JP5812092B2 - 発光素子用基板および発光装置 - Google Patents
発光素子用基板および発光装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5812092B2 JP5812092B2 JP2013507844A JP2013507844A JP5812092B2 JP 5812092 B2 JP5812092 B2 JP 5812092B2 JP 2013507844 A JP2013507844 A JP 2013507844A JP 2013507844 A JP2013507844 A JP 2013507844A JP 5812092 B2 JP5812092 B2 JP 5812092B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- light emitting
- glass
- layer
- powder
- 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.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 210
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 274
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 242
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 190
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 141
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 141
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 114
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 95
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 94
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 94
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 81
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 claims description 45
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 28
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 claims description 19
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 claims description 18
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 34
- -1 silver ions Chemical class 0.000 description 30
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 27
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 27
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 24
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 18
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 17
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 17
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 16
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 15
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 13
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 12
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 11
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 6
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 6
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 6
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 6
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 6
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 4
- JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N gold tin Chemical compound [Sn].[Au] JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 4
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 4
- WUOACPNHFRMFPN-SECBINFHSA-N (S)-(-)-alpha-terpineol Chemical compound CC1=CC[C@@H](C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-SECBINFHSA-N 0.000 description 3
- OVKDFILSBMEKLT-UHFFFAOYSA-N alpha-Terpineol Natural products CC(=C)C1(O)CCC(C)=CC1 OVKDFILSBMEKLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940088601 alpha-terpineol Drugs 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 3
- 238000004453 electron probe microanalysis Methods 0.000 description 3
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- IRIAEXORFWYRCZ-UHFFFAOYSA-N Butylbenzyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC1=CC=CC=C1 IRIAEXORFWYRCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002019 Aerosil® 380 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- 239000004803 Di-2ethylhexylphthalate Substances 0.000 description 1
- MQIUGAXCHLFZKX-UHFFFAOYSA-N Di-n-octyl phthalate Natural products CCCCCCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCCCCCC MQIUGAXCHLFZKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010344 co-firing Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- KERTUBUCQCSNJU-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);disulfamate Chemical compound [Ni+2].NS([O-])(=O)=O.NS([O-])(=O)=O KERTUBUCQCSNJU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- XTFKWYDMKGAZKK-UHFFFAOYSA-N potassium;gold(1+);dicyanide Chemical compound [K+].[Au+].N#[C-].N#[C-] XTFKWYDMKGAZKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/483—Containers
- H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
- C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
- H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
- H01L23/15—Ceramic or glass substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
- C03C2214/20—Glass-ceramics matrix
-
- 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
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
- H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
- H01L33/642—Heat extraction or cooling elements characterized by the shape
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
また、本発明の発光素子用基板において、前記銀を主体とする金属層は、前記搭載面と平行となるように、かつ前記搭載面から前記金属層の上面までの距離が50〜150μmとなるように前記基体に埋設されていることが好ましい。
また、本発明の発光素子用基板において、前記被覆層の厚さは、10〜50μmであることが好ましい。
上記した数値範囲を示す「〜」とは、特段の定めがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用され、以下本明細書において「〜」は、同様の意味をもって使用される。
上記従来の銀や銀合金で構成される金属層が内層に配線されたLTCC基板に、発光素子が搭載され、シリコーン樹脂等で封止された発光装置において、LTCC基板とシリコーン樹脂等の封止層との界面で起こる茶色や黄色等の発色は、銀発色と呼ばれる現象が原因と考えられる。
銀や銀合金で構成される金属層が内層に配線されたLTCC基板は、例えば、セラミックス粉末としてアルミナ粉末を含むガラスセラミックス組成物を用いて作製したグリーンシート内に銀や銀合金のペースト層をスクリーン印刷等で形成した後、同時焼成することで製造される。
また、このようにして得られたLTCC基板上に発光素子を搭載し、シリコーン樹脂等の封止層により封止した場合、LTCC基板表面に存在する銀イオン(Ag+)が、封止層に含有される白金触媒等と接触することにより還元されてAg0となり、凝集してコロイド粒子化し発色する。これによってLTCC基板とシリコーン樹脂等の封止層との界面で茶色や黄色等の変色が起こると考えられる。
図1は、本発明の発光素子用基板の一実施形態を示す平面図(a)、およびそのX−X線断面図(b)である。
なお、金属層6が配線回路等の配線導体と独立して設けられる場合には、短絡等を防ぐために金属層6の端縁と配線導体の端縁との距離が、100μm以上となるように、より好ましくは150μm以上となるように形成される。なお、上記した距離Lの上限は、発光装置の寸法、仕様、形状等によって決められる。
ここで、本明細書において、「…を主体とする…」とは、例えば「A成分を主体とするB組成物」としたときに、A成分をB組成物の全量に対して50質量%を超えて含有する関係を示す。
本発明の発光素子用基板は、このようにLTCCからなる基体内に銀を主体とする金属層を配設することで、十分な放熱性を有する。
なお、この場合、基体2と枠体3に挟まれる被覆層7の幅Mは、100μm程度が好ましい。被覆層7を基体2の側面に達する位置まで設けると基体2と枠体3の密着性が損なわれることがあり、好ましくない。また、搭載部22の端縁と被覆層7の端縁とは、印刷ズレによって電極上にガラスが重なってしまい、電極として機能しなくなる危険があることから、搭載部22の端縁と被覆層7の端縁との距離Nは、50μm以上であることが好ましく、100μm以上がより好ましい。なお、上記した幅M、距離Nの上限は、発光装置の寸法、仕様、形状等によって決められる。
Na2OおよびK2Oは、これらから選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましく、Na2OおよびK2Oの合計した含有量が0.9%以上であることが好ましい。
被覆層7の耐酸性が100μg/cm2を超えると、金属層6のメッキ処理溶液中に被覆層7のガラス成分が溶出し、発光素子用基板を製造する際に、連続運転が妨げられたり、被覆層7が白濁し、反射率が低下したりするおそれがある。
なお、被覆層7の耐酸性は、pH1.68、温度85℃のシュウ酸塩緩衝液700cm3の中に浸漬し、1時間経過後の質量減少量を測定することにより評価した。
SiO2は、ガラスのネットワークフォーマとなる。SiO2の含有量が78%未満であると、化学的耐久性が低下するおそれがある。一方、SiO2の含有量が83%を超えると、軟化点やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。SiO2の含有量は、好ましくは80%以上である。また、SiO2の含有量は、好ましくは82%以下である。
SiO2は、ガラスのネットワークフォーマとなる。SiO2の含有量が72%未満の場合、化学的耐久性が低下するおそれがある。一方、SiO2の含有量が78%を超えると、ガラスの軟化点やガラス転移点が過度に高くなるおそれがある。SiO2の含有量は、好ましくは73%以上である。また、SiO2の含有量は、好ましくは76%以下である。
なお、本明細書において、50%粒径は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて測定したものをいう。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置としては、島津製作所社製、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(商品名:SALD2100)を使用した。
したがって、表面平坦性の目的で被覆用組成物に第2のセラミックス粉末を配合する場合には、アルミナ粉末を実質的に含まないセラミックス粉末を用いる。なお、アルミナ粉末を実質的に含まないとは、セラミックス粉末におけるアルミナ粉末の含有量が0.1質量%未満をいう。ここで、本明細書において、アルミナ粉末等のセラミックス粉末を表示する場合、その粉末の構成成分として含有量が50質量%を超える成分を粉末の名称として用いる。例えば、Al2O3を50質量%を超えて含有するセラミックス粉末をアルミナ粉末という。
このような配合量で第2のセラミックス粉末としてアルミナ粉末を主体として含有するセラミックス粉末を上記被覆用組成物に配合することで、得られる被覆層で銀イオンの拡散を概ね停滞させ、被覆層表面まで到達する銀イオン量を大幅に軽減しつつ、拡散反射性を有する被覆層の形成が可能となる。なお、上記被覆用組成物中に、10質量%を超えてアルミナ粉末を配合すると、被覆層7が銀イオンの拡散を停滞させることが困難となり、被覆層と封止層の界面で銀発色が発生するおそれがある。
(A)工程は、第1のガラス粉末と第1のセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物を用いて、発光素子用基板の基体を構成する基体用グリーンシート2および枠体を構成する枠体用グリーンシート3を作製する工程である。具体的には、基体用グリーンシート2および枠体用グリーンシート3は、以下に説明する第1のガラス粉末と第1のセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物にバインダー、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加して調製されたスラリーを、ドクターブレード法等により、焼成後の形状・膜厚が上記所望の範囲内となるような所定の形状、膜厚のシート状に成形し、乾燥させることで作製できる。上記ガラスセラミックス組成物としては、特に低温同時焼成セラミックス(LTCC)が好ましい。
上記ガラスセラミックス組成物に用いる第1のガラス粉末は、必ずしも限定されないものの、ガラス転移点が550℃以上、700℃以下が好ましい。ガラス転移点が550℃未満の場合、脱脂が困難となるおそれがあり、700℃を超える場合、収縮開始温度が高くなり、寸法精度が低下するおそれがある。
(B)工程では、上記で得られた基体用グリーンシート2、すなわち基体下層用グリーンシート2aおよび基体上層用グリーンシート2bに同時焼成するための各種ペースト層を形成する。まず、基体下層用グリーンシート2aおよび基体上層用グリーンシート2bの両方に(B−1)配線導体用ペースト層を形成する。次いで、基体下層用グリーンシート2aに(B−2)銀を主体とする金属層用ペースト層を形成し、基体上層用グリーンシート2bに(B−3)被覆層用ペースト層を形成する。
基体下層用グリーンシート2aおよび基体上層用グリーンシート2bには、まず、導体ペーストを用いて配線導体用ペースト層(素子接続端子用ペースト層4、外部接続端子用ペースト層5、および接続ビア用ペースト層8)を形成する。具体的には、まず、基体下層用グリーンシート2aおよび基体上層用グリーンシート2bに、それぞれ最終的に基体の内部に埋設される構成となる、接続ビア用ペースト層8aおよび、接続ビア用ペースト層8bを形成する。これらは、素子接続端子用ペースト層4から外部接続端子用ペースト層5へアノードとカソードの別に電気的に短絡なく接続されるように形成される内部配線導体用ペースト層である。
ここで、本実施形態においては、下記(B−2)の通り、金属層用ペースト層6と兼用の配線回路用ペースト層は、基体下層用グリーンシート2aの上側の面に形成されるが、必要に応じて、基体上層用グリーンシート2bを2枚のグリーンシートで構成し、2枚のグリーンシート間に、さらに別の配線回路用ペースト層を形成してもよい。
上記配線導体用ペースト層が形成された基体下層用グリーンシート2aの上側の面の上記所定位置に、銀を主体とする金属層用ペースト層6を、これが放熱層および配線回路の両方として機能するように形成する。銀を主体とする金属層用ペースト層6の膜厚は、最終的に得られる銀を主体とする金属層の膜厚が上記所定の膜厚となるように調整される。
銀を主体とする金属層用ペーストとしては、上に説明した銀を主成分として含む金属材料をエチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。
上記配線導体用ペースト層が形成された基体上層用グリーンシート2bの上側の面、すなわち搭載面21の、各1対ずつの素子接続端子用ペースト層4を含む12か所の搭載部22およびその近傍を除くキャビティの底面24となる領域を全て含み、さらにキャビティ底面の近傍領域に端縁が達する形に、被覆層用ペースト層7を形成する。
被覆層用ペーストは、上記被覆用組成物に、エチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。形成される被覆層用ペースト層7の膜厚は、最終的に得られ被覆層7の膜厚が上記所望の膜厚となるように調整される。
上記(B)工程で得られた、各種ペースト層が形成された基体下層用グリーンシート2a上に、各種ペースト層が形成された基体上層用グリーンシート2bを積層し、さらにその上に上記(A)工程で作製した枠体用グリーンシート3を積層して、未焼結発光素子用基板1を得る。
上記(C)工程後、得られた未焼結発光素子用基板1について、必要に応じてバインダー等を除去するための脱脂を行い、ガラスセラミックス組成物等を焼結させるための焼成(焼成温度:800〜930℃)を行う。
また、本発明の発光素子用基板は、そのサイズにより、通常、発光素子用基板のような配線基板を作製する際に用いられる、多数個取りの連結基板を作製し、これを分割する工程を得て個々の配線基板を作製する方法により作製されてもよい。その場合、分割のタイミングは、上記焼成後であれば、発光素子を搭載する前でもよいし、発光素子搭載後、プリント配線基板等に半田固定・実装される前でもよい。
このような本発明の発光装置10は、例えば携帯電話や大型液晶ディスプレイ等のバックライト、自動車用あるいは装飾用の照明、その他の光源として好適に用いることができる。
以下に説明する方法で、図2に示した発光装置と同様の構造の実施例1〜12および比較例1〜2の試験用発光装置を作製した。上記各発光装置において、異なるのは被覆層の構成材料のみである。また、比較例3として、図2に示す発光装置において被覆層を有しない以外は、図2に示す発光装置と全く同じ構成の試験用発光装置を作製した。
なお、以下の説明においては、上記同様、焼成の前後で部材に用いる符号は同じものを用いた。
まず、被覆層形成用の各種のガラス粉末を製造した。すなわち、SiO2、B2O3、Al2O3、CaO、Na2OおよびK2Oの各成分が表1に示す組成(モル%)のガラスとなるように、ガラス原料を調合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて1500〜1600℃で60分間溶融させた後、溶融状態のガラスを流し出し冷却した。得られたガラスを、アルミナ製ボールミルにより20〜60時間粉砕して5種類のガラス粉末1〜5を得た。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。
ここでガラス粉末1〜3は、本発明に係る被覆層形成用の被覆用組成物が主として含有する第2のガラス粉末であり、ガラス粉末4、5は比較例用のガラス粉末である。
・アルミナ粉末(昭和電工社製、商品名:AL−45H、D50:2μm)
・シリカ粉末(日本アエロジル社製、商品名:AEROSIL380、D50:10nm)
・ジルコニア粉末(第一稀元素化学工業社製、商品名:HSY−3F−J、D50:0.6μm)
発光素子用基板1の基体2および枠体3を作製するための基体下層用グリーンシート2a、基体上層用グリーンシート2b、および枠体用グリーンシート3を作製した。
まず、酸化物換算のモル%表示で、SiO2を60.4%、B2O3を15.6%、Al2O3を6%、CaOを15%、K2Oを1%、Na2Oを2%の組成のガラスとなるようにガラス原料を配合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて1600℃で60分溶融させた後、この溶融状態のガラスを流し出し冷却した。このガラスをアルミナ製ボールミルにより40時間粉砕して第1のガラス粉末を製造した。なお、粉砕の溶媒にはエチルアルコールを用いた。
[1]銀濃度の測定
上記各実施例および比較例で得られた発光素子用基板1を、焼成後24時間放置した後に、その被覆層7におけるガラス中の銀濃度を、電子線マイクロ分析装置(EPMA)を用いて測定した。ここで、ガラス中とは、被覆層7において他の成分、例えばアルミナ粉末等のセラミックス粉末が含まれないガラスだけの領域を示すものとする。なお、EPMAによる分析領域は、任意に選択された0.3μm3の領域とした。ただし、上記各実施例および比較例間では同じ位置を測定した。測定結果を、Ag2Oに換算した値として表2に示す。
次に、上記各実施例および比較例で得られた発光素子用基板1に、各12個ずつの発光ダイオード(LED)素子を搭載して、図2に示す発光装置を作製した。すなわち、発光素子用基板上の12か所の搭載部に形成された各1対の素子接続端子につき、裏面に1対の電極を有するLED素子1個を金錫半田接着により接続し、合計12個のLED素子を搭載した。さらに封止剤を用いてモールド封止層を形成した。なお、封止剤としては、封止用シリコーン樹脂(信越化学工業社製、商品名:SCR−1016A)を用いた。また、用いた封止剤は、封止用シリコーン樹脂に対して蛍光体(化学オプトニクス社製、商品名P46−Y3)を20質量%の割合で含有する。
全光束量の測定は、積分球(直径6インチ)内に発光装置10を設置し、全光束測定装置(スペクトラコープ社製、商品名:SOLIDLAMBDA・CCD・LED・MONITOR・PLUS)を用いて行った。測定結果を表2に示す。
なお、2011年3月31日に出願された日本特許出願2011−077239号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
Claims (10)
- 第1のガラス粉末と第1のセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、一部が発光素子の搭載される搭載部となる搭載面を有する基体と、
前記基体に埋設された銀を主体とする金属層と、
発光素子の電極と電気的に接続される前記搭載面上に形成された素子接続端子と、
前記搭載部およびその近傍、ならびに前記素子接続端子形成部およびその近傍を除く前記搭載面上に形成された、第2のガラス粉末を主体とする被覆用組成物の焼結体からなる被覆層と、を有する発光素子用基板であって、
前記被覆層のガラス中に含まれる銀の濃度がAg2Oに換算して0.3質量%以下である発光素子用基板。 - 前記第2のガラス粉末が、酸化物換算のモル%表示で、SiO2を70〜84%、B2O3を10〜25%、Al2O3を0〜5%、Na2OおよびK2Oからなる群から選ばれる少なくとも1種を合計で0〜5%、MgOを0〜10%、CaO、SrOおよびBaOからなる群から選ばれる少なくとも1種を合計で0〜5%含有し、該ガラス粉末における酸化物換算のモル%表示での、SiO2とAl2O3の合計含有量が70〜84%である請求項1に記載の発光素子用基板。
- 前記被覆用組成物が、第2のセラミックス粉末を含有する請求項1または2に記載の発光素子用基板。
- 前記第2のセラミックス粉末が、アルミナ粉末を実質的に含まないセラミックス粉末であって、前記被覆用組成物における前記第2のセラミックス粉末の含有量が、前記被覆用組成物中に1〜20質量%である請求項3に記載の発光素子用基板。
- 前記第2のセラミックス粉末が、アルミナ粉末を主体として含有するセラミックス粉末であって、前記被覆用組成物における前記アルミナ粉末の含有量が、前記第2のガラス粉末100質量部に対して、1〜10質量部の割合である請求項3に記載の発光素子用基板。
- 前記第1のセラミックス粉末が、アルミナ粉末と、アルミナよりも高い屈折率を有するセラミックスの粉末と、を含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光素子用基板。
- 前記金属層が、前記搭載面と平行となるように前記基体に埋設され、かつ前記搭載面から前記金属層の上面までの距離が、50〜150μmである請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光素子用基板。
- 前記被覆層の厚さが、10〜50μmである請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光素子用基板。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の発光素子用基板と、
前記発光素子用基板の搭載部に搭載される発光素子と、
を有することを特徴とする発光装置。 - 前記基体および前記被覆層の表面の一部または全部が、白金触媒を含むシリコーン樹脂で封止されてなる請求項9に記載の発光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013507844A JP5812092B2 (ja) | 2011-03-31 | 2012-04-02 | 発光素子用基板および発光装置 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011077239 | 2011-03-31 | ||
JP2011077239 | 2011-03-31 | ||
PCT/JP2012/058989 WO2012133899A1 (ja) | 2011-03-31 | 2012-04-02 | 発光素子用基板および発光装置 |
JP2013507844A JP5812092B2 (ja) | 2011-03-31 | 2012-04-02 | 発光素子用基板および発光装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2012133899A1 JPWO2012133899A1 (ja) | 2014-07-28 |
JP5812092B2 true JP5812092B2 (ja) | 2015-11-11 |
Family
ID=46931586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013507844A Active JP5812092B2 (ja) | 2011-03-31 | 2012-04-02 | 発光素子用基板および発光装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5812092B2 (ja) |
TW (1) | TW201246619A (ja) |
WO (1) | WO2012133899A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6171921B2 (ja) | 2013-12-24 | 2017-08-02 | 日亜化学工業株式会社 | 配線基板及び発光装置 |
DE102015108420A1 (de) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Trägerelements, Trägerelement und elektronisches Bauelement mit einem Trägerelement |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4295519B2 (ja) * | 2003-01-28 | 2009-07-15 | 京セラ株式会社 | 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 |
JP2006128511A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 発光素子用セラミック基板 |
CN102007609B (zh) * | 2008-04-18 | 2013-01-23 | 旭硝子株式会社 | 发光二极管封装 |
KR101235489B1 (ko) * | 2008-08-21 | 2013-02-20 | 아사히 가라스 가부시키가이샤 | 발광 장치 |
-
2012
- 2012-03-30 TW TW101111466A patent/TW201246619A/zh unknown
- 2012-04-02 WO PCT/JP2012/058989 patent/WO2012133899A1/ja active Application Filing
- 2012-04-02 JP JP2013507844A patent/JP5812092B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012133899A1 (ja) | 2012-10-04 |
JPWO2012133899A1 (ja) | 2014-07-28 |
TW201246619A (en) | 2012-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5742353B2 (ja) | 発光素子用基板および発光装置 | |
JP5429038B2 (ja) | 発光素子搭載用基板および発光装置 | |
JP5640632B2 (ja) | 発光装置 | |
US9054287B2 (en) | Substrate for mounting light-emitting element, production process thereof and light-emitting device | |
JP5729375B2 (ja) | 発光装置 | |
JP5499960B2 (ja) | 素子用基板、発光装置 | |
JP2011228653A (ja) | 発光素子用基板および発光装置 | |
EP2448025A1 (en) | Light-emitting device | |
JP5720454B2 (ja) | 発光素子搭載用基板とその製造方法および発光装置 | |
JPWO2012014853A1 (ja) | 発光素子用基板、発光装置及び発光素子用基板の製造方法 | |
JP5862574B2 (ja) | 発光素子用基板および発光装置 | |
JP5644771B2 (ja) | 発光素子用基板および発光装置 | |
WO2011092945A1 (ja) | 発光素子搭載用基板、その製造方法および発光装置 | |
JP2013149637A (ja) | 発光装置および発光装置の製造方法 | |
JP5812092B2 (ja) | 発光素子用基板および発光装置 | |
JP2013254820A (ja) | 発光素子搭載用基板および発光装置 | |
JP5725029B2 (ja) | 発光素子搭載用基板および発光装置 | |
JP2013239546A (ja) | 発光素子搭載用基板および発光装置 | |
JP2011258866A (ja) | 発光素子搭載用基板および発光装置 | |
JP2013183129A (ja) | 発光素子搭載用基板および発光装置 | |
JP2011176083A (ja) | 発光装置 | |
WO2012057234A1 (ja) | 発光素子用基板および発光装置 | |
JP2015070088A (ja) | 発光素子用基板および発光装置 | |
JP2011176303A (ja) | 発光素子搭載用基板およびその製造方法 | |
JP2011228652A (ja) | 発光素子用基板および発光装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150202 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150825 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150907 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5812092 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |