board in which a heat radiating board is fitted in an opening of a resin board is used.
The heat radiating substrate includes a metal substrate and a ceramic layer laminated on the metal substrate.
A plurality of LEDs are mounted on the upper surface of the ceramic layer, and at the same time,
A light emitting device characterized in that a part of the wiring formed on the upper surface of the ceramic layer is connected to the wiring formed on the upper surface of the resin substrate.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007088084A (en) * 2005-09-20 2007-04-05 Matsushita Electric Works Ltd Light-emitting device
JP2007317701A (en) * 2006-05-23 2007-12-06 Koha Co Ltd Substrate for light source, and illuminator employing it
WO2012026418A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 株式会社村田製作所 Semiconductor device
JP2017063177A (en) * 2015-09-22 2017-03-30 レイベン・テクノロジーズ・(ホンコン・)リミテッド Manufacturing method of printed circuit board with micro-radiators

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007088084A (en) * 2005-09-20 2007-04-05 Matsushita Electric Works Ltd Light-emitting device
JP2007317701A (en) * 2006-05-23 2007-12-06 Koha Co Ltd Substrate for light source, and illuminator employing it
WO2012026418A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 株式会社村田製作所 Semiconductor device
JP2017063177A (en) * 2015-09-22 2017-03-30 レイベン・テクノロジーズ・(ホンコン・)リミテッド Manufacturing method of printed circuit board with micro-radiators

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