JP3539563B2

JP3539563B2 - 発光素子用積層板およびそれを使用した表示体

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Publication number: JP3539563B2
Application number: JP2001243180A
Authority: JP
Inventors: 良治杉浦; 由紀山岡; 正幸桜井
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Hitachi AIC Inc
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: JP2003086847A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＥＤ等の発光体を実装する発光素子用積層板およびそれを使用した表示体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の発光素子用積層板においては、銅張積層板の銅箔が形成された側の表面に非貫通穴（凹設穴）が陥没して形成され、この非貫通穴内に貴金属めっき膜が形成されている。非貫通穴内にはＬＥＤが収容され、ＬＥＤから発光された光が非貫通穴内で吸収されず貴金属めっき膜で反射するように、凹設穴の内壁の貴金属めっき膜を反射板として機能させている。
【０００３】
図６は従来の発光素子用積層板の製造方法を説明するための断面図である。図７は従来の発光素子用積層板にＬＥＤを実装した状態を説明するための要部の断面図である。図８はこの種の発光素子用積層板を使用した大型表示体の正面図である。これらの図に基づいて従来技術を説明する。
図８において、全体を符号４０で示す大型表示体には、ｍ列×ｎ段のマトリックス状にＬＥＤ５５を配列するため非貫通穴４８が形成された後述する発光素子用積層板５４が備えられている。これら多数個の非貫通穴４８内にはＬＥＤ５５が収容されており、これら多数個の非貫通穴４８内のＬＥＤ５５を選択的に発光させることにより、この表示体４０は文字や図形等が表示されるように構成されている。
【０００４】
次に、図６を用いて従来の発光素子用積層板の製造方法を説明する。
同図（ａ）において、４４は銅張積層板であって、絶縁樹脂材４５の上面に銅箔４６が形成されている。
【０００５】
同図（ｂ）に示すように、片面の銅張積層板４４の銅箔４６側から先端部の刃４７ａが円錐台状に形成されたφ０．７〜φ１．０ｍｍ、刃先角度８０〜１００°のドリル４７によって、所定の位置の所定の深さまで穿孔する。同図（ｃ）に示すように、絶縁樹脂材４５の部位には、ドリル４７の刃４７ａと同形状である円錐台状の非貫通穴４８が形成される。次いで、この非貫通穴４８および銅箔４６上の全面に銅めっきを施す。
【０００６】
同図（ｄ）に示すように、エッチング処理し所定のパターンを形成する。次に、ニッケルめっきを行うことにより、ランド部４６ａ上および非貫通穴４８の内壁にニッケルめっき膜５０を形成するとともに、ワイヤーボンディング用の導体部４６ｂ上と、配線パターン４６ｃ上にもニッケルめっき膜５０を形成する。
【０００７】
同図（ｅ）に示すように、これらニッケルめっき膜５０上に金属めっきの一種である金めっき処理を行うことにより、非貫通穴４８の内壁は金めっき膜で被覆された反射板５１が形成される。同時に、ワイヤーボンディング用の導体部４６ｂ上に金めっき膜によって覆われたワイヤーボンディング端子部５２が形成されるとともに、パターン配線４６ｃ上にも金めっき膜によって覆われた部品搭載部５３が形成され、発光素子用積層板５４が形成される。
【０００８】
図７に示すように、通常このように形成された発光素子用積層板５４の非貫通穴４８（凹設穴）の底部を覆う反射板５１上にＬＥＤ５５を面付け実装し、このＬＥＤ５５の複数の上面端子部とボンディングワイヤー５６，５６をワイヤーボンディング端子部５２，５２に電気的に接続する。次いで、透明な合成樹脂５８によって、ＬＥＤ５５とボンディングワイヤー５６を樹脂封止することにより、表示体４０が形成される。
【０００９】
このように形成された表示体４０において、ＬＥＤ５５から発光された光のうち、ほぼ上方に直進する光は透明な合成樹脂５８内を透過し、そのまま非貫通穴４８の開口部から放射される。一方、ＬＥＤ５５から発光された光のうち、ＬＥＤ５５の周囲方向に拡散しようとする光は、透明な合成樹脂５８内を透過した後、非貫通穴４８の内壁に形成された金めっき膜の反射板５１で反射し、吸収や拡散が抑制されて非貫通穴４８の開口部から図中で示す上部方向に放射される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の発光素子用積層板の製造方法においては、凹設穴の開口部の直径０．７〜１．０ｍｍの小さな円錐台状の非貫通穴４８を形成する必要があるために、小径のドリル４７の刃４７ａも円錐台状に形成した高精度、高品質の特殊なドリルを使用しなければならかった。また、この特殊なドリルを使用したとしても非貫通穴４８の底部を平坦状に形成するのは難しく、平坦化するための２次加工が必要になっていた。さらに、深さ方向のばらつきを少なくするために、非貫通穴４８の深さ方向の制御を行いながらの穿孔作業になるので、多数の非貫通穴４８を１個ずつ高精度、高品質に穿孔しなければならなかった。しかも、穿孔する穴が貫通穴ではなく非貫通穴４８であるために、発光素子用積層板を複数枚重ねて、一度に穿孔するというようなことができなかった。このため、生産性が著しく低下するばかりか、製造コストが増大していた。さらに、ドリルで切削された非貫通穴４８の内壁の加工面に微細な凹凸が残るため、非貫通穴４８の底面の平坦度が悪く、また、この内壁に析出するめっき膜の密着性が悪く、品質も低下するという問題もあった。
【００１１】
さらに、ボンディング端子部５２と部品搭載部５３には、ワイヤーボンディングの接続信頼性と面付け部品の半田接続性の信頼性の向上を図るため、貴金属めっきの中でも金めっき膜で覆うことが一般的である。したがって、ＬＥＤ５５を収納搭載する凹部形状の非貫通穴４８内も金めっき膜が形成されることになる。しかし、金めっき膜の反射板では、白色や青色の光を発光するＬＥＤ５５の発光周波数帯の波長が金めっき膜に吸収され反射効率が大幅に低下するという問題があった。
【００１２】
本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、第１の目的は生産性を向上させることにある。また、第２の目的は精度、品質の向上と安定性を図ることにある。また、第３の目的は高精度、高品質であり、かつ安価な製品を提供することにある。
【００１３】
第４の目的は白色や青色の光を発光するＬＥＤを搭載する場合において、陥没穴の底面や壁面に反射効率のよい白色系の金属めっき膜を部分的に形成するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、繊維入り樹脂のコア材と、このコア材上に半硬化状態のプリプレグや接着フィルムなどのボンディングシートを介して積層圧着した圧延銅箔とからなり、ボンディングシートに凹設する銅箔で覆われた凹設穴を設けたものである。
したがって、凹設穴の表面にめっき膜を形成する必要がない。
【００１５】
また、請求項２に係る発明は、プレス成形によって破損し品質低下した凹設穴の部位の銅箔を除去した後、再度電解めっきをしてボンディングシートに凹設する凹設穴を電解銅箔で覆われた凹設穴とするものである。
したがって、電解銅箔は銅張積層板の基材に投錨効果によって接合される。
【００１６】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記凹設穴をテーパーとし、前記銅箔上を貴金属めっきまたは白色系金属めっき等によって覆ったものである。
したがって、貴金属めっきまたは白色系金属めっき膜が反射板として凹設穴の底面や壁面に形成され、反射効率のよい白色系の金属めっき膜が反射板の機能をするものである。
【００１７】
また、請求項４に係る発明は、請求項１ないし３に係る発明において、前記凹設穴の底部にＬＥＤを面付け実装し、このＬＥＤと前記圧延銅箔または電解銅箔上に形成した端子部とをボンディングワイヤーで電気的に接続する。
したがって、大型表示体が形成できる。
【００１８】
また、請求項５に係る発明は、請求項１ないし３に係る発明において、前記凹設穴の底部にＬＥＤを導電性ペーストやバンプで面付け実装し、このＬＥＤと前記凹設穴の底部に形成した端子部とを電気的に接続する。
したがって、ボンディングワイヤーによる電気的接続が不要になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係る発光素子用積層板の製造方法の実施例１の前半の工程を説明するための断面図、図２は同じく実施例１の製造方法の後半の工程を説明するための断面図である。
図１（ａ）において、１はガラス繊維入りのエポキシ樹脂によって形成されたコア材、２は半硬化状態のガラス繊維を含まないエポキシ樹脂によって形成されたボンディングシート、３は圧延銅箔である。
【００２０】
同図（ｂ）に示すように、プレス成型機の定盤５上にコア材１を載置し、このコア材１上にボンディングシート２を載置し、このボンディングシート２上に圧延銅箔３を載置し、加圧と加熱によってこれらを積層する。６はプレス成型機の上金型であって、円錐台状に形成されたポンチ７が設けられており、このポンチ７を圧延銅箔３側からボンディングシート２内に加圧する。
【００２１】
ボンディングシート２は半硬化状態になって柔軟性、弾力性があることにより、プレス成型機の上金型６のポンチ７はボンディングシート２内に圧入する。このとき、通常の銅張積層板に使用される電気めっき法で作られる電解銅箔では、耐折性、展性、延性が小さいため、銅板からロール圧延法で作られる圧延銅箔３を使用する。圧延銅箔３もポンチ７によって加圧されるが、圧延銅箔３が展性に優れていることにより、圧延銅箔３は亀裂が入ったり破損することなく、また厚みが不均一になることもなく、同図（ｃ）に示すように、ポンチ７の外形に沿って塑性変形する。
【００２２】
このプレス成型機によって加圧するときに、ボンディングシート２を加熱する。さらに、加圧したまま高温加熱を約１０〜３０分すると、ボンディングシート２は固化するので、冷却しながらプレス成型機を上昇させ、ボンディングシート２に対するポンチ７の加圧を解除すると、図２（ａ）に示すように、ボンディングシート２にポンチ７の外形と同形状の凹設穴１０がボンディングシートに銅箔で覆われた凹設穴１０として形成される。
【００２３】
ボンディングシート２は、プレス成型機の加圧・加温によって、定盤５とプレス成型機の上金型６とによって挟まれ、コア材１と圧延銅箔３とがボンディングシート２を介して圧着されていることによって、ボンディングシート２が加熱によって固化するときに、コア材１と圧延銅箔３とがボンディングシート２に固着する。したがって、凹設穴１０の内壁全体にも圧延銅箔３が固着されている。この場合、圧延銅箔３は展性、延性が良好であるという属性を有していることにより、ボンディングシート２に密着して固着され、ボンディングシート２から剥離するようなことが防止される。
【００２４】
同図（ｂ）に示すように、圧延銅箔３にエッチングを施し、凹設穴１０の内壁全体に設けた反射板用導体部３ａと、この反射板用導体部３ａを挟むようにして設けられたワイヤーボンディング用の導体部３ｂと、配線パターン３ｃとを形成する。
【００２５】
同図（ｃ）に示すように、電気めっき法によりニッケルめっき処理を行うことにより、反射板用導体部３ａと、ワイヤーボンディング用の導体部３ｂと、配線パターン３ｃ上にニッケルめっき膜１１を形成する。これらニッケルめっき膜１１上に金めっき処理を行うことにより、凹設穴１０の内壁には金めっき膜で被覆された反射板１５が形成される。同時に、ワイヤーボンディング用の導体部３ｂ上に金めっき膜によって覆われたワイヤーボンディング端子部１６が形成されるとともに、パターン配線３ｃ上に金めっき膜によって覆われた部品搭載部１８が形成され、発光素子用積層板１９が形成される。
【００２６】
このように、半硬化状態のボンディングシート２にプレス成型機の上金型６のポンチ７を加圧することによって凹設穴１０を形成したので、プレス成型機の上金型６に多数のポンチ７を設けることにより、一度に多数の凹設穴１０を形成することができ、このため生産性が向上する。また、プレス成型機は特殊な成型機が要求されないから高価なプレス成型機を必要としないだけでなく、多くの加工時間を必要としないで容易に凹設穴１０を形成することができるから高精度、高品質で安価な製品を供給することができる。また、凹設穴１０の内壁には展性、延性が良好な圧延銅箔が設けられていることにより、凹設穴１０の内壁にめっき膜を形成する必要がないから、めっき膜の剥離等がなくなるので品質が向上する。また、一度に多数の凹設穴１０を形成することができることにより、これら多数の凹設穴１０内にＬＥＤを収納することにより、大型の表示体を形成することができる。
【００２７】
図３は白色や青色の光を発光するＬＥＤを搭載する場合において、発光素子用積層板１９の凹設穴１０の内壁を白色や青色の光に対して反射効率のよいめっき膜を部分的に形成する方法を説明するための断面図である。
すなわち、上述した図２（ｃ）において形成した発光素子用積層板１９に、図３（ａ）に示すように、凹設穴１０を除く部位にめっきマスク２１を形成する。このような状態としてから同図（ｂ）に示すように、ニッケルめっき処理を行い、凹設穴１０の金めっき膜上にニッケルめっき膜を形成し、反射板２２を形成する。同図（ｃ）に示すように、めっきマスク２１を剥離することにより、ワイヤーボンディング端子部１６と部品搭載部１８とが金めっき膜によって覆われ、ＬＥＤを搭載する部位のみに部分的にニッケルめっき膜によって覆われた反射板２２が形成される。このように、凹設穴１０に部分的にニッケルめっきを形成するのに、ニッケルめっき膜を形成する部位以外にめっきマスク２１を形成するようにしたことにより、ニッケルめっき膜を形成する部位を必要最小限の範囲とすることができるから、高密度配線が可能になる。
【００２８】
図４は本発明に係る発光素子用積層板の製造方法の実施例２の工程を説明するための断面図である。
同図（ａ）において、３０は銅張積層板であって、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂によって形成されたコア材３３上に可撓性を有するフィルムシート３１が積層され、このフィルムシート３１の表面には銅箔３２が形成されている。同図（ｂ）に示すように、プレス成型機の定盤５上にコア材３３と銅箔３２付きのフィルムシート３１を重ねて載置し、プレス成型機の上金型６のポンチ７を銅箔３２側から半硬化状態になって柔軟性、弾力性があるフィルムシート３１内に加圧する。同図（ｃ）に示すように、プレス成型機の加圧によって剥離したり、クラックの入った破損した銅箔３２をエッチングにより除去する。
次に同図（ｄ）に示すように、このフィルムシート３１の表面３１ａ上に無電解銅めっきによって電解銅箔３４を形成する。フィルムシート３１の表面３１ａにはフィルムシート３１と電解銅箔３４とが強く密着するように微細な凹凸が形成されている。従ってこのフィルムシート３１の表面３１ａ上に無電解銅めっきによって密着力の強い電解銅箔３４を形成することができる。
【００２９】
このとき、上述したように、電解銅箔３４はフィルムシート３１の微細な凹凸が形成された表面３１ａ上に設けられているから、電解銅箔３４は投錨効果によってフィルムシート３１の表面３１ａに接合されているので、電解銅箔３４が表面３１ａから剥離するようなことがない。また、フィルムシート３１は可撓性を有するから、プレス成型機の上金型６を下型５から離型することにより、同図（ｄ）に示すように、電解銅箔３４が内壁に設けられた凹設穴３５が形成される。このように、上述した第１の実施の形態と同様に、プレス成型機の上金型６に多数のポンチ７を設けることにより、一度に多数の凹設穴３５を形成することができ、このため生産性が向上する。
【００３０】
図５は本発明に係る表示体におけるＬＥＤの実装構造の変形例を示す断面図である。
この図５におけるＬＥＤの実装構造が、上述した図２（ｃ）に示すものと異なる点は、ＬＥＤ５５の実装に際して、ボンディングワイヤーを必要とすることなく、バンプ３９，３９を介してバンプ端子部３７，３８に面付け実装した点にある。すなわち、凹設穴１０の底部に、反射板１５から連設された一対のバンプ端子部３７，３８を設け、これら一対のバンプ端子部３７，３８を凹設穴１０の底部の中心を横切る溝３６によって互いに電気的に絶縁状態としたものである。溝３６は凹設穴１０の内側面に設けた反射板１５にも延設され、この反射板１５に延設された部位は、反射板１５の反射効率を考慮した場合、上下方向に向かってジグザグ状に形成することが望ましい。このように、ＬＥＤ５５を電気的に接続するのに、ボンディングワイヤーを必要としないから断線することがなく歩留まりが向上する。なお、バンプ３９，３９を介して面付け実装したが、導電性ペーストを介して直接面付け実装してもよい。
【００３１】
【実施例】
ボンディングシート２は、厚さ約７０μｍのフィルムを４〜１０枚重ね、全体の厚さを約０．３〜０．７ｍｍとした。また、半硬化状態で柔軟性なボンディングシート２を保持し、補強するためコア材１の厚みは、０．５ｍｍ以上とした。凹設穴１０の開口部の直径を０．７〜１．０ｍｍで深さ０．５ｍｍ、テーパ角度θを４５°とした。１枚の発光素子用積層板１９に約１００個の凹設穴１０を一度の加圧によって形成した。
【００３２】
なお、本実施の形態では、コア材１およびボンディングシート２をガラス繊維入りのエポキシ樹脂としたが、ガラス繊維入りのポリイミド樹脂としてもよく、またガラス以外の繊維でもよい。また、白色や青色の光に対して反射効率のよい白色系金属めっき膜としてニッケルめっき膜を形成したが、錫または銀等の他の貴金属めっき膜によって形成してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、凹設穴の内壁にめっき膜を形成する必要がないから、めっき膜の剥離等がなくなるので品質が向上する。
【００３４】
また、請求項１および２に係る発明によれば、一度に多数の凹設穴を形成することができるので生産性が向上する。
【００３５】
また、請求項３に係る発明によれば、凹設穴の内壁を白色や青色の光に対して反射効率のよいめっき膜を形成することができる。
【００３６】
また、請求項４および５に係る発明によれば、一度に多数の凹設穴を形成することができるので大型の表示体を形成することができる。
【００３７】
また、請求項５に係る発明によれば、ボンディングワイヤーを必要としないから断線することがなく歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発光素子用積層板の製造方法の実施例１の前半の工程を説明するための断面図である。
【図２】本発明に係る発光素子用積層板の製造方法の実施例１の後半の工程を説明するための断面図である。
【図３】本発明に係る発光素子用積層板において、白色や青色の光を発光するＬＥＤを搭載する場合における白色や青色の光に対して反射効率のよいめっき膜を部分的に形成する方法を説明するための断面図である。
【図４】本発明に係る発光素子用積層板の製造方法の実施例２の工程を説明するための断面図である。
【図５】本発明に係る表示体におけるＬＥＤの実装構造の変形例を示す断面図である。
【図６】従来の発光素子用積層板の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】発光素子用積層板にＬＥＤを実装した状態を説明する要部の断面図である。
【図８】発光素子用積層板を使用した大型表示体の正面図である。
【符号の説明】
１…コア材、２…ボンディングシート、３…圧延銅箔、６…上金型、７…ポンチ、１０，３５…凹設穴、１５，２２…反射板、１６…ワイヤーボンディング端子部、１９…発光素子用積層板、２１…めっきマスク、３１…フィルムシート、３４…電解銅箔、３６…溝、３７，３８…バンプ端子部、３９…バンプ。

Claims

繊維入り樹脂のコア材と、このコア材上に半硬化状態のボンディングシートを介して積層圧着した銅箔とからなり、前記ボンディングシートに凹設する銅箔で覆われた凹設穴を設けたことを特徴とする発光素子用積層板。
繊維入り樹脂のコア材と、このコア材上に半硬化状態のボンディングシートを介して積層圧着した銅箔とからなる発光素子用積層板において、プレス成形による凹設穴の部位の銅箔を除去した後、電解銅箔で覆われた凹設穴を設けたことを特徴とする発光素子用積層板。
請求項１または２記載の発光素子用積層板において、前記凹設穴をテーパー形状とし、前記銅箔上を貴金属めっきまたは白色系金属めっき等によって覆ったことを特徴とする発光素子用積層板。
請求項１ないし３記載の発光素子用積層板において、前記凹設穴の底部にＬＥＤを面付け実装し、このＬＥＤと前記銅箔表面上に形成した端子部とをボンディングワイヤーで電気的に接続することを特徴とする表示体。
請求項１ないし３記載の発光素子用積層板において、前記凹設穴の底部にＬＥＤを導電性ペーストやバンプで面付け実装し、このＬＥＤと前記凹設穴の底部に形成した端子部とを電気的に接続することを特徴とする表示体。