專利名稱：發(fā)光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光模塊，尤其涉及一種安裝有高亮度發(fā)光元件的發(fā)光模塊。
背景技術(shù)：
以LED (Light Emitting Diode ；發(fā)光二極管)為代表的半導(dǎo)體發(fā)光元件由于壽命 長且目視辨認(rèn)性高，因此逐漸使用于交通信號機(jī)器等或汽車的車燈等。此外，LED亦逐漸作 為照明機(jī)器來使用。當(dāng)將LED使用于照明機(jī)器時，由于僅一個LED的亮度不足，因此在一個照明機(jī)器中 會安裝許多個LED。然而，由于LED在發(fā)光時會發(fā)放出許多熱量，因此當(dāng)將LED安裝在由散 熱性差的樹脂材料所構(gòu)成的安裝基板，或個別地將各個LED作成樹脂封裝時，會有LED所放 出的熱量無法良好地散熱至外部，而提早降低LED性能的問題。參照下述專利文獻(xiàn)1，專利文獻(xiàn)1已揭露一種有關(guān)光源單元的技術(shù)，該光源單元將 安裝有已封裝的LED的金屬基座電路基板予以彎曲。具體而言，參照專利文獻(xiàn)1的圖1，將 已封裝的LED 6安裝于表面經(jīng)過絕緣處理的金屬箔1，并使金屬箔在預(yù)定部位彎曲。如此， 使金屬箔1密著于具有散熱性的框體8，而經(jīng)由金屬箔1及框體8將LED 6所放出的熱量良 好地散熱至外部。在下述專利文獻(xiàn)2中，已揭露一種為了將LED所放出的熱量良好地散熱至外部而 將LED安裝至由鋁所構(gòu)成的金屬基板上。參照專利文獻(xiàn)2的圖2，將絕緣性樹脂13被覆于 金屬基板11上面，再將發(fā)光元件15(LED)安裝于形成在該絕緣性樹脂13上面的導(dǎo)電圖案 14上面。借此構(gòu)成，發(fā)光元件16所放出的熱量會經(jīng)由導(dǎo)電圖案14、絕緣性樹脂13、以及金 屬基板11散熱至外部。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-194155號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2006-100753號公報

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明所欲解決的課題)然而，在上述專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，其前提為內(nèi)設(shè)于光源單元的發(fā)光元件 僅為一個已封裝化的LED，而非安裝多個LED。因此，在該專利文獻(xiàn)1的光源單元中，使用于 照明用等的光量會不足。再者，當(dāng)安裝多個LED時，雖可增加單元整體的光量，但當(dāng)增加安 裝的LED數(shù)目時，增加的量亦會使放出的熱量變多。因此，若LED所放出的熱量未良好地散 熱時，會有單元整體的溫度變高、LED的轉(zhuǎn)換效率降低、以及因熱量而損壞LED的憂慮。在專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)中，在固著有LED的發(fā)光元件15的導(dǎo)電圖案14以及金 屬基板11之間存在有絕緣性樹脂13。為了提升散熱性，絕緣性樹脂13為高密度填充有填料的樹脂，與金屬相比熱阻較高。因此，當(dāng)采用例如流通200mA以上的大電流的高亮度LED 作為發(fā)光元件16時，專利文獻(xiàn)2所記載的構(gòu)成會有散熱不足的憂慮。此外，在專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)中，金屬基板11為平坦的板的狀態(tài)。因此，難以 使安裝有該LED的金屬基板11內(nèi)建至例如作成復(fù)雜形狀的機(jī)組內(nèi)部(例如汽車的角落部 或游戲機(jī)的內(nèi)部)。本發(fā)明鑒于上述問題而研創(chuàng)，本發(fā)明主要的目的在于提供一種可確保高散熱性， 并可內(nèi)設(shè)于各種形狀的機(jī)組的發(fā)光模塊。(解決課題的手段)本發(fā)明的發(fā)光模塊具備有金屬基板，其一主面被絕緣層被覆；導(dǎo)電圖案，形成于 所述絕緣層的主面；以及發(fā)光元件，與所述導(dǎo)電圖案電性連接；其中，于所述金屬基板從另 一主面設(shè)置溝，并在設(shè)置有所述溝的部位將所述金屬基板彎曲至與安裝有所述發(fā)光元件的 側(cè)的相反側(cè)。本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法具備有于被覆金屬基板一主面的絕緣層主面形成 導(dǎo)電圖案的步驟；于金屬基板從另一主面設(shè)置溝的步驟；將發(fā)光元件固著于所述金屬基板 的所述一主面，并將所述發(fā)光元件與所述導(dǎo)電圖案予以電性連接的步驟；以及在設(shè)置有所 述溝的部位，使所述金屬基板彎曲至與安裝有所述發(fā)光元件的側(cè)的相反側(cè)。本發(fā)明另一態(tài)樣的發(fā)光模塊的制造方法具備有在被覆基板一主面的絕緣層表面 形成用以構(gòu)成多個單元的導(dǎo)電圖案的步驟；在與所述單元的交界對應(yīng)的部位的所述基板的 所述一主面與另一主面形成分離溝，并在與所述單元彎曲的部位對應(yīng)的所述基板設(shè)置溝的 步驟；將發(fā)光元件固著于所述基板的各所述單元，并將所述發(fā)光元件與所述導(dǎo)電圖案予以 電性連接的步驟；在設(shè)置有所述分離溝的部位將所述基板分離成所述各單元的步驟；以及 在設(shè)置有所述溝的部位使所述各單元的所述基板彎曲至與安裝有所述發(fā)光元件的側(cè)的相 反側(cè)的步驟。(發(fā)明的效果)依據(jù)本發(fā)明的發(fā)光模塊，在安裝有發(fā)光元件的金屬基板從背面設(shè)置溝，并在設(shè)置 有該溝的部位使金屬基板彎曲。借此，由于可容易地將金屬基板彎曲成預(yù)定的角度，因此可 根據(jù)發(fā)光模塊所要組入的機(jī)組(set)形狀，來構(gòu)成金屬基板以預(yù)定角度彎曲的發(fā)光模塊。并且，由于在從背面設(shè)置有溝的部位使金屬基板彎曲，因此能降低因?yàn)榻饘倩?彎曲所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。從而，防止設(shè)置在金屬基板上面的絕緣層與導(dǎo)電圖案因此彎曲應(yīng) 力而損傷。此外，局部性地去除被覆金屬基板的絕緣層而設(shè)置開口部，并將發(fā)光元件固著于 露出于該開口部底面的金屬基板上面。因此，由于從發(fā)光元件所產(chǎn)生的熱量直接傳導(dǎo)至金 屬基板而散熱至外部，故能抑制發(fā)光元件的溫度上升。由于發(fā)光元件不用固著于絕緣層上 面，因此無須為了降低熱阻而在絕緣層混入多量的填料。因此，可用樹脂材料作為主體來構(gòu) 成絕緣層，且由于此種方式構(gòu)成的絕緣層的柔軟性佳，因此能防止因?yàn)樯鲜龅膹澢鷳?yīng)力而 損害絕緣層或?qū)щ妶D案。在制造方法上，由于在形成有溝的部位彎曲金屬基板，因此能通過變化溝的形狀 而容易地調(diào)節(jié)金屬基板的彎曲角度。在由一片基板形成多個單元(發(fā)光模塊)的情形時，能在相同的步驟中加工形成在各單元彼此間的分離用分離溝以及用以使金屬基板彎曲而設(shè)置的溝。因此，抑制對金屬 基板施予彎曲加工而造成的步驟增加。 當(dāng)在加熱基板后施予彎曲加工時，由于在被覆金屬基板的絕緣層軟化的狀態(tài)下進(jìn) 行彎曲加工，因此通過絕緣層緩和伴隨彎曲加工時所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。從而，防止因?yàn)榻饘?基板的彎曲加工而損傷形成在金屬基板彎曲部位的導(dǎo)電圖案以及絕緣層。


圖IA是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的構(gòu)成圖的剖面圖，圖IB為顯示本發(fā)明的發(fā)光模 塊的構(gòu)成圖的平面圖。圖2A及圖2B是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的構(gòu)成圖的剖面圖。圖3A及圖;3B是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的構(gòu)成圖的剖面圖。圖4A及圖4B是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的剖面圖，圖4C為顯示本 發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的平面圖。圖5A至圖5C是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的剖面圖，圖5D為顯示本 發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的平面圖。圖6A是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的剖面圖，圖6B為顯示本發(fā)明的 發(fā)光模塊的制造方法的圖的平面圖。圖7A是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的斜視圖，圖7B為顯示本發(fā)明的 發(fā)光模塊的制造方法的圖的剖面圖，圖7C為顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的平 面圖。圖8A至圖8C是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的剖面圖。圖9A及圖9B是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的剖面圖。圖IOA及圖IOB是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的剖面圖，圖IOC為顯 示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的平面圖。圖IlA及圖IlB是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的剖面圖，圖IlC為顯 示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的平面圖。圖12A是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的剖面圖，圖12B為顯示本發(fā)明 的發(fā)光模塊的制造方法的圖的平面圖。圖13A及圖13B是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的剖面圖。圖14A至圖14E是顯示于本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法中，將金屬基板彎曲的實(shí) 驗(yàn)結(jié)果的圖，圖14A為顯示實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的照片，圖14B至圖14E為SEM影像。主要元件符號說明10發(fā)光模塊11、12 金屬基板12B 第 二側(cè)面12D 第四側(cè)面14、14A、14B 導(dǎo)電圖案16金屬細(xì)線18 凹部
11A、IlBUlC 模塊部 12A第一側(cè)面 12C第三側(cè)面 13彎曲部 15半導(dǎo)體裝置 17反射框 19安裝基板
20發(fā)光元件22氧化膜26接合材30側(cè)面34被覆層
21導(dǎo)電路 24,42 絕緣層 28底面 32密封樹脂 36第一傾斜部 40基板
46單元
54第一溝
58溝 38第二傾斜部44 導(dǎo)電箔48 開口部56 第二溝
具體實(shí)施例方式<第一實(shí)施方案發(fā)光模塊的構(gòu)成>在本實(shí)施方案中，參照圖1A、圖IB至圖3A、圖;3B來說明發(fā)光模塊10的構(gòu)成。圖IA是發(fā)光模塊10的剖面圖，圖IB是從上方觀看發(fā)光模塊10時的平面圖。參照圖1A，發(fā)光模塊10主要是由下述構(gòu)件所構(gòu)成金屬基板12 ；絕緣層對，被覆 金屬基板12的上面；導(dǎo)電圖案14，形成于絕緣層M上面；以及發(fā)光元件20，固著于金屬基 板12上面，并與導(dǎo)電圖案14電性連接。發(fā)光模塊10為在一片板狀的金屬基板12上面安裝有多個發(fā)光元件20。而且，經(jīng) 由導(dǎo)電圖案14及金屬細(xì)線16來串聯(lián)連接這些發(fā)光元件20。當(dāng)對以這種方式所構(gòu)成的發(fā)光 模塊10供給直流電流時，發(fā)光元件20會發(fā)出預(yù)定顏色的光，而使發(fā)光模塊10作為例如螢 光燈的照明器具而作用。金屬基板12是由銅或鋁等金屬所構(gòu)成的基板，且例如厚度為0. 5mm至2. Omm左 右，寬度為5mm至20mm左右，長度為IOcm至50cm左右。為了確保預(yù)定的光量，多個發(fā)光元 件20配置成列(column)狀，因此金屬基板12呈現(xiàn)非常細(xì)長的形狀。而且，于金屬基板12 的長邊方向的兩端形成與外部電源連接的外部連接端子。該端子可為插入型的連接器，亦 可為將配線焊接至導(dǎo)電圖案14的。金屬基板12上面被由以樹脂為主體的材料所構(gòu)成的絕緣層M所被覆，而在該絕 緣層M上面形成預(yù)定形狀的導(dǎo)電圖案14。固著在金屬基板12上面的發(fā)光元件20經(jīng)由金 屬細(xì)線16而與導(dǎo)電圖案14連接。導(dǎo)電圖案14形成在絕緣層M上面，且作為使各發(fā)光元件20導(dǎo)通的路徑的一部分 而作用。該導(dǎo)電圖案14通過將設(shè)置于絕緣層M上面的由銅所構(gòu)成的導(dǎo)電箔予以蝕刻而形 成。此外，設(shè)置于金屬基板12兩端的導(dǎo)電圖案14有時亦會作為與外部連接的外部連接端 子而作用。在本實(shí)施方案的發(fā)光模塊中，設(shè)置有使金屬基板12朝厚度方向彎曲的彎曲部13。 在此，將兩個彎曲部13作為交界，將發(fā)光模塊10區(qū)分成模塊部11A、11B、11C。于各模塊部 配置有彼此連接的預(yù)定數(shù)目的發(fā)光元件20，各模塊部的金屬基板12形成為平坦?fàn)?。彎曲?3于金屬基板12的背面設(shè)置溝，且為沿著該溝使金屬基板12彎曲的部 位。在此，于金屬基板12從背面設(shè)置剖面為V字型的溝，并以要封閉該溝的方式彎曲金屬 基板12。亦即，在彎曲部13使金屬基板12彎曲的方向與在金屬基板12安裝有發(fā)光元件20的方向?yàn)橄喾捶较颉Ｔ诟綀D上，發(fā)光元件20固著于金屬基板12上面，在彎曲部13，金屬 基板12朝下方向彎曲。通過彎曲部13所區(qū)劃的各模塊部通過跨設(shè)彎曲部13延伸的導(dǎo)電圖案而電性連 接。具體而言，在左端的模塊部IlA與中央的模塊部IlB間延伸有導(dǎo)電圖案14A。該導(dǎo)電圖 案14A跨設(shè)于彎曲部13的上方而從模塊部IlA延伸至模塊部11B。更具體而言，位于模塊 部IlA右端的發(fā)光元件20經(jīng)由金屬細(xì)線16及導(dǎo)電圖案14A而與位于模塊部IlB左端的發(fā) 光元件20電性連接。同樣地，中央部的模塊部IlB與右端的模塊部IlC通過跨設(shè)延伸于位于兩者間的 彎曲部13上方的導(dǎo)電圖案而連接。如上所述，通過跨設(shè)于彎曲部13上方而設(shè)置的導(dǎo)電圖案14A、14B，可將被彎曲部 13所區(qū)劃的各模塊11A、11B、11C所含有的所有發(fā)光元件20予以電性連接。在此，可使用金屬細(xì)線等連接手段來取代導(dǎo)電圖案14A、14B。在此情形中，經(jīng)由金 屬細(xì)線來連接模塊部IlA右端的導(dǎo)電圖案14與模塊部IlB左端的導(dǎo)電圖案14。參照圖1B，金屬基板12具有屬于長邊方向側(cè)面的第一側(cè)面12A與第二側(cè)面12B， 以及屬于短邊方向側(cè)面的第三側(cè)面12C與第四側(cè)面12D。如上所述，本實(shí)施方案的金屬基 板12例如寬度為2mm至50mm左右，長度為5cm至50cm左右的細(xì)長形狀，并于長軸方向以 列狀態(tài)配置發(fā)光元件20及導(dǎo)電圖案14。在附圖上，以虛線顯示彎曲部13，彎曲部13從第一側(cè)面12A連續(xù)形成至第二側(cè)面 12B。換言之，在彎曲部13中，設(shè)置于金屬基板12背面的溝從第一側(cè)面12A連續(xù)形成至第 二側(cè)面12B。如此，具有容易進(jìn)行彎曲部13的金屬基板12的彎曲加工的優(yōu)點(diǎn)。在上述說明中，雖于金屬基板12設(shè)置兩個彎曲部13，但亦可于金屬基板12設(shè)置更 多的彎曲部13。此外，圖IA中，彎曲部13的角度θ 1雖為鈍角(例如150度)，但該角度 θ 1亦可為直角或銳角。此外，參照圖1Α，在彎曲部13中，亦可在金屬基板12上面設(shè)置溝，而以在附圖上金 屬基板12整體朝下方凸起的方式來進(jìn)行彎曲加工。此外，在彎曲部13中，亦可從金屬基板 12的上面及下面雙方形成溝，并在此部位進(jìn)行彎曲加工。接著，參照圖2Α、圖2Β與圖3Α、圖3Β，說明安裝于金屬基板12的發(fā)光元件20等的 詳細(xì)構(gòu)成。圖2Α是圖IB所示的A-A'線的剖面圖，圖2Β是圖IB所示的B-B'線的剖面圖。參照圖2Α及圖2Β，在本實(shí)施方案中，局部性地去除絕緣層M以設(shè)置開口部48，將 發(fā)光元件20安裝于從該開口部48所露出的金屬基板12上面。在本實(shí)施方案中，形成局部 性地將金屬基板12上面作成凹狀而設(shè)置的凹部18，使發(fā)光元件20收容于該凹部18。以下詳述此種構(gòu)成的發(fā)光模塊10。首先，在金屬基板12由鋁所構(gòu)成的情形中，以將鋁予以陽極氧化而產(chǎn)生的氧化膜 (氧化鋁膜=Al2(SO4)3)來被覆金屬基板12的上面及下面。參照圖2Α，被覆金屬基板12的 氧化膜22的厚度例如為1 μ m至10 μ m左右。參照圖2B，金屬基板12的側(cè)面成為朝外側(cè)突出的形狀。具體而言，金屬基板12的 側(cè)面是由下列方式所構(gòu)成第一傾斜部36，從金屬基板12上面連續(xù)地朝外側(cè)傾斜；以及第 二傾斜部38，從金屬基板12下面連續(xù)地朝外側(cè)傾斜。借此構(gòu)成，可將金屬基板12側(cè)面的面積作成比平坦?fàn)顟B(tài)時還大，而增加從金屬基板12側(cè)面散熱至外部的熱量。由于金屬基板 12側(cè)面未被熱阻大的氧化膜22所被覆，而為露出散熱性佳的金屬材料的面，因此通過此構(gòu) 成能提升模塊整體的散熱性。參照圖2A，金屬基板12上面被由混入有Al2O3等填料的樹脂(熱可塑性樹脂或熱 硬化性樹脂)所構(gòu)成的絕緣層M所被覆。絕緣層M的厚度例如為50μπι左右。絕緣層M 具有使金屬基板12與導(dǎo)電圖案14絕緣的功能。此外，于絕緣層M混入多量的填料，借此 能使絕緣層M的熱膨脹系數(shù)接近金屬基板12，而降低絕緣層M的熱阻。例如，于絕緣層 24含有70體積％至80體積％左右的填料。所含有的填料的平均粒徑例如為4 μ m左右或 10 μ m左右。在本實(shí)施方案中，由于發(fā)光元件20未載置于絕緣層M的上面，因此能減少絕緣層 M所含有的填料量。亦可僅通過未含有填料的樹脂來構(gòu)成絕緣層M。具體而言，絕緣層M 所含有的填料量能設(shè)成例如50體積％以下。通過上述方式，能提升絕緣層M的柔軟性。因 此，即使對金屬基板12進(jìn)行用以形成圖IA所示的彎曲部13的彎曲加工，亦會通過絕緣層 M緩和伴隨彎曲加工所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，而防止彎曲加工損傷絕緣層M與導(dǎo)電圖案14。發(fā)光元件20上面具有兩個電極(陽極電極與陰極電極)，且發(fā)出預(yù)定顏色的光 的元件。發(fā)光元件20的構(gòu)成于由GaAs或GaN等所構(gòu)成的半導(dǎo)體基板上面層迭N型半導(dǎo) 體層與P型半導(dǎo)體層而構(gòu)成。發(fā)光元件20的具體大小例如為縱X橫X厚度=0.3mm至 1. OmmXO. 3mm至1. OmmXO. Imm左右。發(fā)光元件20的厚度根據(jù)所發(fā)光的光的顏色而不同， 例如發(fā)出紅色光的發(fā)光元件20的厚度為100 μ m至3000 μ m左右，發(fā)出綠色光的發(fā)光元件 20的厚度為100 μ m左右，發(fā)出藍(lán)色光的發(fā)光元件20的厚度為IOOym左右。當(dāng)對發(fā)光元件 20施加電壓時，會從上面及側(cè)面的上部發(fā)光。在此，由于本發(fā)明的發(fā)光模塊10的構(gòu)成具有 良好的散熱性，因此特別適用于例如通過IOOmA以上的電流的發(fā)光元件20(功率LED)。在圖2A中，以反白箭頭表示發(fā)光元件20所發(fā)出的光。從發(fā)光元件20上面所發(fā)出 的光會直接照射至上方。另一方面，從發(fā)光元件20側(cè)面朝側(cè)方所發(fā)出的光會在凹部18的 側(cè)面30朝上方反射。由于發(fā)光元件被混入有螢光體的封裝樹脂被覆，因此發(fā)光元件20所 發(fā)出的光會穿透封裝樹脂32朝外部發(fā)光。于發(fā)光元件20上面設(shè)置兩個電極(陽極電極與陰極電極)，這兩個電極經(jīng)由金屬 細(xì)線16而與導(dǎo)電圖案14連接。在此，發(fā)光元件20的電極與金屬細(xì)線16的連接部被封裝 樹脂32被覆。參照圖2A，說明安裝有LED的發(fā)光元件20的部位的形狀。首先，將絕緣層M以圓 形的形狀局部性地去除，借此設(shè)置開口部48。接著，在從開口部48的內(nèi)側(cè)露出的金屬基板 12上面形成凹狀借此形成凹部18，將發(fā)光元件20固著于該凹部18的底面觀。并且，通過 填充于凹部18及開口部48的封裝樹脂32來被覆發(fā)光元件20。從上面將金屬基板12形成凹狀借此設(shè)置凹部18，底面28呈圓形狀。凹部18的 側(cè)面作為用以將從發(fā)光元件20側(cè)面朝側(cè)方發(fā)出的光反射至上方的反照器(reflector)而 作用，側(cè)面30的外側(cè)與底面觀所形成的角度θ 2的角度例如為40度至60度左右。此外， 凹部18的深度可比發(fā)光元件20的厚度還長，亦可比發(fā)光元件20的厚度還短。例如，當(dāng)將 凹部18的厚度作成比加算發(fā)光元件20與接合材沈的厚度后的長度還長時，能將發(fā)光元件 20收容于凹部18，使發(fā)光元件20的上面位于比金屬基板12的上面還下方。借此，有助于模塊整體的薄型化。凹部18的底面觀、側(cè)面30、及其周邊部的金屬基板12的上面被被覆層34被覆。 作為被覆層；34的材料，采用通過鍍覆處理所形成的金或銀。此外，當(dāng)采用反射率比金屬基 板12的反射率還大的材料(例如金或銀)作為被覆層34的材料時，能更有效率地使從發(fā) 光元件20朝側(cè)方發(fā)出的光朝上方反射。此外，在發(fā)光模塊10的制造步驟中，被覆層34具 有防止金屬露出的凹部18的內(nèi)壁被氧化的功能。在凹部的底面觀，去除被覆金屬基板12表面的氧化膜22。氧化膜22的熱阻比構(gòu) 成金屬基板12的金屬的熱阻還大。因此，通過從安裝有發(fā)光元件20的凹部18底面去除氧 化膜22來降低金屬基板12整體的熱阻。封裝樹脂32填充于凹部18及開口部48以封裝發(fā)光元件20。封裝樹脂32是于 耐熱性佳的硅樹脂混入螢光體而構(gòu)成的。例如，當(dāng)發(fā)光元件20發(fā)出藍(lán)色的光，而封裝樹脂 32混入黃色的螢光體時，穿透封裝樹脂32的光會變成白色。因此，可利用發(fā)光模塊10作為 發(fā)出白色光的照明器具。此外，面向開口部48的絕緣層M的側(cè)面成為露出填料的粗糙面。 借此，在屬于粗糙面的絕緣層M的側(cè)面與封裝樹脂32間會產(chǎn)生錨固(anchor)效應(yīng)，而具 有防止封裝樹脂32剝離的優(yōu)點(diǎn)。參照圖2A，亦可以全面性被覆金屬細(xì)線16的方式來形成封裝樹脂32。在此情形 中，金屬細(xì)線與發(fā)光元件20的連接部以及金屬細(xì)線16與導(dǎo)電圖案14的連接部亦被封裝樹 脂32被覆。接合材沈具有使發(fā)光元件20的下面與凹部18接著的功能。由于發(fā)光元件20的 下面未具有電極，因此接合材26可為由絕緣性的樹脂所構(gòu)成，但為了提升散熱性，亦可為 由焊材等金屬所構(gòu)成。此外，由于凹部18的底面是由焊材的潤濕性佳的銀等所構(gòu)成的鍍覆 膜(被覆層34)所被覆，因此能容易采用焊材作為接合材26。在本發(fā)明中，將裸發(fā)光元件20安裝于金屬基板12上面，借此具有非常有效率地將 發(fā)光元件20所產(chǎn)生的熱量散熱至外部的優(yōu)點(diǎn)。具體而言，在上述現(xiàn)有例中，由于將發(fā)光元 件安裝于形成在絕緣層上面的導(dǎo)電圖案，因此絕緣層阻礙熱量的傳導(dǎo)，而難以有效率地將 發(fā)光元件20所放出的熱量散熱至外部。另一方面，在本發(fā)明中，在安裝發(fā)光元件20的區(qū)域 中去除絕緣層M及氧化膜22而形成開口部48，將發(fā)光元件20固著于從該開口部48所露 出的金屬基板12的表面。借此，由于發(fā)光元件20所產(chǎn)生的熱量會迅速地傳導(dǎo)至金屬基板 12而散熱至外部，因此抑制發(fā)光元件20的溫度上升。并且，由于抑制溫度上升，故亦抑制封 裝樹脂32的劣化。依據(jù)本發(fā)明，能將設(shè)置于金屬基板12上面的凹部18側(cè)面作為反射器來利用。具 體而言，參照圖2A，凹部18的側(cè)面形成為隨著愈接近金屬基板12的上面寬度愈會變寬的傾 斜面。因此，藉該側(cè)面30來反射從發(fā)光元件20側(cè)面朝側(cè)方發(fā)出的光，使光朝上方照射。亦 即，收容發(fā)光元件20的凹部18的側(cè)面30兼具作為反射器的功能。因此，由于無須如一般 的發(fā)光模塊另外準(zhǔn)備反射器，因此能減少零件數(shù)目而降低成本。此外，如上所述，通過反射 率大的材料來被覆凹部的側(cè)面30，因此能提高作為側(cè)面30的反射器的功能。參照圖3A，說明將發(fā)光元件20安裝于金屬基板12的其他構(gòu)成。在圖3A所示的構(gòu) 成中，不設(shè)置上述的凹部18，而是通過接合材沈直接將發(fā)光元件20安裝于從開口部48露 出的金屬基板12上面。然后，被覆發(fā)光元件20的側(cè)面及上面，并以填充于開口部48的方式來形成封裝樹脂32。如上述所說明，在本實(shí)施方案中，直接將發(fā)光元件20固著于金屬基板12上面。因 此，可降低絕緣層M所含有的填料量，而能將絕緣層M作成柔軟性佳的絕緣層。借此，即 使于圖IA所示的彎曲部13彎曲金屬基板12，亦會防止伴隨該彎曲而損傷絕緣層M及導(dǎo)電 圖案14。接著參照圖3B，說明將已封裝的發(fā)光元件20安裝于金屬基板12而成為半導(dǎo)體裝 置15的構(gòu)造。半導(dǎo)體裝置15是由下述構(gòu)件所構(gòu)成安裝基板19 ；發(fā)光元件20，安裝于安裝基板 19上面；反射框17，以包圍發(fā)光元件20的方式固著于安裝基板19上面；封裝樹脂32，封裝 發(fā)光元件20 ；以及導(dǎo)電路21，與發(fā)光元件20電性連接。安裝基板19是由玻璃環(huán)氧樹脂等樹脂材料或陶瓷等無機(jī)物所構(gòu)成，具有機(jī)械性 地支持發(fā)光元件20的功能。于安裝基板19上面配置發(fā)光元件20及反射框17。具體而言， 發(fā)光元件20配置于安裝基板19上面的中央部附近，并以包圍該發(fā)光元件20的方式將反射 框17固著于安裝基板19上面。反射框17將鋁等金屬形成為框狀，且內(nèi)側(cè)的側(cè)面形成為下部較上部靠近內(nèi)側(cè)的 傾斜面。因此，從發(fā)光元件20的側(cè)面朝側(cè)方發(fā)出的光會在反射框17的內(nèi)側(cè)側(cè)面朝上方反 射。此外，在反射框17包圍的區(qū)域填充用以封裝發(fā)光元件20的封裝樹脂32。導(dǎo)電路21從安裝基板19上面配線至下面。在安裝基板19上面，導(dǎo)電路21經(jīng)由 金屬細(xì)線16而與發(fā)光元件20電性連接。而，形成于安裝基板19下面的導(dǎo)電路21經(jīng)由接 合材26而與形成于金屬基板12上面的導(dǎo)電圖案14連接。<第二實(shí)施方案發(fā)光模塊的制造方法>其次，參照圖4A-4C至圖13A-13B，說明上述構(gòu)成的發(fā)光模塊10的制造方法。第一步驟參照圖4A-4C。參照圖4A-4C，首先，準(zhǔn)備成為發(fā)光模塊10的基材的基板40，并形成導(dǎo)電圖案。參照圖4A，首先，基板40是由例如以銅或鋁為主材料的金屬所構(gòu)成，厚度為0. 5mm 至2. Omm左右?；?0的平面大小例如為ImX Im左右，由一片基板40制造多個發(fā)光模塊。 在基板40為由鋁所構(gòu)成的基板的情形時，基板40的上面及下面被上述的陽極氧化膜所被覆。基板40上面全面性地被厚度50 μ m左右的絕緣層42被覆。該絕緣層42的組成 與上述的絕緣層M相同，由高密度填充有填料的樹脂材料(熱可塑性樹脂或熱硬化性樹 脂)所構(gòu)成。在此，為了防止后續(xù)的步驟中因?yàn)榛宓膹澢鴵p傷導(dǎo)電圖案，絕緣層對可 通過含有少量的填料(例如填充率為50體積％以下)的樹脂所構(gòu)成，亦可僅由樹脂材料所 構(gòu)成。此外，于絕緣層42上面全面性地形成由厚度50 μ m左右的銅所構(gòu)成的導(dǎo)電箔44。接著參照圖4B，進(jìn)行選擇性的濕蝕刻，借此將導(dǎo)電箔44予以圖案化以形成導(dǎo)電圖 案14。該導(dǎo)電圖案14于設(shè)置在基板40的每個單元46具有相同的形狀。在此，所謂單元 46指構(gòu)成一個發(fā)光模塊的部位。圖4C是顯示完成此步驟的基板40的平面圖。在此，單元46彼此間的交界以虛線 表示。單元46的形狀例如縱X橫=30cmX0. 5cm左右，具有非常細(xì)長的形狀。第二步驟參照圖5A-5D。
接著參照圖5A-5D，針對基板40的各個單元46，局部性地去除絕緣層以設(shè)置開口 部48。參照圖5A，從上方照射雷射至絕緣層42。在此，照射的雷射以箭頭來表示，針對對 應(yīng)于載置發(fā)光元件的部分的絕緣層42照射雷射。在此，所使用的雷射優(yōu)選為YAG(Yttrium Aluminum Garnet 釔鋁石榴石)雷射。參照圖5B及圖5C，通過上述雷射照射將絕緣層42局部性地以圓形或長方形的方 式去除以形成開口部48。參照圖5C，雷射照射不僅去除絕緣層42，亦去除被覆基板40上面 的氧化膜22。因此，從開口部48的底面露出構(gòu)成基板40的金屬材料(例如鋁)。參照圖5D，上述開口部48為圓形或長方形，且對應(yīng)固著各單元46的發(fā)光元件的區(qū) 域而設(shè)置。在此，開口部48的平面大小形成為較后續(xù)的步驟中形成于開口部48內(nèi)部的凹 部還大。亦即，開口部48的外周端部從形成預(yù)定的凹部外周端部被間隔。借此，能防止因 為進(jìn)行用以形成凹部的沖壓的沖擊而破壞脆性的絕緣層42。第三步驟參照圖6A-6B。接著參照圖6A-6B，從開口部48露出的基板40的上面形成凹部18。凹部18的形 成可采用選擇性地蝕刻、鉆孔加工、沖壓加工等，在此步驟中采用沖壓加工。圖6A顯示所形成的凹部18的形狀。通過沖壓加工形成底面觀為圓形而側(cè)面30為 傾斜面的凹部18。所形成的凹部18的深度可為在后續(xù)的步驟中完全收容所安裝的發(fā)光元 件的深度，亦可為部分性地收容發(fā)光元件的深度。具體而言，凹部18的深度例如為100 μ m 至300 μ m左右。參照圖6B，以上述方法在各單元46載置發(fā)光元件的預(yù)定區(qū)域形成凹部18。第四步驟參照圖7A-7C及圖8A-8C。在此步驟中，于各單元46彼此間設(shè)置分離用的分離溝(第一溝M及第二溝56)， 并于各單元46設(shè)置彎曲用的溝58。在此步驟中，能通過高速旋轉(zhuǎn)切鋸一并地形成這些溝。圖7A是形成這些溝后的基板40的傾斜圖，圖7B是圖7A的B-B'剖線的剖面圖， 圖7C是從下方觀看圖7A所示的基板40的平面圖。在圖7A中，為了顯示形成于基板40的溝58，顯示將形成有絕緣層42的基板40主 面置于下面的狀態(tài)的基板40。在此，第一溝M及第二溝56、與溝58對應(yīng)基板40的一側(cè)邊 平行地形成。而且，溝58相對于第一溝M及第二溝56而形成于直角方向。溝58是在后續(xù)步驟中用以彎曲各單元46所設(shè)置的溝，在此呈V字型的剖面形狀。 溝58的深度設(shè)定得比基板40的厚度還淺，當(dāng)基板40的厚度例如為1. 5mm時，溝58的深度 為1. Omm左右。參照圖7B及圖7C，于各單元46彼此間，從形成有絕緣層42的主面形成第一溝54， 從相反面形成第二溝56。兩條溝的剖面呈V字型的形狀。由于加算第一溝M與第二溝56 的深度后的長度設(shè)定成比基板40的厚度還短，因此在形成兩條溝后，整體基板40仍是一片 基板的狀態(tài)。在此，第一溝M及第二溝56可形成為兩者的大小(深度)相同，亦可形成為 一方比另一方還大。此外，亦可僅設(shè)置第一溝M與第二溝56的任一方。參照圖8A-8C，說明本步驟所形成的溝58的剖面形狀。圖8A-8C的各圖是顯示用 以彎曲基板而設(shè)置的溝58的各種形狀的剖面圖。在本實(shí)施型態(tài)中，例如圖1A-1B所示于一片金屬基板12 (上述的單元46)設(shè)置多個模塊部IlAUlB等，并在模塊部彼此間的交界形成使彎曲加工容易進(jìn)行的溝58。因此，只 要是容易進(jìn)行金屬基板的彎曲的形狀，即可采用各種形狀作為溝58的剖面形狀。在圖8A中，具有V字型剖面形狀的溝58形成于模塊部IlA與模塊部IlB的交界。 在此，形成V字型的溝58的角度θ 3例如為30度至90度左右，對應(yīng)基板40所彎曲的角度 而變更。參照圖8Β，在此于模塊部IlA與模塊部IlB的交界形成剖面為四角形形狀的溝 58。由于通過四角形形狀的溝58亦會使形成有溝58的區(qū)域的基板40厚度變薄，因此在此 區(qū)域中能容易地彎曲基板40。在此，亦可將溝58上面形成曲面形狀，而將溝58的形狀形成 為U字形狀。參照圖8C，在此于模塊部IlA與模塊部IlB的交界形成多個溝58。通過設(shè)置上述 多個溝58，能容易彎曲基板40，并降低基板40彎曲時對絕緣層42與導(dǎo)電圖案14造成的損 害。在此，設(shè)置有多個溝58的剖面形狀亦可為四角形形狀以外的形狀，例如亦可為上述的 V字型或U字型等剖面形狀。第五步驟參照圖9Α-9Β。在本步驟通過被覆層34被覆從開口部48露出的基板40的表面。具體而言，將金屬構(gòu)成的基板40作為電極來使用，并使基板40通電，借此于開口 部48所露出的基板40表面被覆屬于鍍覆膜的被覆層34。亦即，通過電解鍍覆處理形成被 覆層34。作為被覆層34的材料，采用金或銀等。此外，為了防止鍍覆膜附著于第一溝Μ、 第二溝56及溝58(參照圖7A-7C)的表面，只要以阻劑被覆這些部位的表面即可。此外，由 于基板40的背面被屬于絕緣物的氧化膜所被覆，因此不會附著鍍覆膜。在此步驟中，通過被覆層34被覆凹部18，能防止例如由鋁所構(gòu)成的金屬面氧化。 并且，通過被覆層34被覆凹部18的底面觀，只要被覆層34為銀等焊材濕潤性佳的材料，在 后續(xù)的步驟中能容易地通過焊材來安裝發(fā)光元件。再者，通過高反射率的材料所構(gòu)成的被 覆層34被覆凹部18的側(cè)面30，能提升側(cè)面30作為反照器的功能。第六步驟參照圖10A-10C。接著，將發(fā)光元件20 (LED晶片)安裝至各單元46的凹部18，并予以電性連接。參照圖IOA及圖10B，發(fā)光元件20的下面通過接合材沈而安裝至凹部18的底面 28。由于發(fā)光元件20的下面未具有電極，因此接合材沈可采用由樹脂所構(gòu)成的絕緣性接 著劑或?qū)щ娦越又牡碾p方。再者，以導(dǎo)電性接著材而言，可采用焊材或?qū)щ娦愿嗟碾p方。 此外，由于凹部18的底面觀是由對焊材的濕潤性佳的銀等鍍覆膜所構(gòu)成，因此相比于絕緣 性材料，能采用熱傳導(dǎo)性佳的焊材作為接合材26。完成發(fā)光元件20的固著后，經(jīng)由金屬細(xì)線16來連接設(shè)置于發(fā)光元件20上面的各 電極與導(dǎo)電圖案14。第七步驟參照圖11A-11C。接著，使封裝樹脂32填充至設(shè)置于基板40的各單元46的凹部，以封裝發(fā)光元件 20。封裝樹脂32是由混入有螢光體的硅樹脂所構(gòu)成，且以液狀或半固態(tài)狀的狀態(tài)將封裝樹 脂32填充至凹部18及開口部48并使之固化。借此，發(fā)光元件20的側(cè)面與上面以及發(fā)光 元件20與金屬細(xì)線16的連接部會被封裝樹脂32被覆。對各凹部18個別地供給封裝樹脂32并予以封裝，借此與在基板40上面整體性地形成封裝樹脂32的情形相比，抑制封裝樹脂32所含有的螢光體的分隔。因此，發(fā)光模塊所 發(fā)出的顏色會均勻化。第八步驟參照圖12A-12B。接著，于形成第一溝M及第二溝56的部位將基板40分離成各單元46。由于在各單元46彼此間形成兩條溝，因此能容易地進(jìn)行基板40的分離。作為該分 離方法，能采用沖壓機(jī)所進(jìn)行的沖切、切割、或于形成兩條溝的部位進(jìn)行基板40的彎曲等。第九步驟參照圖13A-13B。在此步驟中，對在前步驟中已分離的各單元的金屬基板12進(jìn)行彎曲加工。圖13A 是施予彎曲加工前的金屬基板12的剖面圖，圖1 是進(jìn)行彎曲加工后的金屬基板12的剖 面圖。此步驟的彎曲是例如固定金屬基板12的側(cè)面來進(jìn)行的。具體而言，如圖1 所 示，在模塊部IlB與模塊部IlC的交界(設(shè)置有溝58的部分)將金屬基板12予以彎曲的 情形時，首先，從側(cè)面固定模塊部IlA與模塊部IlB的金屬基板12。接著，從上方推壓模塊 部11C，借此在設(shè)置有溝58的部位使金屬基板12彎曲，而形成圖1 所示的彎曲部13。在此，上述金屬基板12的彎曲亦可使用模具來進(jìn)行。在此情形時，首先，準(zhǔn)備上部 已加工成圖IA所示形狀的模具，在該模具上面載置圖13A所示狀態(tài)的金屬基板12。接著， 當(dāng)從上方朝模塊部IlA與模塊部IlC施加推壓力時，在兩條溝58的部位金屬基板12會彎 曲ο接著，在模塊部IlA與模塊部IlB的交界(設(shè)置有溝58的部位)將金屬基板12 予以彎曲。在此情形時，固定模塊部IlB與模塊部11C，從上方推壓模塊部11A，借此在模塊 部IlA與模塊部IlB的交界彎曲金屬基板12。上述此步驟的彎曲優(yōu)選為在加熱金屬基板12、絕緣層24、以及導(dǎo)電圖案14的狀態(tài) 下進(jìn)行。借此，由于在高溫下的導(dǎo)電圖案的彈性區(qū)域較廣，而緩和彎曲金屬基板12時的彎 曲應(yīng)力，因此防止導(dǎo)電圖案14及絕緣層M的破損。具體而言，加熱時的溫度優(yōu)選為80°C以 上。此部分的實(shí)驗(yàn)結(jié)果將在后面說明。通過以上的步驟來制造圖1A-1B所示構(gòu)成的發(fā)光模塊。在此，上述步驟可更換順序。例如在進(jìn)行加工圖7A-7C所示的溝的步驟后，亦可接 著將基板40分離成個別的單元46，進(jìn)行各單元46的彎曲加工，再將發(fā)光元件20安裝至各 單元。<第三實(shí)施方案實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明>參照圖14A-14E，說明在本實(shí)施方案中，使金屬基板彎曲，并確認(rèn)該彎曲對導(dǎo)電 圖案的影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖14A是從側(cè)方攝影彎曲的金屬基板的照片，圖14B-14E是于 改變金屬基板的加熱溫度并使金屬基板彎曲后，攝影彎曲部的導(dǎo)電圖案的SEM(Scanning ElectronMicroscope ；掃描式電子顯微鏡)影像。參照圖14A，在此在第二實(shí)施方案所述的方法中，彎曲金屬基板。金屬基板上面 被由聚酰亞胺(Polyimide)絕緣樹脂所構(gòu)成的絕緣層被覆，并在該絕緣層上面形成導(dǎo)電圖 案。在此，金屬基板彎曲的角度Θ4在實(shí)測值中為148度。圖14B是在將金屬基板加熱至60°C的狀態(tài)下進(jìn)行上述金屬基板的彎曲后所攝影 的導(dǎo)電圖案的SEM影像。從圖14B中清楚可知在導(dǎo)電圖案的彎曲部產(chǎn)生裂縫。此裂縫產(chǎn)生的原因是在彎曲金屬基板時彎曲應(yīng)力作用于導(dǎo)電圖案之故?？紤]到在該溫度下導(dǎo)電圖案會 產(chǎn)生裂縫，因此即使在常溫(例如30°C )下進(jìn)行上述金屬基板的彎曲，亦測預(yù)到跟本例相同 會于導(dǎo)電圖案產(chǎn)生裂縫。圖14C是顯示將加熱溫度設(shè)定成70°C并進(jìn)行金屬基板的彎曲的導(dǎo)電圖案的SEM影 像。圖14D為圖14C的局部放大圖。參照圖14C，雖然看到似乎未于導(dǎo)電圖案產(chǎn)生裂縫，但 參照圖14C的放大圖的圖14D，確認(rèn)到于導(dǎo)電圖案的縱方向產(chǎn)生細(xì)微的裂縫。圖14E是顯示使加熱溫度上升至80°C并將金屬基板彎曲時的導(dǎo)電圖案的SEM影 像。參照圖14E，導(dǎo)電圖案完全未產(chǎn)生裂縫。加熱溫度在80°C的狀態(tài)下未產(chǎn)生裂縫的原因 是因?yàn)榻饘倩褰?jīng)加熱而使高溫下的導(dǎo)電圖案的彈性區(qū)域變廣之故。此外，當(dāng)加熱溫度超 過80°C以上時，由于彈性區(qū)域變得更廣，因此預(yù)測到上述導(dǎo)電圖案產(chǎn)生裂縫的問題不會發(fā) 生在80°C以上。通過以上的實(shí)驗(yàn)，清楚可知通過將金屬基板加熱后再彎曲，彎曲加工對導(dǎo)電圖案 的損傷會變小。并且清楚可知，當(dāng)將金屬基板的加熱溫度設(shè)定成80°C以上時，金屬基板的彎 曲對絕緣層及導(dǎo)電圖案得損傷能變得非常小。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光模塊，至少具備有一方的面經(jīng)過絕緣處理的平坦的第一金屬基板； 一方的面經(jīng)過絕緣處理的平坦的第二金屬基板；第一發(fā)光元件，與設(shè)置于所述第一金屬基板上的第一導(dǎo)電圖案電性連接；及 第二發(fā)光元件，與設(shè)置于所述第二金屬基板上的第二導(dǎo)電圖案電性連接； 所述第一金屬基板與所述第二金屬基板為一體，且沿著設(shè)置于所述第一金屬基板與所 述第二金屬基板的面的交界的溝予以線狀彎曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述溝的剖面為V字型、U字型、或矩形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，于所述第一金屬基板與所述第二金屬基板 的面設(shè)置有多個所述溝，并分別沿著多個所述溝予以線狀彎曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，于彎曲的部分跨接有導(dǎo)電圖案或金屬細(xì)線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，設(shè)置于所述第一金屬基板的第一發(fā)光元件 或設(shè)置于所述第二金屬基板的第二發(fā)光元件為串聯(lián)連接且設(shè)置有多個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，于所述第一金屬基板設(shè)置有用以收容所述第一發(fā)光元件的凹部； 于所述第二金屬基板設(shè)置有用以收容所述第二發(fā)光元件的凹部； 所述第一金屬基板與所述第二金屬基板的凹部分別具備有底面、以及連接所述底面與 所述第一金屬基板及所述第二金屬基板各自的主面的側(cè)面； 所述側(cè)面為愈接近所述主面寬度愈寬的傾斜面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可確保高散熱性，且可內(nèi)設(shè)于各種形狀的機(jī)組的發(fā)光模塊。發(fā)光模塊(10)主要具備有金屬基板(12)；絕緣層(24)，被覆于金屬基板(12)的上面；導(dǎo)電圖案(14)，形成于絕緣層(24)的上面；以及發(fā)光元件，固著于金屬基板(12)的上面，并與導(dǎo)電圖案(14)電性連接。并且，通過在金屬基板(12)設(shè)置溝且予以彎曲加工而設(shè)置有彎曲部(13)。
文檔編號H01L33/32GK102097421SQ20101051728
公開日2011年6月15日 申請日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者本池達(dá)也, 森晴彥, 草部隆也 申請人:三洋半導(dǎo)體株式會社, 三洋電機(jī)株式會社, 三洋電機(jī)民用電子株式會社