(57)【要約】【課題】印刷層からなる配線パターンとボンディングワイヤとの接続の信頼性を向上できるプリント回路板を提供する。【解決手段】プリント回路板３は、基板５と、配線パターン７と、発光ダイオード（電子部品）１１と、ボンディングワイヤ１３と、硬化処理部７ｃとを具備する。配線パターン７を、導電体微粒子７ａが混ぜられたペーストを基板５に印刷して設ける。ボンディングワイヤ１３で、基板５に実装された発光ダイオード１１と配線パターン７とを接続する。配線パターン７は硬化処理が施された硬化処理部７ｃを有する。この硬化処理部７ｃは配線パターン７とボンディングワイヤ１３との接続部からなる。硬化処理部７ｃでの体積密度は、配線パターンの硬化処理部以外の部位７ｄでの体積密度より高密度である。ボンディングワイヤ１３のパターン接続端部１３ｂをワイヤボンディングで硬化処理部７ｃに接続したことを特徴としている。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と；
導電体微粒子が混ぜられたペーストを前記基板に印刷して設けられた配線パターンと；
前記基板に実装された電子部品と；
この電子部品と前記配線パターンとを接続して設けられたボンディングワイヤと；
前記配線パターンの内、少なくとも前記ボンディングワイヤのパターン接続端部が接続される接続部に硬化処理が施されて形成されているともに、前記接続部以外の部位での体積密度より体積密度が高密度である硬化処理部と；
を具備していることを特徴とするプリント回路板。
【請求項２】
前記硬化処理部が前記配線パターンの一部に形成された凹部の直下の部位であって、この硬化処理部での体積密度が、前記凹部直下以外の部位での体積密度に対して１１０％〜５００％高密度であることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプリント回路板を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に印刷された配線パターンと基板に実装された例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の電子部品とがボンディングワイヤにより接続された構造を有するプリント回路板、及びこの回路板を例えば発光源として備えた照明装置等の電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品が実装される印刷配線基板に対してスクリーン印刷により導電材からなる印刷剤（配線パターン）を塗布する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この技術では、印刷配線基板の厚みより薄い電子部品が印刷配線基板の貫通孔に収容され、この電子部品の一部に被るように印刷剤（配線パターン）が印刷配線基板の表面に印刷されることによって、電子部品と配線パターンとが電気的に接続されている。
【０００４】
この技術によれば、印刷配線基板の貫通孔内に実装された電子部品に加えて、配線パターンが印刷された印刷配線基板の表面に他の電子部品を実装できるので、より多くの電子部品を実装できる利点がある。
【特許文献１】特許第３９１６５１５号公報（段落0007−0021、図１−図１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記公報には、印刷配線基板の表面に実装される前記他の電子部品と配線パターンとの接続関係についての記載がない。
【０００６】
通常、基板の表面に実装されたチップ状のＬＥＤ等の電子部品と、基板表面に設けられた配線パターンとの電気的接続は、ボンディングマシンを用いたワイヤボンディングにより実施されることが一般的である。この場合、金等の細線からなるボンディングワイヤの一端が、電子部品の端子にボールボンディング等によりファーストボンディングされ、ボンディングワイヤの他端が配線パターンに超音波ボンディング等によりセカンドボンディングされる。それにより、電子部品と配線パターンとがボンディングワイヤを介して接続される。
【０００７】
ところで、基板表面の配線パターンが、メッキ層ではなく、引用文献１に記載のようにスクリーン印刷により設けられた印刷層からなる場合、これにボンディングワイヤをワイヤボンディングすることは、以下の技術上の課題があることが本発明者により見出された。
【０００８】
即ち、配線パターンは、その製造上、金属の導電性微粒子を混ぜたペースト（インク）を、スクリーン印刷により基板表面に塗布（印刷）した後、この基板を加熱炉で加熱して印刷層を硬化させることで形成される。この硬化処理を経ることによって、導電性粒子間に粒子間間隙が少なからず不規則に形成されることは避けられない。それにより、印刷層からなる配線パターンの各部の体積密度は、メッキ層からなる配線パターンの各部の体積密度より低く、したがって、印刷層からなる配線パターンは柔らかである。
【０００９】
そのため、印刷層からなる配線パターンにボンディングワイヤをワイヤボンディングにより接続する際に、配線パターンのボンディング箇所に加えられる押圧力が、前記粒子間間隙の影響により変動し、それに伴いボンディング箇所の変形は一定せずにばらつく。したがって、印刷層からなる配線パターンとこれにワイヤボンディングにより接続されたボンディングワイヤとの接続強度が大きくばらつき易く、この接続の信頼性が低い。
【００１０】
本発明の目的は、印刷層からなる配線パターンとボンディングワイヤとの接続の信頼性を向上できるプリント回路板及びこれを備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明のプリント回路板は、基板と；導電体微粒子が混ぜられたペーストを前記基板に印刷して設けられた配線パターンと；前記基板に実装された電子部品と；この電子部品と前記配線パターンとを接続して設けられたボンディングワイヤと；前記配線パターンの内、少なくとも前記ボンディングワイヤのパターン接続端部が接続される接続部に硬化処理が施されて形成されているともに、前記接続部以外の部位での体積密度より体積密度が高密度である硬化処理部と；を具備していることを特徴とする。
【００１２】
この請求項１の発明においては、請求項２の発明のように前記硬化処理部が前記配線パターンの一部に形成された凹部の直下の部位であって、この硬化処理部での体積密度が、前記凹部直下以外の部位での体積密度に対して１１０％〜５００％高密度であることが好ましい。
【００１３】
請求項１，２の発明のプリント回路板とは、配線パターンが設けられた基板の表面に電子部品が実装されていて、この電子部品と配線パターンとがワイヤボンディングにより電気的に接続されたものを指している。この請求項１，２の発明で、基板は、全体が絶縁材料で形成されていても、表面側のみが絶縁材料製で裏面側が金属材料で形成された積層構造であっても良い。請求項１，２の発明で、印刷層からなる配線パターンは、例えばスクリーン印刷により好適に基板の表面に設けることができる。
【００１４】
請求項１，２の発明で、電子部品には、チップ状のＬＥＤに限らず、ワイヤボンディングに適合する構成の種々の電子部品を用いることが可能である。請求項１，２の発明で、基板への電子部品の実装形態は、基板表面に電子部品がダイボンドされた直接的な実装態様だけではなく、基板表面に印刷された配線パターン上に電子部品がダイボンドされた間接的な実装態様も含んでいる。後者の実装態様の場合には、配線パターンとボンディングワイヤとの接続部だけではなく、配線パターンに対する電子部品の実装部位も高密度化することができる。
【００１５】
請求項１，２の発明で、配線パターンとボンディングワイヤとの接続部からなる硬化処理部は、硬化処理が施されて高密度化された部位を指している。この硬化処理部への硬化処理としては、好適には、配線パターンのボンディング箇所（接続部）を厚み方向にプレス加工等により圧縮して、ボンディング箇所を凹ませることにより実現可能であるが、これには制約されず、例えば接続部及びその周囲を薬剤や他の部材で硬化させることで実現することもできる。
【００１６】
この請求項１，２の発明のプリント回路板では、配線パターンに形成された硬化処理部にボンディングワイヤのパターン接続端部が、ワイヤボンディングで接続され、それにより、配線パターンとボンディングワイヤとが電気的に接続されている。この接続のために実施されたワイヤボンディングでは、ボンディングワイヤのパターン接続端部を、ボンディングマシンのキャピラリにより硬化処理部に押付けてなされる。
【００１７】
この場合、配線パターンの硬化処理部での体積密度はこの硬化処理部以外の部位での体積密度より高密度であり、言い換えれば、配線パターンの硬化処理部は他の部位より緻密となっている。そのため、配線パターンが印刷層からなるにも拘わらず、硬化処理部に対するボンディングワイヤとの接合強度のばらつきを抑制できる。
【００１８】
請求項３の発明の電子機器は、請求項１又は２に記載のプリント回路板を備えたことを特徴としている。
【００１９】
この請求項３の発明によれば、印刷層からなる配線パターンとボンディングワイヤとの接続の信頼性を向上できるプリント回路板を備えた電子機器を提供できる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１，２の発明のプリント回路板によれば、印刷層からなる配線パターンとボンディングワイヤとの接続の信頼性を向上できる。
【００２１】
請求項３の発明の電子機器によれば、請求項１又は２のプリント回路板を備えるので、印刷層からなる配線パターンとボンディングワイヤとの接続の信頼性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１〜図５を参照して本発明の一実施形態を説明する
図１中符号１は電子機器例えば一般照明の分野に用いられる照明装置を示している。この照明装置１は、例えばＣＯＢ（chip on board）型の発光モジュール２と、点灯装置２１とを具備している。
【００２３】
発光モジュール２は、プリント回路板３と、枠部材１５と、封止部材１８とを備えている。
【００２４】
図２に示すようにプリント回路板３は、基板５と、配線パターン７と、複数の電子部品例えば半導体発光素子具体的にはチップ状の発光ダイオード１１と、ボンディングワイヤ１３とを具備している。
【００２５】
基板５は、全体が絶縁材料例えば絶縁性合成樹脂からなり、図１に示すように例えば四角形状をなしている。
【００２６】
配線パターン７は基板５の表面となる一面に例えば縦横に整列して設けられている。この配線パターン７は、印刷層からなる。つまり、配線パターン７は、主成分となる金属粉の導電体微粒子が混ぜられたペースト（インキ）を、スクリーン印刷により基板５の表面に、所望のパターンニングで印刷し、この印刷層を焼成する加熱処理により硬化して形成されている。配線パターン７の厚みは１０μｍ以上であり、この厚みはメッキ層で形成された配線パターンの厚みの数倍以上である。
【００２７】
配線パターン７を印刷層とすることは、プリント回路板３の製造において、配線パターン７のパターンニングを任意に変更する上で、メッキ層で配線パターンを形成する場合に比較して遥かに簡単に対応できるので、様々なパターンニングのプリント回路板３を製造するのに有利である。
【００２８】
図３〜図５中符号７ａは配線パターン７の主成分をなした導電性微粒子を模式的に示しており、又、符号７ｂは前記焼成によって配線パターン７内に不規則に発生した粒子間間隙を示している。
【００２９】
各配線パターン７は、その所定部位例えば配線パターン７の両端部に図３及び図５に示す凹部８と、この凹部８の形成によって硬化果処理を施された硬化処理部７ｃを有している。
【００３０】
凹部８は、焼成された配線パターン７（図４参照）に対して図示しないプレス装置を用いて、この装置が備える所定形状の加圧ヘッドで、基板５側に向けて所定の圧力を、ボンディング予定位置である配線パターン７の端部に加えて、この端部をプレスすることにより、形成されている。このプレス時の圧力は、後述する超音波ボンディングにおいて配線パターン７に加えられる押圧力より遥かに大きい。
【００３１】
凹部８は配線パターン７の表面、つまり、基板５の表面とは反対側に位置した面、及び配線パターン７の基板５表面に対して略直角な側面にわたって開放されている。凹部８の大きさは、後述するキャピラリの先端部が挿脱できるようにこの先端部より大きく形成されている。しかも、凹部８は、後述するパターン接続端部１３ｂ全体の形状に倣った部位を有しておらず、パターン接続端部１３ｂとは異なる形状に凹んで形成されている。
【００３２】
以上のようにプレスして凹部８が形成されることにより配線パターン７に硬化処理が施される。即ち、後述のボンディングワイヤ１３が接続される凹部８の底面８ａ（図５参照）が、配線パターン７の表面より基板５の表面側に位置するように、凹部８の底面８ａ直下の部位からなる硬化処理部７ｃが圧縮されている。この圧縮により、配線パターン７の硬化処理部７ｃでの導電性微粒子７ａは押し潰されている。
【００３３】
そのため、硬化処理部７ｃにプレス前に粒子間間隙があっても、この粒子間間隙が前記圧縮に伴い消失された状態となるから、この硬化処理部７ｃの金属組織は配線パターン７のその他の部位７ｄよりも緻密でかつ高強度になっている。即ち、配線パターン７の硬化処理部７ｃでの体積密度は、この硬化処理部７ｃ以外の配線パターン７の他の部位７ｄでの体積密度より高密度である。
【００３４】
この場合、硬化処理部７ｃでの体積密度は、この硬化処理部７ｃ以外の他の部位７ｄでの体積密度に対して１１０％〜５００％高密度であることが好ましい。体積密度の比率が１１０％未満であることは、前記プレスによる硬化処理で粒子間間隙を消失させる上で十分ではなく、又、体積密度の比率が５００％を超えることは、前記キャピラリ及び特に基板５が樹脂製である場合にこの基板５に過大な負荷を与え易い点で適当ではない。
【００３５】
発光ダイオード１１は、例えば４６０ｎｍの主波長を有して青色の光を発するチップ状の半導体発光素子からなる。図３及び図５に示すように発光ダイオード１１は、サファイア等からなる絶縁性の素子基板１１ａの一面に半導体発光層１１ｂを積層し、さらに、この半導体発光層１１ｂ上に一対の素子電極１１ｃ，１１ｄを設けて形成されている。
【００３６】
この発光ダイオード１１の素子基板１１ａは、ダイボンド材（図３及び図５参照）１２を用いてプリント回路板３に接着（実装）されている。これらの発光ダイオード１１は、各配線パターン７と交互に配置されているとともにプリント回路板３の表面全域に縦横に整列されている。
【００３７】
各発光ダイオード１１は、これを間において配置された配線パターン７にボンディングワイヤ（図３参照）１３により接続されている。この接続により、各発光ダイオード１１は直列接続されていて、この直列回路の一端は電極１４ａに接続され、他端は電極１４ｂに接続されている。電極１４ａ，電極１４ｂは、基板５の表面に配線パターン７とともにスクリーン印刷により設けられたものである。
【００３８】
ボンディングワイヤ１３は、金属細線、好適には金の細線からなり、その素子側端部１３ａが発光ダイオード１１の素子電極１１ｃ又は１１ｄにファーストボンディングされ、この後に、パターン接続端部１３ｂが配線パターン７の凹部８の底面８ａにセカンドボンディングされることにより、互いに隣接した配線パターン７と発光ダイオード１１とにわたって設けられている。ここにパターン接続端部１３ｂとは、凹部８に収納された部位を指しており、具体的には、底面８ａに接続された部位と、これから折れ曲がっていて凹部８の側面８ｂ（図３及び図５参照）に対向した部位を指しており、図示例では略Ｌ字状をなしている。
【００３９】
凹部８の底面８ａに対するパターン接続端部１３ｂの接続、言い換えれば、硬化処理部７ｃに対するパターン接続端部１３ｂの接続は、超音波ボンディング（超音波溶接）により行われている。この超音波ボンディングでは、図示しないボンディングマシンのキャピラリ（又はツールともいう）によりボンディングワイヤ１３のパターン接続端部１３ｂを、硬化処理部７ｃの上面をなした凹部８の底面８ａに押付け、この状態で超音波を掛けて、パターン接続端部１３ｂと凹部８の底面８ａとの界面に超音波エネルギーを集中させ、そのエネルギーでパターン接続端部１３ｂを硬化処理部７ｃに圧着する。
【００４０】
この超音波ボンディングによる配線パターン７とボンディングワイヤ１３との電気的接続の信頼性は以下の理由により高い。
【００４１】
即ち、既述のように配線パターン７の硬化処理部７ｃでの体積密度は、この硬化処理部７ｃを外れた配線パターン７のその他の部位７ｄでの体積密度より高密度であり、凹部８の底面８ａの直下の硬化処理部７ｃは他より緻密となっている。そのため、硬化処理部７ｃに対するボンディングワイヤ１３との接続強度のばらつきが抑制される。したがって、配線パターン７が印刷層からなるにも拘わらず、配線パターン７とボンディングワイヤ１３との電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００４２】
しかも、硬化処理部７ｃに対する超音波ボンディングにおいては、既述のように前記キャピラリが凹部８に挿入されて、パターン接続端部１３ｂを凹部８の底面８ａに押付けることに基づいて、硬化処理部７ｃの上面をなした凹部８の底面８ａに接続されたボンディングワイヤ１３のパターン接続端部１３ｂと、凹部８の側面８ｂ（図３及び図５参照）とは、互いの間に隙間を設けて対向される。そのため、凹部８が深い場合において、ボンディング後に、次の製造工程に向けてプリント回路板３を取扱う際にボンディングワイヤ１３が動揺することがあっても、凹部８の縁とボンディングワイヤ１３とが擦れ合うことが抑制される。したがって、ボンディングワイヤ１３が傷付く恐れがなくなり、プリント回路板３の品質を向上できる。
【００４３】
図１に示すように枠部材１５は、基板５より一回り小さい四角枠状をなしていて、全ての発光ダイオード１１を囲んで基板５の表面に取付けられている。この枠部材１５の一辺には前記電極１４ａ，１４ｂが交差している。
【００４４】
封止部材１８は枠部材１５の内側に充填されている。この封止部材１８は、各発光ダイオード１１、配線パターン７及びボンディングワイヤ１３を埋めていて、これらを封止している。封止部材１８は透光性材料例えば透明樹脂具体的には透明シリコーン樹脂で形成されている。この封止部材１８の内部には、例えば粒子状の黄色蛍光体が混入され、この蛍光体は好ましくは完全分散されており、それにより封止部材１８は蛍光体層を形成している。なお、封止部材１８中の蛍光体として、演色性を更に改善するために、青色の光で励起されて赤色の光を発する赤色蛍光体や緑色の光を発する緑色蛍光体を必要に応じて加えることもできる。
【００４５】
図１に示すように点灯装置２１は、制御部２２と、パルス発生器２３とを備えている。パルス発生器２３の出力端は電極１４ａ，１４ｂに電気的に接続されている。制御部２２はパルス発生器２３が発生するパルスの発生タイミング、このパルスのパルス幅及び波高値等を制御するようになっている。この制御部２２には直流電源２４が接続されている。
【００４６】
前記構成の照明装置１がその点灯装置２１により点灯された場合、以下の照明が行われる。即ち、通電により各発光ダイオード１１が点灯されるので、これら発光ダイオード１１は青色の光を主波長とする光を発し、この青色光は透明な封止部材１８に入射する。封止部材１８に入射した青色光の一部は、封止部材１８中に分散されている黄色蛍光体に当たって吸収され、残りの青色光は、黄色蛍光体に当たることなく封止部材１８を透過して光の利用方向に出射される。一方、青色光を吸収した黄色蛍光体は、励起されて青色の光とは異なる色の光、具体的には主として黄色の光を放射し、この黄色の光は、封止部材１８を透過して光の利用方向に出射される。したがって、封止部材１８に含まれた蛍光体が放射した黄色の光と封止部材１８を透過した青色の光とが混じって白色となり、この白色の光が照明に供される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置を説明する概略図。
【図２】図１中Ｆ２−Ｆ２線に沿って示す断面図。
【図３】図１の照明装置が備えるプリント回路板の一部を拡大して示す断面図。
【図４】図１の照明装置が備えるプリント回路板の一部をその基板表面に配線パターンが形成された状態で示す断面図。
【図５】図１の照明装置が備えるプリント回路板の一部をその基板表面に発光ダイオードがダイボンディングされた状態で示す断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１…照明装置（電子機器）、３…プリント回路板、５…基板、７…配線パターン、７ａ…導電体微粒子、７ｃ…硬化処理部、７ｄ…硬化処理部以外の部位、８…凹部、８ａ…凹部の底面（硬化処理部の上面）、１１…発光ダイオード（電子部品）、１３…ボンディングワイヤ、１３ａ…パターン側接続端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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