專利名稱：金屬基電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在使用LED (Light-emitting diode，發(fā)光二級管)作為光源的液晶顯 示裝置等要求散熱性及薄型化的領(lǐng)域中所使用的金屬基電路板。
背景技術(shù)：
作為液晶背光燈的光源，可以列舉CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp 冷陰 極熒光燈)和LED。CCFL具有易用以及壽命長的優(yōu)點，LED的色彩重現(xiàn)性優(yōu)良、亮度高、薄型，由于 沒有使用水銀，因此其環(huán)境負(fù)荷比CCFL低，抗振、抗沖擊能力強，可以在寬的溫度范圍 (-40°C 85°C )內(nèi)使用，而且，根據(jù)使用環(huán)境，可具有壽命可達5萬小時的優(yōu)點。LED的發(fā)光效率比CCFL低，因此，在如液晶背光燈內(nèi)部這樣的密閉空間中，存在 LED附近的溫度比CCFL高的傾向。由于這種條件下的亮度低，因此需要提高電流值，因而導(dǎo) 致發(fā)熱增加，進而使溫度上升。因此，LED的溫度上升將促進半導(dǎo)體元件劣化，使LED的壽命縮短。所以，要求安 裝LED的印刷電路板具有散熱性。作為安裝LED的印刷電路板的散熱方法，有通過印刷電路板上的導(dǎo)熱材料向殼體 散熱的方法(參考專利文獻1)。但是，這種方法中，印刷電路板單體難以向殼體散熱，需要 輔助部件，因此成本增高，是不優(yōu)選的。作為其它的散熱方法，有如下結(jié)構(gòu)從印刷電路板的兼作電路圖案的散熱部分借 助熱通孔由背面的散熱圖案向殼體散熱(參考專利文獻2)。但是，這種方法存在基板結(jié)構(gòu) 復(fù)雜的問題。專利文獻1 日本特開2002-353388號公報專利文獻2 日本特開2007-12856號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是，在LED背光燈用的基板中，即使不使用輔助部件、熱通 孔，也具有良好的散熱性，以及通過抑制翹曲量來改善形成印刷電路板的電路時以及安裝 LED時的可操作性。即，根據(jù)本發(fā)明，可提供如下所述的金屬基電路板，其具有絕緣層，線膨脹系數(shù) 為60ppm/°C以上120ppm/°C以下；金屬箔，設(shè)置于絕緣層的一個面上，由線膨脹系數(shù)為 10ppm/°C以上35ppm/°C以下的金屬材料構(gòu)成；電路部分和非電路部分，形成于絕緣層的另 一個面上，線膨脹系數(shù)為10ppm/°C以上35ppm/°C以下；以及白色膜，形成于絕緣層、電路部 分和非電路部分之上，其中，絕緣層上的非電路部分和電路部分的面積的總和相對于金屬 箔面積為50%以上95%以下，并且，各種材料的線膨脹系數(shù)的關(guān)系為絕緣層的線膨脹系數(shù) >金屬箔的線膨脹系數(shù)>電路部分和非電路部分的線膨脹系數(shù)。此外，本發(fā)明的一個實施方案提供一種金屬基電路板，其中，上述絕緣層由環(huán)氧樹脂、固化劑及無機填料形成，相對于絕緣層的總體積，含有40體積％以上70體積％以下的 無機填料。此外，本發(fā)明的一個實施方案提供一種金屬基電路板，其中，上述固化劑包含具有
羥基和/或氨基的物質(zhì)。此外，本發(fā)明的一個實施方案提供一種金屬基電路板，其中，上述白色膜中含有作 為白色顏料的二氧化鈦，二氧化鈦為金紅石型且其表面被氫氧化鋁或二氧化硅所包覆。根據(jù)本發(fā)明，在LED背光燈用的基板中，即使不使用輔助部件、熱通孔，也具有良 好的散熱性，因此能夠延長LED的壽命，并且能夠通過抑制翹曲量來改善形成印刷電路板 的電路時以及安裝LED時的可操作性。


圖1是示意地表示本發(fā)明的金屬基電路板的一個例子的說明圖(截面圖)。附圖標(biāo)記說明1金屬箔2絕緣層3電路部分4非電路部分5白色膜6釬焊接合部7LED 封裝體
具體實施例方式下面，使用附圖對本發(fā)明的一個實施方式的金屬基電路板進行說明。圖1是示意地表示使用了本發(fā)明的一個實施方式的金屬基電路板的混合集成電 路模塊的圖，表示金屬基電路板的截面圖。如圖1所示，本實施方式的金屬基電路板具有金屬箔1 ；絕緣層2 ；電路部分3，其 形成于絕緣層2的未設(shè)置金屬箔1 一側(cè)的面上；非電路部分4，其形成于絕緣層2的未設(shè)置 金屬箔1 一側(cè)的面上；白色膜5，其形成于絕緣層2、電路部分3和非電路部分4上。如圖1所示，借助釬焊接合部6將LED封裝體7搭載于電路部分3上，從而構(gòu)成混 合集成電路模塊。本實施方式的金屬基電路板，其特征在于，具有絕緣層，其線膨脹系數(shù)為 60ppm/°C以上120ppm/°C以下；金屬箔，其設(shè)置于絕緣層的一個面上，由線膨脹系數(shù)為 10ppm/°C以上35ppm/°C以下的金屬材料構(gòu)成；電路部分和非電路部分，其形成于絕緣層的 另一個面上，線膨脹系數(shù)為10ppm/°C以上35ppm/°C以下；以及白色膜，其形成于絕緣層、電 路部分和非電路部分之上。而且，絕緣層上的電路部分和非電路部分的面積的總和相對于金屬箔面積為50% 以上95%以下。并且，各種材料的線膨脹系數(shù)的關(guān)系為絕緣層的線膨脹系數(shù)>金屬箔的 線膨脹系數(shù)>電路部分和非電路部分的線膨脹系數(shù)。[電路部分和非電路部分]
在本發(fā)明中，電路部分和非電路部分由設(shè)置于絕緣層上的相同的導(dǎo)電材料(導(dǎo)體金屬)構(gòu)成，電路部分是指為驅(qū)動電子元件和電氣元件而使電流流過的電路部分。此外，在 本發(fā)明中，非電路部分是指不進行電氣利用的導(dǎo)電材料(導(dǎo)體金屬)。在本實施方式的金屬基電路板中，絕緣層2上的非電路部分4和電路部分3的面 積的總和為50%以上95%以下。如果上述面積的總和為50%以上，則能夠抑制金屬基電路板的翹曲，使得以LED 為代表的電子元件容易安裝。此外，如果上述面積總和為95%以下，則能夠充分確保電路部 分與非電路部分之間的間隔，因而能夠確保電氣可靠性。在本實施方式的金屬基電路板中，電路部分3以及非電路部分4的線膨脹系數(shù)為 IOppm/0C 以上 35ppm/°C 以下?？勺鳛殡娐凡糠?及非電路部分4而采用的導(dǎo)電材料只要是具有上述線膨脹系數(shù) 的導(dǎo)體材料就可以適當(dāng)選擇，具體而言，有Ni、Cu、Al、Fe、Si、不銹鋼單體鋼、或它們的合金。在這些材料當(dāng)中，如果考慮散熱性，則特別優(yōu)選Cu、Al、或者Cu與Al的合金。在本實施方式的金屬基電路板中，電路部分3以及非電路部分4的厚度優(yōu)選為 18 μ m以上70μπι以下。如果電路部分3及非電路部分4的厚度為18 μ m以下，容易產(chǎn)生因制造金屬基板 時的操作導(dǎo)致的褶皺等問題。此外，如果電路部分3和非電路部分4的厚度為70 μ m，則在 制作電路部分和非電路部分的圖案時會產(chǎn)生問題。[金屬箔]在本實施方式的金屬基電路板中，構(gòu)成金屬箔1的金屬材料的線膨脹系數(shù)為 IOppm/0C 以上 35ppm/°C 以下?？勺鳛榻饘俨捎玫慕饘僦灰蔷哂猩鲜鼍€膨脹系數(shù)的金屬就可以適當(dāng)選擇， 具體而言，有Ni、Cu、Al、Si、Fe、不銹鋼、或它們的合金。在這些材料中，如果考慮散熱性，則特別優(yōu)選Cu、Al、或Cu與Al的合金。在本實施方式的金屬基電路板中，金屬箔1的厚度優(yōu)選為150μπι以上300μπι以下。如果金屬箔1的厚度為150 μ m以上，則能夠抑制由于制造金屬基板時的操作所導(dǎo) 致的折斷等問題，從液晶顯示裝置的薄型化的觀點出發(fā)，優(yōu)選為300μπι以下。[絕緣層]在本實施方式的金屬基電路板中，絕緣層2的線膨脹系數(shù)為60ppm/°C以上 120ppm/°C 以下?？勺鳛榻^緣層而采用的材料只要是具有上述線膨脹系數(shù)的材料就可以適當(dāng)選擇， 具體而言，可以列舉出環(huán)氧樹脂、硅樹脂以及它們的共聚物。這些材料中，考慮到耐熱性以及與金屬之間的粘接性，特別優(yōu)選環(huán)氧樹脂。此外，這些樹脂中可以適當(dāng)?shù)睾泄袒瘎?、無機填料及添加劑，其中，添加劑用于 促進樹脂對基底的潤濕性、流平性的提高以及粘度的降低，從而減少形成絕緣層時產(chǎn)生的 缺陷。作為上述添加劑，例如有消泡劑、表面調(diào)節(jié)劑、潤濕分散劑等。在本實施方式的金屬基電路板中，絕緣層2的厚度優(yōu)選為80μπι以上180μπι以下。如果絕緣層2的厚度為80 μ m以上，則容易確保絕緣性，如果為180 μ m以下，則可 容易地形成均勻的絕緣層。作為用于絕緣層2的環(huán)氧樹脂，可以采用作為環(huán)氧樹脂公知的物質(zhì)，可以列舉出 例如雙酚A 二縮水甘油醚、雙酚F 二縮水甘油醚、雙酚S 二縮水甘油醚、間苯二酚二縮水甘 油醚、六氫化雙酚A 二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、鄰苯 二甲酸二縮水甘油酯、二聚酸二縮水甘油酯、異氰酸三縮水甘油酸酯、四縮水甘油基二氨 基二苯基甲烷、四縮水甘油基間苯二甲胺、苯酚酚醛清漆聚縮水甘油醚(phenol novolac polyglycidyl ether)、四溴雙酚A 二縮水甘油醚、雙酚六氟丙酮縮水甘油醚(bisphenol hexafluoroacetone glycidyl ether)等含有環(huán)氧基的物質(zhì)。這些物質(zhì)中，考慮到耐熱性以及與金屬之間的粘合性，特別優(yōu)選雙酚A 二縮水甘 油醚及雙酚F 二縮水甘油醚。環(huán)氧樹脂中的氯離子濃度優(yōu)選為IOOOppm以下，更優(yōu)選為500ppm以下。這是因為，如果環(huán)氧樹脂組合物中的氯離子濃度增高，則在高溫下、高濕下、直流 或交流電壓下，存在離子性雜質(zhì)移動、電絕緣性降低的傾向。作為環(huán)氧樹脂的固化劑，優(yōu)選包含具有與環(huán)氧基反應(yīng)的羥基和/或氨基的物質(zhì)。 例如，作為上述環(huán)氧樹脂的固化劑的多胺、多酚。在使用環(huán)氧樹脂的固化劑、特別是含有羥基的物質(zhì)時，也可以使用固化促進劑。優(yōu)選使用咪唑類作為固化促進劑。優(yōu)選，例如2-甲基咪唑、2-i^ —烷基咪唑、 2-十七烷基咪唑、1，2_ 二甲基咪唑、2-甲基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑，2-苯基-4-甲基咪 唑、1-芐基-2-甲基咪唑、1-芐基-2-苯基咪唑、2，3-二氫-IH-吡咯[l，2-a]苯并咪唑、
2-苯基-4，5-二羥甲基咪唑、2，4_二氨基-6-[2'-甲基咪唑_(1')]-乙基-均三嗪、2， 4_ 二氨基-6-[2‘ ^一烷基咪唑(1' )]_乙基-均三嗪、1-氰甲基-2-甲基咪唑等。
在這些物質(zhì)中，基于提高耐濕可靠性及Tg (玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)的目的，特別優(yōu)選2，
3-二氫-IH-吡咯[l，2-a]苯并咪唑。固化促進劑的添加量優(yōu)選為0. 005份以上5份以下。如果固化促進劑的添加量為5份以下，則適用期延長，能夠抑制由增稠導(dǎo)致的可 操作性降低，如果添加量為0. 005份以上，則固化時的高溫加熱的時間短，從成本及可操作 性的觀點出發(fā)是優(yōu)選的。 作為絕緣層2中所含有的無機填料，優(yōu)選電絕緣性和導(dǎo)熱性良好的無機填料，例 如有二氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、氮化硼、氮化硼、氧化鎂。在這些無機填料中，考慮 到電絕緣性和導(dǎo)熱性，特別優(yōu)選二氧化硅、氧化鋁、氮化鋁。無機填料中的鈉離子濃度優(yōu)選為500ppm以下，更優(yōu)選為IOOppm以下。如果無機填料中的鈉離子濃度為500ppm以下，則在高溫下、高濕下、直流或交流 電壓下，不易發(fā)生離子性雜質(zhì)的移動，能夠抑制電絕緣性的降低。作為絕緣層2中所含有的無機填料的含有率，相對于絕緣層的總體積，無機填料 優(yōu)選為40體積％以上70體積％以下。如果無機填料的含有率為40體積％以上，則能夠得到充分的熱導(dǎo)率，如果為70體 積％以下，則在形成絕緣層2時不易產(chǎn)生缺陷，不會損害耐電壓性、密合性。
此外，為了避免由無機填料導(dǎo)致的增稠，進一步優(yōu)選將兩種以上的粒徑不同的無 機填料混合。絕緣層2固化后的熱導(dǎo)率優(yōu)選為lW/m · K以上，更優(yōu)選為2W/m · K以上。如果固化 后的熱導(dǎo)率為lW/m · K以上，則能夠提供電子部件所產(chǎn)生的熱可高效地 散熱至金屬基電路板背面、進而，可通過向外部散熱來降低電子部件的蓄熱使電子部件的 溫度上升小，并且壽命長的混合集成電路模塊。進而，為了確保在安裝了 LED等電子部件后向電路部分施加電壓時的絕緣性，絕 緣層2的擊穿電壓優(yōu)選為1. SkV以上，更優(yōu)選為2kV以上。本實施方式的金屬基電路板中，構(gòu)成金屬箔的金屬材料的線膨脹系數(shù)、絕緣層的 線膨脹系數(shù)、電路部分和非電路部分的線膨脹系數(shù)的關(guān)系優(yōu)選為；絕緣層的線膨脹系數(shù)>金屬箔的線膨脹系數(shù)> 電路部分和非電路部分的線膨脹 系數(shù)。優(yōu)選構(gòu)成金屬箔的金屬材料的線膨脹系數(shù)大于電路部分和非電路部分的線膨脹 系數(shù)，這是為了減小不期望發(fā)生翹曲的電路部分的線膨脹系數(shù)，抑制在絕緣層上形成電路 部分和非電路部分時的翹曲，確保形成電路以及安裝LED時的良好的可操作性。絕緣層2的載置非電路部分4和電路部分3的面優(yōu)選平滑、反光性能良好。特別 優(yōu)選對絕緣層2的與非電路部分4和電路部分3密合的面進行表面粗糙化處理、鍍敷處理、 硅烷偶聯(lián)處理等，以增加密合性。為了確保LED等電子部件在安裝后的連接可靠性，絕緣層2與“電路部分3和非電 路部分4”的90°C剝離強度優(yōu)選為lkg/cm以上，進一步優(yōu)選為1. 4kg/cm以上。[白色膜]作為可用作白色膜5的樹脂，優(yōu)選含有1種以上的熱固化性樹脂、光固化性樹脂。 熱固化性樹脂優(yōu)選環(huán)氧樹脂，光固化性樹脂優(yōu)選丙烯酸樹脂。在用作白色膜5的樹脂中，作為白色顏料，優(yōu)選含有二氧化鈦、硫酸鋇、滑石、二氧 化硅等白色顏料中的一種以上。特別是，含有二氧化鈦的樹脂由于折射率大、基板對光的反射率高，因此是優(yōu)選 的。此外，金紅石型二氧化鈦由于穩(wěn)定性優(yōu)異，因而光催化作用弱，較之于其他結(jié)構(gòu)的 二氧化鈦，可抑制樹脂成分的劣化，因此是優(yōu)選的。此外，為抑制光催化作用，優(yōu)選表面被氫
氧化鋁或二氧化硅所包覆。白色顏料的含量優(yōu)選為白色膜5的組合物中的30質(zhì)量％以上75質(zhì)量％以下。如果白色顏料的含量為30質(zhì)量％以上，則能夠得到充分的反射率，如果為75質(zhì) 量％以下，則不會因增稠而導(dǎo)致流平性降低，能夠得到平滑的涂膜，能夠抑制反射率的降 低。從有效利用LED照射光的觀點出發(fā)，優(yōu)選白色膜5對400 SOOnm的可見光范圍 具有70 %以上的反射率，在更優(yōu)選的實施方案中，進一步優(yōu)選對460nm (藍色)和525nm (紅 色)及620nm(紅色)具有70%以上的反射率。此外，優(yōu)選白色膜5的熱導(dǎo)率小于絕緣層2的熱導(dǎo)率。如果白色膜5的熱導(dǎo)率小于絕緣層2的熱導(dǎo)率，則LED封裝體所發(fā)出的熱不會通過電路部分向白色膜 散熱，因此，LED附近的氣氛溫度不易上升，從而延長了 LED的壽命。此外，為了維持機械強度，金屬基電路板的總厚度優(yōu)選為265 μ m以上500 μ m以 下。此外，金屬基電路板的翹曲量優(yōu)選為，相對于每IOOmm金屬基電路板長度為3mm以 下。另外，本發(fā)明中的翹曲量的定義如下將絕緣層2上的非電路部分4和電路部分3 朝上、靜置于平滑且平行的面時向上凹入的情況定義為“+:正”，將向下凸出的情況定義為 “_ 負(fù)”。翹曲量的絕對值是金屬基電路板外周距離平滑且平行的面的最大的高度。本發(fā)明的金屬基電路板的形狀優(yōu)選為上下左右對稱，進一步優(yōu)選為正方形或長方 形。此外，由于設(shè)計上的制約而難以使形狀上下左右對稱時，優(yōu)選對電路板的外周實施切口 等加工。根據(jù)本發(fā)明的金屬基電路板，即使不采用輔助部件、熱通孔，也具有良好的散熱 性，因此能夠延長LED的壽命，并且能夠通過抑制翹曲量來改善形成印刷電路板的電路時 以及安裝LED時的可操作性，作為LED背光燈用的金屬基電路板具有很好的工業(yè)可利用性。以上對本發(fā)明的實施方式進行了敘述，但上述內(nèi)容為本發(fā)明的例示，也可以采用 上述以外的各種構(gòu)成。實施例以下，利用附圖、表1對本發(fā)明的實施例、比較例進行詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限 于以下內(nèi)容。如圖1所示，本實施例的金屬基電路板具有金屬箔1 ；絕緣層2，其形成于金屬箔 1的一個面上；電路部分3和非電路部分4，其形成于絕緣層2的沒有設(shè)置金屬箔的面上；白 色膜5，其形成于絕緣層3、電路部分3和非電路部分4之上。另外，附圖標(biāo)記7為LED封裝 體。[實施例]如下制作實施例1的金屬基電路板。在厚度為35 μ m的銅箔上形成絕緣層2，使固化后的厚度達到150 μ m。絕緣層2如下配合在雙酚A型環(huán)氧樹脂(大日本油墨化學(xué)工業(yè)公司制， “EPICL0N-828”)中添加作為胺類固化劑的二氨基二苯甲烷(日本合成化工公司制， “H84B”)作為固化劑，再混合平均粒徑為1.2μπι的粉碎狀粗顆粒的氧化硅(龍森公司制， “Α-1”)和平均粒徑為10 μ m的粉碎狀粗顆粒的氧化硅(林化成公司制，“SQ-10”)，使得這 些顆粒在絕緣層中為35體積％ (球狀粗顆粒與球狀微粒的質(zhì)量比為6 4)。接著，貼合厚度為200 μ m的鋁箔，通過加熱使絕緣層2熱固化，得到在絕緣層2中 無機填料整體的鈉離子濃度為50ppm以下的金屬基基板。然后，對于所得的金屬基板，用抗蝕劑在規(guī)定位置作為掩模蝕刻銅箔，使得電路部 分和非電路部分具有各種總面積，然后，除去抗蝕劑，形成銅制的電路部分3和非電路部分 4，從而制成金屬基電路板。然后，在金屬基電路板上涂布白色阻焊劑作為高反射率的白色膜5，利用熱及紫外 線進行固化。此時，電路部分3上的LED封裝體安裝部分沒有形成白色涂膜。作為白色阻焊劑，使用了山榮化學(xué)公司制的“ SSR-6300S”。在實施例1中，如表1所示，絕緣層2上的非電路部分4和電路部分3的面積總 和相對于金屬箔1的面積為79%，構(gòu)成金屬箔1的金屬材料的線膨脹系數(shù)為23. 9ppm/°C, 絕緣層2的線膨脹系數(shù)為91.3ppm/°C，電路部分3和非電路部分4的線膨脹系數(shù)為 17. 5ppm/。C ο

相對于絕緣層2的總體積，無機填料的含有率為35%。用于絕緣層的樹脂為環(huán)氧 樹脂，進而，在絕緣層中添加了胺類固化劑。如表1所示，在實施例1中，翹曲量為1. 7mm，為3mm以下的良好的值。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種金屬基電路板，其具有絕緣層，線膨脹系數(shù)為60ppm/°C以上120ppm/°C以下；金屬箔，設(shè)置于絕緣層的一個面上，由線膨脹系數(shù)為10ppm/°C以上35ppm/°C以下的金 屬材料構(gòu)成；電路部分和非電路部分，形成于絕緣層的另一個面上，線膨脹系數(shù)為10ppm/°C以上 35ppm/°C以下；以及白色膜，形成于絕緣層、電路部分和非電路部分之上，絕緣層上的電路部分和非電路部分的面積的總和相對于金屬箔面積為50%以上95% 以下，并且，各種材料的線膨脹系數(shù)的關(guān)系為絕緣層的線膨脹系數(shù)>金屬箔的線膨脹系數(shù)>電路部分和非電路部分的線膨脹系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬基電路板，其中，絕緣層由環(huán)氧樹脂、固化劑及無機填料形 成，相對于絕緣層的總體積，含有40體積％以上70體積％以下的無機填料。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬基電路板，其中，固化劑包含具有羥基和/或氨基的物質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬基電路板，其中，白色膜中含有作為白色顏料的二氧化鈦， 二氧化鈦為金紅石型且其表面被氫氧化鋁或二氧化硅所包覆。
全文摘要
延長LED的壽命，改善形成印刷電路板時以及安裝LED時的可操作性。金屬基電路板，具有絕緣層，線膨脹系數(shù)為60ppm/℃以上120ppm/℃以下；金屬箔，設(shè)置于絕緣層的一個面上，由線膨脹系數(shù)為10ppm/℃以上35ppm/℃以下的金屬材料構(gòu)成；電路部分和非電路部分，形成于絕緣層的另一個面上，線膨脹系數(shù)為10ppm/℃以上35ppm/℃以下；以及白色膜，形成于絕緣層、電路部分和非電路部分之上，其中，絕緣層上的電路部分和非電路部分的面積的總和相對于金屬箔面積為50％以上95％以下，并且，各種材料的線膨脹系數(shù)的關(guān)系為絕緣層的線膨脹系數(shù)＞金屬箔的線膨脹系數(shù)＞電路部分和非電路部分的線膨脹系數(shù)。
文檔編號F21V29/00GK102047772SQ20098011971
公開日2011年5月4日 申請日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者宮川健志, 山崎清一, 西太樹, 齊木高志 申請人:電氣化學(xué)工業(yè)株式會社