JP2009239036A

JP2009239036A - Ｌｅｄ基板

Info

Publication number: JP2009239036A
Application number: JP2008083504A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yoshida; 英樹吉田
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】本発明は、反射率と放熱性が高い反射部材を選択できることにより、発光効率が高く、輝度の経時的な変化が少ないうえ、高放熱性で劣化の少ないＬＥＤ基板を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、反射部材と、この反射部材に接着層により接着される配線板とを備え、上記配線板が、反射部材を露出させる貫通孔を有し、この貫通孔内であって、反射部材の直上にＬＥＤ素子を配置するＬＥＤ基板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ素子に代表される発光素子を搭載するＬＥＤ基板に関し、より詳細には、搭載した発光素子から発光される光を効率よく反射し、かつ放熱性のよい反射部材を有するＬＥＤ基板に関する。

発光素子から発光される光を反射させる反射部材として、銅箔に銅めっきや金めっきを使用したＬＥＤ基板が知られているが、このようなＬＥＤ基板では、ＬＥＤ素子からの光が赤色系の反射光となり、反射率が低下する。このため、十分な発光輝度が得難い。そこで、反射部材の表面に、銀、ニッケルなどの銀白色系の金属めっき薄膜を備えたＬＥＤ基板が開示されている（特許文献１、２）。
特開２００６−０８０１１７号公報特開２００７−１８９００６号公報

しかしながら、反射部材の表面が銀の場合、反射率が比較的高く、初期の発光輝度は得られるものの、点灯時間と共に発光輝度が低下する経時変化が生じ易い。このため、照明用途の場合は、輝度半減寿命４万時間が目標とされるが、このような要求には対応が難しい。

また、照明用途では、発光輝度の大きいことが要求されるが、同時に発熱も大きくなるため、ＬＥＤ基板としての劣化が生じ易い。このため、劣化抑制のために、放熱性向上が要求されるが、上記従来技術では、反射部材にめっきを行うため、使用できる反射部材の材質が限られていた。したがって、アルミニウムのような放熱性の高い部材を使用することが難しかった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、反射率と放熱性が高い反射部材を選択できることにより、発光効率が高く、輝度の経時的な変化が少ないうえ、高放熱性で劣化の少ないＬＥＤ基板を提供することを目的とする。

本発明は、次のものに関する。
（１）反射部材と、この反射部材に接着層により接着される配線板とを備え、上記配線板が、反射部材を露出させる貫通孔を有し、この貫通孔内であって、反射部材の直上にＬＥＤ素子を配置するＬＥＤ基板。
（２）（１）において、配線板が、絶縁層と、その片面に回路形成面を有する片面板であり、前記回路形成面と反対の面を反射部材に接着するＬＥＤ基板。
（３）（１）又は（２）において、回路形成面の高さが、ＬＥＤ素子高さ以下であるＬＥＤ基板。
（４）（１）乃至（３）の何れかにおいて、反射部材が、その表面に酸化皮膜を有するＬＥＤ基板。
（５）（１）乃至（４）の何れかにおいて、貫通孔の周縁が、回路形成面の配線回路との間に離間を有するＬＥＤ基板。

本発明によれば、反射率と放熱性が高い反射部材を選択できることにより、発光効率が高く、輝度の経時的な変化が少ないうえ、高放熱性で劣化の少ないＬＥＤ基板を提供することができる。

図１に、本発明のＬＥＤ基板１６の一例の断面図を示す。本発明のＬＥＤ基板１６は、反射部材４と、この反射部材４に接着層２により接着される配線板１５とを備え、上記配線板１５が、反射部材４を露出させる貫通孔３を有し、この貫通孔３内であって、反射部材４の直上にＬＥＤ素子６を配置するＬＥＤ基板１６である。

本発明の反射部材４は、ＬＥＤ素子６からの発光を反射するとともに、生じた熱を放熱するためのものである。反射部材４は、ＬＥＤ素子６からの発光を反射し、放熱性を有し、かつ後述する接着層２により接着可能なものであれば使用できる。例えば、銅や金等の赤色系金属材料や、銀、ニッケル、アルミニウムなどの銀白色系の金属材料が挙げられる。ＬＥＤ素子６からの発光が青色の場合（超高輝度ＬＥＤ素子）は、反射部材４として、銀、ニッケル、アルミニウムなどの銀白色系の金属材料が望ましい。また、室内照明用途等で、高い発光強度とともに高放熱性が要求される場合は、反射面を鏡面に調整した、いわゆる高反射アルミニウムであって、板厚が０．１〜０．８ｍｍのものを用いるのが望ましい。なお、高反射アルミニウムとは、金属アルミニウムの表面を鏡面に仕上げたうえで、その表面に反射率の高い酸化皮膜を形成したものである。これにより、超高輝度ＬＥＤ素子を搭載した場合でも、ＬＥＤ素子６からの発光を効率で反射でき、放熱性もよいので、高い発光強度とともに高放熱性が実現できる。このように、反射率と放熱性が高い反射部材４を選択できることにより、発光効率が高く、輝度の経時的な変化が少ないうえ、高放熱性で劣化の少ないＬＥＤ基板１６を提供することができる。

本発明の接着層２は、配線板１５と反射部材４とを接着するものである。配線板１５の絶縁層１と接着層２とを直接接着するものに限定されず、これらの間に銅箔や銅めっき等の他の部材を介在して接着するものを含む。接着層２としては、仮接着可能であるものであればよく、一般のパッケージ基板の製造において、構成材間の接着に使用されているものを使用することができる。例えば、高分子量エポキシ樹脂を主成分とする接着シート２等を使用することができる。接着シート２としては、ＡＳ−３０００、ＡＳ２６００Ｗ（日立化成工業株式会社製商品名）等が例示できる。接着シート２の厚みは、ＬＥＤ素子６の発光面の高さが約０．１ｍｍであるため、これと同等以下の０．０１〜０．１０ｍｍとするのが好ましい。

本発明の配線板１５は、絶縁層１と、その表層に形成された配線回路１４と、これらを貫通する貫通孔３とを有する。絶縁層１は、一般のパッケージ基板に用いられるものを使用することができ、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を含浸させた、いわゆるガラスエポキシ基板やガラスポリイミド基板を用いることができる。配線回路１４は、ＬＥＤ素子６への電力を供給するものであり、銅箔や銅めっきをエッチングすること等により形成され、表面にはワイアボンディングやはんだ付け性を付与するため、ニッケル−金めっき１２等により被覆される。配線回路１４は、絶縁層１の片面または両面に形成され、配線回路１４を形成した面を、回路形成面８という。貫通孔３は、配線板１５と反射部材４が接着層２により一体化された際に、反射部材４が露出する領域を設けるためのものであり、この領域内にＬＥＤ素子６を搭載するものである。例えば、絶縁基板をルータ、ドリル、レーザ等で加工することにより形成することができる。

反射部材４は、接着層２によって配線板１５と接着され、貫通孔３内に表面が露出する。このような構成により、反射部材４の表面を、高反射状態（鏡面状態）のまま、貫通孔３内に露出させることができる。また、接着層２により配線板１５と接着したままの状態で、めっき等を行わずに反射部材４として使用するので、反射部材４の材質を選択する際の自由度が拡大する。これにより、高反射率でかつ高放熱性である高反射アルミニウムを使用することも可能であり、ＬＥＤ素子６からの発光が青色の場合でも、ＬＥＤ素子６からの発光を高効率で反射できるので、高い発光強度が実現でき、また、反射率の経時変化も抑制される。さらに、ＬＥＤ素子６からの発熱が大きくても、放熱性が優れるので、長期間使用しても、熱による基板自体の劣化が少ないＬＥＤ基板１６を提供できる。

本発明において、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）素子は、光を放射する発光素子６の一種をいう。本発明で使用するＬＥＤ素子６としては、一般にＬＥＤ基板１６に使用されるものが使用できるが、特には青色の、いわゆる超高輝度ＬＥＤ素子であると、高反射率でかつ高放熱性である特徴を生かすことができるため望ましい。

ＬＥＤ素子６は、貫通孔３内であって、反射部材４の直上に搭載される。つまり、貫通孔３内であって、反射部材４の露出面５に、直接、ダイボンド剤等により搭載される。これにより、ＬＥＤ素子６の上部が開放された状態となる。このため、ＬＥＤ素子６から上方への発光に、反射部材４からの反射が加わり、開放された上方への発光を高効率で実現できる。

配線板１５が、絶縁層１と、その片面に回路形成面８を有する片面板であり、前記回路形成面８と反対の面を反射部材４に接着するのが望ましい。これにより、絶縁層１と接着層２とが接着されるので、配線回路１４と接着層２とを接着する場合に比べて、高い接着強度を得ることができる。配線回路１４と接着層２とを接着する場合は、配線回路１４の表面を、化学研磨や機械研磨等により粗面化することで、接着強度を満足することが可能となる。

回路形成面８の高さが、ＬＥＤ素子６高さ以下であるのが望ましい。これにより、ＬＥＤ素子６の上面が回路形成面８と同等以上の高さになるため、少なくとも、ＬＥＤ素子６の上面からの発光は貫通孔３の内壁に妨げられることがないため、上方に向かう発光輝度を確保できる。

反射部材４が、その表面に酸化皮膜を有するのが望ましい。つまり、反射部材４が金属の場合に、金属自体がＬＥＤ素子６からの発光を反射するのではなく、金属表面に形成した酸化皮膜の反射率が高いことによって、ＬＥＤ素子６からの発光を高効率で反射するのが望ましい。金属は一般に腐食を起こすいため、経時的に反射率が変化しやすいが、安定な酸化皮膜を形成し、この酸化皮膜に反射機能を持たせることにより、金属の腐食の進行を抑制し、反射率の経時変化を抑制することが可能になる。このような酸化皮膜は、例えば、高反射アルミニウムを使用することで実現できる。

貫通孔３の周縁が、回路形成面８の配線回路１４との間に離間９を有するのが望ましい。これにより、配線板１５に貫通孔３を設ける際に、ルータやドリルで加工する場合、加工する部分に配線回路１４がないので、バリが発生し難いため、配線板１５を複数枚重ねて貫通孔３を加工する際の加工性が向上する。また、レーザで貫通孔３を加工する場合も、加工する部分に配線回路１４がないので、絶縁層１のみを加工することになるため、加工が容易となる。このため、貫通孔３の仕上りが良好で、バリ除去の必要がないため、低コストでの加工が可能となる。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されない。

絶縁基板の両面に、１８μｍの銅箔を有した、厚さ０．０６ｍｍのＣＣＬ−ＨＬ８２０（三菱ガス化学株式会社製商品名）を準備し、一方の面（Ｌ１面）だけを全面マスキングし、他方の面（Ｌ２面）の全面の銅箔をエッチングで除去した。一方の面（Ｌ１面）にエッチングにより、配線回路１４を形成し、片面板を作成した。

次に、配線回路１４を形成した回路形成面８に、ソルダーレジスト１８を形成し、必要部分に金めっき処理を行った。使用したソルダーレジスト１８は、ＤＳＲ−２２００Ｗ１０−１３（タムラ化研株式会社製商品名）である。

次に、ニッケル−金めっき１２処理後、全面エッチングを行った面（Ｌ２面）に、接着シート２を仮付けした。使用した接着シート２は、ＡＳ−３０００（日立化成工業株式会社製商品名）の２５μｍタイプである。仮付け条件は、１４０℃、４ＭＰａ、３０分である。

次に、接着シート２を仮付けした状態で、ＬＥＤ搭載部となるアルミ面を露出させるための貫通孔３の穴あけを行った。穴あけは、ドリルまたはエンドミル、レーザのいずれを用いてもよい。貫通孔３は、長径６ｍｍ×短径１ｍｍ〜長径２０ｍｍ×短径２ｍｍである。

次に、穴あけ後、高反射アルミニウムと、接着シート２を仮付けした状態の配線板１５を、加熱加圧して本接着した。使用した高反射アルミニウムは、ＡＣＡ４２５ＯＥ（ＡＣＡ社製商品名）、または、ＭＩＲＯ２（ＡＬＡＮＯＤ社製商品名）である。板厚は、０．８ｍｍのものを用いた。本接着は、１８０℃、４ＭＰａ、６０分の条件で行う。これにより、貫通孔３内に、高反射アルミニム板の鏡面仕上げの面が露出したＬＥＤ基板１６が形成される。

本発明の実施例に係るＬＥＤ基板の断面図である。

符号の説明

１．絶縁層、２．接着層（接着シート）、３．貫通孔、４．反射部材、５．反射部材の露出面（貫通孔内露出面）、６．ＬＥＤ素子、８．回路形成面、９．離間、１２．ニッケル−金めっき、１３．金ワイヤ、１４．配線回路、１５．配線板、１６．ＬＥＤ基板、１７…ボンディングパッド、１８…ソルダーレジスト

Claims

反射部材と、この反射部材に接着層により接着される配線板とを備え、上記配線板が、反射部材を露出させる貫通孔を有し、この貫通孔内であって、反射部材の直上にＬＥＤ素子を配置するＬＥＤ基板。
請求項１において、配線板が、絶縁層と、その片面に回路形成面を有する片面板であり、前記回路形成面と反対の面を反射部材に接着するＬＥＤ基板。
請求項１又は２において、回路形成面の高さが、ＬＥＤ素子高さ以下であるＬＥＤ基板。
請求項１乃至３の何れかにおいて、反射部材が、その表面に酸化皮膜を有するＬＥＤ基板。
請求項１乃至４の何れかにおいて、貫通孔の周縁が、回路形成面の配線回路との間に離間を有するＬＥＤ基板。