発光モジュールおよびその製造方法
【課題】製造コストが低減された発光モジュールおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】発光モジュール１０は、一枚の板状の金属基板１２の上面に複数の発光素子２０が実装されている。そして、導電パターン１４および金属細線１６を経由して、これらの発光素子２０が直列に接続されている。この様な構成の発光モジュール１０に直流の電流を供給することにより、発光素子２０から所定の色の光が発光され、発光モジュール１０は発光源として機能する。
【解決手段】発光モジュール１０は、一枚の板状の金属基板１２の上面に複数の発光素子２０が実装されている。そして、導電パターン１４および金属細線１６を経由して、これらの発光素子２０が直列に接続されている。この様な構成の発光モジュール１０に直流の電流を供給することにより、発光素子２０から所定の色の光が発光され、発光モジュール１０は発光源として機能する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光モジュールおよびその製造方法に関し、特に、複数個の発光素子が実装される発光モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に代表される半導体発光素子は、寿命が長く且つ視認性が高いので、交通信号機等や自動車のランプ等に使用されてきている。また、ＬＥＤは、照明機器としても採用されつつある。
【０００３】
ＬＥＤを照明機器に使用するときは、一つのＬＥＤのみでは明るさが不十分であるため、１つの照明機器に多数個のＬＥＤが実装される。しかしながら、ＬＥＤは発光時に多量の熱を放出するので、放熱性に劣る樹脂材料から成る実装基板にＬＥＤを実装したり、個々のＬＥＤを個別に樹脂パッケージすると、ＬＥＤから放出された熱が外部に良好に放出されずに、ＬＥＤの性能が早期に低下してしまう問題があった。
【０００４】
下記特許文献１では、ＬＥＤから発生する熱を良好に外部に放出させるために、アルミニウムから成る金属基板の上面にＬＥＤを実装する技術が開示されている。特に、特許文献１の図２を参照すると、金属基板１１の上面を絶縁性樹脂１３により被覆し、この絶縁性樹脂１３の上面に形成された導電パターン１４の上面に発光素子１５（ＬＥＤ）を実装している。この構成により、発光素子１６から発生した熱は、導電パターン１４、絶縁性樹脂１３および金属基板１１を経由して外部に放出される。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、ＬＥＤである発光素子１５が固着される導電パターン１４と金属基板１１との間に絶縁性樹脂１３が介在している。ここで、絶縁性樹脂１３は放熱性向上の為にフィラーが高充填されているものであるが、金属と比較すると熱抵抗が高い。従って、例えば２００ｍＡ以上の大電流が流れる高輝度のＬＥＤを発光素子１６として採用すると、特許文献１に記載された構成は、放熱が不十分である虞があった。
【０００６】
そこで、放熱性を向上させた発光モジュールの構造が下記特許文献２に開示されている。この特許文献２の図１を参照すると、金属基板１２の上面を部分的に窪ませた凹部１８が形成され、この凹部１８に発光素子２０が収納されている。このようにすることで発光素子２０が金属基板１２と熱的に結合され、発光素子２０から発生する熱が金属基板１２を経由して良好に外部に放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１００７５３号公報
【特許文献２】特開２００９−３８１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した特許文献２に記載された発光モジュールでは、実装される発光素子２０毎に凹部１８を設ける必要があったので製造コストが高く成る問題があった。更には、発光素子２０の位置が変更されると、この変更に伴い凹部１８の位置も変更する必要があったので、新たな設計が必要とされ追加のコストが発生する問題もあった。
【０００９】
更には、凹部１８に収納される発光素子２０毎に封止樹脂による封止を行うと、各封止樹脂毎に含有される蛍光剤の量が異なる恐れがあり、このようになると封止樹脂を透過して発光素子２０から外部に発光される光の色が本来のものとは異なる恐れがある。
【００１０】
本発明は、上述した問題を鑑みてなされ、本発明の主な目的は、製造コストが低減された発光モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の発光モジュールは、第１主面と第２主面とを有すると共に金属から成る金属基板と、前記金属基板の前記第１主面に配置された導電パターンと、前記金属基板を前記第１主面から長手方向に沿って溝状に窪ませた凹状領域と、前記金属基板の長手方向に沿って前記凹状領域に配置され、前記導電パターンを経由して相互に接続された複数個の発光素子と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の発光モジュールの製造方法は、第１主面と第２主面とを有し、第１主面側から溝状に窪ませた凹状領域が設けられ、前記第１主面に導電パターンが配置された金属基板を用意する工程と、前記凹状領域に発光素子を配置し、前記発光素子の電極と前記導電パターンとを電気的に接続する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、一方方向に細長い金属基板の表面に対して、長手方向に連続した溝状の凹状領域を形成し、この凹状領域に複数個の発光素子を収納している。このようにすることで、発光素子毎に凹部を金属基板に成形していた背景技術と比較すると、発光素子が収容される部位の構成を簡素なものとすることができる。
【００１４】
更には、本形態では、凹状領域が金属基板に連続して設けられているので、発光素子の個数や位置に変更が生じても、凹状領域の形状を変更することなく金属基板を共通化して用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の発光モジュールの構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の発光モジュールの構成を示す図であり、（Ａ）−（Ｃ）は断面図である。
【図３】本発明の発光モジュールが採用された表示装置を示す断面図である。
【図４】本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は平面図である。
【図５】本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は平面図である。
【図６】本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図７】本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図８】本発明の発光モジュールの製造方法を示す斜視図である。
【図９】本発明の発光モジュールの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、本発明の発光モジュール１０の構成を説明する。図１（Ａ）は発光モジュール１０の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の断面図である。
【００１７】
発光モジュール１０は、金属基板１２と、金属基板１２の上面に形成された導電パターン１４と、金属基板１２の上面を長手方向に沿って溝状に窪ませた凹状領域１８と、凹状領域１８に収納された複数個の発光素子２０と、発光素子２０を被覆する封止樹脂３２（図１（Ｂ）参照）とから主に構成されている。
【００１８】
図１（Ａ）を参照して、発光モジュール１０は、一枚の板状の金属基板１２の上面に複数の発光素子２０が実装されている。そして、導電パターン１４および金属細線１６を経由して、これらの発光素子２０が直列に接続されている。この様な構成の発光モジュール１０に直流の電流を供給することにより、発光素子２０から所定の色の光が発光され、発光モジュール１０は、発光源として機能する。
【００１９】
本形態の発光モジュール１０は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に代表される表示装置のバックライトとして用いられる。発光モジュール１０の表示装置への適用例は図３を参照して後述する。
【００２０】
金属基板１２は、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属から成る基板であり、例えば、厚さは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度であり、幅は５．０ｍｍ〜２０．０ｍｍ程度であり、長さは１０ｃｍ〜５０ｃｍ程度である。金属基板１２がアルミニウムから成る場合、金属基板１２の上面および下面は、アルミニウムを陽極酸化させた酸化膜２２（アルマイト膜：Ａｌ２Ｏ３）により被覆される。図１（Ｂ）を参照して、金属基板１２を被覆する酸化膜２２の厚みは、例えば１μｍ〜１０μｍ程度である。
【００２１】
更に、金属基板１２は、多数の発光素子２０が列状に配置されるので、非常に細長い形状を呈している。そして、金属基板１２の長手方向の両端には、外部の電源と接続される外部接続端子が形成されている。この端子は、差込型のコネクタでも良いし、配線を導電パターン１４に半田付けするものでも良い。
【００２２】
図１（Ｂ）を参照して、金属基板１２の側面は外側に突出する形状となっている。具体的には、金属基板１２の側面は、金属基板１２の上面から連続して外側に向かって傾斜する第１傾斜面３６と、金属基板１２の下面から連続して外側に向かって傾斜する第２傾斜面３８とから構成されている。この構成により、金属基板１２の側面の面積を、平坦な状態と比較すると、大きくすることが可能となり、金属基板１２の側面から外部に放出される熱量が増大される。特に、金属基板１２の側面は、熱抵抗が大きい酸化膜２２により被覆されずに、放熱性に優れる金属材料が露出する面であるので、この構成によりモジュール全体の放熱性が向上される。
【００２３】
図１（Ｂ）を参照して、金属基板１２の上面は、Ａｌ２Ｏ３等のフィラーが混入された樹脂から成る絶縁層２４により被覆されている。絶縁層２４の厚みは、例えば５０μｍ程度である。絶縁層２４は、金属基板１２と導電パターン１４とを絶縁させる機能を有する。絶縁層２４に多量のフィラーが混入されることにより、絶縁層２４の熱膨張係数を金属基板１２に近似させることができる。更には、絶縁層２４の熱抵抗が低減される。例えば、絶縁層２４には、平均粒径が４μｍ程度のフィラーが７０体積％〜８０体積％程度含まれる。本形態では、凹状領域１８が設けられる領域およびその周辺部では、金属基板１２の上面は絶縁層２４により被覆されていない。
【００２４】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、導電パターン１４は、絶縁層２４の上面に形成されており、各発光素子２０を導通させる経路の一部として機能している。この導電パターン１４は、絶縁層２４の上面に設けられた銅等から成る導電箔をエッチングすることにより形成される。更に、金属基板１２の両端に設けられた導電パターン１４は、外部との接続に寄与する外部接続端子として機能する場合もある。
【００２５】
図１（Ａ）を参照すると、凹状領域１８は金属基板１２の短手方向の中央部付近に溝状に形成されているので、金属基板１２の両端付近の上面は平坦面である。導電パターン１４は、金属基板１２の両端部の平坦面に、長手方向に対して千鳥状に配置されている。そして、発光素子と導電パターン１４とは金属細線１６を経由して接続されている。このことにより、金属基板１２の長手方向に沿って配置された発光素子２０が直列に接続される。
【００２６】
発光素子２０は、上面に２つの電極（アノード電極、カソード電極）を有し、所定の色の光を発光させる素子である。ここでは、発光素子２０の下面は、絶縁性接着材または導電性接着材から成る接合材２６を経由して、凹状領域１８の底面１８Ａに固着されている。
【００２７】
発光素子２０の構成は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等なら成る半導体基板の上面にＮ型の半導体層と、Ｐ型の半導体層が積層された構成と成っている。発光素子２０の具体的な大きさは、例えば、縦×横×厚み＝３ｍｍ×３ｍｍ×０．２ｍｍ程度である。ここで、本発明の発光モジュール１０の構成は、放熱性に優れているので、例えば１００ｍＡ以上の電流が通過する発光素子２０（パワーＬＥＤ）に対して特に有効である。
【００２８】
またここでは、発光素子２０はパッケージ化されていないベアチップの状態で実装されているが、樹脂封止されたパッケージの状態で金属基板１２の上面に実装されても良い。
【００２９】
図１（Ｂ）では、発光素子２０から発光される光を白抜きの矢印で示している。発光素子２０の上面から発光された光は、そのまま上方に照射される。一方、発光素子２０の側面から側方に発光した光は、凹状領域１８の側面１８Ｂにて上方に反射される。本形態では、凹状領域１８の側面１８Ｂは、凹状領域１８の底面１８Ａまたは金属基板１２の上面に対して、例えば４５度程度の角度で傾斜している。更に、発光素子２０は、発光体が混入された封止樹脂３２により被覆されているので、発光素子２０から発生した光は、封止樹脂３２を透過して外部に発光される。
【００３０】
発光素子２０の上面には、２つの電極（アノード電極、カソード電極）が設けられ、これらの電極は金属細線１６を経由して、導電パターン１４と接続される。ここで、発光素子２０の電極と金属細線１６との接続部は、封止樹脂３２により被覆されている。
【００３１】
更に図１（Ｂ）を参照して、ＬＥＤから成る発光素子２０が実装される箇所の形状を説明する。先ず、金属基板１２の上面の中央部付近では酸化膜２２および絶縁層２４が除去されており、この領域の金属基板１２を上面から凹状に窪ませることにより凹状領域１８が形成されている。図１（Ａ）を参照して、この凹状領域１８は金属基板１２の長手方向に沿って溝状に形成されている。この図では、凹状領域１８は金属基板１２の端部に到るまで形成されているが、必ずしも端部まで連続して形成されなくても良い。
【００３２】
凹状領域１８の底面１８Ａに発光素子２０が固着されている。ここで、凹状領域１８の深さは、発光素子２０の厚みよりも長くても良いし短くても良い。例えば、凹状領域１８の厚みを、発光素子２０と接合材２６の厚みを加算した長さよりも長くすると、発光素子２０が凹状領域１８に収納され、発光素子２０の上面を金属基板１２の上面よりも下方に位置させることができる。
【００３３】
更に凹部の底面１８Ａでは、金属基板１２の表面を被覆する酸化膜２２が除去されている。酸化膜２２は、金属基板１２を構成する金属よりも熱抵抗が大きい。従って、発光素子２０が実装される凹状領域１８の底面から酸化膜２２を除去することで、金属基板１２全体の熱抵抗が低減される。
【００３４】
封止樹脂３２は、凹状領域１８に充填されて、発光素子２０を封止している。更に封止樹脂３２は、金属細線１６、金属細線１６と発光素子２０との接続箇所、および金属細線１６と導電パターン１４との接続箇所も被覆している。封止樹脂３２は、例えば、耐熱性に優れたシリコン樹脂に発光体が混入された構成となっている。一例として、発光素子２０から青色の光が発光されて、封止樹脂３２に黄色の発光体が混入されると、封止樹脂３２を透過した光は白色となる。この場合、発光モジュール１０を、白色の光を発光させる発光源として利用することが可能となる。
【００３５】
また本形態では、溝状の凹状領域１８に封止樹脂３２が充填されることにより、凹状領域１８に収納された複数個の発光素子２０が一体の封止樹脂３２により被覆されている。
【００３６】
接合材２６は、発光素子２０の下面と凹状領域１８とを接着させる機能を有する。発光素子２０は下面に電極を有さないので、接合材２６としては、絶縁性の樹脂から成るものでも良いし、放熱性向上のために半田等の金属から成るものでも良い。
【００３７】
本形態では、細長の金属基板１２の上面の長手方向に沿って、溝状の凹状領域１８を設け、この凹状領域１８に発光素子２０を収納させている。このことにより、発光素子２０毎に凹状領域を設けていた背景技術と比較すると、発光素子２０の位置に関する制約が少なくなる。即ち、溝状に形成された凹状領域１８に対して密に発光素子２０を配置することにより出力の高い照明装置が得られる。更には、用途に応じて発光素子２０の個数や実装位置を任意に変更可能となる。
【００３８】
更に本形態では、凹状領域１８に配置される複数個の発光素子２０を、一体の封止樹脂３２により樹脂封止している。従って、一様に蛍光体が添加された封止樹脂３２により各発光素子２０が被覆されるので、各発光素子２０から封止樹脂３２を経由して外部に放射される光の色や強度が均一化される。
【００３９】
ここで、上記では金属基板１２の上面を絶縁処理するために、金属基板１２の上面に酸化膜２２および絶縁層２４が設けられているが、他の構造により絶縁処理が施されても良い。例えば、酸化膜２２が省かれて絶縁層２４のみが金属基板１２の上面を被覆しても良いし、無機物から成る酸化膜２２のみにより絶縁処理が施されても良い。
【００４０】
図２を参照して、他の形態の発光モジュールの断面を説明する。
【００４１】
図２（Ａ）を参照して、ここでは、凹状領域１８の断面が台形形状ではなく湾曲する形状を呈している。このような場合であっても、底面１８Ａは平坦面であるので、底面１８Ａに安定して発光素子２０を固着できる。更には、側面１８Ｂの少なくとも一部分は底面１８Ａに対して傾斜する面であるので、発光素子２０から側方に放射された光は側面１８Ｂで紙面上方に反射される。この図に示すような凹状領域１８の断面形状は、プレス加工またはエッチング加工により実現される。
【００４２】
図２（Ｂ）に示す断面では、導電パターン１４の一部が凹状領域１８の底面１８Ａに到るまで形成されている。そして、導電パターン１４が底面１８Ａで金属細線１６を経由して発光素子２０と接続されている。この場合は、凹状領域１８で導電パターン１４が形成される領域には、絶縁のための絶縁層２４および酸化膜２２が形成されている。更に、ここでは、発光素子２０の両電極（アノード電極およびカソード電極）に対応して、２つの導電パターン１４の端部が底面１８Ａにパッド状に設けられているが、どちらか一方のみの導電パターン１４が平坦面に到るまで形成されても良い。
【００４３】
図２（Ｃ）を参照して、ここでは、発光素子２０のカソード電極およびアノード電極が、上面および下面に設けられている。そして、導電パターン１４Ｂは凹状領域１８の底面１８Ａの上面にパッド状に配置されている。発光素子２０の下面の電極は、導電性接着材を介して、底面１８Ａの上面に配置されたパッド上の導電パターン１４Ｂに固着されている。一方、発光素子２０の上面に設けられた電極は、金属細線１６を経由して導電パターン１４Ａと接続されている。
【００４４】
図３を参照して上記した構成の発光モジュール１０が採用された表示装置１５を説明する。この図に示す表示装置１５は、発光素子２０から光を照射する発光モジュール１０と、発光モジュール１０から発光された光を液晶パネルに案内する導光板１１と、映像を表示する液晶パネル１３とを備えている。
【００４５】
発光モジュール１０は、図１および図２に示した構造を有し、発光素子２０が実装された面が導光板１１を向くように表示装置１５に備えられている。
【００４６】
導光板１１は、アクリル樹脂やポリカーボネートから成り、発光モジュール１０から照射された光は、導光板１１の上面または下面で全反射されることにより全体に行き渡る。そして、導光板１１の全体に行き渡った光は、導光板１１の上方に配置された液晶パネル１３に照射される。
【００４７】
液晶パネル１３は、偏光フィルタ、ガラス板、透明電極等を積層させたものであり、導光板１１から紙面上方に照射される光を、部分的に遮光または透過させることで、所定の映像を表示させる。
【００４８】
上記したように、発光モジュール１０では、溝状の凹状領域１８に複数個の発光素子２０を配置しているので、凹状領域１８の側面等で反射した光が均等に導光板１１に放射される。この結果、液晶パネル１３に安定して鮮明な映像を表示することが可能となる。さらに本形態の発光モジュール１０は、発熱を伴う発光素子２０が直に金属基板１２に固着されているので、表示装置１５の放熱性が向上される。
【００４９】
次に、図４から図９を参照して、上記した構成の発光モジュール１０の製造方法を説明する。
【００５０】
第１工程：
図４を参照して、本工程では、発光モジュール１０の材料となる基板４０を用意して、導電パターンを形成する。
【００５１】
図４（Ａ）を参照して、先ず、本工程で用いる基板４０は、例えば銅またはアルミニウムを主材料とする金属から成り、厚みは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度である。基板４０の平面的な大きさは、例えば１ｍ×１ｍ程度であり、多数個の細長の発光モジュールが一枚の基板４０から製造される。基板４０がアルミニウムから成る基板である場合、基板４０の上面および下面は陽極酸化膜により被覆されている。
【００５２】
基板４０の上面は、厚みが５０μｍ程度の絶縁層４２により全面的に被覆されている。この絶縁層４２の組成は上述した絶縁層２４と同様であり、フィラーが高充填された樹脂材料から成る。また、絶縁層４２の上面には、厚みが５０μｍ程度の銅から成る導電箔４４が全面的に形成されている。
【００５３】
図４（Ｂ）を参照して、次に、選択的なウェットエッチングを行うことにより、導電箔４４をパターニングして、導電パターン１４を形成する。この導電パターン１４は、基板４０に設けられるユニット４６毎に同一の形状を有する。ここで、ユニット４６とは、１つの発光モジュールとなる部位のことである。
【００５４】
図４（Ｃ）に、本工程が終了した基板４０の平面図を示す。ここでは、ユニット４６同士の境界が点線により示されている。ユニット４６の形状は、例えば縦×横が＝０．５ｃｍ×３０ｃｍ程度であり、極めて細長い形状を有する。
【００５５】
第２工程：
図５を参照して、次に、基板４０の各ユニット４６に関して、絶縁層を部分的に除去して除去領域３４を設ける。
【００５６】
図５（Ａ）を参照して、上方から絶縁層４２にレーザを照射する。ここでは、照射されるレーザは矢印により示されており、発光素子が載置される部分に対応した絶縁層４２に対して、レーザが照射される。ここで、使用されるレーザは、炭酸ガスレーザまたはＹＡＧレーザである。
【００５７】
図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）を参照して、上記したレーザ照射により、絶縁層４２が部分的に除去されて除去領域３４が形成されている。従って、除去領域３４の底面からは、基板４０を構成する金属材料（例えばアルミニウム）が露出する。
【００５８】
図５（Ｃ）を参照して、本形態では、図１等に示されている凹状領域１８が設けられる領域の絶縁層４２が除去されている。このようにすることで、後のプレス加工による衝撃が絶縁層４２に作用しないので、プレス加工による絶縁層４２の破壊が防止される。
【００５９】
第３工程：
図６（Ａ）および図６（Ｂ）を参照して、次に、各ユニット４６同士の間に、分離用の溝を設ける。図６（Ａ）を参照すると、基板４０の各ユニット４６同士の間には、上面から第１溝５４が形成され、下面からは第２溝５６が形成されている。両溝の断面は、Ｖ型の形状を呈する。
【００６０】
ここで、第１溝５４および第２溝５６は、両方とも同じ大きさ（深さ）でも良いし、一方が他方よりも大きく形成されても良い。更には、後の工程にて問題が発生しなければ、第１溝５４および第２溝５６のどちらか一方のみが設けられても良い。
【００６１】
第１溝５４および第２溝５６の形成は、ユニット４６同士の境界に沿って、Ｖ型の断面形状のカットソーを高速に回転させて、部分的な切断をすることにより形成される。更に、本工程では、この切断により基板４０が個々に分離されるのではなく、溝を形成した後も、基板４０は一枚の板の状態を呈している。
【００６２】
第４工程：
図７を参照して、次に、除去領域３４から露出する基板４０の上面から凹状領域１８を形成する。凹状領域１８の形成は、選択的なエッチング、ダイキャスト工法、プレス加工等により可能であるが、以下ではプレス加工による凹状領域１８の形成方法を説明する。
【００６３】
図７（Ａ）を参照して、先ず、プレス用の金型５０を用意する。金型５０には、基板４０の各除去領域３４に対応した領域に、凸部５２が設けられている。各凸部５２は、形成予定の凹状領域１８に対応した形状を有し、紙面を貫通する方向に対して連続して下方に突出する形状である。金型５０を下方にプレスすることにより、金型５０の各凸部５２で、除去領域３４から露出する基板４０の上面が押圧されて凹状領域１８が形成される。
【００６４】
図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に形成された凹状領域１８の形状を示す。上記したプレス加工により、底面が平坦面であり側面が傾斜面である凹状領域１８が形成される。また、形成される凹状領域１８の深さは、後の工程にて実装される発光素子が完全に収納される程度でも良いし、発光素子が部分的に収納される程度でも良い。具体的には、凹状領域１８の深さは、例えば１００μｍ〜３００μｍ程度である。
【００６５】
第５工程：
図８の各図を参照して、次に、各ユニット４６の凹状領域１８に発光素子２０（ＬＥＤチップ）を実装して、電気的に接続する。発光素子２０は、接合材を介して凹状領域１８の底面に実装される。更に、発光素子２０の固着が終了した後に、発光素子２０の上面に設けた各電極と導電パターン１４とを金属細線１６を経由して接続する。このことにより、各ユニット４６に固着された複数の発光素子２０は、導電パターン１４および金属細線１６を経由して電気的に接続される。
【００６６】
第６工程：
図９を参照して、次に、基板４０に設けた各ユニット４６の凹状領域１８に封止樹脂３２を充填させて、発光素子２０を封止する。封止樹脂３２は、発光体が混入されたシリコン樹脂からなり、液状または半固形状の状態で、凹状領域１８に充填される。このことにより、発光素子２０の側面および上面と、発光素子２０と金属細線１６との接続部が、封止樹脂３２により被覆される。
【００６７】
ここでは、凹状領域１８に収納された複数個の発光素子２０が封止樹脂３２により一体的に封止される。従って、封止樹脂３２に含まれる蛍光体の隔たりが抑止され、発光モジュールから発光される色が均一化される。ここで、製品である発光モジュールに封止樹脂が必要とされない場合は、本工程は不要となる。
【００６８】
上記した樹脂封止工程が終了した後には、ユニット４６同士の間で基板４０を分割して、各ユニット４６を発光モジュールとして分離する。この分離方法としては、プレスによる打ち抜き、ダイシング、両溝が形成された箇所に於ける基板４０の折り曲げ等が採用できる。本形態では、各ユニット４６同士の間には、第１溝５４および第２溝５６が設けられているので、この箇所にて基板４０を容易に分離できる。
【００６９】
以上の工程により、図１に示した構成の発光モジュールが製造される。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 発光モジュール
１１ 導光板
１２ 金属基板
１４、１４Ａ、１４Ｂ 導電パターン
１５ 表示装置
１６ 金属細線
１８ 凹状領域
１８Ａ 底面
１８Ｂ 側面
２０ 発光素子
２２ 酸化膜
２４ 絶縁層
２６ 接合材
３２ 封止樹脂
３４ 除去領域
３６ 第１傾斜面
３８ 第２傾斜面
４０ 基板
４２ 絶縁層
４４ 導電箔
４６ ユニット
５０ 金型
５２ 凸部
５４ 第１溝
５６ 第２溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光モジュールおよびその製造方法に関し、特に、複数個の発光素子が実装される発光モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に代表される半導体発光素子は、寿命が長く且つ視認性が高いので、交通信号機等や自動車のランプ等に使用されてきている。また、ＬＥＤは、照明機器としても採用されつつある。
【０００３】
ＬＥＤを照明機器に使用するときは、一つのＬＥＤのみでは明るさが不十分であるため、１つの照明機器に多数個のＬＥＤが実装される。しかしながら、ＬＥＤは発光時に多量の熱を放出するので、放熱性に劣る樹脂材料から成る実装基板にＬＥＤを実装したり、個々のＬＥＤを個別に樹脂パッケージすると、ＬＥＤから放出された熱が外部に良好に放出されずに、ＬＥＤの性能が早期に低下してしまう問題があった。
【０００４】
下記特許文献１では、ＬＥＤから発生する熱を良好に外部に放出させるために、アルミニウムから成る金属基板の上面にＬＥＤを実装する技術が開示されている。特に、特許文献１の図２を参照すると、金属基板１１の上面を絶縁性樹脂１３により被覆し、この絶縁性樹脂１３の上面に形成された導電パターン１４の上面に発光素子１５（ＬＥＤ）を実装している。この構成により、発光素子１６から発生した熱は、導電パターン１４、絶縁性樹脂１３および金属基板１１を経由して外部に放出される。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、ＬＥＤである発光素子１５が固着される導電パターン１４と金属基板１１との間に絶縁性樹脂１３が介在している。ここで、絶縁性樹脂１３は放熱性向上の為にフィラーが高充填されているものであるが、金属と比較すると熱抵抗が高い。従って、例えば２００ｍＡ以上の大電流が流れる高輝度のＬＥＤを発光素子１６として採用すると、特許文献１に記載された構成は、放熱が不十分である虞があった。
【０００６】
そこで、放熱性を向上させた発光モジュールの構造が下記特許文献２に開示されている。この特許文献２の図１を参照すると、金属基板１２の上面を部分的に窪ませた凹部１８が形成され、この凹部１８に発光素子２０が収納されている。このようにすることで発光素子２０が金属基板１２と熱的に結合され、発光素子２０から発生する熱が金属基板１２を経由して良好に外部に放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１００７５３号公報
【特許文献２】特開２００９−３８１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した特許文献２に記載された発光モジュールでは、実装される発光素子２０毎に凹部１８を設ける必要があったので製造コストが高く成る問題があった。更には、発光素子２０の位置が変更されると、この変更に伴い凹部１８の位置も変更する必要があったので、新たな設計が必要とされ追加のコストが発生する問題もあった。
【０００９】
更には、凹部１８に収納される発光素子２０毎に封止樹脂による封止を行うと、各封止樹脂毎に含有される蛍光剤の量が異なる恐れがあり、このようになると封止樹脂を透過して発光素子２０から外部に発光される光の色が本来のものとは異なる恐れがある。
【００１０】
本発明は、上述した問題を鑑みてなされ、本発明の主な目的は、製造コストが低減された発光モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の発光モジュールは、第１主面と第２主面とを有すると共に金属から成る金属基板と、前記金属基板の前記第１主面に配置された導電パターンと、前記金属基板を前記第１主面から長手方向に沿って溝状に窪ませた凹状領域と、前記金属基板の長手方向に沿って前記凹状領域に配置され、前記導電パターンを経由して相互に接続された複数個の発光素子と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の発光モジュールの製造方法は、第１主面と第２主面とを有し、第１主面側から溝状に窪ませた凹状領域が設けられ、前記第１主面に導電パターンが配置された金属基板を用意する工程と、前記凹状領域に発光素子を配置し、前記発光素子の電極と前記導電パターンとを電気的に接続する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、一方方向に細長い金属基板の表面に対して、長手方向に連続した溝状の凹状領域を形成し、この凹状領域に複数個の発光素子を収納している。このようにすることで、発光素子毎に凹部を金属基板に成形していた背景技術と比較すると、発光素子が収容される部位の構成を簡素なものとすることができる。
【００１４】
更には、本形態では、凹状領域が金属基板に連続して設けられているので、発光素子の個数や位置に変更が生じても、凹状領域の形状を変更することなく金属基板を共通化して用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の発光モジュールの構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の発光モジュールの構成を示す図であり、（Ａ）−（Ｃ）は断面図である。
【図３】本発明の発光モジュールが採用された表示装置を示す断面図である。
【図４】本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は平面図である。
【図５】本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は平面図である。
【図６】本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図７】本発明の発光モジュールの製造方法を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図８】本発明の発光モジュールの製造方法を示す斜視図である。
【図９】本発明の発光モジュールの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、本発明の発光モジュール１０の構成を説明する。図１（Ａ）は発光モジュール１０の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の断面図である。
【００１７】
発光モジュール１０は、金属基板１２と、金属基板１２の上面に形成された導電パターン１４と、金属基板１２の上面を長手方向に沿って溝状に窪ませた凹状領域１８と、凹状領域１８に収納された複数個の発光素子２０と、発光素子２０を被覆する封止樹脂３２（図１（Ｂ）参照）とから主に構成されている。
【００１８】
図１（Ａ）を参照して、発光モジュール１０は、一枚の板状の金属基板１２の上面に複数の発光素子２０が実装されている。そして、導電パターン１４および金属細線１６を経由して、これらの発光素子２０が直列に接続されている。この様な構成の発光モジュール１０に直流の電流を供給することにより、発光素子２０から所定の色の光が発光され、発光モジュール１０は、発光源として機能する。
【００１９】
本形態の発光モジュール１０は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に代表される表示装置のバックライトとして用いられる。発光モジュール１０の表示装置への適用例は図３を参照して後述する。
【００２０】
金属基板１２は、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属から成る基板であり、例えば、厚さは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度であり、幅は５．０ｍｍ〜２０．０ｍｍ程度であり、長さは１０ｃｍ〜５０ｃｍ程度である。金属基板１２がアルミニウムから成る場合、金属基板１２の上面および下面は、アルミニウムを陽極酸化させた酸化膜２２（アルマイト膜：Ａｌ２Ｏ３）により被覆される。図１（Ｂ）を参照して、金属基板１２を被覆する酸化膜２２の厚みは、例えば１μｍ〜１０μｍ程度である。
【００２１】
更に、金属基板１２は、多数の発光素子２０が列状に配置されるので、非常に細長い形状を呈している。そして、金属基板１２の長手方向の両端には、外部の電源と接続される外部接続端子が形成されている。この端子は、差込型のコネクタでも良いし、配線を導電パターン１４に半田付けするものでも良い。
【００２２】
図１（Ｂ）を参照して、金属基板１２の側面は外側に突出する形状となっている。具体的には、金属基板１２の側面は、金属基板１２の上面から連続して外側に向かって傾斜する第１傾斜面３６と、金属基板１２の下面から連続して外側に向かって傾斜する第２傾斜面３８とから構成されている。この構成により、金属基板１２の側面の面積を、平坦な状態と比較すると、大きくすることが可能となり、金属基板１２の側面から外部に放出される熱量が増大される。特に、金属基板１２の側面は、熱抵抗が大きい酸化膜２２により被覆されずに、放熱性に優れる金属材料が露出する面であるので、この構成によりモジュール全体の放熱性が向上される。
【００２３】
図１（Ｂ）を参照して、金属基板１２の上面は、Ａｌ２Ｏ３等のフィラーが混入された樹脂から成る絶縁層２４により被覆されている。絶縁層２４の厚みは、例えば５０μｍ程度である。絶縁層２４は、金属基板１２と導電パターン１４とを絶縁させる機能を有する。絶縁層２４に多量のフィラーが混入されることにより、絶縁層２４の熱膨張係数を金属基板１２に近似させることができる。更には、絶縁層２４の熱抵抗が低減される。例えば、絶縁層２４には、平均粒径が４μｍ程度のフィラーが７０体積％〜８０体積％程度含まれる。本形態では、凹状領域１８が設けられる領域およびその周辺部では、金属基板１２の上面は絶縁層２４により被覆されていない。
【００２４】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、導電パターン１４は、絶縁層２４の上面に形成されており、各発光素子２０を導通させる経路の一部として機能している。この導電パターン１４は、絶縁層２４の上面に設けられた銅等から成る導電箔をエッチングすることにより形成される。更に、金属基板１２の両端に設けられた導電パターン１４は、外部との接続に寄与する外部接続端子として機能する場合もある。
【００２５】
図１（Ａ）を参照すると、凹状領域１８は金属基板１２の短手方向の中央部付近に溝状に形成されているので、金属基板１２の両端付近の上面は平坦面である。導電パターン１４は、金属基板１２の両端部の平坦面に、長手方向に対して千鳥状に配置されている。そして、発光素子と導電パターン１４とは金属細線１６を経由して接続されている。このことにより、金属基板１２の長手方向に沿って配置された発光素子２０が直列に接続される。
【００２６】
発光素子２０は、上面に２つの電極（アノード電極、カソード電極）を有し、所定の色の光を発光させる素子である。ここでは、発光素子２０の下面は、絶縁性接着材または導電性接着材から成る接合材２６を経由して、凹状領域１８の底面１８Ａに固着されている。
【００２７】
発光素子２０の構成は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等なら成る半導体基板の上面にＮ型の半導体層と、Ｐ型の半導体層が積層された構成と成っている。発光素子２０の具体的な大きさは、例えば、縦×横×厚み＝３ｍｍ×３ｍｍ×０．２ｍｍ程度である。ここで、本発明の発光モジュール１０の構成は、放熱性に優れているので、例えば１００ｍＡ以上の電流が通過する発光素子２０（パワーＬＥＤ）に対して特に有効である。
【００２８】
またここでは、発光素子２０はパッケージ化されていないベアチップの状態で実装されているが、樹脂封止されたパッケージの状態で金属基板１２の上面に実装されても良い。
【００２９】
図１（Ｂ）では、発光素子２０から発光される光を白抜きの矢印で示している。発光素子２０の上面から発光された光は、そのまま上方に照射される。一方、発光素子２０の側面から側方に発光した光は、凹状領域１８の側面１８Ｂにて上方に反射される。本形態では、凹状領域１８の側面１８Ｂは、凹状領域１８の底面１８Ａまたは金属基板１２の上面に対して、例えば４５度程度の角度で傾斜している。更に、発光素子２０は、発光体が混入された封止樹脂３２により被覆されているので、発光素子２０から発生した光は、封止樹脂３２を透過して外部に発光される。
【００３０】
発光素子２０の上面には、２つの電極（アノード電極、カソード電極）が設けられ、これらの電極は金属細線１６を経由して、導電パターン１４と接続される。ここで、発光素子２０の電極と金属細線１６との接続部は、封止樹脂３２により被覆されている。
【００３１】
更に図１（Ｂ）を参照して、ＬＥＤから成る発光素子２０が実装される箇所の形状を説明する。先ず、金属基板１２の上面の中央部付近では酸化膜２２および絶縁層２４が除去されており、この領域の金属基板１２を上面から凹状に窪ませることにより凹状領域１８が形成されている。図１（Ａ）を参照して、この凹状領域１８は金属基板１２の長手方向に沿って溝状に形成されている。この図では、凹状領域１８は金属基板１２の端部に到るまで形成されているが、必ずしも端部まで連続して形成されなくても良い。
【００３２】
凹状領域１８の底面１８Ａに発光素子２０が固着されている。ここで、凹状領域１８の深さは、発光素子２０の厚みよりも長くても良いし短くても良い。例えば、凹状領域１８の厚みを、発光素子２０と接合材２６の厚みを加算した長さよりも長くすると、発光素子２０が凹状領域１８に収納され、発光素子２０の上面を金属基板１２の上面よりも下方に位置させることができる。
【００３３】
更に凹部の底面１８Ａでは、金属基板１２の表面を被覆する酸化膜２２が除去されている。酸化膜２２は、金属基板１２を構成する金属よりも熱抵抗が大きい。従って、発光素子２０が実装される凹状領域１８の底面から酸化膜２２を除去することで、金属基板１２全体の熱抵抗が低減される。
【００３４】
封止樹脂３２は、凹状領域１８に充填されて、発光素子２０を封止している。更に封止樹脂３２は、金属細線１６、金属細線１６と発光素子２０との接続箇所、および金属細線１６と導電パターン１４との接続箇所も被覆している。封止樹脂３２は、例えば、耐熱性に優れたシリコン樹脂に発光体が混入された構成となっている。一例として、発光素子２０から青色の光が発光されて、封止樹脂３２に黄色の発光体が混入されると、封止樹脂３２を透過した光は白色となる。この場合、発光モジュール１０を、白色の光を発光させる発光源として利用することが可能となる。
【００３５】
また本形態では、溝状の凹状領域１８に封止樹脂３２が充填されることにより、凹状領域１８に収納された複数個の発光素子２０が一体の封止樹脂３２により被覆されている。
【００３６】
接合材２６は、発光素子２０の下面と凹状領域１８とを接着させる機能を有する。発光素子２０は下面に電極を有さないので、接合材２６としては、絶縁性の樹脂から成るものでも良いし、放熱性向上のために半田等の金属から成るものでも良い。
【００３７】
本形態では、細長の金属基板１２の上面の長手方向に沿って、溝状の凹状領域１８を設け、この凹状領域１８に発光素子２０を収納させている。このことにより、発光素子２０毎に凹状領域を設けていた背景技術と比較すると、発光素子２０の位置に関する制約が少なくなる。即ち、溝状に形成された凹状領域１８に対して密に発光素子２０を配置することにより出力の高い照明装置が得られる。更には、用途に応じて発光素子２０の個数や実装位置を任意に変更可能となる。
【００３８】
更に本形態では、凹状領域１８に配置される複数個の発光素子２０を、一体の封止樹脂３２により樹脂封止している。従って、一様に蛍光体が添加された封止樹脂３２により各発光素子２０が被覆されるので、各発光素子２０から封止樹脂３２を経由して外部に放射される光の色や強度が均一化される。
【００３９】
ここで、上記では金属基板１２の上面を絶縁処理するために、金属基板１２の上面に酸化膜２２および絶縁層２４が設けられているが、他の構造により絶縁処理が施されても良い。例えば、酸化膜２２が省かれて絶縁層２４のみが金属基板１２の上面を被覆しても良いし、無機物から成る酸化膜２２のみにより絶縁処理が施されても良い。
【００４０】
図２を参照して、他の形態の発光モジュールの断面を説明する。
【００４１】
図２（Ａ）を参照して、ここでは、凹状領域１８の断面が台形形状ではなく湾曲する形状を呈している。このような場合であっても、底面１８Ａは平坦面であるので、底面１８Ａに安定して発光素子２０を固着できる。更には、側面１８Ｂの少なくとも一部分は底面１８Ａに対して傾斜する面であるので、発光素子２０から側方に放射された光は側面１８Ｂで紙面上方に反射される。この図に示すような凹状領域１８の断面形状は、プレス加工またはエッチング加工により実現される。
【００４２】
図２（Ｂ）に示す断面では、導電パターン１４の一部が凹状領域１８の底面１８Ａに到るまで形成されている。そして、導電パターン１４が底面１８Ａで金属細線１６を経由して発光素子２０と接続されている。この場合は、凹状領域１８で導電パターン１４が形成される領域には、絶縁のための絶縁層２４および酸化膜２２が形成されている。更に、ここでは、発光素子２０の両電極（アノード電極およびカソード電極）に対応して、２つの導電パターン１４の端部が底面１８Ａにパッド状に設けられているが、どちらか一方のみの導電パターン１４が平坦面に到るまで形成されても良い。
【００４３】
図２（Ｃ）を参照して、ここでは、発光素子２０のカソード電極およびアノード電極が、上面および下面に設けられている。そして、導電パターン１４Ｂは凹状領域１８の底面１８Ａの上面にパッド状に配置されている。発光素子２０の下面の電極は、導電性接着材を介して、底面１８Ａの上面に配置されたパッド上の導電パターン１４Ｂに固着されている。一方、発光素子２０の上面に設けられた電極は、金属細線１６を経由して導電パターン１４Ａと接続されている。
【００４４】
図３を参照して上記した構成の発光モジュール１０が採用された表示装置１５を説明する。この図に示す表示装置１５は、発光素子２０から光を照射する発光モジュール１０と、発光モジュール１０から発光された光を液晶パネルに案内する導光板１１と、映像を表示する液晶パネル１３とを備えている。
【００４５】
発光モジュール１０は、図１および図２に示した構造を有し、発光素子２０が実装された面が導光板１１を向くように表示装置１５に備えられている。
【００４６】
導光板１１は、アクリル樹脂やポリカーボネートから成り、発光モジュール１０から照射された光は、導光板１１の上面または下面で全反射されることにより全体に行き渡る。そして、導光板１１の全体に行き渡った光は、導光板１１の上方に配置された液晶パネル１３に照射される。
【００４７】
液晶パネル１３は、偏光フィルタ、ガラス板、透明電極等を積層させたものであり、導光板１１から紙面上方に照射される光を、部分的に遮光または透過させることで、所定の映像を表示させる。
【００４８】
上記したように、発光モジュール１０では、溝状の凹状領域１８に複数個の発光素子２０を配置しているので、凹状領域１８の側面等で反射した光が均等に導光板１１に放射される。この結果、液晶パネル１３に安定して鮮明な映像を表示することが可能となる。さらに本形態の発光モジュール１０は、発熱を伴う発光素子２０が直に金属基板１２に固着されているので、表示装置１５の放熱性が向上される。
【００４９】
次に、図４から図９を参照して、上記した構成の発光モジュール１０の製造方法を説明する。
【００５０】
第１工程：
図４を参照して、本工程では、発光モジュール１０の材料となる基板４０を用意して、導電パターンを形成する。
【００５１】
図４（Ａ）を参照して、先ず、本工程で用いる基板４０は、例えば銅またはアルミニウムを主材料とする金属から成り、厚みは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度である。基板４０の平面的な大きさは、例えば１ｍ×１ｍ程度であり、多数個の細長の発光モジュールが一枚の基板４０から製造される。基板４０がアルミニウムから成る基板である場合、基板４０の上面および下面は陽極酸化膜により被覆されている。
【００５２】
基板４０の上面は、厚みが５０μｍ程度の絶縁層４２により全面的に被覆されている。この絶縁層４２の組成は上述した絶縁層２４と同様であり、フィラーが高充填された樹脂材料から成る。また、絶縁層４２の上面には、厚みが５０μｍ程度の銅から成る導電箔４４が全面的に形成されている。
【００５３】
図４（Ｂ）を参照して、次に、選択的なウェットエッチングを行うことにより、導電箔４４をパターニングして、導電パターン１４を形成する。この導電パターン１４は、基板４０に設けられるユニット４６毎に同一の形状を有する。ここで、ユニット４６とは、１つの発光モジュールとなる部位のことである。
【００５４】
図４（Ｃ）に、本工程が終了した基板４０の平面図を示す。ここでは、ユニット４６同士の境界が点線により示されている。ユニット４６の形状は、例えば縦×横が＝０．５ｃｍ×３０ｃｍ程度であり、極めて細長い形状を有する。
【００５５】
第２工程：
図５を参照して、次に、基板４０の各ユニット４６に関して、絶縁層を部分的に除去して除去領域３４を設ける。
【００５６】
図５（Ａ）を参照して、上方から絶縁層４２にレーザを照射する。ここでは、照射されるレーザは矢印により示されており、発光素子が載置される部分に対応した絶縁層４２に対して、レーザが照射される。ここで、使用されるレーザは、炭酸ガスレーザまたはＹＡＧレーザである。
【００５７】
図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）を参照して、上記したレーザ照射により、絶縁層４２が部分的に除去されて除去領域３４が形成されている。従って、除去領域３４の底面からは、基板４０を構成する金属材料（例えばアルミニウム）が露出する。
【００５８】
図５（Ｃ）を参照して、本形態では、図１等に示されている凹状領域１８が設けられる領域の絶縁層４２が除去されている。このようにすることで、後のプレス加工による衝撃が絶縁層４２に作用しないので、プレス加工による絶縁層４２の破壊が防止される。
【００５９】
第３工程：
図６（Ａ）および図６（Ｂ）を参照して、次に、各ユニット４６同士の間に、分離用の溝を設ける。図６（Ａ）を参照すると、基板４０の各ユニット４６同士の間には、上面から第１溝５４が形成され、下面からは第２溝５６が形成されている。両溝の断面は、Ｖ型の形状を呈する。
【００６０】
ここで、第１溝５４および第２溝５６は、両方とも同じ大きさ（深さ）でも良いし、一方が他方よりも大きく形成されても良い。更には、後の工程にて問題が発生しなければ、第１溝５４および第２溝５６のどちらか一方のみが設けられても良い。
【００６１】
第１溝５４および第２溝５６の形成は、ユニット４６同士の境界に沿って、Ｖ型の断面形状のカットソーを高速に回転させて、部分的な切断をすることにより形成される。更に、本工程では、この切断により基板４０が個々に分離されるのではなく、溝を形成した後も、基板４０は一枚の板の状態を呈している。
【００６２】
第４工程：
図７を参照して、次に、除去領域３４から露出する基板４０の上面から凹状領域１８を形成する。凹状領域１８の形成は、選択的なエッチング、ダイキャスト工法、プレス加工等により可能であるが、以下ではプレス加工による凹状領域１８の形成方法を説明する。
【００６３】
図７（Ａ）を参照して、先ず、プレス用の金型５０を用意する。金型５０には、基板４０の各除去領域３４に対応した領域に、凸部５２が設けられている。各凸部５２は、形成予定の凹状領域１８に対応した形状を有し、紙面を貫通する方向に対して連続して下方に突出する形状である。金型５０を下方にプレスすることにより、金型５０の各凸部５２で、除去領域３４から露出する基板４０の上面が押圧されて凹状領域１８が形成される。
【００６４】
図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に形成された凹状領域１８の形状を示す。上記したプレス加工により、底面が平坦面であり側面が傾斜面である凹状領域１８が形成される。また、形成される凹状領域１８の深さは、後の工程にて実装される発光素子が完全に収納される程度でも良いし、発光素子が部分的に収納される程度でも良い。具体的には、凹状領域１８の深さは、例えば１００μｍ〜３００μｍ程度である。
【００６５】
第５工程：
図８の各図を参照して、次に、各ユニット４６の凹状領域１８に発光素子２０（ＬＥＤチップ）を実装して、電気的に接続する。発光素子２０は、接合材を介して凹状領域１８の底面に実装される。更に、発光素子２０の固着が終了した後に、発光素子２０の上面に設けた各電極と導電パターン１４とを金属細線１６を経由して接続する。このことにより、各ユニット４６に固着された複数の発光素子２０は、導電パターン１４および金属細線１６を経由して電気的に接続される。
【００６６】
第６工程：
図９を参照して、次に、基板４０に設けた各ユニット４６の凹状領域１８に封止樹脂３２を充填させて、発光素子２０を封止する。封止樹脂３２は、発光体が混入されたシリコン樹脂からなり、液状または半固形状の状態で、凹状領域１８に充填される。このことにより、発光素子２０の側面および上面と、発光素子２０と金属細線１６との接続部が、封止樹脂３２により被覆される。
【００６７】
ここでは、凹状領域１８に収納された複数個の発光素子２０が封止樹脂３２により一体的に封止される。従って、封止樹脂３２に含まれる蛍光体の隔たりが抑止され、発光モジュールから発光される色が均一化される。ここで、製品である発光モジュールに封止樹脂が必要とされない場合は、本工程は不要となる。
【００６８】
上記した樹脂封止工程が終了した後には、ユニット４６同士の間で基板４０を分割して、各ユニット４６を発光モジュールとして分離する。この分離方法としては、プレスによる打ち抜き、ダイシング、両溝が形成された箇所に於ける基板４０の折り曲げ等が採用できる。本形態では、各ユニット４６同士の間には、第１溝５４および第２溝５６が設けられているので、この箇所にて基板４０を容易に分離できる。
【００６９】
以上の工程により、図１に示した構成の発光モジュールが製造される。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 発光モジュール
１１ 導光板
１２ 金属基板
１４、１４Ａ、１４Ｂ 導電パターン
１５ 表示装置
１６ 金属細線
１８ 凹状領域
１８Ａ 底面
１８Ｂ 側面
２０ 発光素子
２２ 酸化膜
２４ 絶縁層
２６ 接合材
３２ 封止樹脂
３４ 除去領域
３６ 第１傾斜面
３８ 第２傾斜面
４０ 基板
４２ 絶縁層
４４ 導電箔
４６ ユニット
５０ 金型
５２ 凸部
５４ 第１溝
５６ 第２溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と第２主面とを有すると共に金属から成る金属基板と、
前記金属基板の前記第１主面に配置された導電パターンと、
前記金属基板を前記第１主面から長手方向に沿って溝状に窪ませた凹状領域と、
前記金属基板の長手方向に沿って前記凹状領域に配置され、前記導電パターンを経由して相互に接続された複数個の発光素子と、
を備えることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記発光素子が被覆されるように前記凹状領域に封止樹脂を充填することを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記発光素子はベアチップの状態で前記凹状領域に固着されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記発光素子と前記導電パターンとは金属細線を経由して接続されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の発光モジュール。
【請求項５】
長手方向の前記金属基板の側面は、前記第１主面と連続して外側に向かって傾斜する第１傾斜面と、前記第２主面と連続して外側に向かって傾斜する第２傾斜面とを備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記発光素子と接続される前記導電パターンの一部は、前記凹状領域に配置されることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の発光モジュール。
【請求項７】
前記凹状領域の側面は、前記第１主面に近づくに従って外側に傾斜する傾斜面であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の発光モジュール。
【請求項８】
第１主面と第２主面とを有し、第１主面側から溝状に窪ませた凹状領域が設けられ、前記第１主面に導電パターンが配置された金属基板を用意する工程と、
前記凹状領域に発光素子を配置し、前記発光素子の電極と前記導電パターンとを電気的に接続する工程と、
を備えることを特徴とする発光モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記発光素子が封止されるように前記凹状領域に封止樹脂を充填する工程を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の発光モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記凹状領域は、前記金属基板を前記第１主面側からプレス加工することにより形成されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の発光モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記凹状領域はダイキャスト加工により形成されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の発光モジュールの製造方法。
【請求項１】
第１主面と第２主面とを有すると共に金属から成る金属基板と、
前記金属基板の前記第１主面に配置された導電パターンと、
前記金属基板を前記第１主面から長手方向に沿って溝状に窪ませた凹状領域と、
前記金属基板の長手方向に沿って前記凹状領域に配置され、前記導電パターンを経由して相互に接続された複数個の発光素子と、
を備えることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記発光素子が被覆されるように前記凹状領域に封止樹脂を充填することを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記発光素子はベアチップの状態で前記凹状領域に固着されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記発光素子と前記導電パターンとは金属細線を経由して接続されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の発光モジュール。
【請求項５】
長手方向の前記金属基板の側面は、前記第１主面と連続して外側に向かって傾斜する第１傾斜面と、前記第２主面と連続して外側に向かって傾斜する第２傾斜面とを備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記発光素子と接続される前記導電パターンの一部は、前記凹状領域に配置されることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の発光モジュール。
【請求項７】
前記凹状領域の側面は、前記第１主面に近づくに従って外側に傾斜する傾斜面であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の発光モジュール。
【請求項８】
第１主面と第２主面とを有し、第１主面側から溝状に窪ませた凹状領域が設けられ、前記第１主面に導電パターンが配置された金属基板を用意する工程と、
前記凹状領域に発光素子を配置し、前記発光素子の電極と前記導電パターンとを電気的に接続する工程と、
を備えることを特徴とする発光モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記発光素子が封止されるように前記凹状領域に封止樹脂を充填する工程を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の発光モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記凹状領域は、前記金属基板を前記第１主面側からプレス加工することにより形成されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の発光モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記凹状領域はダイキャスト加工により形成されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の発光モジュールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−９５８２（Ｐ２０１２−９５８２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３３５８（Ｐ２０１０−１４３３５８）
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０６２２７８８４）三洋半導体株式会社 (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０６２２７８８４）三洋半導体株式会社 (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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