專利名稱：發(fā)光模塊及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光模塊及其制造方法，尤其涉及一種安裝有高 亮度發(fā)光元件的發(fā)光模塊及其制造方法。
背景技術：
io 以LED(Light Emitting Diode;發(fā)光二極體)為代表的半導體發(fā)光元
件由于壽命長且目視辨認性高，因此逐漸使用于交通信號機器等或汽 車的車燈等。此外，LED亦逐漸作為照明機器來使用。
當將LED使用于照明機器時，由于僅一個LED的亮度不足，因 此在一個照明機器中會安裝許多個LED。然而，由于LED在發(fā)光時會
15 發(fā)放出許多熱量，因此當將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1，專利文獻1已揭露一種有關光源單元的技 術，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。
20 具體而言，參照專利文獻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l，并使金屬箔在預定部位彎曲。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2中，已揭露一種為了將LED所放出的熱量良好
25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)由導電圖案14、絕緣性樹脂13、 以及金屬基板ll散熱至外部。
30 專利文獻l:日本特開2007-194155號公報
專利文獻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1所記載的技術中，其前提為內(nèi)設于光源
5 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l的光源單元中，使用于照明用等的光量會不足。再者， 當安裝多個LED時，雖可增加單元整體的光量，但當增加安裝的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、 io以及因熱量而損壞LED的憂慮。
在專利文獻2所記載的技術中，在固著有LED的發(fā)光元件15的 導電圖案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，當采用例如流通200mA以上的大電流的高亮度LED作為 15發(fā)光元件16時，專利文獻2所記載的構(gòu)成會有散熱不足的憂慮。
此外，在專利文獻2所記載的技術中，金屬基板ll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 雜形狀的機組內(nèi)部(例如汽車的角落部或游戲機的內(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 20確保高散熱性，并可內(nèi)設于各種形狀的機組的發(fā)光模塊及其制造方法。 (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； 導電圖案，形成于前述絕緣層的主面；以及發(fā)光元件，與前述導電圖 案電性連接；其中，于前述金屬基板從另一主面設置溝，并在設置有 25前述溝的部位將前述金屬基板彎曲至與安裝有前述發(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 絕緣層主面形成導電圖案的步驟；于金屬基板從另一主面設置溝的步 驟；將發(fā)光元件固著于前述金屬基板的前述一主面，并將前述發(fā)光元 30件與前述導電圖案予以電性連接的步驟；以及在設置有前述溝的部位， 使前述金屬基板彎曲至與安裝有前述發(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)成多個單元的導電圖案的步驟；在與前述 單元的交界對應的部位的前述基板的前述一主面與另一主面形成分離 溝，并在與前述單元彎曲的部位對應的前述基板設置溝的步驟；將發(fā) 5 光元件固著于前述基板的各前述單元，并將前述發(fā)光元件與前述導電 圖案予以電性連接的步驟；在設置有前述分離溝的部位將前述基板分 離成前述各單元的步驟；以及在設置有前述溝的部位使前述各單元的 前述基板彎曲至與安裝有前述發(fā)光元件的側(cè)的相反側(cè)的步驟。
(發(fā)明的效果)
10 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
置溝，并在設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定的角度，因此可根據(jù)發(fā)光模塊所要組入的機組 (set)形狀，來構(gòu)成金屬基板以預定角度彎曲的發(fā)光模塊。
并且，由于在從背面設置有溝的部位使金屬基板彎曲，因此能降
15低因為金屬基板彎曲所產(chǎn)生的彎曲應力。從而，防止設置在金屬基板 上面的絕緣層與導電圖案因此彎曲應力而損傷。
此外，局部性地去除被覆金屬基板的絕緣層而設置開口部，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)生的熱量直接傳導至金屬基板而散熱至外部，故能抑制
20 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
此能防止因為上述的彎曲應力而損害絕緣層或?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
25 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 30 軟化的狀態(tài)下進行彎曲加工，因此通過絕緣層緩和伴隨彎曲加工時所 產(chǎn)生的彎曲應力。從而，防止因為金屬基板的彎曲加工而損傷形成在圖案以及絕緣層。


圖1A是顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的構(gòu)成圖的剖面圖，圖1B為顯示
5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。 10 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 15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
20 圖。
圖IOA及圖10B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IIA及圖11B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IIC為顯示本發(fā)明的發(fā)光模塊的制造方法的圖的平面圖。 25 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 30屬基板彎曲的實驗結(jié)果的圖，圖14A為顯示實驗狀態(tài)的照片，圖14B 至圖14E為SEM影像。
7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導電圖案
16金屬細線
18凹部
20發(fā)光元件
22氧化膜
26接合材
30側(cè)面
34被覆層
38第二傾斜部
44導電箔
48開口部
56第二溝
IIA、 IIB、 IIC模塊部
12A 第一側(cè)面
12C 第三側(cè)面
13彎曲部
15半導體裝置
17反射框
19安裝基板
21導電路
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
具體實施例方式
20 <第一實施方案發(fā)光模塊的構(gòu)成〉
在本實施方案中，參照圖1A、圖1B至圖3A、圖3B來說明發(fā)光 模塊10的構(gòu)成。
圖1A是發(fā)光模塊10的剖面圖，圖1B是從上方觀看發(fā)光模塊10 時的平面圖。
25 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24，被覆金屬基板12的上面；導電圖案14，形成于絕緣層24 上面；以及發(fā)光元件20，固著于金屬基板12上面，并與導電圖案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 30件20。而且，經(jīng)由導電圖案14及金屬細線16來串聯(lián)連接這些發(fā)光元 件20。當對以這種方式所構(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2.0mm左右，寬度為5mm至20mm左右，長度為10cm至 5 50cm左右。為了確保預定的光量，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24所 io被覆，而在該絕緣層24上面形成預定形狀的導電圖案14。固著在金屬 基板12上面的發(fā)光元件20經(jīng)由金屬細線16而與導電圖案14連接。
導電圖案14形成在絕緣層24上面，且作為使各發(fā)光元件20導通 的路徑的一部分而作用。該導電圖案14通過將設置于絕緣層24上面 的由銅所構(gòu)成的導電箔予以蝕刻而形成。此外，設置于金屬基板12兩 15端的導電圖案14有時亦會作為與外部連接的外部連接端子而作用。
在本實施方案的發(fā)光模塊中，設置有使金屬基板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、 IIB、 IIC。于各模塊部配置有彼此連接的預定數(shù)目 的發(fā)光元件20，各模塊部的金屬基板12形成為平坦狀。 20 彎曲部13于金屬基板12的背面設置溝，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的方向為相 反方向。在附圖上，發(fā)光元件20固著于金屬基板12上面，在彎曲部 2513，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彎曲部13延伸的導電 圖案而電性連接。具體而言，在左端的模塊部IIA與中央的模塊部11B 間延伸有導電圖案14A。該導電圖案14A跨設于彎曲部13的上方而從 模塊部11A延伸至模塊部11B。更具體而言，位于模塊部11A右端的 30 發(fā)光元件20經(jīng)由金屬細線16及導電圖案14A而與位于模塊部11B左 端的發(fā)光元件20電性連接。同樣地，中央部的模塊部11B與右端的模塊部11C通過跨設延伸
于位于兩者間的彎曲部13上方的導電圖案而連接。
如上所述，通過跨設于彎曲部13上方而設置的導電圖案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 5 元件20予以電性連接。
在此，可使用金屬細線等連接手段來取代導電圖案14A、 14B。在 此情形中，經(jīng)由金屬細線來連接模塊部11A右端的導電圖案14與模塊 部11B左端的導電圖案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 io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左右的細長形狀，并于長軸方向以列狀態(tài) 配置發(fā)光元件20及導電圖案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 15續(xù)形成至第二側(cè)面12B。換言之，在彎曲部13中，設置于金屬基板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 進行彎曲部13的金屬基板12的彎曲加工的優(yōu)點。
在上述說明中，雖于金屬基板12設置兩個彎曲部13，但亦可于金 屬基板12設置更多的彎曲部13。此外，圖1A中，彎曲部13的角度 20 e 1雖為鈍角(例如150度)，但該角度9 1亦可為直角或銳角。
此外，參照圖1A，在彎曲部13中，亦可在金屬基板12上面設置 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， 并在此部位進行彎曲加工。 25 接著，參照圖2A、圖2B與圖3A、圖3B，說明安裝于金屬基板
12的發(fā)光元件20等的詳細構(gòu)成。
圖2A是圖1B所示的A-A'線的剖面圖，圖2B是圖1B所示的B-B' 線的剖面圖。
參照圖2A及圖2B，在本實施方案中，局部性地去除絕緣層24以 30設置開口部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。在本實施方案中，形成局部性地將金屬基板12上面作成凹狀而設置的凹部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(S04)3)來被覆金屬基板12的上面及下
5面。參照圖2A，被覆金屬基板12的氧化膜22的厚度例如為1 U m至 10 p 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
10 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 比平坦狀態(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上面被由混入有八1203等填料的樹脂(熱
15 可塑性樹脂或熱硬化性樹脂)所構(gòu)成的絕緣層24所被覆。絕緣層24的 厚度例如為50 P m左右。絕緣層24具有使金屬基板12與導電圖案14 絕緣的功能。此外，于絕緣層24混入多量的填料，借此能使絕緣層24 的熱膨脹系數(shù)接近金屬基板12，而降低絕緣層24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
20粒徑例如為4um左右或10um左右。
在本實施方案中，由于發(fā)光元件20未載置于絕緣層24的上面， 因此能減少絕緣層24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24。具體而言，絕緣層24所含有的填料量能設成例如 50體積％以下。通過上述方式，能提升絕緣層24的柔軟性。因此，即
25 使對金屬基板12進行用以形成圖1A所示的彎曲部13的彎曲加工，亦 會通過絕緣層24緩和伴隨彎曲加工所產(chǎn)生的彎曲應力，而防止彎曲加 工損傷絕緣層24與導電圖案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 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
30半導體基板上面層迭N型半導體層與P型半導體層而構(gòu)成。發(fā)光元件 20的具體大小例如為縱X橫X厚度二0.3mm至1.0mmX0.3mm至
ii1.0mmX0.1mm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 p m至3000 u m左右， 發(fā)出綠色光的發(fā)光元件20的厚度為100wm左右，發(fā)出藍色光的發(fā)光 元件20的厚度為100um左右。當對發(fā)光元件20施加電壓時，會從上 5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100mA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 io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)由金屬細線16而與導電圖案14連接。在此，發(fā)光元件20的電 15極與金屬細線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24以圓形的形狀局部性地去除，借此設置開口部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28。并且，通過填充于凹 20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28所形成 的角度e2的角度例如為40度至60度左右。此外，凹部18的深度可 25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， 當將凹部18的厚度作成比加算發(fā)光元件20與接合材26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28、側(cè)面30、及其周邊部的金屬基板12的上面被 30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，當采用反射率比金屬基板12的反射率還大的材料(例如
12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28，去除被覆金屬基板12表面的氧化膜22。氧化 5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，當發(fā)光元
10 件20發(fā)出藍色的光，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24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24的側(cè)面與封裝樹脂32間 會產(chǎn)生錨固(anchor)效應，而具有防止封裝樹脂32剝離的優(yōu)點。
15 參照圖2A，亦可以全面性被覆金屬細線16的方式來形成封裝樹
月旨32。在此情形中，金屬細線與發(fā)光元件20的連接部以及金屬細線 16與導電圖案14的連接部亦被封裝樹脂32被覆。
接合材26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
20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。具體
25 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 導電圖案，因此絕緣層阻礙熱量的傳導，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24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
30 發(fā)光元件20所產(chǎn)生的熱量會迅速地傳導至金屬基板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 5 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。 io 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，不設置上述的凹部18，而是通過接合材26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。
15 如上述所說明，在本實施方案中，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24所含有的填料量，而能將絕緣 層24作成柔軟性佳的絕緣層。借此，即使于圖1A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24及導電圖案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
20而成為半導體裝置15的構(gòu)造。
半導體裝置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;以及導電路21， 與發(fā)光元件20電性連接。
25 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物所構(gòu)
成，具有機械性地支持發(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。
30 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， 導電路21經(jīng)由金屬細線16而與發(fā)光元件20電性連接。而，形成于安 5裝基板19下面的導電路21經(jīng)由接合材26而與形成于金屬基板12上 面的導電圖案14連接。
<第二實施方案發(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。 io 第一步驟參照圖4A-4C。
參照圖4A-4C，首先，準備成為發(fā)光模塊10的基材的基板40，并
形成導電圖案。
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2.0mm左右?；?0的平面大小例如為lmX 15lm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 u 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24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 20驟中因為基板的彎曲而損傷導電圖案，絕緣層24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50um左右的銅所 構(gòu)成的導電箔44。
接著參照圖4B，進行選擇性的濕蝕刻，借此將導電箔44予以圖 25案化以形成導電圖案14。該導電圖案14于設置在基板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橫二30cmX0.5cm左右， 具有非常細長的形狀。 30 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) 5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)。
10 參照圖5D，上述開口部48為圓形或長方形，且對應固著各單元
46的發(fā)光元件的區(qū)域而設置。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 周端部從形成預定的凹部外周端部被間隔。借此，能防止因為進行用 以形成凹部的沖壓的沖擊而破壞脆性的絕緣層42。
15 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28為
20 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100um至300um 左右。
參照圖6B，以上述方法在各單元46載置發(fā)光元件的預定區(qū)域形 25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彼此間設置分離用的分離溝(第一溝54 及第二溝56)，并于各單元46設置彎曲用的溝58。在此步驟中，能通
過高速旋轉(zhuǎn)切鋸一并地形成這些溝。 30 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。
16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54及第 二溝56、與溝58對應基板40的一側(cè)邊平行地形成。而且，溝58相對 于第一溝54及第二溝56而形成于直角方向。 5 溝58是在后續(xù)步驟中用以彎曲各單元46所設置的溝，在此呈V
字型的剖面形狀。溝58的深度設定得比基板40的厚度還淺，當基板 40的厚度例如為1.5mm時，溝58的深度為l.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 10 的形狀。由于加算第一溝54與第二溝56的深度后的長度設定成比基 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54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，亦可僅設置第一溝54與第二溝 56的任一方。
15 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置的溝58的各種形狀的剖面圖。
在本實施型態(tài)中，例如圖1A-1B所示于一片金屬基板12(上述的單 元46)設置多個模塊部11A、 IIB等，并在模塊部彼此間的交界形成使 彎曲加工容易進行的溝58。因此，只要是容易進行金屬基板的彎曲的 20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11A與模 塊部11B的交界。在此，形成V字型的溝58的角度e 3例如為30度 至90度左右，對應基板40所彎曲的角度而變更。
參照圖8B，在此于模塊部IIA與模塊部11B的交界形成剖面為四 25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11A與模塊部11B的交界形成多個溝 58。通過設置上述多個溝58，能容易彎曲基板40，并降低基板40彎 30曲時對絕緣層42與導電圖案14造成的損害。在此，設置有多個溝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9A-9B。
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 5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54、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 10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28，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 15覆凹部18的側(cè)面30，能提升側(cè)面30作為反照器的功能。 第六歩驟參照圖IOA-IOC。
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10A及圖IOB，發(fā)光元件20的下面通過接合材26而安裝 20 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26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28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，能采用熱傳導性佳的焊材作為接合材26。 25 完成發(fā)光元件20的固著后，經(jīng)由金屬細線16來連接設置于發(fā)光
元件20上面的各電極與導電圖案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， 30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。 5 第八步驟參照圖12A-12B。
接著，于形成第一溝54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，因此能容易地進行基板40 的分離。作為該分離方法，能采用沖壓機所進行的沖切、切割、或于 io形成兩條溝的部位進行基板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13B 是進行彎曲加工后的金屬基板12的剖面圖。
15 此步驟的彎曲是例如固定金屬基板12的側(cè)面來進行的。具體而言，
如圖13B所示，在模塊部11B與模塊部11C的交界(設置有溝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11A 與模塊部11B的金屬基板12。接著，從上方推壓模塊部11C，借此在 設置有溝58的部位使金屬基板12彎曲，而形成圖13B所示的彎曲部
20 13。
在此，上述金屬基板12的彎曲亦可使用模具來進行。在此情形時， 首先，準備上部已加工成圖1A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，當從上方朝模塊部11A與模塊部 11C施加推壓力時，在兩條溝58的部位金屬基板12會彎曲。 25 接著，在模塊部11A與模塊部11B的交界(設置有溝58的部位)
將金屬基板12予以彎曲。在此情形時，固定模塊部11B與模塊部IIC， 從上方推壓模塊部11A,借此在模塊部11A與模塊部11B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 30電圖案14的狀態(tài)下進行。借此，由于在高溫下的導電圖案的彈性區(qū)域 較廣，而緩和彎曲金屬基板12時的彎曲應力，因此防止導電圖案14及絕緣層24的破損。具體而言，加熱時的溫度優(yōu)選為8(TC以上。此部
分的實驗結(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。例如在進行加工圖7A-7C所示的溝 5的歩驟后，亦可接著將基板40分離成個別的單元46，進行各單元46 的彎曲加工，再將發(fā)光元件20安裝至各單元。 <第三實施方案實驗結(jié)果說明〉
參照圖14A-14E，說明在本實施方案中，使金屬基板彎曲，并確 認該彎曲對導電圖案的影響的實驗結(jié)果。圖14A是從側(cè)方攝影彎曲的 10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，攝影彎曲部的導電圖案的SEM(Scanning Electron Microscope;掃描式電子顯微鏡)影像。
參照圖14A，在此在第二實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， 15并在該絕緣層上面形成導電圖案。在此，金屬基板彎曲的角度9 4在實 測值中為148度。
圖14B是在將金屬基板加熱至6(TC的狀態(tài)下進行上述金屬基板的 彎曲后所攝影的導電圖案的SEM影像。從圖14B中清楚可知在導電圖 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 20力作用于導電圖案之故?？紤]到在該溫度下導電圖案會產(chǎn)生裂縫，因 此即使在常溫(例如3(TC)下進行上述金屬基板的彎曲，亦測預到跟本 例相同會于導電圖案產(chǎn)生裂縫。
圖14C是顯示將加熱溫度設定成7(TC并進行金屬基板的彎曲的導 電圖案的SEM影像。圖14D為圖14C的局部放大圖。參照圖14C，雖 25然看到似乎未于導電圖案產(chǎn)生裂縫，但參照圖14C的放大圖的圖14D， 確認到于導電圖案的縱方向產(chǎn)生細微的裂縫。
圖14E是顯示使加熱溫度上升至8(TC并將金屬基板彎曲時的導電 圖案的SEM影像。參照圖14E，導電圖案完全未產(chǎn)生裂縫。加熱溫度 在8CTC的狀態(tài)下未產(chǎn)生裂縫的原因是因為金屬基板經(jīng)加熱而使高溫下 30的導電圖案的彈性區(qū)域變廣之故。此外，當加熱溫度超過8(TC以上時， 由于彈性區(qū)域變得更廣，因此預測到上述導電圖案產(chǎn)生裂縫的問題不
20會發(fā)生在8(TC以上。
通過以上的實驗，清楚可知通過將金屬基板加熱后再彎曲，彎曲 加工對導電圖案的損傷會變小。并且清楚可知，當將金屬基板的加熱
溫度設定成8crc以上時，金屬基板的彎曲對絕緣層及導電圖案得損傷
5能變得非常小。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)光模塊，具備有金屬基板，其一主面被絕緣層被覆；導電圖案，形成于前述絕緣層的主面；以及發(fā)光元件，與前述導電圖案電性連接；其中，于前述金屬基板從另一主面設置溝，并在設置有前述溝的部位將前述金屬基板彎曲至與安裝有前述發(fā)光元件的側(cè)的相反側(cè)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，在彎曲前述金屬基板 的彎曲部，形成具有V字型剖面形狀的前述溝。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，前述金屬基板具有于 長邊方向相對向的第一側(cè)邊及第二側(cè)邊，以及于短邊方向相對向的第 三側(cè)邊與第四側(cè)邊；前述溝從前述第一側(cè)邊連續(xù)形成至第二側(cè)邊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，前述發(fā)光元件沿著前 述金屬基板的長邊方向設置多個，經(jīng)由跨設彎曲前述金屬基板的部位 的導電圖案而在彼此間電性連接前述多個發(fā)光元件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，設置去除前述絕緣層 的開口部，前述發(fā)光元件固著于從前述開口部的底部露出的前述金屬 基板的主面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光模塊，其中， 將從前述開口部露出的前述金屬基板作成凹狀而設置凹部； 前述發(fā)光元件收容于前述凹部。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光模塊，其中，前述凹部具備有底面、 以及連接前述底面與前述金屬基板的主面的側(cè)面；前述側(cè)面愈接近前述金屬基板的主面寬度愈寬的傾斜面。
8、 一種發(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電圖案的步驟； 5 于金屬基板從另一主面設置溝的歩驟；將發(fā)光元件固著于前述金屬基板的前述一主面，并將前述發(fā)光元 件與前述導電圖案予以電性連接的步驟；以及在設置有前述溝的部位，使前述金屬基板彎曲至與安裝有前述發(fā) 光元件的側(cè)的相反側(cè)。
9、 一種發(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)成多個單元的導電圖 案的步驟；在與前述單元的交界對應的部位的前述基板的前述一主面與另一 15主面形成分離溝，并在與前述單元彎曲的部位對應的前述基板設置溝 的步驟；將發(fā)光元件固著于前述基板的各前述單元，并將前述發(fā)光元件與 前述導電圖案予以電性連接的步驟；在設置有前述分離溝的部位將前述基板分離成前述各單元的步 20驟；以及在設置有前述溝的部位使前述各單元的前述基板彎曲至與安裝有 前述發(fā)光元件的側(cè)的相反側(cè)的步驟。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的發(fā)光模塊的制造方法，其中，在 25使前述基板彎曲的步驟中，在加熱的狀態(tài)下彎曲前述基板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可確保高散熱性，且可內(nèi)設于各種形狀的機組的發(fā)光模塊及其制造方法。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，并與導電圖案(14)電性連接。并且，通過在金屬基板(12)設置溝且予以彎曲加工而設置有彎曲部(13)。
文檔編號H01L25/00GK101471335SQ200810161260
公開日2009年7月1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)明者本池達也, 森晴彥, 草部隆也 申請人:三洋電機株式會社;三洋半導體株式會社;三洋電機民用電子株式會社