JP5186709B2

JP5186709B2 - Ｌｅｄ基板

Info

Publication number: JP5186709B2
Application number: JP2008083503A
Authority: JP
Inventors: 英樹吉田; 洋祐大久保
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2028-03-27
Also published as: JP2009239035A

Description

本発明は、ＬＥＤ素子を搭載するＬＥＤ基板に関し、より詳細には、搭載したＬＥＤ素子から発光される光を効率よく反射し、かつ放熱性のよい金属層を有し、発光強度と放熱性の優れたＬＥＤ基板に関する。

ＬＥＤ素子から発光される光を反射させる反射部材として、銅箔上に銅めっきや金めっきを使用したＬＥＤ基板が知られているが、このようなＬＥＤ基板では、ＬＥＤ素子からの光が赤色系の反射光となり、反射率が低下する。そこで、反射部材として、銀、ニッケルなどの銀白色系の金属めっき薄膜を備えたＬＥＤ基板が開示されている（特許文献１、２）。
特開２００６−０８０１１７号公報特開２００７−１８９００６号公報

しかしながら、特許文献１、２では、スリット部を設けた絶縁基板と、このスリット部に露出する反射部材とを接着シートを用いて一体化させておき、絶縁基板の表面と、絶縁基板のスリット部側端面と、反射部材の表面を覆うように、銀白色系のめっきが処理される工法であるため、反射部材の表面もめっきされ、鏡面にはなり難い。また、反射部材は、めっき液にさらされるので、めっき液への影響がないものを選ぶ必要があり、例えば、反射率や放熱性が高くても、めっき液に溶解し易いアルミニウム等の部材を使用することは困難であった。

一方で、近年、ＬＥＤの用途が室内照明等に拡大されるに伴って、輝度向上に対する要求が強まっており、反射部材を鏡面とする必要が生じている。さらに、輝度向上に伴い、発熱量も増すため、より放熱性のよい反射部材を使う必要がある。しかし、上記従来技術では、これらの要求に応えることが難しいという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、反射部材の表面にはめっき等の処理がなされず、当初の表面を維持できる工法をとることができ、しかも絶縁基板のスリット部側端面は被覆部で被覆される構造とすることによって、表面が鏡面で放熱性のよい反射部材を用いれば、搭載したＬＥＤ素子から発光された光の反射率が高いため、発光強度が高く、かつ、放熱性がよいため、輝度が高く発熱量が大きいＬＥＤ素子にも対応可能なＬＥＤ基板を提供することを目的とする。

本発明は、次のものに関する。
（１）ＬＥＤ素子との接続端子を備える絶縁基板と、この絶縁基板の片面に設けられた接着層と、この絶縁基板および接着層を貫通するスリット部と、前記接着層によって前記絶縁基板と接着され、前記スリット部内に露出した面上にＬＥＤ素子が搭載される反射部材とを有し、前記絶縁基板のスリット部側の端面に、前記ＬＥＤ素子から照射される光を遮蔽する被覆部が形成され、この被覆部と前記反射部材との間に前記接着層による離間を有するＬＥＤ基板。
（２）上記（１）において、被覆部が、めっきにより形成されたＬＥＤ基板。
（３）上記（１）または（２）において、被覆部と反射部材とが異種金属であるＬＥＤ基板。
（４）上記（１）から（３）の何れかにおいて、絶縁基板と接着層との間にも、被覆部が設けられたＬＥＤ基板。
（５）上記（１）から（４）の何れかにおいて、反射部材がアルミニウムであり、前記反射部材のスリット部内に露出した面が鏡面であるＬＥＤ基板。

本発明によれば、反射部材の表面にはめっき等の処理がなされず、当初の表面を維持できる工法をとることができ、しかも絶縁基板のスリット部側端面は被覆部で被覆される構造とすることによって、表面が鏡面で放熱性のよい反射部材を用いれば、搭載したＬＥＤ素子から発光された光の反射率が高いため、発光強度が高く、かつ、放熱性がよいため、輝度が高く発熱量が大きいＬＥＤ素子にも対応可能なＬＥＤ基板を提供することができる。

図１に、本発明のＬＥＤ基板の一例の断面図を示す。本願発明のＬＥＤ基板は、絶縁基板１と、この絶縁基板１の片面に設けられた接着層２と、この絶縁基板１および接着層２を貫通するスリット部３と、前記接着層２によって前記絶縁基板１と接着され、前記スリット部内に露出した面（スリット部内露出面５）上にＬＥＤ素子６が搭載される反射部材４とを有し、前記絶縁基板１のスリット部側の端面７に、前記ＬＥＤ素子６から照射される光を遮蔽する被覆部８が形成され、この被覆部８と前記反射部材４との間に離間９を有するＬＥＤ基板である。

本発明の絶縁基板１は、表層の接続端子やスリット部３、被覆部８等を設ける基体となるものである。また、絶縁体のみを有する基板以外に、片面または両面に銅箔１０を有する、いわゆる銅張積層板も含む。一般のパッケージ基板に用いられるものを使用することができ、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を含浸させた、いわゆるガラスエポキシ基板やガラスポリイミド基板を用いることができる。

本発明の接着層２は、絶縁基板１と反射部材４とを接着するものである。絶縁基板１と接着層２とを直接接着するものに限定されず、これらの間に銅箔１０や銅めっき１１等の他の部材を介在して接着するものを含む。接着層２としては、仮接着可能であるものであればよく、一般のパッケージ基板の製造において、構成材間の接着に使用されているものを使用することができる。例えば、高分子量エポキシ樹脂を主成分とする接着シート２等を使用することができる。接着シート２としては、ＡＳ−３０００、ＡＳ２６００Ｗ（日立化成工業株式会社製商品名）等が例示できる。接着シート２の厚みは、ＬＥＤ素子６の発光面の高さが約０．１ｍｍであるため、これと同等以下の０．０１〜０．１０ｍｍとするのが好ましい。

本発明のスリット部３は、絶縁基板１と反射部材４が接着層２により一体化された際に、反射部材４が露出する領域を設けるためのものであり、この領域内にＬＥＤ素子６を搭載するものである。例えば、絶縁基板１をルータ等で加工することにより形成される。

本発明の反射部材４は、ＬＥＤ素子６からの発光を反射するとともに、生じた熱を放熱するためのものである。反射部材４は、ＬＥＤ素子６からの発光を反射し、かつ放熱するものであれば使用できる。例えば、銅や金等の赤色系金属材料や、銀、ニッケル、アルミニウムなどの銀白色系の金属材料が挙げられる。ＬＥＤ素子６からの発光が青色の場合（超高輝度ＬＥＤ）は、反射部材４として、銀、ニッケル、アルミニウムなどの銀白色系の金属材料が望ましい。また、室内照明用途等で、高い発光強度とともに高放熱性が要求される場合は、反射面を鏡面に調整した、いわゆる高反射アルミニウムを用いるのが望ましい。なお、高反射アルミニウムとは、金属アルミニウムの表面を鏡面に仕上げたうえで、その表面に反射率の高い酸化皮膜を形成したものである。これにより、超高輝度ＬＥＤ素子６を搭載した場合でも、ＬＥＤ素子６からの発光を効率で反射でき、放熱性もよいので、高い発光強度とともに高放熱性が実現できる。

反射部材４は、接着層２によって絶縁基板１と接着され、スリット部３内に表面が露出する。このような構成により、反射部材４の表面を、高反射状態（鏡面状態）のまま、スリット部３内に露出させることができる（スリット部内露出面５）。また、接着層２により絶縁基板１と接着したままの状態で反射部材４として使用できるので、反射部材４の材質を選択する際の自由度が拡大する。これにより、高反射アルミニウムを使用することも可能であり、ＬＥＤ素子６からの発光が青色の場合でも、ＬＥＤ素子６からの発光を高効率で反射できるので、高い発光強度が実現できる。

本発明において、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）素子６は、光を放射する発光素子の一種をいう。本発明で使用するＬＥＤ素子６としては、一般にＬＥＤ基板に使用されるものが使用できるが、特には青色の、いわゆる超高輝度ＬＥＤ素子であると、高反射率でかつ高放熱性である特徴を生かすことができるため望ましい。

ＬＥＤ素子６は、反射部材４のスリット部３内に露出した面（スリット部内露出面５）上に搭載される。これにより、ＬＥＤ素子６の周りが絶縁基板１のスリット部側端面７と反射部材４によって囲まれ、ＬＥＤ素子６の上部が開放された状態となる。このため、ＬＥＤ素子６からの発光が周囲に漏れるのを抑制でき、スリット部側端面７や反射部材４からの反射と相俟って、上方への発光を高効率で実現できる。

本発明において、被覆部８とは、ＬＥＤ素子６から発光された光を反射するとともに、直接、絶縁基板１のスリット部側端面７に照射されるのを防止するものであり、絶縁基板１のスリット部側端面７を覆うように設けられる。被覆部８としては、ＬＥＤ素子６から発光された光を反射して光を遮蔽できるものであれば、特に制限はないが、めっきが、スリットや貫通孔等の微細な構造でも一括で形成できる点から望ましい。めっきとしては、パッケージ基板の製造プロセスで一般的に用いられるものを使用することができ、無電解銅めっき、電気銅めっき、無電解銀めっき、電解銀めっき、無電解ニッケルめっき、電解ニッケルめっき、無電解金めっき、電解金めっき、無電解スズめっき、電解スズめっき等を挙げることができる。反射率が高く、長期間の使用によって変色や劣化しない点から、めっきで形成された被覆部８の表面には、ニッケル−金めっき１２を施すのが望ましい。

絶縁基板１のスリット部側端面７には、ＬＥＤ素子６から照射される光を反射するとともに、遮蔽する被覆部８が形成される。これにより、ＬＥＤ素子６からの発光強度を向上できるとともに、光が、直接、絶縁基板１のスリット部側端面７に照射されるのを防止することができ、長期間の使用においても、ＬＥＤ素子６からの発光によって、絶縁基板１が分解して劣化したり、剥離したりするのを防止することができる。このため、高い発光強度とともに、高信頼性を確保したＬＥＤ基板を提供することができる。

被覆部８と反射部材４との間には、離間９を有する。つまり、被覆部８と反射部材４とは、直接は接触しておらず、離れた状態となっている。これは、例えば、被覆部８と反射部材４との間に、接着層２を介するようにすることによって実現できる。これにより、被覆部８と反射部材４とを、それぞれ別々に準備しておき、接着層２などを用いて、両者を一体化する工法をとることができる。このため、従来のように、スリット部３を形成した絶縁基板１と反射部材４を一体化した後でめっきする工法を用いなくても、絶縁基板１のスリット部側端面７には被覆部８を形成することができる。さらに、スリット部３を形成した絶縁基板１と反射部材４を一体化した後でめっきを行わないので、反射部材４として高反射率で高放熱性の部材を用いることが可能になる。このように、反射部材４の表面にはめっき等の処理がなされず、当初の表面を維持できる工法をとることができる。

以上の構成により、反射部材４の表面にはめっき等の処理がなされず、当初の表面を維持できる工法をとることができ、しかも絶縁基板１のスリット部側端面７は被覆部８で被覆される構造とすることにより、表面が鏡面の反射部材４を用いれば、搭載したＬＥＤ素子６から発光された光の反射率が高いため、ＬＥＤ素子６の光変換効率が高く、かつ、長期間の使用においても絶縁基板１の劣化を抑制可能なＬＥＤ基板を提供することができる。

被覆部８はめっきで形成するのが望ましい。被覆部８をめっきで形成する方法は、例えば、銅箔１０と一体化した絶縁基板１にスリット部３を設けておき、このスリット部３に対して、無電解銅めっき、または、無電解銅めっきと電気銅めっきにより、銅めっき１１を形成する方法が挙げられる。これにより、多数のスリット部３に被覆部８を一括して容易に形成することができる。また、めっきはつきまわりがよいので、微細なスリット部３であっても、被覆部８の形成が容易である。

被覆部８は、表面に銀めっきを行うと、銀白色系の金属めっき薄膜が形成され、ＬＥＤ素子６からの発光が青色の場合でも、比較的反射率を低下させないので望ましい。また、表面にニッケル−金めっき１２を形成すると、被覆部８の表面の反射率の経時変化が少ないうえ、被覆部８以外に、ワイヤボンディング端子やはんだ接続端子１４を有する場合にこれらにも一括形成でき、しかも、ワイヤボンディング性やはんだ付け性を付与できるので望ましい。

被覆部８と反射部材４とは、異種金属であるのが望ましい。これは、上述したように、被覆部８としては形成が容易なめっきで形成可能な部材を選択し、一方、反射部材４としては反射率が高く放熱性のよい部材を選択することが可能となる。例えば、被覆部８は、銅めっき１１上にニッケル−金めっき１２を形成し、一方、反射部材４は、表面を鏡面仕上げとした高反射アルミニウムで構成するということが可能となる。このため、被覆部８の形成が容易で、かつ、高反射率で高放熱性のＬＥＤ基板を得ることができる。

図１に示すように、絶縁基板１と接着層２との間にも、例えば銅箔１０と銅めっき１１により被覆部８が設けられるのが望ましい。これにより、ＬＥＤ素子６からの発光が、接着層２を介して、下側から絶縁基板１に回り込むのを防止することができる。このため、長期間使用時においても、ＬＥＤ素子６からの発光が照射されることによる絶縁基板１の劣化を防止することができ、さらに信頼性の向上を図ることができる。

反射部材４がアルミニウムであり、反射部材４のスリット部３内に露出した面（スリット部内露出面５）が鏡面であるのが望ましい。アルミニウムは銀白色系であるため、室内照明用途等で、超高輝度ＬＥＤ素子が用いられる場合にも、ＬＥＤ素子６からの光を高効率で反射でき、放熱性もよいので、発光強度が高く、放熱性のよいＬＥＤ基板が実現できる。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されない。

絶縁基板１の両面に、１８μｍの銅箔１０を有した、厚さ０．０６ｍｍのＣＣＬ−ＨＬ８２０（三菱ガス化学株式会社製商品名）を準備し、ＮＣ穴明けで貫通孔を、スリットルーターでスリット部３を形成する。スリット部３は、長径６ｍｍ×短径１ｍｍ〜長径２０ｍｍ×短径２ｍｍである。

次に、無電解銅めっきを施し、貫通孔の内壁とスリット部３の内壁とを含む全面に、約５μｍの銅めっき１１を形成した後、エッチングで回路を形成する。

次に、ソルダーレジスト（図示しない。）を形成する。使用したソルダーレジストは、ＤＳＲ−２２００Ｗ１０−１３（タムラ化研株式会社製商品名）である。

次に、一方の面（Ｌ２面）だけをマスキングし、他方の面（Ｌ１面）と、貫通孔の内壁と、スリット部３の内壁とに、ニッケル−金めっき１２を形成した後、Ｌ２面のマスクを剥離する。これにより、絶縁基板１のスリット部側端面７には被覆部８が形成される。

次に、ＭＢ１００（マクダーミッド社製商品名）を用いて、Ｌ２面の銅の粗化処理を行う。これにより、マスキングした一方の面（Ｌ２面）の銅表面だけが粗化される。

次に、粗化した銅表面（Ｌ２面）に、接着シート２ＡＳ３０００、または、ＡＳ２６００Ｗ（何れも日立化成工業株式会社製商品名）を、１４０℃、４ＭＰａ、３０分の条件で仮接着する。

次に、Ｌ２面側から、炭酸ガスレーザを用いて、貫通孔とスリット部３上を覆う接着シート２を除去する。これにより、貫通孔とスリット部３を除いたＬ２面の全面に、接着シート２が形成された接着シート２付き基板が準備される。

次に、一方の面を鏡面仕上げとした高反射アルミニウム板であるＭＩＲ０２（ＡＬＡＮＯＯＤ社製、商品名）を準備し、この鏡面仕上げとした面と、上記で準備した接着シート２付き基板の接着シート２とを接着する。接着は、１８０℃、４ＭＰａ、６０分の条件で行う。次に、ルータまたはプレスで外形加工を行う。これにより、貫通孔内とスリット部３内には、高反射アルミニム板の鏡面仕上げの面が露出したＬＥＤ基板が形成される。

本発明の実施例に係るＬＥＤ基板の断面図である。

符号の説明

１．絶縁基板、２．接着層（接着シート）、３．スリット部、４．反射部材、５．スリット部内に露出した面（スリット部内露出面）、６．ＬＥＤ素子、７．スリット部側の端面（スリット部内側端面）、８．被覆部、９．離間、１０．銅箔、１１．銅めっき、１２．ニッケル−金めっき、１３．金ワイヤ、１４．接続端子

Claims

ＬＥＤ素子との接続端子を備える絶縁基板と、この絶縁基板の片面に設けられた接着層と、前記絶縁基板および接着層を貫通するスリット部と、前記接着層によって前記絶縁基板と接着され、前記スリット部内に露出した面上にＬＥＤ素子が搭載される反射部材とを有し、前記絶縁基板のスリット部側の端面に、前記ＬＥＤ素子から照射される光を反射する被覆部が形成され、この被覆部と前記反射部材との間に前記接着層による離間を有するＬＥＤ基板。
請求項１において、被覆部が、めっきにより形成されたＬＥＤ基板。
請求項１または２において、被覆部と反射部材とが異種金属であるＬＥＤ基板。
請求項１から３の何れかにおいて、絶縁基板と接着層との間にも、被覆部が設けられたＬＥＤ基板。
請求項１から４の何れかにおいて、反射部材がアルミニウムであり、前記反射部材のスリット部内に露出した面が鏡面であるＬＥＤ基板。