WO2015050164A1 - 発光装置用基板、発光装置、および、発光装置用基板の製造方法 - Google Patents

発光装置用基板、発光装置、および、発光装置用基板の製造方法 Download PDF

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正宏 小西
宏幸 野久保
伊藤 晋
崇 中西
一平 山口
祐介 藤田
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シャープ株式会社
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    • 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
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    • H05K3/28Applying non-metallic protective coatings

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device substrate provided with an insulating layer on a metal substrate portion including a base made of a metal material, a light emitting device using the same, and a method for manufacturing the light emitting device substrate.
  • an electronic device having an electronic circuit board is known.
  • the electronic circuit board is provided with electronic elements such as light emitting elements and thermoelectric elements typified by LEDs (Light Emitting Diodes).
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a ceramic coating is applied to a base and fired to form a coating on the base.
  • the conventionally used ceramic substrate does not have good thermal conductivity. For this reason, in a light emitting device, it is necessary to use a metal substrate having a higher thermal conductivity than a conventionally used ceramic substrate.
  • an insulating layer in order to mount a light emitting element on a metal substrate, an insulating layer must be provided on the metal substrate in order to form a wiring pattern.
  • the insulating layer in order to improve the light utilization efficiency in the light emitting device, the insulating layer needs to have high light reflectivity in addition to high thermal conductivity.
  • an organic resist conventionally used as an insulating layer in an electronic circuit board of a light-emitting device cannot obtain sufficient thermal conductivity, heat resistance, and light resistance.
  • Patent Document 1 does not mention heat dissipation and light utilization efficiency.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a substrate for a light emitting device capable of realizing high heat dissipation and high light utilization efficiency, a light emitting device using the same, And it is providing the manufacturing method of the board
  • a light-emitting device substrate includes a metal substrate portion having at least a metal substrate, and a thermal conductivity formed on the metal substrate portion.
  • a first insulating layer comprising: a wiring pattern formed on the first insulating layer; and a second light-reflective second layer formed on the first insulating layer and the wiring pattern. And an insulating layer.
  • a light-emitting device substrate includes a metal substrate portion having at least a metal substrate, and a heat formed on the metal substrate portion.
  • the semiconductor device includes an insulating layer having conductivity and light reflectivity, and a wiring pattern embedded in the insulating layer.
  • a light-emitting device is formed over the light-emitting device substrate and the second insulating layer of the light-emitting device substrate, and the wiring pattern And a light emitting element electrically connected to each other.
  • a light-emitting device is formed over the light-emitting device substrate and the insulating layer of the light-emitting device substrate, and is electrically connected to the wiring pattern. And a light emitting element connected to the light emitting element.
  • a method for manufacturing a substrate for a light-emitting device includes forming an alumite protective layer by anodizing a substrate made of aluminum, and forming a metal substrate.
  • a composite sheet obtained by laminating a step of producing a part, an epoxy resin containing ceramic particles and improved thermal conductivity into a sheet, and a metal sheet made of copper.
  • a second insulating layer having a thermal conductivity lower than that of the first insulating layer and having a light reflectivity higher than that of the first insulating layer is formed by coating;
  • FIG. 1 shows schematic structure of the light-emitting device which concerns on one embodiment of this invention. It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the light-emitting device shown in FIG. 1, and has shown the process of forming a high thermal radiation ceramic layer on an aluminum substrate. It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the light-emitting device shown in FIG. 1, and has shown the process of affixing an etching flame
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the light emitting device shown in FIG. 7, showing a step of providing a PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) sheet on an aluminum substrate.
  • PFA tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • FIG. 12 It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the light-emitting device shown in FIG. 12, and has shown the process of electrically connecting a LED chip and an etching flame
  • FIG. 25 It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the light-emitting device shown in FIG. 25, and has shown the process of forming an inorganic resist layer on an epoxy resin sheet and an etching flame
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the light emitting device according to the present embodiment.
  • the aluminum substrate 1, the high heat dissipation ceramic layer 2, the etching frame 3, and the high reflection ceramic layer 4 correspond to a light emitting device substrate.
  • the aluminum substrate (metal substrate portion) 1 is a substrate having high thermal conductivity. Instead of the aluminum substrate 1, a copper substrate having a high thermal conductivity may be used.
  • the aluminum substrate 1 is advantageous in that it is inexpensive, easy to process, and strong against atmospheric humidity.
  • the outer shape of the aluminum substrate 1 is not particularly limited.
  • the high heat dissipation ceramic layer (first insulating layer) 2 is formed on the aluminum substrate 1. It can be said that the high heat dissipation ceramic layer 2 is provided on one surface side of the aluminum substrate 1.
  • the high heat dissipation ceramic layer 2 is formed by drying and firing a high heat dissipation ceramic coating 12 (see FIG. 2) applied to the aluminum substrate 1 by a printing method.
  • the high heat dissipation ceramic layer 2 has electrical insulation and high thermal conductivity, and may have high light reflectivity.
  • Specific examples of the high heat dissipation ceramic paint 12 include an aluminum nitride ceramic paint, an alumina ceramic paint, and a zirconia ceramic paint, but are not limited thereto, as long as they have electrical insulation and high thermal conductivity. Good.
  • a glass-based raw material containing a siloxane bond that synthesizes glass by a sol-gel method or the like, or a resin raw material is used as a raw material of the binder mixed with these coating materials.
  • Etching frame (wiring pattern) 3 (see FIG. 3) is a wiring pattern formed by etching a thin plate made of, for example, copper.
  • the etching frame 3 is formed on the high heat dissipation ceramic layer 2.
  • the high reflection ceramic layer (second insulating layer) 4 is formed on the high heat dissipation ceramic layer 2 and the etching frame 3.
  • the high reflection ceramic layer 4 is formed by drying and firing a high reflection ceramic paint 14 (see FIG. 4) applied to the high heat dissipation ceramic layer 2 and the etching frame 3 by a printing method (see FIG. 4). 5).
  • the highly reflective ceramic layer 4 has electrical insulation and high light reflectivity.
  • Specific examples of the highly reflective ceramic paint 14 include zirconia-based ceramic paints, but are not limited thereto, as long as they have electrical insulation and high light reflectivity.
  • the binder of the highly reflective ceramic layer 4 may be a glass-based binder containing a siloxane bond synthesized by a sol-gel method or a resin.
  • the drying and firing temperature of the highly reflective ceramic layer 4 is preferably lower than the drying and firing temperature of the high heat dissipation ceramic layer 2.
  • a resin binder is used for the high heat dissipation ceramic layer 2 and a glass binder synthesized by a sol-gel method is used for the high reflection ceramic layer 4. Drying and firing of the glass-based binder synthesized by the sol-gel method is usually performed at a high temperature of 250 ° C to 500 ° C.
  • the curing temperature and heat-resistant temperature of the thermosetting resin are usually 200 ° C. or less, when using a resin binder for the high heat dissipation ceramic layer 2, it is necessary to pay attention to its heat resistance.
  • the LED chip (light emitting element) 5 is packaged and electrically connected to the etching frame 3 by flip chip bonding. Although two LED chips 5 are shown in FIG. 1, the number of LED chips 5 is not limited to this.
  • FIG. 2 to 6 are cross-sectional views showing a method for manufacturing the light emitting device 100.
  • FIG. 2 to 6 are cross-sectional views showing a method for manufacturing the light emitting device 100.
  • a high heat dissipation ceramic coating 12 is printed on the aluminum substrate 1, dried and fired to form the high heat dissipation ceramic layer 2.
  • the thickness of the high heat dissipation ceramic layer 2 is preferably 25 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less. Thereby, the aluminum substrate 1 and the etching frame 3 can be reliably insulated while suppressing generation of cracks in the high heat dissipation ceramic layer 2.
  • an etching frame 3 is pasted on the high heat dissipation ceramic layer 2 as shown in FIG.
  • a highly reflective ceramic coating 14 is printed on the high heat dissipation ceramic layer 2 and the etching frame 3, dried and fired to form a highly reflective ceramic layer 4.
  • FIG. 6 shows a state where the polishing is completed.
  • the connection portion (electrode terminal portion) with the LED chip 5 in the etching frame 3 is exposed. Furthermore, the electrode terminal portion is divided.
  • the thickness of the highly reflective ceramic layer 4 is preferably 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less. Thereby, sufficiently good electrical insulation and light reflectivity can be realized.
  • the LED chip 5 and the etching frame 3 are electrically connected by flip chip bonding.
  • the area of the light emitting portion can be reduced.
  • the light emitting portion and the reflector can be provided close to each other.
  • the optical coupling efficiency with the reflector can be improved.
  • the LED chip 5 can be integrated, and the integration can reduce the diameter of the light emitting portion (for example, from 47 mm to 27 mm).
  • the output can be increased and the diameter of the light spot can be reduced, and the light emitting device 100 that is optimal for a spotlight can be realized.
  • the etching frame 3 is directly formed on the high heat dissipation ceramic layer 2. Thereby, the heat generated in the LED chip 5 and the like can be efficiently radiated to the aluminum substrate 1 through the etching frame 3 and the high heat dissipation ceramic layer 2.
  • the etching frame 3 according to the present embodiment is made of copper, for example, and has a higher thermal conductivity than the high heat dissipation ceramic layer 2.
  • the heat After the heat is sufficiently diffused by the etching frame 3 in contact with the electrode of the LED chip 5, the heat flows through the aluminum substrate 1 through the high heat dissipation ceramic layer 2, so that the heat passing through the high heat dissipation ceramic layer 2 is received. Thermal resistance can be lowered.
  • the total sum of the bottom areas of the wiring pattern composed of the etching frame 3 is at least 5 times the sum of the bottom areas of the back electrodes of all the LED chips 5 mounted on the light emitting device 100 by flip chip bonding ( (5 times or more).
  • the high reflection ceramic layer 4 is formed on the high heat dissipation ceramic layer 2 and the etching frame 3. Thereby, it is possible to improve light utilization efficiency.
  • the high heat dissipation ceramic layer 2 and the high reflection ceramic layer 4 are formed by a printing method.
  • the high heat dissipation ceramic layer 2 and the high reflection ceramic layer 4 are applied by a spray method. It may be formed by drying and firing.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the light emitting device according to the present embodiment.
  • the aluminum substrate 1, the PFA sheet 102, and the etching frame 3 correspond to a light emitting device substrate.
  • the aluminum substrate 1, the etching frame 3, and the LED chip 5 are the same as those of the light emitting device 100 shown in FIG.
  • the etching frame 3 is embedded in the PFA sheet 102.
  • the PFA sheet (insulating layer) 102 is formed on the aluminum substrate 1. It can be said that the PFA sheet 102 is provided on one side of the aluminum substrate 1.
  • the PFA sheet 102 is a sheet made of tetrafluoroethylene resin (PFA) called a tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer.
  • PFA tetrafluoroethylene resin
  • the PFA sheet 102 has heat resistance, chemical resistance, non-adhesiveness, self-lubricating property, and the like. Further, the PFA sheet 102 has electrical insulation properties, high thermal conductivity, and light reflectivity.
  • 8 to 11 are cross-sectional views showing a method for manufacturing the light emitting device 200.
  • the PFA sheet 102 is provided on the aluminum substrate 1 by compressing the aluminum substrate 1 and the PFA sheet 102 separately prepared at a high temperature (high temperature pressing). In order to fuse the PFA sheet 102 to the aluminum substrate 1 at a high temperature, a high temperature of 300 ° C. or higher is required.
  • the PFA used here has low thermal conductivity and low light reflectivity as it is, and therefore improves the thermal conductivity and light reflectivity by mixing ceramic particles that are insulators having excellent thermal conductivity and light reflectivity. be able to.
  • Typical ceramic materials used for such purposes are alumina, titanium oxide, zirconia, aluminum nitride, and the like.
  • Typical ceramics with high light reflectivity include alumina, titanium oxide, zirconia, and the like.
  • Typical ceramics with high thermal conductivity include aluminum nitride, alumina, and the like.
  • alumina and titanium oxide may be mixed with the PFA as ceramic particles.
  • the combination of ceramic particles is not limited to this, and any combination according to the purpose is possible.
  • an etching frame 3 is prepared as shown in FIG. At this time, the etching frame 3 is not provided on the PFA sheet 102.
  • the etching frame 3 is hot-pressed against the PFA sheet 102 from above the PFA sheet 102.
  • a state during the high-temperature press is shown in FIG.
  • This high temperature pressing is performed at a temperature of 350 ° C., for example.
  • the etching frame 3 is embedded in the PFA sheet 102.
  • the connection portion with the LED chip 5 in the etching frame 3 is exposed.
  • each connection portion is electrically separated into a wiring pattern. Can do.
  • the thickness of the PFA sheet 102 is preferably 70 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less. Thereby, sufficiently good electrical insulation, thermal conductivity, and light reflectivity can be realized.
  • the LED chip 5 and the etching frame 3 are electrically connected by flip chip bonding.
  • connection portion of the etching frame 3 with the LED chip 5 may be covered with plating.
  • plating such as Ni / Pd / Au. Since the PFA sheet 102 covering the etching frame 3 has high chemical resistance, the PFA sheet 102 is not eroded by the plating solution, and plating is not deposited on portions of the etching frame 3 other than the connection portion. Reduction is possible.
  • the etching frame 3 is embedded inside the PFA sheet 102. Thereby, the heat generated in the LED chip 5 and the like can be efficiently radiated to the aluminum substrate 1 through the etching frame 3 and the PFA sheet 102.
  • the etching frame 3 is embedded inside the PFA sheet 102. Therefore, it is possible to improve light utilization efficiency.
  • the aluminum substrate 1 according to each of the above embodiments may be made of aluminum, or may contain other materials containing aluminum as a main component. That is, the aluminum substrate 1 is sufficient if the main component of the material constituting the aluminum substrate 1 is aluminum.
  • the light emitting device 200 has only one insulating layer of the PFA sheet 102, the number of steps for providing the insulating layer can be reduced.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the light emitting device according to the present embodiment.
  • the light emitting device 300 shown in FIG. 12 includes a copper substrate 201, a PTFE sheet 202, an etching frame 203, an inorganic resist layer 204, an LED chip 5, an adhesive 206, and a heat sink 207.
  • the copper substrate 201, the PTFE sheet 202, the etching frame 203, and the inorganic resist layer 204 correspond to a light emitting device substrate.
  • the copper substrate (metal substrate portion) 201 is a flexible substrate having high thermal conductivity. Instead of the copper substrate 201, an aluminum substrate having a high thermal conductivity may be used.
  • the external shape of the copper substrate 201 is not particularly limited.
  • the PTFE sheet (first insulating layer) 202 is formed on the copper substrate 201. It can be said that the PTFE sheet 202 is provided on one side of the copper substrate 201.
  • the PTFE sheet 202 is a sheet made of a fluororesin (PTFE) obtained by bonding a fluororesin raw material called polytetrafluoroethylene.
  • PTFE fluororesin
  • the PTFE sheet 202 has electrical insulation and high thermal conductivity by appropriately adding ceramic particles having electrical insulation and high thermal conductivity.
  • the etching frame (wiring pattern) 203 is a wiring pattern formed by etching a thin plate made of, for example, copper (see a copper plate 213 described later).
  • the etching frame 203 is formed on the PTFE sheet 202.
  • the inorganic resist layer (second insulating layer) 204 is formed on the PTFE sheet 202 and the etching frame 203.
  • the inorganic resist layer 204 is formed from an inorganic resist paint (paint using an inorganic substance as a binder) applied to the PTFE sheet 202 and the etching frame 203.
  • the inorganic resist layer 204 has electrical insulation and high light reflectivity.
  • a light reflection layer in which silicone resin is used as a binder and alumina or titanium oxide ceramic particles are mixed can be formed.
  • a plurality of different types of ceramic particles such as alumina and titanium oxide may be simultaneously mixed with the silicone resin to form the light reflecting layer.
  • the LED chip 5 is electrically connected to the etching frame 203 and is the same as that of the light emitting device 100 or 200.
  • the adhesive 206 adheres the copper substrate 201 and the heat sink 207.
  • An adhesive having high heat dissipation is used as the adhesive 206.
  • a heat dissipating grease may be used.
  • the heat sink 207 is a heat dissipation means that absorbs heat generated in the light emitting device 300 and releases the heat to the outside of the light emitting device 300. It can be said that the heat sink 207 is provided on the other surface side of the copper substrate 201.
  • the aluminum substrate 1 and the heat sink 207 may be bonded with an adhesive 206 or heat radiation grease.
  • 13 to 17 are cross-sectional views showing a method for manufacturing the light emitting device 300.
  • the PTFE sheet 202 is sandwiched between the copper substrate 201 and the copper plate 213, and the PTFE sheet 202, the copper substrate 201, and the copper plate 213 are fused.
  • a high temperature of 300 ° C. or higher is required.
  • FIG. 14 shows a state during fusion.
  • the surfaces of the copper substrate 201 and the copper plate 213 that are in contact with the PTFE sheet 202 may be roughened before fusion by blasting or the like. preferable.
  • the thickness of the PTFE sheet 202 is preferably 25 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • PTFE used here has low thermal conductivity as it is, the thermal conductivity may be increased by mixing ceramic particles which are insulators having excellent thermal conductivity.
  • PTFE sheet 202 with high thermal conductivity is obtained by mixing aluminum nitride or alumina with PTFE and processing it into a sheet.
  • the copper plate 213 is etched to form an etching frame 203.
  • the etching frame 203 is formed on the PTFE sheet 202. Since the PTFE sheet 202 has high chemical resistance, only the copper substrate 201 may be covered with the chemical resistant protective sheet 205 when the copper plate 213 is etched.
  • an inorganic resist paint is applied on the PTFE sheet 202 and the etching frame 203, dried and baked to form an inorganic resist layer 204.
  • the connection part (electrode terminal part) with the LED chip 5 in the etching frame 203 is still covered with the inorganic resist layer 204.
  • the inorganic resist layer 204 covering the electrode terminal portion is removed by polishing to expose the electrode terminal portion.
  • the thickness of the inorganic resist layer 204 is preferably 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less. Thereby, sufficiently good electrical insulation and light reflectivity can be realized.
  • the LED chip 5 and the etching frame 203 are electrically connected by flip chip bonding.
  • connection portion of the etching frame 203 with the LED chip 5 may be covered with plating according to the same purpose as in the second embodiment.
  • the inorganic resist layer 204 covering the PTFE sheet 202 and the etching frame 203 is excellent in chemical resistance. Therefore, the first insulating layer (PTFE sheet 202) and the second insulating layer (inorganic resist layer 204) are not eroded by the plating solution, and the portions of the etching frame 203 other than the connection portions are also plated. Since it does not precipitate, man-hours can be reduced.
  • the copper substrate 201 and the heat sink 207 are bonded with an adhesive 206.
  • the heat sink 207 is provided on the surface of the copper substrate 201 opposite to the surface on which the PTFE sheet 202 and the like are provided.
  • the etching frame 203 is directly formed on the PTFE sheet 202. Thereby, the heat generated in the LED chip 5 and the like can be efficiently radiated to the heat sink 207 via the etching frame 203, the PTFE sheet 202, the copper substrate 201, and the adhesive 206.
  • the bottom area of the etching frame 203 (the area where the etching frame 203 is in contact with the PTFE sheet 202: refer to FIG. 12) is sufficient with respect to the bottom area of the electrode of the LED chip 5.
  • the heat generated in the LED chip 5 is sufficiently diffused by the etching frame 203 having high thermal conductivity in contact with the electrode of the LED chip 5, and then the copper substrate 201 is interposed via the PTFE sheet 202. Can be shed.
  • the thermal conductivity of the PTFE sheet 202 is lower than the thermal conductivity of the etching frame 203.
  • the thermal resistance received by the heat passing through the PTFE sheet 202 can be lowered, and efficient heat dissipation can be achieved. It becomes possible.
  • the etching frame 203 is made of copper, the thermal conductivity of the PTFE sheet 202 is lower than the thermal conductivity of the etching frame 203.
  • the sum of the bottom areas of the wiring pattern formed of the etching frame 203 is the sum of the bottom areas of the back electrodes of all the LED chips 5 mounted on the light emitting device 300 by flip chip bonding. On the other hand, it should be at least 5 times (5 times or more). Thereby, it can be said that heat can be efficiently radiated to the copper substrate 201 via the PTFE sheet 202.
  • an inorganic resist layer 204 is formed on the PTFE sheet 202 and the etching frame 203. Thereby, it is possible to improve light utilization efficiency.
  • the copper substrate 201 may be made of copper, or may contain other materials mainly composed of copper. That is, the copper substrate 201 is sufficient if the main component of the material constituting the copper substrate 201 is copper.
  • the inorganic resist layer 204 for example, a silicone resin mixed with white ceramic such as titanium oxide or alumina may be used.
  • white ceramic such as titanium oxide or alumina
  • a plurality of different types of ceramic particles such as alumina and titanium oxide may be simultaneously mixed with the silicone resin to form the light reflecting layer.
  • the highly reflective ceramic layer 4 may be used instead of the inorganic resist layer 204.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the light emitting device according to the present embodiment.
  • the 25 includes an aluminum substrate 301, an alumite protective layer 311, an epoxy resin sheet 302, an etching frame 303, an inorganic resist layer 304, an LED chip 5, heat radiation grease 306, and a heat sink 307.
  • the aluminum substrate 301, the alumite protective layer 311, the epoxy resin sheet 302, the etching frame 303, and the inorganic resist layer 304 correspond to the light emitting device substrate.
  • the aluminum substrate 301 is entirely covered with an alumite protective layer 311.
  • the alumite protective layer 311 subjected to the sealing treatment is excellent not only in weather resistance and environmental resistance but also in chemical resistance. For this reason, the anodized protective layer 311 not only functions as a protective film for the finished product, but also prevents the aluminum substrate 301 from being eroded by an etching solution or a plating solution showing acidity or alkalinity in the manufacturing process of the light emitting device 800. .
  • the outer shape of the aluminum substrate 301 is not particularly limited.
  • the epoxy resin sheet (first insulating layer) 302 may be directly formed on the aluminum substrate 301. However, the anodization treatment is performed on the aluminum substrate 301, and the entire surface of the aluminum substrate 301 is covered with the alumite protective layer 311, and then the epoxy resin sheet 302 is bonded to the alumite protective layer 311. It is preferable from the viewpoint.
  • the epoxy resin sheet 302 is provided on one surface side of the aluminum substrate 301.
  • Epoxy resin is inherently high in electrical insulation but low in thermal conductivity, so heat dissipation is low as it is.
  • the epoxy resin sheet 302 having electrical insulation and high thermal conductivity is obtained by appropriately adding ceramic particles having high electrical insulation and thermal conductivity to the epoxy resin and then processing into a sheet shape. Is realized.
  • the etching frame (wiring pattern) 303 is a wiring pattern formed by etching a thin plate made of, for example, copper (see a copper plate 313 described later).
  • the etching frame 303 is formed on an epoxy resin sheet 302 having electrical insulation and high thermal conductivity.
  • the inorganic resist layer (second insulating layer) 304 is formed on the epoxy resin sheet 302 and the etching frame 303.
  • the inorganic resist layer 304 is formed from an inorganic resist paint (paint using an inorganic substance as a binder) applied to the epoxy resin sheet 302 and the etching frame 303.
  • the inorganic resist layer 304 has electrical insulation and high light reflectivity.
  • a light reflecting layer in which silicone resin is used as a binder and alumina or titanium oxide ceramic particles are mixed can be formed.
  • a plurality of different types of ceramic particles such as alumina and titanium oxide may be simultaneously mixed with the silicone resin to form the light reflecting layer.
  • the LED chip 5 is electrically connected to the etching frame 303, and is the same as the LED chip 5 of the light emitting device 100, 200, or 300.
  • the heat dissipating grease 306 thermally connects the alumite protective layer 311 covering the aluminum substrate 301 and the heat sink 307.
  • the heat sink 307 is a heat dissipation member that absorbs heat generated in the light emitting device 800 and releases the heat to the outside of the light emitting device 800. Although omitted in the drawing, the heat sink 307 usually has increased heat dissipation by widening the surface area with heat dissipating fins. It can be said that the heat sink 307 is provided on the other surface side of the aluminum substrate 301.
  • 26 to 30 are cross-sectional views showing a method for manufacturing the light emitting device 800.
  • an epoxy resin sheet 302 before the progress of the curing reaction is sandwiched between an aluminum substrate 301 (metal substrate portion) and a copper plate 313 covered with an alumite protective layer 311, and pressure is applied. While adding, the curing reaction of the resin proceeds at a high temperature. Then, the epoxy resin sheet 302 is cured, so that the epoxy resin sheet 302 is bonded to the aluminum substrate 301 covered with the copper plate 313 and the alumite protective layer 311.
  • FIG. 27 shows a state during the bonding.
  • the surface of the copper plate 313 in contact with the epoxy resin sheet 302 is roughened before bonding by blasting or the like.
  • the thickness of the epoxy resin sheet 302 is preferably 25 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the surface of the aluminum substrate 301 in contact with the epoxy resin sheet 302 is roughened before bonding by blasting or chemical treatment with acid or alkali. It is also preferable to do.
  • This method is effective as a method for increasing the adhesion strength regardless of whether the surface of the aluminum substrate 301 is covered with the alumite protective layer 311 or not.
  • the thermal conductivity can be improved by mixing ceramic particles which are insulators having excellent thermal conductivity.
  • ceramic particles such as aluminum nitride and alumina
  • an epoxy resin sheet 302 having a high thermal conductivity before proceeding with the curing reaction can be obtained. While this is pressed against the anodized protective layer 311 covering the aluminum substrate 301, the cured epoxy resin sheet 302 having a high thermal conductivity is accelerated by promoting the resin curing reaction at a high temperature of, for example, about 180 ° C. 311 is formed.
  • the epoxy resin sheet 302, the alumite protective layer 311 and the copper plate 313 are bonded at the same time, but the bonding method is not limited to this.
  • the composite sheet may be bonded to the alumite protective layer 311 using a high-temperature press. It is only necessary that the layer structure shown in FIG. 27 can be finally formed.
  • an etching frame 303 is formed by etching the copper plate (conductor) 313 as shown in FIG. Thereby, the etching frame 303 is formed on the epoxy resin sheet 302 having a high thermal conductivity.
  • the epoxy resin sheet 302 has high chemical resistance, and the epoxy resin sheet 302 is not eroded by the etching solution when the copper plate 313 is etched.
  • the aluminum substrate 301 covered with the anodized protective layer 311 has high chemical resistance, it is a new chemical resistant protective sheet such as the bare aluminum substrate 1 (without the anodized protective layer 311) or the copper substrate 201. There is no need to cover.
  • Aluminum can be inexpensively and easily formed with an alumite protective film on its surface by anodizing and sealing treatment. Since the protective film made of alumite is excellent in chemical resistance as described above, it functions as a protective film against the etching solution and the plating solution in the manufacturing process of the light emitting device. On the other hand, since the protective film made of anodized is excellent in environmental resistance and weather resistance, it also functions as a protective film in a finished light emitting device. For this reason, it is preferable to use what coated the surface of aluminum with the alumite as a material of a metal substrate part.
  • an inorganic resist paint is applied on the epoxy resin sheet 302 and the etching frame 303, dried and baked to form an inorganic resist layer 304.
  • the connection part (electrode terminal part) with the LED chip 5 in the etching frame 303 is also covered with the inorganic resist layer 304.
  • the inorganic resist layer 304 covering the electrode terminal portion is removed by polishing to expose the electrode terminal portion.
  • the thickness of the inorganic resist layer 304 is preferably 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less. Thereby, sufficiently good electrical insulation and light reflectivity can be realized.
  • the LED chip 5 and the etching frame 303 are electrically connected by flip chip bonding.
  • connection portion of the etching frame 303 with the LED chip 5 may be covered with plating according to the same purpose as in the second and third embodiments.
  • the inorganic resist layer 304 covering the epoxy resin sheet 302 and the etching frame 303 is excellent in chemical resistance, and the aluminum substrate 301 is also covered with the alumite protective layer 311. Therefore, neither the metal substrate portion nor the first and second insulating layers are eroded by the plating solution, and the plating is deposited on the etching frame 303 other than the connection portion with the LED chip 5. (Therefore, plating can be efficiently deposited only on the connecting portion), so that the number of man-hours can be reduced.
  • the alumite protective layer 311 formed on the surface of the aluminum substrate 301 and the heat sink 307 are bonded with heat radiation grease 306.
  • the heat sink 307 is provided on the surface of the aluminum substrate 301 opposite to the surface on which the epoxy resin sheet 302 and the like are provided.
  • an etching frame 303 is directly formed on the epoxy resin sheet 302.
  • the heat generated in the LED chip 5 and the like is efficiently transferred to the heat sink 307 via the etching frame 303, the epoxy resin sheet 302, the anodized protective layer 311, the aluminum substrate 301, the anodized protective layer 311, and the heat radiation grease 306. Heat can be released.
  • an inorganic resist layer 304 is formed on the epoxy resin sheet 302 and the etching frame 303. Thereby, it is possible to improve light utilization efficiency.
  • the aluminum substrate 301 may be made of aluminum, or may contain other materials mainly composed of aluminum. In short, it is sufficient that sufficient aluminum for forming the alumite protective layer 311 on the surface thereof is contained as a component of the material constituting the aluminum substrate 301.
  • the inorganic resist layer 304 for example, a silicone resin mixed with white ceramic such as titanium oxide or alumina may be used.
  • white ceramic such as titanium oxide or alumina
  • a plurality of different types of ceramic particles such as alumina and titanium oxide may be simultaneously mixed with the silicone resin to form the light reflecting layer.
  • the highly reflective ceramic layer 4 may be used instead of the inorganic resist layer 304.
  • an epoxy resin is used for the epoxy resin sheet 302 corresponding to the first insulating layer.
  • a glass-based binder having a high firing temperature
  • a resin binder it is possible to prevent deterioration with time or discoloration due to heat generation of the light source or strong light irradiation by blue light, etc., and it is also resistant to acids and alkalis used in the plating solution, etc.
  • a thermosetting resin having chemical properties is used.
  • the resin binder is not limited to a thermosetting resin, and may be a thermoplastic resin or the like. Specific resin materials include silicone resin, epoxy resin, polyimide resin, fluororesin and the like.
  • the binder made of a thermosetting resin used for the inorganic resist layer 304 or the highly reflective ceramic layer 4 (see FIG. 1) may have a long-term reliability that is lower than that of a glass-based binder. Curing is easy because it cures at a low temperature. Thereby, damage to the aluminum substrate 301, the alumite protective layer 311 and the epoxy resin sheet 302 (first insulating layer) due to heat can be prevented, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the second insulating layer is formed at a relatively low temperature of 200 ° C. or lower.
  • the formation of the anodized protective layer 311 may be performed before or after the formation of the second insulating layer.
  • alumina, zirconia, titanium oxide, nitriding are used as typical materials used as ceramics or ceramic particles used for increasing the thermal conductivity and light reflectance of the epoxy resin sheet 302 and the highly reflective ceramic layer 4.
  • alumina, zirconia, titanium oxide, nitriding are used as typical materials used as ceramics or ceramic particles used for increasing the thermal conductivity and light reflectance of the epoxy resin sheet 302 and the highly reflective ceramic layer 4.
  • Aluminum etc. are mentioned.
  • the ceramic referred to here is not limited to metal oxides, but includes ceramics in a broad sense including aluminum nitride and the like, that is, inorganic solid materials in general.
  • ceramic particles used for the inorganic resist layer 304 or the highly reflective ceramic layer 4 are stable substances having excellent heat resistance and light resistance, such as alumina, zirconia, and titanium oxide. As long as the substance has excellent light diffusion and reflection characteristics, any substance may be used.
  • the highly light-reflective ceramic material include magnesium oxide, zinc oxide, barium sulfate, zinc sulfate, magnesium carbonate, calcium carbonate, wollastonite, and the like, which are typical inorganic white materials.
  • the particles made of the above ceramic materials may be appropriately selected and used in combination.
  • An advantage of using the epoxy resin sheet 302 is that the manufacturing process is simplified. This is because the epoxy resin sheet 302 can be attached after the entire surface of the aluminum substrate 301 is covered with the alumite protective layer 311. This is because the hardening acceleration temperature of the epoxy resin is as low as 180 ° C., and thus the anodized protective layer 311 is hardly cracked.
  • the alumite protective layer 311 When the surface of the aluminum substrate 301 with the alumite protective layer 311 formed thereon is heated to a high temperature of 250 ° C. or higher, the alumite protective layer 311 is cracked due to the difference in expansion coefficient between the aluminum substrate 301 and the alumite protective layer 311. May occur. Once a crack is generated, the aluminum substrate 301 is eroded by an etching solution and a plating solution that have penetrated from the crack into the aluminum substrate 301 in the subsequent manufacturing process.
  • each first insulating layer shown in the first to third embodiments is as high as 250 ° C. or higher, and the aluminum substrate 1 (in the third embodiment, the aluminum substrate 1 instead of the copper substrate 201) is used.
  • the aluminum substrate 1 may be eroded by the etching solution or the plating solution.
  • the drying and firing temperature is usually as high as 250 ° C. to 500 ° C.
  • the temperature at which the PFA sheet 102 or PTFE sheet 202 is fused to the aluminum substrate 1 is 300 ° C. or higher. Therefore, there is a concern that the alumite protective layer is cracked and the protective function is lowered.
  • a glass-based binder is used for covering with an alumite protective layer.
  • an insulating layer is appropriately formed using a PFA sheet or a PTFE sheet, the insulating layer and the aluminum substrate 1 are subjected to steps such as anodizing treatment, sealing treatment, and water washing. As a result, special attention must be paid to the work.
  • the manufacturing is simple.
  • FIG. 18 is a plan view showing the application example.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the application example.
  • the light emitting device 400 shown in FIGS. 18 and 19 includes a metal substrate (metal substrate portion) 401, a first insulating layer 402, a wiring pattern 403, a second insulating layer 404, and an LED chip 405.
  • the metal substrate 401 is the aluminum substrate 1 or the copper substrate 201.
  • the first insulating layer 402 is an insulating layer having thermal conductivity formed on the metal substrate 401, and is the high heat dissipation ceramic layer 2 or the PTFE sheet 202.
  • the wiring pattern 403 is formed on the first insulating layer 402 and is the etching frame 3 or the etching frame 203. Note that the wiring pattern 403 covers almost the entire surface of the metal substrate 401 on which the first insulating layer 402 is provided (one surface side). In fact, according to FIG. 18, except for the electrically separated portion of the wiring pattern 403, the wiring pattern 403 is almost entirely on the surface side (one surface side) on which the first insulating layer 402 is provided. Covering. Thereby, heat dissipation becomes favorable.
  • the second insulating layer 404 is a light-reflective insulating layer formed on the first insulating layer 402 and the wiring pattern 403, and is the highly reflective ceramic layer 4 or the inorganic resist layer 204.
  • the LED chip 405 is electrically connected to the wiring pattern 403 and is the LED chip 5.
  • FIG. 18 shows nine LED chips 405 arranged in three rows and three columns. Nine LED chips 405 are connected in parallel in three rows by a wiring pattern 403, and each of the three rows has a connection configuration having a series circuit of three LED chips 405 (ie, three series and three parallel). It has become. Of course, the number of LED chips 405 is not limited to nine, and may not have a 3 series / 3 parallel connection configuration.
  • the light emitting device 400 includes a light reflecting resin frame 406, a phosphor-containing sealing resin 407, an anode electrode 408, a cathode electrode 409, an anode mark 410, a cathode mark 411, and a screw portion 412.
  • the light reflecting resin frame 406 is an annular (arc-shaped) frame made of an alumina filler-containing silicone resin provided on the wiring pattern 403 and the second insulating layer 404.
  • the material of the light reflecting resin frame 406 is not limited to this, and may be any insulating resin having light reflectivity.
  • alumina is used as the filler, but in addition to this, a white material typified by titanium oxide, zirconia, silica, or the like may be used as a filler, or an appropriate combination of these inorganic materials may be used.
  • the shape of the light reflecting resin frame 406 is not limited to an annular shape (arc shape), and may be an arbitrary shape.
  • the phosphor-containing sealing resin 407 is a sealing resin layer made of a translucent resin.
  • the phosphor-containing sealing resin 407 is filled in a region surrounded by the light reflecting resin frame 406 and seals the wiring pattern 403, the second insulating layer 404, and the LED chip 405.
  • the phosphor-containing sealing resin 407 contains a phosphor.
  • As the phosphor a phosphor that is excited by the primary light emitted from the LED chip 405 and emits light having a longer wavelength than the primary light is used.
  • the configuration of the phosphor is not particularly limited, and can be appropriately selected according to desired white chromaticity and the like.
  • a combination of high color rendering a combination of (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu red phosphor and Ca 3 (Sc, Mg) 2 Si 3 O 12 : Ce green phosphor can be used.
  • the combination of another fluorescent substance may be used and the structure containing only a YAG yellow fluorescent substance as pseudo white may be used.
  • a sealing resin layer made of a translucent resin may be formed.
  • the anode electrode 408 and the cathode electrode 409 are electrodes for supplying a current for driving the LED chip 405 to the LED chip 405, and are provided in the form of lands.
  • the anode electrode 408 and the cathode electrode 409 are electrodes that can be connected to an external power source (not shown) of the light emitting device 400.
  • the anode electrode 408 and the cathode electrode 409 are connected to the LED chip 405 through the wiring pattern 403.
  • the anode mark 410 and the cathode mark 411 are alignment marks serving as references for positioning with respect to the anode electrode 408 and the cathode electrode 409, respectively. Further, the anode mark 410 and the cathode mark 411 have a function of indicating the polarities of the anode electrode 408 and the cathode electrode 409, respectively.
  • the screw part 412 is a protrusion provided on the metal substrate 401. If the side on which the LED chip 405 is provided is the side on which the wiring pattern 403 is formed with the metal substrate 401 as a reference, the screw part 412 has the wiring pattern 403 formed with the metal substrate 401 as a reference. It is formed on the opposite side of the surface. That is, when the metal substrate 401 is used as a reference, the screw portion 412 is provided on the side opposite to the first insulating layer 402 and the like.
  • the screw portion 412 is provided for attaching the light emitting device 400 to other components. For example, a screw portion 412 that is a male screw is configured, and a female screw that is screwed into the screw portion 412 is provided in the other parts. As a result, it is possible to attach components to the light emitting device 400 using the screw portion 412 and the female screw. Examples of the other components include a heat sink 207 (see FIG. 12).
  • the thickness of the portion of the wiring pattern 403 immediately below the anode electrode 408 and the cathode electrode 409 is larger than the thickness of the portion of the wiring pattern 403 other than the portion immediately below the anode electrode 408 and the cathode electrode 409.
  • the thickness of the wiring pattern 403 is preferably 70 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less immediately below the anode electrode 408 and the cathode electrode 409, and is preferably 35 ⁇ m or more and 75 ⁇ m or less except for the portion immediately below the anode pattern 403.
  • the thickness of the wiring pattern 403 exceeds 150 ⁇ m, a dramatic improvement in the heat dissipation function cannot be expected even if the wiring pattern 403 is increased further. .
  • the bottom area of the wiring pattern 403, that is, the total area of the portion where the wiring pattern 403 shown in FIG. 19 is in contact with the first insulating layer 402 is 5 to 10 times the total area of the back surface electrode 415 of the LED chip 405.
  • the total area of the back electrode 415 of the LED chip 405 means the total area of the back electrode 415 of all the LED chips 405 mounted on the light emitting device 400.
  • the bottom area of the wiring pattern 403 per LED chip 405 is preferably 5 to 10 times the area of the back electrode 415 for one LED chip 405.
  • the bottom area of the wiring pattern 403 is preferably 5 to 10 times the total area of the back electrodes 415 of all LED chips 405 mounted on the light emitting device 400, but is not limited thereto.
  • the optical coupling efficiency with the reflector can be improved by reducing the area of the light emitting portion.
  • Increasing the bottom area of the wiring pattern 403 is effective for improving heat dissipation, while increasing the area of the light emitting portion.
  • the light coupling efficiency with the reflector is lowered, and the light emitting device is unsuitable for a spotlight or the like.
  • the bottom area of the wiring pattern 403 is preferably 5 to 10 times the total area of the back electrodes 415 of all the LED chips 405 mounted on the light emitting device 400. Attached. As a result, the diameter of the light emitting part is reduced due to the possibility of integration when a flip chip type LED chip is used as the LED chip 405 (for example, the diameter is changed from 47 mm to 27 mm), and the bottom area of the wiring pattern 403 is increased. It is possible to achieve both efficient heat dissipation.
  • the light emitting device 400 has been described as an example with reference to FIG. 19, but the same applies to a light emitting device 500 (see FIG. 20) described later.
  • the light emitting device 400 is an application example of the light emitting device 100 or 300.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing another application example.
  • a plan view showing another application example is the same as FIG.
  • a light emitting device 500 shown in FIGS. 18 and 20 includes a metal substrate 401, an insulating layer 502, a wiring pattern 403, and an LED chip 405. That is, in contrast to the light-emitting device 400, the light-emitting device 500 includes an insulating layer 502 instead of the first insulating layer 402 and the second insulating layer 404.
  • the metal substrate 401, the wiring pattern 403, and the LED chip 405 are the same as those of the light emitting device 400, respectively.
  • the wiring pattern 403 is embedded in the insulating layer 502 in the light emitting device 500.
  • the insulating layer 502 is an insulating layer having thermal conductivity and light reflectivity formed on the metal substrate 401 and is the PFA sheet 102.
  • the light emitting device 500 includes a light reflecting resin frame 406, a phosphor-containing sealing resin 407, an anode electrode 408, a cathode electrode 409, an anode mark 410, a cathode mark 411, and a screw portion 412. These configurations are the same between the light emitting device 400 and the light emitting device 500.
  • the light emitting device 500 is an application example of the light emitting device 200.
  • FIG. 21 is a plan view showing the main part of the modified example.
  • FIG. 21 shows a wiring pattern 603 which is a modified example of the wiring pattern 403.
  • the wiring pattern 603 has an anode side located immediately below the anode electrode 408 and a cathode side located directly below the cathode electrode 409.
  • the nine LED chips 405 are arranged in 3 rows and 3 columns, which are used when the wiring pattern 403 is used (that is, the light emitting elements 400 and 500) and when the wiring pattern 603 is used (that is, the above-described modification). It is the same as Example).
  • the nine LED chips 405 have a connection configuration having one parallel circuit of the nine LED chips 405 by the wiring pattern 603.
  • the connection configuration of the LED chip 405 can be changed as appropriate according to desired characteristics of the light-emitting device.
  • FIG. 22 shows an electronic circuit board 701 in which a connection portion with an LED chip (not shown) (see the notation of “flip chip mounting” in FIG. 22), an anode electrode 708, and a cathode electrode 709 are formed as wirings.
  • the electronic circuit board 701 has an insulating layer formed on a metal substrate.
  • FIG. 22 shows a region 707 to which the phosphor-containing sealing resin is to be applied.
  • FIG. 23 shows a state where almost all of one surface side of the electronic circuit board 701 is covered with the wiring pattern 703.
  • the wiring pattern 703 when the wiring pattern 703 is large, the wiring pattern 703 has low light reflectance. For this reason, it is effective to cover a portion other than the wiring pattern 703 necessary for mounting the LED chip with a material having excellent light reflectivity.
  • FIG. 24 shows a state where the wiring pattern 703 is covered with the insulating layer 704 except for the connection portion with the LED chip, the anode electrode 708 and the cathode electrode 709.
  • the bottom area of the wiring pattern 403 is preferably 5 to 10 times the total area of the back electrodes 415 of all the LED chips 405 mounted on the light emitting device 400”.
  • FIG. 31A is a perspective view of the lighting device 801
  • FIG. 31B is a cross-sectional view of the lighting device 801.
  • the lighting device 801 is manufactured using a light emitting device 804 that is high quality and inexpensive. For this reason, it is possible to provide an inexpensive and high-quality lighting device 801 to the user.
  • 802 is a heat sink and 823 is a reflector.
  • FIG. 32 is a front sectional view showing the shape of the reflector 823.
  • the inner peripheral surface of the reflector 823 is formed by a parabolic surface obtained by rotating a parabola.
  • the general formula of the paraboloid is expressed by the following formula (1) when the focal position is (0, a).
  • the z axis is a symmetry axis of the paraboloid coincident with the optical axis of the light emitted from the light emitting device 804, and the r axis is an axis passing through the focal position of the paraboloid and perpendicular to the optical axis. .
  • FIG. 32 shows the coordinates of the inner peripheral surface of the reflector 823 when the diameter of the light emitting portion (corresponding to the bottom of the inner wall of the reflector 823) is 47 mm and 27 mm, based on the above equation (1). ing.
  • the inner peripheral surface when the diameter of the light emitting portion is 47 mm is indicated by a solid line 13a, and the inner peripheral surface when the diameter of the light emitting portion is 27 mm is indicated by a broken line 13b.
  • the light emitting portion is located near the focal position of the paraboloid constituting the reflector 823.
  • the number “a” in the formula (1) can be reduced.
  • the diameter ⁇ 0 of the light emitting portion is reduced from 47 mm to 27 mm, the inner peripheral surface of the reflector 823 is changed from the solid line 13a to the broken line 13b.
  • the depth of the reflector 823 is the same, the smaller the number “a”, the higher the light condensing property. Even when the shape of the same reflector 823 is used, if the light-emitting portion is small, performance close to that of a point light source is exhibited.
  • the substrate for a light emitting device includes a metal substrate portion (aluminum substrate 1 and the like) having at least a metal substrate, and a thermally conductive first substrate formed on the metal substrate portion.
  • a metal substrate portion (aluminum substrate 1 and the like) having at least a metal substrate, and a thermally conductive first substrate formed on the metal substrate portion.
  • 1 insulating layer (high heat dissipation ceramic layer 2 and others), a wiring pattern (etching frame 3 and others) formed on the first insulating layer, and formed on the first insulating layer and the wiring pattern.
  • a second insulating layer having high light reflectivity high reflection ceramic layer 4 and others.
  • the wiring pattern is directly formed on the first insulating layer. Therefore, it is possible to efficiently dissipate heat generated in the light emitting element or the like to the metal substrate portion via the wiring pattern and the first insulating layer.
  • the second insulating layer is formed on the first insulating layer and the wiring pattern. Therefore, it is possible to improve light utilization efficiency.
  • the substrate for a light-emitting device according to aspect 2 of the present invention is the light-emitting device substrate according to aspect 1, wherein the first insulating layer has higher thermal conductivity than the second insulating layer, and the second insulating layer. Has higher light reflectivity than the first insulating layer.
  • a substrate for a light-emitting device includes a metal substrate portion having at least a metal substrate, and an insulating layer having thermal conductivity and light reflectivity formed on the metal substrate portion ( PFA sheet 102) and a wiring pattern embedded in the insulating layer.
  • the wiring pattern is embedded in the insulating layer. Therefore, it is possible to efficiently dissipate heat generated in the light emitting element or the like to the metal substrate portion via the wiring pattern and the insulating layer.
  • the wiring pattern is embedded in the insulating layer. Therefore, it is possible to improve light utilization efficiency.
  • the insulating layer is made of any one of an epoxy resin, a silicone resin, a fluorine resin, and a polyimide resin.
  • the insulating layer is made of a sheet-like resin.
  • the insulating layer is made of a PFA sheet.
  • the light emitting device substrate according to Aspect 7 of the present invention is any one of Aspects 3 to 6, wherein the insulating layer contains ceramic particles.
  • the light emitting device substrate according to aspect 8 of the present invention is the above aspect 1, wherein the first insulating layer is made of a ceramic paint applied to the metal substrate portion.
  • the substrate for a light-emitting device according to aspect 9 of the present invention is the light-emitting device substrate according to aspect 1, wherein the first insulating layer is made of any one of an epoxy resin, a silicone resin, a fluorine resin, and a polyimide resin. .
  • the light emitting device substrate according to aspect 10 of the present invention is the above aspect 9 wherein the first insulating layer is made of a sheet-like resin.
  • the first insulating layer is formed of a PTFE sheet.
  • the light emitting device substrate according to Aspect 12 of the present invention is any one of Aspects 1, 9, 10, and 11, wherein the first insulating layer contains ceramic particles.
  • the light emitting device substrate according to aspect 13 of the present invention is the light emitting device substrate according to aspect 1, wherein the second insulating layer contains ceramic particles in one of an epoxy resin, a silicone resin, a fluorine resin, and a polyimide resin. Being done.
  • the light emitting device substrate according to aspect 14 of the present invention is the light emitting device substrate according to aspect 1, wherein the second insulating layer includes a glass binder and ceramic particles.
  • the light emitting device substrate according to Aspect 15 of the present invention is the light emitting device substrate according to any one of Aspects 1 to 14, wherein the metal substrate portion is coated with an alumite protective layer by anodizing the aluminum surface.
  • a light emitting device is formed on the light emitting device substrate according to any one of the above aspects 1, 2, 8 to 14 and the second insulating layer of the light emitting device substrate, and the wiring A light emitting element (LED chip 5 or the like) electrically connected to the pattern is provided.
  • a light emitting device is formed on the light emitting device substrate according to any one of the above aspects 3 to 7 and the insulating layer of the light emitting device substrate, and is electrically connected to the wiring pattern.
  • a light emitting element is formed on the light emitting device substrate according to any one of the above aspects 3 to 7 and the insulating layer of the light emitting device substrate, and is electrically connected to the wiring pattern.
  • the light emitting element is electrically connected to the wiring pattern by flip chip bonding.
  • the light-emitting device according to aspect 19 of the present invention is the light-emitting device according to aspect 18, wherein the sum of the bottom areas of the wiring patterns that supply current to the light-emitting elements is the bottom area of the back electrode of the light-emitting elements connected to the wiring patterns. Is at least five times the sum of.
  • a method for manufacturing a substrate for a light emitting device includes a step of forming an alumite protective layer on an aluminum substrate by anodizing to manufacture a metal substrate portion, and ceramic particles.
  • a composite sheet obtained by laminating an epoxy resin whose thermal conductivity is improved into a sheet shape and a metal sheet made of copper is bonded to the metal substrate portion, and the conductive layer and the second A step of forming one insulating layer, a step of forming a wiring pattern by etching from the conductive layer, and a heat lower than that of the first insulating layer on the first insulating layer and the wiring pattern.
  • a second insulating layer having conductivity and light reflectivity higher than that of the first insulating layer is formed by coating, and the wiring pattern is electrically connected to the electrode of the light emitting element.
  • Exposing a terminal portion includes the steps of coating a metal plating the electrode terminal portions.
  • a light-emitting device includes a metal substrate (aluminum substrate 1 and the like), a first insulating layer (a high heat dissipation ceramic layer 2 and the like) formed on the metal substrate and having thermal conductivity.
  • a wiring pattern (etching frame 3 and the like) formed on the first insulating layer, and a second insulating layer having light reflectivity formed on the first insulating layer and the wiring pattern. (Highly reflective ceramic layer 4 etc.) and a light emitting element (LED chip 5 etc.) formed on the second insulating layer and electrically connected to the wiring pattern.
  • the wiring pattern is directly formed on the first insulating layer. Therefore, the heat generated in the light emitting element or the like can be efficiently radiated to the metal substrate through the wiring pattern and the first insulating layer.
  • the second insulating layer is formed on the first insulating layer and the wiring pattern. Therefore, it is possible to improve light utilization efficiency.
  • a light-emitting device includes a metal substrate, an insulating layer (PFA sheet 102) formed on the metal substrate and having heat conductivity and light reflectivity, and an inside of the insulating layer.
  • An embedded wiring pattern and a light emitting element formed on the insulating layer and electrically connected to the wiring pattern are provided.
  • the wiring pattern is embedded in the insulating layer. Therefore, it is possible to efficiently radiate the heat generated in the light emitting element or the like to the metal substrate through the wiring pattern and the insulating layer.
  • the wiring pattern is embedded in the insulating layer. Therefore, it is possible to improve light utilization efficiency.
  • the insulating layer may be formed of a PFA sheet.
  • the light emitting element may be electrically connected to the wiring pattern by flip chip bonding.
  • the first insulating layer may be composed of a ceramic paint applied to the metal substrate.
  • the first insulating layer may be formed of a PTFE sheet.
  • the second insulating layer may be composed of a ceramic paint applied to the first insulating layer and the wiring pattern.
  • the material constituting the metal substrate may include aluminum.
  • copper may be included in the material constituting the metal substrate.
  • the thickness of the first insulating layer may be not less than 25 ⁇ m and not more than 150 ⁇ m.
  • the thickness of the second insulating layer may be not less than 20 ⁇ m and not more than 150 ⁇ m.
  • the thickness of the PFA sheet may be not less than 70 ⁇ m and not more than 300 ⁇ m.
  • the thickness of the PTFE sheet may be not less than 25 ⁇ m and not more than 150 ⁇ m.
  • the light emitting element is provided on a side of the surface on which the wiring pattern is formed with respect to the metal substrate, and the wiring pattern is based on the metal substrate.
  • a screw portion for attaching the light-emitting device to another component may be formed on the opposite side of the formed surface.
  • the screw portion is provided for attaching the light emitting device to other components.
  • a screw portion that is a male screw is configured, and a female screw that is screwed into the screw portion is provided in another component.
  • components can be attached to the light emitting device by the screw portion and the female screw.
  • the thickness of the wiring pattern is 70 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less immediately below the electrode that supplies a current for driving the light emitting element to the light emitting element. It may be 35 ⁇ m or more and 75 ⁇ m or less in a portion other than directly below.
  • the thicker the wiring pattern the higher the heat dissipation function of the light emitting device.
  • the wiring pattern thickness exceeds 150 ⁇ m, the heat dissipation function cannot be dramatically improved even if the wiring pattern is made thicker. In consideration of this, it is preferable to determine the thickness of the wiring pattern.
  • an area of an electrode that supplies a current for driving the light emitting element to the light emitting element may be at least five times an area of a back electrode of the light emitting element.
  • the wiring pattern may cover all of one surface side of the metal substrate.
  • the expression “covering all sides of the surface” includes a case where substantially all of the surface side is covered (that is, a very small part of the surface side is not covered).
  • a light-emitting device includes a metal substrate, a first insulating layer having thermal conductivity formed over the metal substrate, and the first insulating layer.
  • a wiring pattern formed on the insulating layer, a second insulating layer having light reflectivity formed on the first insulating layer and the wiring pattern, and on the second insulating layer A light-emitting element formed and electrically connected to the wiring pattern may be provided.
  • a light-emitting device includes a metal substrate, an insulating layer having thermal conductivity and light reflectivity formed on the metal substrate, A wiring pattern embedded in the insulating layer and a light emitting element formed on the insulating layer and electrically connected to the wiring pattern may be provided.
  • the present invention can be used for a light emitting device in which an insulating layer is formed on a metal substrate.

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Abstract

 高い放熱性、および高い光利用効率を実現する。発光装置用基板は、アルミニウム基板(1)と、アルミニウム基板(1)の上に形成された高放熱セラミック層(2)と、高放熱セラミック層(2)の上に形成されたエッチングフレーム(3)と、高放熱セラミック層(2)およびエッチングフレーム(3)の上に形成された高反射セラミック層(4)とを備えている。

Description

発光装置用基板、発光装置、および、発光装置用基板の製造方法
 本発明は、金属材料からなる基体を含む金属基板部上に絶縁層を備えた発光装置用基板、これを用いた発光装置、および、発光装置用基板の製造方法に関するものである。
 従来、電子装置としては、電子回路基板を有するものが知られている。電子回路基板は、LED(Light Emitting Diode)に代表される発光素子、熱電素子等の電子素子が配置されるものである。
 上記電子回路基板の一例として、金属基板の上に絶縁層が形成されているものが知られている。例えば、特許文献1には、基体にセラミック塗料を塗布し、焼成してこの基体に被膜を形成する技術が開示されている。
日本国公開特許公報「特開昭59-149958号公報(1984年8月28日公開)」
 大出力の発光装置を実現するためには、発光素子等にて発生する熱に対する放熱性を高める必要がある。ここで、従来使用されているセラミック基板は熱伝導性が良好でない。このため、発光装置では、従来使用されているセラミック基板より熱伝導性の高い金属基板を使用する必要がある。
 ここで、金属基板の上に発光素子を搭載するためには、配線パターン形成のため、金属基板の上に絶縁層を設けなくてはならない。また、発光装置において光利用効率を向上させるため、この絶縁層は、高い熱伝導性に加えて、高い光反射性を有している必要がある。
 しかしながら、発光装置の電子回路基板において従来絶縁層として使用されている有機レジストでは、十分な熱伝導性、耐熱性、および耐光性が得られない。
 また、光利用効率を向上させるためには、絶縁層を介して金属基板側に漏れる光を反射させる必要があるが、従来の有機レジストを絶縁層として用いた構成では十分な光反射性が得られない。
 特許文献1には、放熱性および光利用効率に対する言及がない。
 本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、高い放熱性、および高い光利用効率を実現することを可能とする発光装置用基板、これを用いた発光装置、および、発光装置用基板の製造方法を提供することにある。
 上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置用基板は、金属の基板を少なくとも有している金属基板部と、上記金属基板部の上に形成された、熱伝導性を有する第1の絶縁層と、上記第1の絶縁層の上に形成された配線パターンと、上記第1の絶縁層および上記配線パターンの上に形成された、光反射性を有する第2の絶縁層とを備えていることを特徴としている。
 また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置用基板は、金属の基板を少なくとも有している金属基板部と、上記金属基板部の上に形成された、熱伝導性および光反射性を有する絶縁層と、上記絶縁層の内部に埋め込まれた配線パターンとを備えていることを特徴としている。
 また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、上記発光装置用基板と、上記発光装置用基板の上記第2の絶縁層の上に形成され、上記配線パターンと電気的に接続された発光素子とを備えていることを特徴としている。
 また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、上記発光装置用基板と、上記発光装置用基板の上記絶縁層の上に形成され、上記配線パターンと電気的に接続された発光素子とを備えていることを特徴としている。
 また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置用基板の製造方法は、アルミニウムからなる基板に、陽極酸化処理を行うことで、アルマイト保護層を形成し、金属基板部を製造する工程と、セラミック粒子を含有させて熱伝導性を高めたエポキシ系樹脂をシート状に加工したものと、銅からなる金属シートと、を貼り合わせて得られる複合シートを、上記金属基板部に貼り合わせて、導電層および第1の絶縁層を形成する工程と、上記導電層から、エッチングにより、配線パターンを形成する工程と、上記第1の絶縁層および上記配線パターンの上に、上記第1の絶縁層よりも低い熱伝導性を有すると共に上記第1の絶縁層よりも高い光反射性を有する第2の絶縁層を塗布により形成し、さらに発光素子の電極と電気的に接続させる上記配線パターンの電極端子部を露出させる工程と、上記電極端子部を金属メッキによって被覆する工程と、を含んでいることを特徴としている。
 本発明の各態様によれば、高い放熱性、および高い光利用効率を実現することが可能となるという効果を奏する。
本発明の一実施の形態に係る発光装置の概略構成を示す断面図である。 図1に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、アルミニウム基板の上に高放熱セラミック層を形成する工程を示している。 図1に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、高放熱セラミック層の上にエッチングフレームを貼り付ける工程を示している。 図1に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、高放熱セラミック層およびエッチングフレームの上に高反射セラミック層を形成する工程を示している。 図1に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、高反射セラミック層の表面を研磨する直前の工程を示している。 図1に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、研磨が完了した様子を示している。 本発明の別の実施の形態に係る発光装置の概略構成を示す断面図である。 図7に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、アルミニウム基板の上にPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)シートを設ける工程を示している。 図7に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、エッチングフレームを用意する工程を示している。 図7に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、PFAシートに対してエッチングフレームを高温プレスする工程を示している。 図7に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、図10に示す高温プレスの最中の様子を示している。 本発明のさらに別の実施の形態に係る発光装置の概略構成を示す断面図である。 図12に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)シートと銅基板および銅板とを融着する工程を示している。 図12に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、図13に示す融着の最中の様子を示している。 図12に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、銅板をエッチングしてエッチングフレームを形成する工程を示している。 図12に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、PTFEシートおよびエッチングフレームの上に無機レジスト層を形成する工程を示している。 図12に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、LEDチップとエッチングフレームとを電気的に接続する工程を示している。 上記発光装置の応用例および別の応用例を示す平面図である。 上記応用例を示す断面図である。 上記別の応用例を示す断面図である。 図18に示す発光装置の変形例の主要部を示す平面図である。 本発明のコンセプトを説明する図である。 本発明のコンセプトを説明する図である。 本発明のコンセプトを説明する図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る発光装置の概略構成を示す断面図である。 図25に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、アルマイト保護層によって被覆されたアルミニウム基板と銅板とにより、硬化反応進行前のエポキシ系樹脂シートを挟み込む工程を示している。 図25に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、エポキシ系樹脂シートと銅板およびアルマイト保護層によって被覆されたアルミニウム基板とを接着する工程を示している。 図25に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、銅板をエッチングしてエッチングフレームを形成する工程を示している。 図25に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、エポキシ系樹脂シートおよびエッチングフレームの上に無機レジスト層を形成する工程を示している。 図25に示す発光装置の製造方法を示す断面図であり、LEDチップとエッチングフレームとを電気的に接続する工程を示している。 本発明に係る発光装置を備えた照明装置の構成を示す図である。 リフレクターの形状を示す正面断面図である。
 〔実施の形態1〕
 本発明の一実施の形態について説明する。
 図1は、本実施の形態に係る発光装置の概略構成を示す断面図である。
 図1に示す発光装置100は、アルミニウム基板1、高放熱セラミック層2、エッチングフレーム3、高反射セラミック層4、およびLEDチップ5を備えている。アルミニウム基板1、高放熱セラミック層2、エッチングフレーム3、および高反射セラミック層4が、発光装置用基板に対応する。
 アルミニウム基板(金属基板部)1は、熱伝導性が高い基板である。アルミニウム基板1のかわりに、同じく熱伝導性が高い銅基板が用いられてもよい。なお、アルミニウム基板1は、安価であり、加工が容易であり、かつ雰囲気湿度に強いという利点がある。アルミニウム基板1の外形形状は、特に限定されない。
 高放熱セラミック層(第1の絶縁層)2は、アルミニウム基板1の上に形成されている。高放熱セラミック層2は、アルミニウム基板1における一方の面の側に設けられているとも言える。高放熱セラミック層2は、アルミニウム基板1に対して印刷法により塗布された高放熱セラミック塗料12(図2参照)が、乾燥および焼成を経ることにより形成されている。高放熱セラミック層2は、電気絶縁性および高い熱伝導性を有しており、高い光反射性を有していてもよい。高放熱セラミック塗料12の具体例としては、窒化アルミニウム系セラミック塗料、アルミナ系セラミック塗料、ジルコニア系セラミック塗料が挙げられるがこれに限定されず、電気絶縁性および高い熱伝導性を有していればよい。また、これらの塗料に混ぜるバインダの原料として、ゾルゲル法等によりガラスを合成するシロキサン結合を含むガラス系の原料を使用したり、樹脂の原料を使用したりする。
 エッチングフレーム(配線パターン)3(図3参照)は、例えば銅からなる薄板をエッチングしてなる配線パターンである。エッチングフレーム3は、高放熱セラミック層2の上に形成されている。
 高反射セラミック層(第2の絶縁層)4は、高放熱セラミック層2およびエッチングフレーム3の上に形成されている。高反射セラミック層4は、高放熱セラミック層2およびエッチングフレーム3に対して印刷法により塗布された高反射セラミック塗料14(図4参照)が、乾燥および焼成を経ることにより形成されている(図5参照)。高反射セラミック層4は、電気絶縁性および高い光反射性を有している。高反射セラミック塗料14の具体例としては、ジルコニア系セラミック塗料が挙げられるがこれに限定されず、電気絶縁性および高い光反射性を有していればよい。
 高反射セラミック層4のバインダは、ゾルゲル法によって合成されるシロキサン結合を含むガラス系のバインダであったり、樹脂であったりしてもよい。高反射セラミック層4の乾燥および焼成温度は、高放熱セラミック層2の乾燥および焼成温度より低いことが好ましい。
 特に、注意が必要なのは、高放熱セラミック層2に樹脂バインダを用い、高反射セラミック層4にゾルゲル法によって合成されるガラス系バインダを用いる場合である。ゾルゲル法によって合成されるガラス系バインダの乾燥および焼成は、通常250℃~500℃の高温で行われる。これに対し、熱硬化性樹脂の硬化温度および耐熱温度は通常200℃以下であることから、高放熱セラミック層2に樹脂バインダを用いる場合には、その耐熱性に注意する必要がある。
 このため、高放熱セラミック層2に樹脂バインダを用いる場合、高反射セラミック層4に焼成温度が高いガラス系バインダを用いることは回避し、高反射セラミック層4に樹脂バインダを用いるのが好ましい。
 LEDチップ(発光素子)5は、パッケージ化されており、フリップチップボンディングにより、エッチングフレーム3と電気的に接続されている。図1には2個のLEDチップ5を図示しているが、LEDチップ5の個数はこれに限定されない。
 図2~図6は、発光装置100の製造方法を示す断面図である。
 第1の工程として、図2に示すように、アルミニウム基板1の上に高放熱セラミック塗料12を印刷し、乾燥させ、焼成し、高放熱セラミック層2を形成する。
 ここで、高放熱セラミック層2の厚みは、25μm以上150μm以下であるのが好ましい。これにより、高放熱セラミック層2においてクラックの発生を抑制しつつ、アルミニウム基板1とエッチングフレーム3とを確実に絶縁することができる。
 第2の工程として、図3に示すように、高放熱セラミック層2の上にエッチングフレーム3を貼り付ける。
 第3の工程として、図4に示すように、高放熱セラミック層2およびエッチングフレーム3の上に高反射セラミック塗料14を印刷し、乾燥させ、焼成し、高反射セラミック層4を形成する。
 第4の工程として、図5に示す高反射セラミック層4の表面を研磨する。研磨が完了した様子を図6に示している。研磨が完了した時点では、エッチングフレーム3におけるLEDチップ5との接続部分(電極端子部)は露出している。さらには、電極端子部が分割されている。
 ここで、高反射セラミック層4の厚みは、20μm以上150μm以下であるのが好ましい。これにより、十分良好な電気絶縁性および光反射性を実現することができる。
 最後の工程として、図1に示すように、フリップチップボンディングにより、LEDチップ5とエッチングフレーム3とを電気的に接続する。
 これにより、発光装置100において、発光部分の面積を小さくすることができる。そして、該発光部分とリフレクターとを近接させて設けることができる。この結果、リフレクターとの光結合効率を向上させることができる。また、LEDチップ5の集積化が可能であり、該集積化により、発光部分の直径を(例えば、47mmから27mmに)小さくすることができる。この結果、高出力化かつ光スポットの小径化が可能であり、スポットライトに最適な発光装置100を実現することができる。
 発光装置100では、高放熱セラミック層2の上にエッチングフレーム3が直接形成されている。これにより、LEDチップ5等にて発生した熱を、エッチングフレーム3および高放熱セラミック層2を介してアルミニウム基板1に効率的に放熱することが可能である。
 エッチングフレーム3の底面積(エッチングフレーム3が高放熱セラミック層2と接している部分の面積:図1参照)をLEDチップ5の総数で除した値を、LEDチップ5の電極の底面積に対して十分広くするのが好ましい。これにより、LEDチップ5が発生した熱を、エッチングフレーム3および高放熱セラミック層2を介してアルミニウム基板1に放熱することが、より効率的に行えるようになる。これは、本実施の形態に係るエッチングフレーム3は、例えば銅によって形成されており、高放熱セラミック層2よりもさらに熱伝導率が高くなっていることによる。LEDチップ5の電極と接するエッチングフレーム3で十分に熱を拡散させた上で、高放熱セラミック層2を介してアルミニウム基板1に熱が流れることで、高放熱セラミック層2を通過する熱が受ける熱抵抗を下げることができる。
 より具体的には、エッチングフレーム3の底面積をLEDチップ5の総数で除した値が、1個のLEDチップ5の電極の底面積に対して5倍以上である場合、高効率の放熱効果が顕著に確認されている。換言すれば、エッチングフレーム3からなる配線パターンの底面積の総和が、フリップチップボンディングにより発光装置100に搭載されている全てのLEDチップ5の裏面電極の底面積の総和に対し、少なくとも5倍(5倍以上)になるようにするとよい。これにより、高放熱セラミック層2を介してアルミニウム基板1へ効率的に放熱させることが可能であると言える。
 さらに、発光装置100では、高放熱セラミック層2およびエッチングフレーム3の上に高反射セラミック層4が形成されている。これにより、光利用効率を向上させることが可能である。
 本実施の形態では、高放熱セラミック層2および高反射セラミック層4を印刷法により形成する例を示したが、印刷法のかわりにスプレー法により高放熱セラミック層2および高反射セラミック層4を塗布し、乾燥および焼成して形成してもよい。
 〔実施の形態2〕
 本発明の別の実施の形態について説明する。
 図7は、本実施の形態に係る発光装置の概略構成を示す断面図である。
 図7に示す発光装置200は、アルミニウム基板1、PFAシート102、エッチングフレーム3、およびLEDチップ5を備えている。つまり、発光装置100に対して、発光装置200は、高放熱セラミック層2および高反射セラミック層4のかわりに、PFAシート102を備えている。アルミニウム基板1、PFAシート102、およびエッチングフレーム3が、発光装置用基板に対応する。
 アルミニウム基板1、エッチングフレーム3、およびLEDチップ5については、それぞれ、図1に示す発光装置100のそれらと同じものである。
 ただし、高放熱セラミック層2および高反射セラミック層4のかわりにPFAシート102を備えていることに伴い、発光装置200では、エッチングフレーム3がPFAシート102の内部に埋め込まれている。
 PFAシート(絶縁層)102は、アルミニウム基板1の上に形成されている。PFAシート102は、アルミニウム基板1における一方の面の側に設けられているとも言える。PFAシート102は、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体と呼ばれる4フッ化エチレン樹脂(PFA)からなるシートである。PFAシート102は、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、および自己潤滑性等を有している。また、PFAシート102は、電気絶縁性、ならびに高い熱伝導性および光反射性を有している。
 図8~図11は、発光装置200の製造方法を示す断面図である。
 第1の工程として、図8に示すように、別々に準備したアルミニウム基板1とPFAシート102とを高温で圧縮(高温プレス)することで、アルミニウム基板1の上にPFAシート102を設ける。アルミニウム基板1にPFAシート102を高温で融着させるには、300℃以上の高温が必要である。
 ここで用いるPFAは、そのままでは、熱伝導率も光反射率も低いため、熱伝導性および光反射性に優れた絶縁体であるセラミック粒子を混ぜることで熱伝導率および光反射率を改善することができる。このような目的で用いられるセラミック材料として代表的なものは、アルミナ、酸化チタン、ジルコニア、窒化アルミニウム等である。光反射率の高い代表的なセラミックとしては、アルミナ、酸化チタン、ジルコニア等が挙げられ、熱伝導率の高い代表的なセラミックとしては、窒化アルミニウム、アルミナ等が挙げられる。PFAシート102に熱伝導性と光反射性とを同時に付与するために、セラミック粒子として、例えばアルミナと酸化チタンとを同時にPFAに混ぜてもよい。セラミック粒子の組み合わせはこれに限定されるものではなく、目的に応じた任意の組み合わせが可能である。
 第2の工程として、図9に示すように、エッチングフレーム3を用意する。この時点では、PFAシート102にエッチングフレーム3を設けてはいない。
 第3の工程として、図10に示すように、PFAシート102の上から、PFAシート102に対してエッチングフレーム3を高温プレスする。高温プレスの最中の様子を図11に示している。この高温プレスは、例えば350℃の温度にて行われる。高温プレスが完了すると、エッチングフレーム3はPFAシート102の内部に埋め込まれる。高温プレスが完了した時点では、エッチングフレーム3におけるLEDチップ5との接続部分は露出している。但し、この時点で該接続部分の各々は繋がっているので、例えばPFAシート102の上層部分と各接続部分とを同時に研磨することで、各接続部分を電気的に分離して配線パターンとすることができる。
 ここで、PFAシート102の厚みは、70μm以上300μm以下であるのが好ましい。これにより、十分良好な電気絶縁性、熱伝導性、および光反射性を実現することができる。
 最後の工程として、図7に示すように、フリップチップボンディングにより、LEDチップ5とエッチングフレーム3とを電気的に接続する。
 目的に応じ、エッチングフレーム3におけるLEDチップ5との接続部分は、メッキで覆ってもよい。例えば、AuSn共晶ハンダを使用してフリップチップボンディングを行う場合、該接続部分は、Ni/Pd/Au等のメッキによって被覆されているのが好ましい。エッチングフレーム3を覆うPFAシート102は、耐薬品性が高いため、メッキ液によって浸食されることは無く、該接続部分以外のエッチングフレーム3の部分にもメッキが析出することが無いため、工数の削減が可能となる。
 発光装置200では、PFAシート102の内部にエッチングフレーム3が埋め込まれている。これにより、LEDチップ5等にて発生した熱を、エッチングフレーム3およびPFAシート102を介してアルミニウム基板1に効率的に放熱することが可能である。
 さらに、発光装置200では、PFAシート102の内部にエッチングフレーム3が埋め込まれている。これにより、光利用効率を向上させることが可能である。
 なお、上記の各実施の形態に係るアルミニウム基板1は、アルミニウムからなっていてもよいし、アルミニウムを主成分として他の材質を含んでいてもよい。すなわち、アルミニウム基板1は、アルミニウム基板1を構成する材料の主成分が、アルミニウムであれば十分である。
 また、発光装置200は、絶縁層がPFAシート102の1層だけとなるので、絶縁層を設けるための工数の削減が可能となる。
 〔実施の形態3〕
 本発明のさらに別の実施の形態について説明する。
 図12は、本実施の形態に係る発光装置の概略構成を示す断面図である。
 図12に示す発光装置300は、銅基板201、PTFEシート202、エッチングフレーム203、無機レジスト層204、LEDチップ5、接着剤206、およびヒートシンク207を備えている。銅基板201、PTFEシート202、エッチングフレーム203、および無機レジスト層204が、発光装置用基板に対応する。
 銅基板(金属基板部)201は、熱伝導性が高いフレキシブル基板である。銅基板201のかわりに、同じく熱伝導性が高いアルミニウム基板が用いられてもよい。銅基板201の外形形状は、特に限定されない。
 PTFEシート(第1の絶縁層)202は、銅基板201の上に形成されている。PTFEシート202は、銅基板201における一方の面の側に設けられているとも言える。PTFEシート202は、ポリテトラフルオロエチレンというフッ素樹脂原料の結合によって得られるフッ素樹脂(PTFE)からなるシートである。PTFEシート202は、電気絶縁性および高い熱伝導性を有するセラミック粒子が適宜添加されていることにより、電気絶縁性および高い熱伝導性を有している。
 エッチングフレーム(配線パターン)203は、例えば銅からなる薄板(後述する銅板213を参照)をエッチングしてなる配線パターンである。エッチングフレーム203は、PTFEシート202の上に形成されている。
 無機レジスト層(第2の絶縁層)204は、PTFEシート202およびエッチングフレーム203の上に形成されている。無機レジスト層204は、PTFEシート202およびエッチングフレーム203に対して塗布された無機レジスト塗料(無機物をバインダとする塗料)から形成されている。無機レジスト層204は、電気絶縁性および高い光反射性を有している。一例として、無機レジスト層204として、シリコーン樹脂をバインダとして、アルミナまたは酸化チタンのセラミック粒子を混ぜた光反射層を形成することができる。当然のことではあるが、アルミナおよび酸化チタン等の異なる種類のセラミック粒子を複数種類同時にシリコーン樹脂に混ぜたうえで光反射層を形成してもよい。
 LEDチップ5は、エッチングフレーム203と電気的に接続されており、発光装置100または200のそれと同じものである。
 接着剤206は、銅基板201とヒートシンク207とを接着するものである。接着剤206として、高い放熱性を有している接着剤を用いている。接着剤206の替わりに、放熱グリースを使用してもよい。
 ヒートシンク207は、発光装置300において発生した熱を吸収し、発光装置300の外部に放出する放熱手段である。ヒートシンク207は、銅基板201における他方の面の側に設けられているとも言える。
 なお、上述した発光装置100および200においても、発光装置300と同様に、アルミニウム基板1とヒートシンク207とを接着剤206または放熱グリースにより接着してもよい。
 図13~図17は、発光装置300の製造方法を示す断面図である。
 第1の工程として、図13に示すように、銅基板201と銅板213とによりPTFEシート202を挟み込み、PTFEシート202と銅基板201および銅板213とを融着する。銅基板201および銅板213にPTFEシート202を融着させるためには、300℃以上の高温が必要である。融着の最中の様子を図14に示している。
 PTFEシート202と銅基板201および銅板213との密着強度を高めるためには、銅基板201および銅板213におけるPTFEシート202と接する面を、ブラスト処理等により、融着前に粗面化するのが好ましい。
 ここで、PTFEシート202の厚みは、25μm以上150μm以下であるのが好ましい。
 ここで用いるPTFEは、そのままでは熱伝導率が低いため、熱伝導性に優れた絶縁体であるセラミック粒子を混ぜることで熱伝導率を高めてもよい。このような目的で、例えば、PTFEに窒化アルミニウムまたはアルミナを混ぜてシート状に加工することで、熱伝導率の高いPTFEシート202を得ている。
 第2の工程として、図15に示すように、銅板213をエッチングしてエッチングフレーム203を形成する。これにより、エッチングフレーム203は、PTFEシート202の上に形成されることとなる。PTFEシート202は耐薬品性が高いため、銅板213のエッチングに際しては、銅基板201のみを耐薬品性の保護シート205で覆えばよい。
 第3の工程として、図16に示すように、PTFEシート202およびエッチングフレーム203の上に無機レジスト塗料を塗布し、乾燥させ、焼成し、無機レジスト層204を形成する。この時点では、エッチングフレーム203のうち、LEDチップ5との接続部分(電極端子部)も無機レジスト層204によって被覆されたままである。この電極端子部を覆う無機レジスト層204を研磨で除去し、電極端子部を露出させる。
 ここで、無機レジスト層204の厚みは、20μm以上150μm以下であるのが好ましい。これにより、十分良好な電気絶縁性および光反射性を実現することができる。
 第4の工程として、図17に示すように、フリップチップボンディングにより、LEDチップ5とエッチングフレーム203とを電気的に接続する。
 このとき、実施の形態2と同様の目的に応じ、エッチングフレーム203におけるLEDチップ5との接続部分は、メッキで覆ってもよい。PTFEシート202、およびエッチングフレーム203を覆う無機レジスト層204は、耐薬品性に優れている。このため、第1の絶縁層(PTFEシート202)および第2の絶縁層(無機レジスト層204)はメッキ液によって浸食されることは無く、該接続部分以外のエッチングフレーム203の部分にもメッキが析出することが無いため、工数の削減が可能となる。
 最後の工程として、図12に示すように、接着剤206により、銅基板201とヒートシンク207とを接着する。ヒートシンク207は、銅基板201における、PTFEシート202等が設けられる面の反対側の面に設けられる。
 発光装置300では、PTFEシート202の上にエッチングフレーム203が直接形成されている。これにより、LEDチップ5等にて発生した熱を、エッチングフレーム203、PTFEシート202、銅基板201、および接着剤206を介して、ヒートシンク207に効率的に放熱することが可能である。
 実施の形態1でも既に言及したとおり、エッチングフレーム203の底面積(エッチングフレーム203がPTFEシート202と接している部分の面積:図12参照)を、LEDチップ5の電極の底面積に対して十分広くすることで、効率的な放熱が可能となる。このような構造によれば、LEDチップ5で発生した熱を、LEDチップ5の電極と接する熱伝導率の高いエッチングフレーム203で十分に拡散させた上で、PTFEシート202を介して銅基板201に流すことができる。このため、PTFEシート202の熱伝導率がエッチングフレーム203の熱伝導率に対して低い場合であっても、PTFEシート202を通過する熱が受ける熱抵抗を下げることができ、効率的な放熱が可能となる。実際、本実施の形態では、エッチングフレーム203は銅で形成されていることから、PTFEシート202の熱伝導率は、エッチングフレーム203の熱伝導率よりも低くなっている。
 実施の形態1と同様の理由により、エッチングフレーム203からなる配線パターンの底面積の総和が、フリップチップボンディングにより発光装置300に搭載されている全てのLEDチップ5の裏面電極の底面積の総和に対し、少なくとも5倍(5倍以上)になるようにするとよい。これにより、PTFEシート202を介して銅基板201へ効率的に放熱させることが可能であると言える。
 さらに、発光装置300では、PTFEシート202およびエッチングフレーム203の上に無機レジスト層204が形成されている。これにより、光利用効率を向上させることが可能である。
 なお、上記の実施の形態に係る銅基板201は、銅からなっていてもよいし、銅を主成分として他の材質を含んでいてもよい。すなわち、銅基板201は、銅基板201を構成する材料の主成分が、銅であれば十分である。
 無機レジスト層204として、例えば、シリコーン樹脂に酸化チタンまたはアルミナといった白色系のセラミックを混入させたものを使用してもよい。当然のことではあるが、アルミナおよび酸化チタン等の異なる種類のセラミック粒子を複数種類同時にシリコーン樹脂に混ぜたうえで光反射層を形成してもよい。
 また、無機レジスト層204のかわりに高反射セラミック層4を用いてもよい。
 〔実施の形態4〕
 本発明のさらに別の実施の形態について説明する。
 図25は、本実施の形態に係る発光装置の概略構成を示す断面図である。
 図25に示す発光装置800は、アルミニウム基板301、アルマイト保護層311、エポキシ系樹脂シート302、エッチングフレーム303、無機レジスト層304、LEDチップ5、放熱グリース306、およびヒートシンク307を備えている。アルミニウム基板301、アルマイト保護層311、エポキシ系樹脂シート302、エッチングフレーム303、および無機レジスト層304が、発光装置用基板に対応する。
 発光装置800は、アルミニウム基板301の周囲がアルマイト保護層311によって全面被覆されたものである。封孔処理が施されたアルマイト保護層311は、耐候性、耐環境性だけでなく、耐薬品性にも優れている。このため、アルマイト保護層311は、完成品に対する保護膜として機能するばかりではなく、発光装置800の製造工程にあっては、酸性またはアルカリ性を示すエッチング液またはメッキ液によるアルミニウム基板301の浸食を防ぐ。
 アルミニウム基板301の外形形状は特に限定されない。
 エポキシ系樹脂シート(第1の絶縁層)302は、アルミニウム基板301の上に直接形成してもよい。しかしながら、アルミニウム基板301に陽極酸化処理を行い、アルミニウム基板301の全面をアルマイト保護層311によって被覆した上で、エポキシ系樹脂シート302をアルマイト保護層311に貼り合わせることが、製造プロセスの簡便性の観点から好ましい。
 エポキシ系樹脂シート302は、アルミニウム基板301における一方の面の側に設けられているとも言える。
 エポキシ系樹脂は、本来、電気絶縁性は高いものの熱伝導性が低いため、このままでは放熱性は低い。これに対して、エポキシ系樹脂に高い電気絶縁性および熱伝導性を有するセラミック粒子を適宜添加した上でシート状に加工することで、電気絶縁性および高い熱伝導性を有するエポキシ系樹脂シート302を実現している。
 エッチングフレーム(配線パターン)303は、例えば銅からなる薄板(後述する銅板313を参照)をエッチングしてなる配線パターンである。エッチングフレーム303は、電気絶縁性および高い熱伝導性を備えたエポキシ系樹脂シート302の上に形成されている。
 無機レジスト層(第2の絶縁層)304は、エポキシ系樹脂シート302およびエッチングフレーム303の上に形成されている。無機レジスト層304は、エポキシ系樹脂シート302およびエッチングフレーム303に対して塗布された無機レジスト塗料(無機物をバインダとする塗料)から形成されている。無機レジスト層304は、電気絶縁性および高い光反射性を有している。一例として、無機レジスト層304として、シリコーン樹脂をバインダとして、アルミナまたは酸化チタンのセラミック粒子を混ぜた光反射層を形成することができる。当然のことではあるが、アルミナおよび酸化チタン等の異なる種類のセラミック粒子を複数種類同時にシリコーン樹脂に混ぜたうえで光反射層を形成してもよい。
 LEDチップ5は、エッチングフレーム303と電気的に接続されており、発光装置100、200、または300のLEDチップ5と同じものである。
 放熱グリース306は、アルミニウム基板301を被覆するアルマイト保護層311とヒートシンク307とを熱的に接続するものである。
 ヒートシンク307は、発光装置800において発生した熱を吸収し、発光装置800の外部に放出する放熱部材である。図面では省略しているが、ヒートシンク307は、通常、放熱フィンで表面積を広げることで放熱性を高めている。ヒートシンク307は、アルミニウム基板301における他方の面の側に設けられていると言える。
 図26~図30は、発光装置800の製造方法を示す断面図である。
 第1の工程として、図26に示すように、アルマイト保護層311によって被覆されたアルミニウム基板301(金属基板部)と銅板313とにより、硬化反応進行前のエポキシ系樹脂シート302を挟み込み、圧力を加えながら高温で樹脂の硬化反応を進行させる。すると、エポキシ系樹脂シート302が硬化することで、エポキシ系樹脂シート302と銅板313およびアルマイト保護層311によって被覆されたアルミニウム基板301とが接着する。接着させる最中の様子を図27に示している。
 エポキシ系樹脂シート302と銅板313との密着強度を高めるためには、エポキシ系樹脂シート302と接する銅板313の面を、ブラスト処理等により、接着前に粗面化するのが好ましい。
 ここで、エポキシ系樹脂シート302の厚みは、25μm以上150μm以下であるのが好ましい。
 なお、アルミニウム基板301と銅板313との密着強度を高めるため、エポキシ系樹脂シート302と接するアルミニウム基板301の面を、ブラスト処理、あるいは、酸やアルカリによる薬品処理等により、接着前に粗面化することも好ましい。この方法は、アルミニウム基板301の表面がアルマイト保護層311によって被覆されている、被覆されていないに関係なく、密着強度を高める手法として有効である。
 エポキシ系樹脂シート302で用いるエポキシ系樹脂は、そのままでは熱伝導率が低いため、熱伝導性に優れた絶縁体であるセラミック粒子を混ぜることで熱伝導率を改善することができる。このような目的で、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ等のセラミック粒子をエポキシ系樹脂に混ぜてシート状に加工することで、熱伝導率の高い硬化反応進行前のエポキシ系樹脂シート302が得られる。これを、アルミニウム基板301を被覆するアルマイト保護層311に押しつけながら、例えば180℃程度の高温で樹脂硬化反応を促進させることにより、熱伝導率の高い硬化したエポキシ系樹脂シート302が、アルマイト保護層311上に形成される。
 本工程では、エポキシ系樹脂シート302とアルマイト保護層311および銅板313とを同時に接着しているが、貼り合わせる方法はこれに限定されない。例えば、エポキシ系樹脂シート302と銅板313とを予め圧着した複合シートを準備した上で、高温プレス機を用いてこの複合シートをアルマイト保護層311に貼り合わせてもよい。最終的に図27に示す層構造を形成することができればよい。
 第2の工程として、図28に示すように、銅板(導電体)313をエッチングしてエッチングフレーム303を形成する。これにより、エッチングフレーム303は、熱伝導率の高いエポキシ系樹脂シート302の上に形成されることとなる。エポキシ系樹脂シート302は耐薬品性が高く、銅板313のエッチングに際しては、エポキシ系樹脂シート302がエッチング液に浸食されることは無い。
 アルマイト保護層311によって被覆されたアルミニウム基板301は、耐薬品性が高いため、むき出しの(アルマイト保護層311の無い)アルミニウム基板1または銅基板201のように、新たに耐薬品性の保護シートで覆う必要が無い。
 アルミニウムは、陽極酸化処理および封孔処理を施すことによって、その表面にアルマイトの保護膜を安価かつ容易に形成することができる。アルマイトからなる保護膜は、上記のとおり耐薬品性に優れているため、発光装置の製造工程にあっては、エッチング液およびメッキ液に対する保護膜として機能する。一方、アルマイトからなる保護膜は、耐環境性および耐候性にも優れているため、完成品の発光装置における保護膜としても機能する。このため、金属基板部の材料として、アルミニウムの表面をアルマイトによって被覆したものを用いるのが好ましい。
 第3の工程として、図29に示すように、エポキシ系樹脂シート302およびエッチングフレーム303の上に無機レジスト塗料を塗布し、乾燥させ、焼成し、無機レジスト層304を形成する。この時点では、エッチングフレーム303におけるLEDチップ5との接続部分(電極端子部)も無機レジスト層304によって被覆されたままである。この電極端子部を覆う無機レジスト層304を研磨で除去し、電極端子部を露出させる。
 ここで、無機レジスト層304の厚みは、20μm以上150μm以下であるのが好ましい。これにより、十分良好な電気絶縁性および光反射性を実現することができる。
 第4の工程として、図30に示すように、フリップチップボンディングにより、LEDチップ5とエッチングフレーム303とを電気的に接続する。
 このとき、実施の形態2および3と同様の目的に応じ、エッチングフレーム303におけるLEDチップ5との接続部分は、メッキで覆ってもよい。エポキシ系樹脂シート302、およびエッチングフレーム303を覆う無機レジスト層304は、耐薬品性に優れており、さらにアルミニウム基板301もアルマイト保護層311によって被覆されている。このため、金属基板部ならびに第1および第2の絶縁層はいずれもメッキ液によって浸食されることは無く、LEDチップ5との接続部分以外のエッチングフレーム303の部分にもメッキが析出されることが無い(該接続部分のみに効率的にメッキを析出させることができる)ため、工数の削減が可能となる。
 最後の工程として、図25に示すように、放熱グリース306により、アルミニウム基板301の表面に形成されたアルマイト保護層311とヒートシンク307とを接着する。ヒートシンク307は、アルミニウム基板301における、エポキシ系樹脂シート302等が設けられる面の反対側の面に設けられる。
 発光装置800では、エポキシ系樹脂シート302の上にエッチングフレーム303が直接形成されている。これにより、LEDチップ5等にて発生した熱を、エッチングフレーム303、エポキシ系樹脂シート302、アルマイト保護層311、アルミニウム基板301、アルマイト保護層311、および放熱グリース306を介して、ヒートシンク307に効率的に放熱することが可能となる。
 さらに、発光装置800では、エポキシ系樹脂シート302およびエッチングフレーム303の上に無機レジスト層304が形成されている。これにより、光利用効率を向上させることが可能である。
 なお、アルミニウム基板301は、アルミニウムからなっていてもよいし、アルミニウムを主成分として他の材質を含んでいてもよい。要するに、その表面にアルマイト保護層311を形成するのに十分なアルミニウムが、アルミニウム基板301を構成する材料の成分として含有されていれば十分である。
 無機レジスト層304としては例えば、シリコーン樹脂に酸化チタンまたはアルミナといった白色系のセラミックを混入させたものを使用してもよい。当然のことではあるが、アルミナおよび酸化チタン等の異なる種類のセラミック粒子を複数種類同時にシリコーン樹脂に混ぜたうえで光反射層を形成してもよい。
 また、無機レジスト層304の替わりに高反射セラミック層4(図1参照)を用いてもよい。
 (補足:セラミックおよび樹脂について)
 本実施の形態(実施の形態4)の説明では、第1の絶縁層に相当するエポキシ系樹脂シート302にエポキシ系樹脂を用いている。このため、無機レジスト層304に高反射セラミックを使用する場合、焼成温度が高いガラス系バインダを使用することは回避し、樹脂系バインダを使用することが好ましい。樹脂系バインダとしては、光源の発熱や青色光等による強い光照射に起因する経時劣化または変色を防止すると共に、メッキ処理液等に用いられる酸およびアルカリにも耐性がある、高耐熱性および耐薬品性を有する熱硬化性樹脂が用いられる。但し、このような特性を備えるのであれば、樹脂系バインダは、熱硬化性樹脂に限定されることは無く、熱可塑性樹脂等であってもよい。具体的な樹脂材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
 無機レジスト層304または高反射セラミック層4(図1参照)に使用する熱硬化性樹脂によるバインダは、ガラス系バインダに比して長期信頼性が低下する恐れがあるが、200℃以下の比較的低い温度で硬化するため硬化が容易である。これにより、アルミニウム基板301、アルマイト保護層311、およびエポキシ系樹脂シート302(第1の絶縁層)に対する熱によるダメージを防止すると共に、製造コストの低減を図ることができる。
 また、このように第2の絶縁層である無機レジスト層304または高反射セラミック層4に熱硬化性樹脂を用いる場合、200℃以下と比較的低い温度で第2の絶縁層が形成されるため、アルマイト保護層311へのクラックの発生を懸念する必要が無くなる。このため、アルマイト保護層311の形成は、該第2の絶縁層の形成前、同形成後のいずれであってもよい。この結果、アルミニウム基板301の全面を最初にアルマイト保護層311によって被覆するという、最も簡便な製造工程を実現することができる。
 また、エポキシ系樹脂シート302および高反射セラミック層4の熱伝導率および光反射率を高めるために使用する、セラミックまたはセラミック粒子として使用される代表的な物質として、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、窒化アルミニウム等が挙げられる。ここで言うセラミックは、金属酸化物に限定されるものではなく、窒化アルミニウム等をも含む広義のセラミック、すなわち、無機固形体材料全般を含む。
 無機レジスト層304または高反射セラミック層4に使用されるセラミック粒子としては、これら無機固形体材料のうち、アルミナ、ジルコニア、酸化チタンのように、耐熱性および耐光性に優れた安定な物質であり、かつ光の拡散および反射特性に優れた物質であれば、任意の物質であっても構わない。光反射性の高いセラミック材料としては、これ以外にも、代表的な無機白色材料である酸化マグネシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム、硫酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、および珪灰石等が挙げられる。以上のセラミック材料からなる粒子を適宜選択して組み合わせて用いてもよい。
 エポキシ系樹脂シート302を使用することの利点として、製造工程が簡素になることが挙げられる。アルミニウム基板301の全面をアルマイト保護層311によって被覆した後、エポキシ系樹脂シート302の貼り付けを行うことができるためである。これは、エポキシ系樹脂の硬化促進温度が180℃と低いため、アルマイト保護層311にひび割れが生じにくいことによる。
 アルミニウム基板301の表面にアルマイト保護層311を形成したものを、250℃以上の高温にすると、アルミニウム基板301とアルマイト保護層311との膨張率の差に起因して、アルマイト保護層311にひびが生じる恐れがある。一旦ひびが生じてしまうと、以降の製造プロセスにおいて、ひびからアルミニウム基板301に浸透したエッチング液およびメッキ液によって、アルミニウム基板301が浸食される。
 実施の形態1~3に示した各第1の絶縁層の形成温度は250℃以上と高く、アルミニウム基板1(実施の形態3にあっては、銅基板201の代わりにアルミニウム基板1)を用いた場合に、最初にアルマイト保護層によって被覆するプロセスを行うと、エッチング液またはメッキ液によって、アルミニウム基板1が浸食される恐れがある。例えば、ゾルゲル法により合成されるガラス系バインダを用いる場合の乾燥および焼成温度は、通常、250℃~500℃と高い。また、PFAシート102またはPTFEシート202をアルミニウム基板1に融着させる温度は、300℃以上となる。従って、アルマイト保護層にひびが生じ、保護機能が低下することが懸念される。
 実施の形態1~3において、アルミニウム基板1(実施の形態3にあっては、銅基板201の代わりにアルミニウム基板1)を用いた場合に、アルマイト保護層によって被覆するためには、ガラス系バインダ、PFAシート、またはPTFEシートを適宜用いて絶縁層を形成した後、この絶縁層とアルミニウム基板1とを一緒に、陽極酸化処理、封孔処理、および水洗等の工程を行うことになる。この結果、作業に特別の注意を払う必要が生じる。
 他方、本実施の形態では、最初にアルミニウム基板301を一括してアルマイト処理した上で、エポキシ系樹脂シート302を貼り合わせるため、製造が簡素である。
 〔応用例〕
 上記の各実施の形態に係る発光装置の各種応用例について説明する。
 (応用例1)
 図18は、上記応用例を示す平面図である。
 図19は、上記応用例を示す断面図である。
 図18および図19に示す発光装置400は、金属基板(金属基板部)401、第1の絶縁層402、配線パターン403、第2の絶縁層404、およびLEDチップ405を備えている。
 金属基板401は、アルミニウム基板1または銅基板201である。
 第1の絶縁層402は、金属基板401の上に形成された、熱伝導性を有する絶縁層であり、高放熱セラミック層2またはPTFEシート202である。
 配線パターン403は、第1の絶縁層402の上に形成されており、エッチングフレーム3またはエッチングフレーム203である。なお、配線パターン403は、金属基板401における、第1の絶縁層402が設けられた面の側(1つの面の側)のほぼ全てを覆っている。実際、図18によれば、配線パターン403の電気的に分離された部分を除き、配線パターン403は、第1の絶縁層402が設けられた面の側(1つの面の側)のほぼ全てを覆っている。これにより、放熱性が良好となる。
 第2の絶縁層404は、第1の絶縁層402および配線パターン403の上に形成された、光反射性を有する絶縁層であり、高反射セラミック層4または無機レジスト層204である。
 LEDチップ405は、配線パターン403と電気的に接続されており、LEDチップ5である。なお、図18には、3行3列に配置された9個のLEDチップ405を図示している。9個のLEDチップ405は、配線パターン403によって、3列に並列接続されており該3列の各々に3個のLEDチップ405の直列回路を有する接続構成(すなわち、3直列・3並列)となっている。もちろん、LEDチップ405の個数は9個に限定されないし、3直列・3並列の接続構成を有していなくてもよい。
 さらに、発光装置400は、光反射樹脂枠406、蛍光体含有封止樹脂407、アノード電極408、カソード電極409、アノードマーク410、カソードマーク411、およびネジ部412を備えている。
 光反射樹脂枠406は、配線パターン403および第2の絶縁層404の上に設けられた、アルミナフィラー含有シリコーン樹脂からなる円環状(円弧状)の枠である。光反射樹脂枠406の材質はこれに限定されず、光反射性を有する絶縁性樹脂であればよい。ここではフィラーとしてアルミナを用いているが、これ以外に、酸化チタンに代表される白色材料、ジルコニア、シリカ等をフィラーとして使用してもよく、これら無機材料を適宜組み合わせて使用してもよい。また、光反射樹脂枠406の形状は、円環状(円弧状)に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。
 蛍光体含有封止樹脂407は、透光性樹脂からなる封止樹脂層である。蛍光体含有封止樹脂407は、光反射樹脂枠406によって囲まれた領域に充填されており、配線パターン403、第2の絶縁層404、およびLEDチップ405を封止している。また、蛍光体含有封止樹脂407は、蛍光体を含有している。蛍光体としては、LEDチップ405から放出された1次光によって励起され、1次光よりも長い波長の光を放出する蛍光体が用いられる。蛍光体の構成は特に限定されるものではなく、所望の白色の色度等に応じて適宜選択することが可能である。例えば、昼白色や電球色の組み合わせとして、YAG黄色蛍光体と(Sr、Ca)AlSiN:Eu赤色蛍光体との組み合わせや、YAG黄色蛍光体とCaAlSiN:Eu赤色蛍光体との組み合わせ等を用いることができる。また、高演色の組み合わせとして、(Sr、Ca)AlSiN:Eu赤色蛍光体とCa(Sc、Mg)Si12:Ce緑色蛍光体との組み合わせ等を用いることができる。また、他の蛍光体の組み合わせを用いてもよいし、擬似白色としてYAG黄色蛍光体のみを含む構成を用いてもよい。
 LEDチップ405から放出された1次光のみを使用する場合であっても、配線パターン403、第2の絶縁層404、およびLEDチップ405を封止して保護する目的で、蛍光体を含有しない状態で、透光性樹脂からなる封止樹脂層を形成してもよい。
 アノード電極408およびカソード電極409は、LEDチップ405を駆動するための電流をLEDチップ405に供給する電極であり、ランドの形態で設けられている。アノード電極408およびカソード電極409は、発光装置400の図示しない外部電源と接続可能な電極である。アノード電極408およびカソード電極409は、配線パターン403を介して、LEDチップ405と接続されている。
 アノードマーク410およびカソードマーク411は、それぞれ、アノード電極408およびカソード電極409に対する位置決めを行うための基準となるアラインメントマークである。また、アノードマーク410およびカソードマーク411は、それぞれ、アノード電極408およびカソード電極409の極性を示す機能を有している。
 ネジ部412は、金属基板401に設けられた突起である。LEDチップ405が設けられている側を、金属基板401を基準として配線パターン403が形成されている面の側とすると、ネジ部412は、金属基板401を基準として配線パターン403が形成されている面の反対側に形成されている。つまり、金属基板401を基準とした場合、ネジ部412は、第1の絶縁層402等と反対側に設けられている。また、ネジ部412は、発光装置400を他の部品に取り付けるために設けられている。例えば、雄ネジであるネジ部412を構成し、該他の部品にネジ部412に螺合する雌ねじを設ける。これにより、ネジ部412と該雌ねじとにより、発光装置400への部品取り付けが可能となる。該他の部品としては、例えばヒートシンク207(図12参照)が挙げられる。
 ここで、図19から明らかであるとおり、アノード電極408およびカソード電極409の直下にある配線パターン403の部分の厚みは、該直下以外にある配線パターン403の部分の厚みより大きくなっている。
 詳細には、配線パターン403の厚みは、アノード電極408およびカソード電極409の直下において、70μm以上150μm以下であり、該直下以外の部分において、35μm以上75μm以下であるのが好ましい。配線パターン403が厚い方が、発光装置400の放熱機能が高くなるが、配線パターン403の厚みが150μmを超えると、それ以上配線パターン403を厚くしても放熱機能の飛躍的な向上は見込めない。
 配線パターン403の底面積、すなわち、図19に示す配線パターン403が第1の絶縁層402と接している部分の総面積は、LEDチップ405の裏面電極415の総面積の5倍以上10倍以下であるのが好ましい。ここで言う、LEDチップ405の裏面電極415の総面積とは、発光装置400に搭載される全てのLEDチップ405の、裏面電極415の面積の総和を意味する。換言すれば、LEDチップ405一個あたりの配線パターン403の底面積が、LEDチップ405一個分の裏面電極415の面積の5倍以上10倍以下であるのが好ましい。
 なお、配線パターン403の底面積は、発光装置400に搭載される全てのLEDチップ405の裏面電極415の総面積の5倍以上10倍以下であるのが好ましいとしたが、それに限定されず、大きければ大きいほど発光装置400の放熱性は向上する。詳しくは、後述する〔付記事項:本発明のコンセプト〕および図22~図24を参照されたい。
 しかしながら、実施の形態1の発光装置100において、発光部分の面積を小さくすることで、リフレクターとの光結合効率が向上可能であることを言及している。配線パターン403の底面積を大きくすることは、放熱性を高めるには有効である一方、発光部分の面積は大きくなる。この結果、リフレクターとの光結合効率が低下し、スポットライト等には不向きな発光装置となってしまう。
 これらを勘案し、やはり、配線パターン403の底面積は、発光装置400に搭載される全てのLEDチップ405の裏面電極415の総面積の5倍以上10倍以下であるのが好ましいということが結論付けられる。これにより、フリップチップ型のLEDチップをLEDチップ405として用いた場合の集積可能性により発光部分の直径を小さくすること(例えば、直径を47mmから27mmに)と、配線パターン403の底面積を大きくした場合の効率的な放熱とを両立することが可能である。ここでは、図19を参照して発光装置400を例に説明を行ったが、後述する発光装置500(図20参照)においても同様のことが成り立つ。
 発光装置400は、発光装置100または300の応用例であると言える。
 (応用例2)
 図20は、別の応用例を示す断面図である。なお、別の応用例を示す平面図は、図18と同じになる。
 図18および図20に示す発光装置500は、金属基板401、絶縁層502、配線パターン403、およびLEDチップ405を備えている。つまり、発光装置400に対して、発光装置500は、第1の絶縁層402および第2の絶縁層404のかわりに、絶縁層502を備えている。
 金属基板401、配線パターン403、およびLEDチップ405については、それぞれ、発光装置400のそれらと同じものである。
 ただし、第1の絶縁層402および第2の絶縁層404のかわりに、絶縁層502を備えていることに伴い、発光装置500では、配線パターン403が絶縁層502の内部に埋め込まれている。
 絶縁層502は、金属基板401の上に形成された、熱伝導性および光反射性を有する絶縁層であり、PFAシート102である。
 さらに、発光装置500は、光反射樹脂枠406、蛍光体含有封止樹脂407、アノード電極408、カソード電極409、アノードマーク410、カソードマーク411、およびネジ部412を備えている。これらの構成は、発光装置400と発光装置500とで同じである。
 発光装置500は、発光装置200の応用例であると言える。
 〔変形例〕
 図18に示す発光装置400および500の変形例について説明する。
 図21は、上記変形例の主要部を示す平面図である。
 図21には、配線パターン403の変形例である、配線パターン603を示している。配線パターン603は、アノード側がアノード電極408の直下に位置しており、カソード側がカソード電極409の直下に位置している。
 すなわち、9個のLEDチップ405は、3行3列に配置されており、これは配線パターン403を用いる場合(すなわち、発光素子400および500)と、配線パターン603を用いる場合(すなわち、上記変形例)とで同じである。
 一方、図21において、9個のLEDチップ405は、配線パターン603によって、9個のLEDチップ405の並列回路を1つ有する接続構成となっている。このように、LEDチップ405の接続構成は、発光装置における所望の特性に応じて、適宜変更が可能である。
 〔付記事項:本発明のコンセプト〕
 図22~図24は、本発明のコンセプトを説明する図である。
 図22には、図示しないLEDチップとの接続部分(図22中「フリップチップ実装」の表記を参照)、アノード電極708、およびカソード電極709が配線として形成された電子回路基板701を示している。ここで、電子回路基板701は、金属基板の上に絶縁層が形成されているものである。また、図22には、蛍光体含有封止樹脂を塗布すべき領域707を図示している。
 ここで、実装する配線の面積が大きい程、放熱性が良好となる。
 そこで、電子回路基板701に図23に示す構成を適用することが考えられる。図23には、電子回路基板701における一方の面の側のほぼ全てが配線パターン703によって覆われている様子を示している。
 しかしながら、配線パターン703が大きい場合、配線パターン703は光反射率が低い。このため、LEDチップの実装に必要な配線パターン703の部分以外については、光反射性に優れた材料によって覆うことが有効である。
 そこで、配線パターン703が形成された電子回路基板701に図24に示す構成を適用することが考えられる。図24には、LEDチップとの接続部分、アノード電極708、およびカソード電極709を除き、配線パターン703を絶縁層704によって覆った様子を示している。
 なお、〔応用例〕に、「配線パターン403の底面積は、発光装置400に搭載される全てのLEDチップ405の裏面電極415の総面積の5倍以上10倍以下であるのが好ましい」という記載がある。これは、本項目の説明内容、特に図23に示す内容に基づいて、試作検討を進めた結果得られた経験則である。
 〔補足:発光部分の面積とリフレクターとの関係〕
 以上に述べた各発光装置は、例えば、図31に示す照明装置801の発光装置804に適用することができる。図31の(a)は照明装置801の斜視図、図31の(b)は照明装置801の断面図である。照明装置801は、高品質かつ安価な発光装置804を用いて製造されている。このため、ユーザに安価で高品質の照明装置801を提供することができる。図31中、802はヒートシンク、823はリフレクターである。
 図32は、リフレクター823の形状を示す正面断面図である。リフレクター823の内周面は、放物線を回転した放物面により形成される。放物面の一般式は、焦点位置を(0、a)としたとき、下記数式(1)で表される。ここで、z軸は、発光装置804が発する光の光軸に一致した放物面の対称軸であり、r軸は、放物面の焦点位置を通り該光軸と垂直に交わる軸である。
  4az=r   ・・・(1)
 図32には、発光部分(リフレクター823の内壁底面に相当)の直径が47mmのときと27mmのときとのそれぞれの、リフレクター823の内周面の座標を、上記数式(1)に基づいて示している。発光部分の直径が47mmのときの該内周面は実線13aで示されており、発光部分の直径が27mmのときの該内周面は破線13bで示されている。該発光部分は、リフレクター823を構成する放物面の焦点位置近傍に位置する。
 上記発光部分の面積を小さくすることができると、上記数式(1)の数「a」を小さくすることができる。該発光部分の直径をΦとすると、Φ=4aで表すことができる。該発光部分の直径Φが47mmから27mmへと小さくなると、リフレクター823の内周面は、実線13aから破線13bへと変更することになる。
 このため、リフレクター823の深さが同じであるならば、数「a」が小さい方が集光性を高めることができる。また、同じリフレクター823の形状を使用した場合であっても、上記発光部分が小さいとより点光源に近い性能を呈することになるため、集光性を高めることができる。
 〔まとめ〕
 本発明の態様1に係る発光装置用基板は、金属の基板を少なくとも有している金属基板部(アルミニウム基板1他)と、上記金属基板部の上に形成された、熱伝導性を有する第1の絶縁層(高放熱セラミック層2他)と、上記第1の絶縁層の上に形成された配線パターン(エッチングフレーム3他)と、上記第1の絶縁層および上記配線パターンの上に形成された、光反射性を有する第2の絶縁層(高反射セラミック層4他)とを備えている。
 上記の構成によれば、第1の絶縁層の上に配線パターンが直接形成されている。これにより、発光素子等にて発生した熱を、配線パターンおよび第1の絶縁層を介して金属基板部に効率的に放熱することが可能である。
 さらに、上記の構成によれば、第1の絶縁層および配線パターンの上に第2の絶縁層が形成されている。これにより、光利用効率を向上させることが可能である。
 本発明の態様2に係る発光装置用基板は、上記態様1において、上記第1の絶縁層は、上記第2の絶縁層よりも高い熱伝導性を有しており、上記第2の絶縁層は、上記第1の絶縁層よりも高い光反射性を有している。
 本発明の態様3に係る発光装置用基板は、金属の基板を少なくとも有している金属基板部と、上記金属基板部の上に形成された、熱伝導性および光反射性を有する絶縁層(PFAシート102)と、上記絶縁層の内部に埋め込まれた配線パターンとを備えている。
 上記の構成によれば、絶縁層の内部に配線パターンが埋め込まれている。これにより、発光素子等にて発生した熱を、配線パターンおよび絶縁層を介して金属基板部に効率的に放熱することが可能である。
 さらに、上記の構成によれば、絶縁層の内部に配線パターンが埋め込まれている。これにより、光利用効率を向上させることが可能である。
 また、上記の構成によれば、絶縁層が1層だけとなるので、絶縁層を設けるための工数の削減が可能となる。
 本発明の態様4に係る発光装置用基板は、上記態様3において、上記絶縁層は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかの樹脂によって構成されている。
 本発明の態様5に係る発光装置用基板は、上記態様4において、上記絶縁層は、シート状樹脂によって構成されている。
 本発明の態様6に係る発光装置用基板は、上記態様5において、上記絶縁層は、PFAシートによって構成されている。
 本発明の態様7に係る発光装置用基板は、上記態様3から6のいずれかにおいて、上記絶縁層は、セラミック粒子を含有する。
 本発明の態様8に係る発光装置用基板は、上記態様1において、上記第1の絶縁層は、上記金属基板部に対して塗布されたセラミック塗料から構成されている。
 本発明の態様9に係る発光装置用基板は、上記態様1において、上記第1の絶縁層は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかの樹脂によって構成されている。
 本発明の態様10に係る発光装置用基板は、上記態様9において、上記第1の絶縁層は、シート状樹脂によって構成されている。
 本発明の態様11に係る発光装置用基板は、上記態様10において、上記第1の絶縁層は、PTFEシートによって構成されている。
 本発明の態様12に係る発光装置用基板は、上記態様1、9、10、11のいずれかにおいて、上記第1の絶縁層は、セラミック粒子を含有する。
 本発明の態様13に係る発光装置用基板は、上記態様1において、上記第2の絶縁層は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかの樹脂にセラミック粒子が含有されてなる。
 本発明の態様14に係る発光装置用基板は、上記態様1において、上記第2の絶縁層は、ガラス系バインダにセラミック粒子が含有されてなる。
 本発明の態様15に係る発光装置用基板は、上記態様1から14のいずれかにおいて、上記金属基板部は、アルミニウムの表面が陽極酸化処理により、アルマイト保護層によって被覆されてなる。
 本発明の態様16に係る発光装置は、上記態様1、2、8から14のいずれかの発光装置用基板と、上記発光装置用基板の上記第2の絶縁層の上に形成され、上記配線パターンと電気的に接続された発光素子(LEDチップ5他)とを備えている。
 本発明の態様17に係る発光装置は、上記態様3から7のいずれかの発光装置用基板と、上記発光装置用基板の上記絶縁層の上に形成され、上記配線パターンと電気的に接続された発光素子とを備えている。
 本発明の態様18に係る発光装置は、上記態様16または17において、上記発光素子は、フリップチップボンディングにより、上記配線パターンと電気的に接続されている。
 本発明の態様19に係る発光装置は、上記態様18において、上記発光素子に電流を供給する上記配線パターンの底面積の総和が、この配線パターンに接続されたこの発光素子の裏面電極の底面積の総和に対し、少なくとも5倍である。
 本発明の態様20に係る発光装置用基板の製造方法は、アルミニウムからなる基板に、陽極酸化処理を行うことで、アルマイト保護層を形成し、金属基板部を製造する工程と、セラミック粒子を含有させて熱伝導性を高めたエポキシ系樹脂をシート状に加工したものと、銅からなる金属シートと、を貼り合わせて得られる複合シートを、上記金属基板部に貼り合わせて、導電層および第1の絶縁層を形成する工程と、上記導電層から、エッチングにより、配線パターンを形成する工程と、上記第1の絶縁層および上記配線パターンの上に、上記第1の絶縁層よりも低い熱伝導性を有すると共に上記第1の絶縁層よりも高い光反射性を有する第2の絶縁層を塗布により形成し、さらに発光素子の電極と電気的に接続させる上記配線パターンの電極端子部を露出させる工程と、上記電極端子部を金属メッキによって被覆する工程と、を含んでいる。
 さらに、本発明は、下記のように解釈することもできる。
 本発明の一態様に係る発光装置は、金属基板(アルミニウム基板1他)と、上記金属基板の上に形成された、熱伝導性を有する第1の絶縁層(高放熱セラミック層2他)と、上記第1の絶縁層の上に形成された配線パターン(エッチングフレーム3他)と、上記第1の絶縁層および上記配線パターンの上に形成された、光反射性を有する第2の絶縁層(高反射セラミック層4他)と、上記第2の絶縁層の上に形成され、上記配線パターンと電気的に接続された発光素子(LEDチップ5他)とを備えている。
 上記の構成によれば、第1の絶縁層の上に配線パターンが直接形成されている。これにより、発光素子等にて発生した熱を、配線パターンおよび第1の絶縁層を介して金属基板に効率的に放熱することが可能である。
 さらに、上記の構成によれば、第1の絶縁層および配線パターンの上に第2の絶縁層が形成されている。これにより、光利用効率を向上させることが可能である。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、金属基板と、上記金属基板の上に形成された、熱伝導性および光反射性を有する絶縁層(PFAシート102)と、上記絶縁層の内部に埋め込まれた配線パターンと、上記絶縁層の上に形成され、上記配線パターンと電気的に接続された発光素子とを備えている。
 上記の構成によれば、絶縁層の内部に配線パターンが埋め込まれている。これにより、発光素子等にて発生した熱を、配線パターンおよび絶縁層を介して金属基板に効率的に放熱することが可能である。
 さらに、上記の構成によれば、絶縁層の内部に配線パターンが埋め込まれている。これにより、光利用効率を向上させることが可能である。
 また、上記の構成によれば、絶縁層が1層だけとなるので、絶縁層を設けるための工数の削減が可能となる。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記絶縁層は、PFAシートによって構成されていてもよい。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記発光素子は、フリップチップボンディングにより、上記配線パターンと電気的に接続されていてもよい。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記第1の絶縁層は、上記金属基板に対して塗布されたセラミック塗料から構成されていてもよい。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記第1の絶縁層は、PTFEシートによって構成されていてもよい。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記第2の絶縁層は、上記第1の絶縁層および上記配線パターンに対して塗布されたセラミック塗料から構成されていてもよい。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記金属基板を構成する材料に、アルミニウムが含まれていてもよい。
 上記の構成によれば、安価であり、加工が容易であり、かつ雰囲気湿度に強い金属基板を実現することができる。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記金属基板を構成する材料に、銅が含まれていてもよい。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記第1の絶縁層の厚みは、25μm以上150μm以下であってもよい。
 上記の構成によれば、第1の絶縁層においてクラックの発生を抑制しつつ、金属基板と配線パターンとを確実に絶縁することができる。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記第2の絶縁層の厚みは、20μm以上150μm以下であってもよい。
 上記の構成によれば、十分良好な電気絶縁性および光反射性を実現することができる。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記PFAシートの厚みは、70μm以上300μm以下であってもよい。
 上記の構成によれば、十分良好な電気絶縁性、熱伝導性、および光反射性を実現することができる。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記PTFEシートの厚みは、25μm以上150μm以下であってもよい。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記金属基板を基準として上記配線パターンが形成されている面の側に、上記発光素子が設けられており、上記金属基板を基準として上記配線パターンが形成されている面の反対側に、上記発光装置を他の部品に取り付けるためのネジ部が形成されていてもよい。
 上記の構成によれば、ネジ部は、発光装置を他の部品に取り付けるために設けられている。例えば、雄ネジであるネジ部を構成し、他の部品にネジ部に螺合する雌ねじを設ける。これにより、ネジ部と雌ねじとにより、発光装置への部品取り付けが可能となる。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記配線パターンの厚みは、上記発光素子を駆動するための電流を上記発光素子に供給する電極の直下において、70μm以上150μm以下であり、上記電極の直下以外の部分において、35μm以上75μm以下であってもよい。
 配線パターンが厚い方が、発光装置の放熱機能が高くなるが、配線パターンの厚みが150μmを超えると、それ以上配線パターンを厚くしても放熱機能の飛躍的な向上は見込めない。このことを考慮して、配線パターンの厚みを決定するのが好適である。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記発光素子を駆動するための電流を上記発光素子に供給する電極の面積が、上記発光素子の裏面電極の面積の少なくとも5倍であってもよい。
 上記の構成によれば、電極への外部電源の接続を容易にしつつ、発光装置の大型化を抑制することができる。
 本発明の別の態様に係る発光装置は、上記配線パターンが、上記金属基板における1つの面の側の全てを覆っていてもよい。
 なお、上記「面の側の全てを覆っている」なる表現は、面の側の略全てを覆っている(すなわち、面の側のごく僅かな一部が覆われていない)場合も含まれる。
 上記の構成によれば、放熱性が良好となる。
 〔付記事項〕
 上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、金属基板と、上記金属基板の上に形成された、熱伝導性を有する第1の絶縁層と、上記第1の絶縁層の上に形成された配線パターンと、上記第1の絶縁層および上記配線パターンの上に形成された、光反射性を有する第2の絶縁層と、上記第2の絶縁層の上に形成され、上記配線パターンと電気的に接続された発光素子とを備えていることを特徴としていてもよい。
 また、上記の課題を解決するために、本発明の別の態様に係る発光装置は、金属基板と、上記金属基板の上に形成された、熱伝導性および光反射性を有する絶縁層と、上記絶縁層の内部に埋め込まれた配線パターンと、上記絶縁層の上に形成され、上記配線パターンと電気的に接続された発光素子とを備えていることを特徴としていてもよい。
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
 本発明は、金属基板の上に絶縁層が形成されている発光装置に利用することができる。
1 アルミニウム基板(金属基板部)
2 高放熱セラミック層(第1の絶縁層)
3 エッチングフレーム(配線パターン)
4 高反射セラミック層(第2の絶縁層)
5 LEDチップ(発光素子)
100、200、300、400、および500 発光装置
102 PFAシート(絶縁層)
201 銅基板(金属基板部)
202 PTFEシート(第1の絶縁層)
203 エッチングフレーム(配線パターン)
204 無機レジスト層(第2の絶縁層)
301 アルミニウム基板(金属基板部)
302 エポキシ系樹脂シート(第1の絶縁層)
303 エッチングフレーム(配線パターン)
304 無機レジスト層(第2の絶縁層)
311 アルマイト保護層(金属基板部)
313 銅板(導電体)
401 金属基板(金属基板部)
402 第1の絶縁層
403 配線パターン
404 第2の絶縁層
405 LEDチップ
408 アノード電極(電極)
409 カソード電極(電極)
412 ネジ部
415 裏面電極
502 絶縁層
603 配線パターン

Claims (20)

  1.  金属の基板を少なくとも有している金属基板部と、
     上記金属基板部の上に形成された、熱伝導性を有する第1の絶縁層と、
     上記第1の絶縁層の上に形成された配線パターンと、
     上記第1の絶縁層および上記配線パターンの上に形成された、光反射性を有する第2の絶縁層とを備えていることを特徴とする発光装置用基板。
  2.  上記第1の絶縁層は、上記第2の絶縁層よりも高い熱伝導性を有しており、
     上記第2の絶縁層は、上記第1の絶縁層よりも高い光反射性を有していることを特徴とする請求項1に記載の発光装置用基板。
  3.  金属の基板を少なくとも有している金属基板部と、
     上記金属基板部の上に形成された、熱伝導性および光反射性を有する絶縁層と、
     上記絶縁層の内部に埋め込まれた配線パターンとを備えていることを特徴とする発光装置用基板。
  4.  上記絶縁層は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかの樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項3に記載の発光装置用基板。
  5.  上記絶縁層は、シート状樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項4に記載の発光装置用基板。
  6.  上記絶縁層は、PFAシートによって構成されていることを特徴とする請求項5に記載の発光装置用基板。
  7.  上記絶縁層は、セラミック粒子を含有することを特徴とする請求項3から6のいずれか1項に記載の発光装置用基板。
  8.  上記第1の絶縁層は、上記金属基板部に対して塗布されたセラミック塗料から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の発光装置用基板。
  9.  上記第1の絶縁層は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかの樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項1に記載の発光装置用基板。
  10.  上記第1の絶縁層は、シート状樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項9に記載の発光装置用基板。
  11.  上記第1の絶縁層は、PTFEシートによって構成されていることを特徴とする請求項10に記載の発光装置用基板。
  12.  上記第1の絶縁層は、セラミック粒子を含有することを特徴とする請求項1、9、10、11のいずれか1項に記載の発光装置用基板。
  13.  上記第2の絶縁層は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかの樹脂にセラミック粒子が含有されてなることを特徴とする請求項1に記載の発光装置用基板。
  14.  上記第2の絶縁層は、ガラス系バインダにセラミック粒子が含有されてなることを特徴とする請求項1に記載の発光装置用基板。
  15.  上記金属基板部は、アルミニウムの表面が陽極酸化処理により、アルマイト保護層によって被覆されてなることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の発光装置用基板。
  16.  請求項1、2、8から14のいずれか1項に記載の発光装置用基板と、
     上記発光装置用基板の上記第2の絶縁層の上に形成され、上記配線パターンと電気的に接続された発光素子とを備えていることを特徴とする発光装置。
  17.  請求項3から7のいずれか1項に記載の発光装置用基板と、
     上記発光装置用基板の上記絶縁層の上に形成され、上記配線パターンと電気的に接続された発光素子とを備えていることを特徴とする発光装置。
  18.  上記発光素子は、フリップチップボンディングにより、上記配線パターンと電気的に接続されていることを特徴とする請求項16または17に記載の発光装置。
  19.  上記発光素子に電流を供給する上記配線パターンの底面積の総和が、この配線パターンに接続されたこの発光素子の裏面電極の底面積の総和に対し、少なくとも5倍であることを特徴とする請求項18に記載の発光装置。
  20.  アルミニウムからなる基板に、陽極酸化処理を行うことで、アルマイト保護層を形成し、金属基板部を製造する工程と、
     セラミック粒子を含有させて熱伝導性を高めたエポキシ系樹脂をシート状に加工したものと、銅からなる金属シートと、を貼り合わせて得られる複合シートを、上記金属基板部に貼り合わせて、導電層および第1の絶縁層を形成する工程と、
     上記導電層から、エッチングにより、配線パターンを形成する工程と、
     上記第1の絶縁層および上記配線パターンの上に、上記第1の絶縁層よりも低い熱伝導性を有すると共に上記第1の絶縁層よりも高い光反射性を有する第2の絶縁層を塗布により形成し、さらに発光素子の電極と電気的に接続させる上記配線パターンの電極端子部を露出させる工程と、
     上記電極端子部を金属メッキによって被覆する工程と、を含んでいることを特徴とする発光装置用基板の製造方法。
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