(57)【要約】      【課題】  LEDチップ実装を容易としたLEDランプの製法を得る。      【解決手段】  光反射性で実装したLEDチップ封止樹脂容器機能を有する側壁とその内側底面に複数のLEDチップ実装パターンが形成された凹部と該凹部の外下面または外側面に該LEDチップ実装パターンと導通した端子パターンを設けたLEDランプ部を多数形成した多層プリント配線板を製造し、該LEDチップ実装パターンに所定のLEDを搭載し、樹脂封止し、適宜、検査し、切断することからなるLEDランプの製造法において、該LEDチップ実装パターンと該端子パターンを形成したスルーホールプリント配線板(P)と、該凹部に相当する貫通穴形成板(H)とを作製し、該スルーホールプリント配線板ＰにLEDチップを搭載し、該貫通穴形成板Ｈを位置合わせして接着し、樹脂封止し、切断することからなるLEDランプの製造法。      【効果】  LEDチップ実装部の窓幅（短径）が0.5mm以下のLEDランプが作製できることが確認された。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射性で実装したＬＥＤチップ封止樹脂容器機能を有する側壁とその内側底面に複数のＬＥＤチップ実装パターンが形成された凹部と該凹部の外下面または外側面に該ＬＥＤチップ実装パターンと導通した端子パターンを設けたＬＥＤランプ部を多数形成した多層プリント配線板に、ＬＥＤチップを搭載し、樹脂封止し、切断することからなるＬＥＤランプの製造法において、該ＬＥＤチップ実装パターンと該端子パターンを形成したスルーホールプリント配線板（Ｐ）と、該凹部に相当の貫通穴形成板（Ｈ）とを作製し、該スルーホールプリント配線板ＰにＬＥＤチップを搭載し、該貫通穴形成板Ｈを位置合わせして接着し、樹脂封止し、切断することからなるＬＥＤランプの製造法。
【請求項２】
該貫通穴形成板Ｈの貫通穴の短径が０．８ｍｍ以下である請求項１記載のＬＥＤランプの製造法。
【請求項３】
該該スルーホールプリント配線板Ｐに形成するＬＥＤチップ実装パターン中の複数の基準マーク部の一部もしくは全部が、該貫通穴形成板Ｈの接着部と重なるものである請求項１記載のＬＥＤランプの製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なＬＥＤランプの製造法であり、製造工程を工夫することにより、ＬＥＤチップ搭載部の狭さによる搭載操作の制限を解消した製造を可能とするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の面実装型ＬＥＤランプの製造法は、例えば、白色の無機充填剤を多量に含む銅張ガラスエポキシ積層板等を用いて、適宜、ＬＥＤチップ実装パターン部分を内層とした３層板等を作製し、該実装部分をザグリにて露出させて、ＬＥＤチップ実装し、適宜、樹脂封止し、個々のＬＥＤランプに切断分離して製造されている。ここに、白色の無機充填剤を多量に含むものを用いる理由は、無機充填剤にて耐熱性の向上を図ることにより超音波接合などをより容易とすること、および白色充填剤にて光線反射率の向上をはかり輝度を高めることにある。
また、セラミックス、特に、アルミナ製の焼結体を使用したものが、特許技術１、２に開示され、セラミックスを用いることにより、従来の樹脂基板の欠点である超音波接合性が改善したものが得られと開示している。
青色ＬＥＤの発明とその実用化の進展などに象徴されるように、ＬＥＤの進歩もめざましいものがあり、小型化、高密度化、多色化、およびこれらを同時に達成すること、さらに、自動車ヘッドランプへの利用などの課題の解決が要求されるようになってきた。
ＬＥＤは効率の高い発光素子であるが、これら要求を満たすようにしたＬＥＤランプの発熱密度・量は高く、従来の樹脂製基板の使用では対応できない。
また、小型・高密度・多色との要求は、従来のＬＥＤチップ搭載部を設けた多層プリント配線板を用いるとの方式をそのまま準用する方法では、極めて狭い範囲にＬＥＤチップを搭載することが必須となり、これに対応した組み立て機器の開発も困難となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９０２１０号公報
【特許文献２】特開２００１−２２４４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発熱問題を解決する手段として、熱伝導率の高いセラミックスの使用が検討されている。しかし、複数のＬＥＤチップを搭載するために使用する小型高密度との要求を満たすことは困難であり、完成までには時間を要する。
また、多色の場合、ＬＥＤチップの搭載は、銀ペーストなどの導電性ペーストにて搭載電極に固定した後、金線ボンディングし、ついで、樹脂封止することにより搭載されている。ところが、搭載範囲がますます狭くなることから、従来方式をそのまま継承した方式での実装機器に要求される要件は極めて厳しいものとなっており、その開発も困難が予想されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者は、極めて狭いＬＥＤチップ搭載部を有する多層プリント配線板の製造法の開発に取り組む中で、ＬＥＤランプの製造とのより広い観点から種々の制限条件を可能な限り解消した製造法について鋭意検討した結果、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は、光反射性で実装したＬＥＤチップ封止樹脂容器機能を有する側壁とその内側底面に複数のＬＥＤチップ実装パターンが形成された凹部と該凹部の外下面または外側面に該ＬＥＤチップ実装パターンと導通した端子パターンを設けたＬＥＤランプ部を多数形成した多層プリント配線板に、ＬＥＤチップを搭載し、樹脂封止し、切断することからなるＬＥＤランプの製造法において、該ＬＥＤチップ実装パターンと該端子パターンを形成したスルーホールプリント配線板（Ｐ）と、該凹部に相当の貫通穴形成板（Ｒ、以下、適宜、この「貫通穴」を「窓」、それ以外の部分を「壁」という。）とを作製し、該スルーホールプリント配線板ＰにＬＥＤチップを搭載し、該貫通穴形成板Ｒを位置合わせして接着し、樹脂封止し、切断することからなるＬＥＤランプの製造法である。
【０００７】
本発明においては、該貫通穴形成板（Ｒ）の貫通穴（窓）の短径が０．８ｍｍ以下、特に、搭載可能な下限値と思われる短径０．３ｍｍのものに対しても好適に適用できるものであり、また、該スルーホールプリント配線板Ｐに形成するＬＥＤチップ実装パターン中の複数の基準マーク部の一部もしくは全部が、該貫通穴形成板Ｈの接着部(壁底）と重なるものであるＬＥＤランプの製造法である。
【０００８】
以下、本発明の構成を説明する。
本発明で製造するＬＥＤランプは、実装するＬＥＤチップの種類（種類、形、容量（発熱量）、その他）、数など適宜選択され、該選択に応じて最適の構造を選択し設計する。
ＬＥＤチップ実装に用いる本発明のスルーホールプリント配線板は、３０Ｗ（ｍＫ）-1以上の熱伝導率である材料を用いて作製することが好ましく、また、機械加工性も良好であることが好ましい。これらから、両面銅張樹脂複合セラミックス板、特に、窒化アルミニウム−窒化硼素系の連続気孔焼結体を用いたものが好適である。なお、両面銅張樹脂複合セラミックス板、樹脂複合セラミックス板としては、商品名：セラジン（三菱瓦斯化学（株）製）が例示される。
【０００９】
好適な両面銅張樹脂複合セラミックス板を用いる本スルーホールプリント配線板は、好適な本貫通穴形成板Ｈの窓の短径が０．８ｍｍ以下、特に、下限値と思われる０．３ｍｍのものに対しても好適に適用できること、また、本スルーホールプリント配線板Ｐに形成するＬＥＤチップ実装パターン中の複数の基準マーク部の一部もしくは全部が、本貫通穴形成板Ｈの接着部(壁底）と重なるものであるものとすることが好ましいことから、これらを反映したプリント配線パターンを形成したものとすることが好ましい。
特に、後者の「複数の基準マーク部の一部もしくは全部が、本貫通穴形成板Ｈの壁底（接着部）と重なる。」との要件は、「窓部分にはＬＥＤチップ実装パターンのみ形成すれば良い。」と読み替えることが出来るものであり、プリント配線パターンの設計条件を大幅に緩和し、作製も容易とする。
【００１０】
上記を必須として本スルーホールプリント配線板Ｐを製造する。
製造法は、通常の両面銅張積層板を用いるスルーホールプリント配線板の製造法において、ＬＥＤチップ実装パターンと端子パターンとの導通方法が、樹脂封止するＬＥＤチップ実装パターン部分に形成したスルーホールの場合には該スルーホールを穴埋めして用いる。また、該導通方法または端子部をＬＥＤランプの外側面とする部分に形成したスルーホールにて行う場合には作製寸法精度を考慮して、樹脂封止に用いる樹脂漏れが発生しないように考慮した設計とする。
また、パターン表面は、通常、金メッキしたものとするが、反射率を高めたい場合には、適宜、銀が使用され、また、腐食性の点からは、光沢ニッケル、白金、白金−イリジウムなども使用出来る。
【００１１】
金メッキしたものとする場合、（１）．穴あけし、銅スルーホールメッキし、穴埋めし、パターン形成し、ニッケルメッキし、金メッキする方法、（２）．穴あけし、銅スルーホールメッキし、穴埋めし、陰レジストパターンを形成し、ニッケルメッキし、金メッキした後、レジストパターンを剥離し、該金メッキ面をレジストとしてパターン形成する方法などによる。
【００１２】
本貫通穴形成板Ｈは、樹脂封止するＬＥＤチップ実装パターン部分の窓に相当する型状の貫通穴を形成し、その穴壁面を適宜、可視光線の反射率増加処理したものである。通常、上記の本スルーホールプリント配線板と同様の材料にて製造する。しかし、生産性、熱伝導性などを満足する材料であれば適宜変更できるものであり、ＬＥＤチップ実装パターンとの電気絶縁性を十分確保できる設計や、表面処理をした場合には金属板や金属箔の打ち抜き成形品を本貫通穴形成板Ｈとして好適に使用できる。
【００１３】
ここで、樹脂複合セラミックス板を用いて本貫通穴形成板Ｈを製造する方法の一例を具体的に説明する。
ＬＥＤランプとして装着する部分への固定部として半田付け可能なものが周囲相当部分に必要な場合、該部分の作製を行う。通常、この方法は、所定部分に貫通穴を形成し、穴内壁を、無電解銅メッキ→ニッケルメッキ→金メッキすることによる。この金メッキされた穴は、個別のＬＥＤランプに切り離されるときに通常、４分割されて、個々のＬＥＤランプの角部となる。
【００１４】
また、樹脂封止するＬＥＤチップ実装パターン部分の窓に相当する型状の貫通穴を形成する。この方法は、最もオーソドックスには、ルーター加工であるが、多量生産などの実用系からは、より生産性を向上させた製造法として、打ち抜き加工する方法（両面圧延薄銅箔張板を製造し、これを打ち抜きする。）、また、穴壁が傾斜するが、この傾斜が許容される場合にはサンドブラス法にて形成する方法も好適である。
【００１５】
上記で作製した窓（貫通穴）の内壁面に、適宜、光沢ニッケルメッキなどの反射性の金属メッキすること、白色無機充填剤を配合した耐熱性・耐光性樹脂塗膜を形成することによって、光線反射率を増加させる。
この光線反射率を増加させる処理において、上記した４角の固定部が形成されたものを用いる場合には当然に該部分に保護膜等を形成して本工程を実施することが好ましい。また、樹脂複合セラミックス板（両面圧延薄銅箔張板）に、上記した４角の固定部と窓（貫通穴）とを形成し、無電解銅メッキし、レジストパターンを形成してニッケルメッキし、窓壁の反射膜とする部分などはレジストを形成し、４角の固定部パターンを金メッキする方法も実施できる。
【００１６】
本発明においては、上記で製造した本スルーホールプリント配線板Ｐに、ＬＥＤチップを実装した後に、上記で製造した本貫通穴形成板Ｈを位置合わせして本ＬＥＤチップ実装スルーホールプリント配線板に接着する。
【００１７】
ＬＥＤチップの実装は、本貫通穴形成板Ｈがないことから、殆どの場合、従来法をそのまま適用することが可能である。
すなわち、本貫通穴形成板Ｈの窓（貫通穴）以外の部分（壁底）に相当するスペースが装着のための余裕空間となる。この値は、壁厚み１００〜１５０μｍ、ダイシングソーによる切り代２００μｍ、として、（１００〜１５０）×４＋２００×２＝８００〜１，０００μｍとなる。この結果、本貫通穴形成板の窓（貫通穴）の短径が０．３ｍｍでも装着用スペース巾が１．１〜１．３ｍｍ弱確保できることを意味する。これは、組み立て精度などのその他の要因を考慮した場合でも、従来法にて実施されている範囲と同等であることを意味する。
【００１８】
ＬＥＤチップ実装の本スルーホールプリント配線板Ｐに、上記で製造した本貫通穴形成板Ｈを位置合わせして接着する。
接着に用いる接着剤は、一般に、使用条件に耐える耐熱性、耐光性を示すものであれば使用可能であり、ポリエステル系、アクリル系、エポキシ系、シリコーン系などの接着剤、ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエステルイミド、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂の単独或いは混合物溶液などが例示される。
【００１９】
本接着の場合、ＬＥＤチップの装着が完了していることから、本工程の次に行う透明樹脂による封止工程、完成したＬＥＤランプ実装工程に使用できるとの条件、および搭載されたＬＥＤチップの劣化が実質的に無い条件にて接着できるとの条件を満たせばいずれも使用可能である。例えば、モノマーを含む熱硬化性樹脂は、樹脂流れや場合によっては蒸発付着などる汚染を伴うものが多く通常は使用出来ないが、本順序による工程の場合には、蒸発汚染が無い場合には使用による問題発生は小さいものである（この観点から、白色顔料配合の熱硬化性樹脂組成物を反射膜と接着層との両者に用いることができる。）。なお、熱可塑性樹脂による接着は、滲みを発生しないので４角の固定部の汚染がなく、硬化時間等が不要であり、修正が可能であること、さらに、多少の熱膨張率の差は応力緩和層として機能するので異種材料の接着保持にも適用できることなどから好ましい。
【００２０】
接着は、通常は、被接着物相互に接着層を形成しておくことが好ましい。
本スルーホールプリント配線板Ｐ側に接着層を形成する場合、予め、スクリーン印刷法、ホトレジスト法などにより形成しておくことが好ましい。また、本貫通穴形成板Ｈの場合は、接着面側に、印刷法、スタンプ法、ディピング法などにて好適に接着層を作製できる。
なお、本貫通穴形成板Ｈが絶縁体でないて場合には、本スルーホールプリント配線板Ｐとの信頼性の高い電気絶縁が必須となる。この場合、上記の本スルーホールプリント配線板Ｐへ形成する接着層にて信頼性の高い絶縁性を確保することや本貫通穴形成板Ｈの接着面に密着性の高い強固な電気絶縁性の接着層を形成したものとして用いることが好ましい。
【００２１】
上記で製造した、適宜、接着層を形成した本ＬＥＤチップ実装スルーホールプリント配線板Ｐと接着層を形成した本貫通穴形成板Ｈを用い、加熱加圧にて接着する。アルミニウム板、樹脂複合セラミックス板製などのプレス補助板上に、本ＬＥＤチップ実装スルーホールプリント配線板をＬＥＤチップ実装面を上側として乗せ、その上に本貫通穴形成板を置き、拡大鏡下に位置合わせし、仮固定し、プレス補助板を乗せ、これを耐熱性のクッションを介してプレス熱盤間に挿入し、通常、低圧加熱して接着する。ここで、接着剤として熱可塑性樹脂を使用した場合には、加熱加圧時の位置ずれは比較的小さいが、流動性が高くなる熱硬化性樹脂類を使用する場合には、加熱加圧時の位置ずれ防止について細心の注意を払って位置ずれが発生しないようにする。
また、本工程は、ＬＥＤチップの劣化の無い条件の選択が必須である。
【００２２】
次に、樹脂封止し、適宜、検査した後、個々のＬＥＤランプに分割する。
個々のＬＥＤランプに分割は、本発明の好適な態様、すなわち、両面銅張樹脂複合セラミックス板、樹脂複合セラミックス板を選択した場合にはダイシングソーにて好適に実施できる。
【００２３】
本発明の製造法は、本スルーホールプリント配線板Ｐと本貫通穴形成板Ｈとを別々に製造し、ＬＥＤチップを搭載し、接着一体化する製造法であることから、両者に用いる材料として異なるもの、異なる材料、製造法にて作製したものによる製造が可能である。例えば、ＬＥＤランプユニット間をＶ溝などの配置可能な間隔の設計としてグリーンシート法などでセラミックス製の本スルーホールプリント配線板を作製する。一方、本貫通穴形成板を金属シートの打ち抜き成形にて、接着面とする側の反対側を切除することにより個々のＬＥＤランプユニット部分に分割する形として作製することが可能となる。
【００２４】
なお、金属シートの打ち抜き成形にて本貫通穴形成板Ｈを製造するとき、光線反射面は銀色（アルミニウム面またはニッケルや銀メッキ面など）とし、４角は半田付け可能とする場合、片面処理にて所望の物性を付与することが好ましく、圧縮成形にて所望の凹凸形成品として、片面のみ所望の処理（ニッケルや銀メッキまたは銅メッキ〜金メッキ）をした後、ＬＥＤチップ実装部分に相当する貫通穴を打ち抜きにて作製する方法など、適宜選択する。
【発明の効果】
【００２５】
以上、本発明の製造法によれば、本スルーホールプリント配線板と本貫通穴形成板とを別々に製造し、ＬＥＤチップを本スルーホールプリント配線板に搭載した後、接着一体化する製造法であることから、ＬＥＤチップ搭載用のプリント配線パターンの製造範囲が広がり、また、ＬＥＤチップ搭載スペースが大幅に増大したものとして組み立て作業が可能となった。この工業的意義は極めて高いものである。
【実施例１】
【００２６】
以下、実施例などにより本発明を具体的に説明する。
実施例１
ＬＥＤチップを５個搭載する多色ＬＥＤランプユニット板を製造した。
ＬＥＤランプユニットは、外形が巾約０．８ｍｍ、高さ約０．８ｍｍ、長さ約５．２ｍｍでその４角に直径０．７ｍｍのスルーホールの１／４切断片にて外部の基板などへの取り付け部を形成してなり、側壁厚み０．１５ｍｍ、深さ約０．４ｍｍ、巾０．５ｍｍ、長さ約４．０ｍｍの凹部の底面にＬＥＤチップ実装パターンを有し、直径０．１２ｍｍのスルーホールにて裏面の端子パターンと導通させてなる。
そしてこのＬＥＤランプユニットが切断代約０．２ｍｍの間隔で巾方向２０個、長さ方向６個配置してなる。
【００２７】
厚み１２μｍのロープロファイル圧延仕様電解銅箔をシアン酸エステル−エポキシ樹脂含侵の厚さ０．４ｍｍの窒化アルミニウム−窒化硼素系焼結体（ｈ−ＢＮ２０％、気孔率２１ｖｏｌ％）に張った両面銅箔張樹脂複合セラミックス板（セラジンＣＣＬ−ＡＮＢ２１）を用いた。
これに、ダイヤモンドコーティングドリルを用いて、０．１２ｍｍの穴あけし、スルーホールメッキし穴埋めした。次に０．７ｍｍの４角相当の穴あけし、スルーホールメッキした。次に、レジストパターンを形成し、エッチングにて所定のパターンを形成した後、電解ニッケルメッキ、金メッキして本スルーホールプリント配線板を得た。なお、本スルーホールプリント配線板ＬＥＤチップ搭載用の基準マークは切断部を含む壁下とし、個々のランプに切り分けた時に、一方のランプにのみ銅端面が露出するようにした。
【００２８】
上記と同様の両面銅箔張樹脂複合セラミックス板（セラジンＣＣＬ−ＡＮＢ２１）を用いて本貫通穴形成板を製造した。まず、０．７ｍｍの４角相当の穴あけし、スルーホールメッキし、片面はレジストで全面被覆し、反対面は穴周囲に巾０．１５ｍｍのパターンを残して被覆してニッケルメッキ、金メッキした後、レジストを除去し、金をレジスト膜としてエッチングして片面は金属箔なし、反対面は穴周りのみパターンのある板とした。
次に、この板に巾０．５ｍｍ、長さ約４．０ｍｍの貫通穴を形成した。ルーター加工を試みたが良好な穴あけはできないものであったので、直径０．５ｍｍのダイヤモンドコーティングドリルにて中心間距離３．５ｍｍに多数の穴あけする加工法により長貫通穴を形成した。
【００２９】
上記で製造した本スルーホールプリント配線板および本貫通穴形成板を外形加工した。得られた両者の位置決め用の穴を用いて重ねて、相互の位置関係から、接着一体化できることを確認した。
次に、外形加工した本スルーホールプリント配線板に、幅約０．３ｍｍ、長さ約３．６ｍｍ、高さ約０．２ｍｍの樹脂複合セラミックス板をＬＥＤチップダミーとして、ＬＥＤチップ搭載部に位置決めして接着した。
【００３０】
次に、Ｎ−メチルピロリドンを５％添加した低温硬化型の熱可塑性ポリイミド樹脂溶液（商品名；ＶＰＡ−Ｎ−２２１、宇部興産（株）製）を接着剤溶液として使用して接着一体化した。
本貫通穴形成板の接着面側全面に接着剤を塗布し、該面を下面となるようにして風乾し、ついで温度１２０℃に加熱し乾燥した。接着剤の大過剰部分と逆の不足部分について目視観察したが、特に、問題点はなかった。
【００３１】
樹脂複合セラミックス板製のプレス補助板上に、上記のＬＥＤチップダミー搭載の本スルーホールプリント配線板をＬＥＤチップ実装面を上側として乗せ、その上に接着層形成本貫通穴形成板を基準ピンにて仮位置合わせして置き、拡大鏡下に位置合わせし、仮固定し、プレス補助板を乗せ、これをクッションを介して温度２００℃に設定したプレス熱盤間に挿入し、ゆっくりと上熱盤を降下させ、まず、圧力３ＭＰａとして５分間保った後、熱盤温度を１７５℃に降下させ、約１．３ｋＰａ以下の減圧として６０分間保った後、取り出す方法にて接着を完了した。
上記において、基準ピンにて仮位置合わせにおいて、ＬＥＤチップダミーと接着層形成本貫通穴形成板とのぶつかりによる不都合は発生しなかった。
また、上記で得た接着品について、樹脂封止することなく、ダイシングソーによる切断を実施したところ、良好な切断が出来た。