发光元件搭载用基板、发光装置以及发光模块的制作方法

本发明涉及发光元件搭载用基板，发光装置以及发光模块。

背景技术：

在现有技术中，发光元件搭载用基板具有：具有将发光元件搭载在主面的搭载部的基板；以及设计成对发光元件进行密封的密封材料。通过将发光元件搭载在发光元件搭载用基板的搭载部，并封入用于密封发光元件的密封材料，从而形成发光装置。此外，通过在模块用基板连接发光装置，从而设置发光模块(参照日本特开2002-094123号公报)。

技术实现要素：

发明要解决的问题

但是，伴随近几年的发光元件的高亮度化，在向发光模块供给电势使发光装置工作时，发光元件的发热量会变大，密封材料因传递到密封材料的热而膨胀，在反复使用时，担心密封材料会很容易从发光元件搭载用基板剥离。

用于解决问题的手段

根据本发明的一个形式，发光元件搭载用基板具有：基板；搭载部，将发光元件搭载在该基板的主面；以及树脂框，被设置成在俯视下包围所述搭载部，且与用于对所搭载的发光元件进行密封的密封材料相接，该树脂框在主面具有凹部，使得在俯视下包围所述搭载部。

根据本发明的其他形式，发光装置具有：上述结构的发光元件搭载用基板；发光元件，搭载于该发光元件搭载用基板；以及密封材料，设置在所述凹部内，对所述发光元件进行密封。

根据本发明的其他形式，发光模块具有：上述结构的发光装置；模块用基板，连接了该发光装置。

发明效果

本发明的一个形式的发光元件搭载用基板具有：基板；搭载部，将发光元件搭载在基板的主面；以及树脂框，设置成在俯视下包围搭载部，且与用于将所搭载的发光元件密封的密封材料相接，树脂框在主面具有凹部使得在俯视下包围搭载部。通过这样的结构，即使利用密封材料密封发光元件后使发光装置工作时，密封材料因热将要膨胀而产生了应力，也能够在树脂框中，在与凹部相邻且在垂直于基板的主面的方向上突出的部分处使应力分散，抑制密封材料在平面方向上膨胀而从发光元件搭载用基板剥离。

本发明的其他形式的发光装置具有：上述结构的发光元件搭载用基板；发光元件，搭载于发光元件搭载用基板；以及密封材料，设置在凹部内，将发光元件密封，由此能够提供一种能长期良好地辐射光的发光装置。

本发明的其他形式的发光模块具有：上述结构的发光装置；以及模块用基板，连接了发光装置，由此能够作为长期良好地辐射光的发光模块。

附图说明

图1(a)是表示本发明的第1实施方式的发光元件搭载用基板的俯视图，(b)是(a)的底视图。

图2是使用了图1所示的发光元件搭载用基板的发光装置的省略了密封材料的俯视图。

图3(a)是图2所示的包含密封材料的发光装置的a-a线处的纵剖视图，(b)是(a)的a部的主要部分放大纵剖视图。

图4是表示本发明的第1实施方式的另一例的省略了密封材料的发光装置的俯视图。

图5是表示图2中的包含密封材料的发光装置与模块用基板连接而成的发光模块的纵剖视图。

图6(a)是表示本发明的第2实施方式的发光元件搭载用基板的俯视图，(b)是(a)的底视图。

图7是使用了图6所示的发光元件搭载用基板的发光装置的省略了密封材料的俯视图。

图8(a)是图7所示的包含密封材料的发光装置的a-a线处的纵剖视图，(b)是(a)的a部的主要部分放大纵剖视图。

图9(a)是表示本发明的第3实施方式的发光元件搭载用基板的俯视图，(b)是使用了(a)所示的发光元件搭载用基板的发光装置的省略了密封材料的俯视图。

图10是图9(b)所示的包含密封材料的发光装置的a-a线处的纵剖视图。

图11是本发明的第4实施方式的发光装置的主要部分放大纵剖视图。

图12是本发明的第5实施方式的发光装置的主要部分放大纵剖视图。

具体实施方式

参照附图，说明本发明的几个示例性的实施方式。

(第1实施方式)

如图2～图5所示的例子那样，本发明的第1实施方式的发光装置1包括；发光元件搭载用基板1a；设置在发光元件搭载用基板1a的上表面的发光元件2。发光装置1例如与构成发光模块的模块用基板5上的连接焊盘51连接。

如图1～图3所示的例子那样，本实施方式的发光元件搭载用基板1a具有：基板11；搭载部11a，将发光元件2搭载在基板11的主面；以及树脂框13，设置成在俯视下包围搭载部11a，与用于将所搭载的发光元件2密封的例如由硅酮树脂、环氧树脂等构成的密封材料4相接。发光元件搭载用基板1a具有设置在基板11的表面或者内部的布线导体12。树脂框13在主面具有凹部13a，使得在俯视下包围搭载部11a。在图1～图3中，发光元件搭载用基板1a以及发光装置1安装在虚拟的xyz空间中的xy平面内。在图1～图3中，上方向是虚拟的z轴的正方向。另外，以下说明中的上下区分是为了便于说明，实际上并不对使用发光元件搭载用基板1a等时的上下进行限定。

基板11具有一个主面(图1～图3中是上表面)以及另一个主面(图1～图3中是下表面)。基板11由一个或者多个绝缘层构成，在俯视下具有矩形板状的形状。基板11作为用于支承发光元件2的支承体起作用，在设置于基板11的一个主面的搭载部11a上，例如经由焊料凸块、金凸块或者导电性树脂(各向异性导电树脂)等连接构件3，固定倒装芯片型的发光元件2。

基板11例如能够使用氧化铝质烧结体(氧化铝陶瓷)、氮化铝质烧结体、氮化硅质烧结体、莫来石质烧结体或者玻璃陶瓷烧结体等陶瓷。基板11在例如是氧化铝质烧结体的情况下，在氧化铝(al2o3)、氧化硅(sio2)、氧化镁(mgo)、氧化钙(cao)等原料粉末中添加混合适当的有机粘合剂以及溶剂等，由此制作泥浆物。采用以往周知的刮刀法(doctorblade)或者压延法(calenderroll)等将该泥浆物成形为片状，由此制作陶瓷生片。接着，对该陶瓷生片实施适当的冲压加工，并且根据需要将陶瓷生片层叠多片来形成生成形体，在高温(约1600℃)下对该生成形体进行烧固，由此制作基板11。

布线导体12用于电连接搭载于发光元件搭载用基板1a的发光元件2和模块用基板5。布线导体12包含：设置在基板11的表面或者内部的布线层；以及贯通基板11而将位于上下的布线层彼此电连接的贯通导体。

布线导体12的材料例如是以钨(w)、钼(mo)、锰(mn)、银(ag)或者铜(cu)等为主成分的金属粉末的金属化物质。例如，通过利用丝网印刷法等印刷技术将布线导体12用的金属化膏印刷涂敷在基板11用的陶瓷生片，并与基板11用的陶瓷生片一起烧固，由此来形成布线导体12。此外，在设置贯通导体的情况下，例如利用模具或者基于冲孔的冲压加工或者激光加工等加工方法，在基板11用的陶瓷生片形成贯通导体用的贯通孔，利用上述印刷技术，在该贯通孔中填充贯通导体用的金属化膏，并与基板11用的陶瓷生片一起烧固，由此来形成。通过在上述的金属粉末中加入适当的溶剂以及粘合剂并混合，从而调整成适度的粘度来制作金属化膏。另外，为了提高与基板11接合的强度，也可以包含玻璃粉末、陶瓷粉末。

在布线导体12的从基板11露出的表面，被覆镍、金等耐腐蚀性出色的金属镀覆层。能够减轻布线导体12受腐蚀，并且能够实现布线导体12与发光元件2的接合、布线导体12与连接构件3的连接、或者能够牢固地接合模块用基板5与布线导体12。例如，在布线导体12的从基板11露出的表面，依次被覆厚度为1～10μm左右的镍镀覆层和厚度为0.1～3μm左右的金镀覆层。

此外，金属镀覆层并不限于镍镀覆层/金镀覆层，也可以是包含镍镀覆层/金镀覆层/银镀覆层、或者镍镀覆层/钯镀覆层/金镀覆层等的其他金属镀覆层。

树脂框13在基板11的一个主面被配置成包围搭载于搭载部11a的发光元件2。树脂框13在图1以及图2所示的例子中，在俯视下，形成为圆形的框状。在树脂框13的内侧覆盖发光元件2来配置密封材料4时，将树脂框13配置成与密封材料4相接，该树脂框13保持密封材料4的同时反射发光元件2发出的光。树脂框13优选由酚醛树脂、环氧树脂、硅树脂等白色系材料构成，且相对于发光元件2的光的反射率比基板11高。此外，优选相对于发光元件2的光的反射率也比被覆在布线导体12的表面的金属镀覆层高。另外，在使发光装置1工作时从发光元件2传导热的情况下，树脂框13在平面方向的热膨胀程度等同于设置有树脂框13且厚度充分大于树脂框13的基板11的热膨胀。

此外，树脂框13在主面具有凹部13a，在俯视下包围搭载部11a。通过设为这样的结构，即使利用密封材料4将发光元件2密封后使发光装置1工作时，密封材料4因热将要膨胀而产生了应力，也能够在树脂框13中，在与凹部13a相邻且在与基板11的主面垂直的方向上突出的部分处使应力分散，抑制密封材料4在平面方向上膨胀而从发光元件搭载用基板1a剥离的情况。这样的树脂框13例如可通过以下方式制作，即，在基板11的主面包围搭载部11a来形成树脂框13时，通过在树脂框13的主面设置凹部13a来形成。例如，能够在基板11的主面涂敷形成设置了凹部13a的树脂框13用的膏，利用热，使树脂框13固化，由此来形成。

此外，树脂框13也可以在搭载部11a与凹部13a之间以及凹部13a与基板11的外缘之间，具有在俯视下为带状且在与基板11的主面垂直的方向上突出的突出部13b。通过设为这样的结构，即使利用密封材料4将发光元件2密封后使发光装置1工作时，密封材料4因热将要膨胀而产生了应力，也能够在搭载部11a与凹部13a之间以及凹部13a与基板11的外缘之间，借助在俯视下为带状且在与基板11的主面垂直的方向上突出的突出部13b，使平面方向的应力有效分散，抑制密封材料4在平面方向上膨胀而从发光元件搭载用基板1a剥离的情况。

此外，突出部13b能够如图1、图2、图4所示的例子那样设置成包围搭载部11a。在图1、图2、图4所示的例子中，沿树脂框13的内缘以及外缘设置突出部13b，形成为圆形的框状。通过设为这样的结构，即使利用密封材料4将发光元件2密封后使发光装置1工作时，密封材料4因热将要膨胀而产生了应力，也能够借助设置成包围搭载部11a的突出部13b，容易使应力无偏倚地分散，能有效抑制密封材料4在平面方向上膨胀而从发光元件搭载用基板1a剥离的情况。

此外，也可以如图3、图5所示的例子那样，树脂框13设置成树脂框13的突出部13b和密封材料4的端部相接。在该情况下，即使利用密封材料4将发光元件2密封后使发光装置1工作时，密封材料4因热将要膨胀而产生了应力，也能够借助树脂框13的突出部13b，使平面方向的应力整体分散，能够有效抑制密封材料4在平面方向上膨胀而从发光元件搭载用基板1a剥离的情况。

若如图3所示的例子那样，树脂框13的宽度w比树脂框13的高度h大(w＞h)，则易于在树脂框13的主面良好地形成凹部13a。此外，凹部13a的深度d优选相对于树脂框13的高度h为0.2h≤d≤0.8h左右。

此外，在树脂框13的高度h比发光元件2低的情况下，能够成为可在全部方向上良好地辐射从发光元件2的上表面侧发光的发光元件的光的发光装置1。在树脂框13的高度h比搭载于搭载部1la的发光元件2的上表面更靠上方的情况下，能够成为可在树脂框13的侧面反射发光元件2的光后向上方侧辐射光的发光装置1。

此外，树脂框13可以在形成上述的金属镀覆层前设置在基板11上，也可以在形成金属镀覆层后设置在基板11上。由于在形成金属镀覆层后设置树脂框13的情况下，可抑制金属镀覆层形成时树脂框13与镀覆液等处理液等接触的情况，所以能够成为可使树脂框13的表面的状态良好且使基板11与树脂框13的粘接或者树脂框13与密封材料4的粘接良好的发光装置1，因而是优选的。

通过在设置于发光元件搭载用基板1a的一个主面的搭载部11a上，搭载发光元件2，能够制作发光装置1。例如，在发光元件2为倒装芯片型的情况下，发光元件2通过经由焊料凸块、金凸块或者导电性树脂(各向异性导电树脂)等连接构件3，将发光元件2的电极和布线导体12电连接以及机械连接，从而搭载到发光元件搭载用基板1a。此外，例如，在发光元件2是引线接合型的发光元件的情况下，利用低熔点钎料或者导电性树脂等接合构件在搭载部11a上固定发光元件2后，通过经由接合线等连接构件3，将发光元件2的电极和布线导体12电连接以及机械连接，从而搭载到发光元件搭载用基板1a。此外，如图3所示的例子那样，利用由树脂构成的密封材料4来密封发光元件2。密封材料4被配置成遍及整周与树脂框13相接，并且遍及树脂框13的整周设置在凹部13a内。此外，可以如图4所示的例子那样，在发光元件搭载用基板1a搭载多个发光元件2，也可以根据需要，搭载齐纳二极管等其他电子部品。在图4所示的例子中，多个发光元件2被密封材料4密封。

本实施方式的发光模块具有发光装置1和连接了发光装置1的模块用基板5，如图5所示的例子那样，发光装置1例如经由焊料等接合材料6与由印刷基板构成的模块用基板5的连接焊盘51连接，从外部的电源部向发光模块供给电势，由此从发光元件辐射光。

本实施方式的发光元件搭载用基板1a能够抑制密封材料4在平面方向上膨胀而从发光元件搭载用基板1a剥离的情况。因此，本实施方式的发光元件搭载用基板1a能够适于使用在高输出的发光装置1中，能够提高发光元件搭载用基板1a的可靠性。

本实施方式的发光装置1具有：上述结构的发光元件搭载用基板1a；搭载于发光元件搭载用基板1a的发光元件2；设置在凹部13a内且密封发光元件2的密封材料4，由此能够抑制密封材料4从发光元件搭载用基板1a剥离的情况，能够长期良好地辐射光。

本实施方式的发光模块具有上述结构的发光装置1和连接了发光装置1的模块用基板5，由此能够抑制密封材料4从发光元件搭载用基板1a剥离的情况，能够长期良好地辐射光。

(第2实施方式)

接着，参照图6～图8，说明本发明的第2实施方式的发光装置1。

在本发明的第2实施方式的发光装置1中，与上述实施方式的发光装置1的不同点在于，如图6～图8所示的例子那样，俯视下的树脂框13的外缘以及内缘的形状不同。在图6～图8所示的例子中，俯视下的树脂框13的外缘是圆形形状，内缘是矩形形状。

根据本发明的第2实施方式的发光元件搭载用基板1a，与第1实施方式同样，即使利用密封材料4将发光元件2密封后使发光装置1时，密封材料4因热将要膨胀而产生了应力，也能够在树脂框13中，在与凹部13a相邻且在与基板11的主面垂直的方向上突出的部分处使应力分散，能够抑制密封材料4在平面方向上膨胀而从发光元件搭载用基板1a剥离的情况。

在第2实施方式的发光元件搭载用基板1a中，例如，若如图6以及图7所示的例子那样，沿发光元件2(搭载部11a)的外缘设置俯视下的树脂框13的内缘，则能够将发光元件2良好地搭载于搭载部11a，此外能够在俯视下的树脂框13的内侧减小基板11或者布线导体12的露出部分，能够成为可利用树脂框13良好地反射发光元件2的光的发光元件搭载用基板1a，能够成为能良好地辐射光的发光装置1。

此外，优选地，最窄的区域中的树脂框13的宽度w与第1实施方式同样，比树脂框13的高度h大。

此外，也可以如图6以及图7所示的例子那样，树脂框13在俯视下具有使树脂框13的内侧和外侧连续地连接的通路13c。根据这样的结构，当在被树脂框13包围的区域设置密封材料4时，能够从未设置树脂框13的通路13c良好地封入、或者向外部排出比树脂框13更内侧的气泡，能够成为良好地密封发光元件2并良好地向外部放出发光元件2的光的发光装置1。另外，即使如图6以及图7所示的例子那样，在树脂框13的宽度w大的部分设置有通路13c，在被树脂框13包围的区域设置密封材料4时，也能够从未设置树脂框13的通路13c良好地封入，能够成为良好地密封发光元件2并良好地向外部放出发光元件2的光的发光装置1。

对于这样的树脂框13来说，例如在基板11的主面形成树脂框13时，可以形成为预先设置了通路13c的形状，也可以在形成圆形形状的树脂框13后，除去通路13c的部分，以使树脂框13的内侧和外侧连续地连接，由此来形成。另外，若形成为预先设置了通路13c的形状的树脂框13，则如图6以及图7所示的例子那样，易于沿通路13c形成突出部13b，能够将密封材料4良好地封入到比树脂框13更内侧或者将比树脂框13更内侧的气泡良好地排出到外部，能够成为可向外部良好地放出发光元件2的光的发光装置1。

此外，若如图6以及图7所示的例子那样，通路13c设置在未露出布线导体12的区域，则不会在通路13c内产生因布线导体12引起的段差等，因此能够良好地进行密封材料4的封入或者比树脂框13更内侧的气泡向外部的排出。

能够使用与述的第1实施方式的发光元件搭载用基板1a相同的制造方法来制作第2实施方式的发光元件搭载用基板1a。

(第3实施方式)

接着，参照图9～图10，说明本发明的第3实施方式的发光装置1。

在本发明的第3实施方式的发光装置1中，与上述实施方式的发光装置1的不同点在于，如图9～图10所示的例子那样，与树脂框13同样地设置在基板11的主面侧的布线导体12向基板11的端部延伸出。

根据本发明的第3实施方式的发光元件搭载用基板1a，与第1实施方式同样，即使利用密封材料4将发光元件2密封后使发光装置1工作时，密封材料4因热将要膨胀而产生了应力，也能够在树脂框13中，在与凹部13a相邻且在与基板11的主面垂直的方向上突出的部分处使应力分散，能够抑制密封材料4在平面方向上膨胀而从发光元件搭载用基板1a剥离的情况。

第3实施方式的发光元件搭载用基板1a能够使用与上述的第1实施方式的发光元件搭载用基板1a相同的制造方法来制作。

在第3实施方式的发光元件搭载用基板1a以及发光装置1中，向基板11的端部延伸出的布线导体12与模块用基板5的连接焊盘51接合而成为发光模块。

(第4实施方式)

接着，参照图11，说明本发明的第4实施方式的发光装置1。

在本发明的第4实施方式的发光装置1中，与上述实施方式的发光装置1的不同点在于，如图11所示的例子那样，在树脂框13的表面具有多个凹部13a。

根据本发明的第4实施方式的发光元件搭载用基板1a，即使利用密封材料4将发光元件2密封后使发光装置1工作时，密封材料4因热将要膨胀而产生了应力，也能够在树脂框13中，在与凹部13a相邻且在与基板11的主面垂直的方向上突出的部分处使应力更有效地分散，能够抑制密封材料4在平面方向上膨胀而从发光元件搭载用基板1a剥离的情况。

多个凹部13a例如在俯视下形成为各个凹部13a包围搭载部11a。此外，在俯视下，除最外侧及最内侧以外的突出部13b距基板11的高度h低于最外侧及最内侧的突出部13b距基板11的高度h，形成为0.3h～0.7h左右，遍及整周在各个凹部13a内良好地封入密封材料4。对于这样的树脂框13来说，在基板11上形成树脂框13时，能够通过设置成成为具有多个凹部13a的形状来形成。

若如图11所示的例子那样，以等间隔配置多个凹部13a，则能够使应力有效分散，能够抑制密封材料4在平面方向上膨胀而从发光元件搭载用基板1a剥离的情况。

配置在凹部13a间的多个突出部13b例如在俯视下以等间隔且以圆形的框状被等间隔配置。

对于这样的树脂框13来说，例如在基板11的主面形成树脂框13时，能够通过将树脂框13用的膏涂敷形成为在表面设置有多个凹部13a的形状，从而来形成。

设置在相邻的凹部13a彼此之间的突出部13b也可以通过将设置成框状的一部分区域开放并断开，从而配置在树脂框13的表面，由此使相邻的凹部13a彼此部分相连。由此，能够使树脂框13的表面的密封材料4在相邻的凹部13a间良好地移动，能够在多个凹部13a内良好地配置树脂，使树脂框13与密封材料4的粘接变得良好。另外，相邻的凹部13a彼此部分相连的区域优选配置成以等间隔开放。

第4实施方式的发光元件搭载用基板1a能够使用与上述的第1实施方式的发光元件搭载用基板1a相同的制造方法来制作。

(第5实施方式)

接着，参照图12，说明本发明的第5实施方式的发光装置1。

在本发明的第5实施方式的发光装置1中，与上述实施方式的发光装置1的不同点在于，如图12所示的例子那样，例如齐纳二极管等其他电子部品7被埋设在基板11与树脂框13之间。

根据本发明的第5实施方式的发光元件搭载用基板1a，其他电子部品7不会妨碍发光元件2的光辐射，并且不必另行设置其他电子部品7的搭载区域，能够使发光装置1小型化，因而是优选的。

第5实施方式的发光元件搭载用基板1a能够通过在基板11上搭载其他电子部品7后，覆盖其他电子部品7地将树脂框13配置在基板11的主面，由此来形成。如图12所示的例子那样，树脂框13的厚度形成为比其他电子部品7的厚度大。

此外，根据本发明的第5实施方式的发光元件搭载用基板1a，与第1实施方式同样，即使利用密封材料4将发光元件2密封后使发光装置1工作时，密封材料4因热将要膨胀而产生了应力，也能够在树脂框13中，在与凹部13a相邻且在与基板11的主面垂直的方向上突出的部分处使应力分散，能够抑制密封材料4在平面方向上膨胀而从发光元件搭载用基板1a剥离的情况。

第5实施方式的发光元件搭载用基板1a能够使用与上述的第1实施方式的发光元件搭载用基板1a相同的制造方法来制作。

本发明并不限于上述的实施方式的例子，能够进行各种变更。例如，虽然向基板11的一个主面或者另一个主面导出了布线导体12，但是也可以在基板11的侧面与另一个主面之间、或者基板11的侧面与一个主面之间设置孔，具有布线导体12延伸到孔的内面的所谓的侧槽导体。

此外，也可以将第1～第5实施方式的发光元件搭载用基板1a的方式组合起来。例如，在包含第2～第5实施方式的发光元件搭载用基板1a的发光装置1中，可以搭载多个发光元件2，在第3实施方式的发光元件搭载用基板1a中，可以如第1实施方式的发光元件搭载用基板1a那样，将俯视下的树脂框13的内缘设为圆形形状。