CN104350621A - Led照明模块及led照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种小型且轻量、高亮度且大光量的LED照明装置。一种将LED裸芯片高密度地安装于安装基板的LED照明模块及具备其的LED照明装置，具备同一规格的多个LED裸芯片、至少表面为金属的安装基板、以及将LED裸芯片进行树脂密封而成的反射区域；安装基板的反射区域的表面被起到作为反射材料的功能的无机系白色绝缘层覆盖，设置多个由串联连接多个LED裸芯片而成的单位LED芯片组，将各单位LED芯片组并联连接，全光束为10000流明以上，并且反射区域中的LED裸芯片的安装面积密度为15mm2/cm2以上。

Description

LED照明模块及LED照明装置
技术领域
本发明涉及COB(Chip On Board，板上芯片)构造的LED照明模块及LED照明装置，涉及全光束为例如3～15万流明(lm)的大光量LED照明模块及LED照明装置。
背景技术
近年来，提出了多种将发光部替代为LED(Light Emitting Diode：发光二极管)的照明器具。已知有作为LED的安装方法的COB安装和封装安装。COB安装通过例如在表面由金属膜形成了引线电极的图案的平板形状的基板上，搭载半导体元件并电连接于引线电极，由树脂进行密封而进行。
COB构造的LED发光装置将搭载于安装基板的LED元件与安装基板上的配线利用引线接合或倒装芯片安装进行电连接，并将LED元件安装区域利用透光性树脂进行密封而制造。还已知有在树脂密封之前，在基板上的安装区域的周围设置环状的框体，在该框体的内侧填充透光性树脂并进行密封的制造方法(例如专利文献1)。
一直以来，作为能够形成高反射率的阻焊膜的组合物，提出有在由有机材料构成的热固化性树脂中添加了无机白色颜料的组合物(例如，专利文献2)。该无机白色颜料的粒径例如为0.3μm以下，但是，含有这样的粒径的颜料的液体材料的涂布在喷墨、点胶涂布或喷涂机中无法进行，必需通过丝网印刷。另外，有机材料的散热性一般为0.3w/m·k左右，相较于无机材料(例如，二氧化硅(SiO2)为1.5w/m·k左右、二氧化钛为8w/m·k左右、氧化锌为50w/m·k左右)，散热性变差。另外，具有由有机材料构成的绝缘层的配线基板会有耐热性的问题、因紫外线引起的劣化或因长时间的使用引起的劣化(耐久性)的问题。
但是，近来，提出了由所封入的冷媒的气化与冷凝将发热体冷却的热管(heat pipe)(散热片(heat spreader))以即使在狭小空间中也能够安装。在专利文献3中，提出了在上板以及下板中的任意一方具有用于设置冷却装置的配置部，在所述上板与所述下板之间具备设置了1个或多个中板的冷却部主体，在所述冷却部主体的内部设置有冷媒成为蒸气并将在所述被冷却装置中所产生的热传导到所述冷却部主体的周边部的蒸气扩散流路、以及设置于所述中板并构成为在所述周边部冷凝的冷媒返回到所述配置部侧的毛细管流路，在所述配置部，具备厚度形成为薄于其它的区域且用于搭载所述被冷却装置的凹部的热管。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-164157号公报
专利文献2：日本特开2009-4718号公报
专利文献3：日本专利第4119944号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的课题在于提供小型且轻量、高亮度且大光量的LED照明装置。为了实现这样的LED照明装置，考虑必需使用最大额定电流至少为100mA以上的LED芯片，但是伴随着发热量的增加而会有部件劣化的问题。
再有，一般在LED发光装置中，位于半导体芯片的下面的电绝缘层以有机材料为主要的成分，因为热传导性差，因而会有无法获得良好的散热特性的问题。有机材料在耐热性、耐久性等方面也存在限制，且也会产生变色，因而构成至少反射区域的最上位层由无机材料构成的电绝缘层也是本发明所应解决的问题。
解决问题的技术手段
一直以来，白色无机颜料被用于配合于有机材料的液体材料。该种液体材料无法利用喷墨法或点胶涂布法进行涂布，因而专程利用丝网印刷进行涂布。
发明人通过使用配合了纳米粒子化了的二氧化硅(SiO2)与白色无机颜料的油墨，从而能够使白色无机绝缘材料成为喷墨法或点胶涂布法或者喷涂法的油墨，可以进行任意的图案形成或对凹凸部进行涂布。另外，通过纳米尺寸化，可以使油墨绕入到涂布对象的基板、例如铜板等的微小的凹凸，从而可以大幅地提高紧贴性，可以形成无机系白色绝缘层与金属层的层叠构造。
再有，通过利用耐热性、耐久性及散热性优异的无机系白色绝缘层，从而能够解决因高密度地安装LED芯片时产生的发热造成的问题，可以实现高亮度且大光量的LED光源。即，本发明由以下的技术手段构成。
[1]一种LED照明模块，其特征在于，是将LED裸芯片高密度地安装于安装基板的LED照明模块，具备：同一规格的多个LED裸芯片、至少表面为金属的安装基板、以及将LED裸芯片进行树脂密封而成的反射区域；安装基板的反射区域的表面被起到作为反射材料的功能的无机系白色绝缘层覆盖，设置多个由串联连接多个LED裸芯片而成的单位LED芯片组，并将各单位LED芯片组并联连接，全光束为10000流明以上，且反射区域中的LED裸芯片的安装面积密度为15mm2/cm2以上。
[2]如[1]所记载的LED照明模块，其特征在于，所述无机系白色绝缘层包含将包含纳米粒子化了的SiO2及白色无机颜料的液体材料涂布于安装基板的表面并进行烧成而成的无机系白色绝缘层，该无机系白色绝缘层的至少一部分构成与金属层的层叠构造。
[3]如[1]或[2]所记载的LED照明模块，其特征在于，所述安装基板的表面为铜。此处所谓“安装基板”也包括例如表面由铜构成的水冷构造的散热片(heat spreader)(由上板、中板、下板的3种铜板构成的层叠构造体)。
[4]如[1]～[3]中的任一项所记载的LED照明模块，其特征在于，具备将所述多个LED裸芯片等分的多个安装块，安装块具备多个单位LED芯片组、及并联连接有该多个单位LED芯片组的一对电极单元。
[5]如[4]所记载的LED照明模块，其特征在于，所述各安装块具备将一对电极单元连接的保护二极管。
[6]如[5]所记载的LED照明模块，其特征在于，所述多个安装块由偶数个安装块构成，该偶数个安装块由线对称地配置的配对(pair)安装块所构成。
[7]如[6]所记载的LED照明模块，其特征在于，所述多个安装块为3个以上的安装块，在相邻的配对安装块之间设置有分离线。
[8]如[1]～[3]中的任一项所记载的LED照明模块，其特征在于，单位LED芯片组由n个(其中，n为8以上的整数)LED裸芯片构成，多个LED裸芯片呈n行×n列配置。
[9]如[1]～[8]中的任一项所记载的LED照明模块，其特征在于，所述多个LED裸芯片为300个以上的LED裸芯片，全光束为3万流明以上。
[10]如[9]所记载的LED照明模块，其特征在于，所述LED裸芯片是最大额定电流为100mA以上且数W等级的LED裸芯片，合计负载功率为数百W以上。
[11]如[9]或[10]所记载的LED照明模块，其特征在于，反射区域内的亮度为7.0[lm/mm2]以上。
[12]如[9]、[10]或[11]所记载的LED照明模块，其特征在于，安装基板的面积为5000mm2以上且20000mm2以下。
[13]如[1]～[12]中的任一项所记载的LED照明模块，其特征在于，在载置有LED裸芯片的位置，形成有露出金属面的载置部。
[14]如[1]～[13]中的任一项所记载的LED照明模块，其特征在于，所述无机系白色绝缘层包含层叠于安装基板的第一层无机系白色绝缘层、以及层叠于第一层无机系白色绝缘层的第二层无机系白色绝缘层。
[15]如[14]所记载的LED照明模块，其特征在于，第一层无机系白色绝缘层所含有的白色无机颜料的热传导率高于第二层无机系白色绝缘层所含有的白色无机颜料的热传导率。
[16]如[15]所记载的LED照明模块，其特征在于，在第一层无机系白色绝缘层，形成有露出第二层无机系白色绝缘层的凹状的LED载置部。
[17]如[1]～[12]中的任一项所记载的LED照明模块，其特征在于，具备构成所述无机系白色绝缘层的下层的有机系绝缘层。
[18]如[1]～[12]中的任一项所记载的LED照明模块，其特征在于，进一步具备覆盖安装基板的反射区域的外部表面的有机系绝缘层。
[19]一种LED照明装置，具备[1]～[18]中的任一项所记载的LED照明模块、反射器(reflector)、散热片(heat spreader)、散热器(heat sink)、及电源装置。
[20]一种LED照明装置，其特征在于，具备[4]所记载的LED照明模块、反射器、散热片、散热器、及多个电源装置，电源装置的数量与安装块的数量相等。
[21]如[19]或[20]所记载的LED照明装置，其特征在于，除了电源装置之外的重量为15kg以下。
从另一观点出发，本发明由下述技术手段构成。
第1发明涉及一种半导体装置，其特征在于，是具备半导体芯片被直接或间接地安装的第1基板、以及形成于第1基板的表面的起到作为反射材料的功能的白色绝缘层的半导体装置；半导体芯片为LED芯片；第1基板其至少表面为金属；在第1基板表面涂布包含纳米粒子化了的SiO2及白色无机颜料的液体材料，通过进行烧成而形成白色绝缘层与金属层的层叠构造。此处所谓“第1基板”存在作为安装有具有半导体芯片的半导体封装的模块基板的情况、以及作为直接安装有半导体芯片的封装基板的情况。因为第1基板只要是至少表面由金属构成即可，因而例如也包括将在上面形成有金属薄膜层的基板、具有水冷构造的基板(参照专利文献3)、或者、层叠了具有水冷构造的散热构件的基板作为模块基板来使用的情况。另外，第1基板也包括在有机材料绝缘层的上面形成了配线层的封装基板。
第2发明涉及一种半导体装置，其特征在于，是具备半导体芯片被直接或间接地安装的第1基板、以及在第1基板的表面形成的白色绝缘层的半导体装置；第1基板其至少表面为金属；在第1基板表面涂布包含纳米粒子化了的SiO2及白色无机颜料的液体材料，进行烧成而形成白色绝缘层与金属层的层叠构造。
第3发明的特征在于，在第1或2发明中，所述烧成后的白色绝缘层中所含有的SiO2及白色无机颜料的比例为80重量％以上。
第4发明的特征在于，在第3发明中，所述烧成后的白色绝缘层中所含有的白色无机颜料的比例为40重量％以上、SiO2的比例为25重量％以上。另外，所述白色无机颜料为平均粒径50nm以下的二氧化钛，可以例示包含粒径25nm以下的二氧化钛。
第5发明的特征在于，在第1至4的任一项发明中，所述白色无机颜料为表面由透明绝缘膜涂布(coat)的、二氧化钛或氧化锌的粒子。
第6发明的特征在于，在第1至5的任一项发明中，所述白色绝缘层由以氧化锌为白色无机颜料的第1层、及以二氧化钛为白色无机颜料的第2层的层叠构成；构成第1层的氧化锌粒子被透明绝缘膜涂布。
第7发明的特征在于，在第1至6的任一项发明中，所述第1基板为安装有具有半导体芯片的半导体封装的模块基板；在所述白色绝缘层之上，形成有与半导体封装的电极相连接的配线的图案。
第8发明的特征在于，在第1至6的任一项发明中，所述第1基板为安装有多个半导体芯片的模块基板；与半导体芯片的电极相连接的配线层形成于在所述第1基板表面所形成的绝缘层上。
第9发明的特征在于，在第6发明中，位于所述配线层之下的绝缘层为有机绝缘层。
第10发明的特征在于，在第7发明中，所述配线层的表面的至少一部分被所述白色绝缘层所覆盖。
第11发明的特征在于，在第8发明中，位于所述配线层之下的绝缘层为白色绝缘层。
第12发明的特征在于，在第8至11的任一项发明中，在配置有半导体芯片的位置，形成有露出金属面的载置部。
第13发明的特征在于，在第12发明中，所述载置部为凸状载置部。
第14发明的特征在于，在第8至13的任一项发明中，所述多个半导体芯片与相邻的半导体芯片进行引线接合连接。
第15发明的特征在于，在第7至14的任一项发明中，在所述第1基板形成有由无机材料构成的透明的阻焊层。
第16发明的特征在于，在第1至6的任一项发明中，所述第1基板为具有配置有一个或多个半导体芯片的形成有所述白色绝缘层的凹处的封装基板；进一步具备具有嵌合有第1基板的开口的第2基板。
第17发明的特征在于，在第16发明中，与半导体芯片的电极相连接的配线层形成于在所述第1基板的基材表面上所形成的有机材料绝缘层上；该配线层的表面的至少一部分被所述白色绝缘层所覆盖。
第18发明的特征在于，在第16或17发明中，在所述第1基板的凹处的配置有半导体芯片的位置，形成露出金属面的载置部。
第19发明的特征在于，在第16、17或18发明中，具备抵接于所述第1和第2基板的背面的散热板。
第20发明的特征在于，在第1至6的任一项发明中，所述第1基板为配置有一个或多个半导体芯片的封装基板；该封装基板具备基板绝缘层、及在同层的上层所设置的上侧配线层及/或在同层的下层所设置的下侧配线层。此处，层叠有白色绝缘层的金属层成为上侧配线层。白色绝缘层由透明树脂密封，或由含有荧光体的透镜状透明树脂罩(cover)所覆盖。
第21发明的特征在于，在第20发明中，所述基板绝缘层由浸渍了由无机材料所构成的高热传导填料的玻璃纤维布或玻璃无纺布构成。
第22发明的特征在于，在第20或21发明中，所述基板绝缘层与所述上侧配线层的侧端面为同一面；所述下侧配线层的侧端面位于所述基板绝缘层的侧端面的内侧。
第23发明的特征在于，在第20、21或22发明中，在所述上侧配线层设置有沿第一方向延伸的上侧分离部；在所述下侧配线层设置有包括沿不同于第一方向的第二方向延伸的部分的下侧分离部。
第24发明的特征在于，在第20至23的任一项发明中，所述上侧配线层与所述下侧配线层被热传导通孔(thermal via)连结。
第25发明的特征在于，在第20至24的任一项发明中，在所述上侧配线层与所述下侧配线层的表面施以金属薄膜层。
第26发明的特征在于，在第1至25的任一项发明中，所述白色绝缘层的厚度为10～150μm。
第27发明的特征在于，在第1至26的任一项发明中，所述配线通过将含有银粒子与铜粒子的油墨(ink)进行描绘涂布而形成。
第28发明涉及一种半导体装置的制造方法，其特征在于，是具备安装有LED封装的基板、及在该基板的表面所形成的白色绝缘层的半导体装置的制造方法，在所述基板的表面，涂布包含纳米粒子化了的SiO2及白色无机颜料的液体材料，进行烧成而形成白色绝缘层，涂布导电性金属油墨，进行烧成而在白色绝缘层上形成配线，在基板上安装LED芯片，并电连接于在白色绝缘层上所形成的配线。
第29发明的特征在于，在第28发明中，作为所述绝缘层形成工序的前工序，具有在所述基板的表面形成凸状载置部的载置部形成工序。
第30发明涉及一种半导体装置的制造方法，其特征在于，是具备安装有LED芯片的基板、及在该基板的表面上所形成的白色绝缘层的半导体装置的制造方法，通过进行金属板的弯曲加工，从而形成配置有一个或多个LED芯片的底部、从底部端的两侧立起的壁部、以及从壁部沿大致水平方向延伸的缘部而构成所述基板，在所述基板的表面上涂布包含纳米粒子化了的SiO2及白色无机颜料的液体材料，进行烧成而形成白色绝缘层，涂布导电性金属油墨，进行烧成而在白色绝缘层上形成配线，在所述基板的底部固定LED芯片，并电连接于在白色绝缘层上所形成的配线。
第31发明涉及一种半导体装置的制造方法，其特征在于，是具备安装有LED芯片的基板、及在该基板的表面上所形成的白色绝缘层的半导体装置的制造方法，在金属板的表面，形成由有机材料绝缘层的下层与配线层的上层所构成的层叠构造，并且形成至少分离该配线层的分离部，通过进行金属板的弯曲加工，从而形成配置有一个或多个LED芯片的底部、从底部端的两侧立起的壁部、以及从壁部沿大致水平方向延伸的缘部而构成所述基板，在除了电连接有LED芯片的部分以外的所述基板的底部及壁部的表面，涂布包含纳米粒子化了的SiO2及白色无机颜料的液体材料，进行烧成而形成白色绝缘层，在所述基板上固定LED芯片，并电连接于所述配线层的配线部分。
第32发明的特征在于，在第28至31的任一项发明中，将包含纳米粒子化了的SiO2及白色无机颜料的液体材料利用喷墨法、点胶涂布法、喷涂法或丝网印刷法进行涂布。
第33发明涉及一种半导体装置的制造方法，其特征在于，是具备安装有一个或多个LED芯片或多个LED封装的基板、以及在该基板的表面上所形成的白色绝缘层的半导体装置的制造方法，在所述基板的基材表面上，经由有机材料绝缘层而形成金属层，通过对金属层进行蚀刻加工而形成配线图案，以配线图案为掩膜并对有机材料绝缘层进行蚀刻加工，在所述基板的至少包括未形成配线图案的部分的表面上，涂布含有纳米粒子化了的SiO2及白色无机颜料的液体材料，进行烧成而形成白色绝缘层，在所述基板上安装LED芯片或LED封装，并电连接于配线图案。
第34发明涉及一种半导体装置的制造方法，其特征在于，是具备安装有一个或多个LED芯片或LED封装的基板、以及在该基板的表面上所形成的白色绝缘层的半导体装置的制造方法，在构成多个集体基板的基板绝缘层的上侧形成上侧配线层，并且在下侧形成下侧配线层，在上侧配线层与下侧配线层上形成配线图案，并且设置将上侧配线层与下侧配线层相连结的通孔(via)，在上侧配线层的除了电连接部以外的表面，涂布含有纳米粒子化了的SiO2及白色无机颜料的液体材料，进行烧成而形成白色绝缘层，在所述多个集体基板上安装多个LED芯片，分别电连接于电连接部，将所述多个集体基板利用树脂进行统括密封，进行分割而单片化。
第35发明的特征在于，在第34发明中，所述树脂的硬度为萧氏D硬度86以上。
第36发明涉及一种半导体装置的制造方法，其特征在于，是具备安装有一个或多个半导体芯片的基板的半导体装置的制造方法，使玻璃纤维布或玻璃无纺布中浸渍由无机材料所构成的高热传导填料而构成基板绝缘层，在基板绝缘层的上侧形成上侧配线层，并且在下侧形成下侧配线层，由此构成基板，在上侧配线层与下侧配线层上形成配线图案，并且设置将上侧配线层与下侧配线层相连结的通孔，在基板上安装半导体芯片，并电连接于上侧配线层。
发明的效果
根据本发明，能够构成由高密度地配置的多个LED芯片构成且照明不均匀较少的高亮度且大光量的光源，因而可以提供高亮度且大光量、小型且轻量的LED照明装置。
再有，可以使用通用的电源装置而低成本地制造高亮度且大光量的LED光源。
根据本发明，因为能够在基板上形成几乎全部成分均由无机材料构成的层，因而可以提供具有耐热性、散热性及耐久性均优异的电绝缘层的LED照明装置。
再有，因为电绝缘层起到作为反射材料的作用，因而不需要使用高价的反射材料，另外，也不需要用于形成反射层的其他的工艺。
再有，可以通过在基板表面上涂布含有纳米粒子化了的SiO2及白色无机颜料的液体材料并进行烧成从而在基板上的所期望位置构成所期望的形状与厚度的无机系白色绝缘层。
附图说明
图1是本发明的第1构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图。
图2是本发明的第1构成例所涉及的LED照明模块的上面图。
图3是本发明的第1构成例所涉及的LED照明装置的侧面图。
图4是本发明的第2构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图。
图5是本发明的第3构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图。
图6是本发明的第4构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图，(a)是表示LED芯片的第1安装方法的侧面截面图，(b)是表示LED芯片的第2安装方法的侧面截面图，(c)是表示LED芯片的第3安装方法的侧面截面图。
图7是说明本发明的第4构成例所涉及的LED照明模块所使用的安装基板的制造工序的侧面截面图。
图8是本发明的第5构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图。
图9是本发明的第6构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图。
图10是表示无机系白色绝缘层的厚度与反射率的相关的图表。
图11是本发明的第7构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图。
图12是表示由不同的材料和构造所构成的无机系白色绝缘层中的反射率的图表。
图13是表示由不同的材料和构造所构成的LED照明模块中的热电阻的图表。
图14是本发明的第8构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图。
图15是表示由不同的构造所构成的LED照明模块中的全光束与发光效率的图表。
图16是表示由不同的构造所构成的LED照明模块中的表面温度与发光效率的图表。
图17是本发明的第9构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图。
图18是本发明的第10构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图。
图19是本发明的第11构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图(图20(a)中的AA截面图)。
图20(a)是第11构成例所涉及的LED照明模块的上面图，(b)是(a)的BB截面图。
图21是本发明的第12构成例所涉及的LED照明模块的上面图。
图22是本发明的第13构成例所涉及的LED照明模块的上面图。
图23是将一对电极单元连接的保护二极管装置的结构图。
具体实施方式
本发明的LED照明模块将多个(例如100～2000个)数W等级(例如0.5～4W)的LED元件(LED模具)进行COB安装，构成数百W以上(例如200～1000W)的光源。该LED照明模块如后面所述，设置从安装基板的背面经由散热片向散热器散热的构造，安装反射器(及/或透镜)而构成LED照明装置。以下，根据例示对本发明进行说明。
[第1构成例]
图1是表示本发明的第1构成例所涉及的LED照明模块1的侧面截面图，图2是表示本发明的第1构成例所涉及的LED照明模块1的上面图。第1构成例所涉及的LED照明模块1将LED芯片3、形成有配线13、无机系白色绝缘层14及凸状载置部47的安装基板2作为主要的构成要件。
LED芯片3例如是InGaN系蓝色LED裸芯片，多个LED芯片3在反射区域49内n行×m列(例如5行×5列)地配置，并被所谓COB(Chip On Board，板上芯片)安装。各LED芯片3与配线13或相邻的LED芯片3利用金的细线等进行引线接合连接。LED芯片3的背面(下面)利用高热传导性粘结材等而固定设置于凸状载置部47。
为了提高每单位面积的光度而实现高亮度，将具有一定以上光量的多个LED芯片3在反射区域内高密度地安装是重要的。此处所谓“反射区域”是指多个LED芯片被树脂密封的区域，在具备坝式构件的构造中是指由坝式构件所围绕的区域。例如反射区域内的LED芯片3的安装面积密度(芯片搭载面积占有率)优选设为15mm2/cm2以上、更优选为20mm2/cm2以上。另外，LED芯片3优选选择反射区域的亮度成为例如7.0[lm/mm2]以上的LED芯片，更优选选择成为10.0[lm/mm2]以上的LED芯片。实现这样的亮度的LED芯片3公开了例如最大额定电流100mA以上、优选为最大额定电流300mA以上、更优选为最大额定电流500mA以上的LED芯片。多个LED芯片全部为同一规格。
在安装基板2上的载置LED芯片3的地方，设置凸状载置部47。凸状载置部47由热传导性优异的构件构成，例如将铜膏体、银膏体、焊料膏体等的金属膏体材料进行涂布、烧成而形成。或者，也可以通过对金属基板进行蚀刻而形成凸状载置部。另外，在将由铜板层叠形成热管的构造设为基板时，可以在将凸状载置部仅形成于其最上面的铜板之后进行层叠。凸状载置部47的上面考虑与LED芯片3的背面的粘结性而设为平面。
安装基板2由热传导性与电气特性均优异的材料、例如铜板或铝板构成。在安装基板2使用如玻璃环氧树脂那样的热传导性较低的材料时，特别会发生散热性变差的发光中心部的光量特别降低的甜甜圈化现象。安装基板2是矩形状、多边形状或圆形状的基板，例如面积为5000mm2以上且20000mm2以下。在安装基板2的表面上设置也起到作为反射材料的功能的无机系白色绝缘层14。无机系白色绝缘层14优选为在可见光的波段中平均反射率为70％以上、更优选为80％以上。无机系白色绝缘层14以白色无机粉末(白色无机颜料)与二氧化硅(SiO2)为主要成分，对利用包含有机磷酸的二乙二醇单丁醚溶剂将它们进行混合后的油墨(以下有时称为“白色无机油墨”)进行涂布、烧成而形成。此处，白色无机油墨的涂布利用例如喷墨法、点胶涂布法、喷涂法或丝网印刷法实施。无机系白色绝缘层14的厚度从散热特性的观点出发，越薄越优选，但从耐电压与撕裂强度的观点出发，要求某种程度的厚度。虽取决于白色无机粉末与二氧化硅的配合比例，但对LED搭载所要求的绝缘膜的耐电压一般是1.5～5kV，当白色无机绝缘体为1KV/10μm左右时，优选设为15μm以上的厚度。另一方面，为了防止因无机系白色绝缘层14而导致散热性能降低，优选将无机系白色绝缘层14设为一定厚度以下。即，无机系白色绝缘层14的厚度设定为例如10～150μm的范围内，优选设定于15～100μm、更优选为25～70μm、特别优选为30～60μm、进而更优选为40～60μm、最优选为40～50μm的范围内。关于无机系白色绝缘层14的厚度与反射率的关系，参照图10而如后面所述。
在安装基板2上所设置的多个凸状载置部47的周边区域(反射区域49)，以与凸状载置部47为大致同一高度、或稍低于凸状载置部的方式形成无机系白色绝缘层14，反射区域49实质上成为平面。无机系白色绝缘层14也可以在反射区域49与其外部区域改变厚度，例如也可以通过使外部区域厚于反射区域49内来提高耐电压性。另外，也可以不设置凸状载置部47而将无机系白色绝缘层14形成为同一面。
反射区域49由至少表面被赋予光反射性的坝式构件48所包围，在坝式构件48的内侧填充有透明树脂5。坝式构件48在制造时防止密封树脂的流动，因而由树脂或金属材料等构成。另外，本构成例中坝式构件48被固定设置，但也可以不同于此而将坝式构件48设置成可拆卸。
在透明树脂5中混入有例如用于获得白色的荧光体。作为用于获得白色光的方式，存在利用紫外LED激发三原色的荧光体的方式、利用蓝色LED激发绿与红的二色荧光体的方式、利用蓝色LED激发黄色的荧光体的方式，混入根据LED芯片3的种类而选择的荧光体。色温度(color temperature)设定为例如2700～6500K的范围。
在无机系白色绝缘层14之上在必要的地方形成配线13。配线13将金属层利用蒸镀或溅镀等形成，并在其上涂布抗蚀剂，对图案进行曝光、显影，进而进行蚀刻，去除抗蚀剂而能够形成，但优选通过将导电性金属油墨(例如银油墨或银与铜混合的混成油墨)利用喷墨法或点胶涂布法等在必要地方进行描绘涂布之后，进行烧成并被金属化而形成。当无机系白色绝缘层14的表面具有拨水性时，利用等离子处理等去除拨水性残渣而进行表面活性化，并且根据需要进行提高素材间的紧贴性的底漆处理(例如环氧底漆)之后，形成连接配线。
在安装基板2上，根据需要也可以设置由透明的无机材料构成的阻焊层。构成阻焊层的透明膜可以由例如二氧化硅(SiO2)构成。将含有SiO2(平均粒径为50nm以下)的溶胶(液状涂布剂)、或含有聚硅氮烷的溶液，利用喷墨法或点胶涂布法涂布于必要地方，进行烧成而形成。
根据本构成例的LED照明模块1，可以将来自LED芯片3的热经由凸状载置部47而效率良好地向安装基板2散热，因而可以提供散热性优异的照明模块。本构成例的电绝缘层因为完全由无机系白色绝缘层构成，因而可以解除有机系绝缘层的变色的担忧。
＜无机系白色绝缘层＞
针对本发明的LED照明模块1所使用白色绝缘层的主要特征进行说明。
第1特征在于，所成膜的白色绝缘层的80重量％以上(优选为85重量％以上、更优选为90重量％以上、特别优选为95重量％以上)由无机材料构成。例如若将90重量％以上由无机材料构成的油墨进行涂布并烧成，则可以形成几乎不存在有机材料的绝缘层。
第2特征在于，构成无机材料的二氧化硅(SiO2)被纳米粒子化。此处，构成无机材料的白色无机粉末的粒径优选为设为1μm以下、更优选构成无机材料的白色无机粉末也纳米粒子化。通过至少将SiO2进行纳米粒子化，从而可以涂布截至目前均是困难的80重量％以上由无机材料构成的液体材料(白色无机油墨)，另外相较于光的波长，因为粒径充分小，因而也可以提高反射率。此处，所谓“纳米粒子”是指直径为数nm～数百nm的粒子。SiO2优选使用平均粒径为50nm以下的SiO2，更优选在其中含有粒径为20nm以下的SiO2、特别优选含有粒径为10nm以下的SiO2。所成膜的无机系白色绝缘层中的SiO2的含有率，优选设为25重量％以上、更优选为30～40重量％。
白色无机颜料使用例如氧化钛、氧化锌、氧化镁(MgO)、氧化铝中的任一者、或它们的组合。所成膜的无机系白色绝缘层中的白色无机颜料的含有率，根据所要求的反射率等而适当调整，优选设为40～70重量％、更优选为50～65重量％。其理由在于，通过设为40重量％以上从而可以获得充分的反射效果，若在70重量％以下则可以确保为了形成均匀的膜所必要的油墨的流动性。
白色无机粉末优选使用平均粒径为50nm以下的粉末，更优选在其中含有粒径为25nm以下的粉末。该纳米粒子化了的白色无机粉末适用于利用喷墨法、点胶涂布法或喷涂法进行的涂布。
也可以使用由透明绝缘膜涂布粒子表面的白色无机粉末。作为透明绝缘膜，可以例示氧化铝涂布或二氧化硅涂布，从热传导性的观点出发，优选使用氧化铝涂布。由透明绝缘膜涂布的白色无机粒子的平均粒径为例如10nm～5μm(优选为1μm以下)，涂布膜厚为10～50nm。通过透明绝缘膜进行涂布，也可以期待减轻因氧化钛所具有的催化剂效果而造成的LED的透明树脂的劣化的问题。
此时，为了提高无机系白色绝缘层的散热性能，也可以在上述液体材料(白色无机油墨)中混入由无机材料构成的高热传导填料(例如在碳化硅(SiC)涂布nm尺寸的氧化铝膜的填料)。例如SiC的热传导率为160w/m·k左右，具有二氧化钛(TiO2)的约20倍的热传导率。随着高热传导填料的比例的增加，散热性会提高，但另一方面，反射率会降低。因而，以相对于白色无机颜料的重量100为1～30、优选为5～20、更优选为5～15的比例进行混入。
将由这样的绝缘材料构成的白色无机油墨涂布于金属板上，例如在160～200℃下进行加热，从而在溶剂中分散的纳米尺寸绝缘粒子会仿形于基材表面的凹凸进行排列，并且溶剂蒸发而形成致密的无机系白色绝缘层(膜)。即，在使纳米尺寸陶瓷的混合粉末直接接触于金属表面的状态下，在大气压下进行加热，在此情况下进行烧结，利用纳米尺寸效果所产生的扩散状态，在接合界面进行金属表面接合，形成无机系白色绝缘层与金属层的层叠构造。这样，本发明中，通过将构成无机系白色绝缘层的绝缘材料进行油墨化，从而可以在基板上的所期望位置构成所期望的形状及厚度的无机系白色绝缘层。根据本发明，例如在基板表面上形成凹处之后，在除了LED芯片3的载置部之外的基板表面部分，也可以涂布形成白色绝缘层。
本构成例的LED照明模块1，无机系白色绝缘层14起到作为反射材料的功能，因而不需要另外设置高价的反射材料，可以大幅削减材料费。另外，例如安装基板2由铜制作并在其表面上利用白色无机油墨形成无机系白色绝缘层时，也可以获得强的紧贴性，因而可以解决形成有机系绝缘层时所发生的剥离问题。另外，从可以省略形成反射材料的工序的观点出发，也可以说具有成本性优异的工艺。例如以封装单位而言，相较于反射材料使用银镀层的情况，经试算后材料费可以削减2分之1左右，以照明模块单位而言，预估会有更大的效果。另外，由白色无机材料构成的绝缘层因为相较于例如玻璃环氧，具有相差一位数程度的优异热传导性，因而散热性能高，相较于同样构造的PLCC(P1astic leaded chip carrier，塑料有脚芯片封装)，经试算后具有2～5倍的散热性能。另外，通过无机系白色绝缘层14覆盖基板上的金属面，从而可以抑制硫化现象。
＜LED照明装置＞
图3是表示第1构成例所涉及的LED照明装置的侧面图。该LED照明装置具备LED照明模块1、反射器6、散热器7、扩散板8、模块保持器具9、及电源装置(未图示)构成。
LED照明模块1在粘结于其背面(即安装基板2的背面)的散热片10的背面接触于模块保持器具9的抵接面的状态下，利用螺丝等的固定器具进行固定。作为优选的安装基板2与散热片10的组合，公开了例如安装基板2由铜板构成，散热片10使用Molex Kiire制FGHP(参照专利文献3)。在散热片10的背面与模块保持器具9的抵接面之间，根据需要介有散热膏、散热片等的热传导构件。模块保持器具9由热传导性优异的铜、铝等的金属材料构成。经由模块保持器具9，来自LED照明模块1的热会被热传导至散热器7。
散热器7可以使用自然空冷式的散热器、水冷式的散热器、或具备电动风扇的散热器。但是，若高密度地安装多个数W等级的LED芯片，则安装部分会成为高温，存在散热性差的发光中心部的光量特别降低的甜甜圈化现象等的问题，因而采用热扩散能力特别高的散热片与冷却能力特别高的散热器是重要的。
在模块保持器具9的照射光的一侧接合有反射器6与透明的保护罩11。保护罩11经由O型环12而被按压于模块保持器具9，也起到作为防水罩的作用。第1构成例所涉及的LED照明装置在反射器6的开口部设置扩散板8。通过设置扩散板8，从而可以防止粉尘等污损反射器6，另外也成为眩光(刺眼)对策。因为利用扩散板8而扩大配光角度，因而反射器6的配光角度相较于没有设置扩散板的情况成为狭角设计。另外，扩散板并非必须的构成，也可以取代扩散板而设置透明的保护罩。
具备以上的构造的第1实施方式所涉及的LED照明装置为高亮度且大光量，并具有反射器6的开口部为约φ350mm、从反射器6的开口部至散热器的高度为约500mm的紧凑的外形，重量也为约9kg的轻量。
[第2构成例]
图4是表示第2构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图。
该LED照明模块1在多个LED芯片3被COB安装的方面与第1构成例相同，但在具备在安装基板2的上面设置的金属薄膜层50的方面不同。
在本构成例中，在安装基板2上面利用镀敷或蒸镀加工、涂装加工而形成由银、铬、镍、铝等构成的金属薄膜层50。通过金属薄膜层50的设置而可以将无机系白色绝缘层14的厚度形成为薄壁，从而可以提高散热效果。另外，通过在反射区域设置金属薄膜层50，从而可以抑制安装基板2的表面的凹凸，可以提高光反射率。
凸状载置部47与第1构成例同样，例如将铜膏体、银膏体、焊料膏体等的金属膏体材料进行涂布、烧成而形成。
以下，说明本构成例所涉及的LED照明模块1的制造工序的一个例子。
(1)在基板上，利用镀敷或蒸镀加工、涂装加工形成金属薄膜层50。
(2)在金属薄膜层50上，将金属膏体材料利用喷墨法或点胶涂布法等描绘涂布于必要地方之后，进行烧成而使其金属化，从而形成凸状载置部47。
(3)在基板上的除了凸状载置部47以外的地方，将白色无机油墨利用印刷(丝网印刷或柔版印刷)、喷墨法或点胶涂布法进行涂布，例如以200℃×60分钟进行烧成，获得作为多个安装基板2的集合体的框架基板。
(4)利用铜箔蚀刻或丝网印刷等形成配线13。
(5)在框架基板上搭载LED芯片3，通过引线接合进行电气连接。
(6)对框架基板进行树脂密封，利用切断用刀片进行单片化，从而获得LED照明模块1。
根据本构成例的LED照明模块1，可以将无机系白色绝缘层14的厚度设为薄壁，另外能够将来自LED芯片3的热从凸状载置部47效率良好地向安装基板2散热，因而可以提供散热性优异的LED照明模块。另外，因为可以将无机系白色绝缘层14的厚度设为薄壁，因而也可以实现白色无机油墨的涂布方法的多样化及制造工序的效率化。
[第3构成例]
图5是表示第3构成例所涉及的LED照明模块的侧面截面图。
该LED照明模块1在未具备在安装基板2的上面所设置的凸状载置部47，取而代之设置有载置部16的方面，不同于第2构成例。
本构成例在安装基板2上面，利用镀敷或蒸镀加工、涂装加工，形成由银、铬、镍、铝等构成的金属薄膜层50，接着设置露出金属薄膜层50的凹状的载置部16，从而可以实现反射效果与散热效果。
根据本构成例，即使在载置部16的面积多少大于LED芯片3的底面积的情况下，也可以获得露出的金属薄膜层50的反射效果。
[第4构成例]
图6是表示第4构成例所涉及的LED照明模块1的侧面截面图。
图6(a)的LED照明模块1中，在LED芯片3的表面(下面)所设置的电极(例如嵌柱凸块)，利用焊料等而连接于在安装基板2上所形成的配线13而被倒装安装。是所谓“覆晶(flip chip)”。该覆晶安装中因为是倒装，因而芯片表面成为下侧。另外，覆晶安装中，因为芯片经由凸块而连接于配线，因而在与基板之间会出现些微间隙，作为将该间隙填埋的手段，存在将树脂等进行填底的情况，本申请中省略图示。安装基板2的基材为热传导性与电气特性均优异的材料，例如利用铜板或铝板构成。配线13形成于由公知有机系的材料(例如聚酰亚胺)构成的有机材料绝缘层30之上。在安装基板2的基材表面的未设置有配线13与有机材料绝缘层30的部分，利用涂布形成上述的无机系白色绝缘层14。LED芯片3的下面的未接触于配线13的部分，抵接于无机系白色绝缘层14、或经由填底胶而抵接于无机系白色绝缘层14，从而经由无机系白色绝缘层14而从安装基板2散热。透明树脂5在可拆卸的模具框内、或在固定设置的包围构件内填充透明树脂而形成。
图6(b)的LED照明模块1中，在LED芯片3的下面设置的突起状电极(凸块)利用电连接部31而连接于在安装基板2上所形成的配线13而被倒装(覆晶)安装。安装基板2与配线13为与(a)相同的构成。在(b)的方式中，无机系白色绝缘层14以除了电连接部31的开口，直接或间接地全面覆盖安装基板2的上面的方式被涂布形成。电连接部31的开口的大小设为例如50～500μm见方。在(b)的方式中，LED芯片3的下面的电连接部31以外的部分抵接于无机系白色绝缘层14、或经由填底胶而抵接于无机系白色绝缘层14。
(c)的LED照明模块1中，LED芯片3与配线13进行引线接合连接。安装基板2、配线13及无机系白色绝缘层14为与(a)相同的构成。LED芯片3的背面(下面)利用高热传导性粘结材等而固定设置于安装基板2的上面。
图7是说明将本发明具体化的LED照明模块的第4构成例所使用的基板的制造工序的侧面截面图。
首先，在基板上，形成有机材料绝缘层(例如聚酰亚胺层)与铜箔层(步骤1)。例如在金属板上层叠热可塑性聚酰亚胺膜与铜箔，进行高温加压(例如350℃下20分钟)而形成。
接着，进行粘贴的铜箔的加工，并进行图案化加工(步骤2)。例如为了进行该加工而采用光刻技术。在铜箔之上涂布抗蚀剂，将图案进行曝光、显影，进而进行蚀刻，去除抗蚀剂，而形成铜箔除去部。
接着，以铜箔为掩膜进行有机材料绝缘层的蚀刻(步骤3)。聚酰亚胺蚀刻用的溶液优选使用例如胺系物。
最后，以将安装基板2上的铜箔除去部填埋的方式，涂布白色无机材料(步骤4)。此处，白色无机材料的涂布根据所期望的LED照明模块的样式(参照图6)而有所差异。(a)表示将白色无机材料涂布至与配线为大致同一面的高度为止的样式，(b)表示除了电连接用开口而将白色无机材料涂布成一部分搁浅于配线的样式。(b)中的涂布，首先可以列举丝网印刷。作为其以外的方法，可以例示在包含配线进行全面涂布后利用激光设置开口的方法、利用丝网印刷或点胶涂布进行涂布至与配线相同高度为止之后在除了配线的开口之外的部分利用印刷(丝网印刷或柔版印刷)或点胶涂布进行2段式涂布的方法。
[第5构成例]
图8是表示将本发明具体化的LED照明模块1的第5构成例的侧面截面图。第5构成例的LED照明模块1在无机系白色绝缘层通过由符号14a构成的下层以及由符号14b构成的上层所构成的方面，不同于第4构成例(a)。以下，对于与第4构成例(a)的相同点，省略说明，仅对不同点进行说明。另外，第5构成例(图8)所涉及的无机系白色绝缘层14a、14b，当然也可以应用第4构成例(b)、(c)。
无机系白色绝缘层14a为白色无机颜料使用了氧化锌的层，无机系白色绝缘层14b为白色无机颜料使用了二氧化钛的层。构成无机系白色绝缘层的下层14a的氧化锌粒子由透明绝缘膜(例如氧化铝膜)涂布，平均粒径为1μm以下。构成无机系白色绝缘层的上层14b的二氧化钛粒子为纳米化了的粒子、或由透明绝缘膜(例如氧化铝膜)涂布且平均粒径为1μm以下的粒子。
无机系白色绝缘层设为这样的层叠构造的理由在于，假设仅在白色无机颜料为氧化锌的层中无法获得反射率的满足的情况，另一方面活用热传导性优异的氧化锌的特性。即，将氧化锌使用为白色无机颜料的绝缘层设为下层14a，将反射率良好的二氧化钛使用为白色无机颜料的绝缘层设为上层14b，从而可以获得具有低热电阻且反射率良好的特性的无机系白色绝缘层。此时，氧化锌粒子的透明绝缘膜涂布是不可或缺的，但二氧化钛粒子可以设置透明绝缘膜涂布、也可以不设置。作为层叠构造所使用的热传导优异的白色无机材料，也可以取代氧化锌粒子而使用氧化镁(MgO)或较二氧化钛更高热传导的白色无机材料。
另外，图8中，下层14a与有机材料绝缘层30的厚度、及上层14b与配线13的厚度虽描绘为相同，但并不限定于此，下层14a与上层14b的厚度从热传导性能、反射性能及绝缘性能的观点出发可以适当决定。
[第6构成例]
图9是表示将本发明具体化的LED照明模块1的第6构成例的侧面截面图。
该LED照明模块1在白色绝缘层由构成第一层的无机系白色绝缘层141、构成第二层的无机系白色绝缘层142、构成第三层的无机系白色绝缘层143所构成的方面，不同于第3构成例。
通过使用丝网印刷法而可以使绝缘层成为多层构造，通过仅增加绝缘所需要的必要的部分层数并且散热或反射所必要的部分减少层数，从而可以不损失必要的功能并且能够削减制造成本。例如公开了构成使配线13的正下方为三层(或二层)、使其余部分为二层(或一层)的白色绝缘层。
无机系白色绝缘层141的厚度为例如20μm，无机系白色绝缘层142厚度为例如20μm，无机系白色绝缘层143厚度为例如60μm。若考虑散热性，LED芯片3载置于无机系白色绝缘层141之上。所以，在涂布形成无机系白色绝缘层142的时候，设置露出无机系白色绝缘层141的凹状的载置部16。
无机系白色绝缘层141～143可以涂布均由相同材料构成的白色无机油墨而形成，也可以构成为无机系白色绝缘层141所含有的白色无机颜料的热传导率高于无机系白色绝缘层142(及143)所含有的白色无机颜料。
图10是表示无机系白色绝缘层的厚度与反射率的相关的图表。在由铜板构成的安装基板2的表面形成不同厚度的无机系白色绝缘层，并测定反射率。白色绝缘层所含有的白色无机颜料为二氧化钛。根据图10，可以确认在白色绝缘层为15μm时会出现反射率的降低，但当白色绝缘层为33μm以上时则能够获得与光泽银镀层同等的反射率。
[第7构成例]
图11是表示将本发明具体化的LED照明模块1的第7构成例的侧面截面图。
该LED照明模块1在白色绝缘层由无机系白色绝缘层141、无机系白色绝缘层142及无机系白色绝缘层143构成的方面，与第6构成例一致，但在无机系白色绝缘层141及无机系白色绝缘层142与无机系白色绝缘层143由不同材料构成的方面，以及LED芯片3载置于无机系白色绝缘层142之上的方面，不同于第6构成例。
无机系白色绝缘层141含有作为白色无机颜料的氧化镁(MgO)，无机系白色绝缘层142及无机系白色绝缘层143含有作为白色无机颜料的二氧化钛(TiO2)。另外，作为无机系白色绝缘层141的白色无机颜料也可以使用氧化锌(ZnO)。
图12是表示由不同材料及构造构成的无机系白色绝缘层的反射率的图表。
(1)为白色无机颜料使用氧化镁(MgO)且膜厚设为15μm时的反射率，(4)为白色无机颜料使用二氧化钛(TiO2)且膜厚设为15μm时的反射率。从(1)与(4)的结果可知，当无机系白色绝缘层的膜厚设为15μm时，氧化镁(MgO)的反射率较差。
(2)为位于安装基板侧的第一层无机系白色绝缘层(膜厚15μm)的白色无机颜料使用氧化镁(MgO)，位于外界侧的第二层无机系白色绝缘层(膜厚15μm)的白色无机颜料使用二氧化钛(TiO2)时的反射率。(3)为白色无机颜料使用二氧化钛(TiO2)且膜厚设为30μm时的反射率。由(2)与(3)的结果可知，当无机系白色绝缘层的膜厚总计成为30μm时，即使白色无机颜料使用氧化镁(MgO)，反射率也不会产生有效差。
图13是表示由不同材料及构造构成的LED照明模块1的热电阻的图表。当LED芯片经由无机系白色绝缘层而搭载于安装基板时，仅无机系白色绝缘层部分的热电阻会变高。但是，通过第二层无机系白色绝缘层的白色无机颜料使用氧化镁(MgO)，从而可以不降低反射率而仅降低热电阻。二氧化钛的热传导率为8w/m·k左右，氧化镁的热传导率为45w/m·k左右，可以认为热传导率的差成为热电阻的差。
根据以上所说明的第7构成例的LED照明模块1，可以一边维持高反射率一边提高散热性。
[第8构成例]
图14是表示将本发明具体化的LED照明模块1的第8构成例的侧面截面图。
该LED照明模块1在LED芯片3载置于安装基板2之上的方面不同于第7构成例。其余的构成与第7构成例同样。根据第8构成例，可以获得与第7构成例同等的反射效果，另一方面，因为来自LED芯片3的背面的热会被直接传热给安装基板2，因而可以实现高散热性能。
图15是表示由不同构造所构成的LED照明模块1的全光束与发光效率的图表。
(1)为位于安装基板侧的第一层无机系白色绝缘层、及位于外界侧的第二层无机系白色绝缘层的白色无机颜料使用二氧化钛(TiO2)且在第二层无机系白色绝缘层上搭载了LED芯片时的全光束。(2)为与(1)相同构成的无机系白色绝缘层中在第一层无机系白色绝缘层上搭载了LED芯片时的全光束。(3)为与(1)相同构成的无机系白色绝缘层中在安装基板上搭载了LED芯片时的全光束。由(1)～(3)的结果可知，根据载置LED芯片的层的厚度，全光束不会产生有效差。
(4)为与(1)相同构成中的发光效率，(5)为与(2)相同构成中的发光效率，(6)为与(3)相同构成中的发光效率。由(4)～(6)的结果可知，根据载置LED芯片的层的深度，发光效率不会产生有效差。
图16是表示由不同构造所构成的LED照明模块1的表面温度与发光效率的图表。
(1)为位于安装基板侧的第一层无机系白色绝缘层、及位于外界侧的第二层无机系白色绝缘层的白色无机颜料使用二氧化钛(TiO2)，并在第二层无机系白色绝缘层上搭载了LED芯片时的表面温度。(2)为与(1)相同构成的无机系白色绝缘层中，在第一层无机系白色绝缘层上搭载了LED芯片时的表面温度。(3)为与(1)相同构成的无机系白色绝缘层中，在安装基板上搭载了LED芯片时的表面温度。由(1)～(3)的结果可知，载置LED芯片的层的厚度越厚，则表面温度越高。
(4)为与(1)相同构成的发光效率，(5)为与(2)相同构成的发光效率，(6)为与(3)相同构成的发光效率。由(4)～(6)的结果可知，根据载置LED芯片的层的深度，发光效率不会产生有效差。
[第9构成例]
图17是表示将本发明具体化的LED照明模块1的第9构成例的侧面截面图。
该LED照明模块1在白色绝缘层由构成第一层的有机系绝缘层131、构成第二层的无机系白色绝缘层141、及构成第三层的无机系白色绝缘层142所构成的方面，以及无机系白色绝缘层141相较于有机系绝缘层131为宽幅，且无机系白色绝缘层141的一部分层叠于安装基板2的表面的方面，不同于第6构成例。公开了有机系绝缘层131例如以聚酰胺酰亚胺系树脂为基材，并使用添加了可溶性树脂填料(例如聚酰胺酰亚胺系填料)的聚酰胺酰亚胺型印刷膏体。根据该例示所涉及的聚酰胺酰亚胺型印刷膏体，可以实现230V/μm的破坏电压。
根据第9构成例，通过白色绝缘层的一部分由廉价的有机系绝缘层131构成，从而可以降低制造成本，另一方面，因为无机系白色绝缘层141的一部分层叠于安装基板2的表面，因而可以实现强紧贴性。因为有机系绝缘层131被无机系白色绝缘层141覆盖，因而经年劣化也是最小限度的。
另外，本构成例中，通过在无机系白色绝缘层141中设置凹状的载置部16，并在有机系绝缘层131上载置LED芯片3，从而提高散热性，但也可以未设置载置部16而在无机系白色绝缘层141上载置LED芯片3。但是，需要考虑了有机系绝缘层131的热传导率低于无机系白色绝缘层141的设计。
[第10构成例]
图18是表示将本发明具体化的LED照明模块1的第10构成例的侧面截面图。
该LED照明模块1的安装基板2中，由坝式构件48所包围的反射区域由无机系白色绝缘层141覆盖，反射区域外的部分由有机系绝缘层131覆盖。本构成例中，配线13形成于有机系绝缘层131之上。
本构成例的LED照明模块1中，因为反射区域被无机系白色绝缘层141所覆盖，因而反射率、散热性及耐久性均优异。另一方面，通过不会有热问题的反射区域外的安装基板表面由有机系绝缘层131覆盖，从而可以降低制造成本。优选有机系绝缘层131的表面被白色阻焊层(图18中未图示)覆盖，且使最上层起到作为反射材料的功能。
[第11构成例]
图19是表示将本发明具体化的LED照明模块1的第11构成例的侧面截面图，并且是后面所述的图20(a)的AA截面图。
本构成例的LED芯片3为垂直型LED模具，上面的n电极利用引线接合而连接于配线13，底面的p电极利用焊料等而连接于配线13。白色绝缘层由无机系白色绝缘层141与无机系白色绝缘层142构成。无机系白色绝缘层141以相较于无机系白色绝缘层142为幅宽的方式被薄地涂布，仅在必要的范围涂布无机系白色绝缘层142来确保反射所需要的厚度。
图20(a)是第11构成例所涉及的LED照明模块的上面图，(b)是(a)的BB截面图。
本构成例的LED照明模块1，仅配线区域的部分被无机系白色绝缘层142覆盖。图20(a)中，虚线所图示的部分为配线区域。图20(a)中，通过在距安装基板2的上下端部一定宽度内没有形成无机系白色绝缘层142，从而可以减少白色无机油墨的使用量并降低制造成本。
构成基板侧的第一层的无机系白色绝缘层141的白色无机颜料设为氧化镁或氧化锌，构成外界侧的第二层的无机系白色绝缘层142的白色无机颜料设为反射率优异的二氧化钛。也可以不同于此，将无机系白色绝缘层141与无机系白色绝缘层142的两者的白色无机颜料均设为相同。
本构成例为一个例子，可以进行各种变更。例如也可以不同于本构成例，将安装基板2的整个面被无机系白色绝缘层142覆盖。另外，也可以不同于本构成例，将反射区域外的无机系白色绝缘层141取代为有机系绝缘层。另外，也可以设为将LED芯片3进行覆晶安装的水平型LED。
[第12构成例]
图21是表示本发明的第12构成例所涉及的LED照明模块1的上面图。本构成例的LED照明模块1，在安装基板2的上面所设置的反射区域，高密度地安装有81个LED芯片3。
81个LED芯片3全部为相同规格，以9串联×9并联的配线图案进行连接。换言之，利用连接于一对端部电极的9个LED芯片3构成单位LED芯片组，将9个单位LED芯片组并联连接而构成发光部。一对端部电极利用具备在反射区域的上下端部所设置的一对配线部而成的电极单元17a、17b，电连接于外部电极端子18a、18b。构成各单位LED芯片组的9个LED芯片在同一直线上实质上等间隔地配置，相邻的LED芯片利用金线进行引线接合连接。LED芯片3的个数及单位LED芯片组的数量并不限于所例示的个数，将n个由串联连接的n个LED芯片所构成的单位LED芯片组进行并联的改良例也包括于本构成例的技术思想中。即，本构成例中，通过将平方个LED芯片排列成n×n，从而可以实质上构成正方形的反射区域。LED芯片3的个数不同于本构成例，优选搭载100个以上、更优选为300个以上、特别优选为500个以上、最优选为700个以上。此时，安装基板2的形状为矩形状、多边形状或圆形状。
n×n个LED芯片通过在小面积的安装基板上高密度地安装，从而构成高亮度的光源。本构成例的LED照明模块1的外形尺寸为36mm×36mm×1mm。在安装基板2的上面所设置的反射区域的面积为22.4mm×22.4mm＝501.76mm2。在该反射区域，81个LED芯片3在串联方向与并联方向上均以2.28mm的排列间距被安装。LED芯片3的芯片尺寸为1.143mm×1.143mm×0.15mm，反射区域上的LED芯片的安装面积密度(芯片搭载面积占有率)为23.6mm2/cm2，安装密度为16.1个/cm2。此处所谓“反射区域”是指由坝式构件48所围绕的区域。
本构成例的LED照明模块1，LED裸芯片被COB安装，因而可以实现薄型的光源。
安装基板2为热传导性与电气特性均优异的材料，例如由铜板或铝板构成。安装基板2的表面，至少由坝式构件48所围绕的反射区域的表面被无机系白色绝缘层14覆盖。优选位于坝式构件48的外部的安装基板2的表面也被无机系白色绝缘层14覆盖。无机系白色绝缘层14以从上述第1～第10构成例中选择的任意样式形成。不管何种，因为第12构成例所涉及的配线13为单层，因而相较于多层化的情况，散热性与成本性均优异。
本构成例的LED照明模块1的正向电流为3.15A、正向电压为26.8V、负载功率为84.4W、全光束为11190lm。色温度设定于3000K～7000K的范围内，演色性为Ra65～90。本构成例的LED照明模块1通过经由抵接于安装基板2的背面的散热片10等而将LED芯片3的热传导给散热器7而散热。即，与第1构成例同样，本构成例的LED照明模块1经由散热片10而被固定于模块保持器具9，构成具备反射器6、散热器7、扩散板8、电源装置(未图示)的LED照明装置的光源(参照图3)。
[第13构成例]
图22是表示本发明的第13构成例所涉及的LED照明模块1的上面图。本构成例的LED照明模块1，在安装基板2的上面所设置的反射区域高密度地安装有888个LED芯片3。
888个LED芯片3全部为同一规格，以37串联×24并联的配线图案连接。换言之，由连接于一对端部电极的37个LED芯片3构成单位LED芯片组，将24个单位LED芯片组并联连接而构成发光部。一对端部电极利用具备在反射区域的上下端部所设置的一对配线部的电极单元17a～17h，而与外部电极端子18a～18h电连接。构成各单位LED芯片组的37个LED芯片的配置间隔实质上为等间隔，相邻的LED芯片利用金焊线进行引线接合连接。但是，本构成例中，不同于第12构成例，相邻的单位LED芯片组配置成各个LED芯片3成为交错状。即使着眼于各单位LED芯片组，37个LED芯片也以锯齿状配置。即，各单位LED芯片组中，奇数编号的LED芯片在同一直线上实质上等间隔配置，偶数编号的LED芯片在平行于奇数编号的LED芯片的直线上实质上等间隔配置。LED芯片3的个数与单位LED芯片组的数量并不限于例示的个数，但构成单位LED芯片组的LED芯片的数量需要为相同数量。
888个LED芯片通过在小面积的安装基板上高密度地安装，从而构成高亮度的光源。本构成例的LED照明模块1的外形尺寸为90mm×90mm×1mm。在安装基板2的上面所设置的反射区域的面积为70.6mm×70.6mm＝4984.36mm2。在该反射区域，888个LED芯片3在串联方向上以1.85mm的排列间距、且在并联方向上以1.4mm的排列间距安装。LED芯片3的芯片尺寸为1.143mm×1.143mm×0.15mm，反射区域上的LED芯片的安装面积密度(芯片搭载面积占有率)为23.2mm2/cm2，安装密度为17.8个/cm2。此处所谓“反射区域”是指由坝式构件48所围绕的区域。LED芯片3的最大额定电流为700mA，在正向电流为350mA的情况下，正向电压为3.4V、发光输出为340mW。
安装基板2为热传导性与电气特性均优异的材料，例如由铜板或铝板构成。安装基板2的表面，至少由坝式构件48所围绕的反射区域的表面被无机系白色绝缘层14覆盖。优选位于坝式构件48的外部的安装基板2的表面也被无机系白色绝缘层14覆盖。无机系白色绝缘层14以从上述第1～第10构成例中选择的任意样式形成。不管何种，因为第13构成例所涉及的配线13为单层，因而相较于多层化的情况，散热性与成本性均优异。
本构成例的LED照明模块1的正向电流为4.8A、正向电压为104V、负载功率为500W，全光束为73600lm。色温度设定为3000K～7000K的范围，演色性为Ra65～90。
本构成例中，负载功率为500W的大输出，因为通用的电源装置的输出不足，因而组合使用4个电源装置。即，将与电源装置呈一对一连接的安装块20a～20d排列配置，从而可以构成大光量的发光部。为了不产生照明不均匀，优选将各电源装置设为同一规格，并且在同一条件下连接于各安装块。此处构成为在同一条件下连接于电源装置，不仅包括安装块的数量与电源装置的数量相同的情况，也包括从少于安装块的数量的电源装置以相同条件分流于多个安装块的情况。但是，从使电流控制电路构造简便的观点出发，优选将安装块的数量与用于使LED芯片发光的电源装置的数量设为相同数。另外，本构成例中安装块的数量设为4个，但当然可以对应于所使用的电源装置的容量来变更安装块的数量。例如通过取代180W的电源装置而使用300W的电源装置，从而也可以由3个安装块实现10万流明以上。
从利用最大输出容量200W以下的通用的恒定电流电源装置的观点出发，优选将安装块的数量设为2～8个、更优选为3～6个。作为优选的构成例，公开了每一个安装块的LED芯片的个数设为100～300个，构成合计搭载400～1200个LED芯片的模块。
本构成例中，利用连接于一对电极单元(例如17a与17b)及一对外部电极端子(例如18a与18b)的222个LED芯片3构成一个安装块。各安装块均构成为夹着横截方向中心线23，使电极单元17、外部电极端子18及LED芯片3成为线对称。
安装块20a与20b、及安装块20c与20d夹着分离线21而线对称地配置。更详细而言，通过将电极单元17a～17h、外部电极端子18a～18h、保护二极管装置19a～19d及安装块20a～20d配置成夹着分离线21而线对称，从而将各安装块的合计电阻实质上设为相同，不产生照明不均匀。
本构成例中，安装块20a与安装块20b也构成线对称地配置的配对安装块，安装块20c与安装块20d也构成线对称地配置的配对安装块。在相邻的2个配对安装块之间配置有分离线。在安装块的数量为2个的情况下，只要将2个保护二极管装置配置于反射区域的左右二端即可，因而不需要分离线。在设置偶数个安装块的情况下，分离线的数量成为从安装块的数量除以2的数值减掉1而得到的数值。例如在安装块的数量为6个的情况下，分离线的数量为2个，在安装块的数量为8个的情况下，分离线的数量为3个。
保护二极管装置19是将成对的一对电极单元(例如17a与17b)进行电连接的防逆流装置，防止在对一对电极单元间施加逆向电压时LED芯片组被施加逆向电压而遭破坏。图23是将一对电极单元17a、17b连接的保护二极管装置19a的构成图。保护二极管装置19a将实质上等间隔地配置的6个齐纳二极管22串联连接而构成。齐纳二极管22的外形尺寸为例如258μm×258μm×150μm。保护二极管装置19b～19d的构成也与保护二极管装置19a同样。
本构成例的LED照明模块1也与第12构成例同样，经由散热片10而被固定于模块保持器具9，构成具备反射器6、散热器7、扩散板8、及电源装置(未图示)的LED照明装置的光源(参照图3)。
根据从以上所说明的实施方式例导出的本发明的技术思想，平面视图尺寸为100mm×100mm以下的安装基板，不仅能够实现全光束为3万流明以上、且10kg以下的高亮度·大光量LED照明装置(电源装置除外)，而且能够实现4万流明以上、5万流明以上、6万流明以上、7万流明以上、8万流明以上的高亮度·大光量的LED照明装置。
以上，在本公开中以几个实施方式为例进行了详细的说明，但是，在实质上不脱离本发明的新颖教示以及有利的效果的范围内，其实施方式也可以有更多的改变例。
符号的说明
1              LED照明模块
2              安装基板
3              LED芯片(LED裸芯片)
5              透明树脂
6              反射器
7              散热器
8              扩散板
9              模块保持器具
10             散热片
11             保护罩
12             O型环
13             配线
14             无机系白色绝缘层
16             载置部
17        电极单元
18        外部电极端子
19        保护二极管装置
20        安装块
21        分离线
22        齐纳二极管
23        横截方向中心线
30        有机材料绝缘层
47        凸状载置部
48        坝式构件
49        反射区域
50        金属薄膜层
131       有机系绝缘层
141～143  无机系白色绝缘层

Claims (21)

1.一种LED照明模块，其特征在于，
是将LED裸芯片高密度地安装于安装基板的LED照明模块，
具备：
多个LED裸芯片，其为同一规格；
安装基板，至少表面为金属；以及
反射区域，将LED裸芯片进行树脂密封而成，
安装基板的反射区域的表面被起到作为反射材料的功能的无机系白色绝缘层覆盖，
设置多个由串联连接多个LED裸芯片而成的单位LED芯片组，并将各单位LED芯片组并联连接，
全光束为10000流明以上，并且反射区域中的LED裸芯片的安装面积密度为15mm2/cm2以上。
2.如权利要求1所述的LED照明模块，其特征在于，
所述无机系白色绝缘层包含将包含纳米粒子化了的SiO2及白色无机颜料的液体材料涂布于安装基板的表面并进行烧成而成的无机系白色绝缘层，该无机系白色绝缘层的至少一部分构成与金属层的层叠构造。
3.如权利要求1或2所述的LED照明模块，其特征在于，
所述安装基板的表面为铜。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的LED照明模块，其特征在于，
具备将所述多个LED裸芯片等分的多个安装块，
安装块具备多个单位LED芯片组、及并联连接有该多个单位LED芯片组的一对电极单元。
5.如权利要求4所述的LED照明模块，其特征在于，
所述各安装块具备将一对电极单元连接的保护二极管。
6.如权利要求5所述的LED照明模块，其特征在于，
所述多个安装块由偶数个安装块构成，该偶数个安装块由线对称地配置的配对安装块所构成。
7.如权利要求6所述的LED照明模块，其特征在于，
所述多个安装块为3个以上的安装块，
在相邻的配对安装块之间设置有分离线。
8.如权利要求1～3中的任一项所述的LED照明模块，其特征在于，
单位LED芯片组由n个LED裸芯片构成，其中，n为8以上的整数，
多个LED裸芯片被配置成n行×n列。
9.如权利要求1～8中的任一项所述的LED照明模块，其特征在于，
所述多个LED裸芯片为300个以上的LED裸芯片，全光束为3万流明以上。
10.如权利要求9所述的LED照明模块，其特征在于，
所述LED裸芯片是最大额定电流为100mA以上且数W等级的LED裸芯片，合计负载功率为数百W以上。
11.如权利要求9或10所述的LED照明模块，其特征在于，
反射区域内的亮度为7.0lm/mm2以上。
12.如权利要求9、10或11所述的LED照明模块，其特征在于，
安装基板的面积为5000mm2以上且20000mm2以下。
13.如权利要求1～12中的任一项所述的LED照明模块，其特征在于，
在载置有LED裸芯片的位置，形成有露出金属面的载置部。
14.如权利要求1～13中的任一项所述的LED照明模块，其特征在于，
所述无机系白色绝缘层包含层叠于安装基板的第一层无机系白色绝缘层、以及层叠于第一层无机系白色绝缘层上的第二层无机系白色绝缘层。
15.如权利要求14所述的LED照明模块，其特征在于，
第一层无机系白色绝缘层所含有的白色无机颜料的热传导率高于第二层无机系白色绝缘层所含有的白色无机颜料的热传导率。
16.如权利要求15所述的LED照明模块，其特征在于，
在第一层无机系白色绝缘层，形成有露出第二层无机系白色绝缘层的凹状的LED载置部。
17.如权利要求1～12中的任一项所述的LED照明模块，其特征在于，
具备构成所述无机系白色绝缘层的下层的有机系绝缘层。
18.如权利要求1～12中的任一项所述的LED照明模块，其特征在于，
进一步具备覆盖安装基板的反射区域的外部表面的有机系绝缘层。
19.一种LED照明装置，其特征在于，
具备：
权利要求1～18中的任一项所述的LED照明模块；
反射器；
散热片；
散热器；以及
电源装置。
20.一种LED照明装置，其特征在于，
具备：
权利要求4所述的LED照明模块；
反射器；
散热片；
散热器；以及
多个电源装置，
电源装置的数量与安装块的数量相等。
21.如权利要求19或20所述的LED照明装置，其特征在于，
除了电源装置之外的重量为15kg以下。
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