(57)【要約】【課題】簡易な構成で高い放熱性と高い輝度とを両立した半導体発光モジュールを提供すること。【解決手段】複数の半導体発光素子４を搭載する搭載面を有する金属製の基板１と、前記基板１の前記搭載面に搭載された複数の半導体発光素子４と、前記基板１の前記搭載面において、該搭載面を露出しつつ、少なくとも、前記複数の半導体発光素子４を取り囲む任意の部位および隣接する前記半導体発光素子４が搭載された部位に挟まれた部位に設けられた絶縁膜２と、前記基板１の前記搭載面に対して、前記絶縁膜２を介して設けられた配電膜３とを備え、前記半導体発光素子４は、前記配電膜３と電気的に接続されていることを特徴する半導体発光モジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体発光素子を搭載する搭載面を有する金属製の基板と、
前記基板の前記搭載面に搭載された複数の半導体発光素子と、
前記基板の前記搭載面において、該搭載面を露出しつつ、少なくとも、前記複数の半導体発光素子を取り囲む任意の部位および任意の隣接する前記半導体発光素子が搭載された部位に挟まれた部位に設けられた絶縁膜と、
前記基板の前記搭載面に対して、前記絶縁膜を介して設けられた配電膜とを備え、
前記半導体発光素子は、前記配電膜と電気的に接続されていることを特徴する半導体発光モジュール。
【請求項２】
前記絶縁膜および前記配電膜は、印刷形成された膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光モジュール。
【請求項３】
前記複数の半導体発光素子は、前記基板の搭載面において等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光モジュール。
【請求項４】
前記基板の搭載面には増反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体発光モジュール。
【請求項５】
前記絶縁膜および前記配電膜の積層部分の高さは、前記半導体発光素子の高さよりも低いことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の半導体発光モジュール。
【請求項６】
前記半導体発光素子は、ワイヤを介して前記配電膜と電気的に接続されていることを特徴する請求項１から５のいずれかに記載の半導体発光モジュール。
【請求項７】
前記半導体発光素子は、フリップチップ接続により前記配電膜と電気的に接続されていることを特徴する請求項１から５のいずれかに記載の半導体発光モジュール。
【請求項８】
前記複数の半導体発光素子のそれぞれは、別々に制御される２つの電力系統のいずれかに属することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の半導体発光モジュール。
【請求項９】
複数の半導体発光素子を搭載する搭載面を有する金属製の基板上に複数の半導体発光素子を搭載した半導体発光モジュールの製造方法であって、
前記基板の搭載面において、該搭載面を露出しつつ、少なくとも、前記複数の半導体発光素子が搭載される領域を取り囲む任意の部位および任意の隣接する前記半導体発光素子が搭載された部位に挟まれた部位に絶縁膜のパターンを印刷により絶縁膜を形成する工程と、
前記基板の前記搭載面に対して、前記絶縁膜を介して配電膜の所望のパターンを印刷することにより配電膜を形成する工程と、
前記基板の搭載面に、複数の半導体発光素子を接着材により接着することにより複数の半導体発光素子を搭載する工程と、
前記半導体発光素子を、前記配電膜と電気的に接続する工程とを含むことを特徴する半導体発光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体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】
近年、発光におけるエネルギー効率の高い発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光素子が様々な分野で使用されるようになり、半導体発光素子を利用した様々の装置が開発されてきている。特に、従来の蛍光灯や白熱灯に代わる照明用としての利用が注目されている。
【０００３】
このような照明用途に開発された半導体発光モジュールとしては、例えば特許文献１に記載された構成が知られている。特許文献１には、複数のＬＥＤチップ（半導体発光素子）と駆動電流を供給するための配線層とが同一の基板上に設けられたＬＥＤ発光モジュールが記載されている。また、図１０に示すように、金属製の基板１の片面に積層された絶縁性樹脂層１２を介して、同一基板上に複数のＬＥＤ４と配線層１３とが配置された構成も知られている。配線層１３はＬＥＤ４に対してワイヤ５で接続されている。
【０００４】
その他にも、半導体発光モジュールの大型化、高機能化に伴って、複数のＬＥＤからなる発光部を独立して制御可能なように複雑な配線層を基板上に形成した発光装置も知られている（特許文献２）。
【０００５】
これらのモジュールでは、同一の基板上にＬＥＤとその駆動電流用の配線を搭載するために、ＰＥＴやフッ素、ＰＥＮなどの樹脂フィルム、または表面に絶縁性樹脂層が形成されたメタルベースの基板が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２０４３７０号公報
【特許文献２】特開２０１６−１７４１２０号公報
【特許文献３】特開２０１０−２６７８２６号公報
【特許文献４】特開２０１６−１１９３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＥＤは一般にモジュール内に熱を閉じ込めやすいため、放熱性が高い構造でＬＥＤを搭載することが望まれる。しかしながら、樹脂フィルムや、表面に絶縁性樹脂層が形成された基板に対して複数のＬＥＤを搭載する従来の構造は、放熱性が低く、過熱による動作不良が発生しやすい。
【０００８】
そこで放熱性を高めるために、ＬＥＤを金属基板上に直接搭載した構成の半導体発光モジュールが提案されている（特許文献３、４）。例えば図１１に示す半導体発光モジュールは、絶縁性樹脂層１２と配線層１３とを含むプリント基板を片面に積層した金属製の基板１の一部において金属製の基板１が露出しており、この露出した領域にＬＥＤ４が搭載されている。これらの半導体発光モジュールでは、ＬＥＤ４が金属製の基板１に熱的に結合されているので、複数のＬＥＤ４で発生した熱が放熱性の高い金属製の基板１を介して排出されるため、過熱による動作不良の問題が解決できる。
【０００９】
しかしながら、放熱性を向上させるための図１１に示す構成では、以下に示すような問題がある。
【００１０】
第１に、金属製の基板１の一部が露出するようにガラスエポキシ基板などの絶縁性樹脂層１２と配線層１３とを含むプリント基板を形成する場合、複数のＬＥＤ４からなるＬＥＤ素子群の内部にはプリント基板を形成することは困難である。すなわち、複数のＬＥＤ４からなるＬＥＤ素子群の外径寸法程度までしか加工できない。複数の個々のＬＥＤ４に対する電力供給はワイヤ５によって配線層１３と電気的接続をすることによって行われるが、ワイヤボンディングで接続ができる最長距離は限られているため、半導体発光モジュールの大型化に伴うＬＥＤ４の素子数の増加（ＬＥＤ素子群の外径寸法の拡大）に対し、ＬＥＤ４を直列に接続する数を増加させることでしか対応できない。結果として半導体発光モジュールへの必要供給電圧が上昇してしまい、高電圧用の電圧源も必要となる。
【００１１】
第２に、ガラスエポキシ基板などで構成される絶縁性樹脂層１２と配線層１３とを併せた高さは、ＬＥＤ４の高さよりも高いため、ＬＥＤ４から発光した光のうち水平方向の光が基板端面で遮断される。したがって、微細加工により絶縁性樹脂層１２と配線層１３とが積層されたプリント基板をＬＥＤ素子群の内部まで伸長させることができたとしても、ＬＥＤ４に隣接するプリント基板の位置によっては半導体発光モジュールとしての輝度低下の要因となる。
【００１２】
第３に、プリント基板を用いず、フォトリソグラフィにより金属板の表面に配線層１３を形成しても輝度低下の問題は避けられないことである。この場合には、配線層１３をフォトリソグラフィによるエッチングによりパターン化することは可能であるが、絶縁性樹脂層１２のパターン化は別の工程が必要となる。すなわち、絶縁性樹脂層１２をエッチング液によるエッチングを用いてパターン化する工程が必要となる。しかしながら、絶縁性樹脂層１２および配線層１３をそれぞれエッチングにより形成すると、断面立ち上がり角が問題となる。断面立ち上がり角は、各層の側面が基板１となす角度のことをいう。配線層１３と絶縁性樹脂層１２は、図１２に示すように、立ち上がり角θ１、θ２が鋭角（９０度未満）に形成される。このように、立ち上がり角が鋭角であると、光の放出が十分になされず、モジュールの輝度低下の原因となる。
【００１３】
第４に、配線パターンの複雑化に対応するためにプリント基板の複層化を行う場合には、厚みのある絶縁性樹脂層の層数が増加することにより放熱性が低下する。
【００１４】
本発明はかかる従来の問題に鑑みなされたものであって、本発明の課題は、簡易な構成で高い放熱性と高い輝度とを両立した半導体発光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、一実施形態に記載された発明は、複数の半導体発光素子を搭載する搭載面を有する金属製の基板と、前記基板の前記搭載面に搭載された複数の半導体発光素子と、前記基板の前記搭載面において、該搭載面を露出しつつ、少なくとも、前記複数の半導体発光素子を取り囲む任意の部位および任意の隣接する前記半導体発光素子が搭載された部位に挟まれた部位に設けられた絶縁膜と、前記基板の前記搭載面に対して、前記絶縁膜を介して設けられた配電膜とを備え、前記半導体発光素子は、前記配電膜と電気的に接続されていることを特徴する半導体発光モジュールである。
【００１６】
他の実施形態に記載された発明は、複数の半導体発光素子を搭載する搭載面を有する金属製の基板上に複数の半導体発光素子を搭載した半導体発光モジュールの製造方法であって、前記基板の搭載面において、該搭載面を露出しつつ、少なくとも、前記複数の半導体発光素子が搭載される領域を取り囲む任意の部位および任意の隣接する前記半導体発光素子が搭載された部位に挟まれた部位に絶縁膜のパターンを印刷により絶縁膜を形成する工程と、前記基板の前記搭載面に対して、前記絶縁膜を介して配電膜の所望のパターンを印刷することにより配電膜を形成する工程と、前記基板の搭載面に、複数の半導体発光素子を接着材により接着することにより複数の半導体発光素子を搭載する工程と、前記半導体発光素子を、前記配電膜と電気的に接続する工程とを含むことを特徴する半導体発光モジュールの製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態の半導体発光モジュールの構成例を示す図である。
【図２】内部に独立して絶縁膜および配電膜が設けられた半導体発光モジュールの構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態の半導体発光モジュールの断面立ち上がり角について説明する図である。
【図４】図１の半導体発光モジュールの一部を拡大して示す図である。
【図５】凸部または窪みを形成した基板の断面を示す図である。
【図６】封止樹脂の形成例を示す図である。
【図７】第２の実施形態の半導体発光モジュールの構成例を示す図である。
【図８】第３の実施形態の半導体発光モジュールの構成例を示す図である。
【図９】第３の実施形態の半導体発光モジュールの構成例を示す図である。
【図１０】従来の半導体発光モジュールの構成の一例を示す図である。
【図１１】従来の半導体発光モジュールの構成の他の例を示す図である。
【図１２】従来の半導体発光モジュールにおける断面立ち上がり角について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態の半導体発光モジュールの構成例を示す図である。図１において、（ａ）は半導体発光モジュールの平面図であり、（ｂ）は半導体発光モジュールの断面図である。半導体発光モジュール１０は、図１に示すように、金属製の基板１上に、絶縁膜２と配電膜３とを積層した領域（配線領域）と、複数の半導体発光素子４からなる半導体発光素子群が搭載された領域（発光素子領域）と、絶縁膜２および配電膜３の積層および半導体発光素子４がなく基板１が露出された領域（基板露出領域）が形成されて構成されている。金属製の基板１は、半導体発光素子４を搭載する搭載面の表面が光沢面となるように形成されており、半導体発光素子４からの光を反射させることができる。
【００２０】
また、本実施形態の半導体発光モジュール１０においては、搭載面を露出しつつ、配線領域が、少なくとも、金属製の基板１の搭載面に搭載された複数の半導体発光素子４を取り囲む搭載面の任意の部位および任意の隣接する半導体発光素子４に挟まれた搭載面の部位に形成されている。配線領域を構成する絶縁膜２および配電膜３は印刷によって形成されている。
【００２１】
ここで絶縁膜２および配電膜３が、金属製の基板１の搭載面に搭載された複数の半導体発光素子４を取り囲む搭載面の任意の部位に形成される形態は、半導体発光素子群を取り囲む基板１の領域の全部分に形成される形態に限らず、半導体発光素子群を取り囲む領域のうちのいずれかの部位に形成されている形態でもよい。また、絶縁膜２および配電膜３が、金属製の基板１の搭載面において、任意の隣接する半導体発光素子４に挟まれた搭載面の部位に形成される形態は、複数存在する、隣接する半導体発光素子４に挟まれた基板１の領域の全てに形成される形態ではなく、隣接する半導体発光素子４に挟まれた基板１の領域のいずれかの領域に形成されていることを含む。
【００２２】
金属製の基板１上に、絶縁膜２と配電膜３とを印刷により積層することによって、配線領域の高さが半導体発光素子４の高さよりも小さく構成することができるので、配線領域が半導体発光素子４に近接した配置であっても半導体発光素子４からの光を遮断することがない。また、印刷によりパターン化も容易となることから、例えば、基板１上に複数の半導体発光素子４を密集して等間隔に搭載しても、任意の隣接する半導体発光素子４の間に配線領域を形成することができる。一例として、配電膜３の幅ａは０．２ｍｍ、絶縁膜の幅ｂは０．６ｍｍ、半導体発光素子４のチップ間隔ｃは１．１ｍｍに構成することができる。
【００２３】
本実施形態の半導体発光モジュール１０では、配線領域は、具体的には、半導体発光素子群の外周だけでなく、半導体発光素子群の内部まで伸長して、または半導体発光素子群の内部に独立して設けられた絶縁膜２とおよび絶縁膜２上に形成される配電膜３とを備えた構成とすることができる。配電膜３は、電力を供給するために各半導体発光素子４に電気的に接続されている。
【００２４】
ちなみに、図２は図１の半導体発光モジュールとは異なる回路配線形態における断面図が示されており、図２が半導体発光素子群の内部に独立して絶縁膜２および配電膜３が設けられた構成例である。図２に示すように、絶縁膜２および配電膜３が半導体発光素子群の外周の絶縁膜２および配電膜３から独立して設けられていることにより、素子配置の自由度が増す、遠い距離に配置された半導体発光素子４を直列接続することが可能となる。図１に示す構成は、半導体発光素子群の内部まで伸長して、絶縁膜２および配電膜３が設けられた構成例である。この構成により、本実施形態の半導体発光モジュール１０では、半導体発光素子４の素子数の増加に伴い半導体発光素子群の外径寸法が増加しても、半導体発光素子群の内部まで伸長した配電膜へ電気的に接続することにより、直列数の増加、電圧増加を抑えることができる。
【００２５】
半導体発光素子４は、半導体で形成された発光素子であり、例えばサファイア基板上に多重量子井戸活性層を含む層を積層した発光ダイオードを用いることができる。発光色は必要に応じて任意のものを用いることができる。半導体発光モジュール１０をよく用いられる白色照明として構成する場合は、青色発光ダイオードを用いることができる。青色発光ダイオードを用いた場合は、封止樹脂６に蛍光体を含有させることで半導体発光モジュール１０全体としては白色発光することができる。
【００２６】
半導体発光素子４は、金属製の基板１に直接搭載されている。直接搭載とは、接着材により貼り合せることも含む。半導体発光素子４は金属製の基板１に直接搭載されているので、ＬＥＤで発生した熱が金属製の基板１へと伝導し、基板１の裏面等から放熱されるという排熱経路が形成される。
【００２７】
半導体発光素子４は、発光するための電力の供給を受けるために配電膜３と電気的に接続されている。本実施形態の半導体発光モジュール１０では、半導体発光素子４をワイヤ５により配電膜３と接続するために、基板１上にフェースアップ構造で搭載することができるが、その搭載方法は特に限定されない。ワイヤ５としては金ワイヤを用いることができる。
【００２８】
金属製の基板１は、放熱媒体となる一定の放熱特性を有し、発光素子搭載面が光沢面となるように光反射機能を有していればいずれの材料を用いることもでき、またいずれの形状とすることもできる。金属製の基板１は例えば、鉄、銀、銅若しくはアルミニウムなどの金属、およびこれらの合金、さらに熱伝導率を高めるために炭素系材料とこれら金属や合金との複合材料を種々の方法で加工して作成される。このことにより、本実施形態の半導体発光モジュール１０では、発光により生じる熱は主に半導体発光モジュール１０の下面側から効率よく排熱されるが、これだけではなく絶縁膜２と配電膜３により覆われていない部分は、金属部分が直接露出することになるため、上面からも放熱され、極めて効率のよい放熱が可能となる。また、金属製の基板１は発光素子搭載面となる光沢面が露出しているので、半導体発光素子４から放射された光が基板１から効率よく反射される。したがって、半導体発光モジュール１０の輝度が向上する。
【００２９】
ここで、光沢面を有する金属製の基板１は、例えば増反射膜を形成することによっても実現することができる。高い光反射能力は、全反射率９５％以上であれば十分な量の光の取出しが可能であるが、全反射率９８％以上とすることが望ましい。例えば金属製の基板１のアルミ基材の上に熱伝導性の接着層を形成し、純アルミニウムや純銀の層を形成し、さらに、酸化チタンや酸化シリコンを蒸着することにより増反射膜を形成する。こうして形成した増反射膜により高い光反射能力を実装することができる。また、この増反射膜により、内層の純アルミニウムや純銀の酸化による劣化を軽減することが可能となり、初期の反射率をより長く維持することができ、製品品質を安定させることができる。
【００３０】
金属製の基板１は、例えばプレス加工等により求める形状に仕上げた金属に、前述のように接着層および純アルミニウムや純銀の層に酸化チタンや酸化シリコンを蒸着して増反射膜を形成して製造することもでき、または板状またはコイル状の金属にこのような増反射膜を形成した後プレス加工等により求める形状に仕上げることもできる。例えば、アラノッド社製のＭＩＲＯ２−ＳＩＬＶＥＲおよびＭＩＲＯ２は、それぞれ９８％および９５％の全反射率を有する。本願発明に使用する金属薄板としては、アラノッド社製のもの以外でも本願発明の目的を達成することができるものであれば本技術分野で知られたいずれのものも使用することができる。なお、金属製の基板１に導電性のワイヤを接続することにより、金属製の基板１そのものを電極の一方とすることもできる。
【００３１】
絶縁膜２は、金属製の基板１と配電膜３との間に積層されており、基板１と配電膜３とを電気的に絶縁する。絶縁膜２は、絶縁性のある樹脂を金属製の基板１に印刷することにより構成することができ、絶縁性のある樹脂としては例えば熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン樹脂等、紫外線硬化性樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ビニエステル樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができ、耐熱性が高く、基板との接着力が高いものが望ましい。
【００３２】
絶縁膜２は、半導体発光素子４からの光を反射させるように形成してもよい。複数の半導体素子４で形成される発光素子領域の内部まで伸長して形成された絶縁膜２として光を反射させるような材料を使用することにより、輝度の低下を抑制する。  
配電膜３は、半導体発光素子４に給電するための金属配線であり、半導体発光素子４とワイヤ５で電気的に接続される。配電膜３は、絶縁膜２上に銀ペーストなどの導電性の金属薄膜を印刷することによって積層されている。図３は断面立ち上がり角を説明するための図である。配電膜３の断面立ち上がり角θ４は、鈍角、すなわち９０度以上であることが好ましい。半導体発光素子群の内部まで伸長された配電膜は輝度低下を招く恐れがあるが、その断面立ち上がり角の緩やかな傾斜状の形状を有するため、水平方向の光を遮断することなく輝度の低下を抑制する。
【００３３】
絶縁膜２および配電膜３の積層の高さが、同じ基板１上に搭載された半導体発光素子４の高さ以下となるように、絶縁膜２および配電膜３は印刷法によって形成されている。印刷手法は、例えば、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、インクジェット、マイクロコンタクト印刷、パッド印刷等、本願発明の目的を達成することができるものであれば本技術分野で知られたいずれの印刷手法でも採用することができるが、印刷膜厚、パターン形成性の観点からはスクリーン印刷によるのが好ましい。
【００３４】
絶縁膜２および配電膜３の積層は印刷法によって形成されているため、工程が簡略化され、パターン化が容易となり、半導体発光素子４下部に絶縁膜２を配置しないパターンが容易に形成できる。これにより放熱性が向上し、かつ形成される膜厚はプリント基板と比べて薄膜であるため、水平方向の光が遮断されることがなくなる。
【００３５】
また、絶縁膜２および配電膜３は共に印刷により形成されているので、図３に示すように、断面立ち上がり角θ３、θ４は、鈍角、すなわち９０度以上に形成することができる。これにより、適切な光の放出が可能である。さらに、絶縁膜２および配電膜３が印刷により形成されていることにより、半導体発光素子４を等間隔に配置しても、配線と干渉しないパターンに形成できるので、高輝度化に有利である。
【００３６】
図４は図１の半導体発光モジュールの一部を拡大して示す図である。図４に示すように、本実施形態の半導体発光モジュールは、半導体発光素子４を接続するワイヤ５が絶縁膜２上に形成された配電膜３と電気的に接触しないように垂直方向に立体交差して設置されている。具体的には、半導体発光素子４ａと半導体発光素子４ｂとを接続するワイヤ５ａは、半導体発光素子４ａと半導体発光素子４ｂとに挟まれた部位に形成された配電膜３ａと基板１の厚さ方向（垂直方向）において立体交差している。半導体発光素子４と配電膜３とに高低差ができるため、ワイヤボンディングを用いて配電膜３とワイヤ５とを立体交差させることが容易となる。
【００３７】
また、絶縁膜２および配電膜３の積層を複層化することによって複雑な回路形態に対応することもできる。この場合、絶縁膜２上に形成された配電膜３が、他のパターンで形成される絶縁膜２および配電膜３と電気的に接触しないよう垂直方向に立体交差（すなわち交差部分を積層）して設置することができる。ワイヤボンディングを用いなくとも、絶縁膜２、配電膜３を積層していくことで配電線の交差が可能となり、半導体発光素子４の配列、制御の自由度が増す。
【００３８】
本実施形態の半導体発光モジュールは、以上説明した構成で基本的には機能を満たすが、さらに素子およびボンディングワイヤ部を保護する目的および蛍光体を保持する目的などのため、図１（ｂ）及び図３に示すように、樹脂等の本技術分野で知られた封止樹脂６でコーティングすることもできる。ここでコーティングに使用する封止樹脂６として、シリコンやエポキシ等を用いることができる。白色発光のために半導体発光素子４として青色発光ダイオードを用いる場合には、この封止樹脂６には黄色の蛍光体を含むことができる。
【００３９】
以上、図１を参照して、本実施形態の半導体発光モジュール１０の基本構造を説明したが、図５（ａ）に示すように、半導体発光モジュールの金属製の基板１の一部を押し曲げることにより、半導体発光素子群を搭載する発光素子領域を囲むように反射部材となる凸部７を形成してもよい（図示せず）。本実施形態では半導体発光素子群を囲むように凸部は円形（環状）に形成することができる。この形状は押し曲げのし易さや、モジュール全体の形状から選択された形状であり、半導体発光素子群を囲むような形状で、発せられた光を反射できるような形状であれば、例えば楕円や四方形など任意の形状とすることができる。凸部７を形成することにより、半導体発光素子群で発生した光が横方向に拡散することなく、所定の領域に沿って光を放出させることができる。
【００４０】
また、押し曲げにより形成する凸部７に代えてまたは組み合わせて、凸部７を形成する位置に高反射塗料を凸形状に塗布した高反射塗料部を設けてもよい。高反射塗料部は、高反射特性を有する塗料により形成することができる。例えば、太陽インキ製造株式会社製のフォトファイナーＰＳＲ−４０００  ＬＥＷ１／ＣＡ４０  ＬＥＷ１を用いることができる。高反射特性を有する塗料として、ハイブリッド樹脂に白色酸化チタンを適切な分量で配合したものも用いることができる。
【００４１】
本実施形態の半導体発光モジュールでは、半導体発光素子群を取り囲むように形成された凸部で定められた領域に蛍光体または拡散剤を含有する樹脂を封止樹脂として塗布することができる。図６は、凸部７で定められた領域に塗布された樹脂の構成例を示す図である。図６（ａ）は封止樹脂６が比較的平らな形状である場合を示し、図６（ｂ）は封止樹脂６がドーム形状である場合を示す。この構成によって、蛍光体あるいは拡散剤を介してより効率的に光を取り出すことを確実にすることができる。
【００４２】
また本実施形態の半導体発光モジュールでは、半導体発光素子４から発生した熱が放熱される経路としては、金属製の基板１の裏面に熱を伝えて放熱する経路と、金属製の基板１の表面から放熱させる経路があるが、例えばこのモジュールをヒートシンクや放熱面の役割を果たすケーシングに密着させて使用する場合は、裏面からの放熱のためには、半導体発光モジュールと、ヒートシンクや放熱面の役割を果たすケーシングとの接する面積は大きい方が好ましい。また、金属製の基板１の表面（素子４の搭載面）において露出領域は大きい方が好ましい。表面の露出領域が大きい方が、放熱効率が高く、輝度低下も防止できるからである。
【００４３】
次に上述した半導体発光モジュール１０の製造方法について説明する。まず、本実施形態では金属製の基板１として増反射膜を形成した平板状のアルミ基板を用意する。金属製の基板１には、複数の半導体発光素子４を搭載する発光素子領域の周囲に凸部を形成する場合、この凸部は、金属製の基板１を裏面から押し曲げて発光素子領域の周囲を囲うように、かつ半導体発光素子４よりも高くなるように形成する。金属製の基板１には、半導体発光素子群の周囲に凸部を、押し出し型材により加工成型する以外にも板金折り曲げによって作成することもできるが、これに限られることなく、本願発明の目的を達する限り本技術分野で知られたいずれの方法も用いることができる。
【００４４】
半導体発光素子４をボンディングする平坦部と、凸部周囲の外側とで金属板の裏面が同一平面上にあるが、これにより半導体発光素子４のボンディング時の超音波接合機において、複雑な治工具を用意することなく形成することができる。このように、本実施形態では金属製の基板１の半導体発光素子４を載置する側の裏面から押し曲げることにより、平坦部の表面と凸部により生成された傾斜面とで形成される角は鈍角となって、半導体発光素子４から発した光を正面（図１（ａ）では紙面手前側）に効率よく反射する反射板の役割をになうことになるのである。
【００４５】
加えて、この半導体発光素子４をダイボンディングする平坦部周囲の凸部の形成法によると、半導体発光素子４を周囲よりも基板の厚みが薄くなった窪みとして形成する技術と比較して、薄板を使用することが可能となり、軽量なモジュールとなる。例えば図５（ｂ）に窪み１０１が形成された基板１００を示すが、反射部材も兼ねる窪み１０１を形成するためには基板１００は一定の厚みのあるブロックとする必要があった。これに対し本実施形態では薄型の基板１を用いることができるので、はるかに軽量、コンパクトに作成できるのである。軽量、コンパクトに作成することは、後述する増反射膜を形成する処理を表面に施した金属製の基板１を、半導体発光素子４をダイボンディングするための基材として使用可能とする上でも必要な技術である。
【００４６】
すなわち、あらかじめ増反射膜が形成された金属薄板である基板１に曲げ加工を施すと表面の増反射膜がひび割れ、半導体発光モジュールとして十分な明るさを確保できないが、半導体発光素子４をダイボンディングする面が初期の平面と同一の平面あるいは略平面であることから、ひび割れなどの劣化を最小限にとどめることが可能となる他、放熱用ケーシングなどを金属製の基板１に接合して、放熱をする際も平面であることから接合性、放熱性を高くすることができる。
【００４７】
次に、絶縁膜２と配電膜３とを基板１上に順次印刷する。絶縁膜２および配電膜３は、一例として、以下の印刷条件を実行することにより形成することができる。
【００４８】
（絶縁膜２の印刷条件）
白色の紫外線硬化性樹脂ペーストを、スクリーン印刷機（線径１８μｍ、５００メッシュ、乳剤厚１０μｍ）を用いて所望のパターンに印刷し、１０分間レベリングさせる。その後、ＵＶ照射装置を用いて紫外線を照射し硬化させた。紫外線を照射するには、紫外用蛍光灯、キセノンランプ、水銀灯、メタルハイドライドなどのＵＶ照射装置を用いる。基板前処理、または硬化後に別途熱処理を行ってもよい。
【００４９】
（配電膜３の印刷条件）
銀ペーストを、スクリーン印刷機（線径１８μｍ、５００メッシュ、乳剤厚１０μｍ）を用いて所望のパターンに印刷し、１０分間レベリングさせる。その後、乾燥機へ移し、２３０℃で６０分間焼成する。必要に応じて仮乾燥、プログラム焼成を行ってもよい。焼成方法は、乾燥機、ホットプレート、連続炉等、基板が均一に加熱されれば特に限定されない。また、印刷に用いられるペーストは、金、銀、銅、カーボン等を含有するなどにより、印刷形成後に導電性を有するものであればよい。焼成温度も特に限定されるものではないが、基板の熱膨張、絶縁膜２の熱劣化、量産性の観点から２８０℃程度以下のものが望ましい。加えて、ペーストは焼成が必須でなく、常温乾燥、ＵＶ硬化性導電ペーストなど熱を必要としないものでもよい。
【００５０】
なお、配電膜３の表面をさらに絶縁膜２で覆ってもよい。配電膜３の表面を覆う絶縁膜２も印刷により形成することができる。絶縁膜２と配電膜３とを印刷により形成することにより、絶縁膜２と配電膜３とからなる配線領域の厚みが半導体発光素子領域の厚みよりも小さく形成することができるとともに、配電膜３を配置したいところだけに絶縁膜２を形成することができる。したがって、配線領域を隣接する半導体発光素子４の間に配置することも可能となる。
【００５１】
次に、複数の半導体発光素子４を基板１上に実装する。半導体発光素子４は、基板１上に熱伝導性の接着材を塗布した後に搭載して、接着材を硬化させる、いわゆるダイボンディングにより実装することができる。
【００５２】
半導体発光素子４を実装した後、個々の半導体発光素子４に対して、ワイヤ５を用いてワイヤボンディングにより電気的に接続を行う。このとき、配線領域を個々の半導体発光素子４に近接して設けることができるので、半導体発光素子４の数を増加させても半導体発光素子４の直列数を増加させる必要がない。
【００５３】
さらに、半導体発光素子４の上面を覆うように蛍光体を含む封止樹脂６を形成する。金属製の基板１に、半導体発光素子４を取り囲むように形成された凸部で定められた領域に、蛍光体または拡散剤を含有する封止樹脂６を塗布し、表面張力を利用して、安定した寸法精度の封止樹脂６を形成する。このような方法により封止樹脂６を形成することにより、封止樹脂６がない場合に比べ、ロス光が少なくなり、光の取り出し効率が向上して高輝度発光を可能にすることができる。封止樹脂６の形状は平らでもドーム型に膨らんだ形状でもよい。封止樹脂６の形状は装置の設計に応じて適切なものとすることにより、最適な発光モジュールとすることができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
図７は第２の実施形態の半導体発光モジュールの構成例を示す図である。第２の実施形態では、１つの半導体発光モジュール内の半導体発光素子群が複数の半導体発光素子群により構成され、各半導体発光素子群を別々に制御している。その他の構成は、第１の実施形態の半導体発光モジュール１０と同様であるので、その説明は省略する。
【００５５】
本実施形態の半導体発光モジュール２０は、別々に電力系統に接続された２つの半導体発光素子群から構成されている。異なる配電膜３に接続することにより電力系統を別々にすることができる。図７（ａ）には第１の半導体発光素子群が示され、図７（ｂ）には第２の半導体発光素子群が示されている。第１の半導体発光素子群は、発光素子領域の中心部位に搭載されており、第２の半導体発光素子群は、発光素子領域において第１の半導体発光素子群を囲うように搭載されている。同じ半導体発光素子群内に属する複数の半導体発光素子４はすべてが直列に接続されていてもよいが、いくつかの直列に接続した複数の半導体発光素子４を並列に接続して構成してもよい。なお、１つの半導体発光モジュール内の半導体発光素子群の数は２つに限定されず、必要に応じて任意の数の半導体発光素子群を構成することができる。
【００５６】
第２の実施形態の半導体発光モジュール２０において、半導体発光素子群を、いくつかの配電膜３を用いて電力系統を分け、各々に電力を供給することで、同一面内に配置された半導体発光素子４を、異なる電圧、点灯パターン、またはタイミングで制御することができる。すなわち、いくつかのパターン化された配電膜の電力系統を分けることにより、各々に電力を供給することで、異なる電圧の複数種類の半導体発光素子４の使用、点灯パターン制御、または点灯タイミングの制御が可能となる。また、半導体発光素子群の内部まで伸長して設けられた配電膜３を利用することにより、これまで難しかった半導体発光素子群の中央部と外周部とに別々の電力供給をすることが可能となる。
【００５７】
ひとつの電力系統である配電膜３が形成する閉回路内に、別の電力系統である配電膜３が形成する閉回路を有する。ひとつの電力系統を形成する配電膜３の閉回路内に、別の電力系統を形成する配電膜３の閉回路を形成することで、配電膜の交差を行わず、異なる電圧の複数種類の半導体発光素子４の使用、点灯パターン制御、または点灯タイミングの制御が可能となる。
【００５８】
（第３の実施形態）
以上の実施形態では、半導体発光素子４をワイヤボンディングにより電気的接続をする構造を例に挙げて説明したが、本実施形態では電気的接続をフリップチップ接続としている。接続形態が異なる以外は第１の実施形態と同じ構成とすることができ、その説明は省略する。
【００５９】
図８は第３の実施形態の半導体発光モジュールの構成例を示す図であり、図９は第３の実施形態における半導体発光素子４の接続形態を示す図である。図８（ａ）は半導体発光モジュールの封止樹脂を除いた部分を上面から見た図であり、図８（ｂ）は半導体発光モジュールの断面図である。図９（ａ）は半導体発光素子４のフリップチップによる接続状態を拡大して示す断面図であり、図９（ｂ）は半導体発光素子４のフリップチップによる接続状態を拡大して示す上面図である。
【００６０】
フリップチップ接続では、第１の実施形態のワイヤボンディング接続と異なり、その接続形態の特性から、基板１に直接搭載することはできない。しかしながら、本実施形態では、半導体発光素子４と基板１との間には、絶縁膜３が存在しても、基板１のその他の領域を基板露出して露出領域に形成することができるので、従来のモジュール構成に比べて、放熱効率の向上および高輝度化が図れる。
【００６１】
本実施形態の半導体発光モジュールでは、図８、９に示すように、金属製の基板１上において、半導体発光素子４の搭載面の一部に絶縁膜２を形成し、絶縁膜２の上に積層して配電膜３を形成している。因みに、従来では、フリップチップ接続により半導体発光素子４を配線接続する場合は、絶縁膜２は、基板１のほぼ全面に形成しなければならなかった。本実施形態の半導体発光モジュールでは、絶縁膜２および配電膜３を印刷により形成することにより、半導体発光素子４の搭載面の一部、例えば半導体発光素子群の内部に独立して絶縁膜２および配電膜３を設けることができる。本実施形態の構成により、半導体発光モジュールの放熱性が高くなり、さらに金属製の基板１の半導体発光素子搭載面における光の反射により高輝度化も図れる。
【００６２】
さらに本実施形態の半導体発光モジュールでは、複数の半導体発光素子４を取り囲む部位のうちわずかな部位のみに絶縁膜２および配電膜３が形成されている。このように、複数の半導体発光素子４を取り囲む部位のうちわずかな部位のみに絶縁膜２および配電膜３を形成することによって、半導体発光モジュールの放熱性がさらに向上する。
【００６３】
また、半導体発光素子４と基板１との間にある配電膜３は電気的に絶縁されるように離間されて形成されている。一方、絶縁膜２は、配電膜３と同様に半導体発光素子４と基板１との間に離間して形成してもよいし、配電膜３とは異なり、半導体発光素子４と基板１との間に離間せずに形成してもよい。なお、図８、９に示す例は離間せずに形成した例である。
【００６４】
フリップチップ接続の場合、半導体発光素子４をフェースダウン構造に搭載して、導電ペースト８等の２次接続により配電膜３に対し電気的接続を形成する。または、導電ペースト８等の２次接続を用いずに半導体発光素子４を配電膜３と直接接続することもできる。これは通常のフリップチップとは異なり、印刷法により形成される配電膜３の塑性変形、または焼成時の結合を利用するもので、通常のフリップチップよりも工程が簡略され、かつ２次接続用の材料が不要となり低コスト化が可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１    金属製の基板
２    絶縁膜
３    配電膜
４    半導体発光素子
５    ワイヤ
６    封止樹脂
１０、２０  半導体発光モジュール
１２  絶縁性樹脂層
１３  配線層
【図１】
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【図２】
2018157163.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018157163.tif 000007
【図６】
2018157163.tif 000008
【図７】
2018157163.tif 000009
【図８】
2018157163.tif 000010
【図９】
2018157163.tif 000011
【図１０】
2018157163.tif 000012
【図１１】
2018157163.tif 000013
【図１２】
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