JP2015056428A - Light emitting module device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting module device which suppresses a temperature rise of light-emitting elements and can obtain high light-emitting efficiency even when a plurality of light-emitting elements are highly densely arranged.SOLUTION: In a light emitting module device, on a board where an insulating layer is formed on an upper surface of a metal board layer, a plurality of light-emitting elements are mounted. On the board, on an upper surface of the insulating layer formed on the upper surface of the metal board layer, a thermal diffusion pattern which is composed of metal and a plurality of thermal diffusion pattern elements that form an electric conductive path and a heat conduction path are two-dimensionally arranged in the state that the elements are separate from one another is formed. On each upper surface of the plurality of thermal diffusion pattern elements in the thermal diffusion pattern, one light emitting element is disposed in the state that it is thermally and electrically connected to the thermal diffusion pattern element. The thickness of the thermal diffusion pattern is 50 μm or larger.

Description

本発明は、発光モジュール装置に関し、更に詳しくは、照明装置、紫外線硬化装置および紫外線露光装置などの光源として用いられる、複数の発光素子を備えた発光モジュール装置に関する。   The present invention relates to a light emitting module device, and more particularly to a light emitting module device including a plurality of light emitting elements used as a light source such as an illumination device, an ultraviolet curing device, and an ultraviolet exposure device.

従来、例えば照明装置などにおいては、光源として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子などの発光素子を発光源とする発光モジュール装置が用いられている。このようなＬＥＤ素子を発光源とする発光モジュール装置は、所期の発光強度を得るために、通常、複数のＬＥＤ素子を備えている。
然るに、ＬＥＤ素子は発光することに伴って熱を発生するものであることから、複数のＬＥＤ素子の各々が自らの発熱あるいは周囲からの受熱によって温度上昇して高温となりやすく、それに起因してＬＥＤ素子自体の発光効率が低下してしまう、という問題がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a lighting device or the like, a light emitting module device using a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) element as a light source is used as a light source. A light emitting module device using such an LED element as a light source usually includes a plurality of LED elements in order to obtain a desired light emission intensity.
However, since the LED element generates heat as it emits light, each of the plurality of LED elements is likely to increase in temperature due to its own heat generation or heat received from the surroundings, resulting in the LED. There is a problem that the luminous efficiency of the element itself is lowered.

而して、ＬＥＤ素子を発光源とする発光モジュール装置としては、金属基板層の上面に樹脂よりなる絶縁層が形成された基板を用いることにより、ＬＥＤ素子から発生する熱を放熱する構成のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
具体的に、特許文献１の発光モジュール装置は、図４に示すように、金属基板層２１の上面に、絶縁層４１と金属製のリードフレーム４２とがこの順に積層されてなる基板を備えている。そして、リードフレーム４２には、配線パターン４３が形成されていると共に、複数の青色ＬＥＤ素子４５が配置されている。また、複数の青色ＬＥＤ素子４５は、各々、上面および下面に電極を有しており、これらの電極がリード線１８およびリードフレーム４２を介して配線パターン４３に電気的に接続されている。このようにして、複数の青色ＬＥＤ素子４５は、リード線１８、リードフレーム４２および配線パターン４３を介して直列に接続されている。
図４において、４６は、絶縁性を有する保持部材であり、４７は、過電圧防止用のツェナダイオードである。 Thus, the light emitting module device using the LED element as a light source has a structure in which the heat generated from the LED element is dissipated by using a substrate in which an insulating layer made of resin is formed on the upper surface of the metal substrate layer. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
Specifically, as shown in FIG. 4, the light emitting module device of Patent Document 1 includes a substrate in which an insulating layer 41 and a metal lead frame 42 are laminated in this order on the upper surface of a metal substrate layer 21. Yes. The lead frame 42 is provided with a wiring pattern 43 and a plurality of blue LED elements 45. Each of the plurality of blue LED elements 45 has electrodes on the upper surface and the lower surface, and these electrodes are electrically connected to the wiring pattern 43 via the lead wire 18 and the lead frame 42. In this way, the plurality of blue LED elements 45 are connected in series via the lead wire 18, the lead frame 42 and the wiring pattern 43.
In FIG. 4, 46 is an insulating holding member, and 47 is a zener diode for preventing overvoltage.

また、金属基板層の上面に絶縁層が形成された基板を用いた発光モジュール装置の他の構成のものとしては、図５に示すように、金属基板層２１の上面に形成された樹脂よりなる絶縁層５１の上面に、配線層５２を介してＬＥＤ素子１１が配設されたものが用いられている。ＬＥＤ素子１１は、上面および下面に電極を有するものである。このような構成の発光モジュール装置において、配線層５２は、柱状の形状を有しており、厚み方向の断面積がＬＥＤ素子１１の下面の面積と略同等のものである。この配線層５２には、ＬＥＤ素子１１における下面の電極が電気的に接続されている。また、絶縁層５１の上面には、配線パターン（図示せず）が形成されており、この配線パターンには、リード線１８を介してＬＥＤ素子１１における上面の電極が電気的に接続されている。   Another structure of the light emitting module device using the substrate having the insulating layer formed on the upper surface of the metal substrate layer is made of a resin formed on the upper surface of the metal substrate layer 21 as shown in FIG. A structure in which the LED element 11 is disposed on the upper surface of the insulating layer 51 via the wiring layer 52 is used. The LED element 11 has electrodes on the upper surface and the lower surface. In the light emitting module device having such a configuration, the wiring layer 52 has a columnar shape, and the cross-sectional area in the thickness direction is substantially equal to the area of the lower surface of the LED element 11. An electrode on the lower surface of the LED element 11 is electrically connected to the wiring layer 52. In addition, a wiring pattern (not shown) is formed on the upper surface of the insulating layer 51, and the electrode on the upper surface of the LED element 11 is electrically connected to the wiring pattern via the lead wire 18. .

しかしながら、このような構成の発光モジュール装置においては、複数のＬＥＤ素子を高密度に配置した場合には、ＬＥＤ素子の温度上昇を十分に抑制することができない、という問題がある。
すなわち、図４の発光モジュール装置においては、複数の青色ＬＥＤ素子４５から発生する熱は、共通のリードフレーム４２の上面から排熱されると共に、そのリードフレーム４２を介して、熱伝導率の低い絶縁層４１に伝達され、その絶縁層４１から金属基板層２１に伝達される。そのため、青色ＬＥＤ素子４５を高密度に配置した場合には、青色ＬＥＤ素子４５は、他の青色ＬＥＤ素子４５からの熱的影響を受けやすく、よって高温となりやすい。
また、図５の発光モジュール装置においては、ＬＥＤ素子１１から発生する熱は、厚み方向の断面積が小さい配線層５２を介して、熱伝導率の低い絶縁層５１に伝達され、その絶縁層５１から金属基板層２１に伝達される。そのため、ＬＥＤ素子１１を高密度に配置した場合には、配線層５２において、絶縁層５１を介して金属基板層２１に対して効率よく熱を伝達することができず、よってＬＥＤ素子１１は、自らの発熱および周囲に位置するＬＥＤ素子１１からの受熱によってより高温となりやすい。 However, in the light emitting module device having such a configuration, when a plurality of LED elements are arranged at a high density, there is a problem that the temperature rise of the LED elements cannot be sufficiently suppressed.
That is, in the light emitting module device of FIG. 4, the heat generated from the plurality of blue LED elements 45 is exhausted from the upper surface of the common lead frame 42 and is insulated with low thermal conductivity through the lead frame 42. It is transmitted to the layer 41 and transmitted from the insulating layer 41 to the metal substrate layer 21. Therefore, when the blue LED elements 45 are arranged at a high density, the blue LED elements 45 are easily affected by heat from the other blue LED elements 45, and thus are likely to be at a high temperature.
In the light emitting module device of FIG. 5, the heat generated from the LED element 11 is transmitted to the insulating layer 51 having a low thermal conductivity through the wiring layer 52 having a small cross-sectional area in the thickness direction, and the insulating layer 51. To the metal substrate layer 21. Therefore, when the LED elements 11 are arranged at a high density, the wiring layer 52 cannot efficiently transfer heat to the metal substrate layer 21 via the insulating layer 51. The temperature tends to be higher due to its own heat generation and heat reception from the surrounding LED elements 11.

このような問題は、発光モジュール装置を、例えば紫外線硬化装置および紫外線露光装置などの光源（紫外線光源）として用いる場合、すなわちＬＥＤ素子として、紫外線領域の光を放射する紫外線ＬＥＤ素子（ＵＶ−ＬＥＤ素子）、特に波長４３６ｎｍ以下の紫外線を含む光を出射する紫外線ＬＥＤ素子を用いる場合に、顕著となる。
すなわち、紫外線ＬＥＤ素子は、青色ＬＥＤ素子に比して入力電力に対する発光効率が低く、入力電力の６０％以上が熱に変換されるものである。そのため、発光モジュール装置に所期の発光強度を得るためには、より多数の紫外線ＬＥＤ素子をより高密度に配置することが必要とされる。よって、紫外線ＬＥＤ素子は、自らの発熱および他の紫外線ＬＥＤ素子からの熱的影響を受けやすく、より高温となりやすい。 Such a problem occurs when the light emitting module device is used as a light source (ultraviolet light source) such as an ultraviolet curing device and an ultraviolet exposure device, that is, as an LED element, an ultraviolet LED element that emits light in the ultraviolet region (UV-LED element). ), Particularly when using an ultraviolet LED element that emits light including ultraviolet light having a wavelength of 436 nm or less.
That is, the ultraviolet LED element has lower light emission efficiency with respect to the input power than the blue LED element, and 60% or more of the input power is converted into heat. Therefore, in order to obtain a desired light emission intensity in the light emitting module device, it is necessary to arrange a larger number of ultraviolet LED elements at a higher density. Therefore, the ultraviolet LED element is susceptible to its own heat generation and thermal influence from other ultraviolet LED elements, and is likely to have a higher temperature.

一方、ＬＥＤ素子を発光源とする発光モジュール装置においては、複数のＬＥＤ素子をマトリクス配置、すなわち二次元的に配列した状態とし、これらの複数のＬＥＤ素子のうちの任意のＬＥＤ素子を点灯させることのできる構成が求められている。そして、複数のＬＥＤ素子のうちの任意のＬＥＤ素子を点灯させるためには、多重配線を形成する必要がある。
而して、このような構成の発光モジュール装置において、金属基板層の上面に絶縁層が形成された基板を用いる場合には、金属基板層上に複数の絶縁層を積層して多層配線構造を形成することが有効である。そのような構造においては、通常、ＬＥＤ素子が搭載される構成部材（例えば、図４におけるリードフレーム４２）の上面には絶縁層が積層されることとなり、当該構成部材の上面からはＬＥＤ素子から発生する熱を排熱することができない。そのため、ＬＥＤ素子から発生する熱を効率よく金属基板層に伝達することが必要とされる。 On the other hand, in a light emitting module device using an LED element as a light source, a plurality of LED elements are arranged in a matrix, that is, two-dimensionally arranged, and an arbitrary LED element among these LED elements is turned on. There is a need for a configuration that can And in order to light arbitrary LED elements among several LED elements, it is necessary to form multiple wiring.
Thus, in the light emitting module device having such a configuration, when a substrate having an insulating layer formed on the upper surface of the metal substrate layer is used, a multilayer wiring structure is formed by laminating a plurality of insulating layers on the metal substrate layer. It is effective to form. In such a structure, an insulating layer is usually laminated on the upper surface of a component (for example, the lead frame 42 in FIG. 4) on which the LED element is mounted. The generated heat cannot be exhausted. Therefore, it is necessary to efficiently transfer the heat generated from the LED element to the metal substrate layer.

特開２０１１−２４９７３７号公報JP 2011-249737 A

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、複数の発光素子を高密度に配置した場合であっても、発光に伴う発光素子の温度上昇が抑制され、高い発光効率の得られる発光モジュール装置を提供することにある。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and the object thereof is to suppress the temperature rise of the light emitting element due to light emission even when a plurality of light emitting elements are arranged at high density. Another object of the present invention is to provide a light emitting module device that can obtain high luminous efficiency.

本発明の発光モジュール装置は、金属基板層の上面に絶縁層が形成された基板上に、複数の発光素子が搭載されてなる発光モジュール装置において、
前記基板には、前記金属基板層の上面に形成された前記絶縁層の上面に、金属よりなり、電気伝導路および熱伝導路を形成する熱拡散パターン要素の複数が互いに離間した状態で二次元的に配置されてなる熱拡散パターンが形成されており、
前記熱拡散パターンにおける複数の熱拡散パターン要素の各々の上面には、その熱拡散パターン要素に熱的および電気的に接続された状態で１つの発光素子が配設されており、
前記熱拡散パターンの厚みが５０μｍ以上であることを特徴とする。 The light emitting module device of the present invention is a light emitting module device in which a plurality of light emitting elements are mounted on a substrate having an insulating layer formed on an upper surface of a metal substrate layer.
In the substrate, the upper surface of the insulating layer formed on the upper surface of the metal substrate layer is made of metal, and a plurality of thermal diffusion pattern elements forming an electric conduction path and a thermal conduction path are two-dimensionally separated from each other. A thermal diffusion pattern is formed,
On the upper surface of each of the plurality of thermal diffusion pattern elements in the thermal diffusion pattern, one light emitting element is disposed in a state of being thermally and electrically connected to the thermal diffusion pattern element,
The thickness of the thermal diffusion pattern is 50 μm or more.

本発明の発光モジュール装置においては、前記絶縁層、前記熱拡散パターンおよび前記発光素子を、当該絶縁層および当該熱拡散パターンの厚み方向に透視したとき、熱拡散パターン要素が占める領域が、当該熱拡散パターン要素に配設された前記発光素子を中心とした、当該発光素子の外縁を含む最小円の半径の２倍の半径を有する領域を含んでいることが好ましい。   In the light emitting module device of the present invention, when the insulating layer, the thermal diffusion pattern, and the light emitting element are seen through in the thickness direction of the insulating layer and the thermal diffusion pattern, a region occupied by the thermal diffusion pattern element is the thermal layer. It is preferable to include a region having a radius that is twice the radius of the smallest circle including the outer edge of the light emitting element, centered on the light emitting element disposed in the diffusion pattern element.

本発明の発光モジュール装置においては、前記発光素子は、下面および上面に電極を有しており、下面の電極が前記熱拡散パターン要素と電気的に接続されており、上面の電極がリード線と電気的に接続されていることが好ましい。   In the light emitting module device of the present invention, the light emitting element has electrodes on the lower surface and the upper surface, the electrode on the lower surface is electrically connected to the thermal diffusion pattern element, and the electrode on the upper surface is connected to the lead wire. It is preferable that they are electrically connected.

本発明の発光モジュール装置においては、前記発光素子は、波長４３６ｎｍ以下の紫外線を含む光を出射するものであることが好ましい。   In the light emitting module device of the present invention, it is preferable that the light emitting element emits light including ultraviolet rays having a wavelength of 436 nm or less.

本発明の発光モジュール装置においては、前記基板において、前記熱拡散パターンの上面に更に上面側絶縁層が形成されていることが好ましい。   In the light emitting module device of the present invention, it is preferable that an upper surface side insulating layer is further formed on the upper surface of the thermal diffusion pattern in the substrate.

本発明の発光モジュール装置においては、金属基板層の上面に形成された絶縁層の上面に熱拡散パターンが形成された基板上に、複数の発光素子が、当該熱拡散パターンと熱的および電気的に接続された状態で搭載されている。そして、熱拡散パターンは、特定の厚みを有しており、複数の熱拡散パターン要素が、複数の発光素子に対応するように、互いに離間した状態で配置されたものであることから、複数の発光素子の各々から受熱した熱を、絶縁層に対して十分に拡散させて伝達することができる。そのため、複数の発光素子の各々と金属基板層との間における熱抵抗が小さくなる。
従って、本発明の発光モジュール装置によれば、複数の発光素子において発生した熱を熱拡散パターンを介して金属基板層に効率よく伝達して外部に放熱することができる。そのため、複数の発光素子を高密度に配置した場合であっても、発光に伴う発光素子の温度上昇を抑制することができ、よって高い発光効率を得ることができる。 In the light emitting module device of the present invention, a plurality of light emitting elements are thermally and electrically connected to the thermal diffusion pattern on the substrate having the thermal diffusion pattern formed on the upper surface of the insulating layer formed on the upper surface of the metal substrate layer. It is mounted in a state connected to. The thermal diffusion pattern has a specific thickness, and the plurality of thermal diffusion pattern elements are arranged in a state of being separated from each other so as to correspond to the plurality of light emitting elements. Heat received from each of the light emitting elements can be sufficiently diffused and transmitted to the insulating layer. Therefore, the thermal resistance between each of the plurality of light emitting elements and the metal substrate layer is reduced.
Therefore, according to the light emitting module device of the present invention, the heat generated in the plurality of light emitting elements can be efficiently transmitted to the metal substrate layer through the thermal diffusion pattern and radiated to the outside. Therefore, even when a plurality of light-emitting elements are arranged at high density, a temperature rise of the light-emitting elements due to light emission can be suppressed, and thus high light emission efficiency can be obtained.

本発明の発光モジュール装置の構成の一例の概要を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the outline | summary of an example of a structure of the light emitting module apparatus of this invention. 図１の発光モジュール装置を上から透視した、熱拡散パターンおよび下面側絶縁層の厚み方向の投影面上における熱拡散パターン要素と素子用ポスト要素と発光素子との位置関係を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a positional relationship among a thermal diffusion pattern element, an element post element, and a light emitting element on a projection surface in a thickness direction of a thermal diffusion pattern and a lower surface side insulating layer as seen through the light emitting module device of FIG. . 実験例１において得られた、熱拡散板の厚みと加熱領域の平均温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thickness of the thermal-diffusion plate obtained in Experimental example 1, and the average temperature of a heating area | region. 従来の発光モジュール装置の構成の一例の概要を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the outline | summary of an example of a structure of the conventional light emitting module apparatus. 従来の発光モジュール装置の構成の他の例の概要を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the outline | summary of the other example of a structure of the conventional light emitting module apparatus.

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の発光モジュール装置の構成の一例の概要を示す説明用断面図であり、図２は、図１の発光モジュール装置を上から透視した、熱拡散パターンおよび下面側絶縁層の厚み方向の投影面上における熱拡散パターン要素と素子用ポスト要素と発光素子との位置関係を示す説明図である。
この発光モジュール装置１０は、発光源を構成する発光素子として、複数のＬＥＤ素子１１を備えてなるものである。これらの複数のＬＥＤ素子１１は、矩形平板状の基板２０の上面に搭載されており、この基板２０の上面において、互いに離間した状態で二次元的に配置されている。また、基板２０には、複数のＬＥＤ素子１１のうちの任意のＬＥＤ素子１１を点灯とすることのできる金属配線（多重配線）が形成されている。
この図の例において、複数のＬＥＤ素子１１は、基板２０の上面における中央部に形成された正六角形状のＬＥＤ素子配設領域内において、等間隔で格子状に配列されている。 Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing an outline of an example of the configuration of the light emitting module device of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the light diffusion module device of FIG. It is explanatory drawing which shows the positional relationship of the thermal-diffusion pattern element, the element post element, and the light emitting element on the projection surface of the thickness direction.
The light emitting module device 10 includes a plurality of LED elements 11 as light emitting elements constituting a light source. The plurality of LED elements 11 are mounted on an upper surface of a rectangular flat plate-like substrate 20 and are two-dimensionally arranged on the upper surface of the substrate 20 in a state of being separated from each other. The substrate 20 is formed with metal wiring (multiple wiring) that can light any LED element 11 out of the plurality of LED elements 11.
In the example of this figure, the plurality of LED elements 11 are arranged in a lattice pattern at equal intervals in a regular hexagonal LED element arrangement region formed in the central portion of the upper surface of the substrate 20.

基板２０は、矩形平板状の金属基板層２１の上面の全面に下面側絶縁層２２が形成されており、この下面側絶縁層２２の平坦な上面に、熱拡散パターンが形成されたものである。この熱拡散パターンは、複数の熱拡散パターン要素２５により構成されており、これらの複数の熱拡散パターン要素２５が、複数のＬＥＤ素子１１に対応するように、下面側絶縁層２２の上面において、互いに離間した状態で二次元的に配置されたものである。そして、複数の熱拡散パターン要素２５には、各々、上面における中央部に、当該上面に垂直な方向に突出して伸びる１つの素子用ポスト２６Ａが形成されており、この素子用ポスト２６Ａの上面にＬＥＤ素子１１が配置されている。このように、複数のＬＥＤ素子１１は、各々、対応する熱拡散パターン要素２５の上面に、素子用ポスト２６Ａを介して当該熱拡散パターン要素２５に熱的および電気的に接続された状態で配設されている。
また、基板２０には、熱拡散パターンの上面、すなわち複数の熱拡散パターン要素２５の上面、および下面側絶縁層２２の上面における熱拡散パターン要素２５が位置されていない面２３Ａを覆うように、上面側絶縁層２７が形成されている。この上面側絶縁層２７は、下面側絶縁層２２と一体化されており、この下面側絶縁層２２と上面側絶縁層２７との間には、複数の熱拡散パターン要素２５が埋設された状態とされている。そして、上面側絶縁層２７の平坦な上面には、配線パターン２８が形成されており、この配線パターン２８は、熱拡散パターンに電気的に接続されている。すなわち、配線パターン２８には、複数の熱拡散パターン要素２５が、これらの複数の熱拡散パターン要素２５の各々に形成された配線パターン用ポスト２６Ｂを介して電気的に接続されている。この配線パターン用ポスト２６Ｂは、熱拡散パターン要素２５の上面における素子用ポスト２６Ａと離間した位置に形成されている。
このように、基板２０は、金属基板層２１、下面側絶縁層２２、熱拡散パターン要素２５、上面側絶縁層２７および配線パターン２８の積層体よりなるものであり、多層配線構造を有している。
この図の例において、素子用ポスト２６Ａおよび配線パターン用ポスト２６Ｂは、各々、円柱状の形状を有している。また、素子用ポスト２６Ａは、上面のレベル位置が、上面側絶縁層２７の上面のレベル位置よりも上方（図１における上方）となる高さを有しており、その上面の寸法が、ＬＥＤ素子１１の下面の寸法と略同等のものである。ＬＥＤ素子１１は四角柱状の形状を有しており、上面および下面の寸法が１ｍｍ×１ｍｍのものであり、また素子用ポスト２６Ａの上面の寸法は直径１ｍｍである。そして、素子用ポスト２６Ａの上面は、全面がＬＥＤ素子１１の下面と接触した状態とされている。 In the substrate 20, a lower surface side insulating layer 22 is formed on the entire upper surface of a rectangular flat metal substrate layer 21, and a thermal diffusion pattern is formed on the flat upper surface of the lower surface side insulating layer 22. . This thermal diffusion pattern is composed of a plurality of thermal diffusion pattern elements 25, and the plurality of thermal diffusion pattern elements 25 correspond to the plurality of LED elements 11 on the upper surface of the lower surface side insulating layer 22. They are two-dimensionally arranged in a state of being separated from each other. Each of the plurality of thermal diffusion pattern elements 25 is formed with one element post 26A extending in a direction perpendicular to the upper surface at the center of the upper surface, and on the upper surface of the element post 26A. LED element 11 is arranged. Thus, each of the plurality of LED elements 11 is arranged on the upper surface of the corresponding heat diffusion pattern element 25 in a state of being thermally and electrically connected to the heat diffusion pattern element 25 via the element post 26A. It is installed.
Further, the substrate 20 covers the upper surface of the thermal diffusion pattern, that is, the upper surface of the plurality of thermal diffusion pattern elements 25 and the surface 23A where the thermal diffusion pattern element 25 is not located on the upper surface of the lower surface side insulating layer 22. An upper surface side insulating layer 27 is formed. The upper surface side insulating layer 27 is integrated with the lower surface side insulating layer 22, and a plurality of thermal diffusion pattern elements 25 are embedded between the lower surface side insulating layer 22 and the upper surface side insulating layer 27. It is said that. A wiring pattern 28 is formed on the flat upper surface of the upper insulating layer 27, and the wiring pattern 28 is electrically connected to the thermal diffusion pattern. That is, the plurality of thermal diffusion pattern elements 25 are electrically connected to the wiring pattern 28 via the wiring pattern posts 26 </ b> B formed in each of the plurality of thermal diffusion pattern elements 25. The wiring pattern post 26B is formed on the upper surface of the thermal diffusion pattern element 25 at a position separated from the element post 26A.
Thus, the substrate 20 is composed of a laminate of the metal substrate layer 21, the lower surface side insulating layer 22, the thermal diffusion pattern element 25, the upper surface side insulating layer 27, and the wiring pattern 28, and has a multilayer wiring structure. Yes.
In the example of this figure, each of the element post 26A and the wiring pattern post 26B has a cylindrical shape. In addition, the element post 26A has a height such that the level position of the upper surface is higher than the level position of the upper surface of the upper-surface-side insulating layer 27 (upward in FIG. 1). The dimensions of the lower surface of the element 11 are substantially the same. The LED element 11 has a quadrangular prism shape, and the dimensions of the upper and lower surfaces are 1 mm × 1 mm, and the dimension of the upper surface of the element post 26A is 1 mm in diameter. The upper surface of the element post 26 </ b> A is in contact with the lower surface of the LED element 11.

基板２０において、金属基板層２１は、例えば銅などの熱伝導率が高い金属よりなるものであることが好ましい。
金属基板層２１は、図１に示されているように、通常、少なくとも下面側絶縁層２２が形成される一面が平坦面とされた板状のものであるが、その厚みは、例えば０．３〜５ｍｍである。 In the substrate 20, the metal substrate layer 21 is preferably made of a metal having high thermal conductivity such as copper.
As shown in FIG. 1, the metal substrate layer 21 is generally a plate-like one in which at least one surface on which the lower surface side insulating layer 22 is formed is a flat surface. 3-5 mm.

また、下面側絶縁層２２は、例えばエポキシ樹脂などの樹脂にセラミックフィラを混合して熱伝導性を強化したものよりなる。
下面側絶縁層２２の厚みは、例えば５０〜２５０μｍである。
また、上面側絶縁性層２７は、例えばエポキシ樹脂などの樹脂よりなる。
上面側絶縁層２７の厚みは、電気絶縁性を確保するために、５０〜２５０μｍであることが好ましい。特に、金属配線を多層化した場合には、上面側絶縁層２７の厚みは、５０〜１００μｍであることが好ましい。その理由は、熱伝導性の観点からであり、素子用ポスト２６Ａをなるべく薄くすることによってＬＥＤ素子１１の熱を熱拡散パターンに効率的に熱伝達することができるからである。ここに、上面側絶縁層２７の厚みとは、当該上面側絶縁層２７の上面と熱拡散パターン要素２５の上面との間の離間距離を示す。 Further, the lower surface side insulating layer 22 is made of a material obtained by mixing a ceramic filler with a resin such as an epoxy resin to enhance thermal conductivity.
The thickness of the lower surface side insulating layer 22 is, for example, 50 to 250 μm.
The upper surface side insulating layer 27 is made of a resin such as an epoxy resin.
The thickness of the upper surface side insulating layer 27 is preferably 50 to 250 μm in order to ensure electrical insulation. In particular, when the metal wiring is multi-layered, the thickness of the upper surface side insulating layer 27 is preferably 50 to 100 μm. The reason is from the viewpoint of thermal conductivity, and the heat of the LED element 11 can be efficiently transferred to the thermal diffusion pattern by making the element post 26A as thin as possible. Here, the thickness of the upper surface side insulating layer 27 indicates a separation distance between the upper surface of the upper surface side insulating layer 27 and the upper surface of the thermal diffusion pattern element 25.

素子用ポスト２６Ａは、熱拡散パターン要素２５とＬＥＤ素子１１とを熱的および電気的に接続する機能を有するものである。
この素子用ポスト２６Ａは、上面側絶縁層２７に形成された、ＬＥＤ素子１１の下面と熱拡散パターン要素２５の上面との間に伸びる穴の内部に設けられている。
そして、素子用ポスト２６Ａとしては、上面側絶縁層２７の穴の側面に金属めっき層を形成し、この金属めっき層が形成された穴の内部に、高熱伝導性部材を埋設することによって得られるものが用いられる。この高熱伝導性部材としては、金属フィラやセラミックフィラを混合したエポキシ樹脂などの樹脂よりなるもの、および金属棒などが用いられる。
素子用ポスト２６Ａの形状は、製造上は円柱状であることが好ましいが、機能的には他の形状であってもよい。
また、素子用ポスト２６Ａの大きさは、ＬＥＤ素子１１との接触面積比を５０％以上とすることができる寸法を有するものであればよく、このような大きさを有するものであれば、十分な熱伝導性を得ることができる。
この図の例において、配線パターン用ポスト２６Ｂは、めっき法によって形成された銅よりなるものである。 The element post 26 </ b> A has a function of thermally and electrically connecting the thermal diffusion pattern element 25 and the LED element 11.
The element post 26 </ b> A is provided in a hole formed in the upper surface side insulating layer 27 and extending between the lower surface of the LED element 11 and the upper surface of the thermal diffusion pattern element 25.
The element post 26A is obtained by forming a metal plating layer on the side surface of the hole of the upper surface side insulating layer 27 and burying a high thermal conductivity member in the hole in which the metal plating layer is formed. Things are used. As this high thermal conductivity member, a metal rod or the like made of a resin such as an epoxy resin mixed with a metal filler or a ceramic filler is used.
The shape of the element post 26A is preferably a columnar shape for manufacturing, but may be other shapes in terms of function.
Further, the size of the element post 26A may be any size as long as the contact area ratio with the LED element 11 can be 50% or more. Heat conductivity can be obtained.
In the example of this figure, the wiring pattern post 26B is made of copper formed by plating.

熱拡散パターンを構成する複数の熱拡散パターン要素２５は、各々、金属よりなり、エッチング処理などによってパターンが形成されたものである。そして、この熱拡散パターン要素２５は、対応するＬＥＤ素子１１から発生する熱を受熱して下面側絶縁層２２に伝達することのできる熱伝導機能を有すると共に、当該ＬＥＤ素子１１に対して給電をすることのできる電気伝導機能を有しており、電気伝導路および熱伝導路を形成するものである。よって、熱拡散パターンは、発光モジュール装置１０の金属配線（多重配線）の一部を構成するものである。すなわち、発光モジュール装置１０においては、配線パターン２８と熱拡散パターンとによって金属配線が構成されている。   Each of the plurality of thermal diffusion pattern elements 25 constituting the thermal diffusion pattern is made of metal and has a pattern formed by an etching process or the like. The thermal diffusion pattern element 25 has a heat conduction function capable of receiving the heat generated from the corresponding LED element 11 and transmitting it to the lower surface side insulating layer 22 and supplying power to the LED element 11. It has an electric conduction function that can be performed, and forms an electric conduction path and a heat conduction path. Therefore, the thermal diffusion pattern constitutes a part of the metal wiring (multiple wiring) of the light emitting module device 10. That is, in the light emitting module device 10, metal wiring is configured by the wiring pattern 28 and the thermal diffusion pattern.

この熱拡散パターン要素２５は、上面におけるＬＥＤ素子１１と熱的に接続される領域に比して、下面側絶縁層２２の上面に接触した状態とされる下面が大きい形状を有している。
また、熱拡散パターン要素２５は、図１および図２に示されているように、上面および下面が円形状に近似した点対称な形状を有しており、上面におけるＬＥＤ素子１１と熱的に接続される領域が、当該上面の中心部に形成されていることが好ましい。
そして、熱拡散パターン要素２５は、ＬＥＤ素子１１から受熱した熱を、下面側絶縁層２２に対して拡散させて伝達することができる熱拡散能を有するものである。具体的には、上面におけるＬＥＤ素子１１からの熱を受熱する領域（以下、「受熱領域」ともいう。）の面積に比して、下面における下面側絶縁層２２に対して熱を伝達する領域（以下、「熱伝達領域」ともいう。）が、受熱領域より大きいものである。そして、この受熱領域と熱伝達領域との間には、熱拡散パターン要素２５の厚み方向に伸びるように熱伝導路が形成される。
ここに、熱伝達領域は、下面側絶縁層２２の上面における熱拡散パターン要素２５が位置する領域（以下、「熱拡散パターン要素領域」ともいう。）よりも大きくなるものではないが、この熱拡散パターン要素領域のみによって定められるものではない。すなわち、熱伝達領域の大きさは、熱拡散パターン要素領域の大きさ、熱拡散パターン要素２５の厚みｔ、ＬＥＤ素子１１の種類およびＬＥＤ素子１１に対する入力電力などに応じて定められるものである。
この図の例において、熱拡散パターン要素２５は、正六角形状の板状体よりなるものであり、よって熱拡散パターン要素領域は正六角形状である。また、熱拡散パターン要素領域に係る正六角形状は、直径７．６ｍｍの円に内接する寸法を有している。そして、熱拡散パターン要素２５において、受熱領域は、上面の中心部における素子用ポスト２６Ａが形成された領域によって構成されている。一方、熱伝達領域は、下面におけるＬＥＤ素子１１の直下位置とその周辺領域によって構成されている。 The thermal diffusion pattern element 25 has a shape in which the lower surface that is in contact with the upper surface of the lower surface side insulating layer 22 is larger than the region of the upper surface that is thermally connected to the LED element 11.
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the thermal diffusion pattern element 25 has a point-symmetric shape in which the upper surface and the lower surface approximate to a circular shape, and is thermally connected to the LED element 11 on the upper surface. The region to be connected is preferably formed at the center of the upper surface.
The thermal diffusion pattern element 25 has a thermal diffusibility capable of diffusing and transmitting the heat received from the LED element 11 to the lower surface side insulating layer 22. Specifically, a region that transfers heat to the lower surface side insulating layer 22 on the lower surface as compared to the area of the region that receives heat from the LED element 11 on the upper surface (hereinafter also referred to as “heat receiving region”). (Hereinafter also referred to as “heat transfer region”) is larger than the heat receiving region. A heat conduction path is formed between the heat receiving area and the heat transfer area so as to extend in the thickness direction of the heat diffusion pattern element 25.
Here, the heat transfer region is not larger than a region where the heat diffusion pattern element 25 is located on the upper surface of the lower surface side insulating layer 22 (hereinafter also referred to as “heat diffusion pattern element region”). It is not determined only by the diffusion pattern element region. That is, the size of the heat transfer region is determined according to the size of the heat diffusion pattern element region, the thickness t of the heat diffusion pattern element 25, the type of the LED element 11, the input power to the LED element 11, and the like.
In the example of this figure, the thermal diffusion pattern element 25 is composed of a regular hexagonal plate, and thus the thermal diffusion pattern element region has a regular hexagonal shape. Further, the regular hexagonal shape related to the thermal diffusion pattern element region has a dimension inscribed in a circle having a diameter of 7.6 mm. In the thermal diffusion pattern element 25, the heat receiving region is constituted by a region in which the element post 26A is formed in the central portion of the upper surface. On the other hand, the heat transfer region is constituted by a position directly below the LED element 11 on the lower surface and its peripheral region.

熱拡散パターンの厚みｔは、５０μｍ以上とされ、好ましくは５０〜２０００μｍである。
ここに、熱拡散パターンにおいては、この熱拡散パターンを構成する複数の熱拡散パターン要素２５の各々の厚みが５０μｍ以上とされていれば、これらの複数の熱拡散パターン要素２５が同一の厚みを有していてもよく、また複数の熱拡散パターン要素２５の各々が異なる厚みを有していてもよい。 The thickness t of the thermal diffusion pattern is 50 μm or more, preferably 50 to 2000 μm.
Here, in the thermal diffusion pattern, if the thickness of each of the plurality of thermal diffusion pattern elements 25 constituting the thermal diffusion pattern is 50 μm or more, the plurality of thermal diffusion pattern elements 25 have the same thickness. Each of the plurality of thermal diffusion pattern elements 25 may have a different thickness.

熱拡散パターンの厚みｔが５０μｍ以上であることにより、後述の実験から明らかなように、発光に伴うＬＥＤ素子１１の温度上昇を十分に抑制することができる。
一方、熱拡散パターンの厚みｔが５０μｍ未満である場合には、複数の熱拡散パターン要素２５の各々において、ＬＥＤ素子１１から受熱した熱を十分に拡散させた状態で下面側絶縁層２２に伝達することができなくなる。そのため、ＬＥＤ素子１１において発生した熱を、熱拡散パターン要素２５および下面側絶縁層２２を介して金属基板層２１に効率よく伝達することができなくなり、よってＬＥＤ素子１１の温度上昇を十分に抑制することができなくなる。
また、熱拡散パターンの厚みｔが２０００μｍを超える場合には、熱拡散パターンを所望に形成することができなくなるおそれがある。具体的に説明すると、例えば熱拡散パターンをエッチング処理によって形成する場合において、熱拡散パターン要素２５の側面が所望の形状とならず、その側面が所望の形状に対して崩れたものとなってしまう、という問題がある。 When the thickness t of the thermal diffusion pattern is 50 μm or more, as will be apparent from the experiment described later, the temperature increase of the LED element 11 due to light emission can be sufficiently suppressed.
On the other hand, when the thickness t of the thermal diffusion pattern is less than 50 μm, the heat received from the LED element 11 is sufficiently diffused to each of the plurality of thermal diffusion pattern elements 25 and transmitted to the lower surface side insulating layer 22. Can not do. Therefore, the heat generated in the LED element 11 cannot be efficiently transmitted to the metal substrate layer 21 via the thermal diffusion pattern element 25 and the lower surface side insulating layer 22, and thus the temperature rise of the LED element 11 is sufficiently suppressed. Can not do.
Further, when the thickness t of the thermal diffusion pattern exceeds 2000 μm, there is a possibility that the thermal diffusion pattern cannot be formed as desired. More specifically, for example, when the thermal diffusion pattern is formed by etching, the side surface of the thermal diffusion pattern element 25 does not have a desired shape, and the side surface is collapsed with respect to the desired shape. There is a problem.

この熱拡散パターンにおいては、厚みｔを大きくすることによれば、熱拡散パターン要素２５の各々において熱伝導路長が長くなり、それに伴って熱伝達領域が小さくなる。そのため、熱拡散パターンの熱拡散能が小さくなるという弊害を伴うことなく、熱拡散パターン要素２５を小さく、すなわち熱拡散パターン要素領域を小さくすることができることから、複数のＬＥＤ素子１１を高密度に配置することができる。   In this thermal diffusion pattern, by increasing the thickness t, the thermal conduction path length is increased in each thermal diffusion pattern element 25, and the heat transfer area is reduced accordingly. Therefore, the thermal diffusion pattern element 25 can be made smaller, that is, the thermal diffusion pattern element region can be made smaller without causing the adverse effect of reducing the thermal diffusivity of the thermal diffusion pattern. Can be arranged.

また、熱拡散パターンにおいては、下面側絶縁層２２、熱拡散パターンおよびＬＥＤ発光素子１１を、下面側絶縁層２２および熱拡散パターンの厚み方向に透視したとき、熱拡散パターン要素２５が占める領域、すなわち熱拡散パターン要素領域が、当該熱拡散パターン要素２５に配設されたＬＥＤ素子１１を中心とした、当該ＬＥＤ素子１１の外縁を含む最小円の半径の２倍の半径を有する領域（以下、「素子基準領域」ともいう。）を含んでいることが好ましい。すなわち、熱拡散パターン要素領域は、素子基準領域以上の大きさを有することが好ましい。
また、熱拡散パターン要素領域は、熱拡散パターンの厚みｔの７倍の値が素子基準領域の半径の値以上であるとき、その径が素子基準領域の径以上であって、熱拡散パターンの厚みｔの７倍の半径を有する領域（以下、「第１のパターン厚み基準領域」ともいう。）以下の大きさを有することが更に好ましい。更には、熱拡散パターンの厚みｔの６倍の半径を有する領域（以下、「第２のパターン厚み基準領域」ともいう。）以上であって第１のパターン厚み基準領域以下である大きさを有することが特に好ましい。
熱拡散パターン要素領域が、素子基準領域以上であることにより、受熱領域を十分な大きさとすることができる。そして、熱拡散パターン要素領域を第２のパターン厚み基準領域以上の大きさとすることによれば、熱伝達領域を十分な大きさとすることができる。すなわち、熱伝達領域の大きさが熱拡散パターン要素２５によって制限されることが防止される。
また、熱拡散パターン要素領域が、第１のパターン厚み基準領域を超える大きさである場合には、ＬＥＤ素子１１を高密度に配置することができず、所期の発光強度を得ることができなくなるおそれがある。 Further, in the thermal diffusion pattern, when the lower surface side insulating layer 22, the thermal diffusion pattern and the LED light emitting element 11 are seen through in the thickness direction of the lower surface side insulating layer 22 and the thermal diffusion pattern, a region occupied by the thermal diffusion pattern element 25, That is, the region having a radius twice the radius of the minimum circle including the outer edge of the LED element 11 centered on the LED element 11 disposed in the heat diffusion pattern element 25 (hereinafter, referred to as the heat diffusion pattern element region). It is also preferable to include an “element reference region”. That is, the thermal diffusion pattern element region preferably has a size larger than the element reference region.
The thermal diffusion pattern element region has a diameter equal to or larger than the element reference region diameter when a value seven times the thickness t of the thermal diffusion pattern is equal to or larger than the radius value of the element reference region. More preferably, it has a size equal to or smaller than a region having a radius seven times the thickness t (hereinafter also referred to as “first pattern thickness reference region”). Further, the size is not less than a region having a radius 6 times the thickness t of the thermal diffusion pattern (hereinafter also referred to as “second pattern thickness reference region”) and not more than the first pattern thickness reference region. It is particularly preferable to have it.
When the thermal diffusion pattern element region is equal to or larger than the element reference region, the heat receiving region can be made sufficiently large. Then, by making the thermal diffusion pattern element area larger than the second pattern thickness reference area, the heat transfer area can be made sufficiently large. That is, the size of the heat transfer region is prevented from being limited by the heat diffusion pattern element 25.
In addition, when the thermal diffusion pattern element region is larger than the first pattern thickness reference region, the LED elements 11 cannot be arranged at a high density, and the desired emission intensity can be obtained. There is a risk of disappearing.

熱拡散パターンにおいて、互いに隣接する熱拡散パターン要素２５の間の離間距離は、ＬＥＤ素子１１の種類および発光モジュール装置１０に必要とされる発光強度などに応じ、また熱拡散パターンの厚みｔおよび熱拡散パターン要素領域の大きさを考慮して適宜に定められるが、例えば１ｍｍとされる。   In the thermal diffusion pattern, the distance between the thermal diffusion pattern elements 25 adjacent to each other depends on the type of the LED element 11 and the light emission intensity required for the light emitting module device 10, and the thickness t and the heat of the thermal diffusion pattern. Although it is determined appropriately in consideration of the size of the diffusion pattern element region, it is set to 1 mm, for example.

熱拡散パターンにおける複数の熱拡散パターン要素２５を構成する金属としては、熱伝導率および電気伝導率の観点から、銅が好ましい。   The metal constituting the plurality of thermal diffusion pattern elements 25 in the thermal diffusion pattern is preferably copper from the viewpoints of thermal conductivity and electrical conductivity.

ＬＥＤ素子１１としては、種々のＬＥＤ素子を用いることができる。
そして、ＬＥＤ素子１１として、紫外線領域の光を放射する紫外線ＬＥＤ素子（ＵＶ−ＬＥＤ素子）、特に波長４３６ｎｍ以下の紫外線を含む光を出射する紫外線ＬＥＤ素子を用いた場合には、良好な放熱効果が得られる。具体的に説明すると、紫外線ＬＥＤ素子は発光に伴って発生する熱量が大きいものであることから、この紫外線ＬＥＤ素子をＬＥＤ素子１１として用いることによれば、この熱を効率的に外部に放熱し、発光に伴うＬＥＤ素子１１の温度上昇を十分に抑制することができる。
波長４３６ｎｍ以下の紫外線を含む光を出射する紫外線ＬＥＤ素子の具体例としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）系紫外線ＬＥＤ素子、およびアルミニウム窒化ガリウム（ＡｌＧａＮ）系紫外線ＬＥＤ素子などが挙げられる。 Various LED elements can be used as the LED element 11.
When the LED element 11 is an ultraviolet LED element that emits light in the ultraviolet region (UV-LED element), particularly an ultraviolet LED element that emits light including ultraviolet light having a wavelength of 436 nm or less, a good heat dissipation effect is obtained. Is obtained. More specifically, since the ultraviolet LED element generates a large amount of heat as it emits light, using this ultraviolet LED element as the LED element 11 efficiently dissipates this heat to the outside. And the temperature rise of the LED element 11 accompanying light emission can fully be suppressed.
Specific examples of ultraviolet LED elements that emit light including ultraviolet light having a wavelength of 436 nm or less include gallium nitride (GaN) ultraviolet LED elements and aluminum gallium nitride (AlGaN) ultraviolet LED elements.

また、ＬＥＤ素子１１は、図１に示されているように、上面および下面に電極（図示せず）を有する縦型のものであることが好ましい。
ＬＥＤ素子１１が上面および下面に電極を有する縦型のものであることにより、上面の電極をリード線１８によって配線パターン２８に電気的に接続し、下面の電極を熱拡散パターン要素２５に電気的に接続することができ、それと共に熱拡散パターン要素２５にＬＥＤ素子１１を熱的に接続することができる。そのため、ＬＥＤ素子１１における活性層に均一に電流を供給することができ、しかも活性層において発生した熱を、効率よく熱拡散パターン要素２５に伝達して排熱することができる。 Moreover, it is preferable that the LED element 11 is a vertical type which has an electrode (not shown) on an upper surface and a lower surface, as shown in FIG.
Since the LED element 11 is a vertical type having electrodes on the upper surface and the lower surface, the electrode on the upper surface is electrically connected to the wiring pattern 28 by the lead wire 18, and the electrode on the lower surface is electrically connected to the thermal diffusion pattern element 25. The LED element 11 can be thermally connected to the thermal diffusion pattern element 25 together with it. Therefore, a current can be supplied uniformly to the active layer in the LED element 11, and the heat generated in the active layer can be efficiently transferred to the heat diffusion pattern element 25 and discharged.

発光モジュール装置１０において、ＬＥＤ素子１１の密集度、具体的には基板２０におけるＬＥＤ素子配設領域の単位面積当たりのＬＥＤ素子１１の密集度は、１×１０-3個／ｍｍ2 以上であることが好ましく、更に好ましくは０．０１〜０．１個／ｍｍ2 である。
ＬＥＤ素子１１の密集度が１×１０-3個／ｍｍ2 以上であることにより、ＬＥＤ素子１１として、波長４３６ｎｍ以下の紫外線を含む光を出射する紫外線ＬＥＤ素子を用いた場合においても高輝度化が図られ、発光モジュール装置１０に高い発光強度が得られる。
また、ＬＥＤ素子１１の密集度が０．１個／ｍｍ2 を超える場合には、発光に伴うＬＥＤ素子１１の温度上昇を十分に抑制することができなくなるおそれがある。 In the light emitting module device 10, the density of the LED elements 11, specifically, the density of the LED elements 11 per unit area of the LED element arrangement region on the substrate 20 is 1 × 10 −3 pieces / mm 2 or more. it is preferred, more preferably from 0.01 to 0.1 pieces / mm 2.
Since the density of the LED elements 11 is 1 × 10 −3 / mm 2 or more, even when an ultraviolet LED element that emits light including ultraviolet rays having a wavelength of 436 nm or less is used as the LED element 11, high luminance is achieved. As a result, high light emission intensity can be obtained in the light emitting module device 10.
Moreover, when the density of the LED elements 11 exceeds 0.1 / mm 2 , there is a possibility that the temperature increase of the LED elements 11 due to light emission cannot be sufficiently suppressed.

このような構成の発光モジュール装置１０は、基板２０の上面に複数のＬＥＤ素子１１を搭載することによって製造することができる。
すなわち、金属基板層２１の上面に下面側絶縁層２２を形成し、その下面側絶縁層２２の上面に熱拡散パターンを形成する。更に、得られた金属基板層２１、下面側絶縁層２２および熱拡散パターンの積層体の上面に、素子用ポスト２６Ａおよび配線パターン用ポスト２６Ｂを形成すべき領域以外の領域を覆うようにして上面側絶縁層２７を形成する。それと共に、熱拡散パターン要素２５の上面に素子用ポスト２６Ａおよび配線パターン用ポスト２６Ｂを形成する。そして、上面側絶縁層２７の上面に、配線パターン２８を、配線パターン用ポスト２６Ｂに電気的に接続するように形成することにより、基板２０を得る。
次いで、基板２０の上面において、素子用ポスト２６Ａの上面にＬＥＤ素子１１を配設し、そのＬＥＤ素子１１と配線パターン２８とをリード線１８を介して電気的に接続することにより、発光モジュール装置１０が製造される。 The light emitting module device 10 having such a configuration can be manufactured by mounting a plurality of LED elements 11 on the upper surface of the substrate 20.
That is, the lower surface side insulating layer 22 is formed on the upper surface of the metal substrate layer 21, and the thermal diffusion pattern is formed on the upper surface of the lower surface side insulating layer 22. Further, the upper surface of the obtained laminate of the metal substrate layer 21, the lower surface insulating layer 22, and the thermal diffusion pattern is covered so as to cover a region other than the region where the element post 26A and the wiring pattern post 26B are to be formed. A side insulating layer 27 is formed. At the same time, element posts 26 A and wiring pattern posts 26 B are formed on the upper surface of the thermal diffusion pattern element 25. Then, the wiring pattern 28 is formed on the upper surface of the upper insulating layer 27 so as to be electrically connected to the wiring pattern post 26B, whereby the substrate 20 is obtained.
Next, the LED element 11 is disposed on the upper surface of the element post 26 </ b> A on the upper surface of the substrate 20, and the LED element 11 and the wiring pattern 28 are electrically connected via the lead wire 18, whereby the light emitting module device. 10 is manufactured.

この発光モジュール装置１０は、例えばヒートシンクの上面に、熱伝導性部材を介して接合されて用いられる。
ヒートシンクとしては、銅またはアルミニウム製の矩形平板状のものが用いられる。
また、熱伝導性部材としては、市販の放熱グリースや放熱シートなどが用いられる。 The light emitting module device 10 is used, for example, bonded to the upper surface of a heat sink via a heat conductive member.
As the heat sink, a rectangular flat plate made of copper or aluminum is used.
Moreover, as a heat conductive member, a commercially available heat radiation grease, a heat radiation sheet, or the like is used.

以上のような発光モジュール装置１０においては、基板２０に熱拡散パターンが設けられており、その熱拡散パターンは、熱拡散能を有する複数の熱拡散パターン要素２５が互いに離間した状態で配置されたものである。そのため、熱拡散パターンは、複数のＬＥＤ素子１１の各々から受熱した熱を、それぞれのＬＥＤ素子１１に対応する熱拡散パターン要素２５に形成される熱伝導路により、他の熱伝導路からの影響を受けることなく下面側絶縁層２２に対して十分に拡散させて伝達することができる。よって、下面側絶縁層２２が熱伝導率の小さいものであっても、複数のＬＥＤ素子１１の各々と金属基板層２１との間における熱抵抗が小さくなる。その結果、発光に伴って複数のＬＥＤ素子１１の各々において発生した熱を金属基板層２１に効率よく伝達することができる。
しかも、熱拡散パターンの熱拡散能は、ＬＥＤ素子１１の種類および発光モジュール装置１０に必要とされる発光強度などに応じ、熱拡散パターンの厚みｔおよび熱拡散パターン要素領域の大きさを調整することによって制御することができる。
従って、発光モジュール装置１０によれば、複数のＬＥＤ素子１１の各々において発生した熱を、それぞれのＬＥＤ素子１１に対応する熱拡散パターン要素２５を介して金属基板層２１に効率よく伝達して外部に放熱することができるため、複数のＬＥＤ素子１１を高密度に配置した場合であっても、発光に伴うＬＥＤ素子１１の温度上昇を抑制することができ、よって高い発光効率を得ることができる。 In the light emitting module device 10 as described above, a thermal diffusion pattern is provided on the substrate 20, and the thermal diffusion pattern is arranged in a state where a plurality of thermal diffusion pattern elements 25 having thermal diffusion capability are separated from each other. Is. Therefore, in the heat diffusion pattern, the heat received from each of the plurality of LED elements 11 is influenced by other heat conduction paths by the heat conduction paths formed in the heat diffusion pattern elements 25 corresponding to the respective LED elements 11. Without being received, it can be sufficiently diffused and transmitted to the lower surface side insulating layer 22. Therefore, even if the lower surface side insulating layer 22 has a low thermal conductivity, the thermal resistance between each of the plurality of LED elements 11 and the metal substrate layer 21 is reduced. As a result, heat generated in each of the plurality of LED elements 11 due to light emission can be efficiently transmitted to the metal substrate layer 21.
Moreover, the thermal diffusion capability of the thermal diffusion pattern adjusts the thickness t of the thermal diffusion pattern and the size of the thermal diffusion pattern element region according to the type of the LED element 11 and the light emission intensity required for the light emitting module device 10. Can be controlled.
Therefore, according to the light emitting module device 10, the heat generated in each of the plurality of LED elements 11 is efficiently transmitted to the metal substrate layer 21 via the thermal diffusion pattern elements 25 corresponding to the respective LED elements 11 to be externally transmitted. Therefore, even when a plurality of LED elements 11 are arranged at a high density, the temperature rise of the LED elements 11 due to light emission can be suppressed, and thus high luminous efficiency can be obtained. .

また、発光モジュール装置１０においては、熱拡散パターン要素２５の上面に上面側絶縁層２７を形成することにより、金属配線を形成するための領域を確保することができ、その上面側絶縁層２７上には配線パターン２８が形成されている。このように、上面側絶縁層２７の上面に配線パターン２８を形成することにより、金属配線を形成するために基板２０を大面積化する必要がなく、また配線パターン２８をＬＥＤ素子１１に近接するように形成することができる。そのため、配線形態の自由度が大きくなり、よって発光モジュール装置１０の設計の自由度が大きくなる。その結果、多重配線を形成することができ、よって発光モジュール装置１０を、複数のＬＥＤ素子１１がマトリクス配置されており、これらの複数のＬＥＤ素子１１のうちの任意のＬＥＤ素子を点灯させることのできる構成とすることができる。
しかも、熱拡散パターン要素２５の上面に上面側絶縁層２７が形成された構成においては、熱拡散パターン要素２５において、ＬＥＤ素子１１から受熱した熱を、上面から放熱することはできないが、それに起因する弊害が生じることがない。すなわち、発光モジュール装置１０においては、前述のように、複数のＬＥＤ素子１１の各々から発生する熱を効率よく金属基板層２１に伝達することができるため、複数のＬＥＤ素子１１の各々において、発光に伴う温度上昇が十分に抑制される。 Further, in the light emitting module device 10, by forming the upper surface side insulating layer 27 on the upper surface of the thermal diffusion pattern element 25, it is possible to secure a region for forming metal wiring, and on the upper surface side insulating layer 27. A wiring pattern 28 is formed on the substrate. Thus, by forming the wiring pattern 28 on the upper surface of the upper surface side insulating layer 27, it is not necessary to increase the area of the substrate 20 in order to form the metal wiring, and the wiring pattern 28 is brought close to the LED element 11. Can be formed. Therefore, the degree of freedom of the wiring form is increased, and thus the degree of freedom in designing the light emitting module device 10 is increased. As a result, multiple wirings can be formed, and thus the light emitting module device 10 has a plurality of LED elements 11 arranged in a matrix, and any LED element among these LED elements 11 can be lit. It can be set as the structure which can be performed.
Moreover, in the configuration in which the upper surface side insulating layer 27 is formed on the upper surface of the heat diffusion pattern element 25, the heat received from the LED element 11 cannot be dissipated from the upper surface in the heat diffusion pattern element 25. No negative effects will occur. That is, in the light emitting module device 10, as described above, the heat generated from each of the plurality of LED elements 11 can be efficiently transmitted to the metal substrate layer 21. Is sufficiently suppressed.

この発光モジュール装置１０は、ＬＥＤ素子１１として、紫外線領域の光を放射する紫外線ＬＥＤ素子（ＵＶ−ＬＥＤ素子）、特に波長４３６ｎｍ以下の紫外線を含む光を出射する紫外線ＬＥＤ素子を用いるような用途、具体的には例えば紫外線硬化装置および紫外線露光装置などの光源（紫外線光源）として好適に用いることができる。
すなわち、発光モジュール装置１０によれば、ＬＥＤ素子１１として、入力電力に対する発光効率が低く、入力電力の６０％以上が熱に変換される紫外線ＬＥＤ素子が用い、そのＬＥＤ素子１１の複数を高密度に配置した場合であっても、これらの複数のＬＥＤ素子１１の温度上昇を十分に抑制することができる。そのため、当該発光モジュール装置１０に高い発光効率が得られ、所期の発光強度を得ることができる。 The light emitting module device 10 uses, as the LED element 11, an ultraviolet LED element that emits light in the ultraviolet region (UV-LED element), particularly an ultraviolet LED element that emits light including ultraviolet light having a wavelength of 436 nm or less, Specifically, it can be suitably used as a light source (ultraviolet light source) such as an ultraviolet curing device and an ultraviolet exposure device.
That is, according to the light emitting module device 10, as the LED element 11, an ultraviolet LED element having low light emission efficiency with respect to input power and in which 60% or more of the input power is converted into heat is used. Even if it is a case where it arrange | positions to, the temperature rise of these several LED element 11 can fully be suppressed. Therefore, high luminous efficiency can be obtained in the light emitting module device 10 and desired light emission intensity can be obtained.

本発明の発光モジュール装置においては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、発光モジュール装置は、上面側絶縁層が形成されていないものであってもよく、また上面側絶縁層の上面に更に絶縁層が形成されてなるものであってもよい。 The light emitting module device of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, the light emitting module device may be one in which the upper surface side insulating layer is not formed, or may be one in which an insulating layer is further formed on the upper surface of the upper surface side insulating layer.

以下、本発明の作用効果を確認するために行った実験例について説明する。   Hereinafter, experimental examples performed for confirming the effects of the present invention will be described.

〔実験例１〕
先ず、銅（熱伝導率３８３Ｗ／ｍＫ）よりなり、直径７ｍｍの円に内接する正六角形状であって厚みが１ｍｍの金属板基材の上面の全面に、セラミックフィラ入りエポキシ樹脂（熱伝導率５Ｗ／ｍＫ）よりなり、厚みが１００μｍの絶縁層が積層された積層体を７個用意した。
そして、６個の積層体における絶縁層の上面の全面を覆うよう、各々、銅（熱伝導率３８３Ｗ／ｍＫ）よりなり、直径７ｍｍの円に内接する正六角形状であって、厚みが５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、５００μｍおよび１０００μｍの平板状の熱拡散板を積層した。
このようにして、金属板基材の上面に絶縁層が積層された正六角柱状の積層体と、金属板基材の上面に絶縁層と熱拡散板とがこの順に積層された５種類の正六角柱状の積層体との合計７種類の積層体を作製した。 [Experimental Example 1]
First, an epoxy resin containing a ceramic filler (thermal conductivity) is formed on the entire upper surface of a metal plate substrate made of copper (thermal conductivity 383 W / mK) and inscribed in a circle having a diameter of 7 mm and having a thickness of 1 mm. 7 layers of insulating layers having a thickness of 100 μm were prepared.
Each of the six laminated bodies is formed of copper (thermal conductivity 383 W / mK) so as to cover the entire upper surface of the insulating layer, and has a regular hexagonal shape inscribed in a circle having a diameter of 7 mm, with a thickness of 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 500 μm and 1000 μm flat plate heat diffusion plates were laminated.
In this way, a regular hexagonal columnar laminate in which an insulating layer is laminated on the upper surface of the metal plate substrate, and five types of positive layers in which the insulating layer and the heat diffusion plate are laminated in this order on the upper surface of the metal plate substrate. A total of seven types of laminates including hexagonal columnar laminates were produced.

作製した７種類の積層体について、下面（金属板基材の下面）の全面を、設定温度２６．８５℃（３００Ｋ）の条件で冷却しつつ、上面（金属板基材と絶縁層の積層体においては、絶縁層の上面であり、金属板基材と絶縁層と熱拡散板との積層体においては熱拡散板の上面）の中央部における１ｍｍ×１ｍｍの領域（以下、「加熱領域」ともいう。）を、熱流速１×１０6 Ｗ／ｍ2 、２×１０6 Ｗ／ｍ2 および３×１０6 Ｗ／ｍ2 の均一熱流速条件で加熱した。そして、加熱領域の温度を測定し、その平均温度を算出した。金属板基材と絶縁層と熱拡散板との積層体の結果を図３に示す。
図３において、菱形プロットは、熱流速１×１０6 Ｗ／ｍ2 の均一熱流速条件で加熱した場合の測定値であり、四角プロットは、熱流速２×１０6 Ｗ／ｍ2 の均一熱流速条件で加熱した場合の測定値であり、三角プロットは、熱流速３×１０6 Ｗ／ｍ2 の均一熱流速条件で加熱した場合の測定値である。 About 7 types of produced laminated bodies, while cooling the whole lower surface (lower surface of a metal plate base material) on the conditions of setting temperature 26.85 degreeC (300K), an upper surface (laminated body of a metal plate base material and an insulating layer) Is a 1 mm × 1 mm area (hereinafter referred to as “heating area”) in the center of the insulating layer, and in the central part of the laminated body of the metal plate base material, the insulating layer and the heat diffusing plate. Was heated under uniform heat flow rate conditions of 1 × 10 6 W / m 2 , 2 × 10 6 W / m 2 and 3 × 10 6 W / m 2 . And the temperature of the heating area | region was measured and the average temperature was computed. The result of the laminated body of a metal plate base material, an insulating layer, and a thermal diffusion plate is shown in FIG.
In FIG. 3, rhombus plots are measured values when heated at a uniform heat flow rate condition of 1 × 10 6 W / m 2 , and square plots are uniform heat at a heat flow rate of 2 × 10 6 W / m 2 . It is a measured value when heated under a flow rate condition, and a triangular plot is a measured value when heated under a uniform heat flow rate condition of a heat flow rate of 3 × 10 6 W / m 2 .

以上の結果から、熱拡散板の厚みを５０μｍ以上とすることにより、加熱領域の温度上昇が抑制され、下面との温度差が小さくなることが明らかとなった。
すなわち、金属基板層の上面に形成された絶縁層の上面に、厚みが５０μｍ以上の金属製の熱拡散部材を配置し、その熱拡散部材の上面に１つの発光素子を熱的に接続することにより、発光素子と金属基板層との間における熱抵抗を小さくすることができ、発光に伴う発光素子の温度上昇を抑制できることが確認された。 From the above results, it has been clarified that, when the thickness of the thermal diffusion plate is 50 μm or more, the temperature rise in the heating region is suppressed and the temperature difference from the lower surface is reduced.
That is, a metal heat diffusion member having a thickness of 50 μm or more is disposed on the upper surface of the insulating layer formed on the upper surface of the metal substrate layer, and one light emitting element is thermally connected to the upper surface of the heat diffusion member. Thus, it was confirmed that the thermal resistance between the light emitting element and the metal substrate layer can be reduced, and the temperature rise of the light emitting element due to light emission can be suppressed.

１０ 発光モジュール装置
１１ ＬＥＤ素子
１８ リード線
２０ 基板
２１ 金属基板層
２２ 下面側絶縁層
２３Ａ 面
２５ 熱拡散パターン要素
２６Ａ 素子用ポスト
２６Ｂ 配線パターン用ポスト
２７ 上面側絶縁層
２８ 配線パターン
４１ 絶縁層
４２ リードフレーム
４３ 配線パターン
４５ 青色ＬＥＤ素子
４６ 保持部材
４７ ツェナダイオード
５１ 絶縁層
５２ 配線層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light emitting module apparatus 11 LED element 18 Lead wire 20 Substrate 21 Metal substrate layer 22 Lower surface side insulating layer 23A Surface 25 Thermal diffusion pattern element 26A Element post 26B Wiring pattern post 27 Upper surface side insulating layer 28 Wiring pattern 41 Insulating layer 42 Lead Frame 43 Wiring pattern 45 Blue LED element 46 Holding member 47 Zener diode 51 Insulating layer 52 Wiring layer

Claims (5)

金属基板層の上面に絶縁層が形成された基板上に、複数の発光素子が搭載されてなる発光モジュール装置において、
前記基板には、前記金属基板層の上面に形成された前記絶縁層の上面に、金属よりなり、電気伝導路および熱伝導路を形成する熱拡散パターン要素の複数が互いに離間した状態で二次元的に配置されてなる熱拡散パターンが形成されており、
前記熱拡散パターンにおける複数の熱拡散パターン要素の各々の上面には、その熱拡散パターン要素に熱的および電気的に接続された状態で１つの発光素子が配設されており、
前記熱拡散パターンの厚みが５０μｍ以上であることを特徴とする発光モジュール装置。 In a light emitting module device in which a plurality of light emitting elements are mounted on a substrate having an insulating layer formed on an upper surface of a metal substrate layer,
In the substrate, the upper surface of the insulating layer formed on the upper surface of the metal substrate layer is made of metal, and a plurality of thermal diffusion pattern elements forming an electric conduction path and a thermal conduction path are two-dimensionally separated from each other. A thermal diffusion pattern is formed,
On the upper surface of each of the plurality of thermal diffusion pattern elements in the thermal diffusion pattern, one light emitting element is disposed in a state of being thermally and electrically connected to the thermal diffusion pattern element,
A light emitting module device, wherein the thermal diffusion pattern has a thickness of 50 μm or more. 前記絶縁層、前記熱拡散パターンおよび前記発光素子を、当該絶縁層および当該熱拡散パターンの厚み方向に透視したとき、熱拡散パターン要素が占める領域が、当該熱拡散パターン要素に配設された前記発光素子を中心とした、当該発光素子の外縁を含む最小円の半径の２倍の半径を有する領域を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール装置。   When the insulating layer, the thermal diffusion pattern and the light emitting element are seen through in the thickness direction of the insulating layer and the thermal diffusion pattern, a region occupied by the thermal diffusion pattern element is disposed in the thermal diffusion pattern element. 2. The light emitting module device according to claim 1, wherein the light emitting module device includes a region having a radius twice as large as a radius of a minimum circle including an outer edge of the light emitting device, with the light emitting device as a center. 前記発光素子は、下面および上面に電極を有しており、下面の電極が前記熱拡散パターン要素と電気的に接続されており、上面の電極がリード線と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール装置。   The light emitting element has electrodes on a lower surface and an upper surface, the electrode on the lower surface is electrically connected to the thermal diffusion pattern element, and the electrode on the upper surface is electrically connected to a lead wire. The light emitting module device according to claim 1. 前記発光素子は、波長４３６ｎｍ以下の紫外線を含む光を出射するものであることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール装置。   The light emitting module device according to claim 1, wherein the light emitting element emits light including ultraviolet light having a wavelength of 436 nm or less. 前記基板において、前記熱拡散パターンの上面に更に上面側絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール装置。
The light emitting module device according to claim 1, wherein an upper surface side insulating layer is further formed on the upper surface of the thermal diffusion pattern in the substrate.
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