WO2012176491A1 - 実装基板および発光モジュール - Google Patents

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WO2012176491A1
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emitting module
transfer plate
plate
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浦野 洋二
畠 一志
平田 豊
徹也 遠藤
則和 下田
智成 出口
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パナソニック株式会社
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    • H05K3/20Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern
    • H05K3/202Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern using self-supporting metal foil pattern

Definitions

  • the present invention relates to a mounting substrate and a light emitting module.
  • FIGS. 21 and 22 Conventionally, as shown in FIGS. 21 and 22, a plurality of (in the illustrated example, five) LED elements 101, a base 102 that supports these LED elements 101, and a mold that particularly covers each LED element 101.
  • a light source body 100 including a member 103 has been proposed (Japanese Patent Publication No. 2008-4415).
  • the base 102 is made of aluminum nitride.
  • the mold member 103 is made of silicone resin, epoxy resin, glass, or the like.
  • the base 102 has a solid block shape that forms a truncated quadrangular pyramid.
  • a power supply circuit 122 (see FIG. 22) for supplying power to the LED element 101 is integrally formed on the surface of the base 102.
  • the circuit board 131 can be attached to the base 102, and is integrally provided with circuit board elements 131a to 131e that are superposed on the LED support surfaces 121a to 121e, respectively.
  • the base 102 may be a three-dimensional shape and can be a convex polyhedron represented by a regular polyhedron.
  • the said literature describes the illuminating device using the light source body 100.
  • an LED lighting device as shown in FIG. 24, an aluminum device main body 202 formed in a substantially disc shape, and a plurality of LED modules arranged in an annular shape on one surface side of the device main body 202 203 has been proposed (Japanese Patent Publication No. 2009-283214).
  • the LED module 203 is mounted on a substrate 218 made of an electrical insulator such as ceramic or synthetic resin, a plurality of first to fourth light emitting portions 219, 220, 221, 222 having different emission colors, and the substrate 218.
  • Electrical connectors 231 and 231 are provided.
  • the LED lighting device is electrically connected via an insulation-coated electric wire 232 in which LED modules 203 adjacent in the arrangement direction of the LED module 203 are wired between the electrical connectors 231 and 231.
  • the heat generated in each LED element 101 is dissipated through the circuit board 131.
  • the light source body 100 as a whole due to an increase in the light output of each LED element 101 or the like.
  • the light output is increased, there is a concern that the temperature rise of each LED element 101 cannot be sufficiently suppressed.
  • the increase in the light output is limited.
  • the above Japanese Patent Publication No. 2008-4415 does not specify the specific configuration of the circuit board 131 and the circuit board elements 131a to 131e.
  • the circuit board 131 is a printed wiring board using a glass-based copper-clad laminate or a printed wiring board using a metal substrate (metal-based printed wiring board), a power supply circuit
  • the wiring pattern is formed by patterning the copper foil, the power supply circuit may be disconnected when the circuit board 131 is bent.
  • the circuit board 131 is a printed wiring board (flexible printed wiring board) using a flexible board, a flexible board such as a polyester film or a polyester film is provided between each LED element 101 and the base 102. Therefore, it is difficult to efficiently dissipate the heat generated in each LED element 101.
  • the shape of the base 102 of the light source body 100 is not limited to a truncated quadrangular pyramid but may be a three-dimensional shape.
  • the manufacturing cost and the management cost including the design cost are high. turn into.
  • the material yield is low, the cost of the circuit board 131 is increased, and as a result, the cost of the light source body 100 is increased. End up.
  • a plurality of LED modules 203 are arranged in an annular shape, but the LED modules 203 adjacent to each other in the arrangement direction of the LED modules 203 are arranged. Need to be electrically connected via the insulation-coated electric wire 232, which increases the manufacturing cost.
  • an object of the present invention is to provide a mounting substrate and a light emitting module that can improve heat dissipation and can be deformed into various shapes.
  • the mounting board of the present invention is a mounting board on which an electronic component can be mounted, and is formed of a first metal plate and a heat transfer plate on which the electronic component can be mounted on one side, and a second metal plate.
  • a wiring pattern disposed on the other surface side of the heat transfer plate and capable of electrically connecting the electronic components; and an insulating layer interposed between the heat transfer plate and the wiring pattern, the wiring pattern comprising: A connecting piece that connects and electrically connects a plurality of unit patterns that can be electrically connected to the electronic component, and unit patterns that are adjacent to each other at one end in a prescribed direction orthogonal to the direction in which the plurality of unit patterns are arranged side by side. And a first slit that opens at the other end side in the prescribed direction and reaches the connecting piece, and the heat transfer plate has a second slit that overlaps the first slit.
  • the mounting board of the present invention can improve heat dissipation and can be deformed into various shapes.
  • the connecting piece can be bent at a center line along the prescribed direction.
  • the connecting piece protrudes from a plane including side edges of the unit patterns along the juxtaposed direction on the one end side.
  • the connecting piece can be bent at a boundary line along the juxtaposed direction with the unit pattern.
  • the mounting board includes a first side piece formed by the first metal plate and disposed on one side of the heat transfer plate, and a second side piece disposed on the other side,
  • the first side piece and the second side piece are preferably connected to the heat transfer plate via a first bar and a second bar that can be cut and bent.
  • the mounting board is formed in a long rectangular shape, the juxtaposition direction coincides with the longitudinal direction of the mounting board, the prescribed direction coincides with the width direction of the mounting board, and is adjacent to the mounting board.
  • the unit patterns are preferably divided into rectangular shapes from the connecting pieces via the first slits formed along the specified direction.
  • the light emitting module of the present invention includes the mounting substrate and the electronic component mounted on the mounting substrate, and the electronic component includes a solid light emitting element.
  • the light emitting module of the present invention it is possible to improve heat dissipation and to be deformed into various shapes.
  • the solid light emitting element is preferably an LED chip.
  • the heat transfer plate is such that the first metal plate is an aluminum plate, and an aluminum film having a higher purity than the aluminum plate is laminated on the side opposite to the insulating layer side of the aluminum plate, It is preferable that an aluminum film is laminated with a reflection enhancing film made of two kinds of dielectric films having different refractive indexes.
  • the light emitting module includes a color conversion unit including a phosphor and a translucent material that is excited by light emitted from the LED chip and emits light of a color different from the emission color of the LED chip, and the color conversion The part is preferably in contact with the heat transfer plate.
  • each LED chip is provided with a first electrode and a second electrode on one surface side in the thickness direction, and each of the first electrode and the second electrode is connected to the first electrode via a wire. It is preferable that the heat transfer plate is electrically connected to a wiring pattern, and has a through-hole through which each of the wires passes.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view seen from one surface side of the mounting board in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view seen from the other surface side of the mounting board in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic exploded perspective view seen from the other surface side of the mounting board in the first embodiment.
  • It is a schematic perspective view which shows an example which changed the shape of the mounting substrate in Embodiment 1.
  • FIG. It is explanatory drawing of the method to change the shape of the mounting substrate in Embodiment 1.
  • FIG. It is explanatory drawing of the method to change the shape of the mounting substrate in Embodiment 1.
  • FIG. is explanatory drawing of the method to change the shape of the mounting substrate in Embodiment 1.
  • FIG. is explanatory drawing of the method to change the shape of the mounting substrate in Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a light emitting module according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a main part of the light emitting module according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a main part of the light emitting module according to the first embodiment, which is partially broken.
  • 3 is a schematic cross-sectional view of a main part of a light emitting module in Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a main part of the light emitting module according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a main part of another configuration example of the light emitting module according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a main part of still another configuration example of the light emitting module according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a main part of another configuration example of the light emitting module according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a main part of still another configuration example of the light emitting module according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method according to the first embodiment. It is explanatory drawing of the manufacturing method of the light emitting module in Embodiment 1.
  • FIG. It is explanatory drawing of the manufacturing method of the light emitting module in Embodiment 1.
  • FIG. is explanatory drawing of the manufacturing method of the light emitting module in Embodiment 1.
  • FIG. is explanatory drawing of the manufacturing method of the light emitting module in Embodiment 1.
  • FIG. is explanatory drawing of the manufacturing method of
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method in Embodiment 2.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method in Embodiment 2.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method in Embodiment 2.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method in Embodiment 2. It is explanatory drawing of the manufacturing method of the light emitting module in Embodiment 2.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a mounting board manufacturing method in Embodiment 2.
  • FIG. It is explanatory drawing of the manufacturing method of the light emitting module in Embodiment 2.
  • FIG. It is explanatory drawing of the manufacturing method of the light emitting module in Embodiment 2.
  • FIG. It is explanatory drawing of the manufacturing method of the light emitting module in Embodiment 2.
  • FIG. It is explanatory drawing of the manufacturing method of the light emitting module in Embodiment 2.
  • FIG. It is explanatory drawing of the manufacturing method of the light emitting module in Embodiment 2.
  • FIG. It is a whole perspective view which shows the light source body of a prior art example. It is a principal part enlarged view which shows typically the attachment aspect of the LED element to the base in a light source body same as the above. It is an expanded view which shows the circuit board in the other form of a light source body same as the above. It is explanatory drawing which shows arrangement
  • the mounting substrate 2 includes a heat transfer plate 21 on which electronic components can be mounted on one surface side, a wiring pattern 22 that is disposed on the other surface side of the heat transfer plate 21 and that can electrically connect electronic components, and a heat transfer plate 21.
  • An insulating layer 23 interposed between the wiring pattern 22 and the wiring pattern 22 is provided.
  • the heat transfer plate 21 is formed of a first metal plate
  • the wiring pattern 22 is formed of a second metal plate different from the first metal plate.
  • the mounting substrate 2 of the present embodiment is formed in a long shape as a whole, and a plurality of electronic components are arranged in a matrix of 2 rows and 40 columns, with the longitudinal direction as the row direction and the short direction as the column direction. Can be implemented. Therefore, the mounting substrate 2 can mount 80 electronic components.
  • the number of electronic components that can be mounted on the mounting board 2 is not particularly limited.
  • the material of the first metal plate that is the basis of the heat transfer plate 21 a metal having high thermal conductivity such as aluminum and copper is preferable.
  • the material of the first metal plate is not limited to these, and may be stainless steel or steel, for example.
  • the heat transfer plate 21 is formed with a through hole 21b through which each of wirings (for example, wires) that electrically connect the electronic component and the wiring pattern 22 are passed.
  • the through holes 21 b are formed on both sides of the electronic component mounting region in the longitudinal direction of the heat transfer plate 21.
  • the through hole 21b has a circular opening shape.
  • the inner diameter of the through hole 21b is set to 0.5 mm, but this value is an example and is not particularly limited.
  • the shape of the through hole 21b is not limited to a circular shape, and may be, for example, a rectangular shape or an elliptical shape.
  • the insulating layer 23 is formed with through holes 23 b communicating with the respective through holes 21 b of the heat transfer plate 21. Therefore, when an electronic component is mounted on the mounting substrate 2, for example, the electronic component and the wiring pattern 22 are electrically connected through the through hole 21 b of the heat transfer plate 21 and the through hole 23 b of the insulating layer 23. Can do.
  • a lead frame 320 (see FIG. 16A) formed by stamping a metal hoop material with a press is used.
  • the material of the second metal plate is preferably copper having a relatively high thermal conductivity among metals (the thermal conductivity of copper is about 398 W / m ⁇ K), but is not limited to copper, for example, phosphor bronze, etc. Alternatively, a copper alloy (for example, 42 alloy) may be used.
  • the thickness of the second metal plate is preferably set in the range of about 100 ⁇ m to 1500 ⁇ m, for example.
  • the lead frame 320 is such that the wiring pattern 22 is supported on the inner side of the outer frame portion 321 via a support piece 322 (see FIG. 16A).
  • the wiring pattern 22 has a plurality of unit patterns 22u capable of electrically connecting electronic components and a parallel arrangement direction of the plurality of unit patterns 22u (in this embodiment, in the longitudinal direction of the mounting substrate 2).
  • a connecting piece (hereinafter referred to as a first piece) for connecting and electrically connecting adjacent unit patterns 22u, 22u on one end side in a prescribed direction (in this embodiment, matching the width direction of the mounting substrate 2) orthogonal to the matching). 22c, and a linear first slit 22d that is open at the other end in the prescribed direction and reaches the first connection piece 22c.
  • the first slit 22d is formed along the specified direction from the first connecting piece 22c, whereby the adjacent unit patterns 22u and 22u are divided into rectangular shapes.
  • the first connection piece 22c has a rectangular planar shape.
  • the 1st connection piece 22c is extended from the side edge of each unit pattern 22u along the said juxtaposition direction in the said one end side.
  • the first connecting piece 22c preferably protrudes from the plane including the side edges of the unit patterns 22u along the juxtaposed direction on the one end side.
  • the first slit 22d is formed longer than the entire length of the unit pattern 22u in the specified direction. In short, a part of the first slit 22d is formed in the first connecting piece 22c.
  • the first connecting piece 22c can be bent with the first portion along the longitudinal direction of the first slit 22d as the first fold, and the width direction of the first slit 22d at the end position of the first slit 22d. It is possible to bend the second part along the second fold. In other words, the first connecting piece 22c can be bent at the center line along the prescribed direction, and further can be bent at the boundary line along the parallel direction with the unit pattern 22u.
  • the heat transfer plate 21 has a linear second slit 21d that overlaps the first slit 22d.
  • the heat transfer plate 21 has the same number of heat transfer units 21u as the number of unit patterns 22u arranged in the parallel direction, and the heat transfer units 21u and 21u adjacent to each other on one end side in the specified direction are arranged. 21c (hereinafter referred to as a second connecting piece) 21c.
  • the 2nd slit 21d in the heat exchanger plate 21 is formed so that the other end side of the said prescription
  • the insulating layer 23 has a linear third slit 23d that overlaps the first slit 22d.
  • the same number of insulating units 23u as the number of the unit patterns 22u are arranged in parallel in the parallel direction, and a connection that connects adjacent insulating units 23u and 23u on one end side in the prescribed direction. It has a piece (hereinafter referred to as a third connecting piece) 23c.
  • a unit pattern 22u, a heat transfer unit 21u corresponding to the unit pattern 22u, and an insulating unit 23u corresponding to the unit pattern 22u constitute one substrate unit 2u.
  • a number of substrate units 2u are provided.
  • adjacent substrate units 2u and 2u are connected by a connecting portion 2c including a first connecting piece 22c, a second connecting piece 21c, and a third connecting piece 23c.
  • the mounting board 2 includes five board units 2u, and in each board unit 2u, 16 electronic components can be arranged in a matrix of 2 rows and 8 columns. .
  • the mounting substrate 2 includes terminal portions 2f at both ends in the longitudinal direction.
  • the terminal portion 2f includes a first half piece 22f obtained by halving the first connection piece 22c, a second half piece 21f obtained by halving the second connection piece 21c, and a third part obtained by halving the third connection piece 23c. It is composed of a half piece 23f.
  • the insulating layer 23 contains a filler made of a filler such as silica or alumina, and has a property of lowering viscosity during heating and improving fluidity, and a B-stage epoxy resin layer (thermosetting resin) and two sheets It is formed by thermosetting an epoxy resin layer of a thermosetting sheet-like adhesive (for example, an adhesive sheet TSA manufactured by Toray Industries, Inc.) on which a plastic film (PET film) is laminated.
  • the two plastic films are laminated one by one on both surfaces in the thickness direction of the epoxy resin layer of the B stage.
  • an insulating material having higher thermal conductivity than the epoxy resin that is a thermosetting resin may be used.
  • the epoxy resin layer of the sheet-like adhesive has properties of being electrically insulating and having high thermal conductivity, high fluidity during heating, and high adhesion to the uneven surface. Therefore, it is possible to prevent a gap from being generated between the insulating layer 23 and the heat transfer plate 21 and the wiring pattern 22, thereby improving the adhesion reliability and increasing the thermal resistance and the occurrence of variations due to insufficient adhesion. It becomes possible to suppress. Therefore, compared to the case where a rubber sheet-like heat radiation sheet such as Sarcon (registered trademark) is sandwiched between the heat transfer plate 21 and the wiring pattern 22, the thermal resistance from each electronic component to the wiring pattern 22 is reduced.
  • Sarcon registered trademark
  • the thickness of the epoxy resin layer described above is set to 100 ⁇ m, but this value is merely an example, and is not particularly limited. For example, the thickness may be appropriately set in the range of about 50 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the thermal conductivity of the epoxy resin layer is preferably 4 W / m ⁇ K or more.
  • the plastic film of the sheet adhesive is peeled off from the epoxy resin layer before the wiring pattern 22 and the heat transfer plate 21 are overlapped. In short, after one plastic film in the epoxy resin layer is peeled off, one surface opposite to the other plastic film side is fixed to the object, and then the other plastic film is peeled off.
  • the heat transfer plate 21, the epoxy resin layer, and the lead frame 320 having the wiring pattern 22 may be appropriately pressed.
  • the outer size of the insulating layer 23 may be set as appropriate based on the outer size of the lead frame 320.
  • the insulating layer 23 has electrical insulation and thermal conductivity, and has a function of electrically insulating and thermally coupling the heat transfer plate 21 and the wiring pattern 22.
  • the wiring pattern 22 is made of a metal material having higher oxidation resistance and corrosion resistance than the second metal plate, and a surface treatment layer (not shown) having high adhesion to the insulating layer 23 is formed.
  • a surface treatment layer for example, a Ni film, a laminated film of Ni film and Au film, a laminated film of Ni film, Pd film and Au film, or the like may be formed.
  • the surface treatment layer may be formed by, for example, a plating method.
  • the mounting substrate 2 of the present embodiment described above is formed of the first metal plate and the heat transfer plate 21 on which the electronic component can be mounted on one surface side, and the second metal plate.
  • a wiring pattern 22 arranged on the other surface side of the plate 21 and capable of electrically connecting electronic components, and an insulating layer 23 interposed between the heat transfer plate 21 and the wiring pattern 22 are provided.
  • the wiring pattern 22 is adjacent to a plurality of unit patterns 22u capable of electrically connecting electronic components and one end side in a specified direction orthogonal to the parallel arrangement direction of the unit patterns 22u.
  • the unit patterns 22u, 22u are connected to each other and electrically connected to each other, and a connecting piece 22c is connected to the first connecting piece 22c.
  • the mounting substrate 2 of the present embodiment has, for example, a side view shape as shown in FIG. 3 by bending the first portion of each first connecting piece 22c as a first fold. It can be deformed into an arch shape, and can be mounted on a polyhedron.
  • the mounting substrate 2 can bend the connecting portion 2c as shown in FIG. 4A with the second portion of the first connecting piece 22c as the second fold, and further, the first connecting piece 22c can be bent. It is also possible to bend the connecting portion 2c as shown in FIG. 4B with one part as the first fold. Thereby, the mounting substrate 2 can change the planar shape into an arc shape, for example, as shown in FIG.
  • the light emitting module 1 includes a mounting substrate 2 and a plurality of solid state light emitting elements 3 (see FIGS. 7A to 9) mounted on the mounting substrate 2.
  • the solid state light emitting device 3 constitutes the electronic component described above.
  • the heat transfer plate 21 preferably has a function as a reflecting plate, and more preferably employs aluminum as the material of the first metal plate.
  • the first metal plate is an aluminum plate, an aluminum film having a higher purity than the aluminum plate is laminated on the opposite side of the aluminum plate to the first insulating layer 23 side, and the refractive index of the aluminum film is It is preferable that a reflection enhancing film made of two different types of dielectric films is laminated.
  • the two types of dielectric films for example, an SiO 2 film and a TiO 2 film are preferably employed.
  • heat transfer plate 21 for example, MIRO2 or MIRO (registered trademark) manufactured by alanod can be used.
  • MIRO2 or MIRO registered trademark
  • an anodized surface may be used.
  • the thickness of the heat transfer plate 21 may be set as appropriate within a range of about 0.2 to 3 mm, for example.
  • the LED chip is used as the solid-state light emitting element 3, but the LED chip is not limited to this.
  • the LED chip may be housed in a package.
  • a laser diode semiconductor laser
  • an organic EL element or the like may be used as the solid light emitting element 3.
  • the solid-state light emitting element 3 is provided with a first electrode (anode electrode) 31 and a second electrode (cathode electrode) 32 on one surface side in the thickness direction, and the other surface side in the thickness direction is bonded. It is joined to the heat transfer plate 21 via the part 35.
  • each of the first electrode 31 and the second electrode 32 is electrically connected to the wiring pattern 22 via a wire (bonding wire) 26.
  • the heat transfer plate 21 is formed with the above-described through-holes 21 b through which the wires 26 can pass.
  • the through holes 21 b are formed on both sides of the mounting region for each solid state light emitting element 3 in the longitudinal direction of the heat transfer plate 21.
  • the bonding portion 35 may be formed of a die bond material.
  • the LED chip is a GaN-based blue LED chip that emits blue light, and uses a sapphire substrate as a substrate.
  • the substrate of the LED chip is not limited to the sapphire substrate, and may be a GaN substrate, a SiC substrate, a Si substrate, or the like.
  • the structure of the LED chip is not particularly limited.
  • the chip size of the LED chip is not particularly limited. For example, a chip size of 0.3 mm ⁇ , 0.45 mm ⁇ , or 1 mm ⁇ can be used.
  • the material and light emission color of the light emitting layer of the LED chip are not particularly limited. That is, the LED chip is not limited to the blue LED chip, and for example, a violet light LED chip, an ultraviolet light LED chip, a red LED chip, a green LED chip, or the like may be used.
  • the die bond material for example, a silicone-based die bond material, an epoxy-based die bond material, a silver paste, or the like can be used.
  • wire 26 for example, a gold wire, an aluminum wire, or the like can be used.
  • the solid light emitting element 3 and the wire 26 are sealed on the one surface side of the heat transfer plate 21.
  • a portion 36 is preferably provided.
  • a silicone resin that is a first light transmissive material is used as the material of the sealing portion 36.
  • the first light transmissive material is not limited to a silicone resin, and for example, an epoxy resin, an acrylic resin, glass, or the like may be used.
  • the light emitting module 1 has a wavelength conversion material that emits light of a color different from the emission color of the LED chip in order to obtain high output white light.
  • a color conversion unit 37 is preferably provided.
  • a color conversion unit 37 for example, a phosphor that is excited by light emitted from the LED chip and emits light of a color different from the emission color of the LED chip is used as the wavelength conversion material. Those containing two light-transmitting materials are preferred.
  • the light emitting module 1 uses, for example, a blue LED chip as the LED chip and a yellow phosphor as the phosphor of the color conversion unit 37, white light can be obtained. That is, the light emitting module 1 emits the blue light emitted from the LED chip and the light emitted from the yellow phosphor through the surface of the color conversion unit 37, so that white light can be obtained.
  • Silicone resin is used as the second translucent material used as the material of the color conversion unit 37, but is not limited to this.
  • acrylic resin, glass, organic component and inorganic component are mixed at the nm level or the molecular level.
  • a combined organic / inorganic hybrid material may be employed.
  • the phosphor used as the material of the color conversion unit 37 is not limited to the yellow phosphor.
  • the color rendering can be achieved by using a yellow phosphor and a red phosphor, or using a red phosphor and a green phosphor. It becomes possible to raise.
  • the phosphor used as the material of the color conversion unit 37 is not limited to one type of yellow phosphor, and two types of yellow phosphors having different emission peak wavelengths may be used.
  • the LED chip alone can emit white light
  • the phosphor is dispersed in the sealing portion 36, or when the light color desired to be obtained by the light emitting module 1 is the same as the light emission color of the LED chip Can adopt a structure that does not include the color conversion unit 37.
  • the color conversion unit 37 is preferably in contact with the heat transfer plate 21. Thereby, the light emitting module 1 can dissipate not only the heat generated in the LED chip but also the heat generated in the color conversion unit 37 through the heat transfer plate 21, and can increase the light output. It becomes.
  • the color conversion unit 37 is formed in a dome shape, and the LED chip and the sealing unit 36 are disposed between the heat transfer plate 21 and the heat transfer plate 21 on the one surface side. It is arranged in a surrounding form. More specifically, the color conversion unit 37 is disposed such that a gas layer (for example, an air layer) 38 is formed between the heat transfer plate 21 and the sealing unit 36 on the one surface side.
  • the color conversion unit 37 may have a hemispherical shape, and the LED chip and the wire 26 that are the solid light emitting elements 3 may be sealed by the color conversion unit 37.
  • the light emitting module 1 is configured such that the color conversion unit 37 has a dome shape and the color conversion unit 37 seals the LED chip and the wire 26 that are the solid light emitting elements 3. Good.
  • the light emitting module 1 is configured such that the color conversion unit 37 has a layered shape, and the LED chip that is the solid light emitting element 3 and the wire 26 are sealed by the color conversion unit 37. Good.
  • the color conversion part 37 like FIG.8 and FIG.11 uses what was shape
  • the color conversion part 37 as shown in FIG. 10 can be formed by a shaping
  • the color conversion part 37 as shown in FIG. 12 can be formed by the apply
  • the wire 26 is bonded to the wiring pattern 22.
  • the through-hole 23b of the insulating layer 23 is partially formed on the wiring pattern 22.
  • a protrusion 22h to be inserted into the through hole 21b of the heat transfer plate 21 may be provided, and the wire 26 may be bonded to the tip surface of the protrusion 22h.
  • the wiring pattern 22 has two first patterns 22a to which the first electrode 31 of the solid light emitting element 3 is connected and two second patterns 22b to which the second electrode 32 is connected. Yes.
  • the first pattern 22a and the second pattern 22b are formed in a comb shape in plan view.
  • the unit pattern 22u includes two first patterns 22a and second patterns 22b arranged side by side in the longitudinal direction of the substrate unit 2u, and each of the first patterns 22a and the second pattern 22b in the short direction of the substrate unit 2u.
  • the two patterns 22b are arranged in a complicated manner.
  • the comb portions 22aa and 22ba of the first pattern 22a and the second pattern 22b arranged side by side in the short direction of the substrate unit 2u face each other, and in the longitudinal direction of the substrate unit 2u.
  • the comb teeth 22ab of the first pattern 22a and the comb teeth 22bb of the second pattern 22b are alternately arranged.
  • substrate unit 2u and the comb-tooth part 22ab of the 1st pattern 22a are formed continuously, and are electrically connected.
  • a gap is formed between the comb teeth 22bb of the second pattern 22b and the comb teeth 22ab of the first pattern 22a in the longitudinal direction of the substrate unit 2u.
  • a parallel circuit in which series circuits of j solid-state light emitting elements 3 arranged in the longitudinal direction (row direction) of the unit 2u are connected in parallel.
  • the light emitting module 1 can supply electric power to all the solid state light emitting elements 3 by supplying electric power between the two terminal portions 2f described above.
  • the light emitting module 1 has a plurality of solid light emitting elements 3 mounted on the mounting substrate 2, but the mounting substrate 2 has the insulating layer 23 between the heat transfer plate 21 and the wiring pattern 22. Since it is provided, compared with the case where a rubber sheet-like heat radiation sheet such as Sarcon (registered trademark) is sandwiched between the heat transfer plate 21 and the wiring pattern 22, each solid light emitting element 3 to the wiring pattern 22 is provided. It is possible to reduce the thermal resistance and reduce variations in thermal resistance. As a result, the light emitting module 1 has improved heat dissipation and can suppress a rise in junction temperature of each solid state light emitting element 3, so that it is possible to increase the input power and increase the light output. It becomes possible.
  • the insulating layer 23 is formed with through holes 23b communicating with the respective through holes 21b of the heat transfer plate 21. Therefore, when manufacturing the light emitting module 1, the wire 26 can be bonded to the wiring pattern 22 through the through hole 21 b of the heat transfer plate 21 and the through hole 23 b of the insulating layer 23.
  • the through hole 21b and the through hole 23b are filled with the material of the sealing portion 36 (see FIG. 8) so that the wire 26 does not contact the heat transfer plate 21, and then the sealing portion 36 is formed.
  • the heating temperature of the above-mentioned epoxy resin layer is raised to about 170 ° C. and cured, the fixing performance between the heat transfer plate 21 and the wiring pattern 22 decreases, and heating is performed.
  • the temperature is lowered to about 150 ° C. and cured, the electrical insulation between the heat transfer plate 21 and the wiring pattern 22 may be lowered. That is, there is a trade-off relationship between fixing performance and electrical insulation. Therefore, in the present embodiment, as described later, the epoxy resin layer (hereinafter referred to as the first epoxy resin layer) of the first sheet-like adhesive 323 (FIG. 14A) and the second sheet-like adhesive 333 (see FIG. 14).
  • the first epoxy resin layer is cured at 170 ° C. to ensure electrical insulation and thermal conductivity.
  • the two epoxy resin layers are cured at 150 ° C. to ensure the fixing performance and the thermal conductivity. More specifically, after the first epoxy resin layer is fixed to the heat transfer plate 21 as an object at 170 ° C., the second epoxy resin layer and the lead frame 320 are overlapped to form the second epoxy resin layer at 150 ° C. It is sufficient to cure with. Thereby, in manufacture of the light emitting module 1 of this embodiment, it becomes possible to satisfy
  • FIGS. 14A to 14C and FIGS. 15A and 15B a method for manufacturing the mounting substrate 2 will be briefly described with reference to FIGS. 14A to 14C and FIGS. 15A and 15B.
  • a sheet-like adhesive 323 from which the first protective sheet 323a made of one plastic film was peeled off was used as the first metal plate whose first epoxy resin layer was the basis of the heat transfer plate 21.
  • the first specified temperature for example, 110 ° C.
  • the first sheet-like adhesive 323 is temporarily fixed to the first metal plate 420 by heating at 120 ° C.).
  • the first epoxy resin layer is permanently fixed to the sheet-like member 420 by heating and pressurizing and curing the first epoxy resin layer at a temperature equal to or higher than the curing temperature (for example, 170 ° C.).
  • the unwinding machine 351 for unwinding the sheet-like member 420, the winder 352 for unwinding the sheet-like member 420, the unwinding machine 353 for unwinding the first sheet-like adhesive 323, and the first A winder 354a for winding the first protective sheet 323a of the sheet adhesive 323 is schematically shown.
  • the first metal plate 420 to which the sheet-like adhesive 323 is fixed is naturally cooled.
  • the second protective sheet 323b made of the other plastic film in the first sheet-like adhesive 323 is peeled off from the first epoxy resin layer.
  • a second sheet-like adhesive 333 obtained by peeling off the third protective sheet 333a made of one plastic film is stacked on the first epoxy resin layer so that the second epoxy resin layer is in contact with the first epoxy resin layer.
  • the second sheet is heated by a columnar rubber roller 340 at a predetermined pressure (for example, 0.5 MPa) and heated at a first specified temperature (for example, 110 ° C.
  • a temporary adhesive 333 is temporarily fixed to the first epoxy resin layer.
  • a winder 356a for winding the third protective sheet 333a of the adhesive 333 is also schematically shown.
  • a through hole 334 is formed in each region by, for example, a punch press 370.
  • the fourth protective sheet 333b made of the other plastic film in the second sheet-like adhesive 333 is peeled off from the second epoxy resin layer.
  • the lead frame 320 is stacked so as to be in contact with the second epoxy resin layer, and is pressed by a cylindrical rubber roller 380 at a predetermined pressure (for example, 0.5 MPa) and lower than the curing temperature of the second epoxy resin layer.
  • the lead frame 320 is temporarily fixed to the second epoxy resin layer by heating at a specified temperature (eg, 110 ° C. to 120 ° C.).
  • 15A also schematically shows a winder 356b that winds up the fourth protective sheet 333b of the second sheet-like adhesive 333, and an unwinder 357 that winds up the lead frame 320.
  • the press frame 390 pressurizes and heats the second epoxy resin layer via the lead frame 320, and cures the lead frame 320 and the second epoxy resin layer at a temperature equal to or higher than the curing temperature (for example, 150 ° C.). And fix this. Thereby, the insulating layer 23 is formed.
  • the mounting board 2 is obtained by cutting the support piece 322 (see FIG. 16A) between the outer frame portion 321 (see FIG. 16A) and the wiring pattern 22 and removing the outer frame portion 321.
  • the mounting substrate 2 obtained at this stage has the shape shown in FIGS. 16C and 17A, and is an outer frame formed of the sheet-like member 420 described above and bonded to the outer frame portion 321 of the lead frame 320 via the insulating layer 23. Part 21g.
  • the outer frame portion 21g is connected to the heat transfer plate 21 via a support piece 21h formed by the sheet-like member 420.
  • 16A is a schematic exploded perspective view of the mounting board 2 of FIG. 16C
  • FIG. 16B is a schematic perspective view of the mounting board 2 of FIG. 16C before the outer frame portion 321 of the lead frame 320 is removed.
  • the solid light emitting element 3 is mounted on the one surface side of the mounting substrate 2 shown in FIG. 17A and then the first electrode 31 and the second electrode of each solid light emitting element 3 are mounted. 32 and the first pattern 22a and the second pattern 22b are electrically connected through the wire 26. Then, the structure shown to FIG. 17B is obtained by providing the sealing part 36 and the color conversion part 37 in the said one surface side of the mounting board
  • the support piece 21h between the heat transfer plate 21 and the outer frame portion 21g is cut to remove the outer frame portion 21g, thereby obtaining the light emitting module 1 shown in FIG. 17D.
  • the light emitting module 1 is good also as what bent the connection part 2c, for example, as shown to FIG. 17E.
  • the light emitting module 1 described above includes the heat transfer plate 21 and the wiring pattern 22 formed using the lead frame 320, so that the solid light emitting element 3 is mounted on a metal base printed wiring board. Compared to the case, it is possible to increase the optical output at low cost.
  • the light emitting module 1 can reduce light loss in the heat transfer plate 21 by using the heat transfer plate 21 having a function as a reflection plate, and increase the light output. It becomes possible. Therefore, the light emitting module 1 of this embodiment can also achieve low power consumption.
  • the first metal plate of the heat transfer plate 21 is an aluminum plate, and an aluminum film having a purity higher than that of the aluminum plate is laminated on the side opposite to the insulating layer 23 side of the aluminum plate.
  • the light emitting module 1 can efficiently dissipate the heat generated in the LED chip, and the light output can be increased. It becomes possible to improve the utilization efficiency of the light emitted from the LED chip.
  • the light emitting module 1 includes the color conversion unit 37 (see FIGS.
  • the light emitted from the phosphor that is the wavelength conversion material of the color conversion unit 37 to the heat transfer plate 21 side Since the light emitted from the LED chip and scattered by the phosphor to the heat transfer plate 21 side can be reflected, it is possible to improve the light utilization efficiency.
  • the light emitting module 1 includes the mounting substrate 2 and the electronic component mounted on the mounting substrate 2, and the electronic component includes the solid light emitting element 3. Therefore, heat dissipation can be improved. It is possible and can be transformed into various shapes (arbitrary shapes). Thereby, the light emitting module 1 of this embodiment can be utilized as a light source of various shapes of lighting fixtures, for example, and cost reduction can be achieved.
  • the heat generated in each solid light emitting element 3 and each color conversion unit 37 can be efficiently transferred in the lateral direction by the heat transfer plate 21 to be dissipated. It is possible to dissipate heat by transferring heat in the thickness direction of the heat transfer plate 21. Therefore, the light emitting module 1 can improve heat dissipation, can suppress the temperature rise of each solid light emitting element 3, and can achieve high output of light output.
  • the heat generated in each solid light emitting element 3 and each color conversion unit 37 is radiated through the heat transfer plate 21 formed using the first metal plate. Even when the light output of the entire light emitting module 1 is increased by increasing the light output of the solid light emitting element 3, it is possible to suppress the temperature rise of each solid light emitting element 3 and the color conversion unit 37, It becomes possible to increase the optical output.
  • the insulating layer 23 contains a filler having a higher thermal conductivity than the thermosetting resin in the thermosetting resin, the heat generated in the solid light emitting element 3. Can be radiated more efficiently.
  • the solid light emitting element 3 as an LED chip, it is possible to efficiently dissipate heat generated by the LED chip in the lateral direction by the heat transfer plate 21. Become.
  • the mounting substrate 2 includes the wiring pattern 22 formed using the second metal plate, and the first slit 21d and the third slit are provided between the adjacent substrate units 2u. 23d and the second slit 22d are formed, and the adjacent substrate units 2u are connected to each other by the connecting portion 2c. Therefore, it is possible to prevent disconnection when the mounting substrate 2 is deformed. Become.
  • the mounting substrate 2 can be appropriately deformed to be used as a light source of various shapes of lighting fixtures. The cost can be reduced.
  • the mounting substrate 2 in the light emitting module 1 of the present embodiment is such that a square circuit element 131a and trapezoidal circuit elements 131b to 131d are mixed as a developed shape like the circuit board 131 shown in FIG. Compared to the case, the material yield can be improved and the cost can be reduced.
  • a gap including the first slit 21d, the third slit 23d, and the second slit 22d is formed between the adjacent substrate units 2u, so that the adjacent substrate units 2u are adjacent to each other. Since it is connected by the above-mentioned connecting portion 2c, even when the mounting substrate 2 is used in a long shape, it is possible to suppress the warp of the heat transfer plate 21, and suppress the warp of the entire light emitting module 1. It becomes possible. As a result, the light emitting module 1 can be reduced in cost by improving the yield at the time of manufacture, and the reliability as a product can be improved.
  • the light emitting module 1 of the present embodiment it is possible to deform one light emitting module 1 into an annular shape by appropriately setting the number of unit units 2u of the mounting substrate 2, as shown in FIG.
  • a plurality of LED modules 203 are arranged in an annular shape, and the LED modules 203 adjacent in the arrangement direction of the LED modules 203 are electrically connected to each other via an insulation-coated electric wire 232. Compared with the case where it does, it becomes possible to reduce manufacturing cost.
  • the 1st metal plate used as the foundation of the heat exchanger plate 21 is an aluminum plate, and the purity is higher than an aluminum plate on the opposite side to the 1st insulating layer 23 side in an aluminum plate. Since an aluminum film is laminated and an aluminum film is laminated with an increased reflection film made of two kinds of dielectric films having different refractive indexes, light emitted from the LED chip and incident on the one surface of the heat transfer plate 21 is efficiently obtained. It becomes possible to reflect.
  • the solid light emitting element 3 is an LED chip, and the first electrode 31 and the second electrode 32 are provided on one surface side in the thickness direction.
  • Each of the electrodes 32 is electrically connected to the wiring pattern 22 via the wire 26, and the heat transfer plate 21 is formed with a through hole 21b through which each of the wires 26 passes.
  • the plate 21 can be die-bonded, and the heat generated in the LED chip is easily transferred in the lateral direction of the heat transfer plate 21, thereby improving the heat dissipation.
  • the heat transfer plate is interposed via a submount member that relieves stress acting on the LED chip due to a difference in linear expansion coefficient between the solid light emitting element 3 and the heat transfer plate 21. 21 may be die-bonded.
  • the LED chip is a GaN-based blue LED chip and the first metal plate is an aluminum plate, for example, AlN, composite SiC, Si, CuW, or the like can be used as the material of the submount member.
  • the submount member is formed with a reflective film that reflects light emitted from the LED chip around the bonding portion with the LED chip on the surface to which the LED chip is bonded (that is, the portion overlapping the LED chip). It is preferable that in addition, when an LED chip having electrodes provided on both sides in the thickness direction is used, the first electrode 31 or the second electrode 32 disposed on the submount member side of the LED chip is electrically connected to the submount member. It is only necessary to provide a conductor pattern to be connected to, and to electrically connect the conductor pattern and the first pattern 22a or the second pattern 22b via the wire 26.
  • the mounting substrate 2 in the light emitting module 1 may have a configuration including the outer frame portion 21g formed of the above-described sheet-like member 420 as the shape shown in FIG. 17A.
  • it can be used as a reflecting plate that reflects light emitted from the color conversion unit 37.
  • the light emitting module 1 can improve the light use efficiency and can control the light distribution by the reflector.
  • the mounting substrate 2 is located at the support piece 21h that connects the heat transfer plate 21 and the outer frame portion 21g so that the angle formed by the heat transfer plate 21 and the outer frame portion 21g is a desired angle. Just bend.
  • a fourth slit 21k is formed between the outer frame portion 21g and the second connecting piece 21c in the longitudinal direction of the mounting substrate 2.
  • the mounting substrate 2 shown in FIG. 17A is formed of a first metal plate and is disposed on one side of the heat transfer plate 21 and second side disposed on the other side.
  • An outer frame portion 21g is constituted by the side piece 21gb.
  • the support piece 21h on the first side piece 21ga side and the support piece 21h on the second side piece 21gb side constitute a first bar 21ha and a second bar 21hb that can be cut and bent, respectively.
  • the mounting board 2 includes the heat transfer plate 21, the first bar 21ha, the first side piece 21ga, the second bar 21hb, and the second side piece 21gb formed from one first metal plate,
  • the plate 21, the first bar 21ha, the first side piece 21ga, the second bar 21hb, and the second side piece 21gb are integrated. Therefore, it is possible to reduce the cost and to improve the positional accuracy of the reflecting plate as compared with the case where the reflecting plate is formed by a member different from the heat transfer plate 21 and the reflecting plate is fixed to the mounting substrate 2. It becomes possible to raise.
  • the basic configuration of the light emitting module 1 of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and only the configuration of the connecting portion 2c and the terminal portion 2f on the mounting substrate 2 is different.
  • symbol is attached
  • FIG. 19A is a schematic exploded perspective view of the mounting substrate 2 of FIG. 19C
  • FIG. 19B is a schematic perspective view of the mounting substrate 2 of FIG. 19C before the outer frame portion 321 of the lead frame 320 is removed.
  • the connecting portion 2c is configured only by the first connecting piece 22c described in the first embodiment
  • the terminal portion 2f is configured only by the first half piece 22f described in the first embodiment.
  • the connecting portion 2c does not include the second connecting piece 21c and the third connecting piece 23c
  • the terminal portion 2f does not include the second half piece 21f and the third half piece 23f. .
  • the mounting substrate 2 can bend the connecting portion 2c and the terminal portion 2f more easily.
  • the heat transfer plate 21 includes the increased reflection film described in the first embodiment, the contact resistance when connecting an electric wire or a connector to the terminal portion 2f is reduced. It becomes possible.
  • the solid light emitting element 3 is mounted on the one surface side of the mounting substrate 2 shown in FIG. 20A and then the first electrode 31 and the second electrode of each solid light emitting element 3 are mounted. 32 and the first pattern 22a and the second pattern 22b are electrically connected through the wire 26. Then, the structure shown in FIG. 20B is obtained by providing the sealing portion 36 and the color conversion portion 37 on the one surface side of the mounting substrate 2 as necessary.
  • the support piece 21h between the heat transfer plate 21 and the outer frame portion 21g is cut to remove the outer frame portion 21g, and the second connection piece 21c and the second half piece 21f are removed.
  • the light emitting module 1 shown in FIG. 20D is obtained.
  • the light emitting module 1 is good also as what bent the connection part 2c, for example, as shown to FIG. 20E.
  • the mounting substrate 2 in the present embodiment can improve heat dissipation and can be deformed into various shapes.
  • the light emitting module 1 of the present embodiment can improve heat dissipation and can be deformed into various shapes as in the light emitting module 1 of the first embodiment.

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Abstract

 実装基板は、第1金属板により形成され電子部品を一面側に搭載可能な伝熱板と、第2金属板により形成されてなり伝熱板の他面側に配置され電子部品を電気的に接続可能な配線パターンと、伝熱板と配線パターンとの間に介在する絶縁層とを備えている。そして、実装基板は、配線パターンが、電子部品を電気的に接続可能な複数の単位パターンと、単位パターンの並設方向に直交する規定方向の一端側において単位パターンどうしを連結し且つ電気的に接続する連結片と、上記規定方向の他端側が開放され連結片に至る第1スリットとを有し、伝熱板が、第1スリットに重なる第2スリットを有している。

Description

実装基板および発光モジュール
 本発明は、実装基板および発光モジュールに関するものである。
 従来から、図21および図22に示すように、複数個(図示例では、5個)のLED素子101と、これらのLED素子101を支持するベース102と、各LED素子101を格別に覆うモールド部材103とを備えた光源体100が提案されている(日本国特許公開2008-4415号公報)。ここにおいて、ベース102は、窒化アルミニウムにより形成されている。また、モールド部材103は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂やガラスなどにより形成されている。
 上述の光源体100は、ベース102の形状を、切頭四角錐体を成す中実ブロック状としてある。また、光源体100は、LED素子101に電力を供給するための電力供給回路122(図22参照)を、ベース102の表面に一体的に形成してある。
 また、上記文献には、LED素子101に電力を供給するための電力供給回路を、図23に示すような回路基板131に形成し、LED素子101を回路基板131に実装するようにすれば、ベース102の材料の選択自由度を大きくできる旨が記載されている。この回路基板131は、ベース102に取付可能であり、且つ、LED支持面121a~121eにそれぞれ重ね合わせる回路基板要素131a~131eを一体に備えている。
 なお、上記文献には、ベース102が立体形状であればよく、正多面体に代表される凸多面体とすることもできる旨が記載されている。また、上記文献には、光源体100を用いた照明装置が記載されている。
 また、従来から、LED照明装置として、図24に示すように、略円盤状に形成されたアルミニウム製の装置本体202と、装置本体202の一面側において環状に配設された複数個のLEDモジュール203とを備えたものが提案案されている(日本国特許公開2009-283214号公報)。ここにおいて、LEDモジュール203は、セラミックや合成樹脂などの電気絶縁物からなる基板218と、発光色の異なる複数の第1~第4の発光部219,220,221,222と、基板218に搭載された電気コネクタ231,231とを備えている。そして、LED照明装置は、LEDモジュール203の配設方向いおいて隣接したLEDモジュール203どうしが電気コネクタ231,231間にわたって配線される絶縁被覆電線232を介して電気的に接続されている。
 上述の回路基板131を備えた光源体100では、各LED素子101で発生した熱が、回路基板131を通して放熱されるので、例えば、個々のLED素子101の光出力の増加などによって光源体100全体の光出力の高出力化を図った場合に、各LED素子101の温度上昇を十分に抑制できなくなる懸念がある。このため、上述の光源体100では、光出力の高出力化が制限されてしまう可能性がある。
 また、上述の日本国特許公開2008-4415号公報には、回路基板131および回路基板要素131a~131eの具体的な構成について明記されていない。ここで、仮に、回路基板131が、ガラス基材銅張積層板を用いたプリント配線板や、金属系基板を用いたプリント配線板(金属ベースプリント配線板)である場合には、電力供給回路が、銅箔をパターニングすることにより形成された配線パターンにより構成されるので、回路基板131を折り曲げたときに電力供給回路が断線してしまう懸念がある。また、仮に、回路基板131が、フレキシブル基板を用いたプリント配線板(フレキシブルプリント配線板)である場合には、各LED素子101とベース102との間にポリエステルフィルムやポリエステルフィルムなどのフレキシブル基板が介在することになり、各LED素子101で発生した熱を効率良く放熱させることが難しい。
 また、上述の日本国特許公開2008-4415号公報には、光源体100のベース102の形状に関して、切頭四角錐体に限らず、立体形状であればよいことが記載されている。しかしながら、回路基板131を備えた光源体100では、形状の異なるベース102ごとに、形状の異なる回路基板131を設計しなければならず、設計コストを含めた製造コストや管理コストなどのコストが高くなってしまう。また、回路基板131を図23に示すような展開した形状で製造する場合には、材料歩留まりが低く、回路基板131のコストが高くなり、結果的に、光源体100のコストアップの要因となってしまう。
 また、上述の日本国特許公開2009-283214号公報のLED照明装置では、複数個のLEDモジュール203が円環状に配設されているが、LEDモジュール203の配設方向において隣り合うLEDモジュール203どうしを、絶縁被覆電線232を介して電気的に接続する必要があり、製造コストが高くなってしまう。
 そこで、本発明の目的は、放熱性を向上させることが可能で、且つ、種々の形状に変形可能な実装基板および発光モジュールを提供することにある。
 本発明の実装基板は、電子部品を実装可能な実装基板であって、第1金属板により形成され前記電子部品を一面側に搭載可能な伝熱板と、第2金属板により形成されてなり前記伝熱板の他面側に配置され前記電子部品を電気的に接続可能な配線パターンと、前記伝熱板と前記配線パターンとの間に介在する絶縁層とを備え、前記配線パターンは、前記電子部品を電気的に接続可能な複数の単位パターンと、前記複数の単位パターンの並設方向に直交する規定方向の一端側において隣り合う単位パターンどうしを連結し且つ電気的に接続する連結片と、前記規定方向の他端側が開放され前記連結片に至る第1スリットとを有し、前記伝熱板は、前記第1スリットに重なる第2スリットを有する。
 本発明の実装基板においては、放熱性を向上させることが可能で、且つ、種々の形状に変形可能となる。
 この実装基板において、前記連結片は、上記規定方向に沿った中央線で折り曲げ可能であることが好ましい。
 この実装基板において、前記連結片は、前記一端側において前記並設方向に沿った前記各単位パターンの側縁を含む平面よりも突出していることが好ましい。
 この実装基板において、前記連結片は、前記単位パターンとの上記並設方向に沿った境界線で折り曲げ可能であることが好ましい。
 この実装基板において、前記第1金属板により形成されてなり前記伝熱板の一方の側方に配置された第1側片および他方の側方に配置された第2側片を備え、前記第1側片、前記第2側片は、切断と折り曲げとが可能な第1バー、第2バーそれぞれを介して前記伝熱板に連結されてなることが好ましい。
 この実装基板において、前記実装基板は長尺の矩形状に形成され、前記並設方向は前記実装基板の長手方向と一致し、前記規定方向は前記実装基板の幅方向と一致し、前記隣り合う単位パターンは、前記連結片から前記規定方向に沿って形成された前記第1スリットを介してそれぞれ矩形状に区分けされていることが好ましい。
 本発明の発光モジュールは、前記実装基板と、前記実装基板に実装された前記電子部品とを備え、前記電子部品が固体発光素子からなる。
 本発明の発光モジュールにおいては、放熱性を向上させることが可能で、且つ、種々の形状に変形可能となる。
 この発光モジュールにおいて、前記固体発光素子は、LEDチップであることが好ましい。
 この発光モジュールにおいて、前記伝熱板は、前記第1金属板がアルミニウム板であり、前記アルミニウム板における前記絶縁層側とは反対側に前記アルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、前記アルミニウム膜に屈折率の異なる2種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されてなることが好ましい。
 この発光モジュールにおいて、前記LEDチップから放射された光によって励起されて前記LEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料を含む色変換部を備え、前記色変換部は、前記伝熱板に接していることが好ましい。
 この発光モジュールにおいて、前記各LEDチップは、厚み方向の一面側に第1電極と第2電極とが設けられたものであり、前記第1電極および前記第2電極の各々がワイヤを介して前記配線パターンと電気的に接続されてなり、前記伝熱板は、前記各ワイヤの各々を通す貫通孔が形成されてなることが好ましい。
 本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
実施形態1における実装基板の一表面側から見た概略斜視図である。 実施形態1における実装基板の他表面側から見た概略斜視図である。 実施形態1における実装基板の他表面側から見た概略分解斜視図である。 実施形態1における実装基板の形状を変化させた一例を示す概略斜視図である。 実施形態1における実装基板の形状を変化させる方法の説明図である。 実施形態1における実装基板の形状を変化させる方法の説明図である。 実施形態1における実装基板の形状を変化させた他の例を示す概略斜視図である。 実施形態1における発光モジュールの概略斜視図である。 実施形態1における発光モジュールの要部概略斜視図である。 実施形態1における発光モジュールの一部破断した要部概略斜視図である。 実施形態1における発光モジュールの要部概略断面図である。 実施形態1における発光モジュールの要部概略平面図である。 実施形態1における発光モジュールの他の構成例の要部概略断面図である。 実施形態1における発光モジュールの更に他の構成例の要部概略断面図である。 実施形態1における発光モジュールの別の構成例の要部概略断面図である。 実施形態1における発光モジュールの更に別の構成例の要部概略断面図である。 実施形態1における実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態1における実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態1における実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態1における実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態1における実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態1における実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態1における実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態1における実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態1における発光モジュールの製造方法の説明図である。 実施形態1における発光モジュールの製造方法の説明図である。 実施形態1における発光モジュールの製造方法の説明図である。 実施形態1における発光モジュールの製造方法の説明図である。 実施形態1における発光モジュールの製造方法の説明図である。 実施形態2における発光モジュールの概略斜視図である。 実施形態2における実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態2における実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態2における実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態2における発光モジュールの製造方法の説明図である。 実施形態2における発光モジュールの製造方法の説明図である。 実施形態2における発光モジュールの製造方法の説明図である。 実施形態2における発光モジュールの製造方法の説明図である。 実施形態2における発光モジュールの製造方法の説明図である。 従来例の光源体を示す全体斜視図である。 同上の光源体におけるベースへのLED素子の取付態様を模式的に示す要部拡大図である。 同上の光源体の他の形態における回路基板を示す展開図である。 他の従来例のLED照明装置におけるLEDモジュールの配置を示す説明図である。
 (実施形態1)
 まず、電子部品を実装可能な実装基板2について図1A~図5に基づいて説明し、その後、この実装基板2を備えた発光モジュールについて図6~図9に基づいて説明する。
 実装基板2は、電子部品を一面側に搭載可能な伝熱板21と、伝熱板21の他面側に配置され電子部品を電気的に接続可能な配線パターン22と、伝熱板21と配線パターン22との間に介在する絶縁層23とを備えている。ここで、伝熱板21は、第1金属板により形成されており、配線パターン22は、第1金属板とは別の第2金属板により形成されている。本実施形態の実装基板2は、全体として長尺状に形成されており、長手方向を行方向、短手方向を列方向として、複数個の電子部品を2行40列のマトリクス状に配列して実装できるように構成してある。したがって、実装基板2は、80個の電子部品を実装することが可能となっている。なお、実装基板2に実装可能とする電子部品の数は、特に限定するものではない。
 伝熱板21の基礎となる第1金属板の材料としては、アルミニウム、銅などの熱伝導率の高い金属が好ましい。ただし、第1金属板の材料は、これらに限らず、例えば、ステンレスやスチールなどでもよい。
 伝熱板21には、電子部品と配線パターン22とを電気的に接続する配線(例えば、ワイヤなど)の各々を通す貫通孔21bが形成されている。貫通孔21bは、伝熱板21の長手方向において電子部品の搭載領域の両側に形成してある。
 貫通孔21bは、開口形状を円形状としてある。貫通孔21bの内径は、0.5mmに設定してあるが、この値は一例であり、特に限定するものではない。貫通孔21bの形状は、円形状に限らず、例えば、矩形状、楕円形状などでもよい。
 また、絶縁層23は、伝熱板21の各貫通孔21bの各々に連通する貫通孔23bが形成されている。したがって、実装基板2に電子部品を実装する場合には、例えば、伝熱板21の貫通孔21bと絶縁層23の貫通孔23bとを通して、電子部品と配線パターン22とを電気的に接続することができる。
 また、配線パターン22の基礎となる第2金属板としては、金属フープ材に対してプレスによる打ち抜き加工を施すことにより形成したリードフレーム320(図16A参照)を用いている。
 第2金属板の材料としては、金属の中で熱伝導率が比較的高い銅(銅の熱伝導率は、398W/m・K程度)が好ましいが、銅に限らず、例えば、リン青銅などでもよいし、銅合金(例えば、42アロイなど)などでもよい。また、第2金属板の厚みは、例えば、100μm~1500μm程度の範囲で設定することが好ましい。
 リードフレーム320は、外枠部321の内側に支持片322(図16A参照)を介して配線パターン22が支持されたものである。
 上述の実装基板2は、配線パターン22が、電子部品を電気的に接続可能な複数の単位パターン22uと、複数の単位パターン22uの並設方向(本実施形態では、実装基板2の長手方向に一致)に直交する規定方向(本実施形態では、実装基板2の幅方向に一致)の一端側において隣り合う単位パターン22u,22uどうしを連結し且つ電気的に接続する連結片(以下、第1連結片と称する)22cと、上記規定方向の他端側が開放され第1連結片22cに至る直線状の第1スリット22dとを有している。つまり、第1スリット22dは第1連結片22cから上記規定方向に沿って形成されて、これにより隣り合う単位パターン22u,22uはそれぞれ矩形状に区分けされている。第1連結片22cは、平面形状を矩形状としてある。ここで、第1連結片22cは、上記一端側において上記並設方向に沿った各単位パターン22uの側縁から延設されていることが好ましい。言い換えれば、第1連結片22cは、上記一端側において上記並設方向に沿った各単位パターン22uの側縁を含む平面よりも突出していることが好ましい。そして、第1スリット22dは、上記規定方向において単位パターン22uの全長よりも長く形成されている。要するに、第1スリット22dは、一部が、第1連結片22cに形成されている。したがって、第1連結片22cは、第1スリット22dの長手方向に沿った第1部位を第1の折り目として折り曲げ可能で、また、第1スリット22dの終端の位置で第1スリット22dの幅方向に沿った第2部位を第2の折り目として折り曲げ可能となっている。言い換えれば、第1連結片22cは、上記規定方向に沿った中央線で折り曲げることが可能であり、さらに単位パターン22uとの上記並設方向に沿った境界線で折り曲げることが可能である。
 また、実装基板2は、伝熱板21が、第1スリット22dに重なる直線状の第2スリット21dを有している。ここで、伝熱板21は、単位パターン22uの数と同じ数の伝熱ユニット21uが上記並設方向に並設されており、上記規定方向の一端側において隣り合う伝熱ユニット21u,21uどうしを連結する連結片(以下、第2連結片と称する)21cを有している。そして、伝熱板21における第2スリット21dは、上記規定方向の他端側が開放され第2連結片21cに至るように形成されている。さらに、実装基板2は、絶縁層23が、第1スリット22dに重なる直線状の第3スリット23dを有している。ここで、絶縁層23は、単位パターン22uの数と同じ数の絶縁ユニット23uが上記並列方向に並設されており、上記規定方向の一端側において隣り合う絶縁ユニット23u,23uどうしを連結する連結片(以下、第3連結片と称する)23cを有している。
 実装基板2は、単位パターン22uと、この単位パターン22uに対応する伝熱ユニット21uと、この単位パターン22uに対応する絶縁ユニット23uとで1つの基板ユニット2uを構成しており、単位パターン22uの数だけ、基板ユニット2uを備えている。そして、実装基板2は、隣り合う基板ユニット2u,2uどうしが、第1連結片22cと第2連結片21cと第3連結片23cとで構成される連結部2cにより連結されている。本実施形態では、実装基板2が、5個の基板ユニット2uを備えており、各基板ユニット2uの各々において、16個の電子部品を2行8列のマトリクス状に配列できるようになっている。
 また、実装基板2は、長手方向の両端部の各々に端子部2fを備えている。端子部2fは、第1連結片22cを半割した第1半割片22fと、第2連結片21cを半割した第2半割片21fと、第3連結片23cを半割した第3半割片23fとで構成されている。
 絶縁層23は、シリカやアルミナなどのフィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化するとともに流動性が高くなる性質を有するBステージのエポキシ樹脂層(熱硬化性樹脂)と2枚のプラスチックフィルム(PETフィルム)とが積層された熱硬化型のシート状接着剤(例えば、東レ株式会社製の接着剤シートTSAなど)のエポキシ樹脂層を熱硬化させることにより形成されている。ここで、2枚のプラスチックフィルムは、Bステージのエポキシ樹脂層の厚み方向の両面に1枚ずつ積層されている。フィラーとしては、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂よりも熱伝導率の高い絶縁性材料を用いればよい。ここにおいて、シート状接着剤のエポキシ樹脂層は、電気絶縁性を有するとともに熱伝導率が高く加熱時の流動性が高く凹凸面への密着性が高いという性質を有している。したがって、絶縁層23と伝熱板21および配線パターン22との間に空隙が発生するのを防止することができて密着信頼性が向上するとともに、密着不足による熱抵抗の増大やばらつきの発生を抑制することが可能となる。しかして、伝熱板21と配線パターン22との間にサーコン(登録商標)のようなゴムシート状の放熱シートなどを挟む場合に比べて、各電子部品から配線パターン22までの熱抵抗を低減できるとともに、熱抵抗のばらつきを低減できて、放熱性が向上し、各電子部品の温度上昇を抑制できる。上述のエポキシ樹脂層の厚みは、100μmに設定してあるが、この値は一例であり、特に限定するものではなく、例えば、50μm~150μm程度の範囲で適宜設定すればよい。なお、上述のエポキシ樹脂層の熱伝導率は、4W/m・K以上であることが好ましい。また、シート状接着剤のプラスチックフィルムは、配線パターン22と伝熱板21とを重ね合わせる前に、エポキシ樹脂層から剥離する。要するに、エポキシ樹脂層における一方のプラスチックフィルムを剥離してから、他方のプラスチックフィルム側とは反対側の一面を対象物に固着した後、当該他方のプラスチックフィルムを剥離する。
 ここで、絶縁層23の形成にあたっては、伝熱板21とエポキシ樹脂層と配線パターン22を有するリードフレーム320とを重ね合わせた状態で適宜加圧するようにしてもよい。
 絶縁層23の外形サイズは、リードフレーム320の外形サイズに基づいて適宜設定すればよい。ここで、絶縁層23は、電気絶縁性および熱伝導性を有し、伝熱板21と配線パターン22とを電気的に絶縁する機能および熱結合する機能を有している。
 また、配線パターン22は、第2金属板に比べて耐酸化性および耐腐食性の高い金属材料からなり絶縁層23との密着性の高い表面処理層(図示せず)が形成されていることが好ましい。第2金属板の材料がCuの場合、表面処理層としては、例えば、Ni膜、Ni膜とAu膜との積層膜、Ni膜とPd膜とAu膜との積層膜などを形成することが好ましい。なお、表面処理層は、例えば、めっき法により形成すればよい。
 以上説明した本実施形態の実装基板2は、上述のように、第1金属板により形成され電子部品を一面側に搭載可能な伝熱板21と、第2金属板により形成されてなり伝熱板21の他面側に配置され電子部品を電気的に接続可能な配線パターン22と、伝熱板21と配線パターン22との間に介在する絶縁層23とを備えている。そして、本実施形態の実装基板2は、配線パターン22が、電子部品を電気的に接続可能な複数の単位パターン22uと、単位パターン22uの並設方向に直交する規定方向の一端側において隣り合う単位パターン22u,22uどうしを連結し且つ電気的に接続する連結片22cと、上記規定方向の他端側が開放され第1連結片22cに至る第1スリット22dとを有し、伝熱板21が、第1スリット22dに重なる第2スリット21dを有している。しかして、本実施形態の実装基板2は、例えば、各第1連結片22cの各々の上記第1部位を第1の折り目として折り曲げることにより、例えば、図3に示すように、側面視形状をアーチ状の形状に変形させることが可能となり、多面体に搭載することが可能となる。
 また、実装基板2は、上述のように、第1連結片22cが、上記一端側において上記並設方向に沿った各単位パターン22uの側縁を含む平面よりも突出していることが好ましい。これにより、実装基板2は、第1連結片22cの上記第2部位を第2の折り目として連結部2cを図4Aに示すように折り曲げることが可能となり、さらに、第1連結片22cの上記第1部位を第1の折り目として連結部2cを図4Bに示すように折り曲げることも可能となる。これにより、実装基板2は、例えば、図5に示すように、平面形状を円弧状の形状に変形させることが可能となる。
 次に、上述の実装基板2を用いた発光モジュール1について図6~図9に基づいて説明する。
 発光モジュール1は、実装基板2と、実装基板2に実装された複数の固体発光素子3(図7A~9参照)とを備えている。ここで、固体発光素子3が、上述の電子部品を構成している。
 伝熱板21は、反射板としての機能を有することが好ましく、第1金属板の材料としてアルミニウムを採用することが、より好ましい。また、伝熱板21は、第1金属板がアルミニウム板であり、アルミニウム板における第1絶縁層23側とは反対側にアルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、アルミニウム膜に屈折率の異なる2種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されていることが好ましい。ここで、2種類の誘電体膜としては、例えば、SiO2膜とTiO2膜とを採用することが好ましい。このような伝熱板21を用いることにより、可視光に対する反射率を95%以上とすることが可能となる。この伝熱板21としては、例えば、アラノッド(alanod)社のMIRO2、MIRO(登録商標)を用いることができる。上述のアルミニウム板としては、表面が陽極酸化処理されたものを用いてもよい。なお、伝熱板21の厚みは、例えば、0.2~3mm程度の範囲で適宜設定すればよい。
 固体発光素子3としては、LEDチップを用いているが、これに限らず、例えば、LEDチップがパッケージに収納されたものでもよい。また、固体発光素子3としては、例えば、レーザダイオード(半導体レーザ)や、有機EL素子などを用いてもよい。
 固体発光素子3は、図8に示すように、厚み方向の一面側に第1電極(アノード電極)31と第2電極(カソード電極)32とが設けられており、厚み方向の他面側が接合部35を介して伝熱板21に接合されている。そして、固体発光素子3は、第1電極31および第2電極32の各々がワイヤ(ボンディングワイヤ)26を介して配線パターン22と電気的に接続されている。ここにおいて、伝熱板21は、各ワイヤ26の各々を通すことが可能な上述の貫通孔21bが形成されている。貫通孔21bは、伝熱板21の長手方向において各固体発光素子3ごとの搭載領域の両側に形成してある。固体発光素子3がLEDチップの場合、接合部35は、ダイボンド材により形成すればよい。
 LEDチップは、青色光を放射するGaN系青色LEDチップであり、基板としてサファイア基板を備えたものを用いている。ただし、LEDチップの基板は、サファイア基板に限らず、例えば、GaN基板、SiC基板、Si基板などでもよい。なお、LEDチップの構造は特に限定するものではない。
 LEDチップのチップサイズは、特に限定するものではなく、例えば、チップサイズが0.3mm□や0.45mm□や1mm□のものなどを用いることができる。
 また、LEDチップの発光層の材料や発光色は特に限定するものではない。すなわち、LEDチップとしては、青色LEDチップに限らず、例えば、紫色光LEDチップ、紫外光LEDチップ、赤色LEDチップ、緑色LEDチップなどを用いてもよい。
 ダイボンド材としては、例えば、シリコーン系のダイボンド材、エポキシ系のダイボンド材、銀ペーストなどを用いることができる。
 また、ワイヤ26としては、例えば、金ワイヤ、アルミニウムワイヤなどを用いることができる。
 ところで、発光モジュール1は、固体発光素子3としてLEDチップを用いている場合、例えば図8に示すように、伝熱板21の上記一面側において固体発光素子3およびワイヤ26を封止した封止部36を備えることが好ましい。図8では、封止部36の材料として、第1透光性材料であるシリコーン樹脂を用いている。第1透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ガラスなどを用いてもよい。
 また、発光モジュール1は、固体発光素子3としてLEDチップを用いている場合、高出力の白色光を得るためには、LEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する波長変換材料を有する色変換部37を備えていることが好ましい。このような色変換部37としては、例えば、LEDチップから放射された光によって励起されてLEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を波長変換材料として用い、蛍光体および第2透光性材料を含むものが好ましい。
 発光モジュール1は、例えば、LEDチップとして青色LEDチップを用い、色変換部37の蛍光体として黄色蛍光体を用いれば、白色光を得ることが可能となる。すなわち、発光モジュール1は、LEDチップから放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部37の表面を通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。色変換部37の材料として用いる第2透光性材料として、シリコーン樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがnmレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換部37の材料として用いる蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、黄色蛍光体と赤色蛍光体とを用いたり、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いることにより、演色性を高めることが可能となる。また、色変換部37の材料として用いる蛍光体は、1種類の黄色蛍光体に限らず、発光ピーク波長の異なる2種類の黄色蛍光体を用いてもよい。
 また、LEDチップ単体で白色光を放射できる場合や、封止部36に蛍光体を分散させている場合や、発光モジュール1で得たい光の色がLEDチップの発光色と同じである場合には、色変換部37を備えていない構造を採用することができる。
 発光モジュール1は、色変換部37が、伝熱板21に接していることが好ましい。これにより、発光モジュール1は、LEDチップで発生した熱だけでなく、色変換部37で発生した熱も伝熱板21を通して放熱させることが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。図8に示した例では、色変換部37が、ドーム状の形状に形成されており、伝熱板21の上記一面側において伝熱板21との間にLEDチップおよび封止部36などを囲む形で配設されている。更に説明すれば、色変換部37は、伝熱板21の上記一面側において封止部36との間に気体層(例えば、空気層)38が形成されるように配設されている。発光モジュール1は、図10に示すように、色変換部37を半球状の形状として、色変換部37により固体発光素子3であるLEDチップおよびワイヤ26を封止するようにしてもよい。また、発光モジュール1は、図11に示すように、色変換部37をドーム状の形状として、色変換部37により、固体発光素子3であるLEDチップおよびワイヤ26を封止するようにしてもよい。また、発光モジュール1は、図12に示すように、色変換部37を、層状の形状として、色変換部37により、固体発光素子3であるLEDチップおよびワイヤ26を封止するようにしてもよい。なお、図8や図11のような色変換部37は、成形したものを用い、伝熱板21側の端縁(開口部の周縁)を伝熱板21に対して、例えば接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)を用いて固着すればよい。また、図10に示すような色変換部37は、例えば、成形法により形成することができる。また、図12に示すような色変換部37は、例えば、ディスペンサを用いた塗布法や、スクリーン印刷法などにより形成することが可能である。
 また、図8,10,11,12に示した例では、配線パターン22にワイヤ26をボンディングしているが、図13に示すように、配線パターン22の一部に絶縁層23の貫通孔23bおよび伝熱板21の貫通孔21bに挿入される突出部22hを設けておき、突出部22hの先端面にワイヤ26をボンディングするようにしてもよい。
 配線パターン22は、単位パターン22uの各々において、固体発光素子3の第1電極31が接続される第1パターン22aと第2電極32が接続される第2パターン22bとを2つずつ有している。ここで、第1パターン22aおよび第2パターン22bは、平面形状が櫛形状に形成されている。また、単位パターン22uは、各2つの第1パターン22aおよび第2パターン22bが、基板ユニット2uの長手方向において並んで配置され、基板ユニット2uの短手方向において各1つの第1パターン22aと第2パターン22bとが入り組むように配置されている。ここで、単位パターン22uは、基板ユニット2uの短手方向において並んで配置される第1パターン22aと第2パターン22bとの櫛骨部22aa,22baどうしが対向し、基板ユニット2uの長手方向において第1パターン22aの櫛歯部22abと第2パターン22bの櫛歯部22bbとが交互に並んでいる。そして、基板ユニット2uの長手方向において中央部にある第2パターン22bの櫛歯部22bbと第1パターン22aの櫛歯部22abとが連続して形成され電気的に接続されている。それ以外は、基板ユニット2uの長手方向において、第2パターン22bの櫛歯部22bbと第1パターン22aの櫛歯部22abとの間に隙間が形成されている。
 そして、発光モジュール1は、基板ユニット2uごとに、固体発光素子3がi行j列(ここで、i=2、j=8)の2次元アレイ状(マトリクス状)に配列されており、基板ユニット2uの長手方向(行方向)に並んだj個の固体発光素子3の直列回路どうしが並列接続された並列回路を備えている。また、発光モジュール1は、この並列回路を単位ユニット2uの個数であるm個(ここでは、m=5)だけ備えており、隣り合う基板ユニット2uごとに形成される並列回路が直列接続されている。また、発光モジュール1は、上述の2つの端子部2fの間に給電することにより、全ての固体発光素子3に対して給電することができる。基板ユニット2uごとに実装する固体発光素子3の個数は特に限定するものではなく、配列の形態も特に限定するものではなく、2次元アレイ状に限らず、例えば、1次元アレイ状(例えば、i=1、j=8)でもよい。また、複数個の発光モジュール1を並べて用いるような場合には、隣り合う発光モジュール1どうしを、例えば、送り配線用の電線(図示せず)やコネクタ(図示せず)などにより電気的に接続するようにすればよい。これにより、複数個の発光モジュール1の直列回路に対して、1つの電源ユニットから電力を供給して、各発光モジュール1の全ての固体発光素子3を発光させることが可能となる。
 いずれにしても、発光モジュール1は、実装基板2に複数個の固体発光素子3を実装しているが、実装基板2が伝熱板21と配線パターン22との間に上述の絶縁層23を備えているので、伝熱板21と配線パターン22との間にサーコン(登録商標)のようなゴムシート状の放熱シートなどを挟む場合に比べて、各固体発光素子3から配線パターン22までの熱抵抗を低減できるとともに、熱抵抗のばらつきを低減することが可能となる。これにより、発光モジュール1は、放熱性が向上し、各固体発光素子3のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくすることが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。
 また、絶縁層23は、上述のように、伝熱板21の各貫通孔21bの各々に連通する貫通孔23bが形成されている。したがって、発光モジュール1の製造時には、ワイヤ26を伝熱板21の貫通孔21bと絶縁層23の貫通孔23bとを通して配線パターン22にボンディングすることができる。ここで、発光モジュール1の製造時には、固体発光素子3の第1電極31および第2電極32それぞれと第1パターン22aおよび第2パターン22bとをワイヤ26を介して接続した後に、例えば、ディスペンサなどにより、貫通孔21bおよび貫通孔23bに封止部36(図8参照)の材料を充填してワイヤ26が伝熱板21に接触しないようにし、その後、封止部36を形成すればよい。
 ところで、伝熱板21の熱容量の大きさによっては、上述のエポキシ樹脂層の加熱温度を170℃程度まで上げて硬化させると、伝熱板21と配線パターン22との固着性能が低下し、加熱温度を150℃程度まで下げて硬化させると伝熱板21と配線パターン22との間の電気絶縁性が低下する懸念がある。すなわち、固着性能と電気絶縁性とがトレードオフの関係を有している。そこで、本実施形態では、後述のように、第1のシート状接着剤323(図14A)のエポキシ樹脂層(以下、第1エポキシ樹脂層と称する)と第2のシート状接着剤333(図14B参照)のエポキシ樹脂層(以下、第2エポキシ樹脂層と称する)とを重ね合わせるようにし、第1エポキシ樹脂層を170℃で硬化させることにより電気絶縁性および熱伝導性を確保し、第2エポキシ樹脂層を150℃で硬化させることにより固着性能および熱伝導性を確保するようにしている。さらに説明すれば、第1エポキシ樹脂層を対象物である伝熱板21に170℃で固着させた後、第2エポキシ樹脂層およびリードフレーム320を重ね合わせて当該第2エポキシ樹脂層を150℃で硬化させるようにすればよい。これにより、本実施形態の発光モジュール1の製造にあたっては、伝熱板21の熱容量に関わらず、固着性能と電気絶縁性との両方の要求を満足させることが可能となる。
 以下、実装基板2の製造方法について図14A~14Cおよび図15A,15Bを参照しながら簡単に説明する。
 まず、図14Aに示すように、一方のプラスチックフィルムからなる第1保護シート323aを剥がしたシート状接着剤323を第1エポキシ樹脂層が伝熱板21の基礎となる第1金属板を用いたシート状部材420に接するように重ねて、円柱状のゴムローラ340により所定圧力(例えば、0.5MPa)で加圧するとともに第1エポキシ樹脂層の硬化温度よりも低い第1規定温度(例えば、110℃~120℃)で加熱して第1のシート状接着剤323を第1金属板420に仮固着する。その後、プレス360により、第1エポキシ樹脂層を上記硬化温度以上の温度(例えば、170℃)で加熱するとともに加圧して硬化させることで第1エポキシ樹脂層をシート状部材420に本固着する。なお、図14Aには、シート状部材420を巻き出す巻出機351、シート状部材420を巻き取る巻取機352、第1のシート状接着剤323を巻き出す巻出機353、第1のシート状接着剤323の第1保護シート323aを巻き取る巻取機354aを模式的に図示してある。
 その後、図14Bに示すように、シート状接着剤323が本固着されている第1金属板420を自然冷却させる。続いて、第1エポキシ樹脂層から第1のシート状接着剤323における他方のプラスチックフィルムからなる第2保護シート323bを剥がす。その後、第1エポキシ樹脂層に一方のプラスチックフィルムからなる第3保護シート333aを剥がした第2のシート状接着剤333を第2エポキシ樹脂層が第1エポキシ樹脂層に接するように重ねて、円柱状のゴムローラ340により所定圧力(例えば、0.5MPa)で加圧するとともに第2エポキシ樹脂層の硬化温度よりも低い第1規定温度(例えば、110℃~120℃)で加熱して第2のシート状接着剤333を第1エポキシ樹脂層に仮固着する。なお、図14Bには、第1のシート状接着剤323の第2保護シート323bを巻き取る巻取機354b、第2のシート状接着剤333を巻き出す巻出機355、第2のシート状接着剤333の第3保護シート333aを巻き取る巻取機356aも模式的に図示してある。
 その後、図14Cに示すように、シート状部材420と第1エポキシ樹脂層と第2エポキシ樹脂層との積層構造において、伝熱板21の貫通孔21bおよび絶縁層23の貫通孔23bに対応する各領域に、例えばパンチプレス370により、貫通孔334を形成する。
 その後、図15Aに示すように、第2エポキシ樹脂層から第2のシート状接着剤333における他方のプラスチックフィルムからなる第4保護シート333bを剥がす。その後、リードフレーム320を第2エポキシ樹脂層に接するように重ねて、円柱状のゴムローラ380により、所定圧力(例えば、0.5MPa)で加圧するとともに第2エポキシ樹脂層の硬化温度よりも低い第1規定温度(例えば、110℃~120℃)で加熱してリードフレーム320を第2エポキシ樹脂層に仮固着する。なお、図15Aには、第2のシート状接着剤333の第4保護シート333bを巻き取る巻取機356b、リードフレーム320を巻き出す巻出機357も模式的に図示してある。
 その後、プレス390により、リードフレーム320を介して第2エポキシ樹脂層を加圧するとともに加熱して上記硬化温度以上の温度(例えば、150℃)で硬化させることでリードフレーム320と第2エポキシ樹脂層とを本固着する。これにより、絶縁層23が形成される。
 その後、シート状部材420と絶縁層23とリードフレーム320との積層体を、裁断機などにより、図15Bに示すように個々の実装基板2に相当する部分に分断し、続いて、リードフレーム320の外枠部321(図16A参照)と配線パターン22との間の支持片322(図16A参照)を切断して外枠部321を取り除くことにより、実装基板2を得る。この段階で得られる実装基板2は、図16Cおよび図17Aに示す形状であり、上述のシート状部材420により形成されリードフレーム320の外枠部321に絶縁層23を介して接合された外枠部21gを有している。この外枠部21gは、シート状部材420により形成された支持片21hを介して伝熱板21に連結されている。なお、図16Aは、図16Cの実装基板2の概略分解斜視図であり、図16Bは、図16Cの実装基板2においてリードフレーム320の外枠部321を取り外す前の概略斜視図である。
 次に、発光モジュール1の製造方法について、図17A~17Eに基づいて説明する。
 発光モジュール1の製造にあたっては、まず、図17Aに示す実装基板2の上記一面側に固体発光素子3を接合することで搭載してから、各固体発光素子3の第1電極31および第2電極32それぞれと第1パターン22aおよび第2パターン22bとをワイヤ26を介して電気的に接続する。その後、必要に応じて封止部36、色変換部37を実装基板2の上記一面側に設けることによって、図17Bに示す構造を得る。
 その後、図17Cに示すように、伝熱板21と外枠部21gとの間の支持片21hを切断して外枠部21gを取り除くことによって、図17Dに示す発光モジュール1を得る。そして、発光モジュール1は、例えば図17Eに示すように連結部2cを折り曲げたものとしてもよい。
 ところで、上述の発光モジュール1は、伝熱板21と、リードフレーム320を用いて形成される配線パターン22とを備えていることにより、固体発光素子3を金属ベースプリント配線板に実装して用いる場合に比べて、低コスト化で光出力の高出力化を図ることが可能となる。しかも、発光モジュール1は、伝熱板21として、反射板としての機能を有するものを用いることにより、伝熱板21での光損失を低減することが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。したがって、本実施形態の発光モジュール1は、低消費電力化を図ることも可能となる。ここで、発光モジュール1は、伝熱板21の第1金属板がアルミニウム板であり、アルミニウム板における絶縁層23側とは反対側にアルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、アルミニウム膜に屈折率の異なる2種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されているものを用いることにより、光出力の高出力化を図ることが可能となる。特に、発光モジュール1は、固体発光素子3として、LEDチップを用いている場合に、LEDチップで発生した熱を効率よく放熱させることが可能となって光出力の高出力化を図れ、そのうえ、LEDチップから放射された光の利用効率の向上を図ることが可能となる。また、発光モジュール1は、色変換部37(図8~図13など参照)を備えている場合、色変換部37の波長変換材料である蛍光体から伝熱板21側へ放射された光や、LEDチップから放射され蛍光体で伝熱板21側へ散乱された光などを反射させることが可能なので、光の利用効率の向上を図ることが可能となる。
 以上説明した本実施形態の発光モジュール1は、上述の実装基板2と、実装基板2に実装された電子部品とを備え、電子部品が固体発光素子3からなるので、放熱性を向上させることが可能で、且つ、種々の形状(任意形状)に変形可能となる。これにより、本実施形態の発光モジュール1は、例えば、種々の形状の照明器具の光源として利用することが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。
 ここにおいて、本実施形態の発光モジュール1では、各固体発光素子3および各色変換部37で発生した熱を、伝熱板21により横方向に効率よく伝熱させて放熱させることが可能となり、また、伝熱板21の厚み方向へも伝熱させて放熱させることが可能となる。したがって、発光モジュール1は、放熱性を向上させることが可能で各固体発光素子3の温度上昇を抑制でき、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。要するに、本実施形態の発光モジュール1は、各固体発光素子3および各色変換部37で発生した熱が、第1金属板を用いて形成された伝熱板21を通して放熱されるので、例えば、個々の固体発光素子3の光出力の増加などによって発光モジュール1全体の光出力の高出力化を図った場合でも、各固体発光素子3および色変換部37の温度上昇を抑制することが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。
 また、本実施形態の発光モジュール1は、絶縁層23が、熱硬化性樹脂に当該熱硬化性樹脂に比べて熱伝導率の高いフィラーを含有しているので、固体発光素子3で発生した熱をより効率良く放熱させることが可能となる。
 また、本実施形態の発光モジュール1では、固体発光素子3をLEDチップとすることにより、LEDチップで発生した熱を伝熱板21により横方向へ伝熱させて効率良く放熱させることが可能となる。
 また、本実施形態の発光モジュール1では、実装基板2が、第2金属板を用いて形成された配線パターン22を備え、隣り合う基板ユニット2uどうしの間に、第1スリット21dと第3スリット23dと第2スリット22dとからなる隙間が形成され、隣り合う基板ユニット2uどうしが上述の連結部2cにより連結されているので、実装基板2を変形させた場合の断線を防止することが可能となる。本実施形態の発光モジュール1では、実装基板2を適宜変形させることにより、種々の形状の照明器具の光源として利用することが可能となるから、光源の設計コストを含めた製造コストや管理コストなどのコストを低減することが可能となる。また、本実施形態の発光モジュール1における実装基板2は、図23に示した回路基板131のような展開形状として正方形状の回路要素131aと台形状の回路要素131b~131dとが混在するような場合に比べて、材料歩留まりを向上させることが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。
 また、本実施形態の発光モジュール1は、隣り合う基板ユニット2uどうしの間に、第1スリット21dと第3スリット23dと第2スリット22dとからなる隙間が形成され、隣り合う基板ユニット2uどうしが上述の連結部2cにより連結されているので、実装基板2を長尺状のままで使用する場合でも、伝熱板21の反りを抑制することが可能となり、発光モジュール1全体の反りを抑制することが可能となる。これにより、発光モジュール1は、製造時の歩留まりの向上による低コスト化を図ることが可能となるとともに、製品としての信頼性の向上を図ることが可能となる。
 また、本実施形態の発光モジュール1では、実装基板2の単位ユニット2uの数を適宜設定することにより、1個の発光モジュール1を円環状の形状に変形させることも可能であり、図24に示したLED照明装置のように、複数個のLEDモジュール203を円環状に配設し、LEDモジュール203の配設方向において隣り合うLEDモジュール203どうしを、絶縁被覆電線232を介して電気的に接続する場合に比べて、製造コストを低減することが可能となる。
 また、本実施形態の発光モジュール1では、伝熱板21の基礎となる第1金属板がアルミニウム板であり、アルミニウム板における第1絶縁層23側とは反対側にアルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、アルミニウム膜に屈折率の異なる2種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されているので、LEDチップから放射され伝熱板21の上記一面に入射した光を効率良く反射することが可能となる。
 また、本実施形態の発光モジュール1では、固体発光素子3がLEDチップであり、厚み方向の一面側に第1電極31と第2電極32とが設けられており、第1電極31および第2電極32の各々がワイヤ26を介して配線パターン22と電気的に接続されてなり、伝熱板21に、各ワイヤ26の各々を通す貫通孔21bが形成されているので、LEDチップを伝熱板21にダイボンドすることができ、LEDチップで発生した熱が伝熱板21の横方向へ伝熱されやすくなり、放熱性を向上させることが可能となる。
 なお、固体発光素子3としてLEDチップを用いる場合、固体発光素子3と伝熱板21との線膨張率の差に起因してLEDチップに働く応力を緩和するサブマウント部材を介して伝熱板21にダイボンドするようにしてもよい。ここで、サブマウント部材は、LEDチップのチップサイズよりも大きな平面サイズに形成したものを用いることが好ましい。なお、LEDチップがGaN系青色LEDチップであり、第1金属板がアルミニウム板の場合、サブマウント部材の材料としては、例えば、AlN、複合SiC、Si、CuWなどを採用することができる。また、サブマウント部材は、LEDチップが接合される側の表面におけるLEDチップとの接合部位(つまり、LEDチップに重なる部位)の周囲に、LEDチップから放射された光を反射する反射膜が形成されていることが好ましい。また、LEDチップとして厚み方向の両面に電極が設けられたものを用いる場合には、サブマウント部材に、LEDチップにおいてサブマウント部材側に配置される第1電極31あるいは第2電極32に電気的に接続される導体パターンを設けておき、当該導体パターンと第1パターン22aあるいは第2パターン22bとをワイヤ26を介して電気的に接続するようにすればよい。
 また、発光モジュール1における実装基板2は、図17Aに示す形状として、上述のシート状部材420により形成された外枠部21gを備えた構成としてもよく、外枠部21gを、固体発光素子3や色変換部37から放射された光を反射する反射板として利用することが可能となる。これにより、発光モジュール1は、光の利用効率を高めることが可能になるとともに、反射板による配光制御が可能となる。この場合、実装基板2は、伝熱板21と外枠部21gとのなす角度が所望の角度となるように、伝熱板21と外枠部21gとを連結している支持片21hのところで折り曲げればよい。なお、実装基板2の長手方向において外枠部21gと第2連結片21cとの間には第4スリット21kが形成されている。
 ところで、図17Aに示した実装基板2は、第1金属板により形成されてなり伝熱板21の一方の側方に配置された第1側片21gaと他方の側方に配置された第2側片21gbとで外枠部21gが構成されている。また、第1側片21ga側の支持片21h、第2側片21gb側の支持片21hが、切断と折り曲げとが可能な第1バー21ha、第2バー21hbそれぞれを構成している。この場合、実装基板2は、伝熱板21と第1バー21haと第1側片21gaと第2バー21hbと第2側片21gbとが1つの第1金属板から形成されており、伝熱板21と第1バー21haと第1側片21gaと第2バー21hbと第2側片21gbとが一体となっている。したがって、伝熱板21とは別部材により反射板を形成して当該反射板を実装基板2に固着する場合に比べて、低コスト化を図ることが可能になるとともに、反射板の位置精度を高めることが可能となる。
 (実施形態2)
 以下、本実施形態の発光モジュール1について図18に基づいて説明する。
 本実施形態の発光モジュール1の基本構成は実施形態1と略同じであり、実装基板2における連結部2cおよび端子部2fの構成が相違するだけである。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
 図19Aは、図19Cの実装基板2の概略分解斜視図であり、図19Bは、図19Cの実装基板2においてリードフレーム320の外枠部321を取り外す前の概略斜視図である。
 本実施形態における実装基板2では、連結部2cが、実施形態1において説明した第1連結片22cのみにより構成され、端子部2fが、実施形態1において説明した第1半割片22fのみにより構成されている。つまり、実施形態1と異なり、連結部2cは第2連結片21c及び第3連結片23cを備えておらず、端子部2fは第2半割片21f及び第3半割片23fを備えていない。これにより、実装基板2は、連結部2cおよび端子部2fの折り曲げが、より容易となる。また、この実装基板2では、伝熱板21が実施形態1において説明した増反射膜を備えているような場合でも、端子部2fに電線やコネクタなどを接続する際の接触抵抗の低減を図ることが可能となる。
 次に、発光モジュール1の製造方法について、図20A~20Eに基づいて説明する。
 発光モジュール1の製造にあたっては、まず、図20Aに示す実装基板2の上記一面側に固体発光素子3を接合することで搭載してから、各固体発光素子3の第1電極31および第2電極32それぞれと第1パターン22aおよび第2パターン22bとをワイヤ26を介して電気的に接続する。その後、必要に応じて封止部36、色変換部37を実装基板2の上記一面側に設けることによって、図20Bに示す構造を得る。
 その後、図20Cに示すように、伝熱板21と外枠部21gとの間の支持片21hを切断して外枠部21gを取り除くとともに第2連結片21c、第2半割片21fを取り除くことによって、図20Dに示す発光モジュール1を得る。そして、発光モジュール1は、例えば図20Eに示すように連結部2cを折り曲げたものとしてもよい。
 本実施形態における実装基板2は、実施形態1における実装基板2と同様、放熱性を向上させることが可能で、且つ、種々の形状に変形可能となる。
 また、本実施形態の発光モジュール1についても、実施形態1における発光モジュール1と同様、放熱性を向上させることが可能で、且つ、種々の形状に変形可能となる。
 本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述したが、この発明の本来の精神および範囲、即ち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な修正および変形が可能である。

Claims (11)

  1.  電子部品を実装可能な実装基板であって、第1金属板により形成され前記電子部品を一面側に搭載可能な伝熱板と、第2金属板により形成されてなり前記伝熱板の他面側に配置され前記電子部品を電気的に接続可能な配線パターンと、前記伝熱板と前記配線パターンとの間に介在する絶縁層とを備え、前記配線パターンは、前記電子部品を電気的に接続可能な複数の単位パターンと、前記複数の単位パターンの並設方向に直交する規定方向の一端側において隣り合う単位パターンどうしを連結し且つ電気的に接続する連結片と、前記規定方向の他端側が開放され前記連結片に至る第1スリットとを有し、前記伝熱板は、前記第1スリットに重なる第2スリットを有することを特徴とする実装基板。
  2.  前記連結片は、上記規定方向に沿った中央線で折り曲げ可能であることを特徴とする請求項1記載の実装基板。
  3.  前記連結片は、前記一端側において前記並設方向に沿った前記各単位パターンの側縁を含む平面よりも突出していることを特徴とする請求項1記載の実装基板。
  4.  前記連結片は、前記単位パターンとの上記並設方向に沿った境界線で折り曲げ可能であることを特徴とする請求項3記載の実装基板。
  5.  前記第1金属板により形成されてなり前記伝熱板の一方の側方に配置された第1側片および他方の側方に配置された第2側片を備え、前記第1側片、前記第2側片は、切断と折り曲げとが可能な第1バー、第2バーそれぞれを介して前記伝熱板に連結されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項4記載の実装基板。
  6.  前記実装基板は長尺の矩形状に形成され、前記並設方向は前記実装基板の長手方向と一致し、前記規定方向は前記実装基板の幅方向と一致し、前記隣り合う単位パターンは、前記連結片から前記規定方向に沿って形成された前記第1スリットを介してそれぞれ矩形状に区分けされていることを特徴とする請求項1記載の実装基板。
  7.  請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の実装基板と、前記実装基板に実装された前記電子部品とを備え、前記電子部品が固体発光素子からなることを特徴とする発光モジュール。
  8.  前記固体発光素子は、LEDチップであることを特徴とする請求項7記載の発光モジュール。
  9.  前記伝熱板は、前記第1金属板がアルミニウム板であり、前記アルミニウム板における前記絶縁層側とは反対側に前記アルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、前記アルミニウム膜に屈折率の異なる2種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されてなることを特徴とする請求項8記載の発光モジュール。
  10.  前記LEDチップから放射された光によって励起されて前記LEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料を含む色変換部を備え、前記色変換部は、前記伝熱板に接していることを特徴とする請求項8または請求項9記載の発光モジュール。
  11.  前記各LEDチップは、厚み方向の一面側に第1電極と第2電極とが設けられたものであり、前記第1電極および前記第2電極の各々がワイヤを介して前記配線パターンと電気的に接続されてなり、前記伝熱板は、前記各ワイヤの各々を通す貫通孔が形成されてなることを特徴とする請求項8ないし請求項10のいずれか1項に記載の発光モジュール。
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