JP5220373B2 - 発光モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、発光モジュールおよびその製造方法に関し、特に、高輝度の発光素子が実装される発光モジュールおよびその製造方法に関する。
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に代表される半導体発光素子は、寿命が長く且つ視認性が高いので、交通信号機等や自動車のランプ等に使用されてきている。また、ＬＥＤは、照明機器としても採用されつつある。
ＬＥＤを照明機器に使用するときは、一つのＬＥＤのみでは明るさが不十分であるため、１つの照明機器に多数個のＬＥＤが実装される。しかしながら、ＬＥＤは発光時に多量の熱を放出するので、放熱性に劣る樹脂材料から成る実装基板にＬＥＤを実装したり、個々のＬＥＤを個別に樹脂パッケージすると、ＬＥＤから放出された熱が外部に良好に放出されずに、ＬＥＤの性能が早期に低下してしまう問題があった。
下記特許文献１では、ＬＥＤから発生する熱を良好に外部に放出させるために、アルミニウムから成る金属基板の上面にＬＥＤを実装する技術が開示されている。特に、特許文献１の図２を参照すると、金属基板１１の上面を絶縁性樹脂１３により被覆し、この絶縁性樹脂１３の上面に形成された導電パターン１４に発光素子１５（ＬＥＤ）を実装している。この構成により、発光素子１６から発生した熱は、導電パターン１４、絶縁性樹脂１３および金属基板１１を経由して外部に放出される。
特開２００６−１００７５３号公報
特許文献１に記載された技術では、金属基板１１の上面を被覆する絶縁性樹脂１３からなる層が基板の上面に露出していた。一方、使用状況下にて発光素子１５から発光された光の一部は基板の上面に照射される。従って、発光素子１５を長期間に渡り発光させると絶縁性樹脂１３が変色して劣化し、最終的には絶縁性樹脂１３の耐圧性が低下してしまう問題があった。
本発明は、上述した問題を鑑みてなされ、本発明の主な目的は、放熱性が向上されるとともに反射率低下が防止された発光モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
本発明の発光モジュールは、金属材料から成る回路基板と、前記回路基板の上面を被覆する、フィラーが充填された樹脂から成る絶縁層と、前記絶縁層の上面に設けられた導電パターンから成る配線層と、前記導電パターンと電気的に接続された発光素子とを具備し、前記導電パターンで被覆された部分のみに前記絶縁層が残存し、前記導電パターンが設けられない領域では、前記導電パターンの周囲から前記回路基板の側辺に至るまで前記絶縁層が除去されていることを特徴とする。
本発明によれば、上層に配線層が形成されない領域の絶縁層を除去しているので、残存している絶縁層の上面は配線層により被覆されており、発光素子から発光した光は絶縁層に照射されない。従って、発光された光による絶縁層の劣化が抑止され、結果的に絶縁層の耐圧が長期間に渡って低下しない。
図１を参照して、本発明の発光モジュール１０Ａの構成を説明する。図１（Ａ）は発光モジュール１０Ａの斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＣ−Ｃ’線に於ける断面図である。
これらの図を参照して、発光モジュール１０Ａは、金属基板１２と、金属基板１２の上面に形成された導電パターン１４と、金属基板１２の上面に配置されると共に導電パターン１４に電気的に接続された発光素子２０とを主要に具備する構成となっている。ここで、以下の説明では、導電パターン１４Ａ〜１４Ｆを導電パターン１４と総称する場合もある。
図１（Ａ）を参照して、発光モジュール１０Ａは、一枚の板状の金属基板１２の上面に複数の発光素子２０が実装されている。そして、導電パターン１４および金属細線１６を経由して、これらの発光素子２０が直列に接続されている。この様な構成の発光モジュール１０Ａに直流の電流を供給することにより、発光素子２０から所定の色の光が発光され、発光モジュール１０Ａは、例えば蛍光灯の如き照明器具として機能する。
金属基板１２（回路基板）は、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属から成る基板であり、例えば、厚さは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度であり、幅は５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、長さは、１０ｃｍ〜５０ｃｍ程度である。金属基板１２がアルミニウムから成る場合、金属基板１２の上面および下面は、アルミニウムを陽極酸化させた酸化膜２２（アルマイト膜：Ａｌ２Ｏ３）により被覆される。図１（Ｂ）を参照して、金属基板１２を被覆する酸化膜２２の厚みは、例えば１μｍ〜１０μｍ程度である。更に、金属基板１２は、所定の光量を確保するために、多数の発光素子２０が列状に配置されるので、非常に細長い形状を呈している。そして、金属基板１２の長手方向の両端には、外部の電源と接続される外部接続端子が形成されている。この外部接続端子は、差込型のコネクタでも良いし、配線を導電パターン１４に半田付けするものでも良い。
図１（Ｃ）を参照して、金属基板１２の側面は、外側に突出する形状となっている。具体的には、金属基板１２の側面は、金属基板１２の上面から連続して外側に向かって傾斜する第１傾斜部３６と、金属基板１２の下面から連続して外側に向かって傾斜する第２傾斜部３８とから構成されている。この構成により、金属基板１２の側面の面積を、平坦な状態と比較すると大きくすることが可能となり、金属基板１２の側面から外部に放出される熱量が増大される。特に、金属基板１２の側面は、熱抵抗が大きい酸化膜２２により被覆されずに、放熱性に優れる金属材料が露出する面であるので、この構成によりモジュール全体の放熱性が向上される。
図１（Ｂ）を参照して、金属基板１２の上面は、Ａｌ２Ｏ３等のフィラーが混入された樹脂から成る絶縁層２４により部分的に被覆されている。絶縁層２４の厚みは、例えば５０μｍ程度である。絶縁層２４は、金属基板１２と導電パターン１４とを絶縁させる機能を有する。また、絶縁層２４には多量のフィラーが混入されており、このことにより、絶縁層２４の熱膨張係数を金属基板１２および導電パターン１４に近似させることができると共に、絶縁層２４の熱抵抗が低減される。例えば、絶縁層２４には、平均粒径が４μｍ程度のフィラーが７０体積％〜８０体積％程度含まれる。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、導電パターン１４（配線層）は絶縁層２４の上面に形成されており、各発光素子２０を導通させる経路の一部として機能している。この導電パターン１４は、絶縁層２４の上面に設けられた銅等から成る導電箔をエッチング加工することにより形成される。更に、金属基板１２の両端に設けられた導電パターン１４は、外部との接続に寄与する外部接続端子として機能する場合もある。
特に、図１（Ａ）を参照すると、導電パターン１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅは、金属細線１６が接続されるボンディングパッドとして機能し、導電パターン１４Ｂ、１４Ｄ、１４Ｆは上面に発光素子２０が固着されるダイパッドとして機能している。
発光素子２０は、上面に２つの電極（アノード電極、カソード電極）を有し、所定の色の光を発光させる半導体素子である。発光素子２０の構成は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等なら成る半導体基板の上面にＮ型の半導体層と、Ｐ型の半導体層が積層された構成と成っている。また、発光素子２０の具体的な大きさは、例えば、縦×横×厚み＝０．３〜１．０ｍｍ×０．３〜１．０ｍｍ×０．１ｍｍ程度である。更に、発光素子２０の厚みは、発光する光の色により異なり、例えば、赤色の光を発光する発光素子２０の厚みは１００〜３０００μｍ程度であり、緑色の光を発光する発光素子２０の厚みは１００μｍ程度であり、青色の光を発光する発光素子２０の厚みは１００μｍ程度である。発光素子２０に電圧を印加すると、上面および側面の上部から光が発光される。ここで、本発明の発光モジュール１０の構成は、放熱性に優れているので、例えば１００ｍＡ以上の電流が通過する発光素子２０（パワーＬＥＤ）に対して特に有効である。
ここで、金属基板１２の上面には、上記した３色（赤色、緑色、青色：ＲＧＢ）の色を発光させる発光素子２０が複数個固着されて全体として白色の光を発光される構成としても良いし、全ての発光素子２０から発光される光が同一（ＲＧＢの何れか）でも良い。
更に、発光素子２０の上面には、２つの電極（アノード電極、カソード電極）が設けられ、これらの電極は金属細線１６を経由して、導電パターン１４と接続される。ここで、発光素子２０の電極と金属細線１６との接続部は、封止樹脂３２により被覆されている。更にまた、図１（Ｂ）を参照すると、発光素子２０は、導電パターン１４Ｂ、１４Ｄの上面に固着材（例えば半田や絶縁性接着剤）を介して固着されている。また、発光素子２０は、導電パターン１４Ｂ等の上面に固着されずに、金属基板１２の上面に直に固着されても良い。
封止樹脂３２は、耐熱性に優れたシリコン樹脂に蛍光体が混入された構成であり、発光素子２０が被覆されるように金属基板１２の上面に形成されている。例えば、発光素子２０から青色の光が発光されて、封止樹脂３２に黄色の蛍光体が混入されると、封止樹脂３２を透過した光は白色となる。従って、発光モジュール１０Ａを、白色の光を発光させる照明器具として利用することが可能となる。
図１（Ｂ）および図１（Ｃ）を参照して、発光モジュール１０Ａでは、導電パターン１４の下方の領域の絶縁層２４が残存し、導電パターン１４が存在しない領域の絶縁層２４が除去されている。具体的には、上述したように、絶縁層２４はフィラーが高充填された樹脂から構成されているので、使用状況下において発光素子２０から発光された光が長期間に渡り絶縁層２４に照射されると、絶縁層２４の樹脂成分が劣化して耐圧が低下してしまう恐れがある。このことから、本形態では、上面が導電パターン１４にて被覆された部分のみを残存させて、他の領域の絶縁層２４を除去している。このことにより、残存した絶縁層２４は上面が導電パターン１４により被覆されているので、発光素子２０から発光された光は絶縁層２４には照射されずに、絶縁層２４の劣化が抑止されている。また、絶縁層２４が除去された領域では、金属材料から成る金属基板１２の上面が露出しているが、発光素子２０から発生した光が金属基板１２の上面に照射されても、金属基板１２は劣化しない。
また、図１（Ｂ）を参照すると、絶縁層２４が除去された部分では、酸化膜２２が金属基板１２の上面に露出しているが、無機物である酸化膜２２は発光素子２０から発光された光が照射されることによる劣化はほとんど無い。また、絶縁層２４が除去された領域の金属基板１２の上面に酸化膜２２を残存させることで、酸化膜２２の上面は金属基板１２を構成する金属材料の表面よりも粗面であるので、粗面である酸化膜２２の表面に強固に封止樹脂３２を密着させることができる。
更に、図１（Ｂ）を参照すると、残存する絶縁層２４の側面と導電パターン１４（例えば導電パターン１４Ｃ）の側面は同一平面上に位置しているが、絶縁層２４の側面を導電パターン１４Ｃの側面よりも内側に位置させても良い。この様にすることで、発光素子２０から発光された光が絶縁層２４に到達し難くなり、この光による絶縁層２４の劣化が更に抑止される。
図２を参照して、他の形態の発光モジュール１０Ｂの構成を説明する。図２（Ａ）は発光モジュール１０Ｂの斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図であり、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ’線に於ける断面図である。
この図に示す発光モジュール１０Ｂの構成は、基本的には図１を参照して上述した発光モジュール１０Ａと同様であり、相違点は金属基板１２の上面に設けた凹部１８に発光素子２０が内蔵されたことにある。この相違点を中心に発光モジュール１０Ｂの構成を説明する。
図２（Ｂ）および図２（Ｃ）を参照して、先ず、金属基板１２の上面を凹状に窪ませることで、凹部１８が形成され、この凹部１８の底面２８に発光素子２０が固着されている。更に、凹部１８および開口部４８に充填された封止樹脂３２により、発光素子２０が被覆されている。
凹部１８は、金属基板１２を上面から凹状に形成することにより設けられ、底面２８は円形を呈している。また、凹部１８の側面は、発光素子２０の側面から側方に発光された光を上方に反射するためのリフレクタとして機能しており、側面３０の外側と底面２８とが成す角度θの角度は、例えば４０度〜６０度程度である。また、凹部１８の深さは、発光素子２０の厚みよりも長くても良いし短くても良い。例えば、凹部１８の厚みを、発光素子２０と接合材２６の厚みを加算した長さよりも長くすると、発光素子２０が凹部１８に収納され、発光素子２０の上面を金属基板１２の上面よりも下方に位置させることができる。
図２（Ｂ）では、発光素子２０から発光される光を白抜きの矢印で示している。発光素子２０の上面から発光された光は、そのまま上方に照射される。一方、発光素子２０の側面から側方に発光した光は、凹部１８の側面３０にて上方に反射される。更に、発光素子２０は、蛍光体が混入された封止樹脂３２により被覆されているので、発光素子２０から発生した光は、封止樹脂３２を透過して外部に発光される。
凹部１８の底面２８、側面３０およびその周辺部の金属基板１２の上面は、被覆層３４により被覆されている。被覆層３４の材料としては、メッキ処理により形成された金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）が採用される。また、被覆層３４の材料として金属基板１２の材料よりも反射率が大きい材料（例えば金や銀）を採用すると、発光素子２０から側方に発光された光をより効率的に、上方に反射させることができる。また、被覆層３４は、発光モジュールの製造工程に於いて、金属が露出する凹部１８の内壁が酸化することを防止する機能を有する。
更に凹部の底面２８では、金属基板１２の表面を被覆する酸化膜２２が除去されている。酸化膜２２は、金属基板１２を構成する金属と比較すると熱抵抗が大きい。従って、発光素子２０が実装される凹部１８の底面から酸化膜２２を除去することで、金属基板１２全体の熱抵抗が低減される。
接合材２６は、発光素子２０の下面と凹部１８とを接着させる機能を有する。発光素子２０は下面に電極を有さないので、接合材２６としては、絶縁性の樹脂から成るものでも良いし、放熱性向上のために半田等の金属から成るものでも良い。また、凹部１８の底面は、銀等から成るメッキ膜（被覆層３４）により被覆されており半田の濡れ性に優れているので、接合材２６として容易に半田を採用できる。
発光モジュール１０Ｂでは、金属基板１２の上面にベアの発光素子２０を実装することにより、発光素子２０から発生する熱を極めて効率的に外部に放出できる利点がある。具体的には、上記した背景技術では、絶縁層の上面に形成された導電パターンに発光素子を実装していたので、絶縁層により熱の伝導が阻害されて、発光素子２０から放出された熱を効率的に外部に放出させることが困難であった。一方、本発明では、発光素子２０が実装される領域では、絶縁層２４および酸化膜２２が除去されており、金属基板１２の表面に発光素子２０を固着している。このことにより、発光素子２０から発生した熱は、直ちに金属基板１２に伝わり外部に放出されるので、発光素子２０の温度上昇が抑制される。また、温度上昇が抑制されることにより、封止樹脂３２の劣化も抑制される。
更に、発光モジュール１０Ｂでは、金属基板１２の上面に設けた凹部１８の側面をリフレクタとして利用できる。具体的には、図２（Ｂ）を参照して、凹部１８の側面は、金属基板１２の上面に近づくに従って幅が広くなる傾斜面となっている。従って、この側面３０により、発光素子２０の側面から側方に向かって発光された光が反射して、上方に向かって照射される。即ち、発光素子２０を収納させる凹部１８の側面３０が、リフレクタとしての機能を兼用している。従って、一般的な発光モジュールのようにリフレクタを別途に用意する必要がないので、部品点数を削減してコストを安くすることができる。更に、上記したように、凹部１８の側面３０を反射率が大きい材料により被覆することで、側面３０のリフレクタとしての機能を高めることもできる。
図３の断面図を参照して、更なる他の形態の発光モジュール１０Ｃの構成を説明する。発光モジュール１０Ｃの基本的な構成は上述した発光モジュール１０Ａと同様であり、相違点は、金属基板１２の上面に多層の配線層が形成されている点にある。
具体的には、金属基板１２の上面は第１絶縁層１９により被覆され、この第１絶縁層１９の上面に第１配線層１５が形成されている。そして、第１配線層１５の上面が第２絶縁層２１により被覆され、この第２絶縁層２１の上面に第２配線層１７が形成されている。
ここで、上述した第１絶縁層１９および第２絶縁層２１は、フィラーが高充填された樹脂から成り、具体的な構成は上述した絶縁層２４と同様でよい。更に、第１配線層１５および第２配線層１７は、例えば、厚みが５０μｍ〜１００μｍ程度の銅から成る導電箔をエッチング加工したものである。
第１配線層１５は、パターニングされていないベタの配線層であり、第１絶縁層１９の上面を全面的に被覆している。この様な構成の第１配線層１５を設けることにより、第１絶縁層１９の上面が第１配線層１５により全面的に被覆されるので、発光素子２０から発生した光が第１絶縁層１９に到達せずに、第１絶縁層１９の劣化が防止される。更に、ベタの状態の第１配線層１５は、上層の第２配線層１７よりも面積が大きい。従って、発光素子２０から発光した熱は、第２配線層１７および第２絶縁層２１を経由して第１配線層１５により周囲に広げられた後に、第１絶縁層１９および金属基板１２を経由して外部に放出される。従って、第１配線層１５以降の熱の経路が広くなるので、モジュール全体の放熱性を向上させて、発光素子２０の過熱が抑止される。
ここでは、第２配線層１７により、発光素子２０が実装されるダイパッドおよび金属細線１６が接続されるボンディングパッドが形成されている。そして、第２絶縁層２１は、上面に第２配線層１７が形成される箇所が残存されて、第２配線層１７が形成されない領域では除去されている。そして、第２配線層１７が除去された領域では、下層の第１配線層１５の上面が露出している。ここで、上述したように、第２絶縁層２１の側面を第２配線層１７の側面よりも内側に配置させても良い。このような構成とすることで、発光素子２０から発生した光が第２絶縁層２１に照射されないので、発光素子２０から発生した光による第２絶縁層２１の劣化が防止される。
図４を参照して、次に、他の形態の発光モジュール１０Ｄの構成を説明する。発光モジュール１０Ｄの構成は、図１に示された発光モジュール１０Ａと基本的には同様であり、相違点はガラスエポキシ等の樹脂を主体とする材料から成る樹脂基板２３が基板として採用されている点にある。
ここでは、例えば厚みが０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の樹脂基板２３の上面が全面的に金属層２５により被覆されている。金属層２５は、アルミニウムや銅を主体とする厚みが５０μｍ〜１００μｍ程度の金属膜である。そして、金属層２５の上面に絶縁層２４を介して導電パターン１４Ａ等が形成されている。また、導電パターン１４Ｂ、１４Ｄの上面には発光素子２０が実装され、導電パターン１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｅは、金属細線１６を経由して発光素子２０と電気的に接続されている。
上記構成の発光モジュール１０Ｄにより、先ず、上層に導電パターン１４Ａ等が設けられた領域のみ絶縁層２４が残存して、導電パターン１４Ａ等が設けられない部分では絶縁層２４が除去されているので、発光素子２０から発生した光による絶縁層２４の劣化が抑止される。
更に、樹脂を主体とする材料から成る樹脂基板２３の上面が、金属層２５により被覆されており、発光素子２０から発生した光が樹脂基板２３の上面に到達しないので、発光素子２０から射出された光による樹脂基板２３の劣化も防止される。
次に、図５から図１２を参照して、上記した構成の発光モジュールの製造方法を説明する。ここでは、代表的な例として、図２に構成を示した発光モジュール１０Ｂの製造法を説明する。
第１工程：図５および図６参照
図５および図６を参照して、先ず、発光モジュール１０の材料となる基板４０を用意して、導電パターンを形成し、絶縁層４２を部分的に除去する。図５は単層の配線層（導電パターン）が形成される場合を示し、図６は多層の配線層が形成される場合を示している。
図５（Ａ）を参照して、先ず、用意される基板４０は例えば銅またはアルミニウムを主材料とする金属から成り、厚みは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度である。基板４０の平面的な大きさは、例えば、１ｍ×１ｍ程度であり、多数個の発光モジュールが一枚の基板４０から製造される。基板４０がアルミニウムから成る基板である場合、基板４０の上面および下面は、上述した陽極酸化膜により被覆されている。
基板４０の上面は、厚みが５０μｍ程度の絶縁層４２により全面的に被覆されている。この絶縁層４２の組成は、上述した絶縁層２４と同様であり、フィラーが高充填された樹脂材料から成る。また、絶縁層４２の上面には、厚みが５０μｍ程度の銅から成る導電箔４４が全面的に形成されている。
図５（Ｂ）を参照して、次に、選択的なウェットエッチングを行うことにより、導電箔４４をパターニングして、導電パターン１４を形成する。この導電パターン１４は、基板４０に設けられるユニット４６毎に同一の形状を有する。ここで、ユニット４６とは、１つの発光モジュールを構成する部位のことである。
図５（Ｃ）を参照して、次に、導電パターン１４の下方を除外した領域の絶縁層４２を除去する。絶縁層４２の除去は、上方からのレーザー照射またはエッチングにより行われる。エッチングの場合は、導電パターン１４よりも絶縁層４２を構成する樹脂材料に対してエッチングレートが大きいエッチャントを使用したウェットエッチングにより、絶縁層４２が除去される。また、レーザー照射による場合は、炭酸ガスレーザまたはＹＡＧレーザを上方から絶縁層４２に照射させて除去する。ここで、レーザー照射により絶縁層４２を除去する場合は、基板４０の上面を被覆する酸化膜（例えば、図１に示す酸化膜２２）を絶縁層４２と共に除去しても良い。更に、絶縁層４２の除去がエッチングによる場合でも、レーザー照射による場合でも、導電パターン１４をエッチングマスクとして用いることができる。
更に、導電パターン１４をマスクとしてオーバーエッチングを行うことにより、絶縁層４２の側面を導電パターン１４の側面よりも内側に位置させることができる。
図５（Ｄ）に、本工程が終了した基板４０の平面図を示す。ここでは、ユニット４６同士の境界が点線により示されている。ユニット４６の形状は、例えば縦×横が＝３０ｃｍ×０．５ｃｍ程度であり、極めて細長い形状を有する。
図６を参照して、次に、多層の配線層が形成される場合の本工程の方法を説明する。
図６（Ａ）を参照して、先ず、基板４０の上面に多層の配線層を形成する。具体的には、基板４０の上面を第１絶縁層１９により被覆し、この第１絶縁層１９の上面に第１配線層１５を形成する。更に、第１配線層１５を被覆する第２絶縁層２１の上面に導電箔４５が貼着されている。ここで、第１配線層１５は、全くパターニングされていないベタの状態でも良いし、各ユニット４６を分離する後の工程を容易にするために、各ユニット４６の境界に対応する領域がエッチング加工により除去されても良い。
図６（Ｂ）を参照して、次に、最上層の導電箔４５に対してウェットエッチングによるパターニングを行い、第２配線層１７を形成する。この第２配線層１７は、後の工程にて発光素子が実装されるダイパッドや金属細線が接続されるボンディングパッドを含み、図６（Ｄ）に示すように、ユニット４６毎に同一のパターン形状を呈している。
図６（Ｃ）を参照して、次に、第２配線層１７が形成された領域を除いて、第２絶縁層２１を除去する。第２絶縁層２１を除去する方法は、図５（Ｃ）を参照して説明した方法と同様である。ここでも、第２絶縁層２１をオーバーエッチングすることで、第２絶縁層２１の端部（側面）を、第２配線層１７の端部（側面）よりも内側に位置させることができる。
第２工程：図７参照
図７を参照して、次に、絶縁層４２に被覆されていない領域の基板４０の上面から凹部１８を形成する。凹部１８の形成は、選択的なエッチング、ドリル加工、プレス加工等により可能であるが、以下ではプレス加工による凹部１８の形成方法を説明する。
図７（Ａ）を参照して、先ず、プレス用の金型を用意する。金型５０には複数の凸部５２が設けられている。各凸部５２は、形成予定の凹部１８に即した形状を有し、先端部を切断した円錐の如き形状である。金型５０を下方にプレスすることにより、金型５０の各凸部５２で、基板４０の上面が押圧されて凹部１８が形成される。
図７（Ｂ）に形成された凹部１８の形状を示す。上記したプレス加工により、底面２８が円形であり側面３０が傾斜面である凹部１８が形成される。また、形成される凹部１８の深さは、後の工程にて実装される発光素子が完全に収納される程度でも良いし、発光素子が部分的に収納される程度でも良い。具体的には、凹部１８の深さは、例えば１００μｍ〜３００μｍ程度である。
図７（Ｃ）を参照して、各ユニット４６の発光素子が載置される予定の領域に、上述した方法で、凹部１８が形成される。
ここで、金属基板１２の上面に凹部１８が設けられない場合（例えば図１に示した構成の発光モジュール１０Ａを製造する場合）は、本工程は省略される。
第３工程：図８参照
図８（Ａ）および図８（Ｂ）を参照して、次に、各ユニット４６同士の間に、分離用の溝を設ける。図８（Ａ）を参照すると、基板４０の各ユニット４６同士の間には、上面から第１溝５４が形成され、下面からは第２溝５６が形成されている。両溝の断面は、Ｖ型の形状を呈する。
ここで、第１溝５４および第２溝５６は、両方とも同じ大きさ（深さ）でも良いし、一方が他方よりも大きく形成されても良い。更には、後の工程にて問題が発生しなければ、第１溝５４および第２溝５６のどちらか一方のみが設けられても良い。
第１溝５４および第２溝５６の形成は、ユニット４６同士の境界に沿って、Ｖ型の断面形状のカットソーを高速に回転させて、部分的な切断をすることにより形成される。更に、本工程では、この切断により基板４０が個々に分離されるのではなく、溝を形成した後も、基板４０は一枚の板の状態を呈している。
本実施の形態では、先工程で絶縁層４２が除去された基板４０に対して、上述した両溝の形成を行っている。従って、堅いフィラーが高充填された絶縁層をカットソーで切削する必要がないので、カットソーの摩耗を抑制して製造コストが低減される。
第４工程：図９参照
本工程では、凹部１８の内壁を、メッキ膜から成る被覆層３４により被覆する。
具体的には、金属から成る基板４０を電極として用いて通電させることにより、凹部１８の内壁（底面２８および側面３０）に、メッキ膜である被覆層３４を被着させる。被覆層３４の材料としては、金または銀等が採用される。また、第１溝５４および第２溝５６の表面にメッキ膜が付着することを防止するためには、これらの部位の表面をレジストにより被覆すればよい。また、基板４０の裏面に関しては、絶縁物である酸化膜２２により被覆されているので、メッキ膜は付着されない。
本工程にて、凹部１８が被覆層３４により被覆されることにより、例えばアルミニウムから成る金属面が酸化することを防止することができる。更に、凹部１８の底面２８が被覆層３４により被覆されることで、被覆層３４が銀等の半田の濡れ性に優れる材料であれば、後の工程にて、発光素子を半田を用いて容易に実装できる。更にまた、凹部１８の側面３０が、反射率が高い材料から成る被覆層３４により被覆されることで、側面３０のリフレクタとしての機能を向上させることができる。
ここで、凹部１８およびその周辺部のみにメッキ処理により被覆層３４を被着させる場合は、予め凹部１８およびその周辺部を被覆する酸化膜２２を除去して金属面を露出させればよい。更には、図９（Ｃ）を参照して、導電パターン１４が設けられた領域（絶縁層により被覆される領域）以外の基板４０の上面に被覆層３４を形成しても良い。
第５工程：図１０参照
図１０の各図を参照して、次に、各ユニット４６の凹部１８に発光素子２０（ＬＥＤチップ）を実装して、電気的に接続する。図１０（Ｂ）を参照して、発光素子２０の下面は、接合材２６を介して凹部１８の底面２８に実装される。発光素子２０は下面に電極を有さないので、接合材２６としては、樹脂から成る絶縁性接着剤または導電性接着材の両方が採用可能である。また、導電性接着材としては、半田または導電性ペーストの両方が採用可能である。更に、凹部１８の底面２８は、半田の濡れ性に優れる銀等のメッキ膜から成るので、絶縁性材料よりも熱伝導性に優れた半田を接合材２６として採用できる。
発光素子２０の固着が終了した後に、発光素子２０の上面に設けた各電極と導電パターン１４とを金属細線１６を経由して接続する。
第６工程：図１１参照
図１１の各図を参照して、次に、基板４０に設けた各ユニット４６の凹部に封止樹脂３２を充填させて、発光素子２０を封止する。封止樹脂３２は、蛍光体が混入されたシリコン樹脂からなり、液状または半固形状の状態で封止樹脂３２を凹部１８および開口部４８に充填されて固化される。このことにより、発光素子２０の側面および上面と、発光素子２０と金属細線１６との接続部が、封止樹脂３２により被覆される。
本工程では、各凹部１８に対して、個別に封止樹脂３２を供給して封止することにより、基板４０の上面に全体的に封止樹脂３２を形成した場合と比較して、封止樹脂３２に含まれる蛍光体の隔たりが抑止される。従って、製造される発光モジュールから発光される色が均一化される。
第７工程：図１２参照
図１２の各図を参照して、次に、第１溝５４および第２溝５６が形成された箇所で、基板４０を各ユニットに分離する。
各ユニット４６同士の間には、両溝が形成されているので、基板４０の分離は容易に行うことができる。この分離方法としては、プレスによる打ち抜き、ダイシング、両溝が形成された箇所に於ける基板４０の折り曲げ等が採用できる。
以上の工程により、図１に示した構成の発光モジュールが製造される。
ここで、上記した工程は、順序を入れ替えることも可能である。例えば、図８に示した第１溝５４等を形成する工程を、図１１に示した封止樹脂３２を形成する工程の後に行っても良い。更には、図５や図６に示した導電パターン１４のパターニングを行った直後に、第１溝５４等を形成して、基板４０を個々のユニット４６に分割しても良い。
本発明の発光モジュールの構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は断面図である。 本発明の発光モジュールの構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は断面図である。 本発明の発光モジュールの構成を示す断面図である。 本発明の発光モジュールの構成を示す断面図である。 本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は断面図であり、（Ｄ）は平面図である。 本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は断面図であり、（Ｄ）は平面図である。 本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は平面図である。 本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図である。 本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は平面図である。 本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は平面図である。 本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は平面図である。 本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
符号の説明
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 発光モジュール
１２ 金属基板
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ、１４Ｆ 導電パターン
１５ 第１配線層
１６ 金属細線
１７ 第２配線層
１８ 凹部
１９ 第１絶縁層
２０ 発光素子
２１ 第２絶縁層
２２ 酸化膜
２３ 樹脂基板
２４ 絶縁層
２５ 金属層
２６ 接合材
２８ 底面
３０ 側面
３２ 封止樹脂
３４ 被覆層
３６ 第１傾斜部
３８ 第２傾斜部
４０ 基板
４２ 絶縁層
４４ 導電箔
４５ 導電箔
４６ ユニット
５０ 金型
５２ 凸部
５４ 第１溝
５６ 第２溝

Claims (4)

  1. 金属材料から成る回路基板と、
    前記回路基板の上面を被覆する、フィラーが充填された樹脂から成る絶縁層と、
    前記絶縁層の上面に設けられた導電パターンから成る配線層と、
    前記導電パターンと電気的に接続された発光素子とを具備し、
    前記導電パターンで被覆された部分のみに前記絶縁層が残存し、前記導電パターンが設けられない領域では、前記導電パターンの周囲から前記回路基板の側辺に至るまで前記絶縁層が除去されていることを特徴とする発光モジュール。
  2. 前記回路基板は、長手方向で対向する第１側辺および第２側辺と、短手方向で対向する第３側辺および第４側辺とを有し、
    前記発光素子は、前記長手方向に沿って複数個が配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
  3. 前記絶縁層が除去された領域では、前記回路基板の金属材料が露出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光モジュール。
  4. 複数の前記導電パターンが前記長手方向に沿って前記回路基板に配置されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の発光モジュール。
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