WO2015198795A1 - 発光素子搭載用基板 - Google Patents

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WO2015198795A1
WO2015198795A1 PCT/JP2015/065740 JP2015065740W WO2015198795A1 WO 2015198795 A1 WO2015198795 A1 WO 2015198795A1 JP 2015065740 W JP2015065740 W JP 2015065740W WO 2015198795 A1 WO2015198795 A1 WO 2015198795A1
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emitting element
light emitting
element mounting
mounting substrate
conductor layer
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PCT/JP2015/065740
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Inventor
尚行 長屋
輝代隆 塚田
Original Assignee
イビデン株式会社
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting element mounting substrate for mounting a surface mount type light emitting element.
  • Light emitting elements such as LEDs (light emitting diodes) are used as backlights for mobile phones and liquid crystal televisions. Such a light emitting element is used by being mounted on a light emitting element mounting member.
  • a light emitting element mounting member There are various types of light-emitting element mounting members, such as one in which terminal members are integrated by resin molding, one in which lead frames are bent, and further printed. There are those based on a wiring board. Among these, considering heat dissipation, miniaturization, cost, etc., a light emitting element mounting board based on a printed wiring board is often desired.
  • Patent Document 1 discloses a light emitting element mounting substrate based on a printed wiring board. Such a substrate for mounting a light emitting element has a through hole that connects between the element mounting surface on which the light emitting element is mounted and the back surface on the opposite side. This through hole is filled with plating to form a filled via, and serves as a path for radiating the heat of the light emitting element to the back surface of the light emitting element mounting substrate.
  • LEDs are mounted on a light emitting element mounting substrate at a high density.
  • the LED is known as a light emitting element that generates a small amount of heat.
  • heat generation that cannot be ignored is caused when the density is increased.
  • heat generation that cannot be ignored similarly occurs.
  • the amount of heat generation increases, there arises a problem that the LED deteriorates and the luminance decreases as the temperature rises. Therefore, how to dissipate (dissipate) the generated heat has been a problem.
  • the light-emitting element mounting substrate of Patent Document 1 has the following problems with respect to the diffusion (heat dissipation) of generated heat. That is, since the filled via is formed by a chemical process such as a plating method, voids are generated in the filled via, or the surface of the filled via exposed on the opening surface of the through hole is recessed or raised. Sometimes. If a void is formed in the filled via, there is a problem that the heat radiation efficiency through the filled via is lowered. In addition, if the surface of the filled via is depressed or raised, the heat dissipation of the light emitting element mounting substrate may be impaired.
  • the light emitting element mounting substrate may be inclined with respect to the surface of the mounted board. That is, even if a plurality of filled vias are formed on the light emitting element mounting substrate and the surfaces of these filled vias are all raised, it is difficult to control the degree of the rising. Therefore, there is a possibility that the light emitting element mounting substrate is inclined with respect to the surface of the mounted board due to the variation in the raised height of the surface of the filled via. If it does so, there exists a possibility that the optical axis of the light emitting element mounted in the light emitting element mounting substrate may shift
  • the light emitting element may be inclined when the light emitting element is mounted, and the optical axis may be shifted. This is a very disadvantageous situation when, for example, a light emitting element is used as a backlight for an LED liquid crystal television.
  • the light emitting element mounting substrate of Patent Document 1 has a configuration in which a reflector portion manufactured separately from the substrate is mounted on the substrate surface.
  • a reflector portion manufactured separately from the substrate is mounted on the substrate surface.
  • This invention is made
  • the objective of this invention is ensuring the optical axis stability of the light emitting element mounted, and providing the light emitting element mounting substrate excellent in heat dissipation. .
  • the light emitting element mounting substrate of the present invention is a light emitting element mounting substrate on which a surface mount type light emitting element is mounted, and the light emitting element mounting substrate has a flat plate shape.
  • the shape of the light emitting element mounting substrate of the present invention is a planar shape.
  • the light emitting element mounting substrate in which the light emitting element mounting substrate is provided with irregularities and the reflector portion is formed the light emitting element must be mounted avoiding the reflector portion, and it is difficult to mount the light emitting elements at high density.
  • the light emitting element mounting substrate of the present invention has a planar shape, the light emitting elements can be mounted at a higher density than when the reflector portion is provided.
  • the light emitting element mounting substrate of this invention is equipped with the metal block which penetrates the said 1st conductor layer, the said base material, and the said 2nd conductor layer. Unlike filled vias that are formed in the through-holes through a chemical process such as plating, the metal block does not have voids formed therein, and does not cause depressions or rises on the surface. Since no void is formed inside, the heat transfer efficiency of the metal block is not reduced, and the heat dissipation of the light emitting element mounting substrate can be ensured. In addition, since there is no depression on the surface of the metal block, it is possible to prevent the distance between the heat radiation part provided on the mounted board such as a mother board on which the light emitting element mounting board is mounted and the metal block from increasing.
  • the thermal resistance between a thermal radiation part and a metal block can be made small.
  • the heat dissipation efficiency of the light emitting element mounting substrate can be increased.
  • the metal block surface does not rise, the surface of the metal block on the back side of the light emitting element mounting substrate can be arranged in parallel to the mounted plate. That is, the light emitting element mounting substrate can be disposed on the mounting board without the light emitting element mounting substrate being inclined. Thereby, the optical axis of the light emitting element mounted on the light emitting element mounting substrate can be stably maintained in a desired direction. Furthermore, since no depression or bulge occurs on the surface of the metal block, the optical axis of the light emitting element can be stabilized when the light emitting element is mounted.
  • the light emitting element mounting substrate of this invention is equipped with the light reflection layer formed in the outermost surface by the side of the said 1st conductor layer so that the said element mounting part may be exposed.
  • a surface-mounting type light emitting element is mounted on the light emitting element mounting substrate of the present invention, and the light emitting element mounting substrate and the light emitting element are covered with a transparent cover for the purpose of protecting the light emitting element.
  • the light emitting element emits light, most of the light is transmitted through the cover, but part of the light is reflected by the cover. If the light reflecting layer is formed on the outermost surface on the first conductor layer side as in the light emitting element mounting substrate of the present invention, the reflected light can be reflected again. Accordingly, the luminance can be increased.
  • a metal plating layer is formed on the surface of the first conductor layer.
  • the metal plating layer is formed on the surface of the first conductor layer, the surface of the first conductor layer is protected by the metal plating layer, and the first conductor layer can be protected from corrosion.
  • the connectivity between the first conductor layer and the element mounting portion is improved by the metal plating layer.
  • the metal plating layer is formed on the surface of the metal block and the surface of the first conductor layer, and on the outer periphery of the metal block and the metal block formed on the first conductor layer. It is desirable that it is formed so as to be connected to the inner periphery of the insertion opening. In the light emitting element mounting substrate having such a configuration, the metal block and the first conductor layer are reliably connected by the metal plating layer. Therefore, it is possible to prevent energization from being stopped due to poor contact.
  • the metal plating layer is preferably made of at least one metal selected from the group consisting of nickel and silver.
  • the effect of having the said metal plating layer is exhibited suitably.
  • an electrode pad as the element mounting portion is formed on the surface of the metal plating layer.
  • the metal plating layer is preferably made of nickel, and the electrode pad is preferably made of gold.
  • the metal plating layer is made of nickel, an oxide film is formed on the surface thereof, and when the light emitting element is mounted on the light emitting element mounting substrate, the electrical connection between the first conductor layer and the light emitting element tends to deteriorate.
  • the gold prevents oxidation of nickel, so that the electrical connection between the first conductor layer and the light emitting element can be prevented from being deteriorated as described above.
  • the insulating resin is preferably polyimide.
  • the insulating resin has both flexibility and insulating properties, so that the shape can be changed depending on the application while ensuring sufficient insulating properties.
  • the light reflecting layer is preferably an insulating layer containing titanium oxide as a pigment. Titanium oxide is a white pigment, and the light reflection layer containing titanium oxide can suitably reflect light. Therefore, the effect of having a light reflection layer can be achieved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the light emitting element mounting substrate of the present invention on which the light emitting element is mounted.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the operation of the light reflecting layer provided on the light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • 4 (a) to 4 (d) are diagrams schematically showing a process of inserting a metal block in the manufacture of the light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views schematically showing an example of the positional relationship between the metal block and the first conductor layer in the light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of the positional relationship between the metal block and the second conductor layer in the light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIGS. 7A to 7C are plan views schematically showing an example of a light emitting element module using the light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing a double-sided conductor substrate preparation step in the method for manufacturing a light-emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing an insertion hole forming step of the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing an insertion process of the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing an etching step of the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a pressing step of the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing a metal plating step in the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing an element mounting portion forming step of the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate according to the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing a light reflecting layer forming step in the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the light emitting element mounting substrate of the present invention on which the light emitting element is mounted.
  • a light emitting element mounting substrate 1 as an example of an embodiment of the present invention is a light emitting element mounting substrate on which a surface mount type light emitting element 6 is mounted.
  • the shape of the substrate 1 is a flat plate shape.
  • the light emitting element 6 mounted on the light emitting element mounting substrate 1 is not particularly limited as long as it is a surface mount type, and for example, an LED (light emitting diode) or an LD (laser diode) can be used.
  • the shape of the light emitting element mounting substrate 1 is planar. In the light emitting element mounting substrate in which the light emitting element mounting substrate is provided with irregularities and the reflector portion is formed, the light emitting element must be mounted avoiding the reflector portion, and it is difficult to mount the light emitting elements at high density. Become. However, since the light emitting element mounting substrate 1 has a flat shape, the light emitting elements 6 can be mounted at a higher density than when the reflector portion is provided.
  • the light emitting element mounting substrate 1 is made of an insulating resin, and includes a base 2 having a first main surface 11 and a second main surface 12 opposite to the first main surface 11, and a first of the base 2.
  • a first conductor layer 21 formed on the main surface 11 and a second conductor layer 31 formed on the second main surface 12 of the substrate 2 are provided.
  • insulating resin which comprises the base material 2 It is desirable that it is an insulating resin provided with a softness
  • the constituent material of such an insulating resin include polyimide and glass epoxy, and among these, polyimide is desirable.
  • the insulating resin is polyimide, the insulating resin has both flexibility and insulating properties. Therefore, the shape can be changed according to the application while ensuring sufficient insulation.
  • the thickness of the substrate 2 is not particularly limited, but is preferably 30 to 70 ⁇ m.
  • the constituent material of the 1st conductor layer 21 and the 2nd conductor layer 31 is not specifically limited, It is desirable that they are copper, nickel, etc. These constituent materials have good electrical conductivity and are suitable as conductors.
  • the thickness of the 1st conductor layer 21 and the 2nd conductor layer 31 is not specifically limited, It is desirable that it is thicker than the base material 2. FIG. Further, it is desirable to be 10 to 300 ⁇ m.
  • the light-emitting element mounting substrate 1 includes an element mounting portion 41 formed on the first conductor layer 21 side, and a light reflection formed on the outermost surface on the first conductor layer 21 side so as to expose the element mounting portion 41.
  • Layer 51 The effect of the light-emitting element mounting substrate 1 including the light reflecting layer 51 will be described below with reference to the drawings.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the operation of the light reflecting layer provided on the light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • a surface mount type light emitting element 6 is usually mounted on the light emitting element mounting substrate 1. More specifically, the light emitting element 6 is mounted on the light emitting element mounting substrate 1 by mounting the electrode 8 of the light emitting element 6 on the element mounting portion 41.
  • the light emitting element mounting substrate 1 and the light emitting element 6 are covered with a transparent cover 7.
  • FIG. 3 in the light-emitting element mounting substrate 1 including the light reflecting layer 51, when the light-emitting element 6 emits light, most of the light is transmitted through the cover 7.
  • the light is reflected by the cover 7 (in FIG. 3, the direction of the arrow indicates the direction in which the light travels, and the thickness of the arrow indicates the amount of light).
  • the cover 7 is not particularly limited, but is preferably acrylic resin (PMMA), polycarbonate (PC), glass or the like.
  • the constituent material of the light reflecting layer 51 is not particularly limited, but is preferably an insulating layer containing titanium oxide as a pigment, and is a solder resist layer containing titanium oxide in the pigment. More desirable. Titanium oxide is a white pigment, and the light reflecting layer 51 containing titanium oxide can suitably reflect light. Therefore, the effect of having the light reflection layer 51 can be obtained. Further, when the light reflection layer 51 is a solder resist layer containing titanium oxide in a pigment, it functions as a solder resist in addition to the above effects.
  • the light emitting element mounting substrate 1 further includes a metal block 60 that penetrates the first conductor layer 21, the base material 2, and the second conductor layer 31.
  • the metal block 60 does not have voids formed therein, and does not cause depressions or rises on the surface. Since voids are not formed inside, the heat transfer efficiency of the metal block 60 is not reduced, and heat dissipation can be ensured. In addition, since the depression of the surface of the metal block 60 does not occur, the distance between the metal block 60 and the heat dissipating part provided on the mounted board such as a mother board on which the light emitting element mounting substrate 1 is mounted increases. Can be prevented. Thereby, the thermal resistance between a thermal radiation part and the metal block 60 can be made small.
  • the heat dissipation efficiency of the light emitting element mounting substrate 1 can be increased.
  • the surface of the metal block 60 does not swell, the surface of the metal block 60 on the back side of the light emitting element mounting substrate 1 (that is, the outermost layer on the second conductor layer 31 side) with respect to the mounted board.
  • the optical axis of the light emitting element 6 can be stabilized when the light emitting element 6 is mounted.
  • the constituent material of the metal block 60 is not particularly limited, it is desirable that the metal block 60 be copper having excellent electrical conductivity and thermal conductivity.
  • the shape of the metal block 60 is not particularly limited, but it is desirable that the metal block 60 has a columnar shape with a flat bottom surface (surface). Examples of such a shape include a cylinder, a quadrangular column, a hexagonal column, and an octagonal column.
  • the metal block 60 is preferably electrically connected to at least one of the first conductor layer 21 and the second conductor layer 31. In this case, it is possible to obtain a light emitting element mounting substrate that can be more easily downsized.
  • the metal block 60 may be electrically connected to both the first conductor layer 21 and the second conductor layer 31.
  • a plurality of metal blocks 60 are preferably disposed.
  • the metal block 60 can be brought into contact with the mounted plate at a plurality of locations, the heat dissipation efficiency can be increased and the optical axis stability can be further improved.
  • a metal plating layer 70 is desirably formed on the surface of the first conductor layer 21.
  • the metal plating layer 70 is formed, the surface of the first conductor layer 21 is protected by the metal plating layer 70, and the first conductor layer 21 can be protected from corrosion. Further, the metal plating layer 70 improves the connectivity between the first conductor layer 21 and the element mounting portion 41.
  • the metal plating layer 70 is preferably made of at least one metal selected from the group consisting of nickel and silver. When the metal plating layer 70 consists of these metals, the effect of having the metal plating layer 70 is suitably exhibited.
  • the thickness of the metal plating layer 70 is not particularly limited, but is preferably 1.0 to 10 ⁇ m.
  • the metal plating layer 70 includes the outer periphery 61 of the metal block 60 and the metal block 60 formed on the first conductor layer 21 on the surface of the metal block 60 and the surface of the first conductor layer 21. It is desirable to form so as to connect the inner periphery 23 of the insertion opening 22.
  • the inner periphery 23 of the fitting inlet 22 of the metal block 60 formed in the first conductor layer 21 will be described with reference to the drawings.
  • 4 (a) to 4 (d) are diagrams schematically showing a process of inserting a metal block in the manufacture of the light emitting element mounting substrate of the present invention. As shown in FIG.
  • an insertion hole 80 penetrating the first conductor layer 21, the base material 2, and the second conductor layer 31 is formed. It will be. At this time, the first conductor layer 21 is formed with the fitting inlet 22 which is the inlet of the insertion hole 80. Then, as shown in FIG. 4B, the metal block 60 is inserted into the insertion hole 80 from the insertion port 22 on the first conductor layer 21 side. As shown in FIG. 4C, the first conductor layer 21, the base material 2, and the second conductor layer 31 may be pulled by the metal block 60 and depressed as the metal block 60 is inserted.
  • FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views schematically showing an example of the positional relationship between the metal block and the first conductor layer in the light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • the surface 65 of the metal block 60 and the surface 25 of the first conductor layer 21 are located on substantially the same plane.
  • the metal block 60 protrudes from the first conductor layer 21 to form a first protrusion 62.
  • the height T 1 of the first protrusion 62 is, for example, 5 to 1000 ⁇ m.
  • the metal block 60 is buried in the first conductor layer 21 to form the depressed portion 24.
  • the depth D of the depression 24 is, for example, 5 to 1000 ⁇ m.
  • the metal block 60 may be disposed at any position shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c). Also. Even if the metal block 60 is disposed at any position shown in FIGS. 5A to 5C, the metal block 60 and the first conductor layer 21 are electrically connected by forming the metal plating layer 70. Can be connected to.
  • the metal plating layer 70 is desirably formed so as to cover the surface 65 of the metal block 60 and the surface 25 of the first conductor layer 21. Although the metal block 60 is inserted into the insertion hole 80, the metal block 60 may pop out of the insertion hole 80 due to impact or the like. However, when the metal plating layer 70 is formed so as to cover the surface 65 of the metal block 60 and the surface 25 of the first conductor layer 21, the metal plating layer 70 fixes the metal block 60 and the metal block 60 is inserted. It can be made difficult to jump out of the fitting hole 80.
  • the metal block 60 has a second protruding portion 63 protruding from the back surface (the outermost layer surface on the second conductor layer 31 side) of the light emitting element mounting substrate 1 as shown in FIG. It may be formed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of the positional relationship between the metal block and the second conductor layer in the light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • the metal block 60 can be brought into contact with the mounted board at the second protrusion 63. Thereby, the thermal resistance between the metal block 60 and the mounted board can be reduced to improve the heat dissipation, and the optical axis stability can be improved.
  • the height T2 of the second protrusion 63 is, for example, 5 to 1000 ⁇ m.
  • an electrode pad 42 that is an element mounting portion 41 is formed on the surface of the metal plating layer 70.
  • the electrode pad 42 is preferably made of a gold layer 44.
  • the metal plating layer 70 is nickel, an oxide film is formed on the surface of the metal plating layer 70, and when the light emitting element 6 is mounted on the light emitting element mounting substrate 1, The electrical connection between the one conductor layer 21 and the light emitting element 6 tends to deteriorate.
  • the oxide film is removed when the electrode pad 42 is formed and the gold layer 44 is formed thereon to form the electrode pad 42, gold prevents oxidation of nickel, so that the first conductor layer is formed as described above. It is possible to prevent the electrical connection between the light emitting element 21 and the light emitting element 6 from being deteriorated.
  • the thickness of the gold layer 44 is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 3.0 ⁇ m.
  • the light emitting element 6 is mounted on the element mounting portion 1, but the connection method between the light emitting element 6 and the element mounting portion 41 is not particularly limited.
  • solder (not shown) ) Can be used for connection.
  • the electrode pad 42 is made of the gold layer 44, the gold layer 44 is the outermost layer.
  • the gold of the gold layer 44 and the tin of the tin layer become eutectic, and the eutectic connection.
  • the light emitting element 6 and the electrode pad 42 can be connected.
  • FIGS. 7A to 7C are plan views schematically showing an example of a light emitting element module using the light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • a plurality of element mounting portions 41 are formed on the light emitting element mounting substrate 1, and the light emitting element 6 is mounted thereon.
  • the light emitting element module 102 shown in FIG. 7B the light emitting element mounting substrates 1 are formed in a line, and the light emitting element 6 is mounted thereon.
  • the light emitting element mounting substrate 1 is formed in a lattice shape, and the light emitting element 6 is mounted thereon.
  • the density of the light emitting elements 6 can be increased and the luminance can be improved.
  • Such light emitting element modules 101, 102, and 103 can be suitably used for, for example, a backlight of a liquid crystal display panel, a lighting device, and the like.
  • the above-mentioned base material comprising an insulating resin and having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface.
  • a double-sided conductor substrate preparation step of preparing a double-sided conductor substrate having a first conductor layer formed on the first main surface and a second conductor layer formed on the second main surface; and the first conductor layer and the base An insertion hole forming step for forming an insertion hole penetrating the material and the second conductor layer, an insertion step for inserting a metal block into the insertion hole, and an element mounting portion on the first conductor layer side.
  • a light emitting element mounting substrate comprising: an element mounting portion forming step to be formed; and a light reflecting layer forming step of forming a light reflecting layer at a position that is the outermost surface on the first conductor layer side so that the element mounting portion is exposed.
  • FIG. 8 is a figure which shows typically the double-sided conductor board preparatory process of the manufacturing method of the light emitting element mounting substrate of this invention.
  • the first main surface 11 of the substrate 2 made of an insulating resin and provided with a first main surface 11 and a second main surface 12 opposite to the first main surface 11.
  • a double-sided conductor substrate 5 having a first conductor layer 21 formed thereon and a second conductor layer 31 formed on the second main surface 12 is prepared.
  • insulating resin which comprises the base material 2 It is desirable that it is an insulating resin provided with a softness
  • the constituent material of such an insulating resin include polyimide and glass epoxy, and among these, polyimide is desirable.
  • the insulating resin is polyimide, the insulating resin has both flexibility and insulating properties. Therefore, the shape can be changed according to the application while ensuring sufficient insulation.
  • the constituent material of the first conductor layer 21 and the second conductor layer 31 is preferably copper, nickel or the like. These constituent materials have good electrical conductivity and are suitable as conductors.
  • FIG. 9 is a figure which shows typically the insertion hole formation process of the manufacturing method of the light emitting element mounting substrate of this invention.
  • an insertion hole 80 that penetrates the first conductor layer 21, the base material 2, and the second conductor layer 31 is formed.
  • a press, a drill, a laser, etc. can be used.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing an insertion process of the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • the metal block 60 is inserted into the insertion hole 80.
  • the metal block 60 is desirably inserted into the insertion hole 80 from the first conductor layer 21 side.
  • a filled via is to be formed in the insertion hole 80 through a chemical process such as plating, a void is formed inside the filled via, or a depression or bulge occurs on the surface. In such a case, the heat transfer efficiency is reduced, and the heat dissipation is likely to be reduced.
  • the metal block 60 since the metal block 60 has a dense structure, voids are not formed in the inside and the surface is not depressed or raised. Since voids are not formed inside, the heat transfer efficiency of the metal block 60 is not reduced, and heat dissipation can be ensured.
  • the heat radiation portion provided on the mounted board such as a mother board on which the light emitting element mounting substrate 1 manufactured through the subsequent process is mounted, and the metal block 60 It is possible to prevent the distance between them from increasing. Thereby, the thermal resistance between a thermal radiation part and the metal block 60 can be made small. As a result, the heat dissipation efficiency of the light emitting element mounting substrate 1 can be increased.
  • the surface of the metal block 60 does not swell, the surface of the metal block 60 on the back side of the light emitting element mounting substrate 1 (that is, the outermost layer on the second conductor layer 31 side) with respect to the mounted board. Can be arranged in parallel.
  • the light emitting element mounting substrate 1 can be disposed on the mounted board without the light emitting element mounting substrate 1 being inclined. Thereby, the optical axis of the light emitting element 6 mounted on the light emitting element mounting substrate 1 can be stably maintained in a desired direction. Furthermore, since no depression or bulge occurs on the surface of the metal block 60, the optical axis of the light emitting element 6 can be stabilized when the light emitting element 6 is mounted.
  • the constituent material of the metal block 60 is not particularly limited, but is preferably copper that is excellent in electrical conductivity and thermal conductivity.
  • the shape of the metal block 60 is not particularly limited and may be selected according to the design, but it is desirable that the shape of the metal block 60 is a columnar shape with a flat bottom surface. Examples of such a shape include a cylinder, a quadrangular column, a hexagonal column, and an octagonal column.
  • a plurality of insertion holes 80 may be formed and a plurality of metal blocks 60 may be inserted. Moreover, it is desirable to perform the (3) insertion process at the same time as forming the insertion hole 80 in the (2) insertion hole formation process. In such a method, the insertion hole 80 can be formed by a single operation, and the metal block 60 can be inserted into the insertion hole 80. Therefore, the light emitting element mounting substrate can be efficiently manufactured.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing an etching step of the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • an etching resist 91 is formed on the first conductor layer 21, the metal block 60, and the second conductor layer 31, and a pattern is formed by etching. Thereafter, the etching resist is removed.
  • An arbitrary pattern can be formed by such a method.
  • the etching solution include sulfuric acid-hydrogen peroxide aqueous solution, persulfate aqueous solution such as ammonium persulfate, ferric chloride, cupric chloride, hydrochloric acid and the like.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a pressing step of the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • FIG. 12 by pressing the double-sided conductor substrate 5 on which the metal block 60 is inserted using a mold 92 having a predetermined shape, the surface of the first conductor layer 21 and the second conductor layer 21 are pressed.
  • the position of the surface of the metal block 60 with respect to the surface of the conductor layer 31 is controlled.
  • the position of the surface of the metal block 60 relative to the surface of the first conductor layer 21 and the surface of the second conductor layer 31 is as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c) and FIG. Therefore, the description here is omitted.
  • a coining step may be performed to improve the flatness of the surface of the first conductor layer 21.
  • the mountability of the light emitting element 6 can be improved.
  • the optical axes of the light emitting elements 6 are aligned and the luminance can be increased.
  • the position of the 1st protrusion part 62 and the 2nd protrusion part 63 of the metal block 60 can be controlled by coining.
  • Coining is a method for improving the flatness of a portion to which pressure is applied by causing internal plastic deformation by partially applying pressure.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing a metal plating step in the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • a metal plating step for forming a metal plating layer 70 on the surface of the first conductor layer 21 is performed.
  • the metal plating layer 70 is formed, the surface of the first conductor layer 21 is protected by the metal plating layer 70, and the first conductor layer 21 can be protected from corrosion.
  • the metal plating layer 70 can improve the connectivity between the first conductor layer 21 and the element mounting portion 41.
  • the metal plating step it is desirable to perform metal plating using at least one metal selected from the group consisting of nickel and silver.
  • the metal plating layer 70 is formed using these metals, the effect of having the metal plating layer 70 is suitably exhibited.
  • the metal plating layer 70 When the metal plating layer 70 is formed so as to cover the surface 65 of the metal block 60 and the surface 25 of the first conductor layer 21, the metal plating layer 70 fixes the metal block 60, and the metal block 60 is unlikely to jump out of the insertion hole 80. can do.
  • the metal block 60 When the metal block 60 is inserted in the insertion process, the first conductor layer 21, the base material 2, and the second conductor layer 31 may be pulled by the metal block 60 and depressed. Therefore, a gap is likely to be generated between the inner periphery 23 of the insertion port 22 of the metal block 60 formed in the first conductor layer 21 and the outer periphery 61 of the metal block 60. Therefore, when the metal plating layer 70 is formed so as to connect the outer periphery 61 of the metal block 60 and the inner periphery 23 of the insertion opening 22 of the metal block 60 formed in the first conductor layer 21, the metal block 60 and the first conductor layer are formed. 21 can be securely connected to the metal plating layer 70. Therefore, it is possible to prevent energization from being stopped due to poor contact.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing an element mounting part forming process of the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • an electrode pad 42 that is an element mounting portion 41 is formed on the first conductor layer 21 side. .
  • the metal plating layer 70 is formed using nickel in the metal plating step, an oxide film is formed on the surface of the metal plating layer 70, and the light emitting element 6 is mounted on the light emitting element mounting substrate 1.
  • the electrical connection between the first conductor layer 21 and the light emitting element 6 tends to deteriorate. Therefore, when forming the electrode pad 42, it is desirable to form the electrode pad 42, which is a gold layer 44 made of gold, by removing the oxide film and performing gold plating on the metal plating layer 70.
  • the removal of the nickel oxide film can be carried out using a commonly used nickel oxide film remover.
  • a conventionally known reagent can be used as the nickel oxide film removing agent.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing a light reflecting layer forming step in the method for manufacturing a light emitting element mounting substrate of the present invention.
  • the light reflecting layer 51 is formed at a position that is the outermost surface of the first conductor layer side 21 so that the element mounting portion 41 (electrode pad 42) is exposed.
  • the constituent material of the light reflecting layer 51 is not particularly limited, but is preferably an insulating layer containing titanium oxide as a pigment, and more preferably a solder resist layer containing titanium oxide in the pigment. Titanium oxide is a white pigment, and the light reflecting layer 51 containing titanium oxide can suitably reflect light. Further, when the light reflection layer 51 is a solder resist layer containing titanium oxide in a pigment, it functions as a solder resist in addition to the above effects.
  • the light emitting element mounting substrate 1 can be manufactured through the above steps.
  • the steps (1) to (9) do not have to be performed in order, and the order of the steps may be changed as necessary. It should be noted that if the metal block 60 is inserted by performing the insertion hole forming step and the insertion step after forming the pattern by the etching step, the fine circuit may be damaged. It is desirable to do this after fitting.

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Abstract

本発明の目的は、搭載する発光素子の光軸安定性を確保し、放熱性に優れた発光素子搭載用基板を提供することである。 本発明の発光素子搭載用基板は、面実装型の発光素子を搭載する発光素子搭載用基板であって、上記発光素子搭載用基板の形状は平板状であり、上記発光素子搭載用基板は、絶縁樹脂からなり、第１の主面及び上記第１の主面と反対側の第２の主面を備える基材と、上記基材の第１の主面に形成された第１導体層と、上記基材の第２の主面に形成された第２導体層と、上記第１導体層側に形成された素子搭載部と、上記素子搭載部を露出するように上記第１導体層側の最表面に形成された光反射層と、上記第１導体層、上記基材及び上記第２導体層を貫通する金属ブロックとからなることを特徴とする。

Description

発光素子搭載用基板
本発明は、面実装型の発光素子を搭載するための発光素子搭載用基板に関する。
ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子は、携帯電話や液晶テレビのバックライトとして用いられている。このような発光素子は、発光素子搭載用部材に搭載されて用いられることになる。
このような発光素子搭載用部材としては種々の形態のものがあり、例えば、端子部材を樹脂モールド成形によって一体化して構成したものや、リードフレームを屈曲形成することによって構成したもの、更にはプリント配線基板をベースとしたもの等がある。この中で、放熱性、小型化、コスト等を勘案すると、プリント配線基板をベースとした発光素子搭載用基板が望まれることが多い。
特許文献１には、プリント配線基板をベースにした発光素子搭載用基板が開示されている。
かかる発光素子搭載用基板は、発光素子を搭載する素子搭載面と、その反対側の背面との間をつなぐスルーホールを有する。このスルーホールはめっきによって埋められてフィルドビアを構成し、発光素子の熱を発光素子搭載用基板の背面へ放熱するための経路としている。
特開２００５－１６６９３７号公報
近年、高輝度に発光する発光素子の需要があり、複数のＬＥＤをモジュール化し輝度を向上させる研究や、ＬＥＤ自身の輝度を向上させる研究が進んでいる。
ＬＥＤをモジュール化し輝度を向上させるために高密度にＬＥＤを発光素子搭載用基板に実装することが行われている。ＬＥＤは発熱量が少ない発光素子として知られているが、このように高密度化すると無視できない程度の発熱が生じるという問題がある。また、ＬＥＤ自身の輝度を向上させる場合にも同様に無視できない程度の発熱が生じるという問題がある。発熱量が増加すると、温度の上昇に伴いＬＥＤが劣化し輝度が低下するという問題が生じる。そのため、発生した熱を如何に放散（放熱）するかといったことが問題となっていた。
特許文献１の発光素子搭載用基板は、発生した熱の放散（放熱）に関して、以下のような問題がある。
すなわち、上記フィルドビアは、めっき法等のケミカルプロセスにて形成するため、フィルドビア中にボイドが発生したり、スルーホールの開口面に露出したフィルドビアの表面が凹状に陥没したり凸状に盛り上がったりすることがある。
フィルドビアにボイドが形成されると、フィルドビアを通じた放熱効率が低下してしまうという問題がある。また、フィルドビアの表面が陥没したり盛り上がったりすると、発光素子搭載用基板の放熱性を損ねるおそれがある。
つまり、背面側のフィルドビアの表面が陥没した状態となると、発光素子搭載用基板を搭載するマザーボード等の被実装板に設けた放熱部に対し、フィルドビアと放熱部との間の距離が生じてしまう。そのため、フィルドビアと放熱部との間に半田等を厚めに介在させる必要が生じ、フィルドビアと放熱部との間の熱抵抗が大きくなってしまう。その結果、発光素子搭載用基板の放熱効率が低下するおそれがある。しかも、フィルドビアの陥没の程度には個体間ばらつきが生じ得るため、発光素子搭載用基板の熱設計において、マージンを大きくとる必要も生じる。
また、背面側のフィルドビアの表面が盛り上がった状態となると、上記被実装板の表面に対して発光素子搭載用基板が傾いてしまうおそれがある。すなわち、発光素子搭載用基板に複数のフィルドビアが形成されており、それらのフィルドビアの表面がいずれも盛り上がった状態となっていても、その盛り上がりの程度を制御することは困難である。そのため、フィルドビアの表面の盛り上がり高さのばらつきによって、被実装板の表面に対して発光素子搭載用基板が傾いてしまうおそれがある。そうすると、発光素子搭載用基板に搭載した発光素子の光軸がずれてしまうおそれがある。また、発光素子の搭載面側のフィルドビアの表面が盛り上がっていたり、陥没していたりすると、発光素子を搭載する際に、発光素子が傾いてしまい光軸がずれてしまうおそれもある。
これは、例えばＬＥＤ液晶テレビ用のバックライトとして発光素子を用いる場合等において、極めて不利な状況となる。
また、素子搭載面側のフィルドビアの表面が陥没したり盛り上がった場合にも、フィルドビアと発光素子との間の熱抵抗の問題や、光軸バラツキの問題は、同様に生じ得る。
さらに、特許文献１の発光素子搭載用基板は、基板表面に基板とは別に作製したリフレクター部を搭載した構成である。このようなリフレクター部があると、リフレクター部を避けて発光素子を搭載しなければならず、高密度に発光素子を搭載することが困難となる。また、製造工程が複雑となりコストアップにつながるおそれがある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、搭載する発光素子の光軸安定性を確保し、放熱性に優れた発光素子搭載用基板を提供することである。
すなわち、本発明の発光素子搭載用基板は、面実装型の発光素子を搭載する発光素子搭載用基板であって、上記発光素子搭載用基板の形状は平板状であり、上記発光素子搭載用基板は、絶縁樹脂からなり、第１の主面及び上記第１の主面と反対側の第２の主面を備える基材と、上記基材の第１の主面に形成された第１導体層と、上記基材の第２の主面に形成された第２導体層と、上記第１導体層側に形成された素子搭載部と、上記素子搭載部を露出するように上記第１導体層側の最表面に形成された光反射層と、上記第１導体層、上記基材及び上記第２導体層を貫通する金属ブロックとからなることを特徴とする。
本発明の発光素子搭載用基板の形状は平面状である。
発光素子搭載用基板に凹凸を設け、リフレクター部が形成された発光素子搭載用基板では、リフレクター部を避けて発光素子を搭載しなければならず、高密度に発光素子を搭載することが困難となる。しかし、本発明の発光素子搭載用基板の形状は平面状なので、リフレクター部がある場合に比べて高密度に発光素子を搭載することができる。
本発明の発光素子搭載用基板は、上記第１導体層、上記基材及び上記第２導体層を貫通する金属ブロックを備えている。
金属ブロックは、めっき等のケミカルプロセスを経てスルーホール内に形成されるフィルドビアとは異なり、内部にボイドが形成されたり、表面に陥没や盛り上がり等が生じたりすることがない。内部にボイドが形成されることがないため、金属ブロックの伝熱効率が小さくなることもなく、発光素子搭載用基板の放熱性を確保することができる。
また、金属ブロックの表面に陥没が生じることがないため、発光素子搭載用基板を実装するマザーボード等の被実装板に設けた放熱部と、金属ブロックとの間の距離が大きくなることを防ぐことができる。これにより、放熱部と金属ブロックとの間の熱抵抗を小さくすることができる。その結果、発光素子搭載用基板の放熱効率を高くすることができる。
また、金属ブロック表面に盛り上がりが生じることがないため、発光素子搭載用基板の背面側における金属ブロックの表面を被実装板に対して平行に配置することができる。すなわち、発光素子搭載用基板が傾いたりすることなく、被実装板に発光素子搭載用基板を配置することができる。これにより、発光素子搭載用基板に搭載した発光素子の光軸を安定して、所望の向きに維持することができる。さらに、金属ブロックの表面に陥没や、盛り上がりが生じないので、発光素子を搭載する際に、発光素子の光軸を安定させることができる。
本発明の発光素子搭載用基板は、上記素子搭載部を露出するように上記第１導体層側の最表面に形成された光反射層を備えている。
通常、本発明の発光素子搭載用基板には面実装型の発光素子が搭載され、その発光素子を保護する目的で、発光素子搭載用基板及び発光素子は透明なカバーで覆われることになる。発光素子が光を発する場合、大部分の光はカバーを透過することになるが、一部の光は、カバーにより反射されることになる。本発明の発光素子搭載用基板のように、第１導体層側の最表面に光反射層が形成されていると、その反射された光を再反射することができる。
従って、輝度を高めることができる。
本発明の発光素子搭載用基板では、上記第１導体層の表面には、金属めっき層が形成されていることが望ましい。
第１導体層の表面に金属めっき層が形成されていると、第１導体層の表面が金属めっき層により保護されることになり、第１導体層を腐食から保護することができる。
また、金属めっき層により第１導体層と素子搭載部との接続性が向上する。
本発明の発光素子搭載用基板では、上記金属めっき層は、上記金属ブロックの表面及び上記第１導体層の表面に、上記金属ブロックの外周と、上記第１導体層に形成された上記金属ブロックの嵌入口の内周とを繋げるように形成されていることが望ましい。
このような構成の発光素子搭載用基板では、金属ブロックと第１導体層とが金属めっき層により確実に接続される。従って、接触不良により通電が停止されることを防ぐことができる。
本発明の発光素子搭載用基板では、上記金属めっき層は、ニッケル及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属からなることが望ましい。
金属めっき層がこれら物質からなると、上記金属めっき層があることの効果が好適に発揮される。
本発明の発光素子搭載用基板では、上記金属めっき層の表面には、上記素子搭載部である電極パッドが形成されていることが望ましい。
電極パッドを設け、電極パッドに発光素子を搭載することで、発光素子と第１導体層とを電気的に良好に接続することができる。
本発明の発光素子搭載用基板では、上記金属めっき層はニッケルからなり、上記電極パッドは金からなることが望ましい。
まず、金属めっき層がニッケルからなるとその表面に酸化皮膜が生じ、発光素子搭載用基板に発光素子を搭載する際に、第１導体層と発光素子との電気的な接続が悪くなりやすい。
しかし、さらに金からなる電極パッドがあると、金がニッケルの酸化を防止するので、上記のように第１導体層と発光素子との電気的な接続が悪くなることを防ぐことができる。
本発明の発光素子搭載用基板では、上記絶縁樹脂はポリイミドであることが望ましい。
絶縁樹脂がポリイミドであると、その絶縁樹脂は柔軟性と絶縁性との双方を兼ね備えるので、充分な絶縁性を確保しつつ用途に応じて形状を変形させることができる。
本発明の発光素子搭載用基板では、上記光反射層は酸化チタンを顔料として含む絶縁層であることが望ましい。
酸化チタンは白色顔料であり、酸化チタンを含む光反射層は、好適に光を反射することができる。従って、好適に光反射層があることの効果を奏することができる。
図１は、本発明の発光素子搭載用基板の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、発光素子が搭載された本発明の発光素子搭載用基板の一例を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明の発光素子搭載用基板に備えられた光反射層の作用を模式的に説明する図である。 図４（ａ）～（ｄ）は、本発明の発光素子搭載用基板の製造において金属ブロックを挿嵌する工程を模式的に示す図である。 図５（ａ）～（ｃ）は、本発明の発光素子搭載用基板における金属ブロックと第１導体層との位置関係の一例を模式的に示す断面図である。 図６は、本発明の発光素子搭載用基板における金属ブロックと第２導体層との位置関係の一例を模式的に示す断面図である。 図７（ａ）～（ｃ）は、本発明の発光素子搭載用基板が用いられた発光素子モジュールの一例を模式的に示す平面図である。 図８は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の両面導体基板準備工程を模式的に示す図である。 図９は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の挿嵌孔形成工程を模式的に示す図である。 図１０は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の挿嵌工程を模式的に示す図である。 図１１は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法のエッチング工程を模式的に示す図である。 図１２は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法のプレス工程を模式的に示す図である。 図１３は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の金属めっき工程を模式的に示す図である。 図１４は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の素子搭載部形成工程を模式的に示す図である。 図１５は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の光反射層形成工程を模式的に示す図である。
以下、本発明の発光素子搭載用基板について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
本発明の発光素子搭載用基板について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の発光素子搭載用基板の一例を模式的に示す断面図である。
図２は、発光素子が搭載された本発明の発光素子搭載用基板の一例を模式的に示す断面図である。
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態の一例である発光素子搭載用基板１は、面実装型の発光素子６を搭載する発光素子搭載用基板であって、発光素子搭載用基板１の形状は平板状である。
発光素子搭載用基板１に搭載する発光素子６は面実装型であれば特に限定されず、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザーダイオード）等を用いることができる。
また、発光素子搭載用基板１の形状は平面状である。
発光素子搭載用基板に凹凸を設け、リフレクター部が形成された発光素子搭載用基板では、リフレクター部を避けて発光素子を搭載しなければならず、高密度に発光素子を搭載することが困難となる。しかし、発光素子搭載用基板１の形状は平面状なので、リフレクター部がある場合に比べて高密度に発光素子６を搭載することができる。
発光素子搭載用基板１は、絶縁樹脂からなり、第１の主面１１及び第１の主面１１と反対側の第２の主面１２を備える基材２と、基材２の第１の主面１１に形成された第１導体層２１と、基材２の第２の主面１２に形成された第２導体層３１とを備えている。
基材２を構成する絶縁樹脂としては、特に限定されないが、柔軟性を備える絶縁樹脂であることが望ましい。このような絶縁樹脂の構成材料は、ポリイミド、ガラスエポキシ等があげられ、これらの中ではポリイミドであることが望ましい。絶縁樹脂がポリイミドであると、その絶縁樹脂は柔軟性と絶縁性との双方を兼ね備える。従って、充分な絶縁性を確保しつつ用途に応じて形状を変形させることができる。
基材２の厚さは特に限定されないが、３０～７０μｍであることが望ましい。
第１導体層２１及び第２導体層３１の構成材料は、特に限定されないが、銅、ニッケル等であることが望ましい。
これら構成材料は、電気伝導率が良好であり導体として適している。
第１導体層２１及び第２導体層３１の厚さは特に限定されないが、基材２よりも厚いことが望ましい。また、１０～３００μｍであることが望ましい。
さらに、発光素子搭載用基板１は、第１導体層２１側に形成された素子搭載部４１と、素子搭載部４１を露出するように第１導体層２１側の最表面に形成された光反射層５１とを備えている。
発光素子搭載用基板１が光反射層５１を備えていることの効果について以下に図面を用いて説明する。
図３は、本発明の発光素子搭載用基板に備えられた光反射層の作用を模式的に説明する図である。
図２に示すように、通常、発光素子搭載用基板１には面実装型の発光素子６が搭載される。
より詳しく説明すると、素子搭載部４１に発光素子６の電極８を搭載することにより、発光素子搭載用基板１には、発光素子６が搭載される。
この発光素子６を保護する目的で、発光素子搭載用基板１及び発光素子６は透明なカバー７で覆われることになる。
図３に示すように、光反射層５１を備える発光素子搭載用基板１では、発光素子６が光を発すると、大部分の光はカバー７を透過することになるが、一部の光は、カバー７により反射されることになる（図３中、矢印の向きは光の進む方向を示し、矢印の太さは光の量を示している）。発光素子搭載用基板１のように、第１導体層２１側の最表面に光反射層５１が形成されていると、その反射された光を再反射することができる。
従って、輝度を高めることができる。
なお、カバー７の構成材料は特に限定されないがアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ガラス等であることが望ましい。
また、発光素子搭載用基板１では、光反射層５１の構成材料は特に限定されないが、酸化チタンを顔料として含む絶縁層であることが望ましく、酸化チタンを顔料に含むソルダーレジスト層であることがより望ましい。
酸化チタンは白色顔料であり、酸化チタンを含む光反射層５１は、好適に光を反射することができる。従って、好適に光反射層５１があることの効果を奏することができる。
また、光反射層５１が酸化チタンを顔料に含むソルダーレジスト層であると、上記の効果に加え、同時にソルダーレジストとしても機能する。
図１に示すように、さらに、発光素子搭載用基板１は、第１導体層２１、基材２及び第２導体層３１を貫通する金属ブロック６０を備えている。
金属ブロック６０は、めっき等のケミカルプロセスを経てスルーホール内に形成されるフィルドビアとは異なり、内部にボイドが形成されたり、表面に陥没や盛り上がり等が生じたりすることがない。内部にボイドが形成されることがないため、金属ブロック６０の伝熱効率が小さくなることもなく、放熱性を確保することができる。
また、金属ブロック６０の表面に陥没が生じることがないため、発光素子搭載用基板１を実装するマザーボード等の被実装板に設けた放熱部と、金属ブロック６０との間の距離が大きくなることを防ぐことができる。これにより、放熱部と金属ブロック６０との間の熱抵抗を小さくすることができる。その結果、発光素子搭載用基板１の放熱効率を高くすることができる。
また、金属ブロック６０の表面に盛り上がりが生じることがないため、発光素子搭載用基板１の背面側（すなわち、第２導体層３１側の最外層）における金属ブロック６０の表面を被実装板に対して平行に配置することができる。すなわち、発光素子搭載用基板１が傾いたりすることなく、被実装板に発光素子搭載用基板１を配置することができる。これにより、発光素子搭載用基板１に搭載した発光素子６の光軸を安定して、所望の向きに維持することができる。さらに、金属ブロック６０の表面に陥没や、盛り上がりが生じないので、発光素子６を搭載する際に、発光素子６の光軸を安定させることができる。
金属ブロック６０の構成材料は、特に限定されないが、電気伝導率及び熱伝導率に優れる銅であることが望ましい。
また、金属ブロック６０の形状は、特に限定されないが、底面（表面）が平坦な柱状であることが望ましい。このような形状としては、例えば、円柱、四角柱、六角柱、八角柱等が挙げられる。
発光素子搭載用基板１では、金属ブロック６０は、第１導体層２１及び第２導体層３１の少なくとも一方と電気的に接続されていることが望ましい。この場合には、より小型化が容易な発光素子搭載用基板を得ることができる。なお、金属ブロック６０は、第１導体層２１及び第２導体層３１の双方と電気的に接続されていてもよい。
発光素子搭載用基板１では、金属ブロック６０が複数個配設されていることが望ましい。この場合には、複数箇所において金属ブロック６０を被実装板に当接させることができるため、放熱効率を高くすることができ、光軸安定性をより向上させることができる。
発光素子搭載用基板１では、第１導体層２１の表面には、金属めっき層７０が形成されていることが望ましい。
金属めっき層７０が形成されていると、第１導体層２１の表面が金属めっき層７０により保護されることになり、第１導体層２１を腐食から保護することができる。
また、金属めっき層７０により第１導体層２１と素子搭載部４１との接続性が向上する。
金属めっき層７０は、ニッケル及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属からなることが望ましい。
金属めっき層７０がこれら金属からなると、金属めっき層７０があることの効果が好適に発揮される。
また、金属めっき層７０の厚さは特に限定されないが、１．０～１０μｍであることが望ましい。
発光素子搭載用基板１では、金属めっき層７０は、金属ブロック６０の表面及び第１導体層２１の表面に、金属ブロック６０の外周６１と、第１導体層２１に形成された金属ブロック６０の嵌入口２２の内周２３とを繋げるように形成されていることが望ましい。
第１導体層２１に形成された金属ブロック６０の嵌入口２２の内周２３について図面を用いて説明する。
図４（ａ）～（ｄ）は、本発明の発光素子搭載用基板の製造において金属ブロックを挿嵌する工程を模式的に示す図である。
図４（ａ）に示すように、発光素子搭載用基板１を製造する場合には、まず、第１導体層２１、基材２及び第２導体層３１を貫通する挿嵌孔８０を形成することになる。この際、第１導体層２１には挿嵌孔８０の入口である嵌入口２２が形成されることになる。
そして、図４（ｂ）に示すように、金属ブロック６０は、第１導体層２１側の嵌入口２２から挿嵌孔８０に挿嵌されることになる。
図４（ｃ）に示すように、金属ブロック６０の挿嵌に伴い、第１導体層２１、基材２及び第２導体層３１は、金属ブロック６０に引っ張られ陥没することがある。
そのため、第１導体層２１に形成された金属ブロック６０の嵌入口２２の内周２３と、金属ブロック６０の外周６１との間に隙間が生じやすくなる。
しかし、図４（ｄ）に示すように、金属めっき層７０が、金属ブロック６０の外周６１と、嵌入口２２の内周２３とを繋げるように形成されていると、金属ブロック６０と第１導体層２１とが金属めっき層７０により確実に接続される。従って、接触不良により通電が停止されることを防ぐことができる。
また、金属ブロック６０が挿嵌孔８０に挿嵌された際に、金属ブロック６０が取り得る、第１導体層２１との位置関係を図面を用いて以下に説明する。
図５（ａ）～（ｃ）は、本発明の発光素子搭載用基板における金属ブロックと第１導体層との位置関係の一例を模式的に示す断面図である。
図５（ａ）では、金属ブロック６０の表面６５と、第１導体層２１の表面２５とが略同一平面上に位置している。
図５（ｂ）では、金属ブロック６０が、第１導体層２１から突出し第１の突出部６２が形成されている。なお、第１の突出部６２の高さＴ１は、例えば５～１０００μｍである。
図５（ｃ）では、金属ブロック６０が、第１導体層２１に埋没し陥没部２４が形成されている。なお、陥没部２４の深さＤは、例えば５～１０００μｍである。
発光素子搭載用基板１では、金属ブロック６０が図５（ａ）～（ｃ）に示すいずれの位置に配置されていてもよい。
また。金属ブロック６０が、図５（ａ）～（ｃ）に示すいずれの位置に配置されていたとしても、金属めっき層７０を形成することで、金属ブロック６０と第１導体層２１とを電気的に接続することができる。
また、金属めっき層７０は、金属ブロック６０の表面６５と第１導体層２１の表面２５とを覆うように形成されていることが望ましい。
金属ブロック６０は、挿嵌孔８０に挿嵌されているものの、衝撃等により挿嵌孔８０から飛び出ることがある。
しかし、金属ブロック６０の表面６５と第１導体層２１の表面２５とを覆うように金属めっき層７０が形成されていると、金属めっき層７０が金属ブロック６０を固定し、金属ブロック６０が挿嵌孔８０から飛び出にくくすることができる。
発光素子搭載用基板１では、金属ブロック６０は、図６に示すように、発光素子搭載用基板１の背面（第２導体層３１側の最外層面）から突出した第２の突出部６３が形成されていてもよい。
図６は、本発明の発光素子搭載用基板における金属ブロックと第２導体層との位置関係の一例を模式的に示す断面図である。
この場合には、第２の突出部６３において、金属ブロック６０を、被実装板に当接させることができる。これにより、金属ブロック６０と被実装板との間の熱抵抗を小さくして放熱性を向上させることができると共に、光軸安定性を向上させることができる。
第２の突出部６３の高さＴ２は例えば５～１０００μｍである。
図１に示すように、発光素子搭載用基板１では、金属めっき層７０の表面には、素子搭載部４１である電極パッド４２が形成されていることが望ましい。
電極パッド４２を設け、電極パッド４２に発光素子６を搭載することで、発光素子６と第１導体層２１とを電気的に良好に接続することができる。
発光素子搭載用基板１において、金属めっき層７０がニッケルからなる場合には、電極パッド４２は、金層４４からなることが望ましい。
発光素子搭載用基板１を製造する際に、金属めっき層７０をニッケルとすると、金属めっき層７０の表面に酸化皮膜が生じ、発光素子搭載用基板１に発光素子６を搭載する際に、第１導体層２１と発光素子６との電気的な接続が悪くなりやすい。
しかし、電極パッド４２を形成する際に酸化皮膜を除去し、その上に金層４４を形成して電極パッド４２とすると、金がニッケルの酸化を防止するので、上記のように第１導体層２１と発光素子６との電気的な接続が悪くなることを防ぐことができる。
また、金層４４の厚さは特に限定されないが、０．５～３．０μｍであることが望ましい。
図２に示すように、発光素子６は、素子搭載部１に搭載されることになるが、発光素子６と、素子搭載部４１との接続方法は特に限定されず、例えば半田（図示は省略）を用いて接続することができる。
なお、電極パッド４２が金層４４からなる場合には、金層４４が最外層となる。この場合において、発光素子６の実装面に錫層を形成し、発光素子６を発光素子搭載用基板１に搭載すると、金層４４の金と錫層の錫とが共晶となり、共晶接続により発光素子６と電極パッド４２とを接続することができる。
次に、本発明の発光素子搭載用基板が用いられた発光素子モジュールの一例について説明する。
図７（ａ）～（ｃ）は、本発明の発光素子搭載用基板が用いられた発光素子モジュールの一例を模式的に示す平面図である。
図７（ａ）に示す、発光素子モジュール１０１は、発光素子搭載用基板１に複数の素子搭載部４１が形成されており、その上に発光素子６が実装されている。
図７（ｂ）に示す、発光素子モジュール１０２は、発光素子搭載用基板１が一列に形成されており、その上に発光素子６が実装されている。
図７（ｃ）に示す、発光素子モジュール１０３は、発光素子搭載用基板１が格子状に形成されており、その上に発光素子６が実装されている。
このように、発光素子搭載用基板１を用いて発光素子６をモジュール化することにより、発光素子６の密度を上げることができ、輝度を向上させることができる。
なお、これらの中では、図７（ａ）に示す発光素子搭載用基板１に複数の素子搭載部４１が形成されており、その上に発光素子６が実装されている発光素子モジュールであることが望ましい。
このような発光素子モジュール１０１、１０２及び１０３は、例えば、液晶表示板のバックライト、照明装置等に好適に用いることができる。
次に、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の一例について説明する。
本発明の発光素子搭載用基板を製造する方法としては、例えば、絶縁樹脂からなり、第１の主面及び上記第１の主面と反対側の第２の主面を備えた基材の上記第１の主面に第１導体層が形成され、上記第２の主面に第２導体層が形成された両面導体基板を準備する両面導体基板準備工程と、上記第１導体層、上記基材及び上記第２導体層を貫通する挿嵌孔を形成する挿嵌孔形成工程と、上記挿嵌孔に金属ブロックを挿嵌する挿嵌工程と、上記第１導体層側に素子搭載部を形成する素子搭載部形成工程と、上記素子搭載部が露出するように上記第１導体層側の最表面となる位置に光反射層を形成する光反射層形成工程とを含む発光素子搭載用基板の製造方法があげられる。
以下、この発光素子搭載用基板の製造方法の各工程について図面を用いて説明する。
（１）両面導体基板準備工程
図８は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の両面導体基板準備工程を模式的に示す図である。
まず、図８に示すように、絶縁樹脂からなり、第１の主面１１及び第１の主面１１と反対側の第２の主面１２を備えた基材２の第１の主面１１に第１導体層２１が形成され、第２の主面１２に第２導体層３１が形成された両面導体基板５を準備する。
基材２を構成する絶縁樹脂としては、特に限定されないが、柔軟性を備える絶縁樹脂であることが望ましい。このような絶縁樹脂の構成材料は、ポリイミド、ガラスエポキシ等があげられ、これらの中ではポリイミドであることが望ましい。絶縁樹脂がポリイミドであると、その絶縁樹脂は柔軟性と絶縁性との双方を兼ね備える。従って、充分な絶縁性を確保しつつ用途に応じて形状を変形させることができる。
第１導体層２１及び第２導体層３１の構成材料は、銅、ニッケル等であることが望ましい。
これら構成材料は、電気伝導率が良好であり導体として適している。
（２）挿嵌孔形成工程
図９は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の挿嵌孔形成工程を模式的に示す図である。
次に、図９に示すように、第１導体層２１、基材２及び第２導体層３１を貫通する挿嵌孔８０を形成する。
挿嵌孔８０を形成する方法は、特に限定されないが、プレス、ドリル、レーザー等を用いることができる。
（３）挿嵌工程
図１０は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の挿嵌工程を模式的に示す図である。
次に、図１０に示すように、挿嵌孔８０に金属ブロック６０を挿嵌する。
金属ブロック６０は、第１導体層２１側から挿嵌孔８０に挿嵌することが望ましい。
めっき等のケミカルプロセスを経て挿嵌孔８０内にフィルドビアを形成しようとすると、フィルドビアの内部にボイドが形成されたり、表面に陥没や盛り上がり等が生じたりする。
このような場合、伝熱効率が小さくなり、放熱性が低下しやすくなる。
一方、金属ブロック６０は緻密な構造なので、内部にボイドが形成されたり、表面に陥没や盛り上がり等が生じたりすることがない。内部にボイドが形成されることがないため、金属ブロック６０の伝熱効率が小さくなることもなく、放熱性を確保することができる。
また、金属ブロック６０の表面に陥没が生じることがないため、後の工程を経て製造した発光素子搭載用基板１を実装するマザーボード等の被実装板に設けた放熱部と、金属ブロック６０との間の距離が大きくなることを防ぐことができる。これにより、放熱部と金属ブロック６０との間の熱抵抗を小さくすることができる。その結果、発光素子搭載用基板１の放熱効率を高くすることができる。
また、金属ブロック６０の表面に盛り上がりが生じることがないため、発光素子搭載用基板１の背面側（すなわち、第２導体層３１側の最外層）における金属ブロック６０の表面を被実装板に対して平行に配置することができる。すなわち、発光素子搭載用基板１が傾いたりすることなく、被実装板に発光素子搭載用基板１を配置することができる。これにより、発光素子搭載用基板１に搭載する発光素子６の光軸を、安定して所望の向きに維持することができる。さらに、金属ブロック６０の表面に陥没や、盛り上がりが生じないので、発光素子６を搭載する際に、発光素子６の光軸を安定させることができる。
また、金属ブロック６０の構成材料は、特に限定されないが、電気伝導率及び熱伝導率に優れる銅であることが望ましい。
また、金属ブロック６０の形状は、特に限定されず設計に応じて選択すればよいが、底面（表面）が平坦な柱状であることが望ましい。このような形状としては例えば、円柱、四角柱、六角柱、八角柱等が挙げられる。
なお、上記（２）挿嵌孔形成工程及び（３）挿嵌工程においては、複数の挿嵌孔８０を形成し、複数の金属ブロック６０を挿嵌してもよい。
また、上記（２）挿嵌孔形成工程において挿嵌孔８０を形成すると同時に、上記（３）挿嵌工程を行うことが望ましい。
このような方法では一度の動作で挿嵌孔８０を形成し、挿嵌孔８０に金属ブロック６０を挿嵌することができる。そのため、効率よく発光素子搭載用基板を製造することができる。
（４）エッチング工程
次に、パターン形成のためにエッチング工程を行ってもよい。
図１１は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法のエッチング工程を模式的に示す図である。
次に、図１１に示すように、第１導体層２１、金属ブロック６０、第２導体層３１にエッチングレジスト９１を形成し、エッチングによりパターン形成する。その後、エッチングレジストを除去する。
このような方法により任意のパターンを形成することができる。
エッチング液としては、例えば、硫酸－過酸化水素水溶液、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩水溶液、塩化第二鉄、塩化第二銅、塩酸等が挙げられる。また、エッチング液として第二銅錯体と有機酸とを含む混合溶液を用いてもよい。
（５）プレス工程
次に、金属ブロック６０の表面の位置を制御するためにプレス工程を行ってもよい。
図１２は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法のプレス工程を模式的に示す図である。
次に、図１２に示すように、所定の形状を有する金型９２を用いて金属ブロック６０が挿嵌された両面導体基板５をプレス加工することにより、第１導体層２１の表面及び第２導体層３１の表面に対する金属ブロック６０の表面の位置を制御する。
第１導体層２１の表面及び第２導体層３１の表面に対する金属ブロック６０の表面の位置としては、図５（ａ）～（ｃ）及び図６に示す通りであり、これらの説明は既にしているのでここでの記載は省略する。
（６）コイニング工程
次に、第１導体層２１の表面の平面度を向上させるためコイニング工程を行ってもよい。
コイニングすることにより、第１導体層２１の表面の平面度を高めると、発光素子６の実装性を高めることができる。さらに、第１導体層２１の表面の平面度が高いと、発光素子６の光軸が揃い輝度を高めることができる。
また、コイニングによって、金属ブロック６０の第１の突出部６２及び第２の突出部６３の位置を制御することができる。
なお、コイニングとは部分的に圧力を加える事で内部塑性変形を起こさせて、圧力を加えた部分の平坦度を改善する方法である。
（７）金属めっき工程
次に、第１導体層２１を腐食から保護するために金属めっき工程を行ってもよい。
図１３は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の金属めっき工程を模式的に示す図である。
次に、図１３に示すように、第１導体層２１の表面に金属めっき層７０を形成する金属めっき工程を行う。
金属めっき層７０を形成すると、第１導体層２１の表面が金属めっき層７０により保護されることになり、第１導体層２１を腐食から保護することができる。
また、後の工程で素子搭載部４１を形成する際に、金属めっき層７０により第１導体層２１と素子搭載部４１との接続性を向上させることができる。
また、金属めっき工程では、ニッケル及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属を用いて金属めっきを行うことが望ましい。
これら金属を用いて金属めっき層７０を形成すると、金属めっき層７０があることの効果が好適に発揮される。
また、金属めっき工程においては、金属ブロック６０の表面６５及び第１導体層２１の表面２５を覆うように、かつ、金属ブロック６０の外周６１と第１導体層２１に形成された金属ブロック６０の嵌入口２２の内周２３とを繋げるように金属めっき層７０を形成することが望ましい。
金属ブロック６０の表面６５及び第１導体層２１の表面２５を覆うように金属めっき層７０を形成すると、金属めっき層７０が金属ブロック６０を固定し、金属ブロック６０が挿嵌孔８０から飛び出にくくすることができる。
上記挿嵌工程において金属ブロック６０を挿嵌する際には、第１導体層２１、基材２及び第２導体層３１は、金属ブロック６０に引っ張られ陥没することがある。
そのため、第１導体層２１に形成された金属ブロック６０の嵌入口２２の内周２３と、金属ブロック６０の外周６１との間に隙間が生じやすくなる。
そこで、金属ブロック６０の外周６１と第１導体層２１に形成された金属ブロック６０の嵌入口２２の内周２３とを繋げるように金属めっき層７０を形成すると、金属ブロック６０と第１導体層２１とを金属めっき層７０により確実に接続することができる。従って、接触不良により通電が停止されることを防ぐことができる。
（８）素子搭載部形成工程
図１４は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の素子搭載部形成工程を模式的に示す図である。
次に、発光素子６と第１導体層２１とを電気的に良好に接続するために、図１４に示すように、素子搭載部４１である電極パッド４２を第１導体層２１側に形成する。
なお、上記金属めっき工程でニッケルを用いて金属めっき層７０を形成している場合には、金属めっき層７０の表面に酸化皮膜が生じ、発光素子搭載用基板１に発光素子６を搭載する際に、第１導体層２１と発光素子６との電気的な接続が悪くなりやすい。
そこで、電極パッド４２を形成する際には、酸化皮膜を除去し、金属めっき層７０の上に金めっきを行うことにより金からなる金層４４である電極パッド４２を形成することが望ましい。
ニッケル酸化皮膜の除去は、通常用いられるニッケル酸化皮膜除去剤を用いて行うことができる。ニッケル酸化皮膜除去剤としては従来公知の試薬を用いることができる。
また、金めっきは無電解金めっき液を用いて行うことが望ましい。
（９）光反射層形成工程
図１５は、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法の光反射層形成工程を模式的に示す図である。
次に、図１５に示すように、素子搭載部４１（電極パッド４２）が露出するように第１導体層側２１の最表面となる位置に光反射層５１を形成する。
光反射層５１の構成材料は特に限定されないが、酸化チタンを顔料として含む絶縁層であることが望ましく、酸化チタンを顔料に含むソルダーレジスト層であることがより望ましい。
酸化チタンは白色顔料であり、酸化チタンを含む光反射層５１は、好適に光を反射することができる。
また、光反射層５１が酸化チタンを顔料に含むソルダーレジスト層であると、上記の効果に加え、同時にソルダーレジストとしても機能する。
以上の工程を経て、発光素子搭載用基板１を製造することができる。
なお、本発明の素子搭載用基板を製造する際には、上記（１）～（９）の各工程を順に行う必要はなく、必要に応じて各工程の順番を入れ替えてもよい。
なお、エッチング工程によりパターン形成した後に、挿嵌孔形成工程及び挿嵌工程を行い金属ブロック６０を挿嵌すると、微細回路に損傷を与える可能性があるので、エッチング工程は、金属ブロック６０を挿嵌した後に行うことが望ましい。
１　発光素子搭載用基板
２　基材
５　両面導体基板
６　発光素子
７　カバー
８　電極
１１　第１の主面
１２　第２の主面
２１　第１導体層
２２　嵌入口
２３　嵌入口の内周
２４　陥没部
２５　第１導体層の表面
３１　第２導体層
４１　素子搭載部
４２　電極パッド
４４　金層
５１　光反射層
６０　金属ブロック
６１　金属ブロックの外周
６２　第１の突出部
６３　第２の突出部
６５　金属ブロックの表面
７０　金属めっき層
８０　挿嵌孔
９１　エッチングレジスト
９２　金型

Claims (8)

  1. 面実装型の発光素子を搭載する発光素子搭載用基板であって、
    前記発光素子搭載用基板の形状は平板状であり、
    前記発光素子搭載用基板は、
    絶縁樹脂からなり、第１の主面及び前記第１の主面と反対側の第２の主面を備える基材と、
    前記基材の第１の主面に形成された第１導体層と、
    前記基材の第２の主面に形成された第２導体層と、
    前記第１導体層側に形成された素子搭載部と、
    前記素子搭載部を露出するように前記第１導体層側の最表面に形成された光反射層と、
    前記第１導体層、前記基材及び前記第２導体層を貫通する金属ブロックとからなることを特徴とする発光素子搭載用基板。
  2. 前記第１導体層の表面には、金属めっき層が形成されている請求項１に記載の発光素子搭載用基板。
  3. 前記金属めっき層は、前記金属ブロックの表面及び前記第１導体層の表面に、前記金属ブロックの外周と、前記第１導体層に形成された前記金属ブロックの嵌入口の内周とを繋げるように形成されている請求項２に記載の発光素子搭載用基板。
  4. 前記金属めっき層は、ニッケル及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属からなる請求項２又は３に記載の発光素子搭載用基板。
  5. 前記金属めっき層の表面には、前記素子搭載部である電極パッドが形成されている請求項２～４のいずれかに記載の発光素子搭載用基板。
  6. 前記金属めっき層はニッケルからなり、前記電極パッドは金からなる請求項５に記載の発光素子搭載用基板。
  7. 前記絶縁樹脂はポリイミドである請求項１～６のいずれかに記載の発光素子搭載用基板。
  8. 前記光反射層は酸化チタンを顔料として含む絶縁層である請求項１～７のいずれかに記載の発光素子搭載用基板。
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