KR20160006695A - 회로 기판, 광 반도체 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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히로나카 후지이
아키토 니노미야
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

회로 기판은, 광 반도체 소자를 두께 방향 한쪽에 실장하기 위한 형광체 함유 기판과, 형광체 함유 기판의 두께 방향 한쪽 면에 적층되고, 광 반도체 소자와 전기적으로 접속하기 위한 전극 배선을 구비한다.

Description

회로 기판, 광 반도체 장치 및 그 제조 방법{CIRCUIT BOARD, OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE, AND PRODUCING METHOD THEREOF}
본 발명은, 회로 기판, 광 반도체 장치 및 그 제조 방법, 자세하게는, 광 반도체 장치의 제조 방법, 그것에 이용되는 회로 기판, 및, 그것을 구비하는 광 반도체 장치에 관한 것이다.
광 반도체 장치는, 전극이 상면에 적층된 회로 기판과, 회로 기판의 위에, 전극과 전기적으로 접속되도록 실장되는 광 반도체 소자와, 회로 기판의 위에, 광 반도체 소자를 피복하도록 마련되는 형광체층을 구비한다. 광 반도체 장치에서는, 회로 기판의 전극으로부터 전류가 광 반도체 소자에 흐르고, 광 반도체 소자로부터 발광되는 광을 형광체층에 의해 파장 변환하고, 파장 변환된 광을 위쪽으로 조사하고 있다.
한편, 광 반도체 장치의 아래쪽에 대한 광속을 향상시킬 수 있도록, 예컨대, 투광성 세라믹스 기판과, 그 위에 실장되는 LED와, 투광성 세라믹스 기판의 아래에 마련되고, 황색 형광체 입자를 함유하는 제 3 파장 변환재를 구비하는 발광 장치가 제안되어 있다(예컨대, 하기 특허 문헌 1 참조.).
특허 문헌 1에 기재된 발광 장치는, LED가 발광하는 광 중, 투광성 세라믹스 기판을 투과하여 아래쪽으로 향하는 광의 파장을 제 3 파장 변환재에 의해 변환하여, 파장 변환 후의 광을 아래쪽에 조사하고 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 국제 공개 WO2012/090350호
그런데, 광 반도체 장치의 구성을 간이하게 하여, 제조 비용을 저감하고 싶다는 요구가 있다.
그러나, 특허 문헌 1의 발광 장치는, 투광성 세라믹스 기판과는 별도로, 제 3 파장 변환재를 투광성 세라믹스 기판의 아래쪽에 구비하므로, 그 때문에, 부품 점수가 많아, 그 만큼, 광 반도체 장치의 구성이 복잡하게 되고, 또한, 광 반도체 장치의 제조 방법이 번잡하게 되고, 그 결과, 상기 요구를 충분히 만족시킬 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 두께 방향 다른 쪽의 광속이 향상된 광 반도체 장치를, 간이한 구성으로, 또한, 저비용으로 제조할 수 있는, 회로 기판, 광 반도체 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 회로 기판은, 광 반도체 소자를 두께 방향 한쪽에 실장하기 위한 형광체 함유 기판과, 상기 형광체 함유 기판의 두께 방향 한쪽 면에 적층되고, 상기 광 반도체 소자와 전기적으로 접속하기 위한 전극 배선을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 회로 기판은, 형광체 함유 기판을 구비하므로, 별도로, 형광체층을 형광체 함유 기판의 다른 쪽 면에 마련하는 일 없이, 두께 방향 다른 쪽으로 발광되는 광을, 형광체 함유 기판에 의해, 파장 변환할 수 있다. 그 때문에, 광 반도체 장치의 두께 방향 다른 쪽의 광속을 향상시키면서, 광 반도체 장치에 있어서의 부품 점수를 저감하여, 광 반도체 장치의 구성을 간이하게 할 수 있다. 그 결과, 광 반도체 장치의 제조 공정수를 저감하여, 제조 방법을 간이하게 하여, 광 반도체 장치의 생산성을 향상시켜, 제조 비용을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 회로 기판에서는, 상기 형광체 함유 기판은, 투광성인 것이 적합하다.
이 회로 기판에 의하면, 형광체 함유 기판이, 투광성이므로, 광 반도체 소자로부터 두께 방향 다른 쪽으로 발광되는 광이, 형광체 함유 기판을 투과하면서, 파장 변환된다. 그 때문에, 두께 방향 다른 쪽의 발광량의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 회로 기판에서는, 상기 형광체 함유 기판은, 세라믹스로 이루어지는 것이 적합하다.
이 회로 기판은, 형광체 함유 기판이 세라믹스로 이루어지므로, 방열성이 우수하다.
또한, 본 발명의 회로 기판에서는, 상기 형광체 함유 기판은, 형광체 및 경화성 수지를 함유하는 C 스테이지의 형광체 수지 조성물로 이루어지는 것이 적합하다.
이 회로 기판은, 형광체 함유 기판이 C 스테이지의 형광체 수지 조성물로 이루어지므로, 유연성이 우수하다.
본 발명의 광 반도체 장치는, 상기한 회로 기판과, 상기 회로 기판의 상기 형광체 함유 기판의 두께 방향 한쪽에, 상기 전극 배선에 전기적으로 접속되도록, 실장되는 상기 광 반도체 소자를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 광 반도체 장치는, 회로 기판이 형광체 함유 기판을 구비하므로, 형광체층을 마련하는 일 없이, 광 반도체 소자로부터 두께 방향 다른 쪽으로 발광되는 광을, 형광체 함유 기판에 의해, 파장 변환할 수 있다. 그 때문에, 두께 방향 다른 쪽의 광속이 우수하면서, 부품 점수를 저감하여, 광 반도체 장치의 구성을 간이하게 할 수 있다. 그 결과, 광 반도체 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 광 반도체 장치에서는, 상기 형광체 함유 기판의 상기 두께 방향 한쪽에 마련되는 봉지층, 반사층 및 형광체층 중 적어도 어느 하나를 더 구비하는 것이 적합하다.
이 광 반도체 장치에서는, 봉지층에 의해, 광 반도체 소자를 봉지하여, 신뢰성을 향상시키거나, 또한, 반사층에 의해, 광 반도체 소자로부터 발광되는 광을 반사시켜, 발광 효율을 향상시키거나, 또한, 형광체층에 의해, 광 반도체 소자로부터 두께 방향 한쪽으로 발광되는 광을 파장 변환하여, 두께 방향 한쪽의 광속을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 광 반도체 장치의 제조 방법은, 상기한 회로 기판을 준비하는 준비 공정, 및, 광 반도체 소자를, 상기 회로 기판의 상기 형광체 함유 기판의 두께 방향 한쪽에, 상기 전극 배선과 전기적으로 접속되도록, 실장하는 실장 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 방법에 의하면, 광 반도체 소자를, 회로 기판의 형광체 함유 기판의 두께 방향 한쪽에, 전극 배선과 전기적으로 접속되도록 실장하는 것에 의해, 광 반도체 장치를 제조한다. 그 때문에, 광 반도체 장치에 있어서의 부품 점수를 저감하여, 그 만큼, 광 반도체 장치의 제조 공정수를 저감하고, 제조 방법을 간이하게 하여, 광 반도체 장치의 생산성을 향상시켜, 제조 비용을 저감할 수 있다.
본 발명의 회로 기판은, 광 반도체 장치의 제조 공정수를 저감하여, 제조 방법을 간이하게 하여, 광 반도체 장치의 생산성을 향상시켜, 제조 비용을 저감할 수 있다.
본 발명의 광 반도체 장치는, 광 반도체 장치의 제조 공정수를 저감하여, 제조 방법을 간이하게 하여, 광 반도체 장치의 생산성을 향상시켜, 제조 비용을 저감할 수 있다.
본 발명의 광 반도체 장치의 제조 방법은, 광 반도체 장치의 제조 공정수를 저감하고, 제조 방법을 간이하게 하여, 광 반도체 장치의 생산성을 향상시켜, 제조 비용을 저감할 수 있다.
도 1(a)-1(b)는 본 발명의 회로 기판의 일 실시 형태를 제조하는 방법의 공정도이고, 도 1(a)는 형광체 함유 기판을 준비하는 공정, 도 1(b)는 전극 배선을 형광체 함유 기판에 적층하는 공정을 나타낸다.
도 2(c)-2(d)는 도 1(b)의 회로 기판에 의해, 본 발명의 광 반도체 장치의 일 실시 형태인 LED 장치를 제조하는 방법의 공정도이고, 도 2(c)는 LED를 회로 기판에 실장하는 공정, 도 2(d)는 형광 봉지층에 의해 LED를 봉지하는 공정을 나타낸다.
도 3(a)-3(c)는 본 발명의 광 반도체 장치의 제 2 실시 형태인 LED 장치를 제조하는 방법의 공정도이고, 도 3(a)는 회로 기판을 준비하는 공정, 도 3(b)는 LED를 회로 기판에 실장하는 공정, 도 3(c)는 봉지층에 의해, 복수의 LED를 봉지하는 공정을 나타낸다.
도 4(a)-4(c)는 본 발명의 광 반도체 장치의 제 3 실시 형태인 LED 장치를 제조하는 방법의 공정도이고, 도 4(a)는 회로 기판을 준비하는 공정, 도 4(b)는 LED를 회로 기판에 실장하는 공정, 도 4(c)는 봉지층에 의해, 복수의 LED를 봉지하는 공정을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 광 반도체 장치의 제 4 실시 형태인 LED 장치의 정단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 광 반도체 장치의 제 5 실시 형태인 LED 장치의 사시도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 광 반도체 장치의 제 6 실시 형태인 LED 장치의 사시도를 나타낸다.
도 8(a)-8(b)는 본 발명의 광 반도체 장치의 제 7 실시 형태인 LED 장치에 있어서, LED의 회로 기판으로의 실장을 설명하는 도면이고, 도 8(a)는 사시도,
도 8(b)는 정단면도를 나타낸다.
LED(4)(후술)와 전극(5)(후술)의 상대 배치를 명확하게 나타내기 위해, 도 3(a)-3(c) 및 도 4(a)-4(c)에서는, 단자(8)(후술)를 생략하고, 도 6 및 도 7에서는, 배선(6)(후술) 및 접착제층(15)(후술)을 생략하고 있다.
도 1(a)에 있어서, 지면 상하 방향을 「상하 방향」(제 1 방향 혹은 두께 방향)으로 하고, 지면 좌우 방향을 「좌우 방향」(제 2 방향, 혹은, 제 1 방향에 직교하는 방향)으로 하고, 종이 두께 방향을 「전후 방향」(제 3 방향, 혹은, 제 1 방향 및 제 2 방향에 직교하는 방향)으로 하고, 구체적으로는, 도 1(a)에 기재된 방향 화살표에 준거한다. 도 1(a) 이외의 도면에 대해서도, 도 1(a)의 방향을 기준으로 한다.
[제 1 실시 형태]
도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 이 회로 기판(1)은, 형광체 함유 기판(2)과, 형광체 함유 기판(2)의 상면(두께 방향 한쪽 면)에 적층되는 전극 배선(3)을 구비한다.
형광체 함유 기판(2)은, 후술하는 LED(4)(도 2(c) 참조)를 위쪽에 실장하기 위한 실장 기판으로서, 회로 기판(1)의 외형 형상에 대응하도록 형성되어 있다. 또한, 형광체 함유 기판(2)은, 형광체를 함유하는 형광 기판이고, 또한, 투광성을 갖는 투광 기판이다. 형광체 함유 기판(2)은, 후술하는 LED(4)(도 2(c) 참조)로부터 발광되는 청색광의 일부를 황색광으로 변환함과 아울러, 청색광의 잔부를 투과시키기 위한 파장 변환 기판이기도 하다.
형광체 함유 기판(2)은, 면 방향(두께 방향에 대한 직교 방향, 즉, 좌우 방향 및 전후 방향)으로 연장되는 대략 직사각형의 플레이트 형상 혹은 시트 형상으로 형성되어 있다. 형광체 함유 기판(2)은, 예컨대, 형광체를 소결하는 것에 의해 형성되는 세라믹스로 이루어지거나, 혹은, 형광체 및 경화성 수지를 함유하는 C 스테이지의 형광체 수지 조성물로 이루어진다.
형광체는, 여기광으로서, 파장 350~480㎚의 광의 일부 또는 전부를 흡수하여 여기되고, 여기광보다 장파장, 예컨대, 500~650㎚의 형광을 발광한다. 구체적으로는, 형광체로서는, 예컨대, 청색광을 황색광으로 변환할 수 있는 황색 형광체, 청색광을 적색광으로 변환할 수 있는 적색 형광체를 들 수 있다. 바람직하게는, 황색 형광체를 들 수 있다. 그와 같은 형광체로서는, 예컨대, 복합 금속 산화물이나 금속 황화물 등에, 예컨대, 세륨(Ce)이나 유로퓸(Eu) 등의 금속 원자가 도핑된 형광체를 들 수 있다.
구체적으로는, 황색 형광체로서는, 예컨대, Y3Al5O12:Ce(YAG(이트륨 알루미늄 가닛):Ce), (Y, Gd)3Al5O12:Ce, Tb3Al3O12:Ce, Ca3Sc2Si3O12:Ce, Lu2CaMg2(Si, Ge)3O12:Ce 등의 가닛형 결정 구조를 갖는 가닛형 형광체, 예컨대, (Sr, Ba)2SiO4:Eu, Ca3SiO4Cl2:Eu, Sr3SiO5:Eu, Li2SrSiO4:Eu, Ca3Si2O7:Eu 등의 실리케이트 형광체, 예컨대, CaAl12O19:Mn, SrAl2O4:Eu 등의 알루미네이트 형광체, 예컨대, ZnS:Cu, Al, CaS:Eu, CaGa2S4:Eu, SrGa2S4:Eu 등의 황화물 형광체, 예컨대, CaSi2O2N2:Eu, SrSi2O2N2:Eu, BaSi2O2N2:Eu, Ca-α-SiAlON 등의 산질화물 형광체 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 가닛형 형광체, 더 바람직하게는, Y3Al5O12:Ce(YAG)를 들 수 있다.
적색 형광체로서는, 예컨대, CaAlSiN3:Eu, CaSiN2:Eu 등의 질화물 형광체 등을 들 수 있다.
형광체의 형상으로서는, 예컨대, 구 형상, 판 형상, 침 형상 등의 입자 형상을 들 수 있다. 바람직하게는, 유동성의 관점으로부터, 구 형상을 들 수 있다.
형광체의 최대 길이의 평균치(구 형상인 경우에는, 평균 입자 지름)는, 예컨대, 0.1㎛ 이상, 바람직하게는, 1㎛ 이상이고, 또한, 예컨대, 200㎛ 이하, 바람직하게는, 100㎛ 이하이다.
형광체의 흡수 피크 파장은, 예컨대, 300㎚ 이상, 바람직하게는, 430㎚ 이상이고, 또한, 예컨대, 550㎚ 이하, 바람직하게는, 470㎚ 이하이다.
형광체는, 단독 사용 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
형광체 함유 기판(2)을 세라믹스로 형성하려면, 예컨대, 형광체를 위한 원료(형광체 전구체 재료)를 소결하여 직접 세라믹스를 얻거나, 혹은, 상기한 형광체를 주성분으로 하는 세라믹스 재료로 하고, 이러한 세라믹스 재료를 소결하는 것에 의해, 형광체 함유 기판(2)을 형광체 세라믹스로서 얻는다.
또, 형광체 전구체 재료 또는 세라믹스 재료에는, 바인더 수지, 분산제, 가소제, 소결조제 등의 첨가제를 적절한 비율로 첨가할 수 있다.
한편, 형광체 함유 기판(2)을 C 스테이지의 형광체 수지 조성물로 형성하려면, 우선, 형광체와, 경화성 수지를 배합하는 것에 의해, 형광체 수지 조성물을 조제한다.
경화성 수지는, 형광체를 분산시키는 매트릭스이고, 예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 내구성의 관점으로부터, 실리콘 수지 조성물을 들 수 있다.
실리콘 수지 조성물은, 주로, 실록산 결합(-Si-O-Si-)으로 이루어지는 주쇄와, 주쇄의 규소 원자(Si)에 결합하는, 알킬기(예컨대, 메틸기 및/또는 페닐기 등) 또는 알콕실기(예컨대, 메톡시기) 등의 유기기로 이루어지는 측쇄를 분자 내에 갖고 있다.
구체적으로는, 실리콘 수지 조성물로서는, 예컨대, 탈수 축합형 실리콘 레진, 부가 반응형 실리콘 레진, 과산화물 경화형 실리콘 레진, 습기 경화형 실리콘 레진, 경화형 실리콘 레진 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 부가 반응형 실리콘 레진 등을 들 수 있다.
경화성 수지는, A 스테이지로 조제되어 있고, 그 25℃에 있어서의 동점도는, 예컨대, 10~30㎟/s이다.
각 성분의 배합 비율은, 형광체의 배합 비율이, 형광체 수지 조성물에 대하여, 예컨대, 1질량% 이상, 바람직하게는, 5질량% 이상이고, 또한, 예컨대, 50질량% 이하, 바람직하게는, 30질량% 이하이다. 또한, 수지 100질량부에 대한 형광체의 배합 비율이, 예컨대, 1질량부 이상, 바람직하게는, 5질량부 이상이고, 또한, 예컨대, 100질량부 이하, 바람직하게는, 40질량부 이하이다.
경화성 수지의 배합 비율은, 형광체 수지 조성물에 대하여, 예컨대, 50질량% 이상, 바람직하게는, 70질량% 이상이고, 또한, 예컨대, 99질량% 이하, 바람직하게는, 95질량% 이하이다.
또한, 형광체 수지 조성물에는, 필요에 따라, 충전제 및/또는 용매를 배합할 수도 있다.
충전제로서는, 예컨대, 실리콘 입자(구체적으로는, 실리콘 고무 입자를 포함한다) 등의 유기 미립자, 예컨대, 실리카(예컨대, 연무 실리카 등), 탈크, 알루미나, 질화알루미늄, 질화규소 등의 무기 미립자를 들 수 있다. 또한, 충전제의 최대 길이의 평균치(구 형상인 경우에는, 평균 입자 지름)는, 예컨대, 0.1㎛ 이상, 바람직하게는, 1㎛ 이상이고, 또한, 예컨대, 200㎛ 이하, 바람직하게는, 100㎛ 이하이다. 충전제는, 단독 사용 또는 병용할 수 있다. 충전제의 배합 비율은, 경화성 수지 100질량부에 대하여, 예컨대, 0.1질량부 이상, 바람직하게는, 0.5질량부 이상이고, 또한, 예컨대, 70질량부 이하, 바람직하게는, 50질량부 이하이다.
용매로서는, 예컨대, 헥산 등의 지방족 탄화수소, 예컨대, 크실렌 등의 방향족 탄화수소, 예컨대, 비닐메틸 환상 실록산, 양말단 비닐폴리디메틸실록산 등의 실록산 등을 들 수 있다. 용매의 배합 비율은, 적절하게 설정된다.
형광체 수지 조성물은, 형광체와 경화성 수지(와 필요에 따라 첨가제)를 상기한 배합 비율로 배합하고, 교반 혼합하는 것에 의해 A 스테이지 상태로 조제된다.
그 후, A 스테이지의 형광체 수지 조성물을, 도시하지 않는 이형 시트의 표면에 도포하여 도막을 형성하고, 그 후, 도막을, 가열에 의해 열경화시키는 것, 및/또는, 활성 에너지선(구체적으로는, 자외선)의 조사에 의해 활성 에너지선 경화시키는 것에 의해, C 스테이지의 형광체 수지 조성물로 이루어지는 형광체 함유 기판(2)을 제조한다.
형광체 함유 기판(2)의 두께는, 예컨대, 0.05㎜ 이상, 바람직하게는, 0.1㎜ 이상, 또한, 예컨대, 3㎜ 이하, 바람직하게는, 1㎜ 이하이다. 형광체 함유 기판(2)의 두께가, 상기 상한 이하이면, 형광체 함유 기판(2)의 우수한 투광성을 확보할 수 있다. 또한, 형광체 함유 기판(2)의 두께가, 상기 하한 이상이면, 형광체 함유 기판(2)의 강도를 확보할 수 있다.
또한, 형광체 함유 기판(2)의, 두께 0.1㎜에 있어서의 파장 800㎚의 광에 대한 투과율은, 예컨대, 30% 이상, 바람직하게는, 40% 이상, 보다 바람직하게는, 55% 이상이고, 또한, 예컨대, 75% 이하이다. 형광체 함유 기판(2)의 투과율이, 상기 하한 이상이면, 형광체 함유 기판(2)의 투광성을 향상시킬 수 있다. 형광체 함유 기판(2)의 투과율은, 일본 분광사 제품의 분광 광도계 「V670」에 의해 구해진다.
또한, 형광체 함유 기판(2)의 25℃에 있어서의 인장 탄성률은, 형광체 함유 기판(2)이 C 스테이지의 형광체 수지 조성물로 이루어지는 경우에는, 예컨대, 20㎫ 이하, 바람직하게는, 10㎫ 이하, 보다 바람직하게는, 7.5㎫ 이하이고, 예컨대, 0.2㎫ 이상이다. 형광체 함유 기판(2)의 인장 탄성률이 상기 상한 이하이면, 형광체 함유 기판(2)의 유연성을 향상시킬 수 있다. 형광체 함유 기판(2)의 인장 탄성률은, 시마즈 제작소의 인장 시험기 「AGS-J」에 의해 구해진다.
한편, 형광체 함유 기판(2)의 열전도율은, 형광체 함유 기판(2)이 세라믹스로 이루어지는 경우에는, 예컨대, 1W/mㆍK 이상, 바람직하게는, 3W/mㆍK 이상, 보다 바람직하게는, 5W/mㆍK 이상이고, 또한, 예컨대, 100W/mㆍK 이하이다. 형광체 함유 기판(2)의 열전도율은, NETZSCH사 제품의 「LFA447」에 의해 구해진다.
전극 배선(3)은, 후술하는 LED(4)(도 2(c) 참조)의 단자(8)와 전기적으로 접속하기 위한 전극(5)과, 그것에 연속하는 배선(6)을 일체적으로 구비하는 도체 패턴으로서 형성되어 있다. 전극 배선(3)은, 예컨대, 금, 동, 은, 니켈 등의 도체로 형성되어 있다.
전극(5)은, 1개의 LED(4)(도 2(c) 참조)에 대하여 2개(1쌍) 마련되고, 구체적으로는, 1개의 LED(4)에 형성되는 2개의 단자(8)에 대응하여 마련되어 있다.
또한, 전극 배선(3)의 표면(상면 및 측면)에, 도시하지 않는 보호막을 형성할 수도 있다. 보호막은, 산화 방지, 혹은, 와이어 본딩(후술)의 접속성의 관점으로부터, 예컨대, Ni 및/또는 Au로 이루어지는 도금층으로서 형성되어 있다.
전극 배선(3)의 치수는, 적절하게 설정되어 있고, 구체적으로는, 전극(5)의 최대 길이가, 예컨대, 0.03㎜ 이상, 바람직하게는, 0.05㎜ 이상이고, 또한, 예컨대, 50㎜ 이하, 바람직하게는, 5㎜ 이하이다. 또한, 인접하는 전극(5) 사이의 간격은, 예컨대, 0.05㎜ 이상, 바람직하게는, 0.1㎜ 이상이고, 또한, 예컨대, 3㎜ 이하, 바람직하게는, 1㎜ 이하이다. 또한, 배선(6)의 폭은, 예컨대, 20㎛ 이상, 바람직하게는, 30㎛ 이상이고, 또한, 예컨대, 400㎛ 이하, 바람직하게는, 200㎛ 이하이다.
전극 배선(3)의 두께는, 예컨대, 10㎛ 이상, 바람직하게는, 25㎛ 이상이고, 또한, 예컨대, 200㎛ 이하, 바람직하게는, 100㎛ 이하이다. 또한, 도시하지 않는 보호막의 두께는, 예컨대, 100㎚ 이상, 바람직하게는, 300㎚ 이상이고, 또한, 예컨대, 5㎛ 이하, 바람직하게는, 1㎛ 이하이다.
그 다음에, 이 회로 기판(1)의 제조 방법에 대하여, 도 1(a) 및 도 1(b)를 참조하여 설명한다.
이 방법에서는, 우선, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 형광체 함유 기판(2)을 준비한다.
다음으로, 이 방법에서는, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 전극 배선(3)을, 형광체 함유 기판(2)의 상면에 적층한다.
전극 배선(3)을 형광체 함유 기판(2)의 상면에 적층하는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법이 이용된다.
구체적으로는, 형광체 함유 기판(2)이 세라믹스로 이루어지는 경우에는, 예컨대, 전극 배선(3)을 형성하기 위한 도체 시트를 형광체 함유 기판(2)의 상면 전면에 접촉시키고, 계속하여, 예컨대, Ar, N2 등의 불활성 분위기 중에서, 800~1200℃의 온도로 가열하고, 형광체 함유 기판(2)과 도체 시트로 이루어지는 접합 기판을 형성하는 방법(가열 접합법)을 들 수 있다. 그 후, 도체 시트를 에칭 등에 의해, 전극 배선(3)을 형성한다.
또한, 형광체 함유 기판(2)이 세라믹스로 이루어지는 경우에는, 예컨대, 도체의 분말에, 유기 화합물 등의 바인더 및 용매를 혼합하여 조제한 페이스트를, 형광체 함유 기판(2)의 상면에, 상기한 패턴에 인쇄하여 인쇄 패턴을 형성하고, 그 인쇄 패턴에 따라서, 도체 시트를 디스펜서에 의해 배치하여, 불활성 분위기 또는 진공 중에서, 상기한 온도로 가열하여 접합하는 방법(인쇄-가열 접합법)도 들 수 있다. 또한, Mo-Mn법, 황화구리법, 구리 메탈라이즈법 등도 들 수 있다. 그 후, 도체 시트를 에칭 등에 의해, 도체 패턴을 형성한다.
또한, 전극 배선(3)을 형광체 함유 기판(2)의 상면에 적층하는 방법으로서, 도체를 포함하는 도체 페이스트를 상기한 패턴에 인쇄하는 인쇄법도 들 수 있다.
혹은, 별도로, 지지 필름 혹은 이형 필름 등의 상면에 있어서, 전극 배선(3)을 상기한 도체 패턴으로 형성하고, 전극 배선(3)을, 형광체 함유 기판(2)에 전사하는 전사법도 들 수 있다.
형광체 함유 기판(2)이 C 스테이지의 형광체 수지 조성물로 이루어지는 경우에는, 형광체 수지 조성물이 세라믹스에 비하여 내열성이 낮은 것으로부터, 바람직하게는, 인쇄법, 전사법이 채용된다.
한편, 형광체 함유 기판(2)이 세라믹스로 이루어지는 경우에는, 형광체 함유 기판(2)과 전극 배선(3)의 접합 강도를 향상시키는 관점으로부터, 바람직하게는, 접합법, 인쇄-가열 접합법이 채용된다.
이것에 의해, 형광체 함유 기판(2) 및 전극 배선(3)을 구비하는 회로 기판(1)을 제조한다.
다음으로, 도 1(b)의 회로 기판(1)을 이용하여, LED 장치(7)를 제조하는 방법에 대하여, 도 2(c)-2(d)를 참조하여 설명한다.
LED 장치(7)를 제조하는 방법은, 회로 기판(1)을 준비하는 준비 공정, 및, 광 반도체 소자로서의 LED(4)를, 회로 기판(1)의 형광체 함유 기판(2)의 위(두께 방향 한쪽)에, 전극 배선(3)과 전기적으로 접속되도록, 실장하는 실장 공정을 구비한다.
준비 공정에서는, 도 1(b)에 나타내는 회로 기판(1)을 준비한다.
실장 공정을, 준비 공정의 뒤에 실시한다.
실장 공정에서는, 도 2(c)의 가상선으로 나타내는 바와 같이, 우선, LED(4)를 준비한다.
LED(4)는, 후술하는 플립칩 실장에 제공되는 플립칩 구조가 채용된다(이른바 플립칩이다). LED(4)는, 전기 에너지를 광 에너지로 변환하는 광 반도체 소자이고, 예컨대, 두께가 면 방향 길이보다 짧은 단면에서 볼 때 대략 직사각형 형상으로 형성되어 있다.
LED(4)로서는, 예컨대, 청색광을 발광하는 청색 LED(발광 다이오드 소자)를 들 수 있다. LED(4)의 치수는, 용도 및 목적에 따라 적절하게 설정되고, 구체적으로는, 두께가, 예컨대, 10㎛ 이상, 1000㎛ 이하, 최대 길이가, 예컨대, 0.05㎜ 이상, 바람직하게는, 0.1㎜ 이상이고, 또한, 예컨대, 5㎜ 이하, 바람직하게는, 2㎜ 이하이다.
LED(4)의 발광 피크 파장은, 예컨대, 400㎚ 이상, 바람직하게는, 430㎚ 이상이고, 또한, 예컨대, 500㎚ 이하, 바람직하게는, 470㎚ 이하이다.
또한, LED(4)의 하부에는, 단자(8)가 형성되어 있다. 단자(8)는, 좌우 방향으로 간격을 두고 2개 형성되어 있고, 각 단자(8)는, 전극(5)에 대응하도록, 마련되어 있다.
실장 공정에서는, 그 다음에, 도 2(c)의 화살표로 나타내는 바와 같이, LED(4)를, 회로 기판(1)에 대하여, 플립칩 실장한다. 구체적으로는, LED(4)를 형광체 함유 기판(2)에 실장함과 아울러, 단자(8)를 전극(5)과 전기적으로 접속한다.
자세하게는, 도 2(c)의 가상선으로 나타내는 바와 같이, LED(4)를, 단자(8)가 아래쪽을 향하도록, 회로 기판(1)의 위에 배치하고, 그 다음에, 도 2(c)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 단자(8)를, 필요에 따라 땜납(도시) 등의 접속 부재에 의해, 전극(5)과 접속한다.
이것에 의해, 회로 기판(1)과, 회로 기판(1)의 위에 실장되는 LED(4)를 구비하는 LED 장치(7)를 제조한다.
그 후, 필요에 따라, 봉지 공정을 실시한다.
봉지 공정에서는, 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 형광체 및 봉지 수지를 함유하는 형광 봉지 수지 조성물로 이루어지는 형광 봉지층(9)에 의해, LED(4)를 봉지한다.
형광 봉지층(9)은, LED(4)로부터 위쪽 및 옆쪽으로 발광되는 청색광의 일부를 황색광으로 변환함과 아울러, 청색광의 잔부를 투과시키는 형광체층이고, 또한, LED(4)를 봉지하는 봉지층이기도 하다.
형광체는, 형광체 함유 기판(2)에서 예시한 형광체와 동일한 것을 들 수 있다. 형광체의 형광 봉지층(9)에 있어서의 함유 비율은, 형광체 함유 기판(2)에서 예시한 배합 비율과 동일하다.
봉지 수지로서는, 예컨대, 형광체 함유 기판(2)에서 예시한 투명 수지를 들 수 있고, 구체적으로는, 2단계 경화형 수지, 1단계 경화형 수지 등의 경화성 수지를 들 수 있다.
2단계 경화형 수지는, 2단계의 반응 기구를 갖고 있고, 1단계째의 반응으로 B 스테이지화(반경화)하고, 2단계째의 반응으로 C 스테이지화(완전 경화)하는 경화성 수지이다. 한편, 1단계 경화형 수지는, 1단계의 반응 기구를 갖고 있고, 1단계째의 반응으로 C 스테이지화(완전 경화)하는 열강화성 수지이다.
또, B 스테이지는, 2단계 경화형 수지가, 액상인 A 스테이지와, 완전 경화한 C 스테이지의 사이의 상태로서, 경화 및 겔화가 약간 진행되고, 인장 탄성률이 C 스테이지의 탄성률보다 작은 상태이다.
봉지 수지의 배합 비율은, 형광 봉지 수지 조성물에 대하여, 예컨대, 30질량% 이상, 바람직하게는, 50질량% 이상이고, 또한, 예컨대, 99질량% 이하, 바람직하게는, 95질량% 이하이다.
또, 형광 봉지 수지 조성물에는, 필요에 따라, 상기한 충전제 및/또는 용매를 적절한 비율로 배합할 수도 있다.
형광 봉지층(9)에 의해 LED(4)를 봉지하려면, 예컨대, 미리 시트 형상의 형광 봉지층(9)을 형성하고, 그 다음에, 그 형광 봉지층(9)에 의해, LED(4)를 매설한다.
봉지 수지가 2단계 경화형 수지인 경우에는, 우선, 상기한 각 성분을 배합하여, A 스테이지의 형광 봉지 수지 조성물을 조제한다. 그 다음에, A 스테이지의 형광 봉지 수지 조성물을, 도시하지 않는 이형 시트의 표면에 도포하여 도막을 형성하고, 그 다음에, 도막을 B 스테이지화하여, B 스테이지의 형광 봉지층(9)을 형성한다. 그 후, B 스테이지의 형광 봉지층(9)을, LED(4)가 실장된 회로 기판(1)에 전사한다.
형광 봉지층(9)을 전사할 때에는, 도막을 회로 기판(1)에 대하여 압착한다. 또한, 필요에 따라, 열압착한다. 이것에 의해, B 스테이지의 형광 봉지층(9)에 의해, LED(4)를 매설하여, LED(4)를 봉지한다.
혹은, A 스테이지의 형광 봉지 수지 조성물을, 회로 기판(1)에, LED(4)를 피복하도록, 도포하고, 이것에 의해, 형광 봉지층(9)에 의해 LED(4)를 봉지할 수도 있다.
그 후, 형광 봉지층(9)을 C 스테이지화시킨다.
형광 봉지층(9)은, LED(4)의 상면 및 측면을 피복한다.
이것에 의해, 회로 기판(1)과, 회로 기판(1)의 위에 실장되는 LED(4)와, 회로 기판(1)의 위에, LED(4)를 봉지하는 형광 봉지층(9)을 구비한다.
[작용 효과]
이 회로 기판(1)은, 형광체 함유 기판(2)을 구비하므로, 별도로, 특허 문헌 1에 기재되는 바와 같은 형광체층을 형광체 함유 기판(2)의 하면에 마련하는 일 없이, 아래쪽으로 발광되는 광을, 형광체 함유 기판(2)에 의해, 파장 변환할 수 있다. 그 때문에, LED 장치(7)의 아래쪽의 광속을 향상시키면서, LED 장치(7)에 있어서의 부품 점수를 저감하여, LED 장치(7)의 구성을 간이하게 할 수 있다. 그 결과, LED 장치(7)의 제조 공정수를 저감하여, 제조 방법을 간이하게 하여, LED 장치(7)의 생산성을 향상시켜, 제조 비용을 저감할 수 있다.
이 회로 기판(1)에 의하면, 형광체 함유 기판(2)이, 투광성이므로, LED(4)로부터 아래쪽으로 발광되는 광이, 형광체 함유 기판(2)을 투과하면서, 파장 변환된다. 그 때문에, 아래쪽으로의 발광량의 저하를 방지할 수 있다.
이 회로 기판(1)은, 형광체 함유 기판(2)이 세라믹스로 이루어지면, 방열성이 우수하다.
이 회로 기판(1)은, 형광체 함유 기판(2)이 C 스테이지의 형광체 수지 조성물로 이루어지면, 유연성이 우수하다.
또한, 이 LED 장치(7)는, 회로 기판(1)이 형광체 함유 기판(2)을 구비하므로, 별도로, 특허 문헌 1에 기재되는 바와 같은 형광체층을, 형광체 함유 기판(2)의 아래쪽에 마련하는 일 없이, LED(4)로부터 아래쪽으로 발광되는 광을, 형광체 함유 기판(2)에 의해, 파장 변환할 수 있다. 그 때문에, 아래쪽의 광속이 우수하면서, 부품 점수를 저감하여, LED 장치(7)의 구성을 간이하게 할 수 있다. 그 결과, LED 장치(7)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 이 LED 장치(7)에서는, 형광 봉지층(9)에 의해, LED(4)를 봉지하여, 신뢰성을 향상시키고, 또한, 형광 봉지층(9)에 의해, LED(4)로부터 위쪽 및 옆쪽으로 발광되는 광을 파장 변환하여, 그들의 광의 광속을 향상시킬 수 있다. 따라서, LED 장치(7)를, 상하 양면으로부터 발광할 수 있는 양면 발광 타입으로 할 수 있다.
또한, 상기한 방법에 의하면, LED(4)를, 회로 기판(1)의 형광체 함유 기판(2)의 두께 방향 한쪽에, 전극 배선(3)과 전기적으로 접속되도록 실장하는 것에 의해, LED 장치(7)를 제조한다. 그 때문에, LED 장치(7)에 있어서의 부품 점수를 저감하여, 그 만큼, LED 장치(7)의 제조 공정수를 저감하고, 제조 방법을 간이하게 하여, LED 장치(7)의 생산성을 향상시켜, 제조 비용을 저감할 수 있다.
<변형예>
도 3(a) 이후의 각 도면에 있어서, 상기한 각 부에 대응하는 부재에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고, 그들의 상세한 설명을 생략한다.
도 2(d)의 가상선으로 나타내는 바와 같이, 제 1 실시 형태의 형광 봉지층(9)의 위에, 방열 부재(10)를 더 마련할 수도 있다.
방열 부재(10)는, 예컨대, 금속, 열전도성 수지 등의 열전도성 재료로, 면 방향으로 연장되는 대략 직사각형의 플레이트 형상으로 형성되어 있다. 방열 부재(10)의 하면은, 형광 봉지층(9)의 상면 전면에 접촉하고 있고, 또한, 방열 부재(10)는, 평면에서 볼 때, 형광 봉지층(9)을 포함하도록 배치되어 있어, 방열 부재(10)는, 형광 봉지층(9)보다 크게 형성되어 있다.
LED 장치(7)에 방열 부재(10)를 마련하는 것에 의해, LED(4)로부터 생기는 열을, 형광 봉지층(9)을 거쳐서 방열 부재(10)에 방열시킬 수 있다.
도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시 형태의 형광 봉지층(9) 대신에, 반사층으로서의 반사 봉지층(19)에 의해, LED(4)를 봉지할 수 있다.
반사 봉지층(19)은, 형광체를 함유하지 않는 한편, 광반사 성분 및 봉지 수지를 함유하는 반사 봉지 수지 조성물로 형성되어 있다.
광반사 성분은, 예컨대, 백색의 화합물이고, 그와 같은 백색의 화합물로서는, 구체적으로는, 백색 안료를 들 수 있다.
백색 안료는, 예컨대, 백색 무기 안료, 백색 유기 안료(예컨대, 산란용 비즈 등)를 들 수 있고, 바람직하게는, 백색 무기 안료를 들 수 있다.
백색 무기 안료로서는, 예컨대, 산화티탄, 산화아연, 산화지르코늄 등의 산화물, 예컨대, 백연(탄산연), 탄산칼슘 등의 탄산염, 예컨대, 카올린(카올리나이트) 등의 점토 광물 등을 들 수 있다.
백색 무기 안료로서, 바람직하게는, 산화물, 더 바람직하게는, 산화티탄을 들 수 있다.
그와 같은 산화티탄은, 구체적으로는, TiO2, (산화티탄(Ⅳ), 이산화티탄)이다.
산화티탄의 결정 구조는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 루틸, 브루카이트(판티탄석), 아나타제(예추석) 등이고, 바람직하게는, 루틸이다.
또한, 산화티탄의 결정계는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 정방정계, 사방정계 등이고, 바람직하게는, 정방정계이다.
광반사 성분은, 입자 형상이고, 그 형상은 한정되지 않고, 예컨대, 구 형상, 판 형상, 침 형상 등을 들 수 있다. 광반사 성분의 최대 길이의 평균치(구 형상인 경우에는, 그 평균 입자 지름)는, 예컨대, 1㎚ 이상 1000㎚ 이하이다.
광반사 성분의 배합 비율은, 봉지 수지 100질량부에 대하여, 예컨대, 0.5질량부 이상, 바람직하게는, 1.5질량부 이상이고, 또한, 예컨대, 90질량부 이상, 바람직하게는, 70질량부 이상이다.
또한, 광반사 성분을, 공공(空孔)(거품)으로 할 수도 있다. 공공은, 봉지 수지와의 경계에 의해, LED(4)로부터 발광되는 광을 반사한다. 공공의 형상은, 예컨대, 구 형상이고, 그 평균 지름은, 예컨대, 1㎚ 이상 1000㎚ 이하이다. 공공의 존재 비율은, 체적비로, 봉지 수지 100체적부에 대하여, 예컨대, 3체적부 이상, 바람직하게는, 5체적부 이상이고, 또한, 예컨대, 80체적부 이하, 바람직하게는, 60체적부 이하이다.
상기한 광반사 성분은, 봉지 수지 중에 균일하게 분산 혼합된다.
또한, 반사 수지 조성물에는, 상기한 충전제를 더 첨가할 수도 있다. 다시 말해, 충전제를, 광반사 성분과 병용할 수 있다.
반사 봉지층(19)은, 상기한 형광 봉지층(9)과 동일한 방법에 의해 형성되어 있고, LED(4)를 봉지한다.
그리고, 이 LED 장치(7)에서는, 반사 봉지층(19)에 의해, LED(4)를 봉지하여, 신뢰성을 향상시키면서, 반사 봉지층(19)에 의해, LED(4)로부터 위쪽 및 옆쪽으로 향해 발광된 광을 아래쪽으로 반사시켜, 아래쪽에 있어서의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 2(d)의 가상선으로 나타내는 바와 같이, 반사 봉지층(19)의 위에, 방열 부재(10)를 더 마련할 수도 있다.
LED 장치(7)에 방열 부재(10)를 마련하는 것에 의해, LED(4)로부터 생기는 열을, 반사 봉지층(19)을 거쳐서 방열 부재(10)에 방열시킬 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태의 형광 봉지층(9) 대신에, 봉지층(29)에 의해, LED(4)를 봉지할 수도 있다.
봉지층(29)은, 형광체 및 광반사 성분을 함유하지 않는 한편, 봉지 수지를 함유하는 봉지 수지 조성물로 형성되어 있다.
봉지층(29)은, 상기한 형광 봉지층(9)과 동일한 방법에 의해 형성되어 있고, LED(4)를 봉지한다.
그리고, 이 LED 장치(7)에서는, 봉지층(29)에 의해, LED(4)를 봉지하여, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 2(d)의 가상선으로 나타내는 바와 같이, 봉지층(29)의 위에, 방열 부재(10)를 더 마련할 수도 있다.
LED 장치(7)에 방열 부재(10)를 마련하는 것에 의해, LED(4)로부터 생기는 열을, 봉지층(29)을 거쳐서 방열 부재(10)에 방열시킬 수 있다.
[제 2 실시 형태]
제 1 실시 형태에서는, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 1개의 형광체 함유 기판(2)에 대하여, 전극(5)을 1쌍 마련하고 있지만, 제 2 실시 형태에서는, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 전극(5)을 복수 쌍(구체적으로는, 4쌍) 마련할 수 있다. 복수 쌍의 전극(5)은, 면 방향으로 서로 간격을 두고 정렬 배치되어 있다.
또한, 전극 배선(3)은, 각 전극(5)과 전기적으로 접속되는 입력 전극(5a)을 구비한다. 입력 전극(5a)은, 좌측 단부의 전극(5)의 좌측으로 간격을 두고 마련되어 있다.
배선(6)(도 1(b) 참조)은, 도 3(a)에서는 도시되지 않지만, 그 일단이 전극(5)에 연속하고, 그 타단이, 입력 전극(5a)에 연속하도록, 형성되어 있다.
이 회로 기판(1)을 이용하여, LED 장치(7)를 제조하는 방법에 대하여, 도 3(a)~도 3(c)를 참조하여 설명한다.
이 방법은, 준비 공정, 실장 공정 및 봉지 공정을 구비한다.
준비 공정에서는, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 상기한 패턴의 전극 배선(3)을 구비하는 회로 기판(1)을 준비한다.
실장 공정에서는, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 복수의 LED(4)를, 회로 기판(1)에 대하여, 플립칩 실장한다. 구체적으로는, 복수의 LED(4)의 단자(8)(도 2(c) 참조)를, 복수 쌍의 전극(5)과 전기적으로 접속한다.
봉지 공정에서는, 우선, 봉지층(29)을, 방열 부재(10)의 아래에 적층한다.
봉지층(29)은, 방열 부재(10)의 둘레 단부의 하면을 노출하도록, 방열 부재(10)의 중앙부의 하면에 적층되어 있다.
봉지층(29)의 두께는, 예컨대, 100㎛ 이상, 바람직하게는, 400㎛ 이상이고, 또한, 예컨대, 2㎜ 이하, 바람직하게는, 1.2㎜ 이하이다.
또한, 방열 부재(10)의 하면에는, 입력 단자(11)가 마련되어 있다. 입력 단자(11)는, 봉지층(29)의 바깥쪽에, 간격을 두고 형성되어 있다. 입력 단자(11)에는, 도시하지 않는 전원이 전기적으로 접속된다. 또한, 입력 단자(11)의 하면에는, 땜납(13)이 마련되어 있다.
그 다음에, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 봉지층(29)이 적층된 방열 부재(10)를, LED(4)를 실장하는 회로 기판(1)에 대하여 가압한다. 이것에 의해, 1개의 봉지층(29)에 의해, 복수의 LED(4)를 합쳐서 매설하여 봉지한다. 또, 봉지층(29)은, 각 LED(4)의 상면을 피복한다. 이것에 의해, 방열 부재(10)와, 복수의 LED(4)는, 두께 방향에 있어서 봉지층(29)을 사이에 두고 배치된다.
또한, 봉지층(29)에 의한 복수의 LED(4)의 봉지와 함께, 땜납(13)을, 입력 전극(5a)의 상면에 접촉시킨다.
그 다음에, 봉지층(29) 및 땜납(13)을 가열한다. 이것에 의해, 봉지층(29)이 열강화성 수지를 함유하는 경우에는, 봉지층(29)을 경화시킴과 아울러, 땜납(13)을 용융시켜, 입력 단자(11)와 입력 전극(5a)을 전기적으로 접속한다.
이것에 의해, 회로 기판(1), 복수의 LED(4), 봉지층(29) 및 방열 부재(10)를 구비하는 LED 장치(7)를 제조한다.
이 LED 장치(7)에 의하면, 복수의 LED(4)로부터 생기는 열을, 봉지층(29)을 거쳐서 방열 부재(10)에 방열시킬 수 있다.
[제 3 실시 형태]
제 2 실시 형태에서는, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 방열 부재(10)와 복수의 LED(4)를, 상하 방향(두께 방향)으로 간격을 두고 있지만, 제 3 실시 형태에서는, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 그들을 접촉시킨다.
도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 봉지층(29)의 두께를, 방열 부재(10)의 회로 기판(1)에 대한 가압시에, 봉지층(29)이, 방열 부재(10)와 복수의 LED(4)의 사이로부터 배제되고, 또한, 입력 단자(11)에 접촉하지 않는 두께로 조정한다. 구체적으로는, 봉지층(29)의 두께는, 예컨대, 봉지층(29)의 두께는, 예컨대, 100㎛ 이상, 바람직하게는, 400㎛ 이상이고, 또한, 예컨대, 2㎜ 이하, 바람직하게는, 1.2㎜ 이하이다.
봉지층(29)이 적층된 방열 부재(10)를, LED(4)를 실장하는 회로 기판(1)에 대하여, 봉지층(29)이, 방열 부재(10)와 복수의 LED(4)의 사이로부터 배제되도록, 가압한다.
이것에 의해, 방열 부재(10)와 복수의 LED(4)가 접촉한다.
이 LED 장치(7)에서는, 복수의 LED(4)로부터 생기는 열을, 봉지층(29)을 거치는 일 없이, 방열 부재(10)에 직접 방열시킬 수 있다.
자세하게는, 복수의 LED(4)로부터 생기는 열을, 방열 부재(10)를 향해서 위쪽으로 방열시키는 한편, LED(4)로부터 발광하는 광을, 형광체 함유 기판(2)을 거쳐서, 아래쪽에 조사할 수 있다. 또한, 도시하지 않는 전원으로부터, 전류가, 입력 단자(11), 땜납(13) 및 전극 배선(3)(입력 전극(5a), 배선(6)(도 1(b) 참조) 및 전극(5))을 거쳐서 LED(4)에 입력된다. 다시 말해, 전류는, 옆쪽으로 흐른다. 그렇게 하면, 열의 패스가, LED(4)로부터 위쪽으로 향해 형성되고, 광의 패스가, LED(4)로부터 아래쪽으로 향해 형성되고, 전류의 패스가, LED(4)에 대하여 옆쪽으로 향해 형성된다. 그 때문에, 열, 광 및 전류의 각각의 패스를, 3방향으로 분리할 수 있다. 그 결과, LED 장치(7)의 설계를 심플하게 할 수 있고, 또한, 방열성을 고려한 디자인으로 할 수 있다.
[제 4 실시 형태]
제 1 실시 형태에서는, 도 2(c) 및 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, LED(4)의 하면에 단자(8)를 형성하고, 이러한 단자(8)에 의해 전극(5)과 전기적으로 접속하여, LED(4)를 회로 기판(1)에 대하여 플립칩 실장하고 있지만, 제 4 실시 형태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, LED(4)를 전극(5)에 대하여 와이어 본딩 접속하고 있다.
전극 배선(3)은, 형광체 함유 기판(2)에 있어서의 LED(4)가 실장되는 실장 영역(14)이 확보되는 패턴으로 형성되어 있다. 즉, 전극 배선(3)은, 실장 영역(14)의 바깥쪽에 간격을 두고 형성되어 있다.
또한, LED(4)는, 전극(5)에 대하여 와이어 본딩 접속에 제공되기 위한 페이스업 구조가 채용된다(이른바 페이스업칩이다). LED(4)는, 정면에서 볼 때, 위쪽으로 향함에 따라서 좌우 방향의 길이가 커지는 대략 사다리꼴 형상으로 형성되어 있다. LED(4)의 상면에는, 1쌍의 단자(8)가 형성되어 있다.
또한, LED 장치(7)에서는, LED(4)와, 형광체 함유 기판(2)의 실장 영역(14)의 사이에, 접착제층(15)이 마련되어 있다.
접착제층(15)은, 투광성 또는 투명 접착제로 형성되어 있다. 접착제로서는, 예컨대, 실리콘계, 에폭시계, 아크릴계, 그들 수지 및 필러를 포함한 페이스트 등을 들 수 있다.
접착제층(15)은, LED(4)의 하면과, 형광체 함유 기판(2)의 상면을 접착한다.
접착제층(15)의 두께는, 예컨대, 2㎛ 이상, 바람직하게는, 5㎛ 이상이고, 또한, 예컨대, 500㎛ 이하, 바람직하게는, 100㎛ 이하이다.
LED(4)를 회로 기판(1)에 실장하려면, LED(4)를, 접착제층(15)을 사이에 두고, 실장 영역(14)에 실장함과 아울러, 와이어(12)에 의해, 단자(8)와 전극(5)을 전기적으로 접속한다.
와이어(12)는, 선 형상으로 형성되고, 그 일단이 LED(4)의 단자(8)에 전기적으로 접속되고, 타단이 전극(5)에 전기적으로 접속되어 있다.
와이어(12)의 재료로서는, 예컨대, 금, 은, 동 등, LED(4)의 와이어 본딩재로서 이용되는 금속 재료를 들 수 있고, 내부식성의 관점으로부터, 바람직하게는, 금을 들 수 있다.
와이어(12)의 선경(굵기)은, 예컨대, 10㎛ 이상, 바람직하게는, 20㎛ 이상이고, 또한, 예컨대, 100㎛ 이하, 바람직하게는, 50㎛ 이하이다.
또한, 와이어(12)는, 단자(8)와 전극(5)을 접속하고 있는 상태에 있어서, 만곡 또는 굴곡되어, 대략 호 형상(예컨대, 삼각호 형상, 사각호 형상, 원호 형상 등)으로 형성되어 있다.
제 4 실시 형태에 의하면, 제 1 실시 형태와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 종래의 와이어 본딩 접속이면, LED(4)로부터 위쪽 및 옆쪽을 향해서 발광되는 광은, 그 일부가, 와이어(12)에 의해 차단되는 것에 의해, 발광량이 감소한다. 그러나, 이 제 4 실시 형태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, LED(4)로부터 발광되는 광은, 형광체 함유 기판(2)을 거쳐서 아래쪽으로 향하므로, 상기한 발광량의 감소를 확실히 방지할 수 있다. 그 때문에, 배선(6)과의 전기적인 접속을 용이하게 도모할 수 있는 와이어 본딩 접속이면서, LED 장치(7)의 발광량의 감소를 확실히 방지할 수 있다.
[제 5 실시 형태]
제 4 실시 형태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, LED(4)를, 정면에서 볼 때 대략 사다리꼴 형상으로 형성하고 있지만, LED(4)의 정면에서 볼 때 형상은 특별히 한정되지 않고, 제 5 실시 형태에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 예컨대, 정면에서 볼 때 대략 직사각형 형상으로 형성할 수도 있다.
제 5 실시 형태에 의해서도, 제 4 실시 형태와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
[제 6 실시 형태]
제 4 실시 형태 및 제 5 실시 형태에서는, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 와이어 본딩 접속에 제공되는 LED(4)(이른바 페이스업칩)를, 회로 기판(1)에 실장하고 있지만, LED(4)의 구조(타입), 실장 방법 및 접속 방법으로는 특별히 한정되지 않고, 제 6 실시 형태에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시 형태~제 3 실시 형태의 플립칩 실장에 제공되는 LED(4)(이른바 플립칩, 도 1(a), 1(b), 2(c), 2(d), 3(a)-3(c) 및 4(a)-4(c) 참조)를, 회로 기판(1)에 대하여 와이어 본딩 접속할 수도 있다.
다시 말해, 도 2(c)에 나타내는 LED(4)를, 상하 반전시키고, 이러한 LED(4)를, 도 7에 나타내는 바와 같이, 형광체 함유 기판(2)에, 접착제층(15)을 사이에 두고 실장한다.
한편, LED(4)의 단자(8)에는, 와이어(12)를 전기적으로 접속한다.
제 6 실시 형태에 의하면, 제 1 실시 형태와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
한편, 제 1 실시 형태의 LED 장치(7)에서는, 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, LED(4)로부터 아래쪽으로 향해서 발광되는 광은, 그 일부가, 단자(8), 전극(5), 및, LED(4)의 아래쪽에 대향 배치되는 배선(6)에 의해 차단되는 것에 의해, 발광량이 감소한다.
그러나, 한편, 제 6 실시 형태의 LED 장치(7)에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 단자(8)가 LED(4)의 상면에 마련되고, 또한, 전극 배선(3)이, LED(4)의 바깥쪽에 간격을 두고 배치되어 있으므로, 도 2(d)의 LED 장치(7)와 같은 발광량의 감소를 확실히 방지할 수 있다.
[제 7 실시 형태]
제 5 실시 형태에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, LED(4)를, 페이스업칩으로 하여, 단자(8)를, 위쪽을 향해서, 전극(5)과 와이어 본딩 접속하고 있지만, 제 7 실시 형태에서는, 도 8(a)의 화살표로 나타내는 바와 같이, 도 6의 LED(4)를 상하 반전시켜, 단자(8)를 아래쪽으로 향해서, 도 8(b)의 화살표로 나타내는 바와 같이, 배선(6)과 직접 혹은 도시하지 않는 땜납을 사이에 두고, 전기적으로 접속할 수도 있다.
제 7 실시 형태는, 도 8(a)에 나타내는 페이스업칩의 LED(4)를 상하 반전하여 회로 기판(1)에 실장한 것이고, 도 8(b)의 단자(8)의 평면적은, 도 2(c)의 플립칩의 LED(4)의 단자(8)의 평면적에 비하여, 작게 설계되어 있다.
그 때문에, 제 7 실시 형태에 의하면, LED(4)로부터 아래쪽으로 향해 발광되는 광 중, 단자(8)에 의해 차단되는 광량을, 제 1 실시 형태의 도 2(d)의 LED(4)에 비하여, 억제할 수 있다.
[변형예]
상기 각 실시 형태에서는, 본 발명에 있어서의 광 반도체 소자 및 광 반도체 장치로서, 각각, LED(4) 및 LED 장치(7)를 일례로서 설명하고 있지만, 예컨대, 각각, LD(레이저 다이오드)(4) 및 레이저 다이오드 장치(7)로 할 수도 있다.
또, 상기 발명은, 본 발명의 예시의 실시 형태로서 제공했지만, 이것은 단순한 예시에 지나지 않고, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 해당 기술 분야의 당업자에 의해 분명한 본 발명의 변형예는, 후기 특허 청구의 범위에 포함된다.
(산업상이용가능성)
회로 기판은, 광 반도체 장치에 이용된다.
1 : 회로 기판
2 : 형광체 함유 기판
3 : 전극 배선
4 : LED
7 : LED 장치
9 : 형광 봉지층
10 : 방열 부재
19 : 반사 봉지층
29 : 봉지층

Claims (7)

  1. 광 반도체 소자를 두께 방향 한쪽에 실장하기 위한 형광체 함유 기판과,
    상기 형광체 함유 기판의 두께 방향 한쪽 면에 적층되고, 상기 광 반도체 소자와 전기적으로 접속하기 위한 전극 배선
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 회로 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체 함유 기판은, 투광성인 것을 특징으로 하는 회로 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체 함유 기판은, 세라믹스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회로 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체 함유 기판은, 형광체 및 경화성 수지를 함유하는 C 스테이지의 형광체 수지 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회로 기판.
  5. 광 반도체 소자를 두께 방향 한쪽에 실장하기 위한 형광체 함유 기판과, 상기 형광체 함유 기판의 두께 방향 한쪽 면에 적층되고, 상기 광 반도체 소자와 전기적으로 접속하기 위한 전극 배선을 구비하는 회로 기판과,
    상기 회로 기판의 상기 형광체 함유 기판의 두께 방향 한쪽에, 상기 전극 배선에 전기적으로 접속되도록, 실장되는 상기 광 반도체 소자
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 형광체 함유 기판의 두께 방향 한쪽에 마련되는 봉지층, 반사층 및 형광체층 중 적어도 어느 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치.
  7. 광 반도체 소자를 두께 방향 한쪽에 실장하기 위한 형광체 함유 기판과, 상기 형광체 함유 기판의 두께 방향 한쪽 면에 적층되고, 상기 광 반도체 소자와 전기적으로 접속하기 위한 전극 배선을 구비하는 회로 기판을 준비하는 준비 공정, 및,
    광 반도체 소자를, 상기 회로 기판의 상기 형광체 함유 기판의 두께 방향 한쪽에, 상기 전극 배선과 전기적으로 접속되도록, 실장하는 실장 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치의 제조 방법.
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