JP5952032B2 - 配線基板及び配線基板の製造方法 - Google Patents

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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配置される配線層であって、前記一方の面の矩形状の領域内に配置される1又は複数の長尺状の第1配線部と、前記1又は複数の第1配線部から離間して前記矩形状の領域の周りに配置される第2配線部と、前記1又は複数の第1配線部及び前記第2配線部から離間して配置され、前記第2配線部と協働して前記矩形状の領域を囲む第3配線部とを有する、配線層と、前記絶縁基板の一方の面と他方の面との間を貫通する複数の第1貫通孔内にそれぞれ配置され、前記一方の面側で前記第1配線部、前記第2配線部、及び前記第3配線部のいずれか1つに接続される一端と、前記他方の面側で前記絶縁基板から露出する他端とを有する複数の第1ビアと、平面視で前記第2配線部及び前記第3配線部の周囲を囲むように前記絶縁基板の一方の面に配置される給電用配線と、前記絶縁基板の一方の面と他方の面との間を貫通する第2貫通孔内に配置され、前記給電用配線に接続される一端と、前記他方の面側で前記絶縁基板から露出する他端とを有する第2ビアと、前記配線層の表面に設けられた電解めっき層とを含前記配線層及び前記複数の第1ビアと、前記給電用配線及び前記第2ビアとは、互いに電気的に分離されている
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。 図1において破線で囲んだ部分を拡大して示す図である。 個片化を行った後に放熱板を取り付けた状態の実施の形態1の配線基板の断面図である。 実施の形態1の配線基板100A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100A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の変形例を示す図である。 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の変形例による配線基板100Bの断面構造を示す図である。 比較例の配線基板を示す平面図である。 図14において破線で囲んだ部分を拡大して示す図である。 めっき処理用のスパージャに配線基板を設置した状態を示す図である。 実施の形態2の配線基板の製造方法に用いる給電装置を示す図である。
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、図1において破線で囲んだ部分を拡大して示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)におけるA−A矢視断面を示す図である。図3は、個片化を行った後に放熱板を取り付けた状態の実施の形態1の配線基板の断面図である。図3に示す断面は、図2(B)に対応する。なお、図1乃至図3では、XYZ座標系を定義する。
図1及び図2に示すように、実施の形態1の配線基板100は、基板110、接着層120、配線130(130A、130B、130C、130D、及び130E)、熱伝導部140、絶縁層150、及びめっき層160(160A1、160A2、160A3、160B、160C、160D、160E1、160E2、160E3)を含む。
また、配線基板100は、さらに、バスライン131、ビア141、及びめっき層161を含む。
また、配線基板100を図1に示す絶縁層150の外枠に沿って個片化すると、9つの配線基板100Aが得られる。配線基板100Aは、平面視で矩形状の基板である。
また、図3に示すように、個片化を行った後の配線基板100Aには、接着層170で放熱板180が取り付けられる。
実施の形態1では、図1に示すように個片化を行う前のテープ状のものを配線基板100として取り扱う。また、個片化後で接着層170及び放熱板180が取り付けられる前の状態のものを配線基板100Aとして取り扱うとともに、個片化後に接着層170で放熱板180が取り付けられたものも配線基板100Aとして取り扱う。
また、以下では、配線130A、130B、130C、130D、及び130Eを区別しない場合には配線130と称す。また、めっき層160A1、160A2、160A3、160B、160C、160D、160E1、160E2、及び160E3を区別しない場合にはめっき層160と称す。
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100A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。
図1において、テープ状の基板110は、X軸方向に延在している。基板100の短手方向(Y軸方向)の両端には、スプロケットホール110Aが形成されている。
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(A)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(130A〜130E)にパターニングされている。
配線130Aは、平面視で矩形状の配線基板100Aの四辺に沿って略C字型に延在しており、両端にめっき層160A2、160A3がそれぞれ積層されている。
配線130B、130C、及び130Dは、平面視で長尺状又は長方形状であり、配線130A及び130Eに囲まれた矩形状の領域内で互いに並列に配列され、Y軸方向に延在している。配線130B、130C、及び130D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、配線130B、130C、及び130D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。
配線130Eは、逆L字型の配線であり、配線130Aとともに矩形をなすように配置されている。配線130Eと配線130Aとの内側にある矩形状の領域に、配線130B、130C、及び130Dが配置されている。
配線130A〜130Eの底面には、熱伝導部140が接続されている。熱伝導部140は、基板110の貫通孔内に形成されている。配線130A〜130Dには、それぞれ5つの熱伝導部140が接続されており、配線130Eには3つの熱伝導部140が接続されている。
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は、例えば、X軸方向の最大の長さが8.0mm〜15.0mm、Y軸方向の最大の長さが6.0mm〜10.0mm、最大の幅は2.0mm〜3.0mm、最小の幅は0.5mm〜1.0mm、厚さは18μm〜35μmであればよい。
配線130B〜130D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18μm〜35μmであればよい。
配線130Eは、X軸方向の最大の長さが3.0mm〜8.0mm、Y軸方向の最大の長さが5.0mm〜9.0mm、最大の幅は2.0mm〜3.0mm、最小の幅は0.5mm〜1.0mm、厚さは18μm〜35μmであればよい。
バスライン131は、めっき層160を形成する際に、給電を行うための配線である。バスライン131は、個片化を行う前の9つの配線基板100Aを平面視で囲むように形成されている。
バスライン131は、例えば、配線130A〜130Eと同様に、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。バスライン131は、配線130A〜130Eと同時に形成することができる。
バスライン131の底面には、ビア141が接続されており、上面にはめっき層161が形成される。ビア141は、熱伝導部140と同様に、基板110の貫通孔内に形成されている。
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)状の導電部であり、放熱用の第1ビアの一例である。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は、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。
ビア141は、熱伝導部140と同様に、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)状の導電部であり、第2ビアの一例である。
この貫通孔は、接着層120も貫通している。ビア141の上端はバスライン131に接続されており、ビア141の下端は接着層170を介して放熱板180に接続されている。ビア141の平面視における形状は、円形である。
ビア141は、例えば、銅製の柱状部材を用いることができる。ビア141は、例えば、バスライン131をパターニングする前にバスライン131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。ビア131のサイズは、例えば、熱伝導部141と同一のサイズに設定することができるが、熱伝導部141とは異なるサイズで形成されてもよい。
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160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160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、平面視で外枠が矩形状であり、開口部151、152が形成されている。
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160A1、160A2、160A3、160B、160C、160D、160E1、160E2、及び160E3が形成されない部分を絶縁できればよい。
めっき層160A1、160A3、160B、160C、160D、160E1、及び160E3は、絶縁層150の開口部151から露出しており、めっき層160A2及び160E2は、絶縁層150の開口部152から露出している。
絶縁層150は、めっき層160A1、160B、160C、160D、160E1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160を形成する前に、後にめっき層160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160A1、160A2、160A3、160B、160C、160D、160E1、160E2、及び160E3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160A1、160A2、160A3は、配線130Aの表面の一部に形成される。めっき層160B、160C、160Dは、それぞれ、配線130B、130C、130Dの表面の全体に形成される。めっき層160E1、160E2、160E3は、配線130Eの表面の一部に形成される。
これらのうち、めっき層160A1、160B、160C、160D、及び160E1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。
めっき層160A1、160B、160C、160D、及び160E1には、例えば、電子部品の正極性端子と負極性端子が交互に接続される。例えば、めっき層160A1に電子部品の負極性端子を接続し、めっき層160Bの左側に電子部品の正極性端子を接続する。めっき層160Bの右側に電子部品の負極性端子を接続し、めっき層160Cの左側に電子部品の正極性端子を接続する。めっき層160Cの右側に電子部品の負極性端子を接続し、めっき層160Dの左側に電子部品の正極性端子を接続する。めっき層160Dの右側に電子部品の負極性端子を接続し、めっき層160E1に電子部品の正極性端子を接続する。
また、この場合に、めっき層160A2を直流電源の負極性端子(−)に接続するとともに、めっき層160E2を直流電源の正極性端子(+)に接続する。
このように接続すれば、直流電源に対して、4個の電子部品を直列に接続できる。
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100AにLEDを実装し、発光装置とした状態を図4及び図5に示す。図4は、実施の形態1の配線基板100AにLED190を実装した状態を示す図である。図5は、実施の形態1の配線基板100AにLED190を実装した状態を示す図である。図5に示す断面は、図4におけるA−A矢視断面である。
図4に示すように、めっき層160A1、160B、160C、160D、及び160E1に、20個のLED190を接続する。めっき層160A3と160E3の間には、ツェナーダイオード165が設けられており、ツェナーダイオード165は、めっき層160A3、160E3と、ボンディングワイヤ166によって接続されている。
すなわち、図4のA−A断面では、図5に示すように、めっき層160A1、160B、160C、160D、及び160E1に、4つのLED190を接続する。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160A1、160B、160C、160D、及び160E1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、めっき層160A1、160B、160C、160D、及び160E1に接続される。なお、めっき層160A1、160B、160C、160D、及び160E1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。
ここで、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)の直下に設けてもよい。この場合、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5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。
なお、熱伝導部140は、図6に示すように、基板110の裏面から貫通孔内にオフセットするように加工されてもよい。
図6は、実施の形態1の配線基板100の変形例を示す図であり、(A)は断面図、(B)は(A)に接着層170で放熱板180を取り付けた状態を示す図である。
図6(A)に示すように、熱伝導部140は、配線基板100の裏面(図中下側の面)よりも貫通孔の内部に収まるようにオフセットされている。図6に示すような熱伝導部140は、図2(B)に示すように基板110の裏面よりもZ軸負方向側に突出する熱伝導部140を形成し、めっき層160を形成した後に、例えば、研磨やエッチング加工等によって貫通孔の内部に収まるように、熱伝導部140の下端を除去すればよい。なお、図6(A)にはビア141の下端も除去した状態を示すが、ビア141の下端は除去しなくてもよい。
このように基板110の貫通孔内に収まるように熱伝導部140の下端を加工し、さらに個片化を行った後に、図6(B)に示すように、接着層170で放熱板180を取り付ければよい。
次に、図7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7乃至図12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。
ここで、図7乃至図9に示す配線基板100Aの断面は図2(B)に示す断面に対応しており、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、X軸方向である。
まず、図7(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。
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7における基板110は、後述する図9(D)のようなテープ状の基板113の一部断面を示す。
次に、図7(B)に示すように、5つの貫通孔111A及び1つの貫通孔111Bをパンチング処理によって形成する。5つの貫通孔111A及び1つの貫通孔111Bは、基板110及び接着層120の両方を貫通している。なお、スプロケットホール110A(図1参照)もこの工程において同時に形成する。
次に、図7(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18μm〜35μm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及びバスライン131になる。
次に、図7(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111A及び111B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8(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、銅箔133により給電を行う電解めっき処理によって熱伝導部140及びビア141を成長させる。熱伝導部140及びビア141は、それぞれ、貫通孔111A及び111B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及びビア141が形成される前の状態では、貫通孔111A及び111Bの上端は、配線130によって閉塞されている。
貫通孔111A及び111B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及びビア141が完成する。熱伝導部140及びビア141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111A及び111B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111A及び111B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及びビア141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。同様に、ビア141の一端(図中の上端)がバスライン131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及びビア141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及びビア141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8(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8(C)に示すように配線130及びバスライン131を形成(パターニング)する。なお、図8(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8(D)に示すように、配線130の上の所定の部分(個片化される配線基板100Aの領域内であって、後に、めっき層160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160を形成する部分の配線130が露出する開口部151、152(図2(A)参照)を絶縁層150に形成してもよい。
次に、図9(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及びビア141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、バスライン131に給電を行う。この状態では、バスライン131は、銅箔20を通じて配線130A〜130Eに接続されているため、バスライン131に給電を行うことにより、配線130A〜130Eにも給電を行うことができる。
従って、図9(A)に示す状態で、バスライン131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9(B)に示すように、めっき層160A1、160A2、160A3、160B、160C、160D、160E1、160E2、160E3を形成することができる。
めっき層160A1、160A2、160A3、160B、160C、160D、160E1、160E2、160E3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、このとき、バスライン131の上には、めっき層160と同様のめっき層161が形成される。
次に、図9(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(B)に示す配線基板100Aが完成する。
次に、図9(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。ここで、基板113は、図1に示す基板110を模式的にテープ状に示したものである。
図9(D)には、1つの配線基板100Aになる配線部を符号101で示す。図9(D)以降では、配線部101は、Y軸方向に2つ並べられているものとする。図9(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9(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9(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10(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10(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9(D)参照)に対応して左右に長いものである。
そして、図10(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10(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160(図2参照)が形成されている。
図10(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100A(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10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11(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11(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10(C)参照)に対応する位置に形成すればよい。
また、図11(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11(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12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を貼着しておき、その次に、図12(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10(C)参照)に対応する位置に貼り付ければよい。
また、図12(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12(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12(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100Aの製造が完了する。
実施の形態1の配線基板100A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160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100Aを提供することができる。
また、実施の形態1の配線基板100Aでは、配線130とバスライン131とが離間している。そして、めっき層160を形成するための電解めっき工程は、熱伝導部140及びビア141の下端に銅箔20を接触させた状態で、バスライン131からビア141、銅箔20、及び熱伝導部140を経て配線130に給電している状態で行われる。
従って、個片化を行った後に、配線基板100Aの絶縁層150から配線130等の金属部材が突出することはない。
ここで、例えば、配線層130と離間して配設されたバスライン131から銅箔20(図9(A)、(B)参照)を通じて配線130に給電を行うのではなく、基板110の表面上で配線130とバスライン131を配線で接続し、この配線を通じてバスライン131から配線130に給電を行うことが考えられる。このような配線は、絶縁層150を貫通して配線130とバスライン131とを接続することになる。
このように基板110の表面上で配線130とバスライン131とを配線で接続すると、個片化の際に、絶縁層150を貫通する配線を切断することになるため、個片化後の最終製品となる配線基板100Aの絶縁層150の側面に、配線の切断部が残ることになる。
このような配線の切断部は、配線基板100Aを使用する際に、短絡又は錆等の原因になる虞がある。
これに対して、実施の形態1の配線基板100Aには、絶縁層150を貫通する配線は存在しないため、短絡又は錆の原因を排除することができ、信頼性の高い配線基板100Aを提供することができる。
以上、実施の形態1の配線基板100、100Aについて説明したが、配線130A、130B、130C、130D、及び130Eと、めっき層160A1、160A2、160A3、160B、160C、160D、160E1、160E2、及び160E3との形状は、上述した形状に限られない。
これらの形状は、実装する電子部品の配置、又は、配線130の取り回し等に応じて適切な形状にすればよい。
また、以上では、配線130及びバスライン131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及びバスライン131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及びビア141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及びバスライン131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及びバスライン131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及びバスライン131を形成する。
また、以上では、配線基板100AにLEDを実装する形態について説明したが、配線基板100Aには、例えば、BGA(Ball Grid Array)パッケージによるLSI(Large Scale Integrated circuit:大規模集積回路)チップを実装してもよい。
図13は、実施の形態1の変形例による配線基板100Bの断面構造を示す図である。
配線基板100B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100A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。
<比較例>
比較例の配線基板は、上述したように、配線130とバスライン131が基板110の表面上で接続されているものである。以下、実施の形態1の配線基板100、100Aと同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
図14は、比較例の配線基板を示す平面図である。図15は、図14において破線で囲んだ部分を拡大して示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)におけるB−B矢視断面を示す図である。図14及び図15は、実施の形態1の図1及び図2に対応するが、図14及び図15は、めっき層160を形成する前の状態を示す。
比較例の配線基板10は、配線130とバスライン131が配線11、12、及び13によって接続されている。
配線11は、バスライン131と配線12を接続する部分である。配線12は、平面視で矩形環状であり、配線130A及び130Eの周囲に形成されている。配線12は絶縁層150に覆われている。配線13は、配線12と配線130A及び130Eを接続する部分である。
このような比較例の配線基板10において、めっき層160(図2参照)を形成するための電解めっき処理は、バスライン131から配線11、12、13を通じて、配線130A〜130Eに給電を行った状態で行われる。
従って、図14及び図15に示す比較例の配線基板10にめっき層160(図2参照)を形成した後に図15(A)に示す破線に沿って個片化を行うと、個片化後の配線基板10の絶縁層150から配線11が露出することになる。
このような配線11は、短絡又は錆等の原因になる虞がある。
また、図14及び図15に示す比較例の配線基板10では、電解めっき後に配線13をエッチングで除去する必要もあるため、工数が増加し、コストアップになる。
これに対して、実施の形態1の配線基板100Aには、絶縁層150を貫通する配線は存在しないため、短絡又は錆の原因を排除することができ、信頼性の高い配線基板100Aを提供することができる。また、配線13をエッチングで除去する必要がないため、コストダウンを行うこともできる。
<実施の形態2>
実施の形態2の配線基板は、めっき層160の形成方法が実施の形態1の配線基板100、100Aと異なる。また、これにより、配線基板の構造が実施の形態1の配線基板100、100Aと異なる。以下において、実施の形態1の配線基板100、100Aと同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
図16は、めっき処理用のスパージャに配線基板を設置した状態を示す図である。
実施の形態2の配線基板は、個片化を行う前のテープ状の段階で、バスライン131(図1及び図2参照)を有しない。
図16に示す配線基板200は、図3に示す実施の形態1の配線基板100Aと同様に個片化を行った後のものであるが、図16には、めっき層160を形成する前の状態を示す。
図16に示すように、スパージャ210に配線基板200を設置し、配線基板200の熱伝導部140の下端に給電板220を押し当てる。
この状態で、給電板220から熱伝導部140を通じて配線層130に給電を行い、スパージャ210でめっき液を配線基板200の上面に供給することにより、電解めっき処理によってめっき層160(図3参照)を配線130の上に形成することができる。
また、ここでは個片化した配線基板200をスパージャ210に設置し、給電板220を配線基板200の下側から熱伝導部140に押し当てて電解めっき処理を行う形態について説明したが、以下のようにすれば、テープ状の配線基板200Aについて電解めっき処理を行うことが可能である。
図17は、実施の形態2の配線基板の製造方法に用いるめっき処理装置を示す図である。
めっき処理装置230は、ループ状の給電ベルト231、スパージャドラム232、及びアノード233を有する。
給電ベルト231は、4つのガイドローラ231Aとスパージャドラム232に掛け渡されている。
スパージャドラム232は、駆動軸232Aによって時計回りに回転駆動される。スパージャドラム232は、外周面に孔部が形成されており、アノード233から吹き付けられるめっき液を外周面に噴出させる。
また、スパージャドラム232の脇には2つのガイドローラ232Bが配設されている。左側のガイドローラ232Bは、スパージャドラム232の入り口側でテープ状の配線基板200Aを案内し、右側のガイドローラ232Bは、スパージャドラム232の出口側で配線基板200Aを案内する。
アノード233は、スパージャドラム232の駆動軸232Aの上側に配設されており、めっき液を上方のスパージャドラム232に噴射する。
配線基板200Aは、図16に示す配線基板200のように個片化を行う前のテープ状のものである。配線基板200Aは、図16に示す配線基板200とは天地を逆にした状態で(すなわち、配線130(図16参照)が下側になる状態で)図中左側からスパージャドラム232に掛けられ、給電ベルト231によって上側から押圧される状態で、スパージャドラム232によって時計回りの方向に案内される。
このとき、配線基板200Aの熱伝導部140(図16参照)の端部(配線130に接続されている端部とは反対側の端部)は、給電ベルト231に接触しており、配線130は熱伝導部140を介して給電ベルト231によって給電が行われる。
また、このとき、配線130はスパージャドラム232に当接しており、スパージャドラム232内のアノード233から、めっき液が供給される。
このため、配線基板200Aは、給電ベルト231とスパージャドラム232との間を案内される間に、配線130が熱伝導部140を介して給電ベルト231によって給電され、アノード233から供給されるめっき液がスパージャドラム232を介して、配線130の表面に供給される。
従って、テープ状の配線基板200Aは、給電ベルト231とスパージャドラム232に案内される間に、配線130の表面にめっき層160(図3参照)が形成される。
このようにすれば、テープ状の配線基板200Aに対して、電解めっき処理を行うことができ、生産性が向上する。
以上、実施の形態2の配線基板の製造方法によれば、熱伝導部140を利用して配線基板200、200Aの裏面側から配線130に給電を行うことにより、配線130の上にめっき層160を形成することができる。
このようにして製造した実施の形態2の配線基板200には、絶縁層150を貫通する配線は存在しないため、短絡又は錆の原因を排除することができ、信頼性の高い配線基板200、200Aを提供することができる。
また、実施の形態2の配線基板200は、実施の形態1の配線基板100Aと同様に、接着層170で放熱板180を取り付ければ、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、100A、100B、200、200A 配線基板
110 基板
120 接着層
130、130A〜130E 配線
131 バスライン
140 熱伝導部
141 ビア
150 絶縁層
160A1、160A2、160A3、160B、160C、160D、160E1、160E2、160E3 めっき層
170 接着層
180、180A 放熱板
190 LED
191 封止樹脂

Claims (5)

  1. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板の一方の面に配置される配線層であって、前記一方の面の矩形状の領域内に配置される1又は複数の長尺状の第1配線部と、前記1又は複数の第1配線部から離間して前記矩形状の領域の周りに配置される第2配線部と、前記1又は複数の第1配線部及び前記第2配線部から離間して配置され、前記第2配線部と協働して前記矩形状の領域を囲む第3配線部とを有する、配線層と、
    前記絶縁基板の一方の面と他方の面との間を貫通する複数の第1貫通孔内にそれぞれ配置され、前記一方の面側で前記第1配線部、前記第2配線部、及び前記第3配線部のいずれか1つに接続される一端と、前記他方の面側で前記絶縁基板から露出する他端とを有する複数の第1ビアと、
    平面視で前記第2配線部及び前記第3配線部の周囲を囲むように前記絶縁基板の一方の面に配置される給電用配線と、
    前記絶縁基板の一方の面と他方の面との間を貫通する第2貫通孔内に配置され、前記給電用配線に接続される一端と、前記他方の面側で前記絶縁基板から露出する他端とを有する第2ビアと
    前記配線層の表面に設けられた電解めっき層と
    を含
    前記配線層及び前記複数の第1ビアと、前記給電用配線及び前記第2ビアとは、互いに電気的に分離されている、配線基板。
  2. 前記絶縁基板の一方の面には、前記配線基板を個片化した後の複数の配線基板片に対応し、それぞれに前記配線層が形成される配線形成領域が複数設けられており、
    前記給電用配線は、前記複数の配線形成領域の周囲を囲むように設けられている、請求項記載の配線基板。
  3. 前記配線層の上に配置され、開口部を有する絶縁層をさらに含み、
    前記電解めっき層は、前記配線層のうち平面視で前記開口部に含まれる部分に形成される、請求項1又は2記載の配線基板。
  4. 一方の面に配線層が形成されるとともに、前記一方の面と他方の面との間を貫通する複数の第1貫通孔内に前記配線層に接続する複数の第1ビアが設けられた絶縁基板の、前記他方の面において、前記複数の第1ビアに金属シートを当接させる工程と、
    前記金属シートを介して前記複数の第1ビア及び前記配線層に給電を行う電解めっきにより、前記配線層の表面に電解めっき層を形成する工程と
    を含
    前記配線層は、前記一方の面の矩形状の領域内に配置される1又は複数の長尺状の第1配線部と、前記1又は複数の第1配線部から離間して前記矩形状の領域の周りに配置される第2配線部と、前記1又は複数の第1配線部及び前記第2配線部から離間して配置され、前記第2配線部と協働して前記矩形状の領域を囲む第3配線部とを有し、
    前記複数の第1ビアは、前記一方の面側で前記第1配線部、前記第2配線部、及び前記第3配線部のいずれか1つに接続される一端と、前記他方の面側で前記絶縁基板から露出する他端とを有し、
    前記絶縁基板には、平面視で前記第2配線部及び前記第3配線部の周囲を囲むように前記一方の面に配置される給電用配線と、前記一方の面と前記他方の面との間を貫通する第2貫通孔内に配置され、前記給電用配線に接続される一端と、前記他方の面側で前記絶縁基板から露出する他端とを有する第2ビアとがさらに設けられており、
    前記第1ビアに金属シートを当接させる工程では、前記金属シートは前記第2ビアにも当接されており、
    前記電解めっき層を形成する工程は、前記給電用配線に給電を行うことにより、前記第2ビアを介して前記金属シート及び前記第1ビアに給電を行いながら、前記配線層の表面に前記電解めっき層を形成する工程である、配線基板の製造方法。
  5. 前記配線層の一部を端子として露出する開口部を有する絶縁層を前記配線層の上に形成する工程をさらに含
    前記電解めっき層を形成する工程は、前記開口部から露出する前記配線層の表面に前記電解めっき層を形成する工程である、請求項記載の配線基板の製造方法。
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