带制冷器的发光模块及带制冷器的发光模块的制造方法技术

本发明专利技术的带制冷器的发光模块中，在绝缘层的一个面侧形成搭载发光元件的电路层，且在所述绝缘层的另一个面侧依次层叠金属层与制冷器，所述带制冷器的发光模块的特征在于，所述电路层由Cu、Al或它们的合金构成，并且厚度为0.1mm以下，所述金属层及所述制冷器由Al或Al合金构成，所述金属层与所述制冷器直接接合，所述发光元件的面积:所述绝缘层的一个面的面积在1:20～1:400的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带制冷器的发光模块及带制冷器的发光模块的制造方法
本专利技术涉及一种耐热性优异的带制冷器的发光模块及带制冷器的发光模块的制造方法。本申请主张基于在2015年9月25日于日本申请的专利申请2015-188346号的优先权，并将其内容援用于此。
技术介绍
发光二极管(LED)元件由于寿命长且稳定的发光特性而广泛使用于各种光源。这种LED元件的光转换效率为20～30％左右，剩余的70～80％的能量在LED元件中直接变成热。另一方面，LED元件是不耐热的器件，通常的操作保证温度为-10～85℃左右。因此，在用于搭载LED元件的LED模块用基板中设置有用于有效地扩散在LED元件产生的热的散热板或进行热交换的制冷器等。这些不仅在LED，在发光元件中也相同。以往，在LED模块(发光元件模块)中，从高导热性和易接合性等考虑，作为绝缘性基板的绝缘层与散热板通过Au-Sn合金焊料来接合。例如，当作为绝缘层使用AlN，且作为散热板使用导热性优异的Cu时，在AlN绝缘层形成Cu薄板，且通过Au-Sn合金焊料接合该Cu薄板与散热板(例如，参考专利文献1～3)。专利文献1：日本特开2008-240007号公报专利文献2：日本特开2015-070199号公报专利文献3：日本特开2013-153157号公报然而，由陶瓷等构成的绝缘层与由金属构成的散热板彼此的热膨胀系数有较大差异。另一方面，Au-Sn合金的硬度高且延展性差。因此，当通过Au-Sn合金接合绝缘层与散热板时，Au-Sn合金无法吸收由发光元件产生的热引起的绝缘层与散热板的热膨胀之差，其结果有可能在Au-Sn合金中产生龟裂，且绝缘层与散热板剥离，或者接合部分受损。并且，进一步经由热油脂(サーマルグリース)等将制冷器连接在该散热板而成的带制冷器的发光模块用基板有如下问题，即因存在Au-Sn合金或热油脂等接合材料而热阻变大，且散热性低。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够防止因发光元件的发热而损伤材料的接合部分并且提高散热性的带制冷器的发光模块及带制冷器的发光模块的制造方法。为了解决上述问题，本专利技术的一方式的带制冷器的发光模块是通过在绝缘层的一个面侧形成搭载有发光元件的电路层，且在所述绝缘层的另一个面侧依次层叠金属层与制冷器而成，所述带制冷器的发光模块的特征在于，所述电路层由铜、铜合金、铝、铝合金中的任一种构成，并且厚度为0.1mm以下，所述发光元件的面积:所述绝缘层的一个面的面积在1:20～1:400的范围内，所述金属层及所述制冷器由铝或铝合金构成，所述金属层与所述制冷器直接接合。根据本专利技术的一方式的带制冷器的发光模块用基板，通过直接接合金属层与制冷器，在负载因发光元件的点亮和熄灭的重复引起的冷热循环时，能够防止金属层与制冷器之间的接合部分剥离或受损。即，如以往那样使用Au-Sn合金等硬度较高的接合材料接合绝缘层与制冷器时，有时无法吸收因热膨胀系数不同而产生的应力而使绝缘层与制冷器剥离，但如本专利技术，使用钎料等直接接合配置在绝缘层与制冷器之间的金属层和制冷器，从而制冷器与金属层牢固接合，并能够可靠地防止接合部分上的剥离。并且，通过将电路层的厚度形成为0.1mm以下，能够微细地形成发光元件搭载用的电路图案。而且，当电路层的厚度大于0.1mm时，若不将成为应力缓冲层的金属层的厚度加厚至例如0.6mm以上等，则无法得到应力缓冲效果，对陶瓷施加的应力会增加，从而产生陶瓷裂纹。并且，本专利技术的一方式的带制冷器的发光模块用基板中，其特征在于，将所述发光元件的面积设为A，将所述绝缘层的一个面的面积设为B时，A:B在1:20～1:400的范围内。A:B小于1:20，即所述绝缘层的一个面的面积比发光元件的面积越小，热阻越上升。A:B大于1:400，即所述绝缘层的一个面的面积比发光元件的面积越大，带制冷器的发光模块的翘曲越变大。从而，通过将A:B设定在1:20～1:400的范围内，能够有效地向制冷器传播因发光元件的点亮而产生的热，并能够实现冷却性能优异的带制冷器的发光模块。所述电路层的一个面中可以形成有与发光元件的面积对应的发光元件搭载部。可以根据所述发光元件搭载部确定所搭载的发光元件的尺寸。本专利技术的一方式的带制冷器的发光模块用基板中，其特征在于，在所述电路层中接合发光元件的元件搭载面在+25℃～+175℃的翘曲量为5μm/10mm以下。由此，即使发光元件重复进行点亮、熄灭而被施加温度循环，也能够抑制由发光元件的弯曲引起的照度的降低和照射范围的变动。本专利技术的一方式的带制冷器的发光模块用基板中，其特征在于，在所述制冷器上，直接接合有增加所述制冷器的热容量的金属块。通过将这种金属块接合于制冷器，能够增加制冷器的热容量，进一步有效地吸收从金属层传播的热，并进一步提高制冷器的冷却能力。本专利技术的一方式的带制冷器的发光模块用基板中，其特征在于，所述制冷器具备至少能够嵌入所述金属层的一部分的凹部。通过在制冷器形成凹部，金属层的沿厚度方向的侧面也与制冷器相接，因此可提高基于制冷器的冷却特性。并且，通过设定为能够将金属层的一部分嵌入到凹部，金属层的沿厚度方向的侧面也与制冷器相接并被固定，因此能够提高带制冷器的发光模块用基板的强度。本专利技术的一方式的带制冷器的发光模块用基板中，其特征在于，所述电路层与所述发光元件经由Ag层而接合。通过在电路层与发光元件的接合中使用电阻较低的Ag，电路层与发光元件可靠地接合，并且能够减少电路层与发光元件之间的电阻。本专利技术的一方式的带制冷器的发光模块用基板中，其特征在于，所述电路层与所述发光元件经由Au-Sn合金层而接合。通过在电路层与发光元件的接合中使用电阻较低且硬度较高的Au-Sn合金，电路层与发光元件可靠地接合，并且能够减少电路层与发光元件之间的电阻。本专利技术的一方式的带制冷器的发光模块的制造方法为通过在绝缘层的一个面侧形成搭载有发光元件的电路层，且在所述绝缘层的另一个面侧依次层叠金属层与制冷器而成的带制冷器的发光模块的制造方法，所述制造方法的特征在于，用厚度为0.1mm以下的由铜、铜合金、铝、铝合金中的任一种构成的材料形成所述电路层，用铝或铝合金形成所述金属层及所述制冷器，所述发光元件的面积:所述绝缘层的一个面的面积为1:20～1:400的范围内，且具备将所述金属层与所述制冷器直接接合的接合工序。根据本专利技术的一方式的带制冷器的发光模块的制造方法，具备使用钎料等直接接合金属层与制冷器的工序，由此能够制造制冷器与金属层牢固接合，并能够可靠地防止接合部分的剥离的带制冷器的发光模块用基板。本专利技术的一方式的带制冷器的发光模块的制造方法中，其特征在于，所述接合工序为用Al-Si系钎料接合所述金属层与所述制冷器的工序。通过在金属层与制冷器的直接接合中使用Al-Si系钎料，金属层与制冷器各自的接合面的钎料的扩散性得以提高，且能够非常牢固地直接接合金属层与制冷器。根据本专利技术，能够提供一种能够防止因发光元件的发热而损伤接合部分，并且提高散热性的带制冷器的发光模块用基板、发光模块及带制冷器的发光模块用基板的制造方法。附图说明图1为表示第一实施方式的LED模块的剖视图。图2为表示第一实施方式的LED模块的俯视图。图3为表示第二实施方式的LED模块的剖视图。图4为表示第三实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带制冷器的发光模块，其通过在绝缘层的一个面侧形成搭载有发光元件的电路层，且在所述绝缘层的另一个面侧依次层叠金属层与制冷器而成，所述带制冷器的发光模块的特征在于，所述电路层由铜、铜合金、铝、铝合金中的任一种构成，并且厚度为0.1mm以下，所述金属层及所述制冷器由铝或铝合金构成，所述发光元件的面积:所述绝缘层的一个面的面积在1:20～1:400的范围内，所述金属层与所述制冷器直接接合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.25 JP 2015-1883461.一种带制冷器的发光模块，其通过在绝缘层的一个面侧形成搭载有发光元件的电路层，且在所述绝缘层的另一个面侧依次层叠金属层与制冷器而成，所述带制冷器的发光模块的特征在于，所述电路层由铜、铜合金、铝、铝合金中的任一种构成，并且厚度为0.1mm以下，所述金属层及所述制冷器由铝或铝合金构成，所述发光元件的面积:所述绝缘层的一个面的面积在1:20～1:400的范围内，所述金属层与所述制冷器直接接合。2.根据权利要求1所述的带制冷器的发光模块，其特征在于，在所述电路层中接合发光元件的元件搭载面在+25℃～+175℃的翘曲量为5μm/10mm以下。3.根据权利要求1或2所述的带制冷器的发光模块，其特征在于，在所述制冷器上，直接接合有增加所述制冷器的热容量的金属块。4.根据权利要求1或2所述的带制冷器的发光模块，其特征在于，所述制冷器具备至...

【专利技术属性】
技术研发人员：长瀬敏之，驹崎雅人，岩崎航，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP