(57)【要約】【課題】  ＬＥＤモジュール等の光学装置に好適である、発光した光を効率良く反射し、かつ発生する熱を効率良く放熱できる金属ベース回路基板、およびこのような回路基板を効率良く製造する方法を提供する。【解決手段】  アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース基板上に絶縁層を介して回路を有する金属ベース回路基板であって、前記絶縁層が透明シリコーン架橋物により形成されており、前記回路が前記絶縁層上に直接形成されていることを特徴とする光学装置用金属ベース回路基板、および前記金属ベース基板の表面に、架橋性シリコーンを塗布した後、架橋して、透明シリコーン架橋物からなる絶縁層を形成し、次いで、該絶縁層上に、ｉ）電解もしくは無電解メッキにより導電層を形成した後、エッチングするか、あるいはii）導電インクで印刷することにより、回路を直接形成することを特徴とする光学装置用金属ベース回路基板の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース基板上に絶縁層を介して回路を有する金属ベース回路基板であって、前記絶縁層が透明シリコーン架橋物により形成されており、前記回路が前記絶縁層上に直接形成されていることを特徴とする光学装置用金属ベース回路基板。
【請求項２】
絶縁層の厚さが１０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載の光学装置用金属ベース回路基板。
【請求項３】
シリコーン架橋物の比誘電率が４.０以下であることを特徴とする、請求項１記載の光学装置用金属ベース回路基板。
【請求項４】
回路が、絶縁層上に電解もしくは無電解メッキにより形成された導電層をエッチングしたもの、あるいは絶縁層上に導電インクで印刷したものであることを特徴とする、請求項１記載の光学装置用金属ベース回路基板。
【請求項５】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース基板の表面に、架橋性シリコーンを塗布した後、架橋して、透明シリコーン架橋物からなる絶縁層を形成し、次いで、該絶縁層上に、ｉ）電解もしくは無電解メッキにより導電層を形成した後、エッチングするか、あるいはii）導電インクで印刷することにより、回路を直接形成することを特徴とする光学装置用金属ベース回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置用金属ベース回路基板、およびその製造方法に関し、詳しくは、ＬＥＤモジュール等の光学装置に好適である、発光した光を効率良く反射し、かつ発生する熱を効率良く放熱できる金属ベース回路基板、およびこのような回路基板を効率良く製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の高集積化、高密度化、および高周波数化に伴い、該電子部品から発生する熱を効率良く放熱するための回路基板が検討されている。効率良く放熱するためには、回路基板を構成する基板材料の熱抵抗、基板材料と絶縁材料との間の熱抵抗、および絶縁材料と電極材料との間の熱抵抗をいかに小さくするかが課題である。例えば、銅やアルミニウム等の高熱伝導性の金属ベース基板を用い、該基板の表面に、高熱伝導性フィラーを含有した熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂により絶縁層を形成し、次いで、該絶縁層上に金属箔を加熱プレスした金属ベース回路基板が提案されている（特許文献１〜４参照）。一方、回路基板の応力緩和性を向上させるため、金属ベース基板上に、ゴム組成物層と樹脂組成物層の多層構造を有する絶縁層を介して回路を有する金属ベース回路基板が提案されている（特許文献５参照）。
【０００３】
しかし、これらの金属ベース回路基板は、ＬＥＤモジュールのような、発光した光を効率良く反射し、かつ発生する熱を効率良く放熱しなければならない光学装置用金属ベース回路基板には好適でないという問題があった。
【特許文献１】特開平７−３２０５３８号公報
【特許文献２】特開平８−２６４９１２号公報
【特許文献３】特開２００２−３２２３７２号公報
【特許文献４】特開２００３−２２９５０８号公報
【特許文献５】特開平１１−１５０３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ＬＥＤモジュール等の光学装置に好適である、発光した光を効率良く反射し、かつ発生する熱を効率良く放熱できる金属ベース回路基板、およびこのような回路基板を効率良く製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の光学装置用金属ベース回路基板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース基板上に絶縁層を介して回路を有する金属ベース回路基板であって、前記絶縁層が透明シリコーン架橋物により形成されており、前記回路が前記絶縁層上に直接形成されていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の光学装置用金属ベース回路基板の製造方法は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース基板の表面に、架橋性シリコーンを塗布した後、架橋して、透明シリコーン架橋物からなる絶縁層を形成し、次いで、該絶縁層上に、ｉ）電解もしくは無電解メッキにより導電層を形成した後、エッチングするか、あるいはii）導電インクで印刷することにより、回路を直接形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光学装置用金属ベース回路基板は、ＬＥＤモジュール等の光学装置から発光される光を効率良く反射し、かつ発生する熱を効率良く放熱できるという特徴があり、また、本発明の製造方法は、このような回路基板を効率良く製造することができるという特徴がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
はじめに、本発明の光学装置用金属ベース回路基板を詳細に説明する。
本回路基板における金属ベース基板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。これは、加工性が優れ、比較的安価で、しかも軽量であるため移動機器用の回路基板として好適であるからである。また、アルミニウムは紫外線領域から可視光領域の光に対して高い反射率を有しているため、凹面状の反射鏡においても高い反射率により外部放射効率が高くなるので、レンズ型ＬＥＤモジュールのみならず、高い輝度を実現できる反射型ＬＥＤモジュールに適用することができる。さらに、アルミニウムは紫外線領域の光に対して反射率が高いので、本回路基板を、紫外線発光素子を搭載したレンズ型ＬＥＤモジュールあるいは反射型紫外線ＬＥＤモジュールに適用することができる。この金属ベース基板の厚みは限定されないが、好ましくは、０.１５ｍｍ〜５.０ｍｍの範囲内であり、特に好ましくは、０.５ｍｍ〜３.０ｍｍの範囲内である。
【０００９】
本回路基板における絶縁層は、透明シリコーン架橋物により形成されている。この絶縁層を形成するための架橋性シリコーンとしては、例えば、付加反応架橋性シリコーン、縮合反応架橋性シリコーン、紫外線架橋性シリコーンが挙げられる。この架橋性シリコーンは、高硬度のシリコーン架橋物を得ることができることから、架橋性シリコーンレジンであることが好ましい。この架橋性シリコーンレジンとしては、例えば、水素シルセスキオキサン、二官能性シロキサン単位と三官能性シロキサン単位からなるＤＴ型シリコーンレジンが挙げられる。この架橋性シリコーンは、金属ベース基板に対して接着性を有するが、さらに十分な接着性を得るため、この架橋性シリコーンにシランカップリング剤、チタンカップリング剤等のカップリング剤を添加しても良い。
【００１０】
この絶縁層を形成するシリコーン架橋物は、その絶縁層の厚さにおいて透明であれば、その光透過率は限定されないが、紫外線領域から可視光領域、例えば、３８０ｎｍにおける光透過率が８０％以上であることが好ましく、特に、９０％以上であることが好ましい。これにより、本回路基板は、ＬＥＤモジュール用として好適であり、ＬＥＤから発光される光を金属ベース基板により効率良く反射することが可能である。また、このシリコーン架橋物の比誘電率は限定されないが、電子部品の高周波数化に伴う信号の遅延が生じ難いことから、４.０以下であることが好ましく、さらには、３.５以下であることが好ましく、特には、３.０以下であることが好ましい。また、このシリコーン架橋物の硬度は限定されないが、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−４：１９９９「塗料一般試験方法  引っかき硬度（鉛筆法）」に規定の鉛筆硬度が２Ｈ以上であることが好ましい。
【００１１】
本回路基板において、絶縁層の厚さは限定されないが、電気絶縁性と放熱性の両方を満足することができることから、１０μｍ以下であることが好ましく、さらには、１〜５μｍの範囲内であることが好ましい。これは、絶縁層の厚さが薄くなると、回路との密着性を向上させることが難しくなるからであり、一方、この厚さが厚くなると、回路基板の放熱性が低下する傾向があるからである。
【００１２】
また、本回路基板では、回路が絶縁層上に直接形成されていることを特徴とする。このため回路と絶縁層との間の熱抵抗が小さくなるという効果がある。回路を絶縁層上に直接形成する方法としては、例えば、絶縁層上に電解もしくは無電解メッキにより導電層を形成した後、該導電層をエッチングして回路を形成する方法、あるいは絶縁層上に導電インクで回路を印刷する方法が挙げられる。
【００１３】
なお、本回路基板では、回路上にさらに透明性を有する絶縁層を形成してもよい。この絶縁層は、回路の腐食防止や耐湿性の向上のために施されるものである。このような絶縁層は限定されず、架橋したもの、あるいは非架橋のものであってもよく、さらに、エラストマー状のものであっても、またリジッドなものであってもよい。このような絶縁層を形成する材料は限定されず、例えば、前記と同様の架橋性シリコーンを用いてもよい。さらに、本回路基板では、絶縁層を形成しない面に、金属ベース基板の腐食防止や傷つき防止のための保護フィルムを密着させてもよい。この保護フィルムは、使用の際に必要に応じて除去することができる。
【００１４】
次に、本発明の光学装置用金属ベース回路基板の製造方法を詳細に説明する。
本方法では、はじめに、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース基板の表面に架橋性シリコーンを塗布する。この架橋性シリコーンは前記の通りである。この架橋性シリコーンを金属ベース基板の表面に塗布する方法は限定されず、公知の方法を用いることができるが、均一な膜厚に塗布するため、例えば、スピンコーター等を用いることができる。
【００１５】
次いで、本方法では、架橋性シリコーンを架橋することにより、透明シリコーン架橋物からなる絶縁層を形成する。架橋性シリコーンを架橋する方法は限定されず、熱により架橋する場合には、これを１５０℃〜２５０℃に加熱することが好ましい。
【００１６】
本方法において、絶縁層上に回路を直接形成する方法としては、絶縁層上に、ｉ）電解もしくは無電解メッキにより導電層を形成した後、該導電層をエッチングする方法、あるいはii）導電インクで印刷する方法が挙げられる。
【００１７】
方法ｉ）としては、電解、無電解、真空、溶融等のメッキ法が挙げられ、特に、無電解メッキ法が好ましい。この無電解メッキ法では、銀、銅等の導電層を直接形成する方法、あるいは、無電解メッキによって導電層の下地を形成し、その上に電解メッキにより、銀や銅の導電層を形成する方法が挙げられる。その後、エッチング等により、回路を形成することができる。エッチングの方法としては、公知の方法を適用することができる。
【００１８】
また、方法ii）としては、ステンシル、メッシュ、スクリーン等による印刷法、あるいは転写法、インクジェット法が例示される。この方法によれば、絶縁層上に直接回路を形成することができる。
【００１９】
本方法では、回路上にさらに透明性を有する絶縁層を形成したり、絶縁層を形成しない面に、金属ベース基板の腐食防止や傷つき防止のための保護フィルムを密着させてもよい。このような絶縁層を形成する材料は限定されず、例えば、前記と同様の架橋性シリコーンを用いてもよい。
【実施例】
【００２０】
本発明の光学装置用金属ベース回路基板およびその製造方法を実施例・比較例により詳細に説明する。なお、光学装置用金属ベース回路基板の評価は次の通りである。
［鉛筆硬度］
架橋性シリコーンを実施例と同様の方法でアルミニウム基板上にコートし、所定の条件で架橋させ透明シリコーン架橋物を形成した。このシリコーン架橋物の鉛筆硬度をＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−４：１９９９「塗料一般試験方法  引っかき硬度（鉛筆法）」に従って求めた。
［熱伝導率］
実施例・比較例で作製した金属ベース回路基板を１０ｍｍ角の大きさに切り出し、放熱グリース（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のＳＣ１０２）を介して樹脂材料熱抵抗測定装置（株式会社日立製作所製）により熱抵抗を測定した。次に、その放熱グリースの熱抵抗値を補正した値からこの金属ベース回路基板の熱伝導率を求めた。
［誘電率、絶縁破壊強さ］
架橋性シリコーンを実施例と同様の方法でアルミニウム基板上にコートし、所定の条件で架橋させ透明シリコーン架橋物を形成した。このシリコーン架橋物の１ＭＨｚにおける誘電率を測定した。また、このシリコーン架橋物の絶縁破壊電圧を測定し、絶縁破壊強さを求めた。
［光透過率］
架橋性シリコーンを実施例と同様の方法で透明ガラス板上にコートし、所定の条件で架橋させ透明シリコーン架橋物を形成した。このシリコーン架橋物の光透過率（波長：３８０ｎｍ）を分光光度計で測定した。
［反射率］
金属ベース回路基板に光（波長：２８０〜８００ｎｍ）を当て、分光反射率計で初期の反射率を測定した。次に、金属ベース回路基板を１５０℃で１０００時間加熱処理した後、金属ベース回路基板に光を当て、高温エージング後の反射率を測定した。
［発光効率］
擬似白色ＬＥＤを金属ベース回路基板上に搭載し、波長２７０〜８００ｎｍにおける初期の発光効率を測定した。次に、ＬＥＤを搭載した金属ベース回路基板を１５０℃で１０００時間加熱処理した後、波長２７０〜８００ｎｍにおける高温エージング後の発光効率を測定した。
【００２１】
［実施例１］
以下の手順で図１に示される金属ベース回路基板を作製した。
架橋性シリコーンレジン溶液（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のＡＹ４２−１７０）を、厚さ３ｍｍ、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍのアルミニウム基板に滴下した後、スピンコーター（前回転：５００ｒｐｍ／本回転：２,０００ｒｐｍ）でスピンコーティングした。次いで、１５０℃の熱風循環式オーブンで３０分加熱することにより、アルミニウム基板上に透明シリコーン架橋物からなる絶縁層１を形成した。
【００２２】
次に、硝酸銀のアンモニア水溶液中で銀錯体を作り、酒石酸カリウムナトリウムの１０％溶液を還元液として上記のアルミニウム基板を無電解銀メッキした。その後、アルミニウム基板の銀メッキ層を塩化第二鉄水溶液でエッチングして、厚さ５μｍの銀製回路を形成した。
このようにして作製したアルミニウムベース回路基板の特性を測定し、その結果を表１に示した。
【００２３】
［実施例２］
以下の手順で図１に示される金属ベース回路基板を作製した。
架橋性水素シルセスキオキサン樹脂溶液（ダウコーニング社製のＦＯｘ）を、厚さ３ｍｍ、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍのアルミニウム基板に滴下した後、スピンコーター（２,０００ｒｐｍ）でスピンコーティングした。次いで、２５０℃の熱風循環式オーブンで３０分加熱することにより、アルミニウム基板上に透明シリコーン架橋物からなる絶縁層１を形成した。
【００２４】
次に、アルミニウム基板の絶縁層１上に熱架橋性のシリコーン系導電性接着剤（銀フィラー含有）をステンシル印刷法により、所望の回路パターンに印刷した後、１５０℃の熱風循環式オーブンで３０分間加熱することにより硬化させ、厚さ１０μｍの回路を形成した。
このようにして作製したアルミニウムベース回路基板の特性を測定し、その結果を表１に示した。
【００２５】
［実施例３］
以下の手順で図２に示される金属ベース回路基板を作製した。
架橋性シリコーンレジン溶液（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のＳＲ２５１０）を、厚さ３ｍｍ、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍのアルミニウム基板に滴下した後、スピンコーター（１,５００ｒｐｍ）でスピンコーティングした。次いで、１５０℃の熱風循環式オーブンで３０分加熱することにより、アルミニウム基板上に透明シリコーン架橋物からなる絶縁層１を形成した。
【００２６】
次に、硝酸銀のアンモニア水溶液中で銀錯体を作り、酒石酸カリウムナトリウムの１０％溶液を還元液として上記のアルミニウム基板を無電解銀メッキした。その後、アルミニウム基板の銀メッキ層を塩化第二鉄水溶液でエッチングして、厚さ５μｍの銀製回路を形成した。続いて、絶縁層１および銀製回路上に、架橋性シリコーンレジン溶液（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のＡＹ４２−１７０）をコーティングし、１５０℃の熱風循環式オーブンで３０分加熱することにより透明シリコーン架橋物からなる絶縁層２を形成した。
このようにして作製したアルミニウムベース回路基板の特性を測定し、その結果を表１に示した。
【００２７】
［比較例１］
以下の手順で従来の金属ベース回路基板を作製した。
厚さ３ｍｍ、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍのアルミニウム基板に、アルミナ含有の絶縁放熱性シリコーン系接着剤（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のＳＥ４４５０）を塗布した後、厚さ３５μｍの銅箔を貼り合わせ、１５０℃のオーブン中で１時間加熱して、アルミニウム基板に銅箔を接着した。
【００２８】
次に、アルミニウム基板の銅箔を塩化第二鉄水溶液でエッチングして、厚さ３５μｍの銅製回路を形成した。このようにして作製したアルミニウムベース回路基板の特性を測定し、その結果を表１に示した。なお、絶縁性放熱性シリコーン系接着剤は灰色であり、反射効率が極端に低かった。
【００２９】
［比較例２］
以下の手順で比較の金属ベース回路基板を作製した。
１００重量部のエピコート８２８（ジャパンエポキシレジン株式会社製）、３０重量部のエピキュア１１３（ジャパンエポキシレジン株式会社製）、および微量のシリカを混合してビスフェノールＡ型エポキシ樹脂組成物を調製した。
【００３０】
このエポキシ樹脂組成物を、厚さ３ｍｍ、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍのアルミニウム基板に塗布した後、厚さ３５μｍの銅箔を貼り合わせ、１８０℃のオーブン中で１時間加熱して、アルミニウム基板に銅箔を接着した。
【００３１】
次に、アルミニウム基板の銅箔を塩化第二鉄水溶液でエッチングして、厚さ３５μｍの銅製回路を形成した。このようにして作製したアルミニウムベース回路基板の特性を測定し、その結果を表１に示した。なお、このアルミニウムベース回路基板は、高温エージングにより、絶縁性および回路の導電性が著しく低下した。
【００３２】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の光学装置用金属ベース回路基板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ベース基板および透明シリコーン架橋物からなる絶縁層を有するので、放熱性に優れ、発光素子の発光効率を向上させることができるので、ＬＥＤモジュール用の金属ベース回路基板として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の光学装置用金属ベース回路基板の断面図である。
【図２】本発明の他の光学装置用金属ベース回路基板の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  金属ベース基板
２  絶縁層１
３  回路
４  絶縁層２
【図１】
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【図２】
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