(57)【要約】【課題】  耐マイグレーション性に優れたＬＥＤ実装基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】  実施形態のＬＥＤ実装基板は、セラミックで構成された基板１と、基板１上に設けられた少なくとも一対の導電パターン２１、２２と、一対の電極部４１、４２を備え、電極部４１は一方の導電パターン、電極部４２は他方の導電パターンに配置されたＬＥＤ４と、基板１上の一対の導電パターン２１、２２間に設けられたレジスト層５と、を具備する【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックで構成された基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一対の導電パターンと、一対の電極部を備え、一方の前記電極部は一方の前記導電パターン、他方の前記電極部は他方の前記導電パターンに配置されたＬＥＤと、前記基板上の一対の前記導電パターン間に設けられたレジスト層と、を具備するＬＥＤ実装基板。
【請求項２】
一対の前記導電パターンの距離Ａと前記レジスト層の幅Ｄとの関係Ｄ／Ａが５０％以上、および／または前記レジスト層の高さＥが５μｍ以上である請求項１に記載のＬＥＤ実装基板。
【請求項３】
セラミックで構成された基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一対の導電パターンと、一対の電極部を備え、一方の前記電極部は一方の前記導電パターン、他方の前記電極部は他方の前記導電パターンに配置されたＬＥＤと、一対の前記導電パターン間の前記基板上に設けられたレジスト層と、を具備するＬＥＤ実装基板の製造方法であって、
前記レジスト層は、スクリーン印刷により設けられ、前記スクリーン印刷における印刷方向は、一対の前記電極部を結ぶ方向に沿うように行われるＬＥＤ実装基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、液晶テレビ、液晶モニター、天井灯、方向指示灯、尾灯、ライセンス灯などの車載用照明等、様々な照明に用いられるＬＥＤ実装基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放電灯や電球に置き換わる光源として、導電パターンを設けた基板にＬＥＤを実装したＬＥＤ実装基板が注目を浴びている。その基板には、樹脂製の基板と比較して熱伝導性に優れるセラミック製の基板が使用され始めており、ＬＥＤの弱点である放熱の問題が解決されると期待されている。
【０００３】
このようなＬＥＤ実装基板では、導電パターン同士が短絡する現象であるマイグレーションが発生しないことが要求される。特に、最近では小型で高出力のＬＥＤが開発されており、このようなＬＥＤでは導電パターン同士が近接することになるため、マイグレーションの抑制が困難になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２９６４６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１９７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、耐マイグレーション性に優れたＬＥＤ実装基板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、実施形態のＬＥＤ実装基板は、セラミックで構成された基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一対の導電パターンと、一対の電極部を備え、一方の前記電極部は一方の前記導電パターン、他方の前記電極部は他方の前記導電パターンに配置されたＬＥＤと、前記基板上の一対の前記導電パターン間に設けられたレジスト層と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態のＬＥＤ実装基板について説明するための図である。
【図２】第１の実施形態のＬＥＤ実装基板においてＬＥＤを取り外した状態について説明するための図である。
【図３】第１の実施形態のＬＥＤ実装基板においてＺ−Ｚ’断面を矢印方向から見た図について説明するための図である。
【図４】第１の実施形態のＬＥＤ実装基板の製造方法におけるスクリーン印刷について説明するための図である。
【図５】パラジウム（Ｐｄ）の割合とマイグレーション発生時間について説明するための図である。
【図６】ＬＥＤ実装基板のさらに望ましい構成について説明するための図である。
【図７】第２の実施形態のＬＥＤ実装基板について説明するための図である。
【図８】第３の実施形態のＬＥＤ実装基板について説明するための図である。
【図９】ＬＥＤ実装基板の他の例について説明するための図である。
【０００８】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態のＬＥＤ実装基板について、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態のＬＥＤ実装基板について説明するための図、図２は第１の実施形態のＬＥＤ実装基板において一部の部品を取り外した状態について説明するための図である。便宜上、基板１の一辺に沿う方向をＸ、基板１の他の一辺に沿う方向をＹと称して説明する。
【００１０】
ＬＥＤ実装基板は、主要部として基板１を備えている。基板１は、絶縁性および熱伝導性に優れた酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などのセラミックからなる基板である。
【００１１】
基板１の一方の面上には、一対の導電パターン２１、２２が設けられている。導電パターン２１、２２は、例えば銀（Ａｇ）で構成された導体である。導電パターン２１、２２は、本実施形態ではそれぞれ４つずつである。４つの導電パターン２１はＸ方向に沿うように一直線状に形成され、４つの導電パターン２２もＸ方向に沿うように一直線状に形成されている。すなわち、導電パターン２１と導電パターン２２は略平行に離間した状態で設けられている。図２に示すように、導電パターン２１は、端部にランド部２１１、２１２、導電パターン２２は、ランド部２２１、２２２を備えている。
【００１２】
また、基板１の面上には、接続部３１、３２が形成されている。接続部３１、３２は、導電パターンに電力を供給するための部分であり、例えば銀（Ａｇ）で構成されている。接続部３１は導電パターン２１の一端と、接続部３２は導電パターン２２の一端と接続されている。なお、これらは導電パターン２１、２２と一体形成されていてもよい。
【００１３】
導電パターン２１、２２の面上には、ＬＥＤ４が配置されている。ＬＥＤ４は、パッケージと、パッケージ内部に配置された半導体チップと、半導体チップをパッケージ内に封止する封止樹脂と、パッケージの底面に設けられた一対の電極部４１、４２と、を備えた、直方体状を呈する発光素子である。電極部４１、４２は、半導体チップに電力を供給する端子であり、例えば、電極部４１がアノード（陽極）、電極部４２がカソード（陰極）である。このＬＥＤ４のサイズは、縦・横・高さともに例えば１ｍｍ以下であり、電極部４１、４２間の距離Ｃは、例えば９００μｍ以下である。このような小型のＬＥＤとしては、例えば特開２００８−１１３０３９号公報にあるようなウエハ・レベル・パッケージ（ＷＬＰ）タイプのＬＥＤが挙げられる。本実施形態ではこのＬＥＤが７個使用されている。
【００１４】
ＬＥＤ４の配置について詳しく説明すると、ＬＥＤ４の電極部４１はランド部２１１またはランド部２２２に、電極部４２はランド部２１２またはランド部２２１に配置されている。すなわち、ＬＥＤ４は、図３に示すように一対の導電パターン２１、２２上に架かるように配置され、各ＬＥＤ４は直列接続されている。なお、導電パターン２１、２２の断線、ＬＥＤ４の故障対策のために、いくつかは並列接続としてもよい。
【００１５】
さらに、基板１の面上には、レジスト層５が設けられている。レジスト層５は導電パターン２１と導電パターン２２の間に、Ｘ方向に沿うように設けられた保護層である。すなわち、レジスト層５は、ランド２１１部とランド部２２１の間、およびランド２１２部とランド部２２２の間に介在している。このレジスト層５は、例えば耐電圧の高いガラスで構成されている。例えば、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）を含むビスマス系のガラスを使用することができる。
【００１６】
次に、本実施形態のＬＥＤ実装基板の一製造方法について説明する。
【００１７】
まず、基板１上に、導電ペーストをスクリーン印刷により塗布・焼成して導電パターン２１、２２および接続部３１、３２を形成する。塗布工程では、図４に示すように、スクレッパー６１から導電ペーストをメッシュスクリーン（図示なし）に充填させ、ゴム製のスキージ６２で基板１上に塗布・印刷していく。その際、印刷方向はＹ方向、すなわちその後の工程で配置されるＬＥＤの一対の電極部を結ぶ方向に行うのが望ましい。これは導電パターン２１、２２のＹ方向の幅のばらつきを小さくすることで、導電パターン２１と導電パターン２２の距離Ａのばらつきを小さくするためである。なお、導電ペーストには、例えば銀（Ａｇ）またはその粉末、有機溶剤、バインダ、ガラスフリットなどを含むペーストを使用できる。
【００１８】
次に、導電パターン２１と導電パターン２２の間の基板１上に、ガラスペーストをスクリーン印刷により塗布・焼成してレジスト層５を形成する。このスクリーン印刷は、レジスト層５の幅Ｄのばらつきを小さくするために、印刷方向はＹ方向、すなわちＬＥＤの一対の電極部を結ぶ方向に行うのが望ましい。なお、ガラスペーストには、例えばガラスフリット、有機溶剤、バインダ、増粘材等を含有する添加剤などを含むペーストを使用できる。
【００１９】
最後に、ランド部２１１またはランド部２２２に電極部４１、ランド部２１２またはランド部２２１に電極部４２を配置したのち、半田で溶接することで、ＬＥＤ実装基板が完成する。
【００２０】
以下に、本実施形態のＬＥＤ実装基板の一実施例を示す。
（実施例）
基板１：酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）製、厚み＝約０．６ｍｍ、
導電パターン２１、２２：銀（Ａｇ）、厚み＝約６μｍ、距離Ａ＝約２００μｍ、
ＬＥＤ４：窒化ガリウム（ＧａＮ）系の半導体チップを備えたＷＬＰタイプのＬＥＤを７個使用、縦＝約１．０ｍｍ、横＝約０．５ｍｍ、高さ＝約０．５ｍｍ、距離Ｂを約２００μｍ、基板１との距離Ｃ＝１２μｍ、
レジスト層５：ビスマス系ＬＥＤ実装基板と、レジスト層５を形成していない比較例のＬＥＤ実装基板とについて、気温８５℃、湿度９５％の高温高湿雰囲気で、１１２Ｖ（ＬＥＤ１個当たり１６Ｖ）を印加する試験を行った。その結果、実施例では点灯時間が５００時間経過してもマイグレーションが発生しなかったのに対し、比較例では点灯時間が２０時間でマイグレーションが発生した。比較例で発生したマイグレーションの場所は、導電パターン２１、２２間である。これは、導電パターン２１、２２間が短いために生じたと考えられる。導電パターン２１、２２間の距離Ａが９００μｍ以下、特には４００μｍ以下では、マイグレーションが発生しやすい。これに対し、実施例では、導電パターン２１、２２間にレジスト層５を設けることで、導電パターン２１、２２間が短くてもマイグレーションを抑制することができた。
【００２１】
なお、マイグレーションの発生を抑制するために、さらに次の構成の一または複数を採用するのが望ましい。
【００２２】
導電パターン２１、２２を銀とパラジウムの合金（Ａｇ／Ｐｄ）で構成するのが望ましい。銀とパラジウムの合金（Ａｇ／Ｐｄ）は、銀（Ａｇ）や銀とプラチナの合金（Ａｇ／Ｐｔ）などと比較して、耐マイグレーション性に優れるためである。特に、図５に示すように、導電パターン２１、２２に含まれる銀とパラジウムの総量におけるパラジウム（Ｐｄ）の割合は、マイグレーション発生時間が顕著に長くなる２０％以上、さらには３０％以上であるのが望まれる。ただし、パラジウム（Ｐｄ）が多くなると、導体抵抗およびコストが高くなってしまうことから、パラジウム（Ｐｄ）の割合は８０％以下、さらには５０％以下であるのが望ましい。なお、導電パターン２１、２２に含まれる銀とパラジウムの総量におけるパラジウム（Ｐｄ）の割合は、ＥＰＭＡ装置により測定される銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）のＥｌｅｍｅｎｔ  Ｍａｓｓ（％）から算出することができる。銀と白金の合金（Ａｇ／Ｐｔ）で構成してもよい。
【００２３】
また、導電パターン２１、２２の表面を、メッキしてもよい。具体的には、図６に示すように、導電パターン２１、２２を覆うように、メッキ層７１、７２を設けてもよい。メッキ層７１、７２を設けることで、それがない場合よりもマイグレーションが発生しにくくなるためである。メッキ層７１、７２の材料としては、ニッケル（Ｎｉ）および／または金（Ａｕ）を含むものが好適である。
【００２４】
また、レジスト層５の一対の導電パターン２１、２２を結ぶ方向の幅Ｄと、一対の導電パターン２１、２２の距離Ａの関係Ｄ／Ａは、５０％以上であるのが望ましい。Ｄ／Ａが小さいとマイグレーション抑制効果が薄いためである。Ｄ／Ａが７０％以上であるとさらに望ましい。なお、Ｄ／Ａが１００％、つまりレジスト層５と電極パターン２１、２２とが接触する状態でも効果を得ることができる。が、レジスト層５が導電パターン２１、２２の面上にも形成されてしまうとＬＥＤ４との導通が悪くなるため、製造ばらつき等を考慮すると、Ｄ／Ａは９０％以下であるのが好適である。また、同様の理由から、レジスト層５の高さＥは、５μｍ以上であるのが望ましい。
【００２５】
第１の実施形態においては、基板１上の導電パターン２１と導電パターン２２の間にレジスト層５を設けたことで、ＬＥＤ４が小型であるために、導電パターン２１と導電パターン２２の間の距離Ａが９００μｍ以下であるような設計でも、マイグレーションの発生を抑制することができる。また、レジスト層５の幅Ｄと一対の導電パターン２１、２２の距離Ａとの関係Ｄ／Ａを５０％以上、および／またはレジスト層５の高さＥを５μｍ以上としたことで、さらにマイグレーションの発生を抑制することができる。なお、レジスト層５を、一対の電極部４１、４２を結ぶ方向に沿うようにスクリーン印刷を行って形成することで、幅Ｄのばらつきを小さくすることができる。
【００２６】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態のＬＥＤ実装基板について説明するための図である。この第２の実施形態の各部について、第１の実施形態のＬＥＤ実装基板の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００２７】
第２の実施形態では、ＬＥＤ４ごとにレジスト層５１〜５７を形成している。すなわち、ランド部２１１とランド部２２１の間、ランド部２１２とランド部２２２の間のみにレジスト層を形成している。この構成では、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、レジスト層５１〜５７に用いる材料の削減が可能となる。
【００２８】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態のＬＥＤ実装基板について説明するための図である。
【００２９】
第３の実施形態では、導電パターン２１と導電パターン２２をＸ方向に沿うように、かつ一直線状に形成し、その上にＬＥＤ４を配置するとともに、第２の実施形態と同様、ＬＥＤ４ごとにレジスト層５１〜５６を形成している。この構成では、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、レジスト層５１〜５６に用いる材料の削減が可能となる。なお、この実施形態におけるスクリーン印刷は、Ｘ方向に沿う方向に行うのが望ましい。
【００３０】
本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００３１】
例えば、導電パターン２１、２２は、他の導電材料、ガラス、ペースト中に存在する有機溶剤、バインダ、不純物などを含んでいてもよい。すなわち、「構成されていると表現されている場合、それのみに限定されるものではなく、他の成分も許容するものと解釈すべきである。
【００３２】
導電パターン２１（２２）は、図９に示すように、ＬＥＤ４を配置したときに、ＬＥＤ４からはみ出すように形成してもよい。このような形状では、電極部４１、４２に対するランド部２１１〜２２２の面積を確保しやすくなるため、導電パターン２１、２２とＬＥＤ４の導通を良好にすることができる。また、はみ出している部分の形状は、角のない丸みを帯びた形状であってもよい。この形状は、角張った形状と比較して印刷精度が必要ないので、量産に適した形状であるといえる。なお、どちらの場合でも、隣接する導電パターン２１（２２）と導通しない程度の隙間は確保する必要がある。
【００３３】
レジスト層５は、シリコンなどの材料で構成してもよい。ただし、成形性や耐電圧などを考慮するとガラスが最適である。なお、レジスト層５も、有機溶剤、バインダ、不純物など、他の成分を含んでいてもよい。
【００３４】
この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１  基板
２  導電パターン
２１、２１１〜２１４  第１の導電パターン
２２  第２の導電パターン
２３  第３の導電パターン
３  オーバーコート層
７  ＬＥＤ素子
【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】
2013149636.tif 000009
【図８】
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【図９】
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