配線基板裝置以及照明裝置的製作方法
2023-06-21 10:37:51 2
專利名稱：配線基板裝置以及照明裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型的實施方式涉及包括配線圖案(pattern)的配線基板裝置、照明裝置、以及配線基板裝置的製造方法。
背景技術：
以往，例如在用於照明裝置的LED模塊(module)中使用有配線基板裝置，該配線基板裝置在基板的一個面形成有配線圖案。LED元件電性連接在配線基板裝置的配線圖案上。而且，來自點燈裝置的點燈電力從配線圖案供給至LED元件，接著LED元件點燈。另外，對於LED模塊而言，高輸出化正在發展，隨著該高輸出化，需要基板具有高耐熱性及高散熱性，為了滿足所述要求，大多使用陶瓷基板。陶瓷基板也與一般的印刷(print)配線基板同樣地,一般是在陶瓷(ceramic)基板的一個面,藉由印刷來形成配線圖·案。然而，為了使LED模塊實現高輸出化，使大電流從配線圖案流入至LED元件，以及使大電流流動，藉此，LED元件的發熱量增加，因此，必須確保高散熱性。然而，以往的配線基板裝置使用了陶瓷基板，但由於藉由印刷來形成陶瓷基板上的配線圖案，因此，難以使大電流流入至配線圖案。原因在於印刷所形成的配線圖案的厚度薄，且流動有電流的剖面積小，因此，若使大電流流入至該配線圖案，則配線圖案會因焦耳熱(Joule heat)而熔化斷裂。另外，雖可也使配線圖案的寬度擴大，從而使流動有電流的剖面積增大，但若未非常大幅度地使配線圖案的寬度擴大，則無法承受大電流，因此，會導致陶瓷基板大型化。而且，即使可使大電流流入至配線圖案，由於LED元件的發熱量增加，因此，無法獲得必需的散熱性，結果，難以使大電流流入至LED元件。如此，需要配線基板裝置可在有限的陶瓷基板的尺寸中，使大電流流入至配線圖案，而且可確保高散熱性。
實用新型內容本實用新型所要解決的課題在於提供如下的配線基板裝置、照明裝置、以及配線基板裝置的製造方法，所述配線基板裝置可在有限的陶瓷基板的尺寸中，使大電流流入至配線圖案，並且可確保高散熱性。本實用新型的實施方式的配線基板裝置的特徵在於包括陶瓷基板，包括第一面
及第二面；第一電極層，形成於所述第一面；第二電極層，並不與所述第一電極層電性連接，且形成於所述第二面；第一鍍銅層，其是形成在所述第一電極層上的配線圖案；第二鍍銅層，並不與所述第一鍍銅層電性連接，且形成在所述第二電極層上；以及散熱器(heat spreader),與所述第二鍍銅層熱連接。[0015]實用新型的效果根據本實用新型，因為在陶瓷基板的第一面側，藉由第一鍍銅層來形成配線圖案，所以可容易地使配線圖案的厚度增加，而且因為在陶瓷基板的第二面側形成第二鍍銅層，且將散熱器熱連接於第二鍍銅層，所以可效率良好地將熱從陶瓷基板傳導至散熱器而進行散熱，因此，可在有限的陶瓷基板的尺寸(size)中，使大電流流入至配線圖案，並且可確保高散熱性。
圖I是表示一個實施方式的配線基板裝置的剖面圖。圖2是對配線基板裝置的一部分進行放大的剖面圖。圖3是配線基板裝置的第一鍍銅層(配線圖案)的說明圖。圖4是配線基板裝置的正面圖。圖5是按照(a) (f)的順序來表示配線基板裝置的製造方法的剖面圖。圖6是表示由製造方法的差異產生的配線圖案的圖，圖6的(a)是鍍銅處理所形成的配線圖案的剖面圖，圖6的(b)是蝕刻處理所形成的配線圖案的剖面圖。圖7是使用有配線基板裝置的照明裝置的立體圖。符號的說明10:照明裝置11 :器具本體12 :泛光窗13 :發光模塊14:點燈裝置20 :配線基板裝置21 :陶瓷基板21a :第一面21b :第二面22 電極層22a:第一電極層22b:第二電極層23a :第一鍍銅層23b :第二鍍銅層24:配線圖案25、40 :金屬鍍敷層26:DPC 基板27 電極部28 :配線部29 LED 元件30 :焊接粘晶層31 :有機系抗蝕劑層[0047]32 :無機抗蝕劑油墨層33 :反射面34 :反射框35 :密封樹脂37:散熱器38 :焊層39 :銅板41 :安裝孔51 :抗蝕劑A、C:厚度B :最小寬度D:間隙E:寬度LI :第一距離L2 :第二距離
具體實施方式
實施方式的配線基板裝置包括陶瓷基板，該陶瓷基板包括第一面及第二面。在陶瓷基板的第一面形成有第一電極層，在陶瓷基板的第二面形成有第二電極層。第一電極層與第二電極層並未電性連接。在第一電極層上形成有作為配線圖案的第一鍍銅層，在第二電極層上形成有第二鍍銅層。第一鍍銅層與第二鍍銅層並未電性連接。散熱器與第二鍍銅層熱連接。根據所述構成，因為在陶瓷基板的第一面側，藉由第一鍍銅層來形成配線圖案，所以可容易地使配線圖案的厚度增加，而且因為在陶瓷基板的第二面側形成第二鍍銅層，且將散熱器熱連接於第二鍍銅層，所以可效率良好地將熱從陶瓷基板傳導至散熱器而進行散熱，因此，可在有限的陶瓷基板的尺寸中，使大電流流入至配線圖案，並且可確保高散熱性。以下，參照圖I至圖7來對一個實施方式進行說明。圖7中表示了照明裝置10。該照明裝置10例如是用於照明(illumination)等的泛光燈(floodlight)。照明裝置10包括器具本體11，在器具本體11中設置有泛光窗12，在器具本體11內收容有與泛光窗12相向的多個發光模塊13。在器具本體11內的下部收容有點燈裝置14，該點燈裝置14將點燈電力供給至發光模塊13。而且，將點燈電力從點燈裝置14供給至多個發光模塊13，藉此，多個發光模塊13點燈，且從泛光窗12放射出光。另外，圖I及圖4中表示了發光模塊13。發光模塊13包括配線基板裝置20。配線基板裝置20包括四邊形狀的陶瓷基板21。該陶瓷基板21的前表面側為第一面21a,背面側為第二面21b。在第一面21a上形成有第一電極層22a,在該第一電極層22a上形成有第一鍍銅層23a。藉由所述第一電極層22a及第一鍍銅層23a來形成規定形狀的配線圖案24。另一方面，在第二面21b的大致整個區域中形成有第二電極層22b，在該第二電極層22b上形成有第二鍍銅層23b。而且，在第一鍍銅層23a、第二鍍銅層23b的表面形成有金屬鍍敷層25,該金屬鍍敷層25保護第一鍍銅層23a、第二鍍銅層23b。[0068]第一電極層22a、第二電極層22b例如是藉由鈦等金屬的派鍍(sputtering)而形成。第一鍍銅層23a、第二鍍銅層23b是藉由鍍銅處理而形成，另外，金屬鍍敷層25例如是藉由鍍鎳/鍍金處理、或鍍鎳/鍍鉛/鍍金處理而形成。藉由陶瓷基板21、第一電極層22a、第二電極層22b、第一鍍銅層23a、第二鍍銅層23b以及金屬鍍敷層25來形成直接鍍銅(Direct Plated Copper, DPC)基板 26。第一電極層22a與第二電極層22b形成為相同的厚度，並且第一鍍銅層23a與第二鍍銅層23b形成為相同的厚度。如圖3所示，第一電極層22a的厚度A為Iym左右，第一鍍銅層23a (流動有電流的配線圖案24)的最小寬度B為50 μ m 75 μ m，以及厚度C為35 μ m 100 μ m(優選為50 μ m 75 μ m)。再者，當藉由印刷來形成配線圖案時，配線圖案的厚度最大為IOym左右。如圖4所示，配線圖案24包括一對電極部27，所述一對電極部27從外部接受點燈電力的供給，在一對電極部27之間，並聯地形成有多個配線部28。而且，在鄰接的配線部28上安裝有多個LED元件29。 如圖I所示，多個LED元件29可使用倒裝晶片型(flip chip type)等在背面側包括一對電極的類型的LED元件。多個LED元件29的一對電極是藉由焊接粘晶(solderdie bond)層30而電性連接於第一鍍銅層23a。再者，LED元件也可如面朝上型(face uptype)的LED元件那樣,在表面側包括電極,且藉由打線接合(wire bonding)來將LED元件的電極與配線圖案24予以連接。如圖2所示，在包含第一鍍銅層23a的第一面21a側，與多個LED元件29隔開第一距離LI地形成有機系抗蝕劑(resist)層31。在該有機系抗蝕劑層31上，與有機系抗蝕劑層31的端部隔開第二距離L2地形成無機抗蝕劑油墨(resist ink)層32，所述有機系抗蝕劑層31與多個LED元件29相向。而且，有機系抗蝕劑層31及無機抗蝕劑油墨層32的表面是形成為對從多個LED元件29放出的光進行反射的反射面33。有機系抗蝕劑層31可使用以環氧樹脂為主成分的白色的層，但存在容易變色的傾向。無機抗蝕劑油墨層32可使用以陶瓷為主成分的白色的層，且具有不易變色的特性，但由於陶瓷的粒徑大，因此，存在容易使光透射的傾向。因此，藉由設為雙層構造，即，在有機系抗蝕劑層31上形成無機抗蝕劑油墨層32，可持續地維持高反射效率。此外,可使用光致抗蝕劑(photoresist)來圖案化(patterning)地形成有機系抗蝕劑層31，但藉由印刷來圖案化地形成無機抗蝕劑油墨層32。對於藉由印刷而圖案化地形成的無機抗蝕劑油墨層32而言，圖案化的尺寸精度低，與LED元件29之間的距離不穩定，因此，取得相當於尺寸精度的裕度來使第二距離L2增大。若第二距離L2大，則並不有助於光反射的區域會變大，從而導致反射效率下降。因此，靠近LED元件29地形成圖案化精度佳的有機系抗蝕劑層31，藉此，可獲得高反射效率。而且，第一距離LI為25 μ m 200 μ m,第二距離L2為50μηι 200 μ m,具有第一距離LI <第二距離L2的關係。另外，在第一面21a側，以將多個LED元件29的安裝區域予以包圍的方式而設置有環狀的反射框34。在該反射框34的內側填充有密封樹脂35，該密封樹脂35對多個LED元件29進行密封。密封樹脂35中含有螢光體，該螢光體由多個LED元件29所發出的光激發。例如，當發光模塊13放射出白色光時，使用發出藍色光的LED元件29與以黃色為主成分的螢光體。LED元件29所發出的藍色光、與由LED元件29所發出的藍色光激發的螢光體所產生的黃色光混合，而從密封樹脂35的表面放射出白色光。再者，根據照射的光的顏色，使用對應的顏色的LED元件29及螢光體。另外，散熱器37隔著焊層(solder layer) 38而固定於第二鍍銅層23b，並且熱連接於該第二鍍銅層23b。散熱器37包括板厚為O. Imm 3mm的銅板39，在銅板39的整個表面，例如形成有鍍鎳層等金屬鍍敷層40。在散熱器37的四個角落形成有安裝孔41，該安裝孔41用以利用螺絲來固定於照明裝置10的散熱部。接著，參照圖5來對配線基板裝置20的DPC基板26的製造方法進行說明。如圖5的(a)所示，例如將鈦等金屬濺鍍至陶瓷基板21的整個表面，形成包含第一電極層22a及第二電極層22b的電極層22。如圖5的(b)所示，在電極層22上，圖案化地形成抗蝕劑51。如圖5的(C)所示，將陶瓷基板21浸潰於鍍敷處理裝置的鍍銅溶液中，對電極層 22通電，藉此，對從抗蝕劑51露出的電極層22上實施電鍍處理，同時形成規定厚度的第一鍍銅層23a及第二鍍銅層23b。此時，同時形成第一鍍銅層23a及第二鍍銅層23b，因此，第一鍍銅層23a及第二鍍銅層23b為相同的厚度。在電鍍處理完成之後，將陶瓷基板21從鍍敷處理裝置中取出。如圖5的(d)所示，藉由蝕刻(etching)處理,從陶瓷基板21僅將抗蝕劑51予以除去。如圖5的(e)所示，在第一鍍銅層23a、第二鍍銅層23b的表面形成金屬鍍敷層25。即，將陶瓷基板21浸潰於鍍敷處理裝置的金屬鍍敷溶液中，對電極層22通電，藉此，對第一鍍銅層23a、第二鍍銅層23b及電極層22上實施電鍍處理，形成金屬鍍敷層25。在電鍍處理完成之後，將陶瓷基板21從鍍敷處理裝置中取出。如圖5的(f)所示，藉由蝕刻處理，從陶瓷基板21將未積層有第一鍍銅層23a、第二鍍銅層23b的電極層22的部分予以除去。如上所述，製造配線基板裝置20的DPC基板26。另外，為了使用配線基板裝置20的DPC基板26來製造發光模塊13，如圖I以及圖2所示，在包含第一鍍銅層23a的第一面21a側，使用光致抗蝕劑來圖案化地形成有機系抗蝕劑層31。而且，在有機系抗蝕劑層31上，藉由印刷來圖案化地形成無機抗蝕劑油墨層32。在配線圖案24 (第一鍍銅層23a)上，藉由焊接粘晶層30來使多個LED元件29電性連接。以將多個LED元件29的安裝區域予以包圍的方式而設置環狀的反射框34，將密封樹脂35填充至反射框34的內側，該密封樹脂35對多個LED元件29進行密封。另外，藉由焊層38來將散熱器37固定於第二鍍銅層23b，並且使該散熱器37與該第二鍍銅層23b熱連接。如上所述，製造發光模塊13。另外，如圖7所示，將多個發光模塊13配設在器具本體11內。在此情況下，將螺絲穿入至散熱器37的安裝孔41，將所述散熱器37固定於器具本體11的散熱部，從而將散熱器37熱連接於器具本體11的散熱部。另外，藉由電線來使配線圖案24的一對電極部27與點燈裝置14電性連接。[0091]而且，將點燈電力從點燈裝置14供給至多個發光模塊13，藉此，點燈電力通過各發光模塊13的配線圖案24而流入至多個LED元件29，因此，多個發光模塊13點燈，從泛光窗12放射出來自多個發光模塊13的光。當發光模塊13點燈時，多個LED元件29所產生熱會效率良好地向第一鍍銅層23a、陶瓷基板21、第二鍍銅層23b、以及散熱器37傳導，接著，效率良好地從散熱器37傳導至器具本體11的散熱部，然後從器具本體11的散熱部發散。而且，在本實施方式中，在陶瓷基板21的第一面21a側，藉由第一鍍銅層23a來形成配線圖案24，因此，可容易地使配線圖案24的厚度增加。因此，可使大電流流入至配線圖案24，從而可對應於發光模塊13的高輸出。而且，在陶瓷基板21的第二面21b側形成第二鍍銅層23b，因此，可獲得來自第二鍍銅層23b的高散熱性。因此，可在有限的陶瓷基板21的尺寸中，使大電流流入至配線圖案24，並且可確保高散熱性。另外，第一鍍銅層23a及第二鍍銅層23b的厚度相同。即，可在進行鍍敷處理時，同時形成第一鍍銅層23a及第二鍍銅層23b，從而可使製造效率提高。另外，第一電極層22a及第一鍍銅層23a與第二電極層22b及第二鍍銅層23b並不電性連接，因此，可確保可靠性。另外，第一鍍銅層23a(流動有電流的配線圖案24)的最小寬度為50 μ m 75 μ m，厚度為35 μ m 100 μ m,因此,可使大電流流動而不會使寬度增大。再者,在使大電流流動的方面，第一鍍銅層23a的厚度較佳為50 μ m以上，在製造效率的方面，第一鍍銅層23a的厚度較佳為75 μ m以下，因此，第一鍍銅層23a的厚度的更優選的範圍為50 μ m 75 μ m。另夕卜，I安培(Ampere) 8安培的電流流入至第一鍍銅層23a,即使流入至配線圖案24的電流為大電流，也可允許大電流流入至第一鍍銅層23a。另外，參照圖6，進一步對藉由鍍銅處理來形成配線圖案24時的優點進行說明。圖6的(a)中表示藉由鍍銅處理來形成配線圖案24的本實施方式，圖6的(b)中表示藉由蝕刻處理來形成配線圖案24的比較例。在任一個圖中，均將配線圖案24的寬度形成為最小寬度B，將鄰接的配線圖案24之間的間隙形成為間隙D。如圖6的(b)所示，在藉由蝕刻處理來形成配線圖案24的比較例中，由於在配線圖案24的兩側形成傾斜部分，因此，配線圖案24的間距僅擴大了兩側的傾斜部分的寬度E，從而大型化。相對於此，如圖6的(a)所示，在藉由鍍銅處理來形成配線圖案24的本實施方式中，由於可藉由蝕刻處理來將抗蝕劑51予以除去，該抗蝕劑51將配線圖案24 (第一鍍銅層23a)予以圖案化，因此，不會在配線圖案24的側部產生傾斜部分，可使配線圖案24的間距縮小，從而可小型化。另外，由於將散熱器37熱連接於第二鍍銅層23b，因此，可效率良好地將熱從陶瓷基板21傳導至散熱器37而進行散熱,從而可對應於發光模塊13的高輸出。而且，由於對第二鍍銅層23b與散熱器37進行焊接，因此，可使從第二鍍銅層23b朝向散熱器37的導熱性提高。另外，可提供如下的發光模塊13，該發光模塊13是將多個LED元件29電性連接在配線基板裝置20的第一鍍銅層23a上，藉此，可對應於高輸出化。另外，在第一鍍銅層23a上形成有機系抗蝕劑層31，而在有機系抗蝕劑層31上形成無機抗蝕劑油墨層32，因此，可持續地維持高反射效率。即，有機系抗蝕劑層31可使用以環氧樹脂為主成分的白色的層，但存在容易變色的傾向，另一方面，無機抗蝕劑油墨層32可使用以陶瓷為主成分的白色的層，且具有不易變色的特性，但由於陶瓷的粒徑大，因此，存在容易使光透射的傾向。因此，藉由設為雙層構造，即，在有機系抗蝕劑層31上形成無機抗蝕劑油墨層32，可持續地維持高反射效率。另外，與LED兀件29隔開第一距離LI地形成有機系抗蝕劑層31,另一方面,與有機系抗蝕劑層31的端部隔開第二距離L2地形成無機抗蝕劑油墨層32，所述有機系抗蝕劑 層31與LED元件29相向，而由於具有第一距離LI <第二距離L2的關係，因此，可獲得高反射效率。即，可使用光致抗蝕劑來圖案化地形成有機系抗蝕劑層31，但藉由印刷來圖案化地形成無機抗蝕劑油墨層32。對於藉由印刷而圖案化地形成的無機抗蝕劑油墨層32而言，圖案化精度低，與LED元件29之間的距離不穩定，因此，優選取得相當於精度的裕度來使第二距離L2增大。若第二距離L2大，則並不有助於光反射的區域會變大，從而導致反射效率下降。因此，靠近LED元件29地形成圖案化精度佳的有機系抗蝕劑層31，藉此，可獲得高反射效率。而且，將第一距離LI設為25 μ m 200 μ m,且將第二距離L2設為50 μ m 200 μ m，藉此，可配合所述條件來適當地對各第一距離LI、第二距離L2進行設定。另外，在LED元件29與有機系抗蝕劑層31之間的第一鍍銅層23a上形成金屬鍍敷層25，因此，可防止第一鍍銅層23a受到腐蝕，從而保護該第一鍍銅層23a。再者，配線基板裝置20並不限於LED元件29的安裝用的配線基板裝置，還可適用於集成電路等的安裝用的配線基板裝置、或安裝電源裝置的電氣零件的配線基板裝置。雖已對本實用新型的若干實施方式進行了說明，但這些實施方式是作為例子而被提示的實施方式，並無對實用新型的範圍進行限定的意圖。所述新穎的實施方式可以其他的各種方式來實施，在不脫離實用新型的宗旨的範圍內，可進行各種省略、替換、以及變更。這些實施方式或其變形包含於實用新型的範圍或宗旨，並且包含在權利要求書所揭示的實用新型及其均等的範圍中。
權利要求1.一種配線基板裝置，其特徵在於包括 陶瓷基板，包括第一面及第二面； 第一電極層，形成於所述第一面； 第二電極層，並不與所述第一電極層電性連接，且形成於所述第二面； 第一鍍銅層，其是形成在所述第一電極層上的配線圖案； 第二鍍銅層，並不與所述第一鍍銅層電性連接，且形成在所述第二電極層上；以及 散熱器，與所述第二鍍銅層熱連接。
2.根據權利要求I所述的配線基板裝置，其特徵在於 所述第一鍍銅層的厚度與所述第二鍍銅層的厚度相同。
3.根據權利要求I所述的配線基板裝置，其特徵在於 所述第一鍍銅層的最小寬度為50 μ m 75 μ m,厚度為35 μ m 100 μ m。
4.根據權利要求I所述的配線基板裝置，其特徵在於 I安培 8安培的電流流入至所述第一鍍銅層。
5.根據權利要求I所述的配線基板裝置，其特徵在於 包括LED元件,所述LED元件電性連接在所述第一鍍銅層上。
6.根據權利要求5所述的配線基板裝置，其特徵在於 在所述第一鍍銅層上形成有機系抗蝕劑層，在所述有機系抗蝕劑層上形成無機抗蝕劑油墨層。
7.根據權利要求6所述的配線基板裝置，其特徵在於 與所述LED元件隔開第一距離地形成有所述有機系抗蝕劑層， 與所述有機系抗蝕劑層隔開第二距離地形成有所述無機抗蝕劑油墨層。
8.根據權利要求7所述的配線基板裝置，其特徵在於 所述第一距離為25 μ m 200 μ m,所述第二距離為50 μ m 200 μ m。
9.根據權利要求7所述的配線基板裝置，其特徵在於 在所述LED元件與所述有機系抗蝕劑層之間的所述第一鍍銅層上，形成有金屬鍍敷層。
10.一種照明裝置，其特徵在於包括 器具本體；以及 根據權利要求5所述的配線基板裝置，配設於所述器具本體。
專利摘要本實用新型的實施方式涉及配線基板裝置以及照明裝置。一種配線基板裝置，該配線基板裝置包括陶瓷基板，該陶瓷基板包括第一面及第二面。在陶瓷基板的第一面形成第一電極層，在陶瓷基板的第二面形成第二電極層。第一電極層與第二電極層不電性連接。在第一電極層上形成作為配線圖案的第一鍍銅層，在第二電極層上形成第二鍍銅層。第一鍍銅層與第二鍍銅層並不電性連接。將散熱器熱連接於第二鍍銅層。
文檔編號H01L33/48GK202662669SQ201220313539
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月28日 優先權日2012年3月23日
發明者別田惣彥, 田中裕隆, 本間卓也, 渡邊美保, 西村潔 申請人:東芝照明技術株式會社