WO2009028738A1 - 発光モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

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substrate
metal substrate
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Sadamichi Takakusaki
Tatsuya Motoike
Akihisa Matsumoto
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Sanyo Electric Co., Ltd.
Sanyo Semiconductor Co., Ltd.
Tottori Sanyo Electric Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting module and a method for manufacturing the same, and more particularly to a light emitting module on which a high luminance light emitting element is mounted and a method for manufacturing the same.
  • LED Light eMidtiniDiode
  • LED Light eMidtiniDiode
  • LED When LED is used for lighting equipment, the brightness is insufficient with only one LED, so a large number of LEDs are mounted on one lighting equipment.
  • LEDs emit a large amount of heat when they emit light, so if LEDs are mounted on a mounting board made of a resin material that is inferior in heat dissipation, or if individual LEDs are packaged individually, the heat released from the LEDs There is a problem that the LED performance deteriorates early without being successfully released to the outside.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 6-1 0 0 7 5 3 discloses a technique for mounting an LED on an upper surface of a metal substrate made of aluminum in order to release heat generated from the LED to the outside. Yes.
  • the upper surface of the metal substrate 1 1 is covered with an insulating resin 1 3, and this insulating resin 1 3
  • a light emitting element 15 (LED) is mounted on the upper surface of the conductive pattern 14 formed on the upper surface of the substrate. With this configuration, the heat generated from the light emitting element 16 is released to the outside through the conductive pattern 14, the insulating resin 13 and the metal substrate 11. Disclosure of the invention
  • the light emitting element 15 which is an LED 1 5 force S between the conductive pattern 14 to be fixed and the metal substrate 1 1 Insulating resin 1 3 is interposed between them.
  • insulating resin 13 is filled with a high filler to improve heat dissipation, but its thermal resistance is higher than that of metal. Therefore, for example, when a high-brightness LED, in which a large current of 2 OO mA or more flows, emits light as the light-emitting element 16, the structure described in Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 06-1 0 0 75 3. There was a risk that the heat dissipation was insufficient.
  • the adhesion between the sealing resin for sealing the light emitting element 15 and another member was insufficient, the heat stress caused by the temperature change under the usage conditions. In other words, there was a risk that the sealing resin peeled off from the substrate.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and a main object of the present invention is to improve heat dissipation and improve adhesion between a sealing resin for sealing a light emitting element and other members.
  • a light emitting module and a method for manufacturing the same are provided.
  • the light emitting module of the present invention has a first main surface and a second main surface and a metal substrate made of a metal, an insulating layer covering the first main surface of the metal substrate, and formed on the surface of the insulating layer A conductive pattern, an opening provided by partially removing the insulating layer, a recess provided by forming the metal substrate exposed from the opening into a concave shape, and the recess And a light emitting element housed and electrically connected to the conductive pattern.
  • the light emitting module manufacturing method includes a step of forming a conductive pattern on a surface of an insulating layer covering one main surface of a metal substrate, a part of the insulating layer is removed, and an opening is provided.
  • a step of partially exposing the one main surface of the metal substrate from the opening; a step of forming a recess by forming the metal substrate exposed from the opening; and a light emission in the recess A step of housing an element, and a step of electrically connecting the light emitting element and the conductive pattern.
  • the light emitting module of the present invention includes a substrate having a first main surface and a second main surface, a conductive pattern formed on the first main surface of the substrate, and the substrate from the first main surface in a circular shape. And a light emitting element housed in the recess and electrically connected to the conductive pattern, and the first main surface of the substrate in a region surrounding the recess.
  • a convex portion formed in a convex shape; and a sealing resin that fills the concave portion so as to cover the light emitting element and adheres closely to the convex portion.
  • the method for manufacturing a light emitting module of the present invention includes a step of forming a conductive pattern on one main surface of a substrate, and pressing the substrate so that the substrate is recessed from the first main surface.
  • a step of forming a convex portion by forming the one main surface of the substrate in a region surrounding the concave portion in a convex shape, and housing the light emitting element in the concave portion, And electrically connecting the conductive pattern, and filling the recess so as to cover the light emitting element, and forming a sealing resin so as to be in close contact with the protrusion It is characterized by comprising.
  • the insulating layer covering the metal substrate is partially removed to provide an opening, the main surface of the metal substrate exposed from the opening is the incense fragrance ⁇ , and the light emitting element is formed in the recess. Is fixed. Therefore, since the light emitting element is directly fixed to the concave portion of the metal substrate, the heat generated from the light emitting element is released to the outside through the metal substrate.
  • the convex portion having the convex surface of the substrate is provided so that the light emitting element is accommodated and the concave portion is surrounded, and the sealing resin filled in the concave portion is convex to seal the light emitting element. It is in contact with the shaped part. With this configuration, the sealing resin adheres to the convex portion provided on the surface of the substrate, and the separation of the sealing resin from the substrate is prevented.
  • the substrate is formed in a concave shape, and the light emitting element is accommodated in the concave portion. Therefore, the heat generated from the light emitting element can be discharged to the outside satisfactorily via a substrate made of metal force, for example.
  • the convex portions around it can be formed at the same time as the concave portions described above, so that the number of X is increased. Protrusions can be formed with suppression
  • FIG. 1 is a diagram showing the structure of a light emitting module according to the present invention, and ( ⁇ ) is a perspective view.
  • FIG. 2 is a diagram showing a method for producing the light emitting module
  • ( ⁇ ) and ( ⁇ ) are cross-sectional views
  • (C) is a plan view
  • FIG. 3 is a view showing a method for manufacturing a light emitting module according to the present invention.
  • (C) is a cross-sectional view
  • (D) is a plan view
  • FIG. 4 is a view showing a method for producing a light emitting module of the present invention
  • (A) to (D) are cross-sectional views.
  • FIG. 5 is a view showing a method for manufacturing the light emitting module of the present invention
  • (A) is a cross-sectional view
  • (B) is a plan view
  • FIG. 6 shows the present invention. It is a figure which shows the manufacturing method of the light emitting module of
  • FIG. 10 is a view showing a method for producing the light emitting module of the present invention.
  • FIG. 1 (A) is a perspective view of the light emitting module 10
  • FIG. 1 (B) is a view of FIG. 1 (A).
  • FIG. 1 (C) is a cross-sectional view taken along line C-C in FIG. 1 (A).
  • the light emitting module 10 has a metal substrate 1 2 and a metal plate.
  • the recess 18 provided by making the upper surface of the metal substrate 1 2 partially concave, and the metal substrate 1 2 around the recess 1 8 Consists mainly of a convex part 11 having a convex upper surface, a light emitting element 20 accommodated in the concave part 18, and a sealing resin 3 2 covering the light emitting element 20.
  • the light emitting module 10 is composed of a single plate-like metal substrate 1
  • a plurality of light emitting elements 20 are mounted on the upper surface of 2. Then, these light emitting elements 20 are connected in series via the conductive pattern 14 and the fine metal wires 16. By supplying a direct current to the light emitting module 10 having such a configuration, light of a predetermined color is emitted from the light emitting element 20, and the light emitting module 10 is a lighting fixture such as a fluorescent lamp. It functions as.
  • the metal substrate 12 is a plate made of a metal such as copper (Cu) or aluminum (A1), and has a thickness of 0.5 mm to 2 • 0 m and a width of, for example, 2 m or more Upper 2 O mm or less, and the length is 5 cm or more and 5 O cm or less.
  • the metal substrate 12 is made of aluminum, the upper and lower surfaces of the metal substrate 12 are covered with an oxide film 2 2 (alumite film: Al 2 0 3 ) obtained by anodizing aluminum. Is done.
  • the thickness of the oxide film 2 2 covering the upper surface and the lower surface of the metal substrate 12 is, for example, 1; um or more and 10 z in or less.
  • the metal substrate 12 has a very long and narrow shape because a large number of light emitting elements 20 are arranged in a row in order to secure a predetermined light quantity.
  • External connection terminals connected to an external power source are formed at both ends of the metal substrate 1 2 in the longitudinal direction. This terminal may be a plug-in type connector, or may be one in which the wiring is soldered to the conductive pattern 14.
  • the side surface of the metal substrate 12 has a shape protruding outward. Specifically, the first inclined portion 3 6 that inclines outward from the upper surface of the metal substrate 12 and the second inclined portion 3 that inclines outward from the lower surface of the metal substrate 12 2. 8, the side surface of the metal substrate 1 2 is configured.
  • the area of the side surface of the metal substrate 12 can be increased compared to a flat state, and the amount of heat released to the outside from the side surface of the metal substrate 12 can be increased. It is done.
  • the side surface of the metal substrate 12 is not covered with the oxide film 2 2 having a high thermal resistance, and the metal material with excellent heat dissipation is exposed. Is improved.
  • the upper surface of the metal substrate 12 is covered with an insulating layer 2 4 made of a resin mixed with a filler such as A 1 2 0 3 .
  • the thickness of the insulating layer 24 is, for example, about 50 ⁇ m.
  • the insulating layer 24 has a function of insulating the metal substrate 12 from the conductive pattern 14.
  • a large amount of filler is mixed in the insulating layer 24, which makes it possible to approximate the thermal expansion coefficient of the insulating layer 24 to that of the metal substrate 12.
  • the thermal resistance of the insulating layer 24 is reduced.
  • the filler is 70% by volume or more and 80% by volume. / 0 or less included.
  • the average particle size of the filler contained is, for example, about 4; um.
  • conductive pattern 14 is formed on the upper surface of insulating layer 24, and is connected to each light emitting element 20 through a path. It functions as a part.
  • the conductive pattern 14 is formed by etching a conductive foil made of copper or the like provided on the upper surface of the insulating layer 24.
  • metal substrate 1 2 6 is formed on the upper surface of insulating layer 24.
  • the conductive patterns 14 provided at both ends of the slab function as external connection terminals that contribute to external connection.
  • the light-emitting element 2 ⁇ has two electrodes (an anode electrode and a force-sword electrode) on the upper surface, and emits light of a predetermined color.
  • the light emitting element 20 has a configuration in which an N-type semiconductor layer and a P-type semiconductor layer are stacked on the upper surface of a semiconductor substrate made of GaAs, GaN, or the like.
  • the thickness of the light emitting element 20 emitting the red light is about 100 to 30; um.
  • the light emitting element 20 that emits green light has a thickness of about 100 ⁇
  • the light emitting element 20 that emits blue light has a thickness of about 100 m.
  • the configuration of the light emitting module 10 of the present invention is excellent in heat dissipation, and is particularly effective for, for example, the light emitting element 20 (power LED) through which a current of 100 mA or more passes.
  • FIG. 1 (B) light emitted from the light emitting element 20 is indicated by a white arrow.
  • the light emitted from the upper surface of the light emitting element 20 is directly irradiated upward.
  • the light emitted from the side surface of the light emitting element 20 to the side is reflected upward by the side surface 30 of the recess 18.
  • the light emitting element 20 is covered with the sealing resin 3 2 mixed with the phosphor, the light generated from the light emitting element 20 is transmitted through the sealing resin 3 2 and emitted to the outside. Is done.
  • two electrodes (an anode electrode and a force-sword electrode) are provided on the upper surface of the light emitting element 20, and these electrodes are connected to the conductive pattern 14 via a metal thin wire 16.
  • the connection portion between the electrode of the light emitting element 20 and the thin metal wire 16 is covered with the sealing tree 3.2.
  • the opening 4 8 is provided by partially removing the insulating layer 24 from a circular shape. Then, by recessing the upper surface of the metal substrate 12 exposed from the inside of the opening 4 8 in a concave shape, a recess 1 8 is formed, and the light emitting element 2 0 is fixed to the bottom surface 2 8 of the recess 1 8. Yes. Further, the light emitting element 20 is covered with the sealing resin 3 2 filled in the recess 18 and the opening 48. Also recessed 1 8 is provided with a convex portion 11 1 in which the upper surface of the metal substrate 12 2 is formed in a convex shape, and the sealing resin 3 2 is also in close contact with the convex portion 11.
  • the concave portion 18 is provided by forming the metal substrate 12 2 in a concave shape from the top surface, and the bottom surface 28 has a circular shape. Further, the side surface of the concave portion 18 functions as a reflector for reflecting light emitted from the side surface of the light emitting element 20 to the side, and the outer side and the bottom surface of the side surface 30.
  • the angle 0 formed by 2 8 is, for example, not less than 40 degrees and not more than 60 degrees. Further, the depth of the concave portion 18 may be longer or shorter than the thickness of the light emitting element 20.
  • the thickness of the recess 18 is longer than the sum of the thickness of the light emitting element 20 and the bonding material 26, the light emitting element 20 is accommodated in the recess 18 and the upper surface of the light emitting element 20 is Can be positioned below the upper surface of the metal substrate 12.
  • the bottom surface 2 8 of the recess 18, the side surface 30, and the upper surface of the metal substrate 12 at the periphery thereof are covered with a coating layer 3 4.
  • a coating layer 3 4 As the material for the covering layer 34, gold (A u) or silver (A g) formed by a plating process is employed. Further, when a material (for example, gold or silver) having a higher reflectance than the material of the metal substrate 12 is used as the material of the covering layer 34, the light is emitted from the light emitting element 20 to the side. It is possible to reflect light upward more efficiently.
  • the coating layer 3 4 also has a function of preventing the inner wall of the concave portion 18 where the metal is exposed from being oxidized in the manufacturing process of the light emitting module 10.
  • the oxide film 2 2 covering the surface of the metal substrate 1 2 is removed from the bottom surface 2 8 of the recess.
  • the oxide film 2 2 has a higher thermal resistance than the metal composing the metal substrate 1 2. Therefore, by removing the oxide film 2 2 from the bottom surface of the recess 18 where the light emitting element 20 is mounted, the thermal resistance of the entire metal substrate 12 is reduced.
  • a hook-like portion 1 1 that protrudes upward from the upper surface of the metal substrate 1 2 so as to surround the recess 18. It has been.
  • the convex portion 11 is continuous with the side surface 30 of the concave portion 18, and its surface protrudes upward so as to draw a gentle curved surface.
  • the height at which the convex portion 1 1 protrudes upward from the upper surface of the metal substrate 12 is, for example, not less than ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ and not more than 50 ⁇ ⁇ .
  • the convex part 11 may be provided continuously in an annular shape so as to surround the concave part 18, or may be provided discretely (discontinuously). 6130
  • the sealing resin 3 2 is filled in the recesses 18 and the openings 4 8 to seal the light emitting element 20.
  • the sealing resin 3 2 has a configuration in which a phosphor is mixed in a silicon resin having excellent heat resistance. For example, when blue light is emitted from the light emitting element 20 and a yellow phosphor is mixed into the sealing resin 3 2, the light transmitted through the sealing resin 3 2 becomes white. Therefore, the light emitting module 10 can be used as a lighting device that emits white light.
  • the sealing resin 3 2 is also in contact with the convex portion 11 provided around the concave portion 18. Accordingly, the sealing resin 3 2 is firmly adhered to the convex portion 11 and the peeling of the sealing resin 3 2 from the metal substrate 12 is prevented.
  • the convex portion 11 so as to surround the concave portion 18 as described above, the light generated from the light emitting element 20 may be irradiated on the upper surface of the metal substrate 12. Suppressed. Therefore, discoloration of the insulating layer 2 4 covering the upper surface of the metal substrate 1 2 is prevented. Furthermore, since such an effect can be obtained by the convex portion 1 1, a special base material for preventing discoloration and deterioration of the insulating layer 2 4 becomes unnecessary, and the cost can be reduced correspondingly.
  • the convex portion 11 is not necessarily required, and the upper surface of the metal substrate 12 in the peripheral portion of the concave portion 18 may be flat without providing the convex portion 11.
  • the bonding material 2 6 has a function of bonding the lower surface of the light emitting element 2 0 and the recess 1 8. Since the light emitting element 20 does not have an electrode on the lower surface, the bonding material 26 may be made of insulating resin, or may be made of metal such as solder for improving heat dissipation. good. In addition, the bottom surface of the recess 18 is covered with a metal film (covering layer 3 4) made of silver or the like with excellent solder wettability, so solder can be easily used as the bonding material 26. it can.
  • the upper surface of the metal substrate 12 around the concave portion 18 is partially convex to form the convex portion 1 1, and the sealing resin 3 2 is adhered to the convex portion 1 1.
  • the side surface 30 of the recess 18 is an inclined surface, the adhesion strength between the sealing resin 3 2 formed so as to be filled in the recess 18 and the metal substrate 12. Not so much Not strong. Therefore, in the present invention, the metal substrate 12 in the region surrounding the recess 1 8 is partially protruded upward to form the convex portion 1 1, and the sealing resin 3 2 is adhered to the convex portion 1 1. ing.
  • the adhesion strength between the two increases. Furthermore, due to the occurrence of the anchor effect between the convex portion 11 and the sealing resin 3 2, the adhesion strength between the sealing resin 3 2 and the metal substrate 12 is increased. Therefore, it is possible to prevent the sealing resin 32 from being peeled off from the metal substrate 12 due to the temperature change under the usage conditions. Furthermore, in the present invention, by mounting the bare light emitting element 20 on the upper surface of the metal substrate 12, there is an advantage that the heat generated from the light emitting element 20 can be discharged to the outside very efficiently. .
  • the light emitting element is mounted on the conductive pattern formed on the upper surface of the insulating layer, heat conduction is inhibited by the insulating layer, and the light emitting element 20 emits light. It was difficult to efficiently release the generated heat to the outside.
  • the insulating layer 24 and the oxide film 22 are removed to form the opening 48, and the metal exposed from the opening 48 is formed.
  • the light emitting element 2 0 is fixed to the surface of the substrate 1 2. As a result, the light emitting element
  • the heat generated from 20 is immediately transmitted to the metal substrate 12 and released to the outside, so that the temperature rise of the light emitting element 20 is suppressed. Further, by suppressing the temperature rise, the deterioration of the sealing resin 32 is also suppressed.
  • the side surface of the recess 18 provided on the upper surface of the metal substrate 12 can be used as a reflector.
  • the side surface of recess 18 is an inclined surface that becomes wider as it approaches the upper surface of metal substrate 12. Therefore, the light emitted from the side surface of the light emitting element 20 to the side is reflected by the side surface 30 and irradiated upward. That is, the side surface 30 of the concave portion 18 that accommodates the light emitting element 20 also serves as a reflector. Therefore, since it is not necessary to prepare a separate reflector as in a general light emitting module, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced. Further, as described above, the side surface 30 of the recess is covered with a material having a high reflectivity so that the side surface
  • the function as a 30 reflector can also be enhanced.
  • a substrate 40 as a material of light emitting module 10 is prepared, and a conductive pattern is formed.
  • substrate 40 is made of a metal whose main material is, for example, copper or aluminum, and has a thickness of 0.5 mm or more and 2.0 mm or less.
  • the planar size of the substrate 40 is, for example, about l m X l m, and a large number of light emitting modules are manufactured from a single substrate 40.
  • the substrate 40 is a substrate made of aluminum, the upper surface and the lower surface of the substrate 40 are covered with the anodic oxide film described above.
  • the upper surface of the substrate 40 is entirely covered with an insulating layer 4 2 having a thickness of about 50 ⁇ .
  • the composition of the insulating layer 42 is the same as that of the insulating layer 24 described above, and is made of a resin material highly filled with a filler.
  • the thickness of the upper surface of the insulating layer 42 is
  • a conductive foil 44 made of copper of about 50 m is formed on the entire surface.
  • the conductive foil 44 is then patterned by selective wet etching to form the conductive pattern 14.
  • This conductive pattern 14 has the same shape for each unit 46 provided on the substrate 40.
  • the unit 46 is a part constituting one light emitting module.
  • FIG. 2 (C) shows a plan view of the substrate 40 after the completion of this process.
  • the boundaries between Units 46 are indicated by dotted lines.
  • the insulating layer is partially removed to provide opening 4 8.
  • the insulating layer 4 2 is irradiated with laser from above.
  • the laser to be irradiated is indicated by an arrow, and the laser is irradiated to the insulating layer 4 2 corresponding to the portion where the light emitting element is placed (here, the circular portion).
  • the laser used here is a carbon dioxide laser or a YAG laser.
  • the insulating layer 4 2 is partially removed into a circular shape by the laser irradiation described above to form the opening 48. ing.
  • the laser irradiation is not limited to the insulating layer 42.
  • the oxide film 2 2 covering the upper surface of 0 is also removed. Therefore, the bottom surface force of the open P portion 48 is exposed to the metal material (for example, aluminum) constituting the substrate 40.
  • the opening 48 described above is circular and is provided corresponding to the region where the light emitting elements of each unit 46 are fixed. Where opening 4
  • the planar size of 8 is formed to be larger than the concave portion 18 and the convex portion 11 (see FIG. 5) formed in the opening 48 in a later step. That is, the outer peripheral end portion of the opening portion 48 is spaced apart from the outer peripheral end portion of the concave portion 18 and the convex portion 11 1, thereby forming the concave portion 18 and the convex portion 11. It is possible to prevent the brittle insulating layer from being destroyed by the impact of the press performed to form it.
  • a concave portion 18 and a convex portion 11 are formed from the upper surface of the substrate 40 exposed from the opening 48 8.
  • the concave portion 18 and the convex portion 11 can be simultaneously formed by pressing.
  • a press die first prepare a press die.
  • the mold 50 is provided with a plurality of contact portions 5 1 projecting downward in a region corresponding to each opening 4 8 of the substrate 40.
  • the upper surface of the substrate 40 exposed from the opening 48 is pressed at each abutting portion of the mold 50 so that the recess 18 And convex-shaped part 1 1 is formed.
  • the contact portion 5 1 has a generally cylindrical shape, and a convex portion 5 2 and a recess portion 5 3 are formed on the lower surface thereof.
  • the convex portion 52 has a shape corresponding to the concave portion 18 to be formed, and has a shape like a cone with the tip portion cut.
  • the recess portion 5 3 has a shape corresponding to the projection-shaped portion 11 1 to be formed, and is a region where the periphery of the projection portion 5 2 on the lower surface of the contact portion 5 1 is recessed.
  • the upper surface of the substrate 40 exposed from the opening 48 is pressed by the convex 52 provided at the lower end of the contact 51.
  • a flange portion having a shape corresponding to the convex portion 52 is formed on the upper surface of the substrate 40.
  • 4th (D) when the abutting portion 51 of the mold is further moved downward, it is pushed by the convex portion 52.
  • the pressed metal material of the substrate 40 is pushed upward and wraps around only the contact portion 5 3.
  • the metal material of the extruded part is the hollow part 5 of the contact part 5 1.
  • Fig. 5 ( ⁇ ⁇ ) shows the shape of the recesses 18 formed.
  • the recess 18 having a circular bottom surface 28 and an inclined surface 30 is formed. Further, a predetermined surface is formed on the upper surface of the substrate 40 around the recess 18.
  • a convex portion 1 1 having a shape is formed.
  • the depth of the recessed portion 18 to be formed may be such that the light emitting element to be mounted in a later process is completely accommodated, or may be such that the light emitting element is partially accommodated.
  • the depth of the recess 1 8 is, for example, not less than 1 0 0 ⁇ m and not more than 3 0 0 ⁇ .
  • the convex portion 11 has a smooth cross-sectional shape here, it can be changed to another shape by changing the shape of the recessed portion 53 of the contact portion 51 described above. You can also.
  • the convex part 1 to improve the adhesion with the resin material, the convex part 1
  • the concave portion 18 and the convex portion 11 are formed by the above-described method in the region where the light emitting element of each unit 46 is to be mounted.
  • a separation groove is provided between the units 46.
  • a first groove 54 is formed from the upper surface and a second groove 56 is formed from the lower surface between the units 46 of the substrate 40. ing. Both grooves have a V-shaped cross section.
  • both the first groove 54 and the second groove 56 may be the same size (depth), or one of them may be formed larger than the other. Furthermore, if no problem occurs in the later process, only one of the first groove 54 and the second groove 56 may be provided.
  • the first groove 54 and the second groove 56 are formed by cutting a V-shaped section saw at high speed along the boundary between the cuts 46 and cutting partially. Is formed. Furthermore, in this step, the substrate 40 is not individually separated by this cutting, but after forming the groove, the substrate 40 is in a single plate state.
  • the substrate 40 exposed from the opening 48 is Cover the surface with a coating layer 3 4.
  • the metal substrate 40 is used as an electrode and energized, whereby the coating layer 34, which is a coating film, is coated on the surface of the substrate 40 exposed from the opening 48. Put on.
  • the coating layer 34 which is a coating film
  • gold or silver is adopted as the material of the covering layer 3 4
  • the surfaces of these parts may be covered with a resist. Further, since the back surface of the substrate 40 is covered with the oxide film 2 2 which is an insulator, the mech film is not attached.
  • the recesses 18 are covered with the covering layer 3 4, thereby preventing, for example, oxidation of a metal surface made of aluminum. Furthermore, if the bottom surface 28 of the concave portion 18 is covered with the coating layer 3 4 so that the coating layer 3 4 is a material with excellent solder wettability, such as silver, in a later step, Light-emitting elements can be easily mounted using solder. Furthermore, the function as a reflector of the side surface 30 can be improved by covering the side surface 30 of the concave portion 18 with the coating layer 34 made of a material having high reflectivity. You can
  • a light emitting element 20 C LED chip is mounted in the recess 18 of each unit 46 and electrically connected.
  • the lower surface of the light emitting element 20 is mounted on the bottom surface 2 8 of the recess 1 8 via the bonding material 2 6. Since the light emitting element 20 does not have an electrode on the lower surface, both an insulating adhesive made of resin or a conductive adhesive can be used as the bonding material 2 6. As the conductive adhesive, both solder and conductive paste can be used.
  • the bottom surface 28 of the concave portion 18 is covered with a coating layer 34 that is a coating film made of silver or the like having excellent solder wettability, it has better thermal conductivity than an insulating material. Solder can be used as the bonding material 26.
  • each electrode provided on the upper surface of the light emitting element 20 and the conductive pattern 14 are connected via the thin metal wire 16.
  • the light emitting element 20 is sealed by filling the recess 18 of each unit 46 provided on the substrate 40 with the sealing resin 3 2.
  • Sealing resin 3 2 It is made of a silicone resin mixed with a phosphor, and is filled in the recess 18 and the opening 48 with a sealing resin 3 2 in a liquid or semi-solid state.
  • the side surface and the upper surface of the light emitting element 20 and the connecting portion between the light emitting element 20 and the fine metal wire 16 are covered with the sealing resin 3 2.
  • the side surface of the insulating layer 24 facing the opening 48 is a rough surface from which the filler highly filled in the insulating layer 24 is exposed. Therefore, the adhesion strength between the sealing resin 3 2 and the other member is also improved by contacting the sealing resin 32 with the filler exposed from the side surface of the rough insulating layer 24.
  • the sealing resin 3 2 is entirely formed on the upper surface of the substrate 40 by individually supplying the sealing resin 32 to each recess 18 and sealing it. This prevents the phosphors contained in the sealing resin 3 2 from being separated. Therefore, the color emitted from the light emitting module is made uniform.
  • substrate '4 0 is separated into each unit at the place where first groove 54 and second groove 56 are formed. '-' Since the two grooves are formed between the units 46, the substrate 40 can be easily separated. As the separation method, punching by pressing, dicing, bending of the substrate 40 at the location where both grooves are formed, and the like can be employed.
  • the light emitting module having the configuration shown in FIG. 1 is manufactured through the above steps.
  • the order of the steps described above can be changed.
  • the step of forming the first groove 54 shown in FIG. 6 may be performed after the step of forming the sealing resin 3 2 shown in FIG.
  • the first groove 54 may be formed to divide the substrate 40 into individual units 46.
  • a light emitting module in which one or two or more light emitting elements 20 are accommodated in the recesses 18 can be formed.
  • the light emitting element 20 is a blue or ultraviolet light emitting element, and the phosphor is contained in the sealing resin 32, whereby a light emitting module capable of obtaining white light emission can be obtained.
  • the light emitting element 20 can be a red, green, and blue light emitting element, and the sealing resin 3 2 can be transparent or contain a diffusing agent.
  • a light emitting module in which the inner peripheral surface of the recess 18 can be mirror-finished or plated.

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Abstract

放熱性が向上されると共に、発光素子を封止する封止樹脂と他の部材との密着性が向上された発光モジュールおよびその製造方法を提供する。発光モジュール１０は、金属基板１２と、金属基板１２の上面を部分的に凹状にすることで設けられた凹部１８と、凹部１８に収納された発光素子２０と、発光素子２０を被覆する封止樹脂３２とを具備する。更に、凹部１８を囲む領域の金属基板４０の上面には凸状部１１が設けられており、この凸状部１１に封止樹脂３２が密着することにより、封止樹脂３２と金属基板１２との密着強度が向上されている。

Description

明 細 書 発光モジュールおよびその製造方法
技術分野
本発明は、 発光モジュールおよびその製造法に関し、 特に、 高輝度の発光素 子が実装される発光モジュールおよびその製造方法に関する。 背景技術
L E D ( L i g h t E m i t t i n g D i o d e ) に代表される半導体 発光素子は、 寿命が長く 且つ視認性が高いので、 交通信号機等や自動車のラン プ等に使用されてきている。 また、 L E Dは、 照明機器と しても採用されつつ ある。
L E Dを照明機器に使用する と きは、 一つの L E Dのみでは明る さが不十分 であるため、 1 つの照明機器に多数個の L E Dが実装される。 しかしながら、 L E Dは発光時に多量の熱を放出するので、 放熱性に劣る樹脂材料から成る実 装基板に L E Dを実装した り 、 個々の L E Dを個別に榭脂パッケージする と、 L E Dから放出された熱が外部に良好に放出されずに、 L E Dの性能が早期に 低下してしま う 問題があった。
特開 2 0 0 6 - 1 0 0 7 5 3号公報では、 L E Dから発生する熱を良好に 外部に放出させるために、 アルミニウムから成る金属基板の上面に L E Dを実 装する技術が開示されている。 特に、 特開 2 0 0 6 — 1 0 0 7 5 3号公報の第 2 図を参照する と、 金属基板 1 1 の上面を絶縁性樹脂 1 3 によ り被覆し、 この 絶縁性樹脂 1 3 の上面に形成された導電パターン 1 4 の上面に発光素子 1 5 ( L E D) を実装している。 この構成によ り 、発光素子 1 6 から発生した熱は、 導電パターン 1 4、 絶縁性樹脂 1 3 および金属基板 1 1 を経由 して外部に放出 される。 発明の開示
しかしながら、 特開 2 0 0 6 ― 1 0 0 7 5 3号公報に記載された技術では、 L E Dである発光素子 1 5 力 S固着される導電パターン 1 4 と金属基板 1 1 との 間に絶縁性樹脂 1 3 が介在している。 こ こで、 絶縁性樹脂 1 3 は放熱性向上の 為にフィ ラーが高充填されている ものであるが、 金属と比較する と熱抵抗が高 い。 従って、 例えば 2 O O m A以上の大電流が流れる高輝度の L E Dを発光素 子 1 6 と して発光する と、 特開 2 0 0 6 - 1 0 0 7 5 3号公報に記載された構 成は、 放熱が不十分である虞があった。
更には、 発光素子 1 5 を封止する封止樹脂と他の部材 （例えば基板） と の密 着性が不十分であったので、 使用状況下の温度変化に起因する熱ス ト レスによ り 、 封止樹脂が基板から剥離してしま う危険性があった。
本発明は、 上述した問題を鑑みてなされ、 本発明の主な目的は、 放熱性が向 上される と共に、 発光素子を封止する封止樹脂と他の部材との密着性が向上さ れた発光モジュールおよびその製造方法を提供する こ と にある。
本発明の発光モジュールは、 第 1 主面と第 2主面と を有する と共に金属から 成る金属基板と、 前記金属基板の前記第 1 主面を被覆する絶縁層と、 前記絶縁 層の表面に形成された導電パターンと、 前記絶縁層を部分的に除去して設けた 開口部と、 前記開 口部から露出する前記金属基板を凹状にするこ と によ り 設け られた凹部と、 前記凹部に収納されて前記導電パターンと電気的に接続された 発光素子と、 を具備する こ と を特徴とする。
本発-明の発光モジユールの製造方法は、 金属基板の一主面を被覆する絶縁層 の表面に導電パターンを形成する工程と、 前記絶縁層の一部を除去して開口部 を設け、 前記開口部から前記金属基板の前記一主面を部分的に露出させる工程 と、 前記開 口部から露出する前記金属基板を凹状にする こ と によ り 凹部を形成 する工程と、 前記凹部に発光素子を収納させる工程と、 前記発光素子と前記導 電パターンと を電気的に接続する工程と、 を具備する こ と を特徴とする。
本発明の発光モジュールは、 第 1 主面と第 2主面と を有する基板と、 前記基 板の前記第 1 主面に形成された導電パターンと、 前記基板を前記第 1 主面から 回状にする こ と によ り設け られた凹部と 、 前記凹部に収納されて前記導電パタ ーンと電気的に接続された発光素子と、 前記凹部を囲む領域の前記基板の前記 第 1 主面を凸状に形成した凸状部と、 前記発光素子を被覆する よ う に前記凹部 に充填される と共に前記凸状部に密着する封止樹脂と、 を具備する こ と を特徴 とする。 本発明の発光モジュールの製造方法は、 基板の一主面に導電パターンを形成 する工程と、 前記基板に対してプレス加工を施して、 刖記基板を前記第 1 主面 から凹状にするこ と によ り 凹部を設ける と共に、 前記凹部を囲む領域の前記基 板の前記一主面を凸状に形成して凸状部を設ける工程と、 前記凹部に発光素子 を収納して、 前記発光素子と前記導電パターン と を電気的に接続する工程と、 前記発光素子が被覆される よ う に前記凹部に充填される と共に、 前記凸状部に 密着する よ う に封止樹脂を形成する工程と、 を具備する こ と を特徴とする。
本発明によれば、 金属基板を被覆する絶縁層を部分的に除去して開 口部を設 け、 この開口部から露出する金属基板の主面を凹香 βと し、 この凹部に発光素子 を固着している。 従って、 発光素子が金属基板の凹部に直に固着されるので、 発光素子から発生した熱は、 金属基板を経由 して良好に外部に放出される。
更に 、凹部の側面を傾斜面にするこ とでリ フ レク タ と して利用 してレヽる ので、 必要と される部品点数を削減して、 発光モジュールの コス ト を安く する こ とが でき る
本発明によれば、 発光素子が収納させ 凹部を囲むよ う に、 基板の 面を凸 状にした凸状部を設け、 発光素子を封止 るために凹部に充填される封止樹脂 を凸状部に接触させている。 この構成に り 、 基板の表面に設けた凸部に封止 樹脂が密着して、 封止樹脂の基板からの 離が防止される。
更に、本発明では、基板を凹状に形成し 凹部に発光素子を収納させている。 従って、 発光素子から発生した熱を、 例 ば金属力ゝら成る基板を経由 して良好 に外部に放出させる こ とができる。
また、 製法上に於いては、 金型で基板 上 ¾をプレス加工する こ と によ り 、 上記した凹部と共にその周囲の凸状部を同時に形成する こ とができ るので X 数の增加を抑制して凸状部を形成する とができ る 図面の簡単な説明
第 1 図は本発明の発光モジユーノレの ；成を示す図で 、 （Α )は斜視図であ り 、
( Β ) および （ C ) は断面図であ り 第 2 図は本発 発光モジユールの製造 方法を示す図であ り 、 ( Α ) および （ Β ) は断面図であ り 、 （ C ) は平面図であ り 、 第 3 図は本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であ り 、 （Α ) から ( C ) は断面図であ り 、 （D ) は平面図であ り 、 第 4図は本発明の発光モジユー ルの製造方法を示す図であ り 、 （A) から （D) は断面図であ り 、 第 5 図は本発 明の発光モジュールの製造方法を示す図であ り 、 （A) は断面図であ り 、 （ B ) は平面図であ り 、第 6 図は本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり 、
( A) は断面図であ り 、 （ B ) は平面図であ り 、 第 7図は本発明の発光モジユー ルの製造方法を示す図であ り 、 （A) 及び （ B ) は断面図であ り 、 （ C ) は平面 図であ り 、 第 8 図は本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であ り 、 （A) 及び （ B ) は断面図であ り 、 （ C ) は平面図であ り 、 第 9 図は本発明の発光モジ ユールの製造方法を示す図であ り 、 （A) 及ぴ （ B ) は断面図であ り 、 （ C ) は 平面図であ り 、第 1 0 図は本発明の発光モジュ.ールの製造方法を示す図であ り 、
( A) は断面図であ り 、 （ B ) は平面図である。 発明を実施するための最良の形態
第 1 図を参照して、 本発明の発光モジュ ―ル 1 0 の構成を説明する 。 第 1 図
( A ) は発光モジュール 1 0 の斜視図であ り 、 第 1 図 （ B ) は第 1 図 ( A ) の
B - B ' 線に於ける断面図であ り 、 第 1 図 ( C ) は第 1 図 （ A ) の C一 C 線 に於ける断面図である。
これらの図を参照して、 発光モジュール 1 0 は 、 金属基板 1 2 と、 金属 板
1 2の上面に形成された導電パターン 1 4 と 、 金属基板 1 2 の上面を部分的に 凹状にする こ とで設けられた凹部 1 8 と、 凹部 1 8 の周辺部の金属基板 1 2 の 上面を凸状にした凸状部 1 1 と、 凹部 1 8 に収納された発光素子 2 0 と、 発光 素子 2 0 を被覆する封止樹脂 3 2 と力ゝら主に構成されている。
第 1 図 （A) を参照して、 発光モジユール 1 0 は、 一枚の板状の金属基板 1
2 の上面に複数の発光素子 2 0 が実装されてレ、る 。 そ して、 導電パタ ―ン 1 4 および金属細線 1 6 を経由 して、 これらの発光素子 2 0が直列に接続されてい る。 この様な構成の発光モジユール 1 0 に直流の電流を供給するこ と によ り 、 発光素子 2 0 から所定の色の光が発光され 、 発光モジュール 1 0 は、 例えば蛍 光灯の如き照明器具と して機能する。
金属基板 1 2 は、 銅 （ C u ) やアルミ 二クム （ A 1 ) 等の金属から成る 板 であ り 、 例えば、 厚さは 0 . 5 m m以上 2 • 0 m以下であ り 、 幅は 2 m 以 上 2 O mm以下であ り 、 長さは 5 c m以上 5 O c m以下である。 金属基板 1 2 がアルミ ニウムから成る場合、 金属基板 1 2の上面およぴ下面は、 アルミ ニゥ ムを陽極酸化させた酸化膜 2 2 (アルマイ ト膜： A l 203 )によ り被覆される。 第 1 図 （ B ) を参照して、 金属基板 1 2の上面および下面を被覆する酸化膜 2 2 の厚みは、 例えば 1 ； u m以上 1 0 z in以下である。 更に、 金属基板 1 2 は、 所定の光量を確保するために、 多数の発光素子 2 0 が列状に配置されるので、 非常に細長い形状を呈している。そして、金属基板 1 2 の長手方向の両端には、 外部の電源と接続される外部接続端子が形成されている。 この端子は、 差込型 のコネク タでも良いし、配線を導電パターン 1 4 に半田付けする ものでも良い。 第 1 図 （ C ) を参照して、 金属基板 1 2 の側面は、 外側に突出する形状とな つている。 具体的には、 金属基板 1 2 の上面から連続して外側に向かって傾斜 する第 1傾斜部 3 6 と、 金属基板 1 2 の下面から連続して外側に向かって傾斜 する第 2傾斜部 3 8 とから、 金属基板 1 2 の側面は構成されている。 この構成 によ り 、 金属基板 1 2 の側面の面積を、 平坦な状態と比較する と、 大き く する こ とが可能と な り 、 金属基板 1 2 の側面から外部に放出される熱量が増大され る。 特に、 金属基板 1 2の側面は、 熱抵抗が大きい酸化膜 2 2 によ り被覆され ずに、 放熱性に優れる金属材料が露出する面であるので、 この構成によ り モジ ユール全体の放熱性が向上される。
第 1 図 （ B ) を参照して、 金属基板 1 2の上面は、 A 1 203等のフィ ラーが 混入された樹脂から成る絶縁層 2 4 によ り被覆されている。 絶縁層 2 4 の厚み は、 例えば 5 0 μ m程度である。 絶縁層 2 4は、 金属基板 1 2 と導電パターン 1 4 と を絶縁させる機能を有する。 また、 絶縁層 2 4 には多量のフィ ラーが混 入されており 、 このこ とによ り 、 絶縁層 2 4の熱膨張係数を金属基板 1 2 に近 似させる こ とができ る と共に、 絶縁層 2 4の熱抵抗が低減される。 例えば、 絶 縁層 2 4 には、 フィ ラーが 7 0体積％以上 8 0体積。 /0以下含まれる。 更に、 含 まれるフィ ラーの平均粒径は例えば、 4 ;u m程度である。
第 1 図 （A) および第 1 図 （ B ) を参照して、 導電パターン 1 4 は、 絶縁層 2 4の上面に形成されてお り 、 各発光素子 2 0 を導通させる経,路の一部と して 機能している。 この導電パターン 1 4 は、 絶縁層 2 4 の上面に設けられた銅等 から成る導電箔をエッチングする こ とによ り形成される。 更に、 金属基板 1 2 6
の両端に設け られた導電パターン 1 4は、 外部との接続に寄与する外部接続端 子と して機能する場合もある。
発光素子 2 ◦ は、 上面に 2つの電極 （アノー ド電極、 力 ソー ド電極） を有し、 所定の色の光を発光させる素子である。 発光素子 2 0 の構成は、 G a A s 、 G a N等な ら成る半導体基板の上面に N型の半導体層と、 P型の半導体層が積層 された構成と成っている。 また、 発光素子 2 0 の具体的な大き さは、 例えば、 縦 X横 X厚み = 0 . 3 力 ら 1 . O mm X O . 3 カ ら 1 . O mm X O . 1 mm程 度である。 更に、 発光素子 2 0 の厚みは、 発光する光の色によ り異な り 、 例え ば、 赤色の光を発光する発光素子 2 0 の厚みは 1 0 0 から 3 0 0 ； u m程度であ り 、 緑色の光を発光する発光素子 2 0 の厚みは 1 0 0 μ ιη程度であ り 、 青色の 光を発光する発光素子 2 0 の厚みは 1 0 0 m程度である。 発光素子 2 0 に電 圧を印加する と、 上面および側面の上部から光が発光される。 こ こで、 本発明 の発光モジュール 1 0 の構成は、 放熱性に優れているので、 例えば 1 0 0 m A 以上の電流が通過する発光素子 2 0 (パワー L E D )に対して特に有効である。 第 1 図 （ B ) では、 発光素子 2 0から発光される光を白抜きの矢印で示して いる。 発光素子 2 0 の上面から発光された光は、 そのまま上方に照射される。 一方、 発光素子 2 0 の側面から側方に発光した光は、 凹部 1 8 の側面 3 0 にて 上方に反射ざ—れる。 更に、 発光素子 2 0 は、 蛍光体が混入された封止樹脂 3 2 によ り被覆されているので、 発光素子 2 0 から発生した光は、 封止樹脂 3 2 を 透過して外部に発光される。
更に、 発光素子 2 0 の上面には、 2つの電極 （アノ ー ド電極、 力 ソー ド電極） が設けられ、 これらの電極は金属細線 1 6 を経由 して、 導電パターン 1 4 と接 続される。 こ こで、 発光素子 2 0の電極と金属細線 1 6 との接続部は、 封止樹 月旨 3.2 によ り被覆されている。
第 1 図 （ B ) を参照して、 L E Dから成る発光素子 2 0 が実装される箇所の 形状を説明する。 先ず、 絶縁層 2 4 を部分的に円形の除去する こ と によ り 開口 部 4 8 が設けられている。 そして、 開口部 4 8 の内側から露出する金属基板 1 2の上面を凹状に窪ませる こ とで、 凹部 1 8 が形成され、 この凹部 1 8 の底面 2 8 に発光素子 2 0 が固着されている。 更に、 凹部 1 8および開口部 4 8 に充 填された封止樹脂 3 2 によ り 、 発光素子 2 0 が被覆されている。 また、 凹部 1 8 の周辺部の金属基板 1 2 の上面を凸状に形成した凸状部 1 1 が設けられてお り 、 この凸状部 1 1 に も封止樹脂 3 2 は密着している。
凹部 1 8 は、 金属基板 1 2 を上面から凹状に形成する こ と によ り設けられ、 底面 2 8 は円形を呈している。 また、 凹部 1 8 の側面は、 発光素子 2 0 の側面 から側方に発光された光を上方に反射するための リ フ レク タ と して機能してお り 、 側面 3 0 の外側と底面 2 8 とが成す角度 0 の角度は、 例えば 4 0度以上 6 0度以下である。 また、 凹部 1 8 の深さは、 発光素子 2 0 の厚みよ り も長く て も良いし短く ても良い。 例えば、 凹部 1 8 の厚みを、 発光素子 2 0 と接合材 2 6 の厚みを加算した長さよ り も長く する と、 発光素子 2 0 が凹部 1 8 に収納さ れ、 発光素子 2 0 の上面を金属基板 1 2 の上面よ り も下方に位置させる こ とが できる。
凹部 1 8 の底面 2 8 、 側面 3 0およびその周辺部の金属基板 1 2 の上面は、 被覆層 3 4 によ り被覆されている。 被覆層 3 4 の材料と しては、 メ ツキ処理に よ り形成された金 （A u ) や銀 （A g ) が採用 される。 また、 被覆層 3 4 の材 料と して金属基板 1 2 の材料よ り も反射率が大きい材料 （例えば金や銀） を採 用する と、 発光素子 2 0 から側方に癸光された光をよ り効率的に、 上方に反射 させるこ とができ る。 また、 被覆層 3 4 は、 発光モジュール 1 0 の製造工程に 於いて、 金属が露出する凹部 1 8 の内壁が酸化する こ と を防止する機能も有す' る。
更に凹部の底面 2 8 では、 金属基板 1 2 の表面を被覆する酸化膜 2 2 が除去 されている。 酸化膜 2 2 は、 金属基板 1 2 を構成する金属よ り も熱抵抗が大き い。 従って、 発光素子 2 0が実装される凹部 1 8 の底面から酸化膜 2 2 を除去 するこ とで、 金属基板 1 2全体の熱抵抗が低減される。
第 1 図 （A ) およぴ第 1 図 （ B ) を参照して、 凹部 1 8 を取り 囲むよ う にし て、 金属基板 1 2 の上面を上方に突出させた ώ状部 1 1 が設けられている。 凸 状部 1 1 は、 凹部 1 8 の側面 3 0 と連続しており 、 その表面は緩やかな曲面を 描く よ う に上方に突出している。 凸状部 1 1 が金属基板 1 2 の上面から上方に 突出する高さは、 例えば Ι Ο μ ΐη以上 5 0 μ ΐα以下である。 こ こで、 凸状部 1 1 は、 凹部 1 8 を取り 囲むよ う に連続して円環状に設け られても良いし、 離散 的 （不連続） に設けられても良い。 6130
8
封止樹脂 3 2 は、 凹部 1 8および開口部 4 8 に充填されて、 発光素子 2 0 を 封止している。 封止樹脂 3 2 は、 耐熱性に優れたシリ コン樹脂に蛍光体が混入 された構成と なっている。 例えば、 発光素子 2 0 から青色の光が発光されて、 封止樹脂 3 2 に黄色の蛍光体が混入される と、 封止樹脂 3 2 を透過した光は白 色と なる。 従って、 発光モジュール 1 0 を、 白色の光を発光させる照明器具と して利用する こ とが可能と なる。 また、 本発明では、 封止樹脂 3 2 は、 凹部 1 8 の周囲に設けられた凸状部 1 1 にも接触している。 従って、 凸状部 1 1 に封 止樹脂 3 2が強固に密着して、 封止樹脂 3 2 の金属基板 1 2からの剥離が防止 される。
更に、 上記のよ う に凹部 1 8 を取り 囲むよ う に凸状部 1 1 を設ける こ とで、 発光素子 2 0 から発生した光が、 金属基板 1 2の上面に照射される こ とが抑制 される。 従って、 金属基板 1 2 の上面を被覆する絶縁層 2 4 の変色が防止され る。 更に、 凸状部 1 1 によ り この様な効果が得られるので、 絶縁層 2 4 の変色 や劣化を防止するための特殊な基材が不要と な り 、 その分コス トダウンが図れ る。
こ こで、 この凸部 1 1 は必ずしも必要と されず、 凸部 1 1 を設けずに凹部 1 8 の周辺部の金属基板 1 2 の上面を平坦にしても良い。
また、 開''口部 4 8 に面する絶縁層 2 4 の側面は、 フィ ラーが露出する粗面と なっている。 このこ とから、 粗面である絶縁層 2 4 の側面と封止樹脂 3 2 との 間にアンカー効果が発生して、 封止樹脂 3 2の剥離を防止でき る利点がある。 接合材 2 6 は、発光素子 2 0 の下面と凹部 1 8 と を接着させる機能を有する。 発光素子 2 0 は下面に電極を有さないので、 接合材 2 6 と しては、 絶縁性の樹 脂から成るものでも良いし、 放熱性向上のために半田等の金属から成る もので も良い。 また、 凹部 1 8 の底面は、 半田の濡れ性に優れる銀等から成るメ ツキ 膜 （被覆層 3 4 ) によ り被覆されているので、 接合材 2 6 と して、 容易に半田 を採用でき る。
本発明では、 凹部 1 8 の周囲の金属基板 1 2の上面を部分的に凸状にして凸 状部 1 1 を形成し、 この凸状部 1 1 に封止樹脂 3 2 を密着させている。 具体的 には、 本発明では、 凹部 1 8 の側面 3 0 は傾斜面であるので、 凹部 1 8 に充填 されるよ う に形成される封止樹脂 3 2 と金属基板 1 2 との密着強度はそれほど 強く ない。 そこで本発明では、 凹部 1 8 を囲む領域の金属基板 1 2 を部分的に 上方に突出させて凸状部 1 1 を形成し、 こ の凸状部 1 1 に封止樹脂 3 2 を密着 させている。 このこ とによ り 、 先ず、 金属基板 1 2 の表面と封止樹脂 3 2 とが 接触する面積が大き く なる分、 両者の密着強度が大き く なる。 更に、 凸状部 1 1 と封止樹脂 3 2 と の間にアンカー効果が発生する こ と によつても、 封止樹脂 3 2 と金属基板 1 2 との密着強度が大き く なる。 従って、 使用状況下の温度変 化によ り 、封止樹脂 3 2が金属基板 1 2 から剥離して しま う こ と を防止でき る。 更に、 本発明では、 金属基板 1 2 の上面にベアの発光素子 2 0 を実装する こ と によ り 、 発光素子 2 0から発生する熱を極めて効率的に外部に放出でき る利 点がある。 具体的には、 上記した従来例では、 絶縁層の上面に形成された導電 パターンに発光素子を実装していたので、絶縁層によ り熱の伝導が阻害されて、 発光素子 2 0 から放出された熱を効率的に外部に放出させる こ とが困難であつ た。 一方、 本発明では、 発光素子 2 0 が実装される領域では、 絶縁層 2 4およ ぴ酸化膜 2 2 を除去して開口部 4 8 を形成し、 この開口部 4 8 から露出する金 属基板 1 2 の表面に発光素子 2 0 を固着している。 このこ と によ り 、 発光素子
2 0から発生した熱は、 直ちに金属基板 1 2 に伝わり 外部に放出されるので、 発光素子 2 0 の温度上昇が抑制される。 また、 温度上昇が抑制されるこ と によ り 、 封止樹脂 3 2 の'劣化も抑制される'。
更にまた、 本発明によれば、 金属基板 1 2 の上面に設けた凹部 1 8 の側面を リ フ レク タ と して利用できる。 具体的には、 第 1 図 （ B ) を参照して、 凹部 1 8 の側面は、 金属基板 1 2 の上面に近づく に従って幅が広く なる傾斜面と なつ ている。 従って、 この側面 3 0 によ り 、 発光素子 2 0 の側面から側方に向かつ て発光された光が反射して、 上方に向かって照射される。 即ち、 発光素子 2 0 を収納させる凹部 1 8 の側面 3 0 が、リ フ レク タ と しての機能を兼用 している。 従って、 一般的な発光モジュールのよ う に リ フ レク タを別途用意する必要がな いので、 部品点数が削減されてコス トを安く する こ とができ る。 更に、 上記し たよ う に、 凹部の側面 3 0 を反射率が大きい材料によ り被覆する こ とで、 側面
3 0 のリ フ レク タ と しての機能を高めるこ と もできる。
次に、 第 2 図から第 1 0図を参照して、 上記した構成の発光モジュール 1 0 の製造方法を説明する。 第 1 工程 ：
第 2図を参照して、 先ず、 発光モジュール 1 0 の材料となる基板 4 0 を用意 して、 導電パターンを形成する。
第 2図 （A) を参照して、 先ず、 基板 4 0 は、 例えば銅またはアルミニウム を主材料とする金属から成り 、 厚みは 0 . 5 mm以上 2 . 0 m m以下である。 基板 4 0 の平面的な大き さは、 例えば、 l m X l m程度であ り 、 多数個の発光 モジュールが一枚の基板 4 0 から製造される。 基板 4 0 がアルミ ニウムから成 る基板である場合、 基板 4 0 の上面および下面は、 上述した陽極酸化膜によ り 被覆されている。
基板 4 0 の上面は、 厚みが 5 0 μ πι程度の絶縁層 4 2 によ り全面的に被覆さ れている。 この絶縁層 4 2 の組成は、 上述した絶縁層 2 4 と 同様であ り 、 フィ ラーが高充填された樹脂材料から成る。 また、 絶縁層 4 2の上面には'、 厚みが
5 0 m程度の銅から成る導電箔 4 4が全面的に形成されている。
第 2図 （ B ) を参照して 、 次に、 選択的なウエ ッ トエツチングを行う こ とに よ り 、 導電箔 4 4 をパタ一ユングして、 導電パターン 1 4 を形成する。 この導 電パターン 1 4 は、 基板 4 0 に設けられるュニッ ト 4 6 毎に同一の形状を有す る。 ここで、 ユニッ ト 4 6 と は、 1つの発光モジュールを構成する部位のこ と である。
第 2図 （ C ) に、 本工程が終了した基板 4 0の平面図を示す。 こ こでは、 ュ ニッ ト 4 6 同士の境界が点線によ り示されている。 ュニッ ト 4 6 の形状は、 例 えば縦 X横 = 3 0 c m X 0 . 5 c m程度であ り 、 極めて細長い形状を有する。 第 2工程 ：
第 3 図を参照して、 次に、 基板 4 0 の各ユニッ ト 4 6 に関して、 絶縁層を部 分的に除去して開 口部 4 8 を設ける。
第 3図 （A) を参照して、 上方から絶縁層 4 2 にレーザを照射する。 こ こで は、 照射される レーザは矢印によ り示されており 、 発光素子が載置される部分 (ここでは、 円形の部分） に対応した絶縁層 4 2 に対して、 レーザが照射され る。 こ こで、使用 される レーザは、炭酸ガス レーザまたは Y A Gレーザである。 ' 第 3 図 （ B ) 及ぴ第 3 図 （ C ) を参照して、 上記したレーザ照射によ り 、 絶 縁層 4 2 が部分的に円形に除去されて開 口部 4 8 が形成されている。 特に、 第 3 図 （ C ) を参照する と、 レ一ザ照射によ り 、 絶縁層 4 2だけでな <、 基板 4
0 の上面を被覆する酸化膜 2 2 も除去されている 。 従って、 開 P部 4 8 の底面 力 らは、 基板 4 0 を構成する金属材料 （例えばァルミ 二ゥム） が露出す Ό。 第 3 図 （ D ) を参照して、 上述した開 口部 4 8 は円形であ り 、 各ュ二ッ 卜 4 6 の発光素子が固着される領域に対応して設けられている。 ここで 開口部 4
8 の平面的な大き さは、 後の工程にて開 口部 4 8 の内部に形成される凹部 1 8 や凸状部 1 1 (第 5 図参照） よ り も大き く 形成されている。 即ち 、 開 Π部 4 8 の外周端部は、 凹部 1 8ゃ凸状部 1 1 の外周端部から離間されてレ、る このこ と によ り 、 凹部 1 8や凸状部 1 1 を形成するために行われるプレスによる衝撃 によ り 、 脆い絶縁層が破壌される こ と を抑止する こ とができ る
第 3 工程 ：
第 4 図おょぴ第 5 図を参照して 、 次に、 開口部 4 8 力 ^ら露出する基板 4 0 の 上面から凹部 1 8 よび凸状部 1 1 を形成する。 本工程では、 プレス加ェによ り 、 同時に凹部 1 8 と凸状部 1 1 を形成する こ とができる。
第 4 図 （A ) を参照して、 先ず、 プレス用の金型を用意する。 金型 5 0 には、 基板 4 0 の各開口部 4 8 に対応した領域に、 下方に突出した当接部 5 1 が複数 個設けられている。 本工程では、 金型 5 0 を下方にプレスする こ と によ り 、 金 型 5 0 の各当接部で、 開口部 4 8 から露出する基板 4 0 の上面が押圧されて凹 部 1 8 および凸状部 1 1 が形成される。
第 4図 （ B ) を参照して、 当接部 5 1 は概略的には円筒状の形状を有し、 そ の下面には凸部 5 2 と、 窪み部 5 3 が形成されている。 こ こで、 凸部 5 2 は、 形成予定の凹部 1 8 に対応した形状を有し、 先端部を切断した円錐の如き形状 である。 窪み部 5 3 は、 形成予定の凸状部 1 1 に対応した形状を有し、 当接部 5 1 の下面に於ける凸部 5 2 の周囲を窪ませた領域である。 当接部 5 1 の下面 に窪み部 5 3 を設ける こ と によ り 、 本工程にて形成される凸状部 1 1 の形状及 ぴ位置を正確に規制するこ とができ る。
第 4 図 （ C ) を参照して、 次に、 当接部 5 1 の下端に設けた凸部 5 2で、 開 口部 4 8 から露出している基板 4 0 の上面を押圧する。 このこ とによ り 、 凸部 5 2 に対応した形状の囬部が基板 4 0 の上面に形成される。 そして、 第 4 ( D ) を参照して、 更に金型の当接部 5 1 を下方に移動させる と、 凸部 5 2 によ り 押 圧された分の基板 4 0 の金属材料が上方に押し出されて、 当接部の み部 5 3 に回り込む。 そして、 押し出された部分の金属材料が、 当接部 5 1 の窪み部 5
3 の下面によ り押さ え込まれて、 所定の形状の ώ状部が形成される
第 5 図 （Α ) に形成された凹部 1 8 の形状を示す。 上記したプレス加工によ り 、 底面 2 8 が円形であ り側面 3 0が傾斜面である凹部 1 8 が形成される 更 に、 凹部 1 8 の周囲の基板 4 0 の上面には、 所定の形状の凸状部 1 1 が形成さ れている。 また、 形成される凹部 1 8 の深さは、 後の工程にて実装される発光 素子が完全に収納される程度でも良いし、 発光素子が部分的に収納される程度 でも良い。 具体的には、 凹部 1 8 の深さは、 例えば 1 0 0 ^ m以上 3 0 0 β 以下である。 更に、 凸状部 1 1 は、 ここでは滑らかな断面形状を有するが 、 上 記した当接部 5 1 の窪み部 5 3 の形状を変化させる こ と によ り 、 他の形状とす る こ と もでき る。 例えば、 樹脂材料との密着性を向上させるために 、 凸状部 1
1 の表面に微細な凹 ΰを形成する こ と もでき る。
第 5 図 （ Β ) を参照して、 各ユニッ ト 4 6 の発光素子が载置される予定の領 域に、 上述した方法で、 凹部 1 8及び凸状部 1 1 が形成される。
第 4工程 ：
第 6図 （Α ) およぴ第 6 図 （ Β ) を参照して、 次に、 各ユニ ッ ト 4 6 同士の 間に、 分離用の溝を設ける。 第 6 図 （Α ) を参照する と、 基板 4 0 の各ュ二 y ト 4 6 同士の間には、 上面から第 1溝 5 4が形成され、 下面からは第 2溝 5 6 が形成されている。 両溝の断面は、 V型の形状を呈する。
こ こで、 第 1溝 5 4およぴ第 2溝 5 6 は、 両方と も同じ大き さ （深さ） で 良いし、 一方が他方よ り も大き く 形成されても良い。 更には、 後のェ程にて問 題が発生しなければ、 第 1溝 5 4および第 2溝 5 6 のどち らか一方のみが け られても良い。
第 1溝 5 4およぴ第 2溝 5 6 は、 ュ-ッ ト 4 6 同士の境界に沿つて 、 V型の 断面形状のカ ツ ト ソーを高速に回転させて、 部分的な切断をするこ と によ り形 成される。 更に、 本工程では、 この切断によ り 基板 4 0 が個々 に分離されるの ではなく 、 溝を形成した後も、 基板 4 0 は一枚の板の状態を呈している 第 5工程 ：
第 7図の各図を参照して、 本工程では、 開口部 4 8 から露出する基板 4 0 の 表面を被覆層 3 4によ り被覆する。
本工程では、 金属から成る基板 4 0 を電極と して用いて通電させる こ と によ り 、 開口部 4 8 から露出する基板 4 0 の表面に、 メ ツキ膜である被覆層 3 4 を 被着させる。 被覆層 3 4 の材料と しては、 金または銀等が採用 される。 また、 第 1溝 5 4および第 2溝 5 6 の表面にメ ツキ膜が付着する こ と を防止する'ため には、 これらの部位の表面をレジス トによ り被覆すればよい。 また、 基板 4 0 の裏面に関しては、 絶縁物である酸化膜 2 2 によ り被覆されているので、 メ ッ キ膜は付着されない。
本工程にて、 凹部 1 8 が被覆層 3 4 によ り被覆されるこ と によ り 、 例えばァ ルミニゥムから成る金属面が酸化する こ と を防止する こ とができ る。 更に、 凹 部 1 8 の底面 2 8 が被覆層 3 4 によ り被覆される こ とで、 被覆層 3 4 が銀等の 半田の濡れ性に優れる材料であれば、 後の工程にて、 発光素子を半田を用いて 容易に実装でき る。 更にまた、 凹部 1 8 の側面 3 0 が、 反射率が高い材料から 成る被覆層 3 4 によ り被覆される こ とで、 側面 3 0 の リ フ レク タ と しての機能 を向上させる こ とができ る。
第 6 工程 ：
第 8 図の各図を参照して、 次に、 各ユニッ ト 4 6 の凹部 1 8 に発光素子 2 0 C L E Dチップ） を実装して、 電気的に接続する。 第 8図 （ B ) を参照して、 発光素子 2 0 の下面は、接合材 2 6 を介して凹部 1 8 の底面 2 8 に実装される。 発光素子 2 0 は下面に電極を有さないので、 接合材 2 6 と しては、 樹脂から成 る絶縁性接着剤または導電性接着材の両方が採用可能である。 また、 導電性接 着材と しては、 半田または導電性ペース トの両方が採用可能である。 更に、 凹 部 1 8 の底面 2 8 は、 半田の濡れ性に優れる銀等のメ ツキ膜である被覆層 3 4 によ り被覆されるので、 絶縁性材料よ り も熱伝導性に優れた半田を接合材 2 6 と して採用でき る。
発光素子 2 0 の固着が終了 した後に、 発光素子 2 0 の上面に設けた各電極と 導電パターン 1 4 と を金属細線 1 6 を経由 して接続する。
第 7工程 ：
第 9図の各図を参照して、 次に、 基板 4 0 に設けた各ユニッ ト 4 6 の凹部 1 8 に封止樹脂 3 2 を充填させて、 発光素子 2 0 を封止する。 封止樹脂 3 2 は、 蛍光体が混入されたシリ コ ン樹脂からな り 、 液状または半固形状の状態で、 封 止榭脂 3 2 を凹部 1 8および開口部 4 8 に充填される。 このこ とによ り 、 発光 素子 2 0 の側面および上面と、 発光素子 2 0 と金属細線 1 6 と の接続部が、 封 止樹脂 3 2 によ り被覆される。
本工程では、 凹部 1 8 の周囲の基板 4 0 の上面を部分的に上方に突出させた 凸状部 1 1 に、 封止樹脂 3 2 が密着するので、 基板 4 0 と封止樹脂 3 2 との密 着強度が向上されている。
更に、 開 口部 4 8 に面する絶縁層 2 4 の側面は、 絶縁層 2 4 に高充填された フィ ラーが露出する粗面である。 従って、 粗絶縁層 2 4 の側面から露出するフ イ ラ一に封止樹脂 3 2が接触する こ とによつても、 封止樹脂 3 2 と他の部材と の密着強度が向上される。
各凹部 1 8 に対して、 個別に封止榭脂 3 2 を供給して封止する こ と によ り 、 基板 4 0 の上面に全体的に封止樹脂 3 2 を形成した場合と比較して、 封止樹脂 3 2 に含まれる蛍光体の隔た り が抑止される。 従って、 発光モジュールから発 光される色が均一化される。
第 8工程 ：
第 1 0 図の各図を参照して、 次に、 第 1溝 5 4およぴ第 2溝 5 6 が形成され た箇所で、 基板' 4 0 を各ユニッ トに分離する。 ' -' 各ユニッ ト 4 6 同士の間には、 両溝が形成されているので、 基板 4 0 の分離 は容易に行う こ とができ る。 この分離方法と しては、 プレスによる打ち抜き、 ダイ シング、 両溝が形成された箇所に於ける基板 4 0 の折り 曲げ等が採用でき る。
以上の工程によ り 、 第 1 図に示した構成の発光モジュールが製造される。 ここで、 上記した工程は、 順序を入れ替える こ と も可能である。 例えば、 第 6 図に示した第 1溝 5 4等を形成する工程を、 第 9図に示した封止樹脂 3 2 を 形成する工程の後に行っても良い。 更には、 第 2 図に示した導電パターン 1 4 のパターユングを行った直後に、 第 1溝 5 4等を形成して、 基板 4 0 を個々の ュニッ ト 4 6 に分割しても良い。
本発明は、 上記実施例に限られるものではなく 、 以下の構成とする こ と もで き る。 • 凹部 1 8 の内部に収納される発光素子 2 0 が 1 つまたは 2つ以上である発光 モジュールとする こ とができ る。
' 発光素子 2 0 が青色または紫外発光素子であ り 、 封止樹脂 3 2 に蛍光体が含 有される こ と によ り 、白色発光が得られる発光モジュールとする こ とができ る。 ' 発光素子 2 0 が、 赤色、 緑色および青色の発光素子であ り 、 封止樹脂 3 2 が 透明または拡散剤を含有する発光モジュールとする こ とができる。
• 凹部 1 8 の内周面が、 鏡面加工またはメ ツキ加工されている発光モジュール とする こ とができ る。

Claims

求 の 範 第 1 主面と第 2主面と を有する と共に金属から成る金属基板と、前記金属 基板の前記第 1 主面を被覆する絶縁層と 、 前記絶縁層の表面に形成された導 パターンと 、 前記絶縁層を部分的に除去して設けた開口部と、 目 IJ記開 口部から 露出する前記金属基板を凹状にするこ と によ り設けられた凹部と、 前記 DA部に 収納されて前記導電パターンと電気的に接続された発光素子と 、 を具備する こ と を特徴とする発光モジュール。
2 . 前記凹部は、 底面と、 前記底面と ¾IJ記金属基板の目 |J g己第 1 主面と を連続さ せる側面と を具備し、 前記側面は、' 前記金属 板の目 U記第 1 主 IBに接近するほ ど幅が広く なる傾斜面であるこ と を特徴とする請求の範囲第 1項に記載の発光 モジユーノレ。
3 . 前記凹部の側面は、前記金属基板よ り も光の反射率が大きぃ材料から成る 被覆層によ り被覆されるこ と を特徴とする請求の範囲第 1項に記載の発光モン ユーノレ
4 . 前記凹部に充填される と共に、前記発光素子を被覆する封止榭脂を に具 備する こ と を特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の発光モジュ一ル
5 . 前記絶縁層の前記開口部に面する側面は、前記絶縁層に含まれるフィ ラ一 が露出する こ と を特徴とする請求の範囲第 1項に記載の発光モジュ一ル
6 . 前記金属基板は、主面が酸化膜によ り被覆されたアルミ 二ゥムから成る 板であ り 、 前記開 口部の内側の領域の前記金属基板の目 IJ S己第 1 主面では 、 目 ij sd 酸化膜が除去される こ と を特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の発光モジュ一 ル。
7 . 前記凹部は、前記発光素子の厚みよ り も深く 形成される こ とを特徴とする 請求の範囲第 1 項に記載の発光モジュール。
8 . 金属基板の一主面を被覆する絶縁層の表面に導電パターンを形成するェ 程と、 前記絶縁層の一部を除去して開 口部を設け、 前記開口部から前記金属基 板の前記一主面を部分的に露出させる工程と、 前記開 口部から露出する前記金 属基板を凹状にする こ と によ り 凹部を形成する工程と、 前記凹部に発光素子を 収納させる工程と、 前記発光素子と前記導電パターンと を電気的に接続するェ 程と、 を具備するこ と を特徴とする発光モジュールの製造方法。
9 . 前記凹部を形成する工程では、前記金属基板を前記第 1 主面からプレス加 ェするこ と によ り 、 前記凹部を設ける こ と を特徴とする請求の範囲第 8項に記 載の発光モジュールの製造方法。
1 0 . 前記金属基板の材料よ り も反射率の高い金属から成る被覆層によ り 前 記凹部の内壁を被覆する工程を更に具備する こ と を特徴とする請求の範囲第 8 項に記載の発光モジュールの製造方法。
1 1 . 前記凹部の内壁を被覆する工程では、前記金属基板を電極と して用いて 電解メ ツキ処理を行う こ と で、 前記被覆層を成膜する こ と を特徴とする請求の 範囲第 1 0項に記載の発光モジュールの製造方法。
1 2 . 第 1 主面と第 2主面と を有する基板と、前記基板の前記第 1 主面に形成 された導電パターンと、 前記基板を前記第 1 主面から凹状にする こ と によ り設 けられた凹部と、 前記凹部に収納されて前記導電パターンと電気的に接続され た発光素子と、 前記凹部を囲む領域の前記基板の前記第 1主面を凸状に形成し た凸状部と、 前記発光素子を被覆する よ う に前記凹部に充填される と共に前記 凸状部に密着する封止樹脂と、 を具備する こ と を特徴とする発光モジュール。
1 3 . 前記基板は、 上面が絶縁層によ り被覆された金属基板であ り 、 前記凹部 ば； 前記絶縁層を 分的に除去して設けた開口部の内部から露出する金属基板 を凹状にする こ とによ り 形成され、 前記凸状部は、 前記開口部の内側から露出 する と共に前記凹部を囲む領域の前記金属基板の前記第 1主面を凸状にする こ と によ り 設けられる こ と を特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の発光モジュ 一ノレ
1 4 . 前記絶縁層は、 フィ ラーが混入された樹脂から成り 、 前記凹部おょぴ前 記開口部に充填される前記封止樹脂は、 前記開 口部に面する前記絶縁層の側面 から露出する前記フ ィ ラーに密着する こ と を特徴とする請求の範囲第 1 3項に 記載の発光モジュール。
1 5 . 基板の一主面に導電パターンを形成する工程と、前記基板に対してプレ ス加工を施して、 前記基板を前記第 1 主面から凹状にする こ とによ り 凹部を設 ける と共に、 前記凹部を囲む領域の前記基板の前記一主面を凸状に形成して凸 状部を設ける工程と、 前記凹部に発光素子を収納して、 前記発光素子と前記導 電パターンと を電気的に接続する工程と、 前記発光素子が被覆される よ う に前 記凹部に充填される と共に、 前記凸状部に密着するよ う に封止樹脂を形成する 工程と、 を具備するこ と を特徴とする発光モジュールの製造方法。
1 6 . 前記導電パターンを形成する工程では、金属から成る前記基板を被覆す る絶縁層の上面に前記導電パターンを形成し、 前記凹部おょぴ前記凸状部を設 ける工程では、 前記絶縁層を部分的に除去する こ と によ り設けられた開口部か ら露出する前記基板の前記一主面に、 前記凹部および前記凸状部.を設ける こ と を特徴とする請求の範囲第 1 5項に記載の発光モジュールの製造方法。
1 . 前記封止樹脂を形成する工程では、前記開口部に面する前記絶縁層の側 面に露出するフイ ラ一に前記封止樹脂を接触させるこ と を特徴とする請求の範 囲第 1 6項に記載の発光モジュールの製造方法。
1 8 . 前記凹部おょぴ前記 ΰ状部を設ける工程では、前記凹部おょぴ前記凸状 部に対応した形状を有する金型で、 前記基板の前記一主面をプレス加工する こ と を特徴とする請求の範囲第 1 5項に記載の発光モジュールの製造方法。
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