專利名稱：Led光源、其制造方法、使用led光源的曝光裝置及曝光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED光源、其制造方法、使用了 LED光源的曝光裝置及曝光方法。
背景技術(shù)：
作為一般的現(xiàn)有LED(發(fā)光二極管)元件基板中的結(jié)構(gòu)例，在專利文獻(xiàn)1中公開了 如圖5所示的LED元件基板。在圖5中，該LED元件基板10中，在陶瓷基板11的表面上形成有凹部11a。在該 凹部Ila內(nèi)設(shè)置有布線圖案12，在該布線圖案12上通過粘接劑(未圖示)等粘合有一個(gè)或 者具有不同的發(fā)光色的多個(gè)LED芯片13。此時(shí)，LED芯片13粘接成其與發(fā)光面相反一側(cè)的 面朝向陶瓷基板凹部Ila側(cè)。該LED芯片13的電極(發(fā)光面?zhèn)鹊碾姌O)與陶瓷基板凹部 Ila上的布線圖案12的預(yù)定位置通過由金等構(gòu)成的連接用金屬線14而線粘合，凹部Ila的 內(nèi)部被硅酮樹脂等模制樹脂15所覆蓋從而被密封，或者其中封閉有氮?dú)獾确腔钚詺怏w。另 外，從陶瓷基板11的一部分側(cè)面到一部分背面，設(shè)置有用于使該LED元件基板10與外部電 連接的電極布線用端子16。另外，在專利文獻(xiàn)1中，在使用如上述圖5所示的LED元件基板10來構(gòu)成照明用 光源等LED光源的情況下，公開了這樣的結(jié)構(gòu)如圖6所示，通過焊錫(焊藥)17a等將多 個(gè)LED元件基板10例如排成一列或者排成多列地分別安裝到由玻璃環(huán)氧樹脂等構(gòu)成的連 接基板17上。此時(shí)，LED芯片13a c安裝成使與發(fā)光面相反一側(cè)的面朝向陶瓷基板凹部 Ila c側(cè)。另外，在專利文獻(xiàn)1中，例如在將LED光源用于曝光裝置或各種照明裝置等的情況 下，由于LED光源以大電流被驅(qū)動(dòng)，因此需要充分散熱。在該情況下，如圖6所示，在安裝有 多個(gè)LED元件基板10的連接基板17的、與LED元件基板的安裝面相反一側(cè)的面(背面)， 安裝有散熱器等散熱元件18。這些LED光源如圖7所示設(shè)置成沿著背光裝置的導(dǎo)光板19 的側(cè)面(光入射端面)使光入射到導(dǎo)光板19內(nèi)。除此之外，專利文獻(xiàn)1中作為LED光源中的散熱機(jī)構(gòu)還提出了如圖8所示的結(jié)構(gòu)。 作為發(fā)光元件安裝基板11，在表面設(shè)置有凹部Ila的陶瓷基板11上的布線圖案上，粘合有 LED芯片13，而且LED芯片13的與發(fā)光面相反的一側(cè)朝向陶瓷基板凹部11a，在陶瓷基板 的與發(fā)光面相反一側(cè)的面上，直接接合有散熱器等散熱元件18。連接基板17與位于其下 方的多個(gè)陶瓷基板11對(duì)應(yīng)地分別設(shè)置有窗部21，該窗部21為用于使來自LED元件基板10 的光透過的光透射部。另外，提出了這樣的結(jié)構(gòu)在連接基板17上，通過焊錫20等將用于 向LED芯片13供給電流的布線圖案(未圖示)與設(shè)置在陶瓷基板11的上表面的布線圖案 (未圖示)連接起來。根據(jù)該專利文獻(xiàn)1的LED顯示裝置，由于流過電流而從LED芯片13發(fā)出的熱僅經(jīng) 過將LED芯片13線粘接于陶瓷基板11的粘接劑和陶瓷基板11傳遞至散熱元件18，因此， 能夠高效地從LED芯片13進(jìn)行散熱。
另外，在專利文獻(xiàn)2中，如圖9所示，作為圖5的LED元件基板10的變形例，公開 了這樣的散熱結(jié)構(gòu)在與LED芯片13的發(fā)光面相反的一側(cè)，連接有在內(nèi)部具有液相氣相散 熱裝置23的金屬殼22。在專利文獻(xiàn)2的散熱結(jié)構(gòu)中，LED元件基板10發(fā)出的熱傳導(dǎo)到金屬殼22，通過具 有高熱傳導(dǎo)性的液相氣相散熱裝置23，熱能夠迅速從LED芯片13離開，因此，能夠抑制LED 芯片的溫度上升。另外，在專利文獻(xiàn)3中，對(duì)無掩模曝光裝置進(jìn)行了描述。專利文獻(xiàn)1 特開2004-311791號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開2008-172177號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 特開2006-250982號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述圖5所示的專利文獻(xiàn)1所公開的LED光源中，在安裝有多個(gè)LED元件 基板11的連接基板17的、與LED元件基板安裝面相反一側(cè)的面(背面)，安裝有散熱器等 散熱元件18。因此，LED芯片13產(chǎn)生的熱經(jīng)構(gòu)成LED元件基板10的陶瓷基板11和連接基 板17傳遞到散熱元件18。這里，如圖10所示，當(dāng)多個(gè)LED元件基板10高密度地安裝在連接基板17上的情 況下，從包圍LED元件基板IOb的多個(gè)LED元件基板IOa內(nèi)的LED元件產(chǎn)生的熱從LED元 件基板IOa經(jīng)由焊錫17a和連接基板17傳導(dǎo)到按熱元件18。在散熱元件18內(nèi)，使得位于 LED元件基板IOa的正下方的散熱元件18的溫度上升，形成隨著朝向面內(nèi)周圍方向溫度降 低的溫度分布。從LED元件基板IOb經(jīng)由焊錫17a和連接基板17傳遞到散熱元件18的熱，在溫 度已經(jīng)上升到散熱元件18內(nèi)無法與從前述的LED元件基板IOa所產(chǎn)生的熱一樣進(jìn)行擴(kuò)散， 因此，位于LED元件基板IOb的正下方的連接基板周邊區(qū)域17b和散熱元件的周邊區(qū)域18b 局部地產(chǎn)生溫度上升。與此相伴，在LED元件基板IOb產(chǎn)生的熱無法充分傳遞到連接基板 17，因此，LED元件基板IOb的溫度上升。所以，成為LED元件基板IOb的溫度與LED元件 基板40a的溫度不同的狀態(tài)。由此，在安裝于連接基板17上的LED元件基板10中存在產(chǎn) 生了偏差的問題。其結(jié)果為，當(dāng)如通過大電流驅(qū)動(dòng)的曝光機(jī)用光源或照明用光源等那樣消耗電流量 變大、來自LED芯片13的發(fā)熱量增多時(shí)，溫度偏差擴(kuò)大。另外，由于LED元件基板的安裝間隔寬度窄，溫度偏差也會(huì)擴(kuò)大。在變成了高溫的 LED元件基板IOa中，LED芯片13a也變成高溫。隨著溫度上升，LED芯片的發(fā)光效率也變 差，因此發(fā)光輸出會(huì)減小。另外，放置于高溫環(huán)境的LED芯片的劣化會(huì)提早，因此，LED的壽 命變短。因此，溫度偏差的擴(kuò)大會(huì)引起發(fā)光度的降低、發(fā)光度的偏差、LED的壽命降低等問題。另一方面，在上述專利文獻(xiàn)1所述的LED顯示裝置中，到發(fā)光元件安裝基板和散熱 元件的散熱性提高，但是沒有考慮到發(fā)光元件安裝基板之間的溫度偏差的問題，如上所述， 會(huì)產(chǎn)生與上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的問題相同的問題。在專利文獻(xiàn)2中也同樣會(huì)產(chǎn)生與上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的問題同樣的問題。專利文獻(xiàn)3是與無掩模曝光裝置相關(guān)的發(fā)明，其記載了作為光源使用半導(dǎo)體激光器、水銀燈或鹵素?zé)舻确烹姛舻膬?nèi)容，但是完全沒有觸及使用LED作為光源的情況。本發(fā)明的目的在于，解決上述現(xiàn)有的問題，提供一種利用簡單的結(jié)構(gòu)并且通過簡 單的制造方法來降低高密度地安裝有LED發(fā)光元件的發(fā)光元件安裝基板間的溫度偏差、從 而能夠?qū)崿F(xiàn)更加均勻的照明的LED光源、以及使用該LED光源的曝光裝置。為了達(dá)成上述目的，在本發(fā)明中，提供一種LED光源，其具備將發(fā)光二極管(LED) 芯片連接到形成于陶瓷基體上的電極而構(gòu)成的LED元件體；安裝有多個(gè)LED元件體的LED 元件安裝基板；以及對(duì)LED元件安裝基板中產(chǎn)生的熱進(jìn)行散熱的散熱元件，該LED光源中， 熱傳導(dǎo)樹脂介于LED元件安裝基板與散熱元件之間，該熱傳導(dǎo)樹脂的一部分經(jīng)設(shè)置于LED 元件安裝基板的貫通孔而延伸到LED元件安裝基板的安裝有LED元件體的面這一側(cè)，從而 與多個(gè)LED元件體接合。另外，在本發(fā)明中，在LED光源的制造方法中，將熱傳導(dǎo)樹脂供給到散熱元件上， 將在表面安裝有多個(gè)LED元件體的LED元件安裝基板的背面?zhèn)葔嚎肯蛞驯还┙o了熱傳導(dǎo)樹 脂的散熱元件直到達(dá)到預(yù)定的間隔為止，使熱傳導(dǎo)樹脂擴(kuò)展到散熱元件與LED元件安裝基 板之間，并經(jīng)設(shè)置于LED元件安裝基板的貫通孔，將處于散熱元件和LED元件安裝基板之間 的熱傳導(dǎo)樹脂的一部分?jǐn)D出到LED元件安裝基板的表面，并填充到安裝于表面的多個(gè)LED 元件體之間，在使熱傳導(dǎo)樹脂擴(kuò)展到散熱元件與LED元件安裝基板之間、并使其一部分經(jīng) 貫通孔填充到散熱元件和LED元件安裝基板之間的狀態(tài)下，對(duì)熱傳導(dǎo)樹脂進(jìn)行加熱使其硬 化。另外，在本發(fā)明中，提供一種曝光裝置，其具備曝光光源單元；形成曝光圖案的 曝光圖案形成部；載置基板并能夠向至少一個(gè)方向移動(dòng)的工作臺(tái)單元；以及控制曝光光源 單元、曝光圖案形成部以及工作臺(tái)單元的控制單元，曝光光源單元具有LED光源，LED光源 具有將發(fā)光二極管(LED)芯片連接到形成于陶瓷基體上的電極而構(gòu)成的LED元件體；安 裝有多個(gè)LED元件體的LED元件安裝基板；以及與LED元件安裝基板相接觸從而對(duì)LED元 件體產(chǎn)生的熱進(jìn)行散熱的散熱元件，LED元件安裝基板和散熱元件經(jīng)熱傳導(dǎo)樹脂連接在一 起，該熱傳導(dǎo)樹脂的一部分經(jīng)設(shè)置于LED元件安裝基板的貫通孔而延伸到LED元件安裝基 板的安裝有LED元件體的面這一側(cè)，從而與多個(gè)LED元件體接合。另外，在本發(fā)明中，提供一種曝光方法，在該方法中將從曝光光源單元發(fā)出的曝光 光照射向曝光圖案形成部，將通過照射了曝光光的曝光圖案形成部而成形的光圖案成像于 在表面涂布有抗蝕劑的基板上，通過該成像的光圖案來曝光抗蝕劑，所述曝光方法的特征 在于，曝光光是從曝光光源單元的LED光源發(fā)出的光，該曝光光是從多個(gè)LED元件體發(fā)出的 光，該多個(gè)LED元件體安裝在利用水冷套進(jìn)行冷卻的LED元件安裝基板上，并且在多個(gè)LED 元件體之間填充有熱傳導(dǎo)樹脂。根據(jù)本發(fā)明，安裝在基板上的多個(gè)發(fā)光元件通過熱傳導(dǎo)樹脂而進(jìn)行熱連接，因此， 發(fā)光元件(LED)安裝基板之間的溫度偏差得以減輕。而且，關(guān)于熱傳導(dǎo)性樹脂，由于發(fā)光元 件安裝基板和散熱元件之間通過熱傳導(dǎo)樹脂進(jìn)行連接，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠更加高 效地進(jìn)行從發(fā)光元件安裝基板向散熱元件的散熱。而且，作為發(fā)光元件安裝基板，如果代替現(xiàn)有的樹脂基板而使用了熱傳導(dǎo)性好的 陶瓷基板或者金屬基底基板，則能夠進(jìn)一步降低溫度偏差。由此，能夠減少變成高溫的發(fā)光元件的熱應(yīng)力，能夠提高可靠性。
而且，在上述的LED光源結(jié)構(gòu)中，由于能夠通過與現(xiàn)有的制造工序相同的工序進(jìn) 行制造，因此不需要新設(shè)新的工序，也不需要引入制造裝置。因此，能夠抑制制造成本。另外，通過將本發(fā)明的LED光源應(yīng)用于曝光裝置，能夠以更少的消耗電力來進(jìn)行 圖案的曝光。
圖1是表示本發(fā)明的LED光源的實(shí)施方式1中的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。圖2A是表示實(shí)施例1中的連接基板和散熱元件的接合工序的圖，是表示向散熱元 件4供給了預(yù)定量的熱傳導(dǎo)樹脂5的狀態(tài)的圖。圖2B是表示實(shí)施例1中的連接基板和散熱元件的接合工序的圖，是表示將連接基 板3下壓、在與散熱元件4之間夾有熱傳導(dǎo)樹脂5的狀態(tài)的圖。圖2C是表示實(shí)施例1中的連接基板和散熱元件的接合工序的圖，是表示將連接基 板3下壓到預(yù)定位置、使夾在與散熱元件4之間的熱傳導(dǎo)樹脂5的一部通過貫通孔30而在 連接基板3的上表面蔓延到LED元件基板的間隙的狀態(tài)的圖。圖3是表示本發(fā)明的LED光源的實(shí)施方式2中的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的曝光用LED光源的剖視圖。圖5是表示現(xiàn)有的LED光源元件基板的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖6是表示現(xiàn)有的LED光源的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖7是表示現(xiàn)有的LED背光模塊的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖8是表示現(xiàn)有的LED光源的其他結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖9是表示現(xiàn)有的LED光源的其他結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖10是表示現(xiàn)有的LED光源中的熱的流動(dòng)的剖視圖。圖IlA是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的曝光機(jī)裝置的整體結(jié)構(gòu)的概要圖。圖IlB是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的曝光機(jī)裝置的曝光條件的曲線圖。標(biāo)號(hào)說明UlA =LED光源；2 =LED元件基板；3 發(fā)光元件安裝基板；4 散熱元件；5 熱傳導(dǎo) 樹脂；IOUOaUOb =LED元件基板；11 陶瓷基板；Ila 凹部；12 基板布線；13 =LED元件； 14 連接用金屬線；15 模制樹脂；16 電氣布線用端子；17 發(fā)光元件安裝用基板；17a 焊 錫；18 散熱元件；19 導(dǎo)光板；20 窗部；21 焊錫；22 金屬殼；23 液相氣相散熱裝置；30 貫通孔；32 焊錫；201、201A、201B、211 陶瓷基板；201a 凹部；202 =LED芯片；301 陶瓷基 板；303 連接基板；304 散熱元件；305 熱傳導(dǎo)樹脂；307 凸起；307a 凸起的頂端；308 定位孔；401 陶瓷基板；402 透鏡基板；403 連接基板；404 散熱元件；405 熱傳導(dǎo)樹脂； 410 =LED元件基板；411 窗部；412 透鏡功能元件；500,501 冷卻套(jacket) ；502 亮燈 電源；503 積分器；504 準(zhǔn)直反射鏡；505 掩模；506 工件；507 曝光時(shí)間；508 非曝光時(shí) 間；509 曝光工序時(shí)間。
具體實(shí)施例方式下面，作為本發(fā)明的LED光源、使用該LED光源的LED背光裝置、以及使用該LED背 光裝置的曝光裝置的實(shí)施方式1 4，參照附圖對(duì)應(yīng)用于LED光源、使用該LED光源的LED背光裝置、以及使用該LED背光裝置的曝光裝置的情況進(jìn)行說明。實(shí)施例1圖1是表示本發(fā)明的LED光源的第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)體的剖視圖。在圖1中，該LED光源1具有連接基板3 ；多個(gè)LED元件基板2，其為呈一列或者 呈隔開預(yù)定間隔的多列地排列在該連接基板3上的多個(gè)發(fā)光元件安裝基板；以及散熱元件 4，其為設(shè)置在連接基板3的下表面的散熱器等散熱部件；在LED元件基板2之間以及在連 接基板3和散熱元件4之間的間隙中具有硅酮粘接劑等熱傳導(dǎo)樹脂5。LED元件基板2a c具有與圖5所示的LED元件基板10相同的結(jié)構(gòu)，其具有作 為發(fā)光元件安裝用基板的陶瓷基板201a c，其為2mm 7mm見方，厚度為1. 5 3mm ；LED 芯片202，其是設(shè)置于陶瓷基板201的作為發(fā)光源的發(fā)光元件的0. 2mm 2mm見方的發(fā)光二 極管芯片；以及連接用金屬線203 (或者布線金屬線)，其用于將陶瓷基板201上的、最表面 被0. 3 μ m以上的Au、Ag、或Al等反射率高的金屬覆蓋的布線圖案(未圖示)的預(yù)定位置 與LED芯片202的電極連接起來。陶瓷基板201由氧化鋁或氮化鋁構(gòu)成，因此熱傳導(dǎo)性好，在陶瓷基板201，一方面 在其表面中央部設(shè)置有凹部。在凹部內(nèi)，配置有一個(gè)或者發(fā)光色不同的多個(gè)LED芯片202， 所述LED芯片202配置成與發(fā)光面相反的一側(cè)的面(背面)朝向陶瓷基板201，并且芯片粘 合在設(shè)置于凹部201a內(nèi)的布線圖案(參照?qǐng)D5)的預(yù)定位置上。LED芯片202的發(fā)光面?zhèn)?的電極通過連接用金屬線203與設(shè)置于凹部上的布線圖案(未圖示)的預(yù)定位置線粘合。連接基板3的上表面上排列有多個(gè)陶瓷基板201。連接基板3的用于向LED芯片 202供給電流的布線圖案(未圖示)與設(shè)置于陶瓷基板201背面的布線圖案(未圖示)通 過焊錫(焊藥)32或?qū)щ娦詽{糊相連接。在厚度為0. 5mm到5mm的連接基板3上，設(shè)置有多個(gè)貫通孔30，該貫通孔30貫通 連接基板3的正反面，其直徑為0. 5mm到2mm。通過將貫通孔30的設(shè)置位置設(shè)置于載置陶 瓷基板201的位置的附近，能夠?qū)醾鲗?dǎo)樹脂5高效地供給到陶瓷基板201的側(cè)面。由鋁或者銅制成的熱傳導(dǎo)性優(yōu)良的金屬構(gòu)成的散熱元件4與位于其上表面的連 接基板3經(jīng)熱傳導(dǎo)樹脂5接合。為了進(jìn)行熱傳導(dǎo)，熱傳導(dǎo)樹脂5是在硅酮樹脂或者環(huán)氧類樹脂中混合了氧化鋁、 炭、氧化鈦、二氧化硅等絕緣體添加劑而成的物質(zhì)，熱傳導(dǎo)樹脂5是熱傳導(dǎo)率為0. 5 IOW/ mK、熱膨脹率為2 lOOppm、粘度為10 IOOPas的熱塑性樹脂或者光塑性樹脂。熱傳導(dǎo)樹 脂5與多個(gè)陶瓷基板201a c的背面或者側(cè)面接觸，而且熱傳導(dǎo)樹脂5配置成填埋了連接 基板3的貫通孔30。另外，熱傳導(dǎo)樹脂5將連接基板3的背面和散熱元件4接合起來。根據(jù)圖1的LED光源的結(jié)構(gòu)，多個(gè)陶瓷基板201a c的側(cè)面或者背面與熱傳導(dǎo)樹 脂5連接，因此，高溫的陶瓷基板201b的熱通過熱傳導(dǎo)樹脂5傳到到低溫的陶瓷基板201a 和201c，陶瓷基板201b與陶瓷基板201a和201c的溫度差減小。因此，多個(gè)陶瓷基板201a c中的溫度的偏差減小。針對(duì)每一個(gè)LED輸入2W的功率的情況，在圖6所示的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu) 中，陶瓷基板201b和陶瓷基板201a、c之間的溫度差為7°C，而在圖1的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)填充高 度h (熱傳導(dǎo)樹脂5從連接基板3的表面向上凸出的高度)為Imm左右時(shí)，陶瓷基板201b 與陶瓷基板201a的溫度差在3°C以內(nèi)。另外，通過提高熱傳導(dǎo)樹脂5的填充高度h，能夠擴(kuò)大熱傳導(dǎo)樹脂5與陶瓷基板
8201a c之間的連接面積，因此，從陶瓷基板201a c到熱傳導(dǎo)樹脂5的熱傳導(dǎo)性會(huì)提高。 其結(jié)果為，能夠進(jìn)一步減小陶瓷基板201a與陶瓷基板201b之間的溫度差。接下來，對(duì)LED光源的制造工序進(jìn)行說明。圖2A到圖2C表示連接基板與散熱元件的粘接工序。 在圖2A所示的工序中，在連接基板3安裝有多個(gè)LED元件基板2a c，該多個(gè)LED 元件基板2a c通過回流(reflow)的焊錫的自動(dòng)調(diào)整(selfalignment)而被定位。另外，熱傳導(dǎo)樹脂5例如在使用分裝器(dispenser)(未圖示)調(diào)節(jié)了涂布量的狀 態(tài)下涂布在散熱元件4上。在圖2B所示的工序中，散熱基板4和連接基板3，為了防止在疊合時(shí)發(fā)生位置偏 移，例如在通過位置對(duì)準(zhǔn)用的引導(dǎo)件(未圖示)等進(jìn)行了位置對(duì)準(zhǔn)之后，從上方施加壓力以 將散熱基板4和連接基板3的背面通過熱傳導(dǎo)樹脂5接合起來。通過壓力而夾在散熱基板 4與連接基板3之間的熱傳導(dǎo)樹脂5的厚度變薄，并同時(shí)在水平面內(nèi)方向擴(kuò)展。在散熱基板 4與連接基板3之間的間隔達(dá)到預(yù)定值的時(shí)刻停止加壓。在連接基板3上，在LED元件2a c的陶瓷基板211a c附近設(shè)置有貫通孔30， 因此，在壓力施加的同時(shí)，熱傳導(dǎo)樹脂5通過貫通孔30被擠出到連接基板3的表面。在圖2C中，進(jìn)一步施加壓力，被擠出到連接基板3的表面的熱傳導(dǎo)樹脂5蔓延到 陶瓷基板211a c的背面或者多個(gè)陶瓷基板211a c之間的間隙中，成為在多個(gè)陶瓷基板 211a c之間填充有熱傳導(dǎo)樹脂5的狀態(tài)，能夠通過熱傳導(dǎo)樹脂5來接合陶瓷基板211a c的側(cè)面或者背面。這里，關(guān)于擠出到連接基板3的表面的熱傳導(dǎo)樹脂5的量，設(shè)定成如下的 量填充在多個(gè)陶瓷基板211a c之間的熱傳導(dǎo)樹脂5的表面的高度不比陶瓷基板211a c的高度高。然后，將熱傳導(dǎo)樹脂5例如通過在150°C左右的高溫下放置一個(gè)小時(shí)的熱處理來 使該熱傳導(dǎo)樹脂5固化。通過固化，熱傳導(dǎo)樹脂5的體積幾乎沒有變化，因此不會(huì)因固化導(dǎo) 致熱傳導(dǎo)樹脂5剝離或者龜裂。這里，對(duì)熱硬化型樹脂進(jìn)行了描述，但是固化方法取決于熱 傳導(dǎo)樹脂5的材料，因此，可以根據(jù)熱傳導(dǎo)樹脂5的材料采用熱硬化以外的光硬化或常溫放 置的硬化方法。關(guān)于這里描述的制造工序，由于能夠通過與現(xiàn)有工序相同的工序來進(jìn)行制 造，因此不需要新設(shè)粘接工序，無需引入制造裝置。因此，能夠抑制制造成本。另外，根據(jù)上述制造方法，能夠?qū)醾鲗?dǎo)樹脂5從陶瓷基板211a c背面供給到 上表面(表面)，因此，能夠在LED元件基板2a c的發(fā)光面不被熱傳導(dǎo)樹脂5弄臟的情況 下供給熱傳導(dǎo)樹脂5。由此，能夠防止作為光源裝置的光照射量的降低。而且，多個(gè)LED元件基板2a c即使以很窄的間隔安裝在連接基板上，由于熱傳 導(dǎo)樹脂5是液體，因此熱傳導(dǎo)樹脂5也能夠進(jìn)入到狹窄的間隙中，從而能夠無間隙地粘接到 陶瓷基板的側(cè)面。因此，即使提高在連接基板3上的安裝密度，也能通過擴(kuò)大陶瓷基板與熱 傳導(dǎo)樹脂的接觸面積，熱傳導(dǎo)性得以提高，陶瓷基板211的溫度偏差縮小。實(shí)施例2圖3是表示本發(fā)明的LED光源的第二實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。 在第二實(shí)施例中，在散熱元件304的上表面，設(shè)置有凸起307，在連接基板303上在 與所述凸起307吻合的位置設(shè)置有定位孔308。通過使凸起307和定位孔308吻合，能夠確 定散熱元件304與連接基板303的相對(duì)位置。
通過使凸起307的高度比連接基板303的厚度要高，凸起的頂端307a成為在連接 基板上從安裝有陶瓷基板301a和b的面(表面)凸出的結(jié)構(gòu)。在這樣的結(jié)構(gòu)中，也經(jīng)過了在實(shí)施方式1中使用圖2A到圖2C說明過的同樣的工 序，由此，如圖3所示供給到散熱元件304和連接基板303之間的熱傳導(dǎo)樹脂305通過連接 基板303的貫通孔309被擠出到連接基板303的表面(安裝有LED元件基板300a、300b的 面)，然后蔓延到多個(gè)LED元件基板300a、300b的陶瓷基板301的背面或者側(cè)面、并進(jìn)一步 蔓延到散熱元件304的凸起307a進(jìn)行接觸。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，經(jīng)熱傳導(dǎo)樹脂305將陶瓷基板301a和b與散熱元件304之間連接起 來，因此，在LED元件基板300a、300b中產(chǎn)生的熱除了實(shí)施方式1中說明過的散熱路徑之 外，還能夠經(jīng)由從陶瓷基板301a和b的側(cè)面通過凸起70傳導(dǎo)到散熱元件304的熱傳導(dǎo)路 徑來進(jìn)行散熱，因此能夠提高LED光源的散熱性。由此，能夠在減少了多個(gè)LED元件基板 300a,300b的陶瓷基板301a和b的溫度偏差的基礎(chǔ)上，降低陶瓷基板301a和b的溫度。實(shí)施例3圖4是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的曝光機(jī)用LED光源的剖視圖。在圖4中，該LED光源IA中，與實(shí)施方式1和2的不同點(diǎn)在于，在LED元件基板 410的陶瓷基板401的上表面設(shè)置有透鏡基板402，在該透鏡基板402設(shè)置有窗部411，并 嵌入有防止光分散用的透鏡功能元件412。透鏡功能元件412將從LED元件基板410發(fā)出 的、擴(kuò)散成放射狀地入射的光轉(zhuǎn)換成平行光。透鏡功能元件412對(duì)于從LED元件發(fā)出的光的波長具有50%以上的透射率，除了 石英等無機(jī)玻璃材料之外，還采用使用硅酮樹脂、丙烯酸、環(huán)氧樹脂等有機(jī)樹脂來成型成透 鏡形狀的元件。作為透鏡功能元件412，可以使用球面透鏡、非球面透鏡、菲涅耳透鏡等。在本實(shí)施方式中，也經(jīng)過了在第一實(shí)施例中使用圖2A到圖2C說明過的同樣的工 序，由此，能夠形成如圖4所示的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，首先，預(yù)先將嵌入有透鏡功能元件 412的透鏡基板402和回流錫焊有多個(gè)LED元件基板410的連接基板403接合起來，在該 狀態(tài)下，使用未圖示的引導(dǎo)件將連接基板403與被供給了熱傳導(dǎo)樹脂405的散熱元件404 位置對(duì)準(zhǔn)，然后將二者壓靠在一起并施加壓力。通過持續(xù)施加該壓力，供給到散熱元件404 與連接基板403之間的熱傳導(dǎo)樹脂405通過連接基板403的貫通孔409被擠出到連接基板 403的表面(安裝有多個(gè)LED元件基板410的面)。該被擠出到連接基板403的表面的熱 傳導(dǎo)樹脂405蔓延到多個(gè)LED元件基板410的陶瓷基板401的背面或者側(cè)面。在這樣熱傳導(dǎo)樹脂405蔓延到多個(gè)LED元件基板410的陶瓷基板401的背面或者 側(cè)面的狀態(tài)下，通過實(shí)施在150°C左右的高溫下放置一個(gè)小時(shí)的加熱處理，熱傳導(dǎo)樹脂405 固化。熱傳導(dǎo)樹脂405幾乎不產(chǎn)生因固化而導(dǎo)致的體積的變化，因此熱傳導(dǎo)樹脂405不會(huì) 因?yàn)楣袒c散熱元件404、連接基板403或LED元件基板410剝離或產(chǎn)生龜裂，能夠提高 散熱元件404、連接基板403以及LED元件基板410之間的熱傳遞。另外，在上述工序中，也可以在回流錫焊有(軟釬焊)LED元件基板410的連接基 板403與散熱元件404之間對(duì)熱傳導(dǎo)樹脂405進(jìn)行加熱使之固化之后，將嵌入有透鏡功能 元件412的透鏡基板402與回流錫焊有LED元件基板410的連接基板403接合起來。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，經(jīng)熱傳導(dǎo)樹脂305將LED元件基板410的陶瓷基板401和散熱元件 404之間連接起來，因此在LED元件基板410中產(chǎn)生的熱能夠經(jīng)由實(shí)施方式1中說明過的散熱路徑進(jìn)行散熱，因此，能夠提高LED光源的散熱性。因此，能夠在減少多個(gè)LED元件基板 410的陶瓷基板401的溫度偏差的基礎(chǔ)上，降低陶瓷基板401的溫度。另外，在本實(shí)施例3中，該情況下的透鏡功能元件412例如也可以使準(zhǔn)直透鏡嵌入 到窗部411中。另外，根據(jù)本實(shí)施例3，如圖4所示，通過在連接基板403的窗部411內(nèi)設(shè)置 透鏡功能元件412，能夠使來自LED元件基板410的光的方向發(fā)生變化而相對(duì)于上方照射面 不擴(kuò)散地垂直地進(jìn)行照射，相對(duì)于與LED光源對(duì)置地光照射平面(未圖示)，能夠獲得沒有 照射強(qiáng)度偏差的面內(nèi)均勻的照射光，而不會(huì)出現(xiàn)從LED元件基板410發(fā)出的光相對(duì)于上方 照射面擴(kuò)散成放射狀的情況。實(shí)施例4圖11是表示將本發(fā)明的LED光源應(yīng)用到無掩模的曝光機(jī)裝置的第四實(shí)施例的曝 光裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例的曝光裝置構(gòu)成為具有光源部500、積分器503、準(zhǔn)直反射鏡 (collimator mirror) 504、圖案生成部505、驅(qū)動(dòng)圖案生成部505的圖案生成驅(qū)動(dòng)部5050、 載置作為被曝光基板的工件506的工件用工作臺(tái)5060、以及控制圖案生成驅(qū)動(dòng)部5050、工 件用工作臺(tái)5060和光源部500的控制部510。放出曝光光的光源部500由多個(gè)光源裝置5001、5002、5003構(gòu)成，各光源裝置
5001、5002、5003為了高效地散熱而安裝于水冷套501。設(shè)置于各光源裝置5001、5002、 5003的連接基板上的布線通過線束(harness) 5021、5022、5023與用于供給電力的亮燈電 源 5024,5025,5026 連接。光源裝置5001、5002、5003的配置或者傾斜角度設(shè)計(jì)成能夠使從光源裝置5001、
5002、5003發(fā)出的光高效地入射到積分器503。光源裝置5001、5002、5003以及積分器503
的各元件在圖11的紙面上在垂直方向呈二維狀地配置。在本實(shí)施例中，曝光用的光源部500采用了在實(shí)施例1至3中說明的那樣的LED 光源。通過采用這樣的LED光源，能夠?qū)Ρ容^大的區(qū)域均勻地進(jìn)行照明，能夠?qū)Υ竺娣e均勻 地進(jìn)行曝光。另外，在照明的寬度方向的范圍內(nèi)能夠使出射光量大致相同，能夠使各LED光源 的壽命大致相同，能夠使光源部500長壽命化。在上述結(jié)構(gòu)中，從光源部500發(fā)出并通過了積分器503的曝光光通過準(zhǔn)直反射鏡 504沿著形成于掩模505的曝光圖案面呈線狀地匯聚(在與附圖垂直的曝光圖案面的長度 方向呈線狀)，并經(jīng)圖案生成部505照射到涂布有抗蝕劑等感光劑的工件506，由此，基于在 圖案生成部505上形成的圖案的光像成像在涂布于工件506上的感光劑(抗蝕劑)上，從 而感光劑被曝光(另外，在圖11所示的曝光裝置的結(jié)構(gòu)中，為了簡化說明，省略了成像光學(xué) 系統(tǒng)的記載)。這里，圖案生成部505通過圖案生成驅(qū)動(dòng)部5050被驅(qū)動(dòng)，并根據(jù)通過工件用工作 臺(tái)5060而向一方向以一定的速度移動(dòng)的工件506的位置而形成曝光用圖案。無掩模曝光 裝置的具體的結(jié)構(gòu)例如使用日本特開2006-250982號(hào)公報(bào)中記載的結(jié)構(gòu)即可。在本實(shí)施例中，在聚光光學(xué)系統(tǒng)中不是使用光透射型的透鏡而是使用準(zhǔn)直反射鏡 504，因此不會(huì)產(chǎn)生曝光光的相差的問題，在使用多波長光作為LED光源的情況下，能夠?qū)?更加細(xì)微的圖案、更加銳利的圖案進(jìn)行曝光。
圖IlB表示曝光時(shí)的光源裝置的曝光條件。在曝光機(jī)的曝光工序中，有工件的搬 入、工件在預(yù)定位置的固定、掩模和工件的位置對(duì)準(zhǔn)、曝光、工件的固定的解除、工件的搬出 這些工序。曝光工序需要10 120秒，但是實(shí)際上對(duì)工件曝光的時(shí)間大約為5 60秒。在現(xiàn)有的使用了水銀燈的曝光機(jī)中，在剛對(duì)水銀燈通電之后，出射光強(qiáng)度由于燈 的溫度變動(dòng)而不穩(wěn)定。因此，需要等待大約30分鐘直到穩(wěn)定為止。因此，在使用現(xiàn)有的水 銀燈光源的曝光機(jī)的情況下，在曝光工序中為了使出射光強(qiáng)度穩(wěn)定，需要使水銀燈始終通 電而點(diǎn)亮。但是，如果使用本發(fā)明的LED電源，則即使是剛通電之后，出射光強(qiáng)度在數(shù)毫秒 之內(nèi)就會(huì)穩(wěn)定，因此，在曝光工序中只要對(duì)LED光源進(jìn)行相當(dāng)于曝光時(shí)間的通電即可，因此 能夠大幅度降低曝光機(jī)的消耗電力。
權(quán)利要求
一種LED光源，其具備將發(fā)光二極管芯片連接到形成于陶瓷基體上的電極而構(gòu)成的LED元件體；安裝有多個(gè)該LED元件體的LED元件安裝基板；以及對(duì)該LED元件安裝基板中產(chǎn)生的熱進(jìn)行散熱的散熱元件，該LED光源的特征在于，熱傳導(dǎo)樹脂介于所述LED元件安裝基板與所述散熱元件之間，該熱傳導(dǎo)樹脂的一部分經(jīng)設(shè)置于所述LED元件安裝基板的貫通孔而延伸到該LED元件安裝基板的安裝有所述LED元件體的面這一側(cè)，從而與所述多個(gè)LED元件體接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其特征在于，在形成于所述陶瓷基體的凹部的內(nèi)部，將所述發(fā)光二極管芯片通過線粘合與形成在所 述陶瓷基體上的電極連接起來。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其特征在于，經(jīng)設(shè)置于所述LED元件安裝基板的貫通孔而延伸到該LED元件安裝基板的安裝有所述 LED元件體的面這一側(cè)的所述熱傳導(dǎo)樹脂，以低于該LED元件體的高度填充在所述多個(gè)LED 元件體之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其特征在于，設(shè)置有針對(duì)從所述LED元件體發(fā)出的光的防止光分散用的透鏡單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述熱傳導(dǎo)樹脂的熱傳導(dǎo)率大于所述LED元件安裝基板的熱傳導(dǎo)率。
6.一種曝光裝置，其具備曝光光源單元；形成曝光圖案的曝光圖案形成部；載置基板 并能夠向至少一個(gè)方向移動(dòng)的工作臺(tái)單元；以及控制所述曝光光源單元、所述曝光圖案形 成部以及所述工作臺(tái)單元的控制單元，所述曝光裝置的特征在于，所述曝光光源單元具有LED光源，該LED光源具有將發(fā)光二極管芯片連接到形成于陶瓷基體上的電極而構(gòu)成的LED元 件體；安裝有多個(gè)該LED元件體的LED元件安裝基板；以及與該LED元件安裝基板相接觸從 而對(duì)所述LED元件體產(chǎn)生的熱進(jìn)行散熱的散熱元件，所述LED元件安裝基板和所述散熱元件經(jīng)熱傳導(dǎo)樹脂連接在一起，該熱傳導(dǎo)樹脂的一 部分經(jīng)設(shè)置于所述LED元件安裝基板的貫通孔而延伸到該LED元件安裝基板的安裝有所述 LED元件體的面這一側(cè)，從而與所述多個(gè)LED元件體接合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曝光裝置，其特征在于，所述曝光圖案形成部根據(jù)由所述工作臺(tái)單元驅(qū)動(dòng)的基板的位置來改變對(duì)該基板進(jìn)行 曝光的圖案的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曝光裝置，其特征在于，所述曝光光源單元具有水冷套，通過該水冷套對(duì)所述LED光源進(jìn)行冷卻。
9.一種LED光源的制造方法，其特征在于，將熱傳導(dǎo)樹脂供給到散熱元件上，將在表面安裝有多個(gè)LED元件體的LED元件安裝基 板的背面?zhèn)葔嚎肯蛞驯还┙o了所述熱傳導(dǎo)樹脂的散熱元件直到達(dá)到預(yù)定的間隔為止，使所 述熱傳導(dǎo)樹脂擴(kuò)展到所述散熱元件與所述LED元件安裝基板之間，并經(jīng)設(shè)置于所述LED元 件安裝基板的貫通孔，將處于所述散熱元件和所述LED元件安裝基板之間的所述熱傳導(dǎo)樹脂的一部分?jǐn)D出到所述LED元件安裝基板的表面，并填充到安裝于該表面的多個(gè)LED元件 體之間，在使所述熱傳導(dǎo)樹脂擴(kuò)展到所述散熱元件與所述LED元件安裝基板之間、并使其 一部分經(jīng)所述貫通孔填充到所述散熱元件和所述LED元件安裝基板之間的狀態(tài)下，對(duì)所述 熱傳導(dǎo)樹脂進(jìn)行加熱使其硬化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED光源的制造方法，其特征在于，所述LED元件體通過將發(fā)光二極管芯片利用線粘合連接到形成于陶瓷基體上的電極 而形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED光源的制造方法，其特征在于，所述熱傳導(dǎo)樹脂的熱傳導(dǎo)率大于所述LED元件安裝基板的熱傳導(dǎo)率。
12.一種使用了 LED光源的曝光方法，在該曝光方法中，將從曝光光源單元發(fā)出的曝光 光照射向曝光圖案形成部，將通過照射了該曝光光的曝光圖案形成部而成形的光圖案成像 于在表面涂布有抗蝕劑的基板上，通過該成像的光圖案來曝光所述抗蝕劑，所述曝光方法的特征在于，所述曝光光是從所述曝光光源單元的LED光源發(fā)出的光，所述曝光光是從該LED光源 的多個(gè)LED元件體發(fā)出的光，該LED光源中，多個(gè)LED元件體安裝在利用水冷套進(jìn)行冷卻的 LED元件安裝基板上，并且在多個(gè)LED元件體之間填充有熱傳導(dǎo)樹脂。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的使用了LED光源的曝光方法，其特征在于，所述基板載置在至少能夠向一個(gè)方向移動(dòng)的工作臺(tái)上，所述曝光圖案形成部根據(jù)通過 所述工作臺(tái)而向一個(gè)方向移動(dòng)的基板的位置來改變曝光所述基板的圖案的形狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種LED光源、其制造方法、使用LED光源的曝光裝置及曝光方法，能夠通過簡單的結(jié)構(gòu)，抑制多個(gè)發(fā)光元件安裝基板之間的溫度偏差，同時(shí)能夠提高發(fā)光原家安裝基板的散熱特性。在LED光源中具備將發(fā)光二極管(LED)芯片連接到形成于陶瓷基體上的電極而構(gòu)成的LED元件體；安裝有多個(gè)LED元件體的LED元件安裝基板；以及對(duì)LED元件安裝基板中產(chǎn)生的熱進(jìn)行散熱的散熱元件，在該LED光源中，使熱傳導(dǎo)樹脂介于LED元件安裝基板和散熱元件之間，該熱傳導(dǎo)樹脂的一部分經(jīng)設(shè)置于LED元件安裝基板的貫通孔而鼓出到LED元件安裝基板的安裝有LED元件體的面這一側(cè)，從而與多個(gè)LED元件體接合。
文檔編號(hào)H01L33/64GK101937910SQ20101020525
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者石田進(jìn), 秦昌平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立高新技術(shù)