JP5973355B2 - 発光素子搭載用配線基板、発光素子搭載用配線基板の製造方法、発光素子実装配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子搭載用配線基板及び発光素子搭載用配線基板の製造方法、並びに発光素子実装配線基板に関する。

Light Emitting Diode（ＬＥＤ）用の配線基板（以下、発光素子搭載用配線基板と記載する）には、ＬＥＤからの光を反射させるための反射膜がＬＥＤが実装される側に設けられている。反射膜は、厚みが薄いと光の反射率が低下する。このため、従来の発光素子搭載用配線基板では、反射膜の厚みは、通常、ＬＥＤを実装するための配線パターン（接続端子を含む）の厚みよりも厚くなっている。

しかしながら、反射膜の厚みが接続端子の厚みよりも厚いと、ＬＥＤの実装領域に反射膜を設けることが難しい。その結果、従来の発光素子搭載用配線基板では、ＬＥＤの実装領域外に反射膜を設けていた。このため、樹脂絶縁層上に配線パターンを形成した配線基板では、ＬＥＤからの光が樹脂絶縁層に照射され、樹脂絶縁層がＬＥＤの光により劣化するという不具合があった。そこで、反射膜の厚みを配線パターンの厚みよりも薄くして、反射膜をＬＥＤの実装領域にも設けるようにした発光素子搭載用配線基板がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１５１１９１号公報

しかしながら、特許文献１で提案される手法では、配線パターンよりも厚い反射膜を、接続端子を覆うようにして設けた後、該反射膜をバフ研磨して配線パターンの厚みよりも薄くしている。このため、ＬＥＤの実装領域以外の領域についても反射膜が薄くなり、ＬＥＤからの光を効率よく反射することができない。また、バフ研磨により反射膜の表面が粗くなるため、反射膜の反射率がさらに低下する。

また、近年では、発光素子搭載用配線基板の小型化が進んでおり、形成される配線パターンも微細化されている。このため、バフ研磨等により、反射膜を研磨する際に、微細化された配線パターンが破損する虞がある。さらに、小型化された配線基板において、ＬＥＤの実装領域のみをバフ研磨することは難しく、ＬＥＤの実装領域のみをバフ研磨したようとした場合、反射膜の厚みにばらつきが生じる。

本発明は、上記の事情に対処してなされたものであり、発光素子からの光を効率よく反射することができる発光素子搭載用配線基板及び発光素子搭載用配線基板の製造方法、並びに発光素子実装配線基板を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、絶縁層と、前記絶縁層上に形成されている複数の接続端子と、前記絶縁層上に積層されて前記複数の接続端子を露出させる反射膜と、を備え、前記反射膜は、前記複数の接続端子に実装される発光素子の実装領域を取り囲むように位置する壁面と前記実装領域内において前記複数の接続端子の上端よりも低く位置する底面とを含んで形成された開口部を備えた発光素子搭載用配線基板の製造方法であって、前記絶縁層上に前記複数の接続端子を形成する工程と、前記絶縁層及び前記複数の接続端子を前記反射膜となる感光性の絶縁性樹脂で被覆する工程と、前記感光性の絶縁性樹脂を露光現像することにより前記開口部を有する反射膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、反射膜は、複数の接続端子に実装される発光素子の実装領域を取り囲むように位置する壁面と、実装領域内において複数の接続端子の上端よりも低く位置する底面とを含んで形成された開口部を備えている。つまり、発光素子の実装領域内にも反射膜が形成されているので、開口部を形成する壁面と底面の双方によって発光素子からの光を効率よく反射することができる。また、複数の接続端子は、反射膜から露出しているため、発光素子で発生する熱が放熱されやすい。さらに、発光素子からの光が絶縁層に照射されないので、絶縁層が発光素子の光により劣化することを抑制できる。

本発明によれば、絶縁層及び複数の接続端子を反射膜となる感光性の絶縁性樹脂で被覆した後、感光性の絶縁性樹脂を露光現像することにより開口部を有する反射膜を形成しているので、反射膜の開口部を容易に形成することができる。また、現像露光により開口部を形成しているので、開口部の側面及び底面の表面粗さが低下するのを抑制することができる。このため、発光素子からの光を効率よく反射することができる。

以上説明したように、本発明によれば、発光素子からの光を効率よく反射することができる発光素子搭載用配線基板及び発光素子搭載用配線基板の製造方法、並びに発光素子実装配線基板を提供することができる。

第１の実施形態に係る配線基板の構成図。 第１の実施形態に係る配線基板にＬＥＤを実装した図。 第１の実施形態に係る配線基板の製造工程図。 第１の実施形態に係る配線基板の製造工程図。 第１の実施形態に係る配線基板の製造工程図。 第１の実施形態に係る配線基板の製造工程図。 第２の実施形態に係る配線基板の断面図。 第３の実施形態に係る配線基板の断面図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、発光素子（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）が実装される側を表面として構成を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における発光素子搭載用配線基板１００（以下、単に配線基板１００と記載する）の構成図である。図１（ａ）は、配線基板１００の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の線分Ｘ−Ｘにおける配線基板１００の断面図である。また、図２は、ＬＥＤ５００（発光素子）を実装した配線基板１００の構成図である。図２（ａ）は、ＬＥＤ５００及び配線基板１００の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の線分Ｙ−ＹにおけるＬＥＤ５００及び配線基板１００の断面図である。なお、図２に示すＬＥＤ５００は、無色透明の封止樹脂Ｍにより封止されている。

図２に示すように、配線基板１００は、ＬＥＤ用の配線基板である。配線基板１００は、コア基板１０１と、コア基板１０１の裏面側に形成された導体層１０２と、コア基板１０１の表面側に形成された導体層１０３と、導体層１０２と導体層１０３とを接続する複数のスルーホール導体１０４ｂと、コア基板１０１の表面側に設けられた反射膜１０５とを備える。

コア基板１０１は、絶縁性の耐熱性樹脂板（たとえばビスマレイミド−トリアジン樹脂板）や、繊維強化樹脂板（たとえばガラス繊維強化エポキシ樹脂）等で構成された板状の樹脂製基板であり、絶縁層を構成する。なお、コア基板１０１内に補強材を含ませてもよい。コア基板１０１内に補強材を含ませることで、コア基板１０１の剛性が向上し、反り等の変形による不具合を抑制することができる。

なお、補強材としては、例えば、インバー（invar）を用いることが好ましい。インバーは、熱膨張率が小さいため、コア基板１０１内にインバーを含ませることで、温度サイクルによるコア基板１０１の熱膨張及び熱収縮を抑制することができる。この結果、配線基板１００の信頼性が向上する。

導体層１０２は、複数の接続端子１０２ａ，１０２ｂ及び該接続端子１０２ａ，１０２ｂと電気的に接続される配線（不図示）を有する。導体層１０２は、電気伝導性の高い材料、例えば、銅（Ｃｕ）で構成される。

導体層１０３は、ＬＥＤ５００が実装される複数の接続端子１０３ａ，１０３ｂ及び該接続端子１０３ａ，１０３ｂと電気的に接続される配線（不図示）を有する。導体層１０３は、電気伝導性の高い材料、例えば、銅（Ｃｕ）で構成される。

導体層１０２と導体層１０３とは、コア基板１０１のスルーホール１０４ａ内に充填されたスルーホール導体１０４ｂにより電気的に接続されている。なお、スルーホール導体１０４ｂは、電気伝導性の高い材料、例えば、銅（Ｃｕ）で構成される。

反射膜１０５は、複数の接続端子１０２ａ，１０２ｂに実装されるＬＥＤ５００（発光素子）の実装領域Ｒを取り囲むように位置する壁面Ｓ２と実装領域Ｒ内において複数の接続端子１０２ａ，１０２ｂの上端Ｓ３よりも低く位置する底面Ｓ４とを含んで形成された開口部１０５ａを備える。

つまり、配線基板１００は、ＬＥＤの実装領域Ｒ内にも反射膜１０５を有し、さらに実装領域Ｒ外の反射膜１０５の厚みＤ２は、実装領域Ｒ内の反射膜１０５の厚みＤ１や接続端子１０３ａ，１０３ｂの厚みよりも厚くなっている。このため、ＬＥＤ５００からの光を効率よく反射することができる。さらに、ＬＥＤ５００からの光が絶縁層（コア基板１０１）に照射されないので、絶縁層（コア基板１０１）がＬＥＤ５００の光により劣化することを抑制できる。

また、開口部１０５ａの底面Ｓ４が接続端子１０３ａ，１０３ｂの上端Ｓ３よりも低い位置にある。つまり、接続端子１０３ａ，１０３ｂの少なくとも一部が反射膜１０５から露出しているため、ＬＥＤ５００で発生する熱が放熱されやすい（熱引きがよい）。なお、ＬＥＤ５００は、半田Ｐにより接続端子５００ａを接続端子１３０ａ，１０３ｂに接続することで配線基板１００に実装される。

また、図２（ｂ）に示すように、配線基板１００では、開口部１０５ａの外側における反射膜１０５の上面Ｓ１で画定される仮想平面Ｖが、ＬＥＤ５００（発光素子）の側面５００ｓと交差する位置にある。このため、図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤ５００の側面５００ｓからの光も効率よく反射することができる。

なお、この第１の実施形態では、反射膜１０５として感光性の絶縁性樹脂を用いている。このため、反射膜１０５に開口部１０５ａを露光及び現像（以下、露光現像と記載）により容易に形成することができる。なお、開口部１０５ａの形成方法については後述する。

（配線基板の製造方法）
図３〜図６は、第１の実施形態に係る配線基板１００の製造工程を示す図である。以下、図１及び図３〜図６を参照して、配線基板１００の製造方法について説明する。

（コア基板工程：図３）
板状の樹脂製基板の表面及び裏面に銅箔Ｌ１，Ｌ２が貼付されたコア基板１０１を準備する（図３（ａ））。次に、コア基板１０１に対してドリルを用いて孔あけ加工を行い、スルーホール１０４ａとなる貫通孔を所定位置に形成する（図３（ｂ）参照）。なお、スルーホール１０４ａ形成工程の後、加工部分のスミアを除去するデスミア処理を行うことが望ましい。また、スルーホール１０４ａは、ドリル以外の加工方法（例えば、レーザ加工）により形成してもよい。

次に、従来公知の手法に従って無電解銅めっき及び電解銅めっきを行うことでスルーホール１０４ａ内にスルーホール導体１０４ｂを形成するとともに、コア基板１０１の表面及び裏面に導体層１０２，１０３となるめっき層Ｍ１，Ｍ２を形成する（図３（ｃ）参照）。なお、めっき層Ｍ１，Ｍ２と銅箔Ｌ１，Ｌ２とは一体となっているため、図３（ｃ）では、めっき層Ｍ１，Ｍ２に銅箔Ｌ１，Ｌ２に含んだ状態で記載している。また、後述の図４〜６についても同様である。

（導体層工程：図４）
次に、めっき層Ｍ１，Ｍ２の表面に感光性のドライフィルムＤＦ１，ＤＦ２をそれぞれラミネートした後、露光・現像を行い、所望のパターンに成形する（図４（ａ）参照）。次に、所望のパターンに成形したドライフィルムＤＦ１，ＤＦ２をマスクとして、めっき層Ｍ１，Ｍ２をエッチングする（図４（ｂ）参照）。なお、めっき層Ｍ１，Ｍ２のエッチングは、ウェットエッチング、ドライエッチングのどちらを用いてもよいが、微細化に対応するためにドライエッチングを用いることが好ましい。次に、ドライフィルムＤＦ１，ＤＦ２を剥離し、所望のパターンに成形された導体層１０２，１０３を得る（図４（ｃ）参照）。

（反射膜工程：図５，図６）
次に、反射膜１０５となる感光性の絶縁性樹脂をコア基板１０１の表面側にコートする（図５（ａ）参照）。なお、反射膜１０５の厚みＤ１が、導体層１０３の厚みＤ３よりも厚いものをラミネートする。次に、反射膜１０５の開口部１０５ａとなるべき領域の内側をマスクして絶縁性樹脂を露光・現像して、開口部１０５ａの外側領域となるべき絶縁性樹脂を光硬化させる（図５（ｂ）参照）。次に、炭酸ナトリウム水溶液（濃度１重量％）に、この製造途中の配線基板１００を短時間（未感光部の絶縁性樹脂表面が若干膨潤する程度の時間）浸漬する（図５（ｃ）参照）。

その後、水洗して膨潤した絶縁性樹脂を乳化させる（図６（ａ）参照）。次に、膨潤・乳化した絶縁性樹脂を製造途中の配線基板１００から除去する（図６（ｂ）参照）。光硬化していない絶縁性樹脂の上端の位置が、導体層１０３の接続端子１０３ａ，１０３ｂの上面Ｓ３より低い位置となるまで上記浸漬及び水洗を、それぞれ１回、又はそれぞれ数回繰り返す。その後、熱または紫外線により絶縁性樹脂を硬化させる。

以上のように、第１の実施形態に係る配線基板１００は、複数の接続端子１０３ａ，１０３ｂに実装されるＬＥＤ５００（発光素子）の実装領域Ｒを取り囲むように位置する壁面Ｓ２と実装領域Ｒ内において複数の接続端子１０３ａ，１０３ｂの上端Ｓ３よりも低く位置する底面Ｓ４とを含んで形成された開口部１０５ａを備えている。つまり、ＬＥＤ５００の実装領域Ｒ内にも反射膜が形成されている。また、実装領域Ｒ外の反射膜１０５は、実装領域Ｒ内の反射膜１０５よりも厚くなっている。

このため、ＬＥＤ５００（発光素子）からの光を効率よく反射することができる。さらに、開口部１０５ａの底面Ｓ４が接続端子１０３ａ，１０３ｂの上端Ｓ３よりも低い位置にあり、接続端子１０３ａ，１０３ｂの少なくとも一部が反射膜１０５から露出している。このため、ＬＥＤ５００で発生する熱が放熱されやすい（熱引きがよい）。さらに、ＬＥＤ５００からの光が絶縁層（コア基板１０１）に照射されないので、絶縁層（コア基板１０１）がＬＥＤ５００の光により劣化することを抑制できる。

また、図２（ｂ）に示すように、配線基板１００では、開口部１０５ａの外側における反射膜１０５の上面Ｓ１で画定される仮想平面Ｖが、ＬＥＤ５００（発光素子）の側面５００ｓと交差する位置にある。このため、図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤ５００の側面５００ｓから光を効率よく反射することができる。

さらに、反射膜１０５として感光性の絶縁性樹脂を用いている。このため、反射膜１０５に開口部１０５ａを露光現像により容易に形成することができる。また、露光現像により開口部１０５ａを形成しているので、開口部１０５ａ内の底面Ｓ４を含む表面の表面粗さが、研磨（例えば、バフ研磨）により開口部を形成した場合に比較して小さい。このため、ＬＥＤ５００から光を効率よく反射することができる。

また、バフ研磨のように機械的に研磨を行わないので、微細化された配線パターンを傷つける虞が非常に少ない。このため、開口部１０５ａを形成する際に、微細化された配線パターンが破損する虞が小さくなる。また、反射膜１０５の厚みにばらつきが生じるのを抑制することができる。さらに、配線基板１００は、樹脂製であり加工性に優れるため、小型化が容易である。このため、配線基板１００は、例えば、一辺が１ｍｍ以下の小型のＬＥＤ用配線基板として好適である。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る配線基板２００の断面図である。以下、図７を参照して配線基板２００の構成について説明する。なお、図１〜図６を参照して説明した配線基板１００の構成と同じ構成には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

この配線基板２００では、反射膜１０５に形成された開口部１０５ａは、底面Ｓ４側から反射膜１０５の上面Ｓ１側に向かうに従って縮径する逆テーパー形状を有している。このため、配線基板２００に実装されるＬＥＤを封止する封止樹脂Ｍ（図２参照）が逆テーパー部に入り込むことにより、配線基板２００と封止樹脂Ｍとの接着性が向上する。その他の効果には、図１〜図６を参照して説明した配線基板１００の効果と同じである。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る配線基板３００の断面図である。以下、図８を参照して配線基板３００の構成について説明する。なお、図１〜図６を参照して説明した配線基板１００の構成と同じ構成には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

この配線基板３００では、反射膜１０５に形成された開口部１０５ａは、底面Ｓ４側から反射膜１０５の上面Ｓ１側に向かうに従って拡径する順テーパー形状を有している。このため、配線基板３００に実装されるＬＥＤからの光が前方、すなわちＬＥＤが実装される側（図８の上向き）に反射されやすくなる。この結果、集光性が向上する。その他の効果には、図１〜図６を参照して説明した配線基板１００の効果と同じである。

（その他の実施形態）
以上、本発明を、具体例を挙げながら詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。

上記実施形態では、反射膜１０５に形成された開口部１０５ａの全体が同一径である形状や逆テーパー形状あるいは順テーパー形状である形態について説明したが、開口部１０５ａの形状はこれらに限定されるものではなく、開口部１０５ａの少なくとも一部がこれらの形状を有していればよく、複数の形状を組み合わせて開口部を形成してもよい。

１００…配線基板、１０１…コア基板、１０２，１０３…導体層、１０２ａ，１０２ｂ…接続端子、１０３ａ，１０３ｂ…接続端子、１０４ａ…スルーホール、１０４ｂ…スルーホール導体、１０５…反射膜、１０５ａ…開口部、２００…配線基板、３００…配線基板、５００ａ…接続端子、５００ｓ…側面。

Claims (1)

1. 絶縁層と、
   前記絶縁層上に形成されている複数の接続端子と、
   前記絶縁層上に積層されて前記複数の接続端子を露出させる反射膜と、を備え、
   前記反射膜は、前記複数の接続端子に実装される発光素子の実装領域を取り囲むように位置する壁面と前記実装領域内において前記複数の接続端子の上端よりも低く位置する底面とを含んで形成された開口部を備えた
   発光素子搭載用配線基板の製造方法であって、
   前記絶縁層上に前記複数の接続端子を形成する工程と、
   前記絶縁層及び前記複数の接続端子を前記反射膜となる感光性の絶縁性樹脂で被覆する工程と、
   前記感光性の絶縁性樹脂を露光現像することにより前記開口部を有する反射膜を形成する工程と、
   を備えることを特徴とする発光素子搭載用配線基板の製造方法。

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