JP5408583B2 - 発光装置及び発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は発光素子が搭載された金属基板を有する発光装置、及び発光装置の製造方法に関する。

発光素子を有する発光装置では、発光素子の発光とともに熱が発生する。この熱によって、発光素子の発光効率や寿命は低下する。特に、発光素子が発光ダイオード（ＬＥＤ）である場合、発熱による発光効率の低下、及び寿命の低下は顕著である。

したがって、発光時の熱を効率よく放熱することが重要である。放熱の効果を上げる一手段として、金属基板に発光素子を配置する手段がある（例えば、特許文献１〜３参照。）。金属基板は熱伝導率が高いため、放熱性に長けている。

金属基板を用いた発光装置では、一般に、金属基板の一面に絶縁層が形成されており、当該絶縁層の表面に配線パターンが形成されている。発光素子は、この配線パターンに電気的に接続されている。

発光素子と配線パターンとを電気的に接続する手段として、導電性のワイヤを用いて結線する手段（ワイヤボンディング）が挙げられる。ワイヤボンディングによって、発光素子と配線パターンとを電気的に接続するためには、配線パターンの表面に、導電性のワイヤと容易に溶着可能な金属を形成しておくことが好ましい。配線パターンの表面の金属は、めっき法によって容易に形成することができる（特許文献１及び２参照。）。

特許文献３では、ＬＥＤが接続されるパターン配線が形成される絶縁基材の外形を、金属基板の外形よりも大きくすることが記載されている。これにより、金属基板の端面から絶縁基材の表面を経て配線パターンに到達するまでの最短距離（絶縁距離）を長くすることができる。
特開２００３−３０９２９２号公報 特開２００５−５０８３８号公報 特開２００４−２００２０７号公報

特許文献１及び２に記載の発光装置では、配線パターンの表面にめっき金属が形成されている。めっき金属は電解めっき法を用いることで容易に形成することができる。電解めっき法を実施する際に、配線パターンに電流を供給する。そのため、配線パターンの一端は、通常、絶縁層の端辺まで延びている。

したがって、電解めっき法でめっき金属を形成する場合、配線パターンの一端から絶縁層の表面を経て金属基板に達するまでの最短距離（絶縁距離）は、絶縁層の厚みと等しくなる。このように絶縁距離が短いと、発光装置の耐電圧が低下するという問題がある。

また、特許文献３に記載の発光装置においても、仮に、配線パターンの表面に電解めっき法でめっき金属を形成する場合には、一端が絶縁基材の端辺まで延びている配線パターンが必要である。この場合、金属基板と配線パターンとの絶縁距離は短くなり、発光装置の耐電圧は低下する。

本発明の目的は上記背景技術の課題に鑑み、耐電圧が向上する発光装置、及びその発光装置の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するため本発明は、発光素子が搭載された金属基板を有する発光装置の製造方法であって、準備工程と、配線パターン形成工程と、めっき工程と、除去工程と、発光素子搭載工程と、を有している。準備工程では、一面に絶縁層が形成された金属基板であって、該金属基板の少なくとも端辺に絶縁層の端辺が接している金属基板を準備する。配線パターン形成工程では、絶縁層の金属基板と反対側の面に、一端が絶縁層の端辺まで延びている配線パターンを形成する。めっき工程では、電解めっき法によって、配線パターンの表面にめっき金属を形成する。除去工程では、配線パターンの一端から絶縁層の表面を経て金属基板の端面に到達するまでの最短距離が絶縁層の厚みよりも長くなるように、配線パターンの一端側を除去する。発光素子搭載工程では、発光素子を搭載し、発光素子と配線パターンとを、電気的に接続する。

また、本発明の発光装置は、一面に絶縁層が形成された金属基板であって、該金属基板の少なくとも端辺に前記絶縁層の端辺が接している金属基板と、絶縁層の金属基板と反対側の面に形成された配線パターンと、配線パターンに接続された発光素子と、を備えている。配線パターンの表面には、電解めっき法によるめっき金属が形成されている。そして、配線パターンの一端から絶縁層の表面を経て金属基板の端面に到達するまでの最短距離が絶縁層の厚みよりも長いことを特徴とする。

本発明によれば、発光装置の耐電圧を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る発光装置の模式的断面図である。本実施形態に係る発光装置は、発光素子１０１と金属基板１０２とを有している。発光素子１０１としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を好適に用いることができる。

金属基板１０２の一面には絶縁層１０３が形成されている。絶縁層１０３の端辺は、金属基板１０２の少なくとも端辺に接している。絶縁層１０３は開口部１０３ｂを有しており、開口部１０３ｂから金属基板１０２の一部が露出している。

発光素子１０１は、この開口部１０３ｂから露出している金属基板１０２に配置されている。金属基板１０２は、発光素子１０１の発熱を効果的に放熱することができれば、どのような金属であっても良い。

絶縁層１０３の金属基板１０２と反対側の面には、配線パターン１０４が形成されている。発光素子１０１は、導電性のワイヤ１０５によって、配線パターン１０４と接続されている。また、配線パターン１０４の表面には、めっき金属（不図示）が電解めっき法によって形成されている。めっき金属は、ワイヤ１０５を溶着するために形成されている。

本実施例における発光装置では、配線パターン１０４の一端が絶縁層１０３の端辺１０３ａまで延びていない。

本構成によれば、配線パターン１０４の一端が絶縁層１０３の表面を経て金属基板１０２の端面１０２ａに到達するまでの最短距離（以下、絶縁距離と呼ぶ。）が絶縁層１０３の厚みよりも長くなる。このように、絶縁距離が長くなるため、発光装置の耐電圧は向上し、それによって発光装置の信頼性が向上する。

さらに、発光素子１０１とワイヤ１０５は、樹脂（不図示）で封止されていることが好ましい。これにより、発光素子１０１を保護し、発光素子１０１の光利用効率を向上することができる。また、発光素子１０１に電力を供給するための電源（不図示）は、配線パターン１０４に電気的に接続されている。

次に、本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法について説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する工程図である。

発光装置の製造方法は、準備工程と、配線パターン形成工程と、めっき工程と、除去工程と、発光素子搭載工程と、を有している。

準備工程では、一面に絶縁層１０３が形成された金属基板１０２を準備する。金属基板１０２の少なくとも端辺に絶縁層１０３の端辺が接している（図２（ａ）参照。）。
絶縁層１０３としては、プリプレグ、ガラスエポキシ板、セラミックなどを用いることができる。絶縁層１０３としてガラスエポキシ板を用いる場合、ガラスエポキシ板は、接着剤によって金属基板１０２に接着することができる。

絶縁層１０３は、金属基板１０２の一部が露出するように、開口部１０３ｂを有していることが好ましい。この場合、開口部１０３ｂから露出している金属基板１０２に、発光素子を配置することができるため、発光素子の放熱性が向上する。

配線パターン形成工程では、一端が絶縁層１０３の端辺１０３ａまで延びている配線パターン１０４を、絶縁層１０３の金属基板１０２と反対側の面に形成する（図２（ｂ）参照。）。配線パターン１０４は、発光素子１０１に電力を供給するための配線である。

配線パターン１０４は、電気伝導性が高い材料から構成されていれば良い。一般的には、配線パターン１０４は銅（Ｃｕ）から構成される。配線パターン１０４は任意の公知技術を利用して形成することができる。その一例として、フォトリゾグラフィー法を挙げることが出来る。

めっき工程では、電解めっき法によって配線パターン１０４の表面にめっき金属（不図示）を形成する。このとき、金属イオンを含む溶液中で、一端が絶縁層１０３の端辺１０３ａまで延びている配線パターン１０４に電流を供給することで、配線パターン１０４の表面にめっき金属を形成することができる。めっき金属は、後述のワイヤ１０５を溶着させて、配線パターン１０４と接続するために形成する。

また、絶縁層１０３の開口部１０３ｂから露出した金属基板１０２に発光素子１０１を搭載する場合、めっき工程において、開口部１０３ｂから露出している金属基板１０２にもめっき金属を形成することが好ましい。これにより、めっき金属に発光素子１０１を溶着することで、容易に発光素子１０１を搭載することができる。

めっき金属の金属種としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）などを用いることができる。めっき金属の金属種は、溶着する金属の種類に応じて、適宜決めれば良い。

除去工程では、絶縁層１０３の端辺１０３ａまで延びている配線パターン１０４ａの一端側を、エッチングにより除去する（図２（ｃ）参照。）。

除去工程の一例として、絶縁層１０３に耐エッチング性を有するマスクを形成し、配線パターン１０４の一端から絶縁層１０３の表面を経て金属基板１０２の端面１０２ａに到達するまでの最短距離が絶縁層１０３の厚みよりも長くなるように、配線パターン１０４の一端側をエッチング液によって除去する。つまり、配線パターン１０４が絶縁層１０３の端辺１０３ａに到達しないように、配線パターン１０４を形成する。

エッチング液はエッチングで除去する材質によって決定する。例えば、配線パターン１０４が銅（Ｃｕ）から成る場合、エッチング液としては、塩化鉄水溶液や塩化銅水溶液などを用いることができる。また、マスクとしては、フォトレジストを用いることができる。フォトレジストはネガ型、ポジ型のどちらであって良い。

このように、絶縁層１０３の端辺１０３ａ近傍に位置している配線パターン１０４を除去することで、絶縁距離が長くなるため、発光装置の耐電圧は向上する。したがって、発光装置の信頼性は向上する。

発光素子搭載工程では、発光素子１０１を、ワイヤボンディングによって、配線パターン１０４と電気的に接続する（図２（ｄ）参照。）。このとき、配線パターン１０４の表面に形成されているめっき金属を、熱や超音波によって溶解させて、導電性のワイヤ１０５を溶着させる。

このようにして、耐電圧を向上させた発光装置を製造することができる。発光素子１０１と配線パターン１０４とを接続するワイヤ１０５は、例えばＡｕやＡｌなどの導電性の材料から構成される。

発光素子１０１は、金属基板１０２上に搭載されることが好ましい。具体的には、絶縁層１０３の開口部１０３ｂから露出している金属基板１０２に、発光素子１０１を配置することが好ましい。これにより、発光素子１０１が発生する熱を効果的に放熱することができる。

また、発光素子１０１とワイヤ１０５とを、樹脂（不図示）で封止しても良い。これにより、発光素子１０１を保護し、発光素子１０１の光利用効率を向上することができる。

金属基板１０２に搭載される発光素子１０１は１つに限らず、複数であっても良い。また、発光素子１０１を金属基板１０２に搭載する方法や位置などは、上記構成によらず、種々変更可能である。

以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。

本発明の一実施形態に係る発光装置の模式的断面図。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する工程図である。

符号の説明

１０１ 発光素子
１０２ 金属基板
１０２ａ 端面
１０３ 絶縁層
１０３ａ 端辺
１０３ｂ 開口部
１０４ 配線パターン
１０５ ワイヤ

Claims (6)

1. 発光素子が搭載された金属基板を有する発光装置の製造方法であって、
   一面に絶縁層が形成された金属基板であって、該金属基板の少なくとも端辺に前記絶縁層の端辺が接している前記金属基板を準備する準備工程と、
   前記絶縁層の前記金属基板と反対側の面に、一端が前記絶縁層の端辺まで延びている配線パターンを形成する配線パターン形成工程と、
   電解めっき法によって、前記配線パターンに電流を流しつつ前記配線パターンの表面にめっき金属を形成するめっき工程と、
   前記めっき工程の後に、前記配線パターンの一端から前記絶縁層の表面を経て前記金属基板の端面に到達するまでの最短距離が前記絶縁層の厚みよりも長くなるように、前記配線パターンの一端側を除去する除去工程と、
   前記発光素子を搭載し、前記発光素子と前記配線パターンとを、電気的に接続する発光素子搭載工程と、を有する発光装置の製造方法。
2. 前記除去工程において、前記配線パターンの前記一端が前記絶縁層の前記端辺に到達しないように、前記配線パターンを形成する、請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記除去工程において、エッチングによって前記配線パターンの前記一端側を除去する、請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
4. 前記発光素子搭載工程において、ワイヤボンディングによって、前記発光素子と前記配線パターンとを電気的に接続する、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
5. 前記金属基板の一部が露出するように、前記絶縁層は開口部を有しており、
   前記発光素子搭載工程において、前記開口部から露出している前記金属基板に前記発光素子を配置する、請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
6. 前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
   

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