[发明专利]带制冷器的发光模块及带制冷器的发光模块的制造方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。

根据本发明的一方式的带制冷器的发光模块，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，但如本发明，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。