JP2006041454A - 配線基板および電気装置並びに発光装置 - Google Patents
配線基板および電気装置並びに発光装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006041454A JP2006041454A JP2004269447A JP2004269447A JP2006041454A JP 2006041454 A JP2006041454 A JP 2006041454A JP 2004269447 A JP2004269447 A JP 2004269447A JP 2004269447 A JP2004269447 A JP 2004269447A JP 2006041454 A JP2006041454 A JP 2006041454A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring board
- light emitting
- board according
- mgo
- emitting element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
【課題】熱放散性及び実装信頼性に優れ、且つ高反射率である配線基板とそれを用いた電気装置並びに発光装置を提供する。
【解決手段】少なくとも、平板状の絶縁基体1と、該絶縁基体1の表面又は内部のうち少なくとも一方に形成された配線層とを具備してなる配線基板11であって、前記絶縁基体1の熱伝導率が30W/m・K以上、且つ熱膨張係数が8.5×10−6/℃以上であることを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】少なくとも、平板状の絶縁基体1と、該絶縁基体1の表面又は内部のうち少なくとも一方に形成された配線層とを具備してなる配線基板11であって、前記絶縁基体1の熱伝導率が30W/m・K以上、且つ熱膨張係数が8.5×10−6/℃以上であることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、例えば、半導体素子などの電気素子、発光ダイオード等の発光素子を搭載するための配線基板およびそれらの素子を搭載した電気装置、発光装置に関する。
近年、携帯電話等の電子機器の小型化に伴い、それらに用いられる各種半導体素子の高集積化、電気装置、発光装置の小型化が図られている。しかしながら、半導体素子が高集積化し、発光素子が高輝度化するにつれて、電気装置及び発光装置から発生する熱も増加している。熱による電気装置の誤動作や、発光素子の輝度の低下を防止する為には、このような熱を装置外に速やかに放出する基板が必要である。また、発光素子から放射された光を均一且つ効率よく外部に放出させるために反射率の高い基板が必要となっている(特許文献1、2参照)。
特開平10−215001号公報
特開2003−347600号公報
しかしながら、従来から配線基板の絶縁基体に用いられてきたアルミナ材料では、熱伝導率が約15W/m・Kと低いことからそれに代わるものとして高い熱伝導率を有する窒化アルミニウムが注目され始めた。しかし、窒化アルミニウムは原料コストが高い上に、難焼結性のため高温での焼成が必要であり、プロセスコストが高い。また、熱膨張係数が4〜5×10−6/℃と小さいため、汎用品である10×10−6/℃以上の熱膨張係数を持つプリント基板へ実装した際に、熱膨張差により接続信頼性が損なわれるという問題があった。
また、窒化アルミニウムは、透光性があり、且つ呈色しているため、発光素子から放射された光が透過したり、吸収されたりするため、効率よく発光素子から放射された光を所定の方向に放出できないという問題があった。
一方、樹脂系の配線基板を用いた場合には、熱膨張係数はプリント基板に近づくため、樹脂系の配線基板とプリント基板の実装信頼性の問題は発生しないが、樹脂系の配線基板は、熱伝導率が0.05W/m・Kと非常に低く、熱に対する問題に全く対処することができない。
すなわち、安価で、熱伝導に優れ、実装信頼性に優れた配線基板は未だ提供されていないのである。
従って本発明は、安価で、熱放散性及び実装信頼性に優れ、且つ高反射率である配線基板とそれを用いた電気装置並びに発光装置を提供することを目的とする。
本発明の配線基板は、少なくとも、平板状の絶縁基体と、該絶縁基体の表面又は内部のうち少なくとも一方に形成された配線層とを具備してなる配線基板であって、前記絶縁基体の熱伝導率が30W/m・K以上、且つ熱膨張係数が8.5×10−6/℃以上であることを特徴とする。
また、本発明の配線基板は、前記絶縁基体が、MgOを主結晶相とするMgO質焼結体からなることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記MgO質焼結体がBをB2O3換算で0.01〜10質量%の割合で含むことが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記MgO質焼結体がZrをZrO2換算で0.5〜20質量%の割合で含むことが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記導体層が、W、Mo、Cu、Agのうち少なくとも1種を主成分とすることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記配線基板の少なくとも一方の主面に発光素子を搭載するための搭載部を具備してなることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記配線基板の搭載部側の絶縁基体の全反射率が80%以上であることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記配線基板の搭載部が形成された側の主面に、発光素子を収容するための枠体が形成されてなることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記枠体の熱伝導率が、30W/m・K以上、且つ熱膨張係数が8.5×10−6/℃以上であることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記枠体の内壁面の全反射率が、80%以上であることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記枠体が、セラミックスからなることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記枠体が、MgOを主結晶相とするMgO質焼結体からなることが望ましい。
また、本発明の配線基板は、前記枠体が、金属からなることが望ましい。
また、本発明の電気装置は、以上説明した配線基板に電気素子を搭載してなることを特徴とする。
また、本発明の電気装置は、以上説明した配線基板に発光素子を搭載してなることを特徴とする。
本発明の配線基板は、絶縁基体の熱伝導率を30W/m・K以上とすることで、電気素子または発光素子から発生する熱を速やかに放出することができるため、電気素子の誤作動や発光素子の輝度低下を防ぐことが可能となるとともに、熱膨張係数を8.5×10−6/℃以上とすることで、熱膨張係数が10×10−6/℃以上と大きな有機基板や保護材との熱膨張ミスマッチを抑制することができるため、接合信頼性に優れた配線基板を実現することができる。
また、絶縁基体を、MgOを主結晶相とするMgO質焼結体により形成することで、安価な原料を使用でき、アルミナと同程度の比較的低温での焼成が可能なため、高伝導率かつ安価な配線基板を得ることができる。
また、MgO質焼結体が、BをB2O3換算で0.01〜10質量%の割合で含むことで、低温での緻密化が可能となり、製造コストを低減することができる。また、白色の焼結体が得られるため、高い反射率を有する配線基板を実現することができ、発光素子からの放射光が絶縁基体に吸収されることを防ぎ、発光効率の高い配線基板を得ることができる。
また、MgO質焼結体が、ZrをZrO2換算で0.5〜20質量%の割合で含むことで配線基板の緻密化を促進し、かつ耐薬品性を向上させることができる。
また、W、Mo、Cu、Agのうち少なくとも1種を主成分として導体層を形成することで、絶縁基体との同時焼成による表面および内部配線形成が可能となり、安価な配線基板を得ることができる。
また、絶縁基体の少なくとも一方の主面に発光素子を搭載するための搭載部を具備することで、発光素子を正確に実装でき、放射光を所定の方向に誘導することが可能となるため、実装歩留りの高い、発光効率の良い配線基板を得ることができる。
また、絶縁基体の搭載部側の全反射率を80%以上とすることで、発光素子からの放射光が絶縁基体を透過する、または、絶縁基体に吸収されることを防ぐことができ、発光効率の良い配線基板を得ることができる。
また、配線基板の搭載部の主面に、発光素子を収納するための枠体を設けることで、発光素子を保護できるとともに、発光素子の周辺に蛍光体などを容易に配置することができる。また、枠体により発光素子の発する光を反射させて所定の方向に誘導することもできる。
また、枠体の熱伝導率を30W/m・K以上とし、熱膨張係数を8.5×10−6/℃とすることで、枠体を介した放熱性が向上するとともに、枠体と絶縁基体との間に熱膨張係数に起因する応力が発生することがなく、信頼性の高い配線基板となる。
また、枠体の全反射率を80%以上とすることで、発光素子の放射光が枠体に吸収されたり、枠体を透過することを防ぐことができ、放射光を所定の方向へ誘導でき、発光効率の良い配線基板を得ることができる。
また、枠体をセラミックスにより形成することで、絶縁基体や配線層との同時焼成が可能となり、安価に配線基板を作製することができる。また、セラミックスは、耐湿性、耐熱性に優れるため、配線基板の信頼性を向上させることができる。
特に、枠体をMgOを主結晶相とするMgO質焼結体により形成することで、安価で、熱伝導に優れ、信頼性に優れた配線基板となる。
また、枠体を安価で、加工性に優れた金属により形成することで、安価な配線基板を容易に作製することができる。
また、以上説明した本発明の配線基板に電気素子を搭載した本発明の電気素子によれば、電気素子からの発熱を速やかに放出することができるため、ヒートシンク等の放熱部材が不要となり、実装される電気機器の小型化に寄与できるとともに、熱膨張係数を有機材に近いものとすることにより、有機基板やモールド材との熱膨張ミスマッチを抑制できるため、電気装置の接合信頼性向上に寄与できる。
また、以上説明した本発明の配線基板に発光素子を搭載した本発明の発光装置によれば、発光素子からの発熱を速やかに装置外に放出することができるため、発熱による輝度低下を抑制できるとともに、熱膨張係数を有機材に近いものとすることにより、有機基板等との熱膨張ミスマッチを抑制できるため、発光装置の接合信頼性向上に寄与できる。
本発明の配線基板は、例えば、図1(a)に示すように、絶縁基体1と、絶縁基体1の主面1aに形成された電気素子、あるいは発光素子との接続端子3、絶縁基体1の他方の主面1bに形成された外部電極端子5、接続端子3と外部電極端子5とを電気的に接続するように、絶縁基体1を貫通して設けられた貫通導体7とから構成されている。
そして、一方の接続端子3aと他方の接続端子3bとの間には、電気素子、あるいは発光素子を搭載するための搭載部9が形成されている。
また、例えば、本発明の配線基板11は、図1(b)に示すように、搭載部9側に、搭載される電気素子、あるいは発光素子を収納するための枠体13が形成されて構成されている。
本発明によれば、このような配線基板11において、絶縁基体1の熱伝導率を30W/m・K以上とし、熱膨張係数を8.5×10−6/℃以上とすることが重要である。
即ち、絶縁基体1の熱伝導率を30W/m・K以上とすることで、電気素子または発光素子から発生する熱を速やかに放出することができるため、電気素子の誤作動や発光素子の輝度低下を防ぐことが可能となるとともに、熱膨張係数を8.5×10−6/℃以上とすることで、熱膨張係数が10×10−6/℃以上と大きな外部のプリント基板やモールド材との熱膨張ミスマッチを抑制することができるため、信頼性に優れた配線基板11を実現することができる。絶縁基体1の熱伝導率は、特に、35W/m・K以上とすることが好ましく、さらに、40W/m・K以上がより好ましい。また、熱膨張係数は、特に、9.0×10−6/℃以上が好ましく、10.0×10−6/℃以上がより好ましい。
そして、例えば、この絶縁基体1として、MgOを主結晶相とするMgO質焼結体を用いることで、安価な原料を使用でき、アルミナと同程度の比較的低温での焼成が可能となるため、高熱伝導かつ安価な配線基板11を得ることができる。
なお、MgOを主結晶相とするMgO質焼結体とは、例えば、X線回折によって、MgOのピークが主ピークとして検出されるようなもので、MgOの結晶を体積比率として、50体積%以上含有していることが望ましい。
また、このような焼結体は、例えば、平均粒径0.1〜8μmの純度99%以上のMgO粉末に、平均粒径0.1〜8μmのY2O3やYb2O3などの希土類元素酸化物、Al2O3、SiO2、CaO、SrO、BaO、B2O3、ZrO2、ZnOの群から選ばれる少なくとも1種の焼結助剤を添加した成形体を1300〜1700℃の温度範囲で焼成することによって得られるものである。また、あるいは、MgOを含有するMgAl2O4やMgO・SiO2系の複合酸化物を添加してもよい。そして、焼結助剤などのMgO以外の組成物の添加量については、MgOを主結晶とする緻密体を得るために、望ましくは30質量%以下、更に望ましくは、20質量%以下とすることが望ましい。特に、焼結助剤などのMgO以外の組成物の添加量が10質量%以下とした場合には、得られる絶縁基体1の大部分をMgO結晶により形成することができる。
また、これらの焼結助剤は、焼成温度を低くするために3質量%以上、さらには5質量%以上添加することが望ましい。
ここで、上記MgO質焼結体がBを酸化物(B2O3)換算で0.01〜10質量%の割合で含むことが望ましい。これにより、低温での緻密化が可能となり、製造コストを低減することができる。また、白色の焼結体が得られるため、搭載部に発光素子を搭載した場合、発光素子からの放射光が絶縁基体に吸収されることを防ぎ、発光効率の高い配線基板を得ることができる。B2O3は特に、0.03〜7質量%、さらには、0.05〜5質量%含むことが望ましい。
また、上記MgO質焼結体がZrを酸化物(ZrO2)換算で0.5〜20質量%の割合で含むことが望ましい。これにより、配線基板のめっき液等に対する耐薬品性を向上させることができ、信頼性に優れた配線基板が得られる。ZrO2は特に、1〜15質量%、さらには、2〜10質量%含むことが望ましい。
MgOを主成分とする組成物に、さらに、バインダー、溶剤を添加することで、スラリーを作製し、例えば、ドクターブレード法により、シート状の成形体を作製し、さらに、その表面や、シート状の成形体に設けた貫通孔などに、少なくとも金属粉末を含有する導体ペーストを印刷、充填したのち、このシートを積層し、酸化雰囲気、還元雰囲気、あるいは不活性雰囲気で焼成することで、表面や内部に接続端子3や外部電極端子5や貫通導体7などの配線層が形成された配線基板11を作製することができる。また、配線層は、薄膜法により絶縁基板の表面に形成したり、金属箔を成形体の表面に転写するなどして形成できることはいうまでもない。
そして、このような絶縁基体1の表面あるいは内部に、接続端子3、外部電極端子5、貫通導体7を形成することで、配線基板11に配線回路を形成することができる。そして、これらの配線回路に用いる導体を、W、Mo、Cu、Agのうち少なくとも1種を主成分として形成することで、絶縁基体1と同時焼成して、接続端子3、外部電極端子5、貫通導体7を形成することが可能となり、安価な配線基板11を得ることができる。
また、接続端子3の表面にNi、Au、AlやAgめっきを施すことにより、反射率を向上させることができる。
また、絶縁基体1の搭載部側の主面1aの全反射率を80%以上とすることにより、搭載部に発光素子を搭載した場合には、発光素子の放射する光が絶縁基体1の搭載部側の主面1aにより反射されるため、放射光が絶縁基体1に吸収、あるいは絶縁基体1を透過することがないため、発光素子が直接、放射する光のみならず、絶縁基板1の主面1aに反射した光までも、所定の方向に誘導することができるため、発光効率を格段に高くすることができる。なお、絶縁基板1の搭載部側の主面1aの全反射率は、特に、85%以上、さらに90%以上とすることが望ましい。
また、同様に枠体13についても、発光素子の放射光を受ける内壁面13aの全反射率が80%以上であることが望ましい。特に、85%以上、さらに90%以上とすることが望ましい。
なお、搭載部9に発光素子を搭載しない場合、あるいは、絶縁基体1並びに枠体13に高反射の機能が求められない場合には、絶縁基体1並びに枠体の全反射率が80%未満であっても、一向にかまわない。
この枠体13の熱伝導率を30W/m・K以上とすることで、絶縁基体1に加えて、枠体13からも熱を良好に放射することができるため、配線基板11としての放熱性が格段に向上する。さらに、絶縁基体1、並びに枠体13の熱膨張係数をともに8.5×10−6/℃以上とすることで、両者の間に発生する熱応力を小さくすることができる、また、枠体13が取り囲む空間に熱膨張係数が大きいモールド材などの樹脂などが充填された場合であっても、同様に、樹脂と絶縁基体1、並びに枠体13との間に発生する応力を格段に小さくすることができる。
そして、枠体13においても、絶縁基体1の場合と同様に、熱伝導率は、特に、35W/m・K以上とすることが好ましく、さらに、40W/m・K以上がより好ましい。また、熱膨張係数は、特に、9.0×10−6/℃以上が好ましく、10.0×10−6/℃以上がより好ましい。
このような特性を有する枠体13を、セラミックスにより形成することで、絶縁基体1と枠体13とを同時焼成することができ、工程が簡略化されるため、安価な配線基板11を容易に作製することができる。また、セラミックスは耐熱性、耐湿性に優れているため、長期間の使用や、悪条件での使用にも、優れた耐久性を有する配線基板11となる。
また、安価で、加工性に優れた金属により枠体13を形成することで、複雑な形状の枠体13であっても、容易に製造することができ、安価な配線基板11を供給することができる。この金属製の枠体13は、例えば、AlやFe−Ni−Co合金等などにより好適に形成することができる。また、枠体13の表面には、Ni、Au、AlおよびAgなどからなるめっき層(図示せず)を形成してもよい。
なお、このように枠体13を金属により形成する場合には、予め、絶縁基体1の主面1aに金属層17を形成し、この金属層17と枠体13とを、例えば、共晶Ag−Cuろう材等からなるろう材(図示せず)を介して、ろう付けすることができる。
そして、以上説明した本発明の配線基板11に、例えば、図2(a)に示すように電気素子19として、半導体素子19やフィルター19などを搭載し、ボンディングワイヤ23により電気素子19に給電することにより、電気素子19を機能させることができ、電気素子19からの発熱を速やかに放出するためことができるため、ヒートシンク等の放熱部材が不要となり、実装される電気機器の小型化に寄与できるとともに、熱膨張係数をプリント基板に近いものとすることにより、プリント基板やモールド材との熱膨張係数のミスマッチを抑制できるため、接合信頼性の高い電気装置25ができる。なお、ヒートシンクを設けることで、更に放熱性が向上することはもちろんであり、例えば、ヒートシンクのような冷却装置を設けることを排除するものではない。
また、配線基板11に形成された搭載部9に、例えば発光素子21として、LEDチップ21などを搭載し、ボンディングワイヤ23により、LEDチップ21と接続端子3とを電気的に接続して、給電することにより、発光素子21の放射する光を絶縁基体1や枠体13に反射させ、所定の方向へと誘導することができるため、高効率の発光装置27となる。また、絶縁基体1並びに枠体13の熱伝導率が高いため、発光素子21からの発熱を速やかに放出することができ、発熱による輝度低下を抑制できる。また、さらに、絶縁基体1並びに枠体13の熱膨張係数を8.5×10−6/℃以上として、プリント基板に近いものとすることにより、有機基板やモールド材との熱膨張ミスマッチを抑制できるため、高出力且つ接合信頼性の高い発光装置27ができる。
また、図2(b)に示すように、電気素子19、発光素子21を搭載した側の配線基板11の主面1aに、枠体13を搭載した電気装置25、発光装置27では、枠体13の内側に電気素子19、発光素子21を収納することで、容易に電気素子19、発光素子21を保護することができる。
なお、図2(a)、(b)に示した例では、電気素子19、発光素子21は、接着剤29により配線基板11に固定され、電力の供給はワイヤボンド23によりなされているが、配線基板11との接続形態は、フリップチップ接続であってもよいことはいうまでもない。
また、電気素子19、発光素子21は、モールド材31により被覆されているが、モールド材31を用いずに、蓋体(図示せず)を用いて封止してもよく、また、モールド材31と蓋体とを併用してもよい。発光素子21を用いる場合には蓋体は、ガラスなどの透光性の素材を用いることが望ましい。
なお、発光素子21を搭載する場合には、必要に応じて、このモールド材31に発光素子21が放射する光を波長変換するための蛍光体(図示せず)を添加してもよい。
また、以上説明した例では、貫通導体7を設けた例について説明したが、貫通導体7を設けない場合であってもよく、また、絶縁基体1が多層に積層されている形態であってもよいことは勿論である。
配線基板の原料粉末として純度99%以上、平均粒径が1μmのMgO粉末、純度99%以上、平均粒子径1μmのY2O3粉末、純度99%以上、平均粒径1.5μmのAl2O3粉末、純度99%以上、平均粒子径2μmのB2O3粉末、平均粒子径1μmのZrO2粉末、純度99%以上を用いて、表1に示す割合で原料粉末を混合した。ただし、B2O3を助剤として用いた表1のJ〜Lについては、焼成時にB2O3が気化して失われるため、添加量ではなく、焼成体中の含有量を示している。これらの原料粉末の混合物に成形用有機樹脂(バインダ)としてアクリル系バインダ、溶媒としてトルエンを混合し、スラリーを調整した。しかる後に、ドクターブレード法にてグリーンシートを作製した。
また、平均粒子径2μmのW、Mo、Cu、Ag粉末を用いて、表1に示す割合で金属粉末を混合し、アクリル系バインダとアセトンとを溶媒として混合し、それぞれのグリーンシートに用いる導体ペーストを調製した。
そして、上記のグリーンシートに対して、打ち抜き加工を施し、直径が100μmのビアホールを形成し、このビアホール内に、導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填するとともに、配線パターン状に印刷塗布した。なお、発光素子を収納する枠体となるグリーンシートについては、打ち抜き加工によって貫通穴を形成した。
このようにして作製したグリーンシートを組み合わせ、位置合わせし、積層圧着し、外形10mm×10mm×厚み0.6mmの積層体を作製した。
そして、露点+25℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行った後、引き続き、露点+25℃の窒素水素混合雰囲気にて1400〜1600℃の最高温度で2時間焼成した。そして、絶縁基体の一方の主面に接続端子を形成し、他方の主面に外部電極端子を形成し、両者を貫通導体で接続した配線基板を作製した。その後、接続端子並びに外部電極端子の表面にNi、AuおよびAgめっきを順次施した。なお、MgOの耐薬品性がAl2O3などと比較すると低いため、めっき処理液の濃度を薄くし、めっき処理温度を低くして、配線基板の表面状態が劣化しないようにして、本発明の配線基板のめっき処理を行った。
また、比較例として、Al2O3、AlNを主結晶とする絶縁基体からなる配線基板を作製した。この配線基板の作製にあたり、先ず、原料粉末として純度99%以上、平均粒径が1μmのAl2O3粉末、純度99%以上、平均粒径1μmのSiO2粉末、純度99%以上、平均粒径1μmのMn2O3粉末、純度99%以上、平均粒径1μmのAlN粉末、純度99%以上、平均粒径1.5μm以上のY2O3粉末を用いて、表2に示す割合で原料粉末を混合した。これら原料粉末の混合物を上記実施例と同様の製法を用いて配線基板を作製した。なお、Al2O3については、露点+25℃の窒素水素混合雰囲気にて最高温度1400℃の条件で焼成し、AlNについては、非酸化性雰囲気にて脱脂を行ない、窒素水素混合雰囲気にて最高温度1800℃の条件で焼成した。
さらに、一部の配線基板の搭載部が形成された側には、10mm×10mm×2mmの外形寸法を有し、絶縁基体と接する側の内径が4mm、逆側の内径が8mmのテーパー状の貫通穴を有する絶縁基体と同様の材質からなる枠体あるいは金属製の枠体を形成した。なお、枠体を絶縁基体と同じ材質で形成した配線基板については、絶縁基体と枠体とをグリーンシートにて一体物として形成し、同時焼成を行って作製した。また、金属製の枠体としては、熱膨張係数が23×10−6/℃、熱伝導率が238W/m・KのAl製金属枠体と、熱膨張係数が6×10−6/℃、熱伝導率が17W/m・KのFe−Ni−Co合金製金属枠体とを用いた。また、金属製の枠体を設けた配線基板については、接続端子並びに外部電極端子を形成する導体ペーストを用いて、絶縁基体の搭載部側の枠体が搭載される部分に金属層を形成したのち、共晶Ag−Cuのロウ材を用いて、850℃の条件で、枠体を絶縁基体に接合して作製した。
これらの配線基板に接着剤としてエポキシ樹脂を用いて出力1.5Wの発光素子であるLEDチップを搭載部に実装し、ボンディングワイヤによりLEDチップと接続端子とを結線し、さらに、LEDチップと接続端子とを熱膨張係数が40×10−6/℃のエポキシ樹脂からなるモールド材で覆い、発光装置を得た。
得られた発光装置を有機基板に半田にて実装し、−55℃〜125℃の温度サイクル試験を1000サイクル行い、試験後、装置と有機基板接着界面の剥離状況を確認した。
また、発光装置に0.4Aの電流を通電し、1時間後に全放射束測定を行った。
なお、電気素子については、発光素子も電気素子と同様に発熱することから、発光装置の試験結果をもって、代用した。
得られた絶縁基体を粉砕して、アルカリ融解した後、ICP発光分光分析により各成分の含有量を決定した。
得られた絶縁基体を粉砕し、X線回折により絶縁基体の主結晶相を同定した。
また、絶縁基体の熱伝導率はレーザーフラッシュ法により測定し、熱膨張係数はTMAにより、25〜400℃の範囲で測定した。
また、絶縁基体並びに枠体の内壁面の反射率は、分光側色計により、以下の測定機器および条件にて測定した。
<測定機器> ミノルタ製CM−3700d
<基準光源> D65
<波長> 360、400、740nm
<視野> 10°
<測定反射率> 全反射率
金属製枠体付きは、Bの形態にAl並びにFe−Ni−Co合金を上述の方法にて接合した。
<基準光源> D65
<波長> 360、400、740nm
<視野> 10°
<測定反射率> 全反射率
金属製枠体付きは、Bの形態にAl並びにFe−Ni−Co合金を上述の方法にて接合した。
表3に示すように、絶縁基体の熱伝導率が、30W/m・K未満である本発明の範囲外の試料No.13は、熱伝導率が15W/m・Kと低いため、発光装置に通電した際に発生するLEDチップからの熱を十分に放散することができず、LEDチップが所定の温度を超えたために発光効率が低下し、十分な発光強度が得られなかった。また、絶縁基体の熱膨張係数が8.5×10−6/℃未満の7×10−6/℃であるために、配線基板と有機基板との熱膨張係数差が大きくなり、熱サイクル試験に両者の接続が絶たれ、十分な接続信頼性が得られなかった。
また、本発明の範囲外の試料No.14は、絶縁基体の熱膨張係数が4.5×10−6/℃と小さいため、絶縁基体とモールド材との熱膨張係数差が大きくなり、熱サイクル試験後に両者の間に剥離が生じ、十分な信頼性が得られなかった。また、全反射率が40%以下と小さく、十分な発光強度が得られなかった。
一方、本発明の試料No.1〜12、15〜21では、LEDチップの過剰な加熱が起こらず、高い発光効率を実現することができた。また、配線基板と有機基板との間の接続信頼性も十分なものであった。
特に、枠体を形成した試料No.1〜11、15〜21では、枠体を設けなかった場合に比べ、光特性が、さらに向上した。
1・・・絶縁基体
3a、3b・・・配線層、接続端子
5・・・配線層、外部電極端子
9・・・搭載部
11・・・配線基板
13・・・枠体
13a・・・枠体の内壁面
19・・・電気素子
21・・・発光素子
25・・・電気装置
27・・・発光装置
31・・・モールド材
3a、3b・・・配線層、接続端子
5・・・配線層、外部電極端子
9・・・搭載部
11・・・配線基板
13・・・枠体
13a・・・枠体の内壁面
19・・・電気素子
21・・・発光素子
25・・・電気装置
27・・・発光装置
31・・・モールド材
Claims (15)
- 少なくとも、平板状の絶縁基体と、該絶縁基体の表面又は内部のうち少なくとも一方に形成された配線層とを具備してなる配線基板であって、前記絶縁基体の熱伝導率が30W/m・K以上、且つ熱膨張係数が8.5×10−6/℃以上であることを特徴とする配線基板。
- 前記絶縁基体が、MgOを主結晶相とするMgO質焼結体からなることを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
- 前記MgO質焼結体がBをB2O3換算で0.01〜10質量%の割合で含むことを特徴とする請求項2に記載の配線基板。
- 前記MgO質焼結体がZrをZrO2換算で0.5〜20質量%の割合で含むことを特徴とする請求項2又は3に記載の配線基板。
- 前記導体層がW、Mo、Cu、Agのうち少なくとも1種を主成分とすることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれかに記載の配線基板。
- 前記配線基板の少なくとも一方の主面に発光素子を搭載するための搭載部を具備してなることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれかに記載の配線基板。
- 前記配線基板の搭載部側の絶縁基体の全反射率が80%以上であることを特徴とする請求項6に記載の配線基板。
- 前記配線基板の搭載部が形成された側の主面に、発光素子を収容するための枠体が形成されてなることを特徴とする請求項6又は7に記載の配線基板。
- 前記枠体の熱伝導率が、30W/m・K以上、且つ熱膨張係数が8.5×10−6/℃以上であることを特徴とする請求項8に記載の配線基板。
- 前記枠体の内壁面の全反射率が、80%以上であることを特徴とする請求項8又は9に記載の配線基板。
- 前記枠体が、セラミックスからなることを特徴とする請求項8乃至10のうちいずれかに記載の配線基板。
- 前記枠体が、MgOを主結晶相とするMgO質焼結体からなることを特徴とする請求項11に記載の配線基板。
- 前記枠体が、金属からなることを特徴とする請求項8乃至10のうちいずれかに記載の配線基板。
- 請求項1乃至13のうちいずれかに記載の配線基板に電気素子を搭載してなることを特徴とする電気装置。
- 請求項1乃至13のうちいずれかに記載の配線基板に発光素子を搭載してなることを特徴とする発光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004269447A JP2006041454A (ja) | 2004-06-25 | 2004-09-16 | 配線基板および電気装置並びに発光装置 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004187770 | 2004-06-25 | ||
JP2004269447A JP2006041454A (ja) | 2004-06-25 | 2004-09-16 | 配線基板および電気装置並びに発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006041454A true JP2006041454A (ja) | 2006-02-09 |
Family
ID=35906083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004269447A Pending JP2006041454A (ja) | 2004-06-25 | 2004-09-16 | 配線基板および電気装置並びに発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006041454A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014194988A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-09 | Toyota Motor Corp | 絶縁基板及びその製造方法、半導体装置 |
JP2015151325A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | 京セラ株式会社 | セラミック焼結体およびたパッケージ |
-
2004
- 2004-09-16 JP JP2004269447A patent/JP2006041454A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014194988A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-09 | Toyota Motor Corp | 絶縁基板及びその製造方法、半導体装置 |
JP2015151325A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | 京セラ株式会社 | セラミック焼結体およびたパッケージ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4789671B2 (ja) | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 | |
JP4804109B2 (ja) | 発光素子用配線基板および発光装置並びに発光素子用配線基板の製造方法 | |
JP2008109079A (ja) | 表面実装型発光素子用配線基板および発光装置 | |
US8314346B2 (en) | Wiring board for light-emitting element | |
JP2006147999A (ja) | 発光素子用配線基板並びに発光装置 | |
JP2006066519A (ja) | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 | |
JP2006093565A (ja) | 発光素子用配線基板ならびに発光装置およびその製造方法 | |
US9596747B2 (en) | Wiring substrate and electronic device | |
JP4780939B2 (ja) | 発光装置 | |
JP2007273602A (ja) | 発光素子用配線基板および発光装置 | |
JP4841284B2 (ja) | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 | |
JP2007227737A (ja) | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 | |
JP2007273603A (ja) | 発光素子用配線基板および発光装置 | |
JP2007250899A (ja) | 発光モジュールとこれを用いた表示装置及び照明装置 | |
JP2007273592A (ja) | 発光素子用配線基板および発光装置 | |
JP5046507B2 (ja) | 発光素子用配線基板および発光装置 | |
JP2007227738A (ja) | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 | |
JP2006156447A (ja) | 発光素子用配線基板ならびに発光装置およびその製造方法 | |
JP4699042B2 (ja) | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 | |
JP2006128265A (ja) | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 | |
JP2007123481A (ja) | 発光素子用配線基板ならびに発光装置 | |
JP2011205009A (ja) | 表面実装型発光素子用配線基板および発光装置 | |
JP2007149810A (ja) | 発光素子用配線基板および発光装置 | |
JP2006066409A (ja) | 発光素子用配線基板および発光装置ならびに発光素子用配線基板の製造方法 | |
JP2007149811A (ja) | 発光素子用配線基板及び発光装置 |