WO2006129690A1 - Ｌｅｄ用基板およびｌｅｄパッケージ - Google Patents

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WO2006129690A1
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wiring
insulating layer
wiring board
mounting hole
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Shigenobu Kawaoto
Akira Shimomura
Kazuyoshi Nishizawa
Shinobu Yamauchi
Tatsuhiro Mizo
Kazuo Kimura
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Showa Denko K.K.
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    • H05K1/182—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]

Definitions

  • the present invention relates to an LED substrate, in particular, an LED substrate excellent in heat dissipation, and an LED package using the LED substrate.
  • an LED package using an LED chip has been proposed with the configuration shown in FIG. 3A.
  • the LED chip (20) is mounted on the substrate (34) in which the insulating layer (32) and the wiring part (wiring pattern) (33) made of copper foil are laminated on the surface of the metal substrate (31).
  • the LED chip (20) is mounted and electrically connected to the wiring part (33) via the bonding wire (21).
  • a heat conductive metal such as aluminum is used, and as the insulating layer (32), a glass epoxy sheet or the like is used.
  • the LED chip (20) for example, a gallium nitride-based light emitting portion formed on a sapphire substrate is used.
  • the LED package described above has a structure in which a reflective portion and a frame are provided around the LED chip in order to efficiently extract the light from the LED chip to the front side.
  • the LED package (30) shown in FIG. 3A shows a structure in which a reflective member (35) having a conical opening is adhered around the LED chip (20).
  • FIG. 3B shows another conventional LED package (40).
  • This LED package (40) is formed by punching the substrate (34) on which the metal substrate (31), insulating layer (32), and wiring section (33) are stacked to form a recess, and the bottom of the recess (36).
  • the LED chip (20) is mounted on the board, and the heat dissipation is improved by directly mounting the LED chip (20) on the metal plate (31) (see Patent Document 2).
  • a protrusion (43) is provided on the metal substrate (42), and this protrusion (43) Recessed in (44) It is proposed that the LED chip (20) is mounted on the bottom of the recess (44) and that the protrusion (43) is used as a reflection part.
  • (32) is an insulating layer
  • (33) is a wiring portion
  • (45) is a resin sealing portion.
  • Patent Document 1 JP 2004-296792 A
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-353827
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-152225
  • the LED package (41) in FIG. 3C requires complicated processing to form the protrusions (43) and the recesses (44) on the metal substrate (42), which causes a problem in productivity. there were.
  • the process for forming the recesses (36) and (44) was performed, the surface smoothness of the processed surface was deteriorated, and the bondability with the LED chip (20) was sometimes deteriorated.
  • an object of the present invention is to provide an LED substrate that has excellent heat dissipation and can be manufactured by a simple process, and an LED package using the LED substrate.
  • the LED substrate of the present invention has the configurations described in [1] to [5] below.
  • An LED layer characterized in that an insulating layer having an LED mounting hole is joined to a flat surface of a heat radiating portion, and a wiring portion constituting a wiring pattern is provided on the insulating layer. Board.
  • the method for producing an LED substrate of the present invention has the configurations described in [6] and [7] below.
  • a wiring board manufacturing process for manufacturing a wiring board by bonding a wiring portion constituting a wiring pattern to one surface side of a sheet-like insulating layer, and perforation for forming an LED mounting hole in the wiring board And a bonding step of bonding the other surface side of the wiring board to the flat surface of the heat radiating portion.
  • a three-layer wiring board is manufactured by laminating an adhesive layer on the other side of the insulating layer, and in the joining process, the wiring board is joined to the heat dissipation part by heat pressing. 6.
  • the LED package of the present invention has the following configurations [8] to [10].
  • An LED substrate in which an insulating layer having an LED mounting hole is joined to a flat surface of a heat radiating portion, and a wiring portion constituting a wiring pattern is provided on the insulating layer.
  • D LED package characterized in that an LED chip is mounted on the heat dissipation part in the mounting hole, and the LED chip is electrically connected to the wiring part.
  • the LED substrate according to the invention [2] has particularly good heat dissipation efficiency. [0026] According to the LED substrates according to the inventions [3] and [4], the light emitted from the LED chip can be efficiently extracted forward.
  • the LED mounting hole can be easily formed.
  • the LED substrate of the present invention can be manufactured.
  • the LED package of [9] the light emitted from the LED chip can be efficiently extracted forward.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an LED substrate of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of the LED package of the present invention.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view showing an example of a conventional LED package.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view showing another example of a conventional LED package.
  • FIG. 3C is a cross-sectional view showing still another example of a conventional LED package.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of an LED substrate having the structure of the present invention used in a heat dissipation performance comparison test.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of a conventional LED substrate used in a heat dissipation performance comparison test.
  • FIG. 1 shows an embodiment of an LED substrate (1) according to the present invention
  • FIG. 2 shows an embodiment of an LED package (2) using the LED substrate (1).
  • the LED substrate (1) is laminated on the surface of a heat radiation part (10) made of a flat metal plate such as aluminum or copper via an insulating layer (11) adhesive layer (13), and this insulating layer (11).
  • the wiring portion (12) made of a copper foil formed on the wiring pattern is laminated on the wiring portion, and the resin sheet (16) is laminated and integrated on the wiring portion (12).
  • the insulating layer (11) is provided with an LED mounting hole (14), and the resin sheet (16) is a cone having a diameter larger than that of the LED mounting hole (14) and further larger on the opening side. A hole (17) is drilled.
  • the conical hole (17) is fitted with an aluminum ring (18) corresponding to the inner peripheral shape of the hole and having a mirror-finished inner peripheral surface to form a reflecting portion.
  • the heat dissipating part (10) is exposed through the LED mounting hole (14) and the conical hole (17), and the wiring part (12) is exposed around the LED mounting hole (14).
  • the LED substrate (1) is manufactured, for example, by the following steps.
  • a wiring part (12) having a required wiring pattern is joined to one side of the sheet-like insulating layer (11), and an adhesive layer (13) made of hot-melt adhesive is joined to the other side to form a three-layer wiring.
  • An LED mounting hole (14) is drilled in the planned LED mounting position of the wiring board (15).
  • a conical hole (17) is drilled in the resin sheet (16).
  • the diameter of the conical hole (17) on the small diameter side (the side to be joined to the wiring board) is larger than the LED mounting hole (14) on the wiring board (15). Then, the ring (18) is inserted into the conical hole (17).
  • the heat dissipating part (10) should have a good thermal conductivity and have a flat surface with no irregularities on the surface where the wiring board (15) is joined.
  • a metal plate with high thermal conductivity such as aluminum or copper, or a heat sink made of these metals can be recommended.
  • the heat sink include a plate having a large number of fins standing in a comb-like shape on a flat plate, a top pipe enclosing a working fluid, and a cooler for circulating a coolant inside. All of these have excellent heat dissipation and can efficiently dissipate the heat generated by the LED chip (20).
  • an anodic oxide film on the surface of the heat dissipating part (10) in order to improve the adhesive force between the heat dissipating part (10) and the adhesive layer (13).
  • the adhesive constituting the adhesive layer (13) enters the pores of the anodized film, and a high adhesive force due to the anchor effect can be obtained.
  • the type of coating is not limited, and any coating can be used as appropriate.
  • the thickness of such an anodized film is preferably 0.:! To 5 ⁇ m.
  • the material of the insulating layer (11) is not limited, and well-known materials such as resins and ceramics can be arbitrarily used.
  • a particularly recommended material is a glass epoxy sheet in which a glass cloth is impregnated with an epoxy resin.
  • the glass epoxy sheet has excellent electrical and mechanical properties and is flexible, and can be easily drilled without being broken when the mounting hole (14) is punched.
  • the insulating layer (11) does not need to be present in the entire area of the heat radiation part (10), but only needs to be present under the wiring part (12) to insulate the heat radiation part (10) from the wiring part (12). .
  • the material of the wiring part (12) is not limited, and a known material such as copper or aluminum can be used arbitrarily.
  • the material of the adhesive layer (13) is not limited as long as it can be bonded to both the heat dissipating part (10) and the insulating layer (11).
  • hot melt adhesive such as epoxy resin may be used to join the heat radiating part (10) by hot pressing, or adhesive adhesive may be used to stick to the heat radiating part (10). .
  • the thickness of the wiring board (15) is preferably smaller than the LED chip (20) to be attached. .
  • the thickness of the particularly preferred wiring board (15) is less than 2/3 of the LED chip height.
  • LED chip (20) light is mainly emitted from the top surface, and part is also emitted from the top of the side surface. . Therefore, if the thickness of the wiring board (15) is made smaller than the height of the LED chip (20) and the upper surface of the wiring board (15) is made lower than the upper surface of the LED chip (20), light can be efficiently Can be taken forward. If the thickness of the wiring board (15) is 2/3 or less of that of the LED chip (20), the light radiated to the side can be reliably reflected by the reflecting portion and extracted forward.
  • the reflecting portion illustrated in FIG. 2 has a force surface in which a mirror-finished ring (18) that is mirror-finished is inserted into the conical hole (17) of the resin sheet (16).
  • the reflecting film may be formed by plating the wall surface of the conical hole (17) with silver or the like.
  • the heat sink (10), the wiring board (15), and the resin sheet (16) are stacked and bonded together by hot pressing, and the heat sink (10 ) And the wiring board (15) can be joined separately with a resin sheet (16).
  • a ring-shaped reflecting member (35) illustrated in FIG. 3B may be attached without using a resin sheet.
  • the LED substrate of the present invention is not limited to the manufacturing method described above.
  • a wiring board having a two-layer structure of an insulating layer and a wiring part can be manufactured, and this wiring board can be joined to the heat dissipation part with an adhesive, and all the members can be joined in one process. Les.
  • the LED chip (20) is mounted on the bottom of the LED mounting hole (14) of the LED substrate (1), that is, on the heat dissipating part (10). 20) is electrically connected to the wiring section (13) through the bonding wire (21).
  • the inside of the LED mounting hole (14) of the wiring board (15) and the inside of the conical hole (17) of the resin sheet (16) are filled with resin (19) and sealed.
  • resin (19) and sealed for example, silver paste is used for bonding the LED chip (20), and acrylic resin, epoxy resin, silicon resin, or the like is used as the sealing resin.
  • the type of the LED chip (20) is not limited at all, and any LED chip can be used. For example, an LED chip in which a gallium nitride-based light emitting portion is formed on a sapphire substrate can be listed.
  • the LED package (2) since the LED chip (20) is directly mounted on the heat radiating part (10) without an insulating layer, the heat generated in the LED chip (20) is quickly absorbed. Heat is absorbed by (10) and dissipated. Since the LED substrate (1) is obtained by joining the wiring board (15) without processing the flat surface of the heat radiating section (10), the manufacturing process is simple and the productivity is good. In addition, there is no need for processing to form a recess or protrusion in the heat dissipation part (10). Various heat dissipating parts can be used as they are, and LED chip bonding is also good. As for the force, the thickness of the wiring board (15) is made thinner than that of the LED chip (20).
  • the heat dissipating part (10) an aluminum flat plate made of a 6000 series alloy having high thermal conductivity and having a thickness of lmm was used, and an anodized film having a thickness of 0.0 ⁇ m ⁇ was formed on the surface.
  • a glass epoxy sheet with a thickness of 0.1 mm as the insulating layer (11), a copper foil with a thickness of 0.018 mm as the wiring part (12), and an epoxy resin sheet with a thickness of 0.04 mm as the bonding layer (13) was used.
  • a wiring portion (12) of a wiring pattern is bonded to one surface side of the insulating layer (11), and a bonding layer (13) is bonded to the other surface side, and a wiring board (15) having a three-layer structure with a thickness of 0.158 mm Was made.
  • An LED mounting hole (14) having a diameter of 2.5 mm was formed at a required position of the wiring board (15).
  • a conical hole (17) with a diameter of 4mm on the small diameter side and a diameter of 6mm on the large diameter side is drilled in the resin sheet (16), and an aluminum ring (18) whose inner peripheral surface is mirror-finished is inserted into the conical hole (17). did.
  • the wiring board (15) and the resin sheet (16) are overlapped with the positions of the LED mounting hole (14) and the conical hole (17), and these are hot-pressed and joined together.
  • an LED package (2) shown in FIG. 2 was manufactured using the LED substrate (1) manufactured in the above process.
  • a square LED chip (20) of lmm X lmm X 0.3 mm in height is joined to the heat radiation part (10) using silver paste.
  • the thickness of the silver paste was 0.1 mm, and the height from the upper surface force of the heat radiation part (10) to the upper surface of the LED chip (20) was 0.4 mm. Therefore, the thickness (0.158 mm) of the wiring board (15) is substantially 40% of that of the LED chip (20).
  • the LED chip (20) and the wiring part (12) are bonded to each other. (21) electrically connected.
  • the LED mounting hole (14) and the conical hole (17) were filled with silicon resin as a sealing resin (19) to obtain an LED package (2).
  • the LED substrate of the structure of the present invention (3) (Fig. 4A) for mounting the same material and the LED chip directly on the heat radiation part, and the LED substrate of the conventional structure mounted on the insulating layer (4 ) (Fig. 4 B) was manufactured and a heat dissipation performance comparison test was conducted.
  • an anodic oxide film having a thickness of 0.1 / m was formed on the surface of the heat radiating section (10).
  • An LED chip (20) was mounted on top and connected to the wiring section (12) with bonding wires (21).
  • the LED substrate (4) shown in FIG. 4B is obtained by bonding an insulating layer (11) to a heat dissipation part (10) via a bonding layer (13), and an LED on the insulating layer (11).
  • Chip (20) was mounted and connected to wiring part (12) with bonding wire (21)
  • the LED substrate of the present invention is excellent in heat dissipation, it can be suitably used for an LED package equipped with a high-brightness LED that generates a large amount of heat.

Abstract

　放熱性に優れるとともに製造が簡単なＬＥＤ用基板、およびこのＬＥＤ用基板を用いたＬＥＤパッケージを提供とする。 　ＬＥＤ用基板(1)は、放熱部(10)の平坦面にＬＥＤ取付孔(14)が穿設された絶縁層(11)が接合され、前記絶縁層(11)上に配線パターンを有する配線部(12)が設けられていることを特徴とする。また、ＬＥＤパッケージ(2)は、前記ＬＥＤ用基板(1)のＬＥＤ取付孔(14)内において、放熱部(10)上にＬＥＤチップ(20)が実装され、該ＬＥＤチップ(10)が配線部(12)に電気的に接続されていることを特徴とする。

Description

明 細 書
LED用基板および LEDパッケージ
技術分野
[0001] この発明は、 LED用基板、特に放熱性に優れた LED用基板、およびこの LED用 基板を用いた LEDパッケージに関する。
背景技術
[0002] 従来より、 LEDチップを用いた LEDパッケージとして図 3Aに示す構成のものが提 案されている。この LEDパッケージ (30)は、金属基板 (31)の表面に絶縁層 (32)および 銅箔よりなる配線部（配線パターン) (33)が積層された基板 (34)に LEDチップ (20)が実 装され、 LEDチップ (20)がボンディングワイヤ (21)を介して配線部 (33)と電気的に接続 されたものである。前記金属基板 (32)としてはアルミニウム等の熱伝導性金属が用い られ、絶縁層 (32)としてはガラスエポキシシート等が用いられている。また、前記 LED チップ (20)としては例えば、サフアイャ基板上に窒化ガリウム系の発光部を形成したも のが用いられている。
[0003] また、セラミック基板上に LEDチップをアクリル系接着剤で接合した LEDパッケ一 ジも提案されてレ、る（特許文献 1参照)。
[0004] また、上述の LEDパッケージでは、 LEDチップの光を効率良く前面側に取り出す ために LEDチップの周囲に反射部や枠体を設けた構造としている。例えば、図 3Aに 示した LEDパッケージ (30)では、 LEDチップ (20)の周囲に円錐状に開口した反射部 材 (35)を接着した構造を示してレヽる。
[0005] また、図 3Bは従来のもう一つの LEDパッケージ (40)を示している。この LEDパッケ ージ (40)は金属基板 (31)、絶縁層 (32)、配線部 (33)を積層した基板 (34)にざくり加工で 凹所を形成して凹所 (36)の底部に LEDチップ (20)を実装したものであり、 LEDチップ (20)を金属板 (31)に直接実装することで放熱性の向上を図ったものである（特許文献 2参照）。
[0006] さらに図 3Cに示すように、金属板に直接 LEDチップを実装するタイプの LEDパッ ケージ (41)では金属基板 (42)に突出部 (43)を設け、さらにこの突出部 (43)に凹所 (44) を形成し、該凹所 (44)の底部に LEDチップ (20)を実装するととも突出部 (43)を反射部 として用いることがが提案されている。図 3Cにおいて、（32)は絶縁層、（33)は配線部、 (45)は樹脂封止部である。 （特許文献 3参照）。
特許文献 1 :特開 2004— 296792号公報
特許文献 2：特開 2000— 353827号公報
特許文献 3：特開 2003— 152225号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] ところで、近年の LEDチップは発熱量が大きいため、なお一層高い放熱性が求め られている。しかしながら、図 3Aの絶縁層 (32)上に LEDチップ (20)を実装した LEDパ ッケージ (30)、あるいはセラミック基板にアクリル系接着剤で LEDチップを接合した L EDパッケージでは、増大する発熱量に対して放熱性が不十分であった。
[0008] また、図 3Bの LEDパッケージ (40)では、絶縁層 (32)を介さずに金属基板 (31)に LE Dチップ (20)を実装することで放熱性は改善されたが、側方に放射された光を効率良 く前方に取り出すことができず反射効率が低下してしまうという問題があった。
[0009] また、図 3Cの LEDパッケージ (41)では金属基板 (42)に突出部 (43)および凹所 (44) を形成するためには複雑な加工が必要であり、生産性に問題があった。また、凹所 (3 6)(44)を形成する加工を施すと加工面の表面平滑度が悪くなり、 LEDチップ (20)との 接合性が悪くなることもあった。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明は、上述した技術背景に鑑み、放熱性に優れるとともに簡単な工程で製造 できる LED用基板、およびこの LED用基板を用いた LEDパッケージの提供を目的 とする。
[0011] 即ち、本発明の LED用基板は下記〔1〕〜〔5〕に記載の構成を有する。
[0012] 〔1〕 放熱部の平坦面に LED取付孔が穿設された絶縁層が接合され、前記絶縁 層上に配線パターンを構成する配線部が設けられていることを特徴とする LED用基 板。
[0013] 〔2〕 前記放熱部は金属板またはヒートシンクである前項 1に記載の LED用基板。 [0014] 〔3〕 前記 LED取付孔の周囲に反射部が設けられている前項 1または 2に記載の L ED用基板。
[0015] 〔4〕 前記絶縁層と配線部との合計厚さが LEDチップの高さよりも小さい前項 1また は 2に記載の LED用基板。
[0016] [5] 前記絶縁層はガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシシート である前項 1または 2に記載の LED用基板。
[0017] また、本発明の LED用基板の製造方法は下記〔6〕〔7〕に記載の構成を有する。
[0018] 〔6〕 シート状の絶縁層の一面側に配線パターンを構成する配線部を接合して配 線板を製作する配線板製作工程と、前記配線板に LED取付孔を穿設する穿孔工程 と、放熱部の平坦面に前記配線板の他面側を接合する接合工程とを有することを特 徴とする LED用基板の製造方法。
[0019] [7] 配線板製作工程において絶縁層の他面側に接着層を積層して三層の配線 板を製作し、前記接合工程において熱プレスにより放熱部に前記配線板を接合する 前項 6に記載の LED用基板の製造方法。
[0020] さらに、本発明の LEDパッケージは下記〔8〕〜〔10〕の構成を有する。
[0021] 〔8〕 放熱部の平坦面に LED取付孔が穿設された絶縁層が接合され、前記絶縁 層上に配線パターンを構成する配線部が設けられてなる LED用基板において、 LE
D取付孔内で放熱部上に LEDチップが実装され、該 LEDチップが配線部に電気的 に接続されていることを特徴とする LEDパッケージ。
[0022] 〔9〕 前記配線板の上面が LEDチップの上面よりも低いものとなされている前項 8 に記載の LEDパッケージ。
[0023] 〔10〕 前記配線板の取付用孔内および反射部内が樹脂で封止されている前項 8 または 9に記載の LEDパッケージ。
発明の効果
[0024] 〔1〕の発明にかかる LED用基板によれば、 LEDチップを放熱部に直接実装できる ため、放熱効率が良い。また、放熱部には何ら加工する必要がないため、製造工程 が簡単で生産性が良い。
[0025] 〔2〕の発明にかかる LED用基板によれば、特に放熱効率が良い。 [0026] 〔3〕〔4〕の各発明にかかる LED用基板によれば、 LEDチップが放射する光を効率 良く前方に取り出すことができる。
[0027] [5]の発明に力かる LED用基板によれば、 LED取付孔の形成が容易である。
[0028] 〔6〕 [7]の各発明にかかる LED用基板の製造方法によれば、本発明の LED用基 板を製造できる。
[0029] 〔8〕〔10〕の各発明に力かる LEDパッケージによれば、 LEDチップが放熱部に直接 実装されているため、放熱効率が良い。
[0030] 〔9〕の発明に力かる LEDパッケージによれば、 LEDチップが放射する光を効率良 く前方に取り出すことができる。
図面の簡単な説明
[0031] [図 1]本発明の LED用基板の一実施形態を示す断面図である。
[図 2]本発明の LEDパッケージの一実施形態を示す断面図である。
[図 3A]従来の LEDパッケージの一例を示す断面図である。
[図 3B]従来の LEDパッケージの他の例を示す断面図である。
[図 3C]従来の LEDパッケージのさらに他の例を示す断面図である。
[図 4A]放熱性能比較試験に用いた本発明構造の LED用基板の断面図である。
[図 4B]放熱性能比較試験に用いた従来構造の LED用基板の断面図である。
符号の説明
1,3 •••LED用基板
2· · · LEDパッケージ
lO- · ·放熱部
ll- · ·絶縁層
12· · ·配線部
13· · ·接着層
14· ■•LED取付孔
15· · ·配線板
18· ■·リング (反射部)
19· · ·封止樹脂 20· "LEDチップ
発明を実施するための最良の形態
[0033] 図 1に本発明の LED用基板 (1)の一実施形態を示し、図 2に前記 LED用基板 (1)を 用いた LEDパッケージ (2)の一実施形態を示す。
[0034] LED用基板 (1)は、アルミニウムや銅等の金属平板からなる放熱部 (10)の表面に絶 縁層 (11)接着層 (13)を介して積層され、この絶縁層 (11)上に配線パターンに形成され た銅箔からなる配線部 (12)が積層され、さらに配線部 (12)上に樹脂シート (16)が積層 一体化されたものである。前記絶縁層 (11)には LED取付孔 (14)が穿設されるとともに 、樹脂シート (16)には LED取付孔 (14)より径が大きくかつ開口側でさらに径大となさ れた円錐孔 (17)が穿設されている。この円錐孔 (17)には、孔の内周形状に対応し、内 周面を鏡面加工したアルミニウム製リング (18)が嵌入され、反射部を形成している。そ して、 LED取付孔 (14)および円錐孔 (17)により放熱部 (10)が露出し、かつ LED取付 孔 (14)の周囲では配線部 (12)が露出している。
[0035] 前記 LED用基板 (1)は、例えば以下の工程により製造される。
[0036] 〔1〕配線板製作工程
シート状の絶縁層 (11)の一面側に所要の配線パターンを有する配線部 (12)を接合 し、他面側にホットメルト接着剤による接着層 (13)を接合し、三層構造の配線板 (15)を 製作する。
[0037] 〔2〕穿孔工程
前記配線板 (15)の LED取付予定位置に LED取付孔 (14)を穿設する。
[0038] 〔3〕反射部製作工程
樹脂シート (16)に円錐孔 (17)を穿設する。円錐孔 (17)の小径側（配線板に接合され る側側）の直径は配線板 (15)の LED取付孔 (14)よりも大きく形成する。そして、円錐孔 (17)内にリング (18)を嵌入する。
[0039] 〔4〕接合工程
放熱部 (10)上に、配線板 (15)と樹脂シート (16)とを LED取付孔 (14)と円錐孔 (17)の位 置を合わせて重ね、熱プレスする。この熱プレスにより、放熱部 (10)と配線板 (15)、配 線板 (15)と樹脂シート (15)がー体に接合されるとともに、接着層 (13)と絶縁層 (11)、絶 縁層層 (11)と配線部 (12)もさらに強固に接合され、 LED用基板 (1)となる。
[0040] 上述した LED用基板 (1)において、放熱部 (10)は、熱伝導性が良く配線板 (15)を接 合する面に凹凸がなく平坦なものを使用する。例えば、アルミニウムや銅等の熱伝導 性の高い金属平板、あるいはこれらの金属製のヒートシンクを推奨できる。ヒートシン クは、平板上に多数のフィンを櫛歯状に立設したもの、作動流体を封入したートパイ プ、内部に冷却液を流通させる冷却器等を例示できる。これらはいずれも優れた放 熱性を有し LEDチップ (20)が発生する熱を効率良く放熱できる。また、前記放熱部 (1 0)と接着層 (13)との接着力を向上させるために、放熱部 (10)の表面に陽極酸化皮膜 を形成することも好ましい。陽極酸化皮膜のポア内に接着層 (13)を構成する接着剤 が入り込み、アンカー効果による高い接着力を得ることができる。皮膜の種類は限定 されず任意の皮膜等を適宜用いることができる。このような陽極酸化皮膜の厚さは 0. ：!〜 5 μ mとするのが好ましい。
[0041] 絶縁層 (11)の材料は限定されず、樹脂、セラミック等の周知のものを任意に用いるこ とができる。特に推奨できる材料はガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたガラスェ ポキシシートである。ガラスエポキシシートは、電気的特性および機械的特性が優れ ているとともに柔軟性があり、取付用孔 (14)を打ち抜く際にも割れることがなく穿設作 業を容易に行える。また、絶縁層 (11)は放熱部 (10)の全域に存在している必要はなく 、配線部 (12)下に存在して放熱部 (10)と配線部 (12)とを絶縁できれば良い。
[0042] 配線部 (12)の材料も限定されず、銅、アルミニウム等の周知のものを任意に用いる こと力 Sできる。
[0043] 接着層 (13)もまた、放熱部 (10)および絶縁層 (11)の両者に接合可能なものであれば 材質は限定されなレ、。上述したようにエポキシ樹脂等のホットメルト接着剤を用いて 熱プレスにより放熱部 (10)に接合しても良いし、粘着性の接着剤を用いて放熱部 (10) に貼付しても良い。
[0044] また、 LEDチップ (20)の光を前方（図面の上方）に効率良く取り出すために、前記 配線板 (15)の厚さは取付予定の LEDチップ (20)よりも小さいことが好ましい。特に好 ましい配線板 (15)の厚さは LEDチップの高さの 2/3以下である。一般に、 LEDチッ プ (20)においては主として上面から光が放射され、一部は側面上部からも放射される 。このため、配線板 (15)の厚さを LEDチップ (20)の高さよりも小さくして、配線板 (15)の 上面を LEDチップ (20)の上面よりも低くすれば、光を効率良く前方に取り出すことが できる。また、配線板 (15)の厚さを LEDチップ (20)の 2/3以下とすれば、側方に放射 される光も確実に反射部で反射させて前方に取り出すことができる。
[0045] また、図 2に例示した反射部は樹脂シート (16)の円錐孔 (17)に鏡面加工されたァノレ ミニゥム製のリング (18)を嵌入したものである力 表面が鏡面に加工されたものであれ ばアルミニウム製に限定されない。また、リング (18)に代えて、円錐孔 (17)の壁面を銀 等でめっきして反射膜を形成するものとしても良い。また、配線板 (15)への接合は上 述したように放熱部 (10)、配線板 (15)、樹脂シート (16)を重ねて熱プレスにより一括し て接合する他、放熱部 (10)と配線板 (15)を接合後に別途樹脂シート (16)を接合しても 良レ、。さらに、樹脂シートを用いることなく図 3Bに例示したようなリング状の反射部材( 35)を取り付けても良い。
[0046] なお、本発明の LED用基板は、製造方法を上述した工程に限定するものではない 。例えば、絶縁層と配線部の二層構造の配線板を製作し、この配線板を接着剤によ り放熱部に接合しても良レ、し、全ての部材をー工程で接合して良レ、。
[0047] 図 2の LEDパッケージ (2)において、前記 LED用基板 (1)の LED取付孔 (14)の底部 、即ち放熱部 (10)上に LEDチップ (20)が実装され、 LEDチップ (20)はボンディングヮ ィャ (21)を介して配線部 (13)に電気的に接続されている。また、前記配線板 (15)の LE D取付孔 (14)内および樹脂シート (16)の円錐孔 (17)内は樹脂 (19)が充填されて封止さ れている。 LEDチップ (20)の接合には例えば銀ペーストが用いられ、封止樹脂には、 アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等が用レ、られる。また、前記 LEDチップ (2 0)の種類も何ら限定されず、任意の LEDチップを用いることができる。例えば、サファ ィャ基板上に窒化ガリウム系の発光部を形成した LEDチップを挙示できる。
[0048] 上記 LEDパッケージ (2)は、 LEDチップ (20)が絶縁層を介することなく直接放熱部（ 10)に実装されているため、 LEDチップ (20)で発生した熱が速やかに放熱部 (10)に吸 熱され放熱される。前記 LED用基板 (1)は放熱部 (10)の平坦面を何ら加工することな く前記配線板 (15)を接合したものであるから、製造工程が簡単であり生産性が良い。 また、放熱部 (10)に凹所や突出部を形成するための加工が不要であるため、既存の 各種放熱部をそのまま利用することができ、 LEDチップの接合性も良い。し力も、配 線板 (15)の厚さを LEDチップ (20)よりも薄く形成したことで光を効率良く前方に取り出 すこと力 Sできる。
実施例
[0049] 上述した〔1〕〜〔4〕の工程に基づき、図 1に示す LED用基板 (1)を製作した。
[0050] 放熱部 (10)として、熱伝導性の高い 6000系合金からなり厚さ lmmのアルミニウム 平板を用い、表面に厚さ 0. Ι μ ηの陽極酸化皮膜を形成した。また、絶縁層 (11)とし て厚さ 0. lmmのガラスエポキシシート、配線部 (12)として厚さ 0. 018mmの銅箔、接 着層 (13)として厚さ 0. 04mmのエポキシ樹脂シートを用いた。
[0051] 〔1〕配線板製作工程
前記絶縁層 (11)の一面側に配線パターンの配線部 (12)を接合し、他面側に接合層 ( 13)を接合し、三層構造で厚さ 0. 158mmの配線板 (15)を製作した。
[0052] 〔2〕穿設工程
前記配線板 (15)の所要位置に直径 2. 5mmの LED取付孔 (14)を穿設した。
[0053] 〔3〕反射部製作工程
樹脂シート (16)に小径側直径が 4mm、大径側直径が 6mmの円錐孔 (17)を穿設し、 円錐孔 (17)に内周面を鏡面加工したアルミニウム製リング (18)を嵌入した。
[0054] 〔4〕接合工程
前記放熱部 (10)上に、配線板 (15)と樹脂シート (16)とを LED取付孔 (14)と円錐孔 (17 )の位置を合わせて重ね、これらを熱プレスして一体に接合し、 LED用基板 (1)とした
[0055] さらに、上記工程で製作した LED用基板 (1)を用いて図 2に示す LEDパッケージ (2) を製作した。
[0056] 前記 LED用基板 (1)の LED取付孔 (14)内に、 lmm X lmm X高さ 0. 3mmの角形 LEDチップ (20)を銀ペーストを用いて放熱部 (10)に接合した。前記銀ペーストの厚さ は 0. lmmであり、放熱部 (10)の上面力ら LEDチップ (20)の上面までの高さは 0. 4m mとなった。従って、前記配線板 (15)の厚さ（0. 158mm)は実質的に LEDチップ (20) の約 40%となっている。次に、前記 LEDチップ (20)と配線部 (12)とをボンディングワイ ャ (21)で電気的に接続した。そして、前記 LED取付孔 (14)内および円錐孔 (17)内に、 封止樹脂 (19)としてシリコン樹脂を充填し、 LEDパッケージ (2)とした。
[0057] さらに、同じ材料を用レ、、 LEDチップを放熱部に直接取り付ける本発明構造の LE D用基板 (3) (図 4A)、および絶縁層上に取り付ける従来構造の LED用基板 (4) (図 4 B)を製作し、放熱性能比較試験を行った。
[0058] LEDチップ (20)として lmm X lmm X高さ 0. 3mm、出力 1Wの角形 LEDチップ、 放熱部 (10)として 6000系合金からなり 10mm X 10mm X厚さ lmmのアルミニウム平 板、絶縁層 (11)として厚さ 0. 08mmガラスエポキシシート、配線部 (12)として厚さ 0. 0 35mmの銅箔、接着層 (13)として厚さ 0. 04mmのエポキシ樹脂シートを用いた。な お上記実施例と同様に、放熱部 (10)の表面には厚さ 0. 1 / mの陽極酸化皮膜を形 成した。
[0059] 図 4Aに示す LED用基板 (3)においては、上述した実施例と同様に三層構造の配 線板 (15)に穿設した LED取付孔 (14)内において放熱部 (10)上に LEDチップ (20)を実 装し、ボンディングワイヤ (21)で配線部 (12)に接続した。一方、図 4Bに示す LED用基 板 (4)は、絶縁層 (11)を接合層 (13)を介して放熱部 (10)上に接合したものであり、絶縁 層 (11)上に LEDチップ (20)を実装し、ボンディングワイヤ (21)で配線部 (12)に接続した
[0060] これらの LED用板 (3)(4)に通電して基板の表面温度を測定したところ、図 4Aの LE D用基板 (3)は 84°C、図 4Bの LED用基板 (4)は 117°Cであった。これらの比較により LEDチップを放熱部に直接実装することにより放熱性能が向上することを確認でき た。
[0061] 本願は、 2005年 5月 31日に出願された日本国特許出願の特願 2005— 159041 号の優先権主張を伴うものであり、その開示内容はそのまま本願の一部を構成する ものである。
[0062] ここに用いられた用語および表現は、説明のために用いられたものであって限定的 に解釈するために用いられたものではなぐここに示されかつ述べられた特徴事項の 如何なる均等物をも排除するものではなぐこの発明のクレームされた範囲内におけ る各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。 産業上の利用可能性
本発明の LED用基板は放熱性に優れているため、発熱量の大きい高輝度 LEDを 搭載した LEDパッケージに好適に利用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 放熱部の平坦面に LED取付孔が穿設された絶縁層が接合され、前記絶縁層上に 配線パターンを構成する配線部が設けられていることを特徴とする LED用基板。
[2] 前記放熱部は金属板またはヒートシンクである請求項 1に記載の LED用基板。
[3] 前記 LED取付孔の周囲に反射部が設けられている請求項 1または 2に記載の LE D用基板。
[4] 前記絶縁層と配線部との合計厚さが LEDチップの高さよりも小さい請求項 1または
2に記載の LED用基板。
[5] 前記絶縁層はガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシシートである 請求項 1または 2に記載の LED用基板。
[6] シート状の絶縁層の一面側に配線パターンを構成する配線部を接合して配線板を 製作する配線板製作工程と、前記配線板に LED取付孔を穿設する穿孔工程と、放 熱部の平坦面に前記配線板の他面側を接合する接合工程とを有することを特徴とす る LED用基板の製造方法。
[7] 配線板製作工程にぉレ、て絶縁層の他面側に接着層を積層して三層の配線板を製 作し、前記接合工程において熱プレスにより放熱部に前記配線板を接合する請求項
6に記載の LED用基板の製造方法。
[8] 放熱部の平坦面に LED取付孔が穿設された絶縁層が接合され、前記絶縁層上に 配線パターンを構成する配線部が設けられてなる LED用基板において、 LED取付 孔内の放熱部上に LEDチップが実装され、該 LEDチップが配線部に電気的に接続 されてレ、ることを特徴とする LEDパッケージ。
[9] 前記配線板の上面が LEDチップの上面よりも低いものとなされている請求項 8に記 載の LEDパッケージ。
[10] 前記配線板の取付用孔内および反射部内が樹脂で封止されている請求項 8また は 9に記載の LEDパッケージ。
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