(57)【要約】【課題】放熱性を高めるとともに照射効率を高めるＬＥＤ用基板を安価に提供することを目的としている。【解決手段】凹部２ａを有する樹脂構造物よりなる絶縁体２の表面に反射率の高い表面を持つ、導電性金属板からなる回路パターン３を貼り付けることを特徴とする基板の製造方法であり、高い放熱性と回路パターンが反射板を兼ねることによる低コストを実現した。また、放熱性や発光性の必要度に応じて樹脂構造物の材料を選択したり、回路パターンの面積や厚みを変えたり、あるいは表面のめっきの種類を選択して反射率を変えるなどして、所望の特性を自由に得ることができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性金属板からなる回路パターンが凹部を有するようにあらかじめ成形されており、前記凹部と嵌め合う凸部を有する金型に固定された状態で樹脂を積層し、金型内で加圧と加熱を行い、未硬化の前記樹脂を硬化することを特徴とする基板の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂がプレゲル材を含んでおり、半硬化状態にして金型から取り出すことを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
【請求項３】
樹脂を、凹部を有する樹脂構造物に成形した後硬化させ、その表面に導電性金属板からなる回路パターンを、熱伝導性接着剤を用いて貼り付けることを特徴とする基板の製造方法。
【請求項４】
プレゲル材を含んだ樹脂を、凹部を有する樹脂構造物に、成形時に重合反応がほとんど進んでいない半硬化状態にしておき、その表面に導電性金属板からなる回路パターンを貼り付けた後加熱して硬化させることを特徴とする基板の製造方法。
【請求項５】
凹部を有する樹脂構造物の成形時に半硬化状態にしておき、その表面に導電性金属板からなる回路パターンを埋め込んだ後加熱して硬化させることを特徴とする基板の製造方法。
【請求項６】
５００００Ｐａ以下の圧力の真空雰囲気中で行う請求項１〜５のいずれか一つに記載の基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＬＥＤ発光機器に用い、ＬＥＤを装着して、ＬＥＤから生ずる熱を放熱するとともに、ＬＥＤから生ずる光の照射効率を高めた基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化、小型化の要求に従い、電子部品の高密度、高機能化が一層叫ばれている。そのため、電子部品の小型化、高機能化、また高密度実装により、電子部品の温度上昇が大きな問題となり、電子部品の放熱を高める方法が重要な課題となってきている。
【０００３】
電子部品の中でもＬＥＤは温度が上がりすぎると発光量が減少するという特性があり、発光量を上げるためには放熱が不可欠である。
【０００４】
ＬＥＤの放熱を高める技術として、ＬＥＤを金属基板に装着し、ＬＥＤの背面から熱を拡散する方式が知られている。
【０００５】
図１２は従来の金属基板３０にＬＥＤを装着した状態の断面図である。図１２において、従来の構成では、ＬＥＤ５ａが、金属基板３０上の配線パターン３２に装着されている。金属板３１と配線パターン３２の間には絶縁層３３がある。ＬＥＤ５ａは配線パターン３２と絶縁層３３を介して金属板３１へ放熱を行うことができる。
【０００６】
また、金属基板３０上には円錐形の穴を持つ樹脂ブロック３４が積層されており、この円錐形の穴の内側には光沢めっき３５が施されている。これはＬＥＤ５ａの側面から出る光を反射させて上面に出すための反射板の役目をするものである。
【０００７】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００５−１５９０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の構成では、配線パターン３２は５０μｍ程度の厚さの銅箔であり、また絶縁層３３は樹脂フィルムであり熱伝導率が低いため十分な放熱ができないという問題点を有していた。また、ＬＥＤ５ａの発光は基板に垂直方向だけでなく並行方向にも行われるため並行方向に照射される光を生かすためにわざわざ反射板の機能を持つ部分めっきされたブロックを基板上に設置しなければならずコストアップになっていた。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するもので、放熱性を高めるとともに照射効率を高めるＬＥＤ用基板を安価に提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、円錐形の凹部を有する樹脂構造物とその表面に反射率の高い表面を持つ、導電性金属板からなる回路パターンを貼り付ける基板の製造方法を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
上記製造方法により、凹部の底部に装着されたＬＥＤの側面から照射された光は凹部がリフレクターとなり基板と垂直方向に反射するため照射効率を上げることができる。また、このリフレクターを構成している導電性金属板からなる回路パターンは肉厚を厚くできるため熱伝導率が大きく、放熱性を高めることができる。放熱性や発光性の必要度に応じて、凹部を有する樹脂構造物の材料を選択したり、導電性金属板からなる回路パターンの面積を変えたり厚みを変えたりあるいは表面のめっきの種類を選択して反射率を変えるなどして、所望の特性を自由に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、実施の形態を用いて、本発明の全請求項に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施形態１）
図１は本発明のＬＥＤ用基板にＬＥＤを装着した状態の断面図、図２は同斜視図である。
【００１４】
図１において、アルミ製の基台１の上には、無機フィラーを含有した熱伝導性樹脂でできた絶縁体２がすり鉢状(円錐形状)の凹み２ａを有した状態で接合されており、その表面には厚さ０．５ｍｍの銅板でできた回路パターン３が貼り付けられている。前記回路パターン３の表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている。ＬＥＤ５はこの基板の凹み２ａ部の底にフェイスダウンの状態でバンプ６を介して接合されている。図１の矢印はＬＥＤ５から出る光の道筋を示す。この絶縁体２は、無機フィラーを含有した絶縁樹脂からなるとともに、この無機フィラーの熱伝導率を絶縁樹脂の熱伝導率よりも大きくしたものである。
【００１５】
無機フィラーは、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＢＮおよびＡｌＮから選ばれる少なくとも一つを含んでいる。無機フィラーを用いると、放熱性が優れるが、特に、ＭｇＯを用いると線膨張係数を大きくでき、ＳｉＯ2を用いると誘電率を小さくでき、ＢＮを用いると線膨張係数を小さくできる。
【００１６】
無機フィラーは略球形状で、その直径は０．１〜１００μｍであるが、粒径が小さいほど絶縁樹脂への充填率を向上できる。絶縁体２に占める無機フィラーの充填量は、熱伝導率を上げるために、７０〜９５重量％と高濃度に充填している。特に、本実施の形態では、無機フィラーは、平均粒径３μｍと平均粒径１２μｍの２種類のＡｌ2Ｏ3を混合したものを用いている。この大小２種類の粒径のＡｌ2Ｏ3を用いることによって、大きな粒径のＡｌ2Ｏ3の隙間に小さな粒径のＡｌ2Ｏ3を充填できるので、Ａｌ2Ｏ3を９０重量％近くまで高濃度に充填できるものである。この場合、絶縁体２の熱伝導率は５Ｗ／ｍＫ程度となる。
【００１７】
熱硬化性の絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂の内、少なくとも１種類の樹脂を含んでいる。これらの樹脂は耐熱性や電気絶縁性に優れている。
【００１８】
絶縁体２の厚さは、薄くすれば、回路パターン３に装着したＬＥＤ５に生じる熱を基台１に伝えやすいが、逆に絶縁耐圧が問題となり、厚すぎると、熱抵抗が大きくなるので、絶縁耐圧と熱抵抗を考慮して最適な厚さに設定すれば良い。
【００１９】
金属製の基台１としては、熱伝導の良いアルミニウム、銅またはそれらを主成分とする合金からできている。特に、本実施の形態では、基台１の厚みを１ｍｍとしている。また、基台１としては、単なる板状のものだけでなく、より放熱性を高めるため、絶縁体２を積層した面とは反対側の面に、表面積を広げるためにフィン部を形成しても良い。全膨張係数は８×１０-6／℃〜２０×１０-6／℃としており、基台１やＬＥＤ５の線膨張係数に近づけることにより、基板全体の反りや歪みを小さくできる。
【００２０】
（実施形態２）
図３は本発明の他の実施形態を示す断面図、図４は同斜視図である。
【００２１】
図３において、アルミ製の基台１の上には、無機フィラーを含有した熱伝導性樹脂でできた絶縁体２がすり鉢状の凹み２ａを有した状態で接合されており、その表面には厚さ０．５ｍｍの銅板でできた回路パターン３が貼り付けられている。前記回路パターン３の表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている。ＬＥＤ５はこの基板の凹み２ａ部の底に設置されている。図３の矢印はＬＥＤ５から出る光の道筋を示す。ＬＥＤ５と回路パターン３との電気的配線はワイヤ７を用いたワイヤボンディング方式で形成されている。
【００２２】
（実施形態３）
図５は本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【００２３】
図５において、アルミ製の基台１の上には、無機フィラーを含有した熱伝導性樹脂でできた絶縁体２がすり鉢状の凹み２ａを有した状態で接合されており、その表面には厚さ０．５ｍｍの銅板でできた回路パターン３が埋め込まれている。前記回路パターン３の表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている。ＬＥＤ５はこの基板の凹み２ａ部の底に設置されている。図５の矢印はＬＥＤ５から出る光の道筋を示す。ＬＥＤ５と回路パターン３との電気的配線はワイヤ７を用いたワイヤボンディング方式で形成されている。
【００２４】
（実施形態４）
図６は本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【００２５】
図６において、アルミ製の基台１の上には、無機フィラーを含有した熱伝導性樹脂でできた絶縁体２がすり鉢状の凹み２ａを有した状態で接合されており、その表面には無電解めっきによる回路パターン４が形成されている。この図６では図示していないが図５と同じく、ＬＥＤ５はこの基板の凹み２ａ部の底に設置され、ＬＥＤ５と回路パターン４との電気的配線はワイヤ７を用いたワイヤボンディング方式で接続される。
【００２６】
このようなＬＥＤ用基板の製造工程は次の通りである。
【００２７】
図７は本発明のＬＥＤ用基板の製造工程を示す図である。
【００２８】
図７(ａ)において、表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている厚さ０．５ｍｍの銅板でできた回路パターン３が円錐形の凹部３ａを有するように成形されており、その円錐形の凹部３ａと嵌め合う凸部１１ａを有する下金型に固定された状態にあり、絶縁体２が積層されたアルミ製の基台１を上金型１２でガイドしながら押し板１３で押し込み、図７(ｂ)のごとく金型内で加圧と加熱を行い、未硬化の絶縁体２を硬化することにより回路パターン３が絶縁体２に埋め込まれ、一体化したＬＥＤ用基板が形成される。この時、絶縁体２に含まれる未硬化の熱硬化性の絶縁樹脂を上下金型１１，１２から取り出すに十分な硬さに硬化させるには１２０℃で１０分以上の時間を有する。そこでこの時間を短縮して生産性を上げるためにプレゲル剤を混ぜる。プレゲル材は、熱可塑性樹脂パウダーであり、未硬化の熱硬化性の絶縁樹脂の液状成分を吸収して膨張し、未硬化の絶縁樹脂がゲルとなるように作用する働きをする。プレゲル剤は１２０℃の温度では１分程度で作用し、金型から取り出すに十分な硬さにすることができるため生産性を上げることができる。
【００２９】
図８は本発明のＬＥＤ用基板の他の製造工程を示す図である。
【００３０】
図８のように、表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている厚さ０．５ｍｍの銅板でできた回路パターン３は円錐形の凹部３ａを有するように成形されており、その円錐形の凹部３ａと嵌め合う凹部２ａを有する、すでに硬化した状態にある絶縁体２の上に接着剤（図示せず）を介して積層することにより回路パターン３を絶縁体２の上に貼り付けるものである。
【００３１】
図９は本発明のＬＥＤ用基板の他の製造工程を示す図である。
【００３２】
図９のように、表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている厚さ０．５ｍｍの銅板でできた回路パターン３が、円錐形の凹部３ａを有するように成形されており、その円錐形の凹部３ａと嵌め合う凹部２ａを有する、未だ重合反応しておらずプレゲル剤によって半硬化状態にある絶縁体２の上に積層した後に加熱することにより、回路パターン３を絶縁体２の上に貼り付けるものである。
【００３３】
図１０は本発明のＬＥＤ用基板の他の製造工程を示す図である。
【００３４】
図１０のように、表面にはニッケル下地の錫めっき処理が施されている厚さ０．５ｍｍの銅板でできた回路パターン３が円錐形の凹部３ａを有するように成形されており、その円錐形の凹部３ａと嵌め合う凹部２ａを有する、未だ重合反応しておらずプレゲル剤によって半硬化状態にある絶縁体２の上に積層した後に加熱することにより図１１のように、回路パターン３を絶縁体２の上に埋め込むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように本発明のＬＥＤ用基板は、放熱性と光の反射による集光機能を持つことにより、また、回路パターンと反射板が一体となることにより低コストでＬＥＤの性能を十分引き出すことのできる基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態における基板にＬＥＤを装着した断面図
【図２】本発明の一実施の形態における基板にＬＥＤを装着した斜視図
【図３】本発明の他の実施の形態における基板にＬＥＤを装着した断面図
【図４】本発明の他の実施の形態における基板にＬＥＤを装着した斜視図
【図５】本発明の他の実施の形態における基板にＬＥＤを装着した断面図
【図６】本発明の他の実施の形態における基板にＬＥＤを装着した断面図
【図７】（ａ）（ｂ）は、本発明の一実施形態の基板の製造工程を示す断面図
【図８】本発明の基板の他の製造工程を示す断面図
【図９】本発明の基板の他の製造工程を示す断面図
【図１０】本発明の基板の他の製造工程を示す断面図
【図１１】図１０の基板の製造工程を示す断面図
【図１２】従来の金属基板にＬＥＤを装着した状態の断面図
【符号の説明】
【００３７】
１  基台
２  絶縁体
３  回路パターン
４  めっきによる回路パターン
５  ＬＥＤ素子
６  バンプ
７  ワイヤ
１１  下金型
１２  上金型
１３  押し板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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