(57)【要約】【課題】発光ダイオードの高輝度化のため、接着剤による接着工程なしに、所望の形状及び寸法を有する反射部を高い精度でかつ低コストで形成可能な発光ダイオード基板の製造方法を提供する。【解決手段】回路形成された基板の表面に導電性ペーストを塗布し、この導電性ペーストを加熱して硬化させ、発光ダイオードが配設される位置において、硬化した導電性ペーストを円錐台形状の先端部を有するドリルにより穿孔して、反射部となるテーパー状の側壁面を有する空間を形成する。【選択図】図１
2008227295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードの高輝度化のための反射部を有する発光ダイオード基板の製造方法であって、
回路形成された基板の表面に導電性ペーストを塗布し、
この導電性ペーストを加熱して硬化させ、
発光ダイオードが配設される位置において、前記硬化した導電性ペーストを円錐台形状の先端部を有するドリルにより穿孔して、反射部となるテーパー状の側壁面を有する空間を形成する
ことを特徴とする、発光ダイオード基板の製造方法。
【請求項２】
前記反射部の表面にＡｇメッキ又はＮｉメッキを電解メッキにより施すことを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード基板の製造方法。
【請求項３】
前記導電性ペーストとして、熱硬化性樹脂と、硬化剤と、金属フィラーとを含有してなる熱伝導性ペーストを用いることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光ダイオード基板の製造方法。
【請求項４】
前記導電性ペーストとして、エポキシ樹脂１００重量部に対し、イミダゾール系硬化剤を１．５〜４０重量部と、銅粉及び銀コート銅粉からなる群から選択された１種又は２種以上である金属フィラーを４００〜１３００重量部の割合で含有してなる導電性ペーストを用いることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光ダイオード基板の製造方法。
【請求項５】
前記ドリルの先端部が回路に到達したときに、ドリルと回路との間の導通を検知して穿孔を停止するようになしたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光ダイオード基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードの高輝度化を目的とする反射部を有する発光ダイオード基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオードの高輝度化を目的に反射部を設ける場合に、その反射部を形成するには、特許文献１に記載のように、例えばポリカーボネートのような耐熱性のエンジニアリングプラスチック樹脂を材料として、射出成形、溶融成形、押出成形等で所定の形状の反射部材を形成し、無電解Ｎｉ（ニッケル）メッキを施した後にＡｇ（銀）メッキ処理を行い、更にこれを接着剤で所定の発光ダイオード基板に接着する方法を用いるのが一般的であった。
【０００３】
しかし、上記のような方法は、反射部材の形成に高価な型が必要であり、さらに反射部の形成までに数段の工程が必要であり、相当な時間とコストを要するという問題を有していた。
【０００４】
また、得られた反射部は、反射部材を接着するための接着剤層により反射光のロスを生じるという問題を有する。
【０００５】
これに対し、本発明の発明者は基板に導電性ペーストを直接印刷することにより、接着工程なしに所望の形状の反射部を形成することを提案している（特許文献２）。この方法は上記した従来の方法と比較して、製造工程が大幅に簡素化され、製造コストが削減できるという利点を有するものである。
【０００６】
しかし、この方法では反射部の形状や寸法の再現性がやや低く、高い精度が要求される場合には適していないという問題点があった。
【特許文献１】特開平９−８１０５５号公報
【特許文献２】特願２００７−２００７５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、接着剤による接着工程なしに、所望の傾斜角度の反射面及び所望の寸法を有する反射部を高い精度で、かつ低コストで形成可能な発光ダイオード基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の製造方法は、発光ダイオードの高輝度化のための反射部を有する発光ダイオード基板の製造方法であって、上記の課題を解決するために、回路形成された基板の表面に導電性ペーストを塗布し、この導電性ペーストを加熱して硬化させ、発光ダイオードが配設される位置において、上記硬化した導電性ペーストを円錐台形状の先端部を有するドリルにより穿孔して、反射部となるテーパー状の側壁面を有する空間を形成するものとする。
【０００９】
上記において、反射部の表面にＡｇメッキ又はＮｉメッキを電解メッキにより施すことが好ましい。
【００１０】
導電性ペーストとしては、熱硬化性樹脂と、硬化剤と、金属フィラーとを含有してなる熱伝導性ペーストを用いることが好ましい。特に、エポキシ樹脂１００重量部に対し、イミダゾール系硬化剤を１．５〜４０重量部と、銅粉及び銀コート銅粉からなる群から選択された１種又は２種以上である金属フィラーを４００〜１３００重量部の割合で含有してなる導電性ペーストを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の製造方法によれば、上記のように、発光ダイオード基板に導電性ペーストを塗布し、硬化させた後、ドリル加工を行うことにより、所望の傾斜角度及び寸法を有する反射部を高い精度で接着剤による接着工程なしに形成することができる。従って、製造工程が簡略化され、型も不要であるので、コストも大幅に低減することが可能となる。
【００１２】
また、上記のように導電性ペーストを使用するものであるので、電解メッキを用いてＡｇメッキ又はＮｉメッキを直接施すことが可能であり、この点でも工程の簡略化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図を用いて本発明の製造方法について詳細に説明する。但し、ここに示した基板の構造や形状は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１４】
図１及び図２は、本発明による反射部の形成例を示す拡大模式断面図であり、（ａ）はペースト塗布前の回路形成済み基板を示し、（ｂ）は（ａ）に示した基板に導電性ペーストを塗布したものを示し、（ｃ）は（ｂ）に示したペーストを塗布した基板において、ペースト硬化後、ドリルにより穿孔している状態を示す。また図２は、図１のドリルによる穿孔後のペースト硬化物表面にメッキ層（Ａｇ又はＮｉメッキ層）を形成し、発光ダイオードチップを取り付けて基板を完成させた状態を示す。
【００１５】
これらの図において、符号１は通常Ｃｕ、Ａｌ又はアルミナからなる基材を示す。符号２はガラスエポキシ基板、符号３は銅箔、符号４は蓋メッキ（銅メッキ）、符号５はレジスト、符号６は導電性ペースト（サーマルビア）、符号７は導電性ペースト（硬化物）、符号８はＡｇ又はＮｉメッキ層、符号９は反射面、符号９’はメッキを施した反射面、符号１０は発光ダイオードチップ、符号１１は導線、符号２０はドリルをそれぞれ示す。
【００１６】
上記（ａ）に示した回路形成済み基板は、従来から公知の任意の方法により形成することができる。すなわち、回路形成済み基板は図に示した構造のものに限定されないが、この構造のものであれば、片面に銅箔層３を設けたガラスエポキシ基板２に、発光ダイオードチップの下のサーマルビアとなる開口部を予め形成し、これを基材１と貼り合わせ、上記開口部にペースト６を充填し、硬化させ、研磨して整面する。次にこのペースト６を充填したサーマルビアに蓋メッキ４を施した後、パターン形成し、レジスト５を形成する。このサーマルビアは蓋メッキ４を介してこの上に設けられる発光ダイオードチップ（図示せず）の放熱に寄与する。
【００１７】
本発明においては、このような回路形成済み基板の上面に、（ｂ）に示すように導電性ペーストを必要な厚さに一面に塗布する。塗布方法としてはメタルマスク又はスクリーンによる印刷法等が用いられる。塗布厚さは発光ダイオード基板の用途等に応じて適宜決定されるが、通常は２００〜５００μｍ程度である。
【００１８】
本発明で用いる導電性ペーストは、少なくとも熱硬化性樹脂と硬化剤と熱伝導性フィラーとを必須成分として含有するものとする。導電性ペーストは、熱伝導性も良好であることが好ましい。
【００１９】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、アクリレート樹脂、シリコーン樹脂のうちから選択される１種又は２種以上をブレンドして好適に用いられる。この中でも、耐熱性、密着性の点からエポキシ樹脂が好ましい。
【００２０】
金属フィラーとしては、銀粉、銅粉、銀コート銅粉、ニッケル粉等の金属粉が用いられる。中でも、銀粉、銅粉、銀コート銅粉が好ましい。
【００２１】
金属フィラーの形状には特に制限がないが、樹枝状、球状、りん片状等が例示される。また粒径は１〜５０μｍが好ましく、２〜１５μｍがより好ましい。金属フィラーは１種のみ用いても、２種以上混合して用いても良い。
【００２２】
上記金属フィラーは、熱硬化性樹脂１００重量部に対して、４００〜１３００重量部、より好ましくは５００〜１０００重量部配合する。４００重量部未満の場合、電気伝導度が悪くなり、１３００重量部を超えると増粘により作業性が低下する場合がある。
【００２３】
エポキシ樹脂の硬化剤としては、イミダゾール系硬化剤が好ましい。イミダゾール系硬化剤の例としては、イミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチル−４−メチル−イミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−[２’−メチルイミダゾリル−（１’）]−エチル−ｓ−トリアジンが挙げられる。
【００２４】
イミダゾール系硬化剤は、エポキシ系樹脂１００重量部に対して、好ましくは１．５〜４０重量部、より好ましくは３〜２０重量部配合する。添加部数が１．５重量部より少ない場合は、硬化が不十分となり、４０重量部を超えると経時による増粘の程度が大きく、塗布が困難になる。また、保管中にペーストが増粘して作業性が悪化するようになる。
【００２５】
本発明の導電性ペーストの粘度は、５００〜３０００ｄＰａ・ｓの範囲が好ましい。粘度が５００ｄＰａ・ｓより低いと、塗布後にペーストのダレといった問題が起こる。また、粘度が３０００ｄＰａ・ｓを超えると塗布が困難となる。なお、本明細書におけるペーストの粘度は、ＢＨ型粘度計による、Ｎｏ．７ローター使用時の、２５℃、１０ｒｐｍでの測定値をいうものとする。
【００２６】
上記導電性ペーストは塗布後、エアオーブン等の任意の加熱手段を用いて加熱硬化させる。硬化条件は、使用する樹脂や硬化剤によって異なるが、通常は１２０〜２００℃で３０分〜１２０分間程度である。
【００２７】
ペースト硬化後は、（ｃ）に示すようにドリル２０で発光ダイオードチップ１０が配設される所定の位置に穿孔し、所望の傾斜角を有する反射面９を形成する。
【００２８】
図３はここで用いるドリル２０の要部を示す拡大正面図である。符号２１は先端部、符号２２は先端面、符号２３は刃先をそれぞれ示す。本図に示すように先端部２１はほぼ平坦な先端面２２を有する円錐台形状をなし、よってこれを用いて穿孔した場合に、底面がほぼ平坦な、ドリルの先端部２１の形状にほぼ沿ったテーパー状側壁面を有する孔が形成される。
【００２９】
従って、本発明で形成する反射面となる、テーパー状側壁面の傾斜角度及び寸法は、使用するドリルを変えることにより必要に応じて変更可能である。
【００３０】
テーパー状側壁面の傾斜角度は特に限定されず、発光ダイオード基板の用途等に応じて適宜決定されるが、良好な反射効率を得るためには図１（ｃ）における角度αを５０°〜７０°の範囲とするのが好ましく、通常は６０°付近とすればよい。
【００３１】
ドリルによる穿孔を行う際には導電性ペースト層のみ削り、その下の回路基板まで削ってしまわないように、穿孔深さをコントロールすることが重要である。穿孔深さはボール盤等の工作機械に設けられた一般的な機械的制御手段によりコントロール可能であるが、機械的制御のみでは、通常数十μｍ程度の誤差が生じる。従って、ドリルの先端部が回路に到達したときに、ドリルと基板回路との間の導通を検知して穿孔を停止するようにする電気的制御を用いることが好ましい。これにより、誤差を±５μｍ程度まで小さくすることができる。
【００３２】
発光ダイオード基板は、通常、図１及び２に示したような単位がマトリクス状に配列された状態で製造され、各単位に切断された後完成される。各単位はダミー回路により相互に接続されているので、このダミー回路を利用してドリルと基板回路間の導通を検知することができる。
【００３３】
ドリルによる穿孔終了後は、反射効率を上げるため、反射面９は表面にメッキ層８を形成した面９’とするのが好ましい。メッキ層８は、電解メッキによりＡｇメッキ層又はＮｉメッキ層を直接形成するのが好ましい。本発明では導電性ペーストの電気伝導性を高くすることによって、ペースト硬化物７に電解メッキを直接施すことが可能となる。
【００３４】
メッキ処理後は、サーマルビア上方の、メッキ層８上の所定の位置に発光ダイオードチップ１０を取り付け、導線１１でメッキ層８と発光ダイオードチップ１０との間の配線を行うことにより、テーパー状の反射面９’の中央部に発光ダイオードチップ１０が配された発光ダイオード基板を完成させることができる。
【実施例】
【００３５】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
【００３６】
［実施例］
以下のエポキシ樹脂、硬化剤、銀コート銅粉をそれぞれ以下に示した比率（重量比）で混合し、熱伝導性導電性ペーストを調製した。なお、各成分の詳細は以下の通りである。
【００３７】
エポキシ樹脂：エポキシ樹脂ＥＰ−４９０１Ｅ（旭電化工業株式会社製）８０重量％、ＥＤ−５２９（旭電化工業株式会社製）２０重量％  １００重量部
硬化剤：２−エチルイミダゾール（四国化成工業株式会社）  １５重量部
銀コート銅粉：平均粒径１０μｍ、球状粉、銀コート量１０ｗｔ％  ８００重量部
【００３８】
上記ペーストにつき、２５℃でＢＨ型粘度計ローターＮｏ．７（１０ｒｐｍ）を用いて粘度を測定したところ１８００であった。
【００３９】
図１に示した構造の回路形成済み基板を用意し、上記ペーストを硬化後の厚さ３００μｍとなるように塗布し、１６０℃で６０分間加熱して硬化させた。
【００４０】
硬化したペーストを先端部が円錐台形状のドリル（先端部直径０．６ｍｍ、傾斜角６０°）を用いて穿孔し、反射部となるテーパー状の側壁面を有する孔を形成した。
【００４１】
ドリルは機械的手段で予め回転数と穿孔深さを設定し、設定した穿孔深さ位置近くになると回転数が減少するように調整した。かつ、ドリルと導通検出器と所定の基板回路を予めリード線で接続しておき、ドリル先端が基板回路の蓋メッキに接触すると上記導通検出回路が働き、ドリルの回転を停止するようにした。
【００４２】
穿孔終了後、硬化ペーストの表面全体に電解メッキにより銀メッキを施した。
【００４３】
形成された孔をほぼ中央部で縦方向に切断し、電子顕微鏡により切断面を観察したところ、断面は各辺が直線状のきれいな台形をなし、底部の直径は０．６ｍｍであり、側面の傾斜角は６０°であった。また、蓋メッキの削れはほとんど認められず、設定した深さで穿孔が止まったことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による反射部の形成例を示す拡大模式断面図であり、（ａ）はペースト塗布前の基板を示し、（ｂ）はペースト塗布後の基板を示し、（ｃ）はペースト硬化物をドリルにより切削中の基板を示す。
【図２】図１の切削後のペースト硬化物にＡｇ又はＮｉメッキを施した状態を示す拡大模式断面図である。
【図３】本発明で用いるドリルの要部を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１……Ｃｕ、Ａｌ又はアルミナ基材
２……ガラスエポキシ基板
３……銅箔
４……蓋メッキ（銅メッキ）
５……レジスト
６……導電性ペースト（サーマルビア）
７……導電性ペースト
８……Ａｇ又はＮｉメッキ層
９，９’……反射面
１０……発光ダイオードチップ
１１……導線
２０……ドリル
２１……先端部
２２……先端面
２３……刃先
【図１】
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【図２】
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【図３】
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