JP2005159045A - Semiconductor light emitting element mounting member and light emitting diode using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体発光素子を用いて発光ダイオードを形成するために用いる新規な半導体発光素子搭載部材と、当該半導体発光素子搭載部材に半導体発光素子を搭載した発光ダイオードとに関するものである。 The present invention relates to a novel semiconductor light emitting element mounting member used for forming a light emitting diode using a semiconductor light emitting element, and a light emitting diode in which a semiconductor light emitting element is mounted on the semiconductor light emitting element mounting member.
半導体基板上に発光層や電極層などを形成したチップ状の半導体発光素子を用いて発光ダイオードを形成する場合は、例えば開口と対向する底面を、当該半導体発光素子を搭載するための搭載部とした凹部を有するパッケージなどを用いるのが一般的である（例えば特許文献１参照）。また発光ダイオードの発光効率を向上するために、特許文献１記載の発明では、上記凹部を、底面側から開口側へ向けて外方に拡がった形状（すり鉢状）に形成するとともに、その内面を、半導体発光素子からの光を反射しうる金属膜にて被覆している。
When a light emitting diode is formed using a chip-shaped semiconductor light emitting element in which a light emitting layer, an electrode layer, or the like is formed on a semiconductor substrate, for example, a bottom surface facing the opening is mounted on a mounting portion for mounting the semiconductor light emitting element. In general, a package having a concave portion is used (see, for example, Patent Document 1). Further, in order to improve the light emission efficiency of the light emitting diode, in the invention described in
かかるパッケージの搭載部に半導体発光素子を搭載し、次いで凹部に蛍光体および／または保護樹脂を充てんして、搭載した半導体発光素子を封止するとともに、光の取り出し方向である開口を、必要に応じて封止キャップやレンズなどで閉じることによって発光ダイオードが製造される。
上記特許文献１に記載のパッケージは、半導体発光素子を搭載するためのセラミック基体上に、上記凹部を形成するための部材（セラミック窓枠）を積層して構成される。また、かかるセラミック基体、およびセラミック窓枠のもとになるセラミックスとして従来は、アルミナが一般的であった。しかしアルミナは熱伝導率が低いため、特に最近の、半導体発光素子の高出力化に十分に対応する放熱性能が得られないという問題があった。
The package described in
そこで、熱伝導率が高く放熱性能に優れた窒化アルミニウムなどを用いて上記のパッケージを形成することが検討されたが、かかる放熱性能に優れたセラミックスの多くは加工性が良好でなく、特に前記のようにすり鉢状の凹部などの複雑な形状を有するセラミック窓枠を形成するのが困難であって製造コストが極めて高くつくという問題があった。 Therefore, it has been studied to form the above package using aluminum nitride or the like having high thermal conductivity and excellent heat dissipation performance. However, many ceramics excellent in heat dissipation performance are not good in workability, As described above, there is a problem that it is difficult to form a ceramic window frame having a complicated shape such as a mortar-shaped recess, and the manufacturing cost is extremely high.
また上記特許文献１では、セラミック基体とセラミック窓枠、さらにはこの両者の表面に設けた、半導体発光素子搭載のための電極層や、半導体発光素子からの光を反射するための反射層などとして機能する金属膜の下地層となるＭｏ層やＷ層を、セラミックグリーンシートとメタライズペーストとを用いて高温で焼成、一体化する積層コファイア法によって形成している。
In
ところがかかる方法では、Ｍｏ層やＷ層のもとになるメタライズペーストを、精度の低い印刷法によってセラミックグリーンシートの表面に印刷しなければならない上、焼成時に高温の熱履歴を受けてこれらの部材が熱変形を生じやすいため、上記Ｍｏ層やＷ層の上にめっき法などによって形成する電極層や反射層を微細な形状に、精度良くパターン形成するのが難しいという問題があった。また電極層や反射層は、上記のようにＭｏ層やＷ層の上にめっき法などによって形成されるため、特に短波長の光の反射率に優れるものの、めっき法による膜化が困難なＡｌ膜などを形成するのが難しいという問題もあった。 However, in such a method, the metallized paste that is the basis of the Mo layer or W layer must be printed on the surface of the ceramic green sheet by a low-precision printing method, and these members are subjected to a high-temperature thermal history during firing. However, it is difficult to pattern the electrode layer and the reflective layer formed on the Mo layer and W layer by a plating method in a fine shape with high accuracy. In addition, since the electrode layer and the reflective layer are formed on the Mo layer and the W layer by the plating method as described above, it is particularly excellent in the reflectance of light having a short wavelength, but it is difficult to form a film by the plating method. There was also a problem that it was difficult to form a film.
加工性を向上するために、放熱性能に優れたセラミック基体と、金属製の窓枠とを組み合わせることも検討された。しかし金属であっても、窓枠に対応した複雑な形状に形成するためには様々な加工を施す必要があることから、加工性の改善効果はさほど顕著ではなく、依然として製造コストが高くつくという問題があった。 In order to improve workability, it was also considered to combine a ceramic base having excellent heat dissipation performance with a metal window frame. However, even if it is metal, it is necessary to perform various processing to form a complicated shape corresponding to the window frame, so the improvement effect of workability is not so remarkable, and the manufacturing cost is still high. There was a problem.
この発明の目的は、特に窓枠が、これまでよりさらに加工性のよい材料で形成されているためより一層の低コスト化が可能である上、放熱性能にも優れており、しかも窓枠や基体の表面に、電極層、反射層などを微細な形状に精度良くパターン形成したり、特に短波長の光の反射効率にすぐれたＡｌ膜などを形成したりすることができる新規な半導体発光素子搭載部材と、それを用いた発光ダイオードとを提供することにある。 The object of the present invention is that, in particular, the window frame is made of a material having better workability than before, so that the cost can be further reduced, and the heat dissipation performance is excellent. A novel semiconductor light emitting device capable of forming an electrode layer, a reflective layer, etc., in a fine shape with high precision on the surface of a substrate, or forming an Al film, etc., particularly excellent in the reflection efficiency of light having a short wavelength. It is in providing a mounting member and a light emitting diode using the same.
請求項１記載の発明は、熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上で、かつ熱膨張係数が１５×１０−６／℃以下であり、半導体発光素子を搭載するための第１の高放熱部材を含む基体と、この基体に対して、少なくとも１層の接合層を介して接合、一体化した、半導体発光素子からの光を反射するための反射部を有する耐熱樹脂部材とを備えることを特徴とする半導体発光素子搭載部材である。
The invention according to
請求項２記載の発明は、基体が、熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上で、かつ熱膨張係数が５０×１０−６／℃以下である第２の高放熱部材をも有しており、耐熱樹脂部材を、この第２の高放熱部材に対して、少なくとも１層の接合層を介して接合、一体化した請求項１記載の半導体発光素子搭載部材である。
In the invention described in
請求項３記載の発明は、基体が第１の高放熱部材のみからなり、耐熱樹脂部材を、この第１の高放熱部材に対して、少なくとも１層の接合層を介して接合、一体化した請求項１記載の半導体発光素子搭載部材である。
According to a third aspect of the present invention, the base body is composed only of the first high heat dissipation member, and the heat-resistant resin member is bonded and integrated with the first high heat dissipation member via at least one bonding layer. A semiconductor light emitting element mounting member according to
請求項４記載の発明は、基体を構成する第１および第２の高放熱部材のうちの少なくとも一方に、半導体発光素子搭載のための電極層、および半導体発光素子からの光を反射するための反射層のうちの少なくとも一方として機能する金属膜を設けるとともに、この金属膜の最表面の少なくとも一部を、Ａｇ、Ａｌまたはこれらの合金にて形成した請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光素子搭載部材である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electrode layer for mounting a semiconductor light emitting element on at least one of the first and second high heat dissipation members constituting the base, and a light for reflecting light from the semiconductor light emitting element. The metal film functioning as at least one of the reflective layers is provided, and at least a part of the outermost surface of the metal film is formed of Ag, Al, or an alloy thereof. It is a semiconductor light emitting element mounting member.
請求項５記載の発明は、耐熱樹脂部材の反射部を、当該耐熱樹脂部材の表面に形成した金属膜にて形成するとともに、この金属膜の最表面の少なくとも一部を、Ａｇ、Ａｌまたはこれらの合金にて形成した請求項１記載の半導体発光素子搭載部材である。
According to a fifth aspect of the present invention, the reflective portion of the heat resistant resin member is formed of a metal film formed on the surface of the heat resistant resin member, and at least a part of the outermost surface of the metal film is made of Ag, Al, or these. The semiconductor light emitting element mounting member according to
請求項６記載の発明は、耐熱樹脂部材の反射部を、当該耐熱樹脂部材の表面に形成した金属膜にて形成するとともに、この金属膜の、最表面の中心線平均粗さＲａを１μｍ未満とした請求項１記載の半導体発光素子搭載部材である。
According to the sixth aspect of the present invention, the reflective portion of the heat resistant resin member is formed of a metal film formed on the surface of the heat resistant resin member, and the center line average roughness Ra of the outermost surface of the metal film is less than 1 μm. The semiconductor light-emitting element mounting member according to
請求項７記載の発明は、インサート成形により、耐熱樹脂部材と、当該耐熱樹脂部材を貫通する、半導体発光素子への配線用の金属リードとを一体化した請求項１記載の半導体発光素子搭載部材である。
The invention according to claim 7 is the semiconductor light emitting element mounting member according to
請求項８記載の発明は、金属リードの最表面の少なくとも一部を、Ａｇ、Ａｌまたはこれらの合金にて形成した請求項７記載の半導体発光素子搭載部材である。 The invention according to claim 8 is the semiconductor light emitting element mounting member according to claim 7, wherein at least a part of the outermost surface of the metal lead is formed of Ag, Al, or an alloy thereof.
請求項９記載の発明は、第１の高放熱部材を、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ、Ａｌ−ＳｉＣ、Ｓｉ−ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｗ、およびＭｏからなる群より選ばれた少なくとも一種を含む材料にて形成した請求項１記載の半導体発光素子搭載部材である。
The invention according to claim 9 is characterized in that the first high heat dissipation member is at least selected from the group consisting of AlN, SiC, Cu—W, Cu—Mo, Al—SiC, Si—SiC, Si, W, and Mo. The semiconductor light emitting element mounting member according to
請求項１０記載の発明は、第２の高放熱部材を、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｗ、Ｍｏ、およびＣｕ−Ｍｏからなる群より選ばれた少なくとも一種を含む材料にて形成した請求項２記載の半導体発光素子搭載部材である。 According to a tenth aspect of the present invention, the second high heat dissipation member is formed of a material containing at least one selected from the group consisting of Cu, Al, Fe, W, Mo, and Cu-Mo. This is a semiconductor light emitting element mounting member.
請求項１１記載の発明は、耐熱樹脂部材の、２６０℃で６０秒間の加熱後の寸法変化率が１％以下である請求項１記載の半導体発光素子搭載部材である。
The invention according to
請求項１２記載の発明は、耐熱樹脂部材が平均粒径１〜１０μｍの無機フィラーを含んでおり、当該耐熱樹脂部材の熱膨張係数が３０×１０−６／℃以下である請求項１記載の半導体発光素子搭載部材である。
In the invention described in
請求項１３記載の発明は、耐熱樹脂部材を、電離放射線の照射によって架橋させた架橋ポリエステル樹脂にて形成した請求項１記載の半導体発光素子搭載部材である。 A thirteenth aspect of the present invention is the semiconductor light-emitting element mounting member according to the first aspect, wherein the heat-resistant resin member is formed of a cross-linked polyester resin that is cross-linked by irradiation with ionizing radiation.
請求項１４記載の発明は、請求項１記載の半導体発光素子搭載部材のうち第１の高放熱部材に半導体発光素子を搭載し、かつ搭載した半導体発光素子を蛍光体および保護樹脂のうちの少なくとも一方によって封止するとともに、半導体発光素子からの光の取り出し方向にレンズを配設したことを特徴とする発光ダイオードである。 According to a fourteenth aspect of the present invention, a semiconductor light emitting element is mounted on the first high heat dissipation member of the semiconductor light emitting element mounting member according to the first aspect, and the mounted semiconductor light emitting element is at least one of a phosphor and a protective resin. The light emitting diode is characterized in that it is sealed by one side and a lens is disposed in the direction of taking out light from the semiconductor light emitting element.
請求項１記載の発明によれば、半導体発光素子からの光を反射するための反射部を有する窓枠等の部材を耐熱樹脂部材にて形成しており、かかる耐熱樹脂部材は加工性に優れ、射出成形法などの種々の成形方法によって任意の形状に形成することが容易である上、射出成形法などによれば同じ形状のものを大量に製造することもできるため、半導体発光素子搭載部材の、より一層の低コスト化が可能となる。
According to invention of
また請求項１記載の発明によれば、上記の耐熱樹脂部材を、熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上で、かつ熱膨張係数が１５×１０−６／℃以下という、放熱性能に優れ、かつ半導体発光素子との熱膨張差の小さい材料からなる第１の高放熱部材を含む基体と組み合わせているため、半導体発光素子搭載部材は、放熱性能や信頼性にも優れたものとなる。
According to the invention of
しかも請求項１記載の発明では、上記耐熱樹脂部材と基体とを、少なくとも１層の接合層を介して接合、一体化しているため、あらかじめ焼結した第１の高放熱部材や、あらかじめ成形した耐熱樹脂部材の表面などに、その後、耐熱樹脂部材と基体とを上記接合層を介して接合、一体化する前後いずれかの任意の工程で、電極層や反射層となる金属膜を、例えばフォトリソグラフィーなどを利用して精度良く形成することができる。このため当該電極層、反射層などを、例えば１００μｍ以下の微細な形状にパターン形成することができる。詳しくはパターン間の間隔やパターン幅、パターンの平面形状などの最小値を１００μｍ以下、特に５０μｍ未満の高い精度で微細形成することができる。このため半導体発光素子のフリップチップ実装などが可能となる。また、前記のように特に短波長の光の反射率に優れるものの、めっきなどによる膜化が困難なＡｌ膜などを形成することもできる。 In addition, in the first aspect of the present invention, the heat-resistant resin member and the base are joined and integrated through at least one joining layer, so that the first high heat dissipation member sintered in advance or molded in advance. A metal film to be used as an electrode layer or a reflective layer is formed, for example, on a surface of the heat-resistant resin member or the like in any step before or after the heat-resistant resin member and the substrate are joined and integrated via the joining layer. It can be formed with high precision using lithography or the like. For this reason, the said electrode layer, a reflection layer, etc. can be patterned in the fine shape of 100 micrometers or less, for example. Specifically, the minimum values such as the interval between patterns, the pattern width, and the planar shape of the pattern can be finely formed with high accuracy of 100 μm or less, particularly less than 50 μm. For this reason, it is possible to perform flip-chip mounting of a semiconductor light emitting element. Further, as described above, it is possible to form an Al film or the like that is particularly excellent in the reflectance of light having a short wavelength but is difficult to form by plating or the like.
また請求項２記載の発明によれば、基体を、上記第１の高放熱部材と、それよりも安価な、熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上で、かつ熱膨張係数が５０×１０−６／℃以下である第２の高放熱部材とで形成するとともに、耐熱樹脂部材を、当該第２の高放熱部材に対して接合、一体化しており、第１の高放熱部材は、少なくとも半導体発光素子を搭載しうる大きさがあればよく、できる限り小型化することができるため、半導体発光素子搭載部材の、より一層の低コスト化が可能となる。
According to the invention described in
一方、請求項３記載の発明によれば、基体を、第１の高放熱部材のみで形成して、耐熱樹脂部材を、この第１の高放熱部材に対して、少なくとも１層の接合層を介して接合、一体化しており、半導体発光素子搭載部材の構造や組み立て工程を簡略化できるため、やはりより一層の低コスト化が可能となる。 On the other hand, according to the third aspect of the present invention, the base body is formed of only the first high heat dissipation member, and the heat resistant resin member is provided with at least one bonding layer with respect to the first high heat dissipation member. Since the structure and the assembly process of the semiconductor light emitting element mounting member can be simplified, the cost can be further reduced.
請求項４記載の発明によれば、基体を構成する第１および第２の高放熱部材のうちの少なくとも一方に金属膜を設けるとともに、その最表面の少なくとも一部を、半導体発光素子からの光、中でも波長６００ｎｍ以下の短波長の光を高い反射率で反射することができる、Ａｇ、Ａｌまたはこれらの合金にて形成しているため、半導体発光素子の発光効率、特に蛍光体と組み合わせて白色発光させるために用いる短波長の半導体発光素子の発光効率を向上できるという利点がある。 According to invention of Claim 4, while providing a metal film in at least one of the 1st and 2nd high thermal radiation member which comprises a base | substrate, at least one part of the outermost surface is made into the light from a semiconductor light-emitting device. In particular, it is made of Ag, Al, or an alloy thereof that can reflect light having a short wavelength of 600 nm or less with high reflectance. There is an advantage that the light emission efficiency of the short-wavelength semiconductor light-emitting element used for light emission can be improved.
また請求項５記載の発明によれば、耐熱樹脂部材の反射部を金属膜にて形成するとともに、この金属膜の最表面の少なくとも一部を、上記Ａｇ、Ａｌまたはこれらの合金にて形成しているため、同様に半導体発光素子の発光効率、特に短波長の半導体発光素子の発光効率を向上することができる。 According to the invention of claim 5, the reflective portion of the heat-resistant resin member is formed of a metal film, and at least a part of the outermost surface of the metal film is formed of the Ag, Al, or an alloy thereof. Therefore, similarly, the light emission efficiency of the semiconductor light emitting element, particularly the light emission efficiency of the short wavelength semiconductor light emitting element can be improved.
さらに請求項６記載の発明によれば、上記反射部としての金属膜の、最表面の中心線平均粗さＲａを１μｍ未満として光沢度を向上しているため、やはり半導体発光素子の発光効率を、この場合は発光波長にかかわらず、向上することができる。 Furthermore, according to the invention described in claim 6, since the glossiness is improved by setting the center line average roughness Ra of the outermost surface of the metal film as the reflective portion to less than 1 μm, the luminous efficiency of the semiconductor light emitting device is also improved. In this case, it can be improved regardless of the emission wavelength.
請求項７記載の発明によれば、耐熱樹脂部材と、当該耐熱樹脂部材を貫通する金属リードとを、インサート成形によって１工程で一体形成できるため、かかる金属リードを有する半導体発光素子搭載部材のさらなる低コスト化が可能である。 According to the seventh aspect of the present invention, since the heat-resistant resin member and the metal lead penetrating the heat-resistant resin member can be integrally formed in one step by insert molding, the semiconductor light-emitting element mounting member having such a metal lead is further provided. Cost reduction is possible.
また請求項８記載の発明では、上記金属リードの表面を、前記Ａｇ、Ａｌまたはこれらの合金にて形成しているため、この場合もやはり半導体発光素子の発光効率、特に短波長の半導体発光素子の発光効率を向上することができる。 In the invention according to claim 8, since the surface of the metal lead is formed of the Ag, Al or an alloy thereof, the light emission efficiency of the semiconductor light emitting device, in particular, the semiconductor light emitting device having a short wavelength is also used in this case. The luminous efficiency of can be improved.
第１の高放熱部材を形成する、前述した、熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上で、かつ熱膨張係数が１５×１０−６／℃以下という放熱性能を満足する材料としては、請求項９に記載したように、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ、Ａｌ−ＳｉＣ、Ｓｉ−ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｗ、およびＭｏからなる群より選ばれた少なくとも一種を含む材料を用いるのが好ましい。 As the material that forms the first high heat dissipation member and satisfies the heat dissipation performance described above, which has a thermal conductivity of 80 W / mK or more and a thermal expansion coefficient of 15 × 10 −6 / ° C. or less, As described, it is preferable to use a material containing at least one selected from the group consisting of AlN, SiC, Cu—W, Cu—Mo, Al—SiC, Si—SiC, Si, W, and Mo.
また第２の高放熱部材を形成する、熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上で、かつ熱膨張係数が５０×１０−６／℃以下という放熱性能を満足する材料としては、請求項１０に記載したように、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｗ、Ｍｏ、およびＣｕ−Ｍｏからなる群より選ばれた少なくとも一種を含む材料を用いるのが好ましい。 In addition, the material that forms the second high heat dissipation member and has a heat conductivity of 80 W / mK or more and a thermal expansion coefficient of 50 × 10 −6 / ° C. or less is described in claim 10. Thus, it is preferable to use a material containing at least one selected from the group consisting of Cu, Al, Fe, W, Mo, and Cu—Mo.
さらに耐熱樹脂部材としては、例えば鉛フリーのはんだリフローによる、半導体発光素子搭載部材の、配線基板等への実装などを可能とする耐熱性を確保するため、請求項１１に記載したように、２６０℃で６０秒間の加熱後の寸法変化率が１％以下であるものを用いるのが好ましい。
Furthermore, as the heat-resistant resin member, in order to ensure heat resistance that enables mounting of the semiconductor light-emitting element mounting member on a wiring board or the like by, for example, lead-free solder reflow, as described in
また、かかる耐熱樹脂部材としては、その熱膨張係数を第１および／または第２の高放熱部材の熱膨張係数に近づけることによって、上記はんだリフローによる半導体発光素子搭載部材の実装時や、高出力の半導体発光素子を発光させる使用時などの熱履歴による熱応力を低減するため、請求項１２に記載したように、平均粒径１〜１０μｍの無機フィラーを含んでおり、熱膨張係数が３０×１０−６／℃以下であるものを用いるのが好ましい。 Moreover, as such a heat-resistant resin member, the thermal expansion coefficient thereof is brought close to the thermal expansion coefficient of the first and / or second high heat dissipation member, so that the semiconductor light-emitting element mounting member is mounted by the above-described solder reflow or a high output. In order to reduce thermal stress due to thermal history during use, such as when the semiconductor light-emitting element is used, the inorganic filler having an average particle diameter of 1 to 10 μm is included and the thermal expansion coefficient is 30 ×. It is preferable to use one having a temperature of 10 −6 / ° C. or lower.
また上記の耐熱樹脂部材としては、所定の形状に成形するための加工性と、成形後の耐熱性とを考慮すると、架橋性を有する未架橋のポリエステル樹脂を、耐熱樹脂部材の形状に成形後、電離放射線の照射によって架橋させた、請求項１３記載の架橋ポリエステル樹脂が好ましい。
In addition, as the above heat-resistant resin member, in consideration of workability for molding into a predetermined shape and heat resistance after molding, an uncrosslinked polyester resin having crosslinkability is molded into the shape of the heat-resistant resin member. The crosslinked polyester resin according to
さらに請求項１４記載の発光ダイオードは、上記の半導体発光素子搭載部材を使用したものゆえ、低コスト化が可能である上、当該半導体発光素子搭載部材が放熱性能に優れるため、特に高出力の半導体発光素子を組み込んだ場合に、発光効率等を向上するとともに、長寿命化が可能となる。 Furthermore, since the light-emitting diode according to claim 14 uses the semiconductor light-emitting element mounting member, the cost can be reduced and the semiconductor light-emitting element mounting member has excellent heat dissipation performance. When a light emitting element is incorporated, the light emission efficiency and the like can be improved and the life can be extended.
図１(a)は、この発明の半導体発光素子搭載部材ＢＬの、実施の形態の一例を示す断面図である。また図２は、上記例の半導体発光素子搭載部材ＢＬを基材１と耐熱樹脂部材２とに分解した状態を示す一部切り欠き斜視図である。
FIG. 1A is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a semiconductor light emitting element mounting member BL of the present invention. FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a state in which the semiconductor light emitting element mounting member BL of the above example is disassembled into a
これらの図に見るように、この例の半導体発光素子搭載部材ＢＬのうち基材１は、平面形状が矩形状である平板状の第２の高放熱部材１２と、当該第２の高放熱部材１２の、図において上面１２０の面方向中央に、接合層ＡＬ１を介して接合、一体化された、上面１１０を半導体発光素子〔図１(b)中のＬＥ１〕の搭載面とした、同様に平面形状が矩形状である平板状で、かつ上記第２の高放熱部材１２よりも面方向の大きさが小さい第１の高放熱部材１１とを備えている。
As seen in these drawings, the
上記のうち第１の高放熱部材１１は、前記のように熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上で、かつ熱膨張係数が１５×１０−６／℃以下である必要がある。熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ未満では放熱性が不十分であるため、搭載した半導体発光素子ＬＥ１が、発光時の自身の発熱によって早期に劣化、損傷してしまう。
Of the above, the first high
また熱膨張係数が１５×１０−６／℃を超える場合には、半導体発光素子ＬＥ１との熱膨張係数の差が大きくなりすぎる。そして第１の高放熱部材１１の上面１１０に半導体発光素子ＬＥ１を実装する際の熱履歴や、半導体発光素子搭載部材ＢＬを配線基板等に実装する際の、前述したはんだリフローなどによる熱履歴、あるいは半導体発光素子ＬＥ１の発光時の発熱などによって第１の高放熱部材１１が膨張収縮した際に過大な応力が加わるなどして、半導体発光素子ＬＥ１が破損したり、両者間の接合が外れたりするおそれがある。
On the other hand, when the thermal expansion coefficient exceeds 15 × 10 −6 / ° C., the difference in thermal expansion coefficient from the semiconductor light emitting element LE1 becomes too large. And the thermal history when mounting the semiconductor light emitting element LE1 on the
上記の条件を満足する第１の高放熱部材１１を形成しうる材料としては、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ、Ａｌ−ＳｉＣ、Ｓｉ−ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏなどを含む材料を挙げることができる。
Materials that can form the first high
なお機械的強度などの、第１の高放熱部材１１の他の物性との兼ね合いや、あるいは製造コストなどを考慮すると、当該第１の高放熱部材１１の熱伝導率は、上記の範囲内でも特に３００Ｗ／ｍＫ以下とするのが好ましい。また第１の高放熱部材１１の熱膨張係数は、半導体発光素子ＬＥ１との熱膨張差をできるだけ小さくすることを考慮すると、上記の範囲内でも特に４×１０−６〜７×１０−６／℃とするのが好ましい。
In consideration of the balance with other physical properties of the first high
また第１の高放熱部材１１の、面方向の大きさは、搭載する半導体発光素子ＬＥ１の、面方向の大きさの４倍以下であるのが好ましい。第１の高放熱部材１１の、面方向の大きさが上記の範囲を超える場合には、基材１を第１および第２の高放熱部材１１、１２で構成して、第１の高放熱部材１１を小型化したことによるコストダウンの効果が不十分になるおそれがある。なお第１の高放熱部材１１の、面方向の大きさは、半導体発光素子ＬＥ１を搭載する際の作業性を向上することを考慮すると、当該半導体発光素子ＬＥ１の、面方向の大きさの１．０５倍以上であるのが好ましい。
Moreover, it is preferable that the magnitude | size of the surface direction of the 1st high
また第２の高放熱部材１２は、これも前記のように熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上で、かつ熱膨張係数が５０×１０−６／℃以下であるのが好ましい。熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ未満では放熱性が不十分であるため、第１の高放熱部材１１上に搭載した半導体発光素子ＬＥ１が、発光時の自身の発熱によって早期に劣化、損傷してしまうおそれがある。
As described above, the second high
また熱膨張係数が５０×１０−６／℃を超える場合には、第１の高放熱部材１１との熱膨張係数の差が大きくなりすぎる。そして第１の高放熱部材１１の上面１１０に半導体発光素子ＬＥ１を実装する際の熱履歴や、半導体発光素子搭載部材ＢＬを配線基板等に実装する際の、はんだリフローなどによる熱履歴、あるいは半導体発光素子ＬＥ１の発光時の発熱などによって第２の高放熱部材１２が膨張収縮した際に過大な応力が加わるなどして、半導体発光素子ＬＥ１や第１の高放熱部材１１が破損したり、上記３者間の、いずれかの接合が外れたりするおそれがある。
When the thermal expansion coefficient exceeds 50 × 10 −6 / ° C., the difference in thermal expansion coefficient with the first high
上記の条件を満足する第２の高放熱部材１２を形成しうる材料としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ−Ｍｏなどの金属を挙げることができる。なお基材１を第１および第２の高放熱部材１１、１２に分けたことによる、前述したコストダウンの効果をより一層、効果的なものとするためには、第１の高放熱部材１１をＷ、Ｍｏ、Ｃｕ−Ｍｏなどの金属で形成する場合、第２の高放熱部材１２は、上記例示のうちＷ、Ｍｏ、Ｃｕ−Ｍｏ以外の他の金属にて形成するのが好ましい。
Examples of a material that can form the second high
また機械的強度などの、第２の高放熱部材１２の他の物性との兼ね合いや、あるいは製造コストなどを考慮すると、当該第２の高放熱部材１２の熱伝導率は、上記の範囲内でも特に４００Ｗ／ｍＫ以下とするのが好ましく、熱膨張係数は、上記の範囲内でも特に１５×１０−６〜２５×１０−６／℃とするのが好ましい。
In consideration of the balance with other physical properties of the second high
耐熱樹脂部材２は、外形が、上記第２の高放熱部材１２の平面形状と一致する矩形状に形成され、当該第２の高放熱部材１２の上面１２０に、接合層ＡＬ２を介して接合、一体化されたものであって、中央に、第２の高放熱部材１２と接合、一体化した状態で、第１の高放熱部材１１と、その上面１１０に搭載される半導体発光素子ＬＥ１とを収容する凹部を構成するための通孔２１を有している。
The heat-
また通孔２１は、そのうち下部内周面２１ａが、第１の高放熱部材１１を囲む矩形状とされ、上部内周面２１ｂが、半導体発光素子ＬＥ１からの光を上部開口２１ｃを通して図において上方に反射させるために、凹部の底面（第２の高放熱部材１２の上面１２０）側から開口２１ｃ側へ向けて外方に拡がったすり鉢状とされている。また、上記通孔２１のうちすり鉢状の上部内周面２１ｂと、それに続く耐熱樹脂部材２の上面２０には、反射部としての金属膜２２を形成してある。なお耐熱樹脂部材２の上面２０には、後述するようにレンズＬＳや封止キャップが接着される場合があり、その場合には接着強度を高めるために、当該上面２０上に金属膜２２を形成しないこともある。
In addition, the through
金属膜２２は単層構造でも、複数層の積層構造でも良いが、その最表面の少なくとも一部は、前記のようにＡｇ、Ａｌまたはこれらの合金にて形成するのが好ましい。中でもＡｌは、特に４５０ｎｍ以下の短波長の光の反射率に優れており、蛍光体と組み合わせて白色発光させるために用いる、短波長の半導体発光素子ＬＥ１の発光効率を向上できる点で好ましい。
The
また金属膜２２は、これも前記のように、最表面の中心線平均粗さＲａを１μｍ未満の光沢面に仕上げるのが好ましい。中心線平均粗さが１μｍを超える場合には、金属膜２２の光沢度が低下して、半導体発光素子ＬＥ１の発光効率を向上する効果が得られないおそれがある。金属膜２２の、最表面の中心線平均粗さを上記の範囲内とするには、従来公知の種々の方法を採用することができるが、特にＭＩＤ（Molded Interconnect Device：３次元射出成形回路部品）の製造方法を採用するのが好ましい。詳細は後述する。
Also, as described above, the
また通孔２１の下部内周面２１ａと上部内周面２１ｂとの境界部分には、耐熱樹脂部材２を貫通させて、当該耐熱樹脂部材２の外部と通孔２１内とを繋ぐように、半導体発光素子ＬＥ１への配線用の金属リード３を２本配設してある。かかる金属リード３は、前記のようにインサート成形によって耐熱樹脂部材２と一体化するのが、製造工程を簡略化できる点で好ましい。
In addition, the heat-
詳しくは、耐熱樹脂部材２の外形に対応した型窩を有するとともに、その所定の位置に金属リード３を保持する保持部を設けた金型を使用し、かかる保持部に金属リード３を保持した状態で、型窩内に、耐熱樹脂部材２のもとになる加熱溶融状態の樹脂を注入して冷却、固化させたのち、型から取り出した耐熱樹脂部材２を必要に応じてさらに架橋させることによって、金属リード３が所定の位置に一体化された耐熱樹脂部材２を製造することができる。
Specifically, a mold having a mold cavity corresponding to the outer shape of the heat-
また金属リード３は、これも前記のように、その最表面の少なくとも一部、具体的には図において上面側の、耐熱樹脂部材２から通孔２内へ突出した部分の表面などを、Ａｇ、Ａｌまたはこれらの合金にて形成するのが好ましい。また金属リード３の、耐熱樹脂部材２から外方へ突出した部分のうち配線が接続される接続部の表面などは、接続の信頼性を向上するためにＡｕなどで形成してもよい。
Also, as described above, the
金属リード３の最表面を上記の金属で形成するには、その全体を上記いずれかの金属で形成してもよいし、表面に上記いずれかの金属をめっきしてもよいし、この両方を組み合わせてもよい。
In order to form the outermost surface of the
耐熱樹脂部材２は、インサート成形などの成形が可能で、なおかつ成形後に、前記のように２６０℃で６０秒間の加熱後の寸法変化率が１％以下である耐熱樹脂部材２を形成しうる種々の樹脂によって形成することができるが、特に電離放射線の照射によって架橋させた架橋ポリエステル樹脂にて形成するのが好ましい。
The heat-
また、かかる架橋ポリエステル樹脂のもとになる、電離放射線の照射によって架橋可能なポリエステル樹脂としては、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリシクロヘキシレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリシクロへキシレンテレフタレート・ポリエチレンテレフタレート共重合体（ＰＣＴ−ＰＥＴ）、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート・イソフタレート共重合体（ＰＣＴＡ）、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）等を挙げることができる。 Examples of the polyester resin that can be cross-linked by irradiation with ionizing radiation include the polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene naphthalate (PBN), and polyethylene naphthalate. (PEN), polycyclohexylene terephthalate (PCT), polycyclohexylene terephthalate / polyethylene terephthalate copolymer (PCT-PET), polycyclohexylene dimethylene terephthalate / isophthalate copolymer (PCTA), polybutylene succinate (PBS) And the like.
上記ポリエステル樹脂はそれぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。ポリエステル樹脂は、例えば以下のような方法により、電離放射線の照射により架橋可能な状態とすることができる。
(1) 多官能性モノマーを配合する方法
The above polyester resins can be used alone or in combination of two or more. The polyester resin can be brought into a crosslinkable state by irradiation with ionizing radiation, for example, by the following method.
(1) Method of blending polyfunctional monomer
ポリエステル樹脂に多官能性モノマーを配合することにより、電離放射線の照射によって架橋可能な状態とすることができる。多官能性モノマーとしては、例えばジエチレングリコールジアクリレートなどのジアクリレート類；エチレングリコールジメタクリレート、ジプロヒレングリコールジメタクリレードなどのジメタクリレート類；トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートなどのトリアクリレート類；トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートなどのトリメタクリレート類；トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートなどの(イソ)シアヌレート類などを挙げることができる。中でも特にトリアリルイソシアヌレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートが好ましい。 By mix | blending a polyfunctional monomer with a polyester resin, it can be made the state which can be bridge | crosslinked by irradiation of ionizing radiation. Examples of the multifunctional monomer include diacrylates such as diethylene glycol diacrylate; dimethacrylates such as ethylene glycol dimethacrylate and diprohylene glycol dimethacrylate; triacrylates such as trimethylolethane triacrylate and trimethylolpropane triacrylate And trimethacrylates such as trimethylolethane trimethacrylate and trimethylolpropane trimethacrylate; (iso) cyanurates such as triallyl cyanurate and triallyl isocyanurate; Of these, triallyl isocyanurate and trimethylolpropane trimethacrylate are particularly preferable.
多官能性モノマーの配合量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部、中でも０．５〜１５重量部、特に１〜１０重量部とするのが好ましい。多官能性モノマーの配合量が少なすぎると、電離放射線を照射してもポリエステル樹脂の架橋の程度が不十分となることがある。そして架橋が不十分であると、前記の寸法変化率を維持することができず、耐はんだリフロー性を満足することが困難になる。逆に多官能性モノマーの配合量が多すぎると、ポリエステル樹脂との溶融混合が困難となり、さらには成形時のバリが多くなるため好ましくない。
(2) 重合性官能基を導入する方法
The compounding amount of the polyfunctional monomer is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 15 parts by weight, and particularly preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyester resin. If the blending amount of the polyfunctional monomer is too small, the degree of crosslinking of the polyester resin may become insufficient even when irradiated with ionizing radiation. If the crosslinking is insufficient, the dimensional change rate cannot be maintained, and it becomes difficult to satisfy the solder reflow resistance. On the other hand, if the amount of the polyfunctional monomer is too large, melt mixing with the polyester resin becomes difficult, and further, burrs during molding increase, which is not preferable.
(2) Method of introducing polymerizable functional group
ポリエステル樹脂と多官能性有機化合物とを反応させて、ポリエステル樹脂中に重合性官能基を導入することにより、電離放射線の照射によって架橋可能な状態とすることができる。多官能性有機化合物としては、同一分子内にビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などの重合性官能基と、アミノ基、ヒドロキシル基、エポキシ基(グリシジル基)、カルボキシル酸基、酸無水物基などの官能基とを有する有機化合物を使用する。 By reacting the polyester resin with the polyfunctional organic compound and introducing a polymerizable functional group into the polyester resin, the polyester resin can be crosslinked by irradiation with ionizing radiation. As polyfunctional organic compounds, polymerizable functional groups such as vinyl group, allyl group, acryloyl group, methacryloyl group, amino group, hydroxyl group, epoxy group (glycidyl group), carboxylic acid group, acid anhydride in the same molecule An organic compound having a functional group such as a physical group is used.
このような多官能性有機化合物としては、例えばグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、２−メチルアリルグリシジルエーテル、ｐ−グリシジルスチレン、ｏ−、ｍ−またはｐ−アリルフェノールのグリシジルエーテル、３，４−エポキシ−1−ブテン、３，４−エポキシ−３−メチル−1−ブテン、３，４−エポキシ−1−ペンテン、５，６−エポキシ−１−ヘキセン、クロトン酸、無水マレイン酸、無水クロトン酸、ウンデシレン酸、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、３−ヒドロキシプロピルアクリレート、３−ヒドロキシプロピルメタクリレート、プロピレングリコールモノアクリレート、プロピレングリコールモノメタクリレート、アリルアルコール、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メ夕クリル酸ｔｅｒｔ−ブチルアミノエチルなどを挙げることができる。 Examples of such polyfunctional organic compounds include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, allyl glycidyl ether, 2-methylallyl glycidyl ether, p-glycidyl styrene, o-, m- or p-allylphenol glycidyl ether, 3, 4-epoxy-1-butene, 3,4-epoxy-3-methyl-1-butene, 3,4-epoxy-1-pentene, 5,6-epoxy-1-hexene, crotonic acid, maleic anhydride, anhydrous Crotonic acid, undecylenic acid, β-methacryloyloxyethyl hydrogen succinate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, propylene glycol monoacrylate , Mention may be made of propylene glycol monomethacrylate, allyl alcohol, dimethylaminoethyl methacrylate, main evening tert- butylaminoethyl acrylic acid and the like.
これらの多官能性有機化合物は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。中でも特にグリシジルメタクリレート、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネートが好ましい。ポリエステル樹脂と多官能性有機化合物とを反応させるには、両者を溶融混合する方法が好ましい。溶融混合に除し、他の添加剤成分を一緒に混合することもできる。 These polyfunctional organic compounds can be used alone or in combination of two or more. Of these, glycidyl methacrylate and β-methacryloyloxyethyl hydrogen succinate are particularly preferable. In order to react the polyester resin and the polyfunctional organic compound, a method in which both are melt mixed is preferable. Apart from melt mixing, other additive components can also be mixed together.
多官能性有機化合物の使用量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部、中でも０．５〜１５重量部、特に１〜１０重量部とするのが好ましい。多官能性有機化合物の使用量が少なすぎると、電離放射線の照射による架橋の程度が不十分となることがある。逆に多官能性有機化合物の使用量が多すぎると、ポリエステル樹脂との溶融混合が困難となり、さらには成形時のバリが多くなるため好ましくない。
(3) 主鎖に炭素−炭素二重結合を導入する方法
The amount of the polyfunctional organic compound used is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 15 parts by weight, and particularly preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyester resin. If the amount of the polyfunctional organic compound used is too small, the degree of crosslinking by irradiation with ionizing radiation may be insufficient. Conversely, if the amount of the polyfunctional organic compound used is too large, melt mixing with the polyester resin becomes difficult, and further, burrs during molding increase, which is not preferable.
(3) Method of introducing a carbon-carbon double bond into the main chain
ポリエステル樹脂の重合段階において、不飽和ジオールまたは不飽和ジカルボン酸を共重合して、主鎖に炭素−炭素二重結合を有するポリエステル樹脂を合成することにより、電離放射線の照射によって架橋可能な状態とすることができる。不飽和ジオールとしては、例えば２−ブテン−１，４−ジオール等を挙げることができる。また不飽和カルボン酸としては、例えばフマル酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸などの不飽和脂肪族ジカルボン酸やこれらのアルキルエステル、これらの酸無水物などを挙げることができる。 In the polymerization stage of the polyester resin, by copolymerizing an unsaturated diol or unsaturated dicarboxylic acid to synthesize a polyester resin having a carbon-carbon double bond in the main chain, it can be crosslinked by irradiation with ionizing radiation. can do. Examples of the unsaturated diol include 2-butene-1,4-diol. Examples of the unsaturated carboxylic acid include unsaturated aliphatic dicarboxylic acids such as fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, and citraconic acid, alkyl esters thereof, and acid anhydrides thereof.
不飽和ジオールまたは不能和ジカルボン酸の共重合割合は、ジオール成分またはジカルボン酸成分を基準として１〜２０モル％、特に１〜１０モル％とするのが好ましい。不飽和ジオールまたは不飽和ジカルボン酸の共重合割合が小さすぎると、電離放射線の照射による架橋の程度が不十分となって、十分な耐熱性を得ることが難しくなり、逆に大きすぎると、ポリエステル樹脂の融点が低下して耐熱性が低下することがある。不飽和ジオールと不飽和ジカルボン酸は、両者を併用してもよい。
(4) 前記方法の組み合わせ
The copolymerization ratio of the unsaturated diol or the unsaturated dicarboxylic acid is preferably 1 to 20 mol%, particularly preferably 1 to 10 mol% based on the diol component or dicarboxylic acid component. If the copolymerization ratio of the unsaturated diol or unsaturated dicarboxylic acid is too small, the degree of crosslinking due to irradiation with ionizing radiation becomes insufficient, making it difficult to obtain sufficient heat resistance. The melting point of the resin may decrease and the heat resistance may decrease. Both unsaturated diol and unsaturated dicarboxylic acid may be used in combination.
(4) Combination of the above methods
上記(1)〜(3)の方法を組み合わせた方法も採用することができる。好ましい方法としては、前記(2)または(3)の方法と(1)の方法とを組み合わせる方法が挙げられる。中でも(1)(2)の方法を組み合わせて、重合性官能基を導入したポリエステル樹脂に、多官能性モノマーを配合する方法が好ましい。 A method combining the methods (1) to (3) above can also be employed. Preferable methods include a method in which the method (2) or (3) is combined with the method (1). Among them, a method of combining a polyfunctional monomer with a polyester resin having a polymerizable functional group introduced by combining the methods (1) and (2) is preferable.
また耐熱樹脂部材２は、平均粒径１〜１０μｍの無機フィラーを含んでおり、熱膨張係数が３０×１０−６／℃以下であるのが好ましい。耐熱樹脂部材２の熱膨張係数が３０×１０−６／℃を超える場合には、第２の高放熱部材１２との熱膨張係数の差が大きくなりすぎる。そして第１の高放熱部材１１の上面１１０に半導体発光素子ＬＥ１を実装する際の、はんだリフローなどによる熱履歴や、あるいは半導体発光素子ＬＥ１の発光時の発熱などによって耐熱樹脂部材２が膨張収縮した際に過大な応力が加わるなどして、耐熱樹脂部材２が破損したり、第２の高放熱部材１２との間の接合が外れたりするおそれがある。
Moreover, the heat
耐熱樹脂部材２の熱膨張係数を調整するには、無機フィラーの使用量を調整すればよい。なお耐熱樹脂部材２の熱膨張係数は、上記の範囲内でも特に４×１０−６〜２０×１０−６／℃とするのが好ましい。
In order to adjust the thermal expansion coefficient of the heat-
無機フィラーとしては、例えばピロリン酸カルシウム、破砕シリカ、真球シリカ、クレー、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化チタン等を挙げることができる。中でも特にピロリン酸カルシウム、破砕シリカ、真球シリカが、成形時の樹脂の溶融流動性や、成形品の機械的強度などの観点から好ましい。無機フィラーはそれぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
耐熱樹脂部材２を難燃化するためには難燃剤を配合すればよい。特に比較的少量の添加で高度の難燃性を得るためには臭素系難燃剤を使用するのが好ましい。
Examples of the inorganic filler include calcium pyrophosphate, crushed silica, true spherical silica, clay, talc, mica, calcium carbonate, magnesium carbonate, titanium oxide and the like. Among these, calcium pyrophosphate, crushed silica, and true spherical silica are particularly preferable from the viewpoints of the melt fluidity of the resin during molding, the mechanical strength of the molded product, and the like. The inorganic fillers can be used alone or in combination of two or more.
In order to make the heat
臭素系難燃剤としては、例えばエチレンビステトラブロモフタルイミド、エチレンビスペンタブロモジフェニル、テトラブロモ無水フ夕ル酸、テトラブロモフ夕ルイミド、テトラブロモビスフェノールＡ、テトラブロモビスフェノールＡ−ビス（ヒドロキシエチルエーテル）、テトラブロモビスフェノールＡ−ビス（２，３−ジブロモブロピルエーテル）、テトラブロモビスフェノールＡ−ビス（ブロモエチルエーテル）、テトラブロモビスフェノールＡ−ビス（アリルエーテル）、テトラブロモビスフェノールＡカーボネートオリゴマー、テトラブロモビスフェノールＡエポキシオリゴマー、テトラブロモビスフェノールＳ、テトラブロモビスフェノールＳ−ビス（ヒドロキシエチルエーテル）、テトラブロモビスフェノールＳ−ビス（２，３−ジブロモプロピルエーテル）、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ポリカーポネ一ト、臭素化エポキシ樹脂、臭素化ポリエステル、臭素化アクリル樹脂、臭素化フェノキシ樹脂、ヘキサブロモベンゼン、ペンタブロモエチルベンゼン、デカブロモジフェニル、ヘキサブロモジフェニルオキサイド、オクタブロモジフェニルオキサイド、デカブロモジフェニルオキサイド、ポリペンタブロモベンジルアクリレート、オクタブロモナフタレン、ヘキサブロモシクロドデカン、ビス（ペンタブロモフェニル）エタン、ビス（トリブロモフェニル）フマルイミド、Ｎ−メチルヘキサブロモジフェニルアミンなどを挙げることができる。 Examples of brominated flame retardants include ethylene bistetrabromophthalimide, ethylene bispentabromodiphenyl, tetrabromofuranic anhydride, tetrabromofurimide, tetrabromobisphenol A, tetrabromobisphenol A-bis (hydroxyethyl ether), tetrabromo. Bisphenol A-bis (2,3-dibromopropyl ether), tetrabromobisphenol A-bis (bromoethyl ether), tetrabromobisphenol A-bis (allyl ether), tetrabromobisphenol A carbonate oligomer, tetrabromobisphenol A epoxy Oligomer, tetrabromobisphenol S, tetrabromobisphenol S-bis (hydroxyethyl ether), tetrabromobisphenol S-bis (2 3-dibromopropyl ether), brominated polystyrene, brominated polyphenylene ether, brominated polycarbonate, brominated epoxy resin, brominated polyester, brominated acrylic resin, brominated phenoxy resin, hexabromobenzene, pentabromoethylbenzene, deca Bromodiphenyl, hexabromodiphenyl oxide, octabromodiphenyl oxide, decabromodiphenyl oxide, polypentabromobenzyl acrylate, octabromonaphthalene, hexabromocyclododecane, bis (pentabromophenyl) ethane, bis (tribromophenyl) fumarimide, N -Methylhexabromodiphenylamine and the like can be mentioned.
臭素系難燃剤はそれぞれ単独で,あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。中でもエチレンビステトラブロモフタルイミド、ビス(ペンタブロモフェニル)エタン、テトラビスフェノールＡカーボネートオリゴマー、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンエーテル等が好ましく、特にエチレンビステトラブロモフタルイミドが、射出成形時の溶融粘度の経時変化が少ない点で特に好ましい。 Brominated flame retardants can be used alone or in combination of two or more. Among them, ethylene bistetrabromophthalimide, bis (pentabromophenyl) ethane, tetrabisphenol A carbonate oligomer, brominated polystyrene, brominated polyphenylene ether and the like are preferable. Especially, ethylene bistetrabromophthalimide is a change with time in melt viscosity during injection molding. Is particularly preferable in that it has a small amount.
臭素系難燃剤の配合量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して１０〜５０重量部、特に１５〜４５重量部とするのが好ましい。臭素系難燃剤を上記範囲内で配合することにより、ＵＬ−９４試験において規格値Ｖ−０を満足する難燃性を達成することができる。臭素系難燃剤の配合量が少なすぎると、かかる規格値Ｖ−０を満足する難燃性を達成することが困難である。逆に臭素系難燃剤の配合量が多すぎると、射出成形品にバリ等の不良が生じ易くなる。 The blending amount of the brominated flame retardant is preferably 10 to 50 parts by weight, particularly 15 to 45 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyester resin. By blending the brominated flame retardant within the above range, flame retardancy satisfying the standard value V-0 in the UL-94 test can be achieved. If the amount of the brominated flame retardant is too small, it is difficult to achieve flame retardancy that satisfies the standard value V-0. Conversely, if the amount of the brominated flame retardant is too large, defects such as burrs tend to occur in the injection molded product.
上記臭素系難燃剤とともに、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、錫酸亜鉛、ヒドロキシ錫酸亜鉛、ホウ酸亜鉛等の無機系の難燃剤または難燃助剤；赤リン、リン酸エステル等のリン系難燃剤；パークロロペンタシクロデカンのような塩素系難燃剤などを、必要に応じて適宜配合することも可能である。 In addition to the above brominated flame retardants, inorganic flame retardants or flame retardant aids such as antimony trioxide, antimony pentoxide, zinc stannate, zinc hydroxystannate, zinc borate; phosphorus systems such as red phosphorus and phosphate esters Flame retardant: A chlorine-based flame retardant such as perchloropentacyclodecane can be appropriately blended as necessary.
耐熱樹脂部材２は、前述したＭＩＤの製造方法など、種々の製造方法によって製造することができる。このうちＭＩＤの製造方法としては、
・ 樹脂基材上に、無電解めっきや真空プロセス（スパッタ、真空蒸着等）によって銅めっき層を形成後、回路としない部分にレーザー光を照射することでアブレーションして回路を形成するレーザー法や、
・ 樹脂基板上の回路を形成しない部分に、フォトレジストを用いて無電解めっきのマスクを形成してからめっきを行うワンショット法、あるいは
・ 回路を形成しない部分に、レジスト樹脂を射出成形法等によって形成してから無電解めっきを行い、さらにレジスト樹脂を除去するツーショット法
等があり、回路の形状等によってこれらの方法を適宜、使い分けることができる。
The heat-
・ After a copper plating layer is formed on a resin substrate by electroless plating or vacuum process (sputtering, vacuum deposition, etc.), a laser method is used to form a circuit by ablation by irradiating a portion that is not a circuit with laser light. ,
・ One-shot method in which electroless plating mask is formed using photoresist on the part where the circuit is not formed on the resin substrate, or the resist resin is injection-molded on the part where the circuit is not formed, etc. There is a two-shot method or the like in which electroless plating is carried out after the formation of the resist and further the resist resin is removed. These methods can be appropriately used depending on the shape of the circuit and the like.
例えばツーショット法によって耐熱樹脂部材２を製造する場合は、まずインサート成形によって金属リード３と一体に形成した耐熱樹脂部材２の表面をエッチング処理する。このエッチング処理は、耐熱樹脂部材２の表面に存在する無機フィラーをエッチング除去することで、当該耐熱樹脂部材２の表面に凹部を形成して、いわゆるアンカー効果により、金属膜２２の密着性を向上するためである。
For example, when manufacturing the heat
またこの際、樹脂として、前述した電離放射線の照射によって架橋可能なポリエステル樹脂を用いるとともに、当該ポリエステル樹脂中に、先に述べた、平均粒径が１〜１０μｍの無機フィラーを配合したものを成形材料として使用すると、成形後の耐熱樹脂部材２の表面をエッチング処理成形した際に、十分なアンカー効果を有しながら、なおかつ表面平滑性にも優れた表面を得ることができる。そしてその結果として次工程で、最表面の中心線平均粗さＲａが１μｍ未満である金属膜２２を形成することができる。
At this time, as the resin, the above-mentioned polyester resin that can be cross-linked by irradiation with ionizing radiation is used, and the above-described polyester resin is blended with the inorganic filler having an average particle diameter of 1 to 10 μm described above. When used as a material, when the surface of the heat-
これは、
・ ポリエステル樹脂が、成形のための加熱溶融時に適度な溶融粘度を維持しており、例えば液晶ポリマーのように溶融粘度が急激に低下しないため、混合のせん断力を無機フィラーに良好に伝達して、その凝集を防止する効果を有すること、
・ 無機フィラーの平均粒径を１μｍ以上として、凝集しやすい小粒径の成分を排除したこと、さらには
・ 無機フィラーの平均粒径を１０μｍ以下として、大粒径の成分を排除したこと、
が主な要因である。
this is,
・ The polyester resin maintains an appropriate melt viscosity at the time of heating and melting for molding, and the melt viscosity does not drop sharply, like for example liquid crystal polymers. Have the effect of preventing the aggregation,
・ The average particle size of the inorganic filler is set to 1 μm or more, and components having a small particle size that are likely to aggregate are excluded. Furthermore, the average particle size of the inorganic filler is set to 10 μm or less, and a component having a large particle size is excluded.
Is the main factor.
つまり多数の無機フィラーが凝集した状態でエッチング除去されたり、粒径が大きすぎる無機フィラーがエッチング除去されたりすると、その後には大きな凹部を生じるため、エッチング後の耐熱樹脂部材２の表面平滑性が低下して、その上に形成した金属膜２２の表面平滑性も低下してしまう。
That is, if a large number of inorganic fillers are aggregated and removed by etching, or if inorganic fillers having a particle size that is too large are removed by etching, a large recess is formed thereafter, so that the surface smoothness of the heat-
ところが上記のように平均粒径を１μｍ以上として凝集しやすい成分を排除した無機フィラーとポリエステル樹脂とを組み合わせた場合には、当該無機フィラーを、凝集を生じることなくポリエステル樹脂中に均一に分散させることができるため、平均粒径を１０μｍ以下として大粒径の成分を排除したことと相まって、エッチング後の耐熱樹脂部材２の表面は、個々の無機フィラーの大きさに相当する微小な凹部が均一に分散しており、前記のように十分なアンカー効果を有しながら、なおかつ表面平滑性にも優れた状態となる。
However, when the inorganic filler from which the average particle size is set to 1 μm or more and the component that easily aggregates is excluded and the polyester resin are combined, the inorganic filler is uniformly dispersed in the polyester resin without causing aggregation. Therefore, the surface of the heat-
なお無機フィラーの平均粒径は、上述した効果をより一層、効果的なものとすることを考慮すると、前記の範囲内でも２〜８μｍ、特に２〜６μｍとするのが好ましい。
また、エッチング後の耐熱樹脂部材２の表面粗さＲａは、金属膜２２の表面平滑性を向上することを考慮すると１μｍ未満、特に０．６μｍ未満とするのが好ましい。
The average particle size of the inorganic filler is preferably 2 to 8 μm, particularly 2 to 6 μm even in the above range, considering that the above-described effects are further effective.
Further, the surface roughness Ra of the heat-
また無機フィラーの添加量は、前記のように耐熱樹脂部材２の熱膨張係数も勘案しなければならないものの、上述した効果を効果的なものとし、なおかつアンカー効果を高めることを考慮すると、全樹脂組成物を基準として５〜２０体積％、中でも７〜１８体積％、特に１０〜１５体積％とするのが好ましい。この範囲より無機フィラーの添加量が少なすぎると、十分なアンカー効果が得られないため、金属膜２２の耐熱樹脂部材２に対する密着性が低下するおそれがある。また逆に多すぎると、エッチング処理後の表面粗さが上記の範囲よりも大きくなって、上述した、金属膜２２の表面平滑性を向上する効果が得られないおそれがある。
In addition, the amount of the inorganic filler added, considering the thermal expansion coefficient of the heat-
次に、上記耐熱樹脂部材２の表面のうち金属膜２２を形成しない面や、あるいは金属リード３の表面などを、耐熱樹脂部材２を溶解しない溶媒に可溶性のレジスト樹脂からなる二次成形部分によって被覆した状態で無電解めっきなどを施す。そうすると上記のように、最表面の中心線平均粗さＲａが１μｍ未満である、光沢度の高い金属膜２２を形成することができる。
Next, the surface of the heat-
これに対し、例えば液晶ポリマー等の他の耐熱樹脂は、前記のように成形のための加熱溶融時に、溶融粘度が急激に低下して無機フィラーが凝集しやすいため、光沢に優れた金属膜２２を形成しにくく、当該金属膜２２の、最表面の中心線平均粗さＲａを１μｍ未満とするためには、めっきを２０〜３０μｍ程度まで厚付けてレべリングする必要があり、コストや生産効率の点で不利である。
On the other hand, for example, other heat-resistant resins such as a liquid crystal polymer, when heated and melted for molding as described above, the melt viscosity is rapidly reduced and the inorganic filler is likely to aggregate, so that the
このあと、上記二次成形部分を溶媒を用いて溶解して除去し、さらに電子線などの電離放射線を照射してポリエステル樹脂を架橋させると、上記所定の面にのみ選択的に金属膜２２が形成された、前述した所定の特性を満足する耐熱樹脂部材２を製造することができる。電離放射線としては、上記電子線や、あるいはガンマ線などを例示することができる。電子線の場合は、照射する耐熱樹脂部材２の厚みに応じて、その加速電圧を適宜、設定すればよい。また照射線量は、ポリエステル樹脂を架橋させて耐熱樹脂部材２に十分な耐熱性を付与することを考慮すると、５０〜１００ｋＧｙであるのが好ましく、１５０〜５００ｋＧｙであるのがさらに好ましい。
Thereafter, the secondary molded portion is dissolved and removed using a solvent, and further, when the polyester resin is crosslinked by irradiating with ionizing radiation such as an electron beam, the
前記第１および第２の高放熱部材１１、１２を、接合層ＡＬ１を介して接合、一体化するためには種々の接合方法を採用することができる。すなわち接着剤による接着の他、はんだ接合、ろう接合、金−金圧着等を採用することができるが、特に製造コストの点で接着剤による接着が好ましい。また第２の高放熱部材１２と耐熱樹脂部材２とを、接合層ＡＬ２を介して接合、一体化するためにも接着剤による接着が好ましい。
In order to join and integrate the first and second high
ただし接着剤は、第１の高放熱部材１１の上面１１０に半導体発光素子ＬＥ１を実装する際の熱履歴や、半導体発光素子搭載部材ＢＬを配線基板等に実装する際の、はんだリフローなどによる熱履歴、あるいは半導体発光素子ＬＥ１の発光時の発熱などに対して十分な耐熱性を有している必要があり、かかる高耐熱性の接着剤としては、例えばエポキシ系、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、ポリエーテルイミド系、ポリエーテルスルホン系、液晶ポリマー系などの接着剤を挙げることができる。
However, the adhesive is a heat history when the semiconductor light emitting element LE1 is mounted on the
中でも、上述した熱履歴などに十分に耐え得ることを考慮すると、ガラス転移温度が２００℃以上、または熱分解温度が２６０℃以上の接着剤を用いるのが好ましい。また取り扱い上の観点から、基本的にポットライフのない熱可塑性樹脂系の接着剤、具体的にはポリアミドイミド系接着剤等を用いるのが好ましい。 Among them, it is preferable to use an adhesive having a glass transition temperature of 200 ° C. or higher or a thermal decomposition temperature of 260 ° C. or higher in consideration of sufficiently withstanding the above-described heat history. From the viewpoint of handling, it is preferable to use a thermoplastic resin adhesive having no pot life, specifically, a polyamide-imide adhesive or the like.
これら樹脂系の接着剤を用いて上記各部を接合するためには、例えば適当な溶剤に溶解または分散させてペースト化したものを、スクリーン印刷などによって、少なくとも一方の接合面に塗布して乾燥固化させるか、もしくはシート状に形成したものを接合面の間に挟んだ状態で加圧、加熱すればよい。 In order to join the above parts using these resin-based adhesives, for example, a paste obtained by dissolving or dispersing in an appropriate solvent is applied to at least one joining surface by screen printing or the like, and then dried and solidified. Or may be pressed and heated in a state where a sheet-like material is sandwiched between bonding surfaces.
図１(b)は、上記例の半導体発光素子搭載部材ＢＬを用いた、この発明の発光ダイオードＬＥ２の、実施の形態の一例を示す断面図である。図に見るようにこの例においては、半導体発光素子搭載部材ＢＬのうち、第１の高放熱部材１１の上面１１０に半導体発光素子ＬＥ１を実装するとともに、当該半導体発光素子ＬＥ１の、図示しない一対の電極と、通孔２１内に突出させた一対の金属リード３とを、ワイヤーボンドＷＢ、ＷＢを介して電気的に結線することによって、上記半導体発光素子ＬＥ１を、半導体発光素子搭載部材ＢＬに搭載している。
FIG. 1B is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the light emitting diode LE2 of the present invention using the semiconductor light emitting element mounting member BL of the above example. As shown in the figure, in this example, the semiconductor light emitting element LE1 is mounted on the
そしてこの状態で、通孔２１内に蛍光体および／または保護樹脂ＦＲを充てんして半導体発光素子ＬＥ１を封止するとともに、通孔２１の開口２１ｃを、半導体発光素子ＬＥ１からの光を透過し得る材料にて形成したレンズＬＳ、または封止キャップで閉じると、図に示した発光ダイオードＬＥ２を得ることができる。
In this state, the through
図３(a)は、この発明の半導体発光素子搭載部材ＢＬの、実施の形態の他の例を示す断面図である。また図４は、上記例の半導体発光素子搭載部材ＢＬを基材１と耐熱樹脂部材２とに分解した状態を示す一部切り欠き斜視図である。
FIG. 3A is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the semiconductor light emitting element mounting member BL of the present invention. FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a state in which the semiconductor light emitting element mounting member BL of the above example is disassembled into the
図に見るようにこの例の半導体発光素子搭載部材ＢＬは、基材１の全体を、平面形状が矩形状である平板状の第１の高放熱部材１１のみで形成するとともに、この第１の高放熱部材１１の上面１１０に、外形が、上記第１の高放熱部材１１の平面形状より僅かに小さい矩形状に形成された耐熱樹脂部材２を、接合層ＡＬ３を介して接合、一体化した点が、先の例と相違している。
As shown in the figure, the semiconductor light emitting element mounting member BL of this example is formed by forming the
またこの例では、上記第１の高放熱部材１１の上面１１０に、面方向の中央に狭いギャップを設けて互いに絶縁した状態で、半導体発光素子〔図３(b)中のＬＥ１〕を搭載するための電極層、および／または半導体発光素子ＬＥ１からの光を反射するための反射層として機能する２つの金属膜１３を形成してある。また金属膜１３は、上記上面１１０の、ギャップ以外の全面、つまり通孔２１内だけでなく、耐熱樹脂部材２の外側にも及ぶように形成してあり、それによって耐熱樹脂部材２の外部と通孔２１内とを繋ぐ、前記金属リード３と同様の機能をも有している。
In this example, the semiconductor light emitting element [LE1 in FIG. 3B] is mounted on the
上記金属膜１３は、前記のようにフォトリソグラフィーなどを利用することで、例えば１００μｍ以下の微細な形状にパターン形成することができる。詳しくはパターン間の間隔やパターン幅、パターンの平面形状などの最小値を１００μｍ以下、特に５０μｍ未満の高い精度で微細形成することができる。このため半導体発光素子ＬＥ１のフリップチップ実装が可能となる。
The
なお、外部と接続する電極を高放熱部材１１の裏面に形成するとともに、高放熱部材１１にビアやスルーホール、サイドメタライズを形成して金属膜１３と接続しても良い。この場合、高放熱部材１１の面方向の外形は、耐熱樹脂部材２の同方向の外形と同等であってもよいし、小さくても構わない。
In addition, an electrode connected to the outside may be formed on the back surface of the high
高放熱部材１１それ自体としては、先の例と同じ材料からなり、同じ特性を有するものを用いるのが好ましい。また金属膜１３は単層構造でも、複数層の積層構造でも良いが、その最表面の少なくとも一部、具体的には耐熱樹脂部材２の中央の通孔２１に対応する領域などを、前記のようにＡｇ、Ａｌまたはこれらの合金にて形成するのが好ましい。また金属膜１３は、上記領域のうち、図３(b)に示す半導体発光素子ＬＥ１の搭載状態において、接続のための金バンプＢＰが接続される部分の最表面と、耐熱樹脂部材２の外側の部分の最表面とを、接続の信頼性を向上するために、Ａｕにて形成してもよい。
As the high
耐熱樹脂部材２は、中央に、第１の高放熱部材１１と接合、一体化した状態で、その上面１１０に搭載される半導体発光素子ＬＥ１を収容する凹部を構成するための通孔２１を有している。また通孔２１の内周面２１ｄは、半導体発光素子ＬＥ１からの光を上部開口２１ｅを通して図において上方に反射させるために、凹部の底面（第１の高放熱部材１１の上面１１０）側から開口２１ｅ側へ向けて外方に拡がったすり鉢状とされている。
The heat-
また、上記通孔２１のうちすり鉢状の内周面２１ｄと、それに続く耐熱樹脂部材２の上面２０には、反射部としての金属膜２２を形成してある。かかる耐熱樹脂部材２および金属膜２２は、先の例と同様の構成とすることができる。また両部材は、先の例と同様にＭＩＤの製造方法によって製造することができる。さらに耐熱樹脂部材２と第１の高放熱部材１１とを接合、一体化するための接合層ＡＬ３も、先の例と同様の構成とすることができる。
In addition, a
図３(b)は、上記例の半導体発光素子搭載部材ＢＬを用いた、この発明の発光ダイオードＬＥ２の、実施の形態の他の例を示す断面図である。図に見るようにこの例においては、半導体発光素子搭載部材ＢＬのうち、第１の高放熱部材１１の上面１１０に設けた一対の金属膜１３と、半導体発光素子ＬＥ１の、図示しない一対の電極とを、金バンプＢＰ、ＢＰを介してを介して電気的に結線するとともに物理的に固定することによって、上記半導体発光素子ＬＥ１を、半導体発光素子搭載部材ＢＬに搭載している。
FIG. 3B is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the light emitting diode LE2 of the present invention using the semiconductor light emitting element mounting member BL of the above example. As shown in the figure, in this example, of the semiconductor light emitting element mounting member BL, a pair of
そしてこの状態で、通孔２１内に蛍光体および／または保護樹脂ＦＲを充てんして半導体発光素子ＬＥ１を封止するとともに、通孔２１の開口２１ｅを、半導体発光素子ＬＥ１からの光を透過し得る材料にて形成したレンズＬＳ、または封止キャップで閉じると、図に示した発光ダイオードＬＥ２を得ることができる。
In this state, the through
なお本発明の構成は、以上で説明した各図の例のものには限定されず、この発明の要旨を変更しない範囲で、種々の設計変更を施すことができる。 The configuration of the present invention is not limited to the examples shown in the drawings described above, and various design changes can be made without changing the gist of the present invention.
ＢＬ 半導体発光素子搭載部材
１ 基体
１１ 第１の高放熱部材
１２ 第２の高放熱部材
２ 耐熱樹脂部材
２２ 金属膜（反射部）
ＡＬ１〜ＡＬ３ 接合層
ＬＥ１ 半導体発光素子
ＬＥ２ 発光ダイオード
BL semiconductor light emitting
AL1 to AL3 Junction layer LE1 Semiconductor light emitting element LE2 Light emitting diode
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