TW201143166A - Light-emitting device - Google Patents

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layer
emitting device
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Katsuyoshi Nakayama
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Asahi Glass Co Ltd
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Description

201143166 六、發明說明： 【日月戶斤屬支貝】 技術領域 本發明關於一種發光裝置。更特別地，關於一種安裂 有高輸出發光元件並具有高亮度及較少光強度惡化的發光 裝置。
C先前技術:J 背景技藝 在近年中，隨著發光二極體(LED)元件之高亮度及增白 的趨勢’一種利用LED元件的發光裝置已經被用於行動電 話或液晶電視、液晶顯示器等等的背光件中。 然而，於此種發光裝置中存在有一個問題，以致於隨 者LED元件的高壳度趨勢’熱生成也隨之增加，而且溫度 過度地增加，因而不必然可以獲得足夠的發射亮度。再者， 為了獲得高光萃取效率，已經提出一種在例如基板表面上 放置銀反射膜以安裝LED元件的技術’但是在此種發光裝 置中’由於熱或滲入氣體的氧化或硫化作用所造成的銀反 射膜破壞，因此會產生所謂光強度惡化的問題，使得相較 於起始階段光萃取效率受到破壞。據此，期待有一種高散 熱性質及光反射效率且進一步於長期使用下具有較少惡化 之光強度的發光裝置，以作為使用發光元件（諸如發光二極 體元件）的發光裝置。 為了解決這些問題，例如專利文件1揭露一種與發光 裝置有關的技術，該發光裝置含有一種可以抑制形成密封 201143166 層的模製構件與高散熱性陶瓷材料(諸如礬土 '氮化鋁或白 陶岩）製得的基板之間發生層狀剝落的結構，而且該發光裝 置更具有一種結構方式，其中將具有高度基板黏附性的高 溶點金屬薄膜與具有高反射性的金屬薄膜併合使用作為反 射膜’以改善對於基板的黏附性及金屬反射膜的反射性。 再者’專利文件2揭露一種使用低透氣性密封樹脂，以作 為密封半導體發光元件之密封樹脂、與半導體發光元件電 氣連接之導電體或建造於基板上之反射膜的技術。再者， 於使用具高散熱性質之低溫共燒製陶瓷基板（以下稱作 LTCC)的發光裝置中，為了防止光強度的惡化，利用外覆 玻璃膜覆蓋放置於基板上的銀反射膜。 此處’通常所使用之具有相當低輸出的LED元件具有 一種結構，其中光線不僅從光萃取側也從安裝於發光裝置 之基板上的表面(LED元件的後表面）朝向基板發出。所以， 為了將此光線反射至光萃取侧，基板的安裝表面由高反射 性材料製得，而且具有高透光性之矽酮類的晶粒結合材料 被用作晶粒結合材料以結合led元件與基板。 例如’專利文件3揭露一種與LED發光裝置相關的技 術’其中具有高導熱性且反射效率上較少變化的基板材料 (尤其是含有經過鋁耐蝕處理之鋁板的基板材料或是經過 鍍鋁處理之銅板的基板材料)被用作基板，而且led晶片以 透明糊劑(矽酮晶粒結合材料）晶粒結合至此種基板。再者， 於此種使用傳統LED元件的發光裝置中，考量散熱性質， 由含例如銀顆粒之熱固性樹脂製得的導電晶粒結合材料較 4 201143166 佳地用作晶粒結合材料，但是因為導電晶粒結合材料的低 反射性使光萃取效率傾向惡化，所以導電晶粒結合材料不 常被使用。 另一方面’近來使用之具有超過0.5W之高輸出及大 量熱生成的LED元件具有_種構造，其中金屬層形成於後 表面(將被安裝於基板上的表面)上作為其上形成有發光層 之光十取側的相對側。因為不僅具有高導熱性同時也具有 问反射的材料(諸如|g)仙於金屬層，所以它也可作為反 射膜’而且由上層之發光層發出的光照射在後表面的金屬 層(反射膜)上並向上反射。據此，不需要在LED元件之安 裝部分正下方的基板上設置具有高反射性的材料。再者， 由於反射膜之故，光絕不會穿過後表面，所以考量到散熱 性質’可以使科電結合材料來結合至基板。 然而’雖然這種在相對於光萃取側之後表面上具有金 屬反射膜的LED元件係經由使用導電晶粒結合材料結合於 基板上，但是除了這個態樣之外，LED元件已經用於與傳 統發光裝置具有相同建構的發綠置巾，使得LED元件安 裝在例如上述用於安裝發光元件的傳統基板上 ，該發光元 件與特別地在具有高導熱性的陶以諸如綠土或氮化銘）基 板上或是覆蓋形絲LTCC &板上之銀反射膜的外覆玻璃 膜上之不含金狀射膜的咖元件具有相同的建構。據 此’光萃取效率係不足夠的，而且*可能獲得具有對應於 尚輸出發光元件之高亮度的光線。 據此’在安裝有發光元件(諸如在作為光萃取側之相對 201143166 側的表面（LED元件後表面）上具有金屬反射膜的LED元件) 的發光裝置中，已經期待去研發一種具有一構造的發光裝 置，該構造具有高散熱性及高光反射效率，因而可以獲得 優秀的光萃取效率並抑制隨時間而惡化的光萃取效率惡化 現象。 先前技藝文件 專利文件 專利文件 1 : JP-A-2004-111937 專利文件 2 : JP-A-2009-231510 專利文件 3 : JP-A-2007-129053 L發明内容3 本發明所欲解決的問題 本發明係為了解決上述的問題，且其目的為提供一種 安裝有發光元件的發光裝置，該發光元件在作為發光層之 相對側的表面上具有反射性金屬薄膜，由於具有高散熱性 及高光反射效率，所以其光萃取效率非常優良，而且其可 以抑制隨時間惡化之光萃取效率的惡化。 解決問題的手段 本發明的發光裝置，包括： 一基板，其係由一無機絕緣材料所製得且具有一安裝 表面，其中一部分的安裝表面構成欲用以安裝一發光元件 於其上的一安裝部分， 一金屬導體層，其係形成於上述基板之該安裝部分上， 一第一導電保護層，其係形成於上述金屬導體層上以 6 201143166 覆蓋包括該金屬導體層邊緣的該金屬導體層整體，且具有 大於以下發光元件之一金屬薄膜的面積，該發光元件具有 在主表面上的一發光層及在相對於該主表面之側的表面上 的一反射性金屬薄膜，且該發光元件被安裝在上述基板的 該安裝部分上使得該金屬薄膜面向該第一導電保護層且位 於該第一導電保護層之邊緣的内側， 一導電結合材料，其用以結合上述發光元件之上述金 屬薄膜與上述第一導電保護層， 一反射薄膜，其係以一至少排除了形成於上述金屬導 體層上的該第一導電保護層與圍繞該第一導電保護層之附 近區域的形狀而被形成於上述基板之該安裝表面上，及 一絕緣保護層，其係形成於上述基板之該安裝表面上 以覆蓋包括上述反射薄膜的邊緣之上述反射薄膜整體。 於本發明的發光裝置中，較佳的是上述基板係由包括 玻璃粉末及陶瓷填充劑之一玻璃陶瓷組成物的燒結產物所 製得。再者，較佳的是本發明的發光裝置具有一導熱孔， 該導熱孔係設置於上述安裝部分的正下方以從該基板的上 述安裝表面延伸至與該安裝表面相對的一非安裝表面，以 致於該導熱孔被埋入上述基板中。於本發明的發光裝置 中，較佳的是該第一導電保護層具有寬度從70至200 μπι 的一非安裝區域，其係圍繞上述發光元件結合之區域。 於本發明的發光裝置中，一發光元件具有一對電極， 並電氣連接至設於基板上的電極導體。特定地，較佳的是 本發明的發光裝置具有形成於上述基板之安裝表面上的佈 201143166 線導體’而且具有此種佈線導體及上述發光元件以結合佈 線電氣連接的結構。在這種情況情況中，較佳的是上述反 射膜形成於上絲㈣上述料表面切排除形成於上述 金屬導電層上的第-導電保護層及圍繞上述金屬導電層的 區域’以及上述佈線導體及圍繞上述佈線導體的附近 區域，再者，較佳的是發Μ置更具有形成在上述佈線導 體上的-第二導電保制Μ蓋包括上述佈線導體之邊緣 的上述佈線導體整體。 於本發明的發光裝置中，較佳的是形成在上述金屬導 體層上以覆蓋包括上述金屬導體層之邊緣的整體的第一導 電保護層，以及形成在上述佈線導體上以覆蓋包括上述佈 線導體之邊緣的整體的第二導電㈣層為金鍍覆層。再 者’於本發_發光裝置巾，較佳的是反射膜由銀製得， 而且絕緣保護層由玻璃製得。 本發明的有利效果 根據本發明’可以提供—種安裝有發光元件的發光裝 置，該發光元件在作為發光層之相對側的表面上具有反射 性金屬薄膜，由於具有高散熱性及高光反射效率，所以其 光萃取效率非常優良，而且其可以抑制隨時間惡化之光萃 取效率的惡化。 圖式簡單說明 第1圖為顯示使用LTCC基板之本發明發光裝置之一 實施例，從上方觀察時的平面圖。 第2圖為對應第1圖所示發光裝置實施例之第1圖中 201143166 Χ-Χ’線之部分的截面圖。 第3圖為顯示使用LTCC基板之本發明發光裝置的另 一實施例，從上方觀察時的平面圖。 第4圖為顯示對應第3圖所示之發光裝置實施例中第3 圖Χ-Χ’線之部分的橫截面圖。 C實方包方式J 實施本發明的模式 現在，將參考圖式說明本發明的實施例。然而，應該 了解的是本發明絕不為以下的描述所限制。 本發明的發光裝置，包括：一種發光裝置，包括： 一基板，其係由一無機絕緣材料所製得且具有一安裝 表面，其中一部分的安裝表面構成欲用以安裝一發光元件 於其上的一安裝部分， 一金屬導體層，其係形成於上述基板之該安裝部分上， 一第一導電保護層，其係形成於上述金屬導體層上以 覆蓋包括金屬導體層邊緣的該金屬導體層整體，且具有大 於以下發光元件之一金屬薄膜的面積， 該發光元件具有在主表面上的一發光層及在相對於該 主表面之側的表面上的一反射性金屬薄膜，且該發光元件 被安裝在上述基板的該安裝部分上使得該金屬薄膜面向該 第一導電保護層且位於該第一導電保護層之邊緣的内側， 一導電結合材料，其用以結合上述發光元件之上述金 屬薄膜與上述第一導電保護層， 一反射薄膜，其係以一至少排除了形成於上述金屬導 201143166 體層上的該第一導電保護層與圍繞該第一導電保護層之附 近區域的形狀而被形成於上述基板之該安裝表面上，及 一絕緣保護層，其係形成於上述基板之該安裝表面上 以覆蓋包括上述反射薄膜的邊緣之上述反射薄膜整體。 根據本發明，在發光裝置之基板上進行安裝時，發光 元件在具有發光層之主表面的相對側的表面（後表面）上具 有反射性金屬薄膜，發光元件經由塗在/形成在金屬導體層 上之第一導電保護層上的導電結合材料連結，且進—步地 將反射膜及絕緣保護層形成於基板主體的安裝表面上（排 除了形成於金屬導體層上的第一導電保護層及圍繞該第一 導電保護層的附近區域），藉此可以獲得一種發光裝置，其 在發光元件安裝部分正下方之區域或是在發光元件安 面之其他區域，均可充分確保導熱性及光反射性與充分保 護例如金屬導體層或反射膜免於惡化。 據此，一種安裝有後表面上含反射性金屬薄骐之發光 元件(諸如高輸出發光元件，其具有高散熱性（導熱性)及高 光反射性）的發光裝置被視為光萃取效率優良而且能夠以 高亮度發光的發光裝置。再者，該發光裝置可以防止由於 化學反應（諸如氧化或硫化）之故所造成的金屬導體層或反 射層的惡化，因而也可以大大地抑制光反射性隨時間降低 所引起的光強度惡化。 於本發明的發光裝置中’該安裝有發光元件（其在主表 面上具有發光層及在相對於主表面之側上的表面上具有反 射性金屬薄膜）的基板較佳地為無機絕緣材料製得的基 201143166 板。特別地可以例如使用礬土基板、氮化鋁基板或包括玻 璃粉末及陶瓷填充劑之玻璃陶瓷組成物的燒結產物製得的 LTCC基板（以下簡稱為“LTCC基板，，)作為此種基板。 在本發明的發光裝置中’由於如上所述發光元件係經 由導電結合材料安裝在基板的安裝部分上，所以即使在發 光元件之安裝部分上形成某種程度的表面不規則性，導熱 性亦不受影響，藉此在使用例如透明石夕酮結合材料的案例 中難以設置的構件（諸如用於增加散熱性質的導熱孔）可被 設置於發光元件之安裝部分的正下方。 據此，本發明之發光裝置的建構當被施用於某種基板 (該基板本身沒有足夠的導熱性，諸如礬土基板(礬土的導熱 性約20W/m · K)或LTCC基板（導熱性約4w/m · κ)，而且 其通常需要具有良好導熱性的另一附屬構件（諸如導熱孔)) 時可以更加地有利，但本發明之發光裝置的建構當被施用 於由具有高導熱性（約200 W/m . Κ)之材料(諸如氮化鋁）形 成的基板時並非如此。 再者，在如下所述反射膜形成在基板之安裝表面的情 況中，因為蓉土基板錢化减板具有高燒製溫度，所以 在製造基板的同時’可以形成例如具有高光反射性的銀反 射膜，然而’由於LTCC基板係以低溫燒製製造，所以從 製土板的同時可形成銀反射膜的觀點而言，LTCC基板係 亦即’於本發明的發光裝置中，當要使用基板時， 1、率加工谷易度、經濟效率等等的觀點而言，LTCC 基板係較佳的。 201143166 現在’將描述本發明之發光裝置的實施例以對應於此 處所用的個別基板。 (1)使用LTCC基板的發光裝置 第1圖為顯示從上方觀察時使用LTCC基板之本發明 發光裝置之一實施例的平面圖，第2圖為對應第1圖所示 發光裝置實施例之第1圖中X-X’線之部分的截面圖。 發光裝置20為本發明的發光裝置20，其中發光元件 30安裝在用於安裝發光元件的基板上，發光元件30具有在 主表面上的發光層31及在主表面相對側上之表面（後表面） 上的反射性金屬薄膜32 ’且具有此種一對電極均藉由佈線 結合（以下當情況需要時，稱作“2佈線類型”)連接至基板的 形式。此處，用於安裝發光元件的基板為一種設置於由例 如LTCC製得的基板主體上之具有用於安裝發光元件的規 定構件(諸如金屬導體層/第一導電保護層）、佈線導體/第二 導電保護層與反射膜/絕緣保護層的基板。 用於安裝發光元件的基板具有實質平坦板狀的基板主 體1，其主要構成用於安裝發光元件的基板。基板主體1 由包括玻璃粉末及陶瓷纖維之玻璃陶瓷組成物的燒結產物 製得’而且一表面（第2圖中上側）形成為具有凹洞的形狀， 其中凹洞的底表面構成安裝表面11以安裝發光元件。再 者，安裝表面11的實質中心部分為其上將實際上安裝發光 元件的安裝部分12。基板主體1的其他表面為不需安裝發 光元件的非安裝表面13。考慮到發光元件之安裝及其後使 用期間的損害防止等等，基板主體1較佳地具有至少250 12 201143166 MPa的抗彎強度。 基板主體的形狀、厚度、尺寸等等可不特別地限制， 而且它們通常上與作為用於安裝發光元件的基板相同。再 者，構成基板主體1之包括玻璃粉末及陶瓷填充劑之玻璃 陶瓷組成物的燒結產物，其原始材料組成、燒結狀況等等 將在後述用於安裝發光元件之基板的製造過程中說明。 於基板主體1上，金屬導體層2形成於安裝部分12上 以安裝發光元件。此處，要形成金屬導體層2的區域可為 對應安裝部分的區域，含有整體或一部分安裝部分的區 域，或是對應一部分安裝部分之内部的區域。“形成於安裝 部分上”的意義包括所有這些類別，但是較佳的是，形成金 屬導體層2以實質上與安裝部分12 —致。再者，第一導電 保護層3形成在金屬導體層2上以覆蓋包括其邊緣的整 體，而且進一步具有比發光元件30之金屬薄膜32還大的 區域。 構成金屬導體層2的材料並未特別地限制，只要它是 具有高導熱性的金屬材料即可，但可以是例如主要由銅、 銀、金或類似金屬組成的金屬。在這些金屬之中，較佳地 使用由銀、銀及鉑或銀及鈀組成的金屬。要形成之金屬導 體層2的厚度較佳地從5至15μηι。要形成於金屬導體層2 上的第一導電保護層3未受特別地限制，只要它係由具有 導電性的材料組成且更具有保護上述金屬導體層免於氧化 或硫化的功能即可，但是金鍵覆層係較佳的，而且具有施 加於鎳鍍覆上之金鍍覆的鎳/金鍍覆層結構係更佳的。關於 13 201143166 第-導電保護層3的厚度，錄鍍覆層較佳地從3至2〇μΓη， 而金鍍覆層較佳地從O.i至10 pm。 在發光裝置20中，發光元件3〇經由導電結合材料21 而女裝在基板主體1的安裝部分12上使得反射性金屬薄 膜32面向第一導電保護層3而且位在第一導電保護層3之 邊緣的内側。此處，第一導電保護層3較佳地具有非安裝 區域14，其圍繞著與發光元件3〇結合之區域（即安裝部分 12)具有從70至200 μηι的寬度(在第i圖及第2圖中以w 表不）。若此種寬度少於70 μηι，則例如在安裝發光元件之 同時發生位移的情況中’它容易引發_部分發件被安 裝成與第一導電保護層3偏離的問題。再者，若此種寬度 超過200 μιη，則第一導電保護層3暴露的區域將會增加， 而且此種部分將會吸收光，因而發光裝置的整體光萃取效 率容易被破壞。 發光裝置2G具有導熱孔1〇以減少抗熱性並確保導熱 性。導熱孔10設置於上述安裝部分的正下方以與金屬導體 層2接觸，而從基板主體1的安裝表面u延伸至作為與安 裝表面相對之表面的非安裝表面13，以埋入基板主體1 t。於此實施例中，導熱孔10為具有與安裝部分12實質 相同橫截面積的柱狀物，但是作為例如具有小於安裝部分 12之杈截面積的柱狀物，多個枝狀物可被設置於安裝部分 12的正下方，或者它可被設置成橫截面積大於安裝部分12 的柱狀物。 導熱孔iG的構成材料並未特別受限，只要它是高導熱 14 201143166 性的金屬材料（類似用於上述金屬導體層2的構成材料）即 可。可以使用與上述金屬導體層2相同的金屬材料作為特 別的金屬材料。再者，導熱孔10可與上述的金屬導體層2 分別地形成，或者當情況需要時，它可與上述的金屬導體 層2 —體成型。 再者，此實施例中的發光裝置20在非安裝表面13上 具有散熱導體15以與上述導熱孔10接觸。散熱導體15 的功能係作為發光裝置20與設置於發光裝置外部之散熱手 段(未顯示）之間的接觸點。較佳的是散熱導體15具有與導 熱孔10幾乎相同的截面，而且兩個截面彼此完全地接觸。 再者，散熱導體15的構成材料並未特別地受限，只要它是 與上述金屬導體層2及導熱孔10之構成材料類似的高導熱 性金屬材料即可，而且可以使用相同的金屬材料作為特別 的金屬材料。再者，散熱導體可與上述導熱孔10分別地形 成，或是當情況需要時可以一體成型。 關於安裝部分12，在迄今用於增加反射率所使用之藉 由例如透明矽酮結合材料結合發光元件的情況中，需要平 面化以確保足夠的導熱性，因而設置上述導熱孔以穿過安 裝部分之正下方係困難的。然而，於本發明的發光裝置中， 發光元件藉由使用如下所述的導電結合材料而安裝於基板 主體的安裝部分上，所以極度平面化係不需要的。特別地， 只要安裝部分的表面不規則性使得最高部分與最低部分之 間的高度差異最高為約10 μηι的話，則可以無須減損導熱 性而安裝發光元件。 15 201143166 再者，要安裝的發光元件30並未特別受限，只要它在 主表面具有發光層31及在主表面之相對側上的表面（後表 面）具有反射性金屬薄膜32即可。反射性金屬薄膜可為由 例如铭、鉻、銅或銀製得的金屬薄膜。金屬薄膜3 2較佳地 為銘金屬薄膜。 再者，於此實施例中，要安裝的發光元件30為2佈線 類型發光元件，其中一對電極藉由佈線結合分別地連接至 基板，但在後述的另一實施例中，可以使用1佈線類型發 光元件，其中電極之一藉佈線結合連接至基板，而且作為 電極的反射性金屬薄膜32經由導電結合材料21電氣連接 至第一導電保護層3及金屬導體層2。 其中所有電極均被設於後表面上的覆晶結合類型可作 為一種類型的發光元件，但是它在安裝部分上需要精準的 佈線圖案，所以在使用LTCC基板製造發光裝置20的情況 中，發光元件30較佳地為2佈線類型或1佈線類型發光元 件。 導電結合材料21並未特別地受限，只要它是導電性及 高導熱性的結合材料，能夠以充份的黏附性結合發光元件 30的金屬薄膜32與第一導電保護層3以耐受使用即可。特 別地，例如藉由通常方法處理由金20質量％ :錫80質量％ 比例組成的金錫焊料或是通常用於發光裝置中之含銀粉末 的熱固性樹脂糊劑以形成發光元件之金屬薄膜3 2與第一導 電保護層3之間的導電結合材料21來結合兩者。此處，導 電結合材料21的厚度較佳地從10至200μηι。 16 201143166 在第1圖及第2圖所示的發光裝置20中，於基板主體 1上，要與發光元件30之一對電極（未顯示）電氣連接的佈 線導體4被安裝在與設於安裝表面11之安裝部分12上的 金屬導體層2及第一導電保護層3呈電氣絕緣的兩個部分 處。於此實施例中，於此種佈線導體4上，形成有第二導 電保護層9以覆蓋包括其邊緣的整體。 根據要安裝在發光裝置或安裝元件之基板主體上之發 光元件的不同，可合適地調整佈線導體4的位置，以及佈 線導體4的尺寸、形狀等等，但是它們可具有與用於安裝 發光元件之通常基板中的佈線導體相同的建構，在主表面 上具有發光層31及在主表面相對側上之表面（後表面）上具 有反射性金屬薄膜32的發光元件30藉由佈線結合而安裝 在通常基板上。再者，於此實施例中，佈線導體4設置在 與安裝表面11上之上述金屬導體層2及第一導電保護層3 電氣絕緣的位置，但是當情況需要時，它也可以在安裝表 面上提供階狀物（諸如凹面）並安裝佈線導體於該階狀部分 (在凹面的情況中，在底表面上）。 通常上，佈線導體4的構成材料並未特別受限，只要 它是與用於安裝發光元件之基板所使用的佈線導體為相同 的構成材料即可，而且特別地，可以使用與上述用於金屬 導體層2之構成材料相同的金屬材料。較佳的實施例也是 相同。再者，佈線導體4的較佳厚度為從5至15μιη。 再者，以與形成於金屬導體層2上之上述第一導電保 護層3相同的方式，第二導電保護層9具有保護佈線導體4 17 201143166 凡；乳化或硫化的功能，而且其〜a 可與上述第—導電保護用 1&例（包括其較佳實施例） 不目同。 设置於上述佈線導體4 9分別電氣連接至發光元件&固位置的第二導電保護層 , U的—if雷k 袁22 —對—地對應。通常上 ° 以藉由結合佈 制，只要它是由具有抗腐餘之金1種結合佈線未受特別地限 即可，其通常用於其中發央_ (諸如金)製得的結合佈線 光裳置中。另—方面，在非^^11由佈線結合安裝的發 外部電路的外部電極端子5 ^ 上，要電氣連接至 主體1内部，設置用於分=在兩個位置，而且在基板 外部電極端子5的穿孔導體6乳連接上述佈線導體對4與 通常上，外部電極端子5及 材料未受特別的限制，P h 體6的形狀或構成 板所使_，可。再者，==_元件之基 :位置未受特別的限制，只要設置它們== 電氣連接至外部電路(未顯示）即可。 .線導體4 於發光裝置20中，反射腔7 1 汉耵膜7以排除形成於金屬導體層 2上的第-導電保護層3與圍繞它的附近區域，以及形成在 佈線導體4上的第二導電保護層9與圍繞它的附近區域的 此種形狀形成於基板主體1的安裝表面11上，再者，設置 絕緣保護層8以覆蓋包括其邊緣的反射膜7整體。 反射膜7的構成材料未特別爻限，只要它是具有高反 射性的金屬材料即可。特別地’不僅可以使用銀，也可以 使用銀及鈀組成的金屬粉末或是銀及鉑組成的金屬粉末。 18 201143166 在它們之中，本發明中由銀製得的反射膜係較佳的。反射 膜7的厚度較佳地至少5μπι以獲得足夠的反射效能，考量 到經濟效率、由於基板熱擴張差異引起的變形等等，其較 佳地為至多50μηι。 為了使設置在上述安裝表面11上的反射膜7與金屬導 體層2上的第一導電保護層3及佈線導體4上的第二導電 保護層9電氣絕緣，設置反射膜7以維持與它們的一段距 離。反射膜7之邊緣與第一導電保護層3或第二導電保護 層9之邊緣之間的距離較佳地從約50至150μηι以充分改 善基板表面的反射效率，同時確保兩者之間具有適當的電 氣絕緣性質。藉由在安裝表面11上以此種方式設置反射膜 7，可以充分地改善發光裝置的光萃取效率。 在此實施例的發光裝置中，設置來覆蓋包括其邊緣之 反射膜7整體的絕緣保護層8的邊緣被提供以接觸金屬導 體層2上的第一導電保護層3及佈線導體4上之第二導電 保護層9的邊緣。藉由此種建構，基板主體1之安裝表面 11的每個區域均被覆蓋，所以可以充分地防止從發光元件 發出的光進入基板主體中。再者，反射膜7之邊緣及覆蓋 它之絕緣保護層8的邊緣之間的距離與反射膜7之邊緣及 第一導電保護層3之邊緣或第二導電保護層9之邊緣之間 的上述距離相等。更且，考量到例如導熱性及由於基板之 熱擴張差異造成的變形，絕緣保護層8的厚度較佳地從10 至 50 μηι。 構成絕緣保護層8的材料未受特別限制，只要它是可 19 201143166 以充分保護反射膜7免於例如氧化或硫化的絕緣材料即 可。特別地’可以使用低氣體通透性的玻璃或樹脂，諸如 環氧樹脂或石夕酮樹脂。再者，較佳者是玻璃，因為它可以 在燒製構成基板主體的LTCC基板的同時形成反射膜及絕 緣保護層，再者氣體通透性足夠地低。 再者’發光裝置20設置有密封層23以填充凹洞的内 部來覆蓋金屬導體層2/第一導電保護層3、佈線導體4/第 二導電保護層9及反射膜7/絕緣保護層8，其形成於為上 述用於安裝發光元件之基板的凹洞底部的安裝表面11，及 安裝於安裝部分12上的發光元件30及結合佈線22上，而 且於其上半部分上具有某種厚度。作為構成密封層23的密 封材料，通常上’可以使用常常用作發光裝置之密封材料 的密封材料（諸如矽酮樹脂或環氧樹脂）而無特別的限制。 於前述中，已經描述關於一種發光裝置的實施例，其 中在主表面上具有發光層及在主表面之相對側上的表面 (後表面）上具有反射性金屬薄膜的二佈線類型的發光元件 被安裝在用於安裝發光元件的LTCC基板上。現在，將參 考第3及4圖說明發光裝置的另一實施例，其中具有主表 面上之發光層及後表面上之反射性金屬薄膜的1佈線類型 發光元件被安裝在用於安裝發光元件的LTCC基板上。 第3圖為顯示本發明之上述發光裝置之一實施例的平 面圖，其中從上觀察時，1佈線類型發光元件安裝在用於安 裝發光元件的LTCC基板上，第4圖為顯示對應第3圖所 示之發光裝置實施例中第3圖X-X’線之部分的橫截面圖。 20 201143166 發光裝置20為本發明的發光裝置20，其中發光元件 30安裝在用於安裝發光元件的基板上，發光元件30具有在 主表面上的發光層31與在主表面之相對側上之表面（後表 面）上的反射性金屬薄膜32,而且具有一對電極的其中之一 以佈線結合連接至基板的此種形式。 於第3及4圖所示的發光裝置20中，基板主體1、金 屬導體層2、第一導電保護層3、導熱孔10及導電結合材 料21的建構可以與上述安裝有2佈線類型之發光元件的發 光裝置的建構全部相同。此處，於發光元件30中，電極之 一者（未顯示）藉由結合佈線22電氣連接至以下的佈線導體 4，但是另一電極被建構成使得在發光元件後表面上的反射 性金屬薄膜32具有這些功能。 如第4圖所示，發光元件30的金屬薄膜32以導電結 合材料21、第一導電保護層3、金屬導體層2及導熱孔10 的順序電氣連接。因此，於此實施例中，導熱孔10也同時 執行穿孔導體6的角色。此實施例的發光裝置20具有非安 裝表面13上的外部電極端子5以連接至導熱孔10(穿孔導 體6)並進一步經由其本身電氣連接至外部電路。此處，外 部電極端子5也具有如散熱導體15的功能，亦即作為以設 置在發光裝置外部的散熱手段（未顯示）來接觸發光裝置20 之點的功能。 在第3及4圖所示之此實施例的發光裝置20中，以佈 線結合電氣連接至發光元件之電極的佈線導體4可以設置 在安裝表面11上的一個位置處。除了佈線導體4係設置在 21 201143166 一個位置而非兩個位置之外，佈線導體4的建構可以與上 述安裝有2佈線類型發光元件的發光裝置的建構完全相 同。再者，發光裝置20具有與上述安裝有2佈線類型發光 元件的發光裝置相同的穿孔導體6作為圍繞佈線導體4的 構件，該穿孔導體6電氣連接至佈線導體4、外部電極端子 5(也作為散熱導體15)及進一步形成為覆蓋包括其邊緣之 佈線導體4整體的第二導電保護膜9。因此，除了它在一個 位置而非兩個位置具有圍繞佈線導體4的構件之外，此種 建構與安裝有上述2佈線類型發光元件的發光裝置完全相 同。 在第3及4圖所示之此實施例的發光裝置20中，設置 於安裝表面11上的反射膜7及絕緣保護層8也可具有與安 裝有上述2佈線類型發光元件的發光裝置相同的建構。此 處，於此實施例中，被形成以覆蓋包括其邊緣之佈線導體4 整體的第二導電保護膜9僅形成在一個位置，所以形成反 射膜7及第二導電保護膜9以具有大於安裝有2佈線類型 發光元件之發光裝置的覆蓋面積。 再者，發光裝置20設置有與上述安裝有2佈線類型發 光元件的發光裝置相同的密封層23，以填充凹洞的内部來 覆蓋金屬導體層2/第一導電保護層3、佈線導體4/第二導 電保護層9及反射膜7/絕緣保護層8，形成在為上述用於 安裝發光元件之基板凹洞的底部的安裝表面11，與安裝在 安裝部分12上的發光元件30及結合佈線22上，而且進一 步在其上半部具有某種厚度。 22 201143166 使用此種LTCC基板的本發明發光裝置可藉由下述通 常製造方法製造，含有上述結構特徵之用於安裝發光元件 的LTCC基板，亦即在LTCC基板主體上具有設置來安裝 發光元件(諸如金屬導體層/第一導電保護層，佈線導體/第 二導電保護層及反射膜/絕緣保護層）之規定構件的基板藉 由通常使用的材料與製造方法製造，然後具有主表面上發 光層及後表面上金屬薄膜的發光元件藉由導電結合材料結 合在用於安裝發光元件的LTCC基板上，進行佈線結合， 然後密封層形成於其上。 再者，例如藉由包括以下步驟(A)至(F)的製造方法可以 製造本發明發光裝置所使用的用於安裝發光元件的LTCC 基板。再者，在以下的描述中，舉第1圖及第2圖所示之 發光裝置的用於安裝發光元件的LTCC基板作為例子’用 於製造它的組件將藉由貼上與完成產物中組件相同的標號 而說明。此處，將描述其中外覆玻璃層被用作絕緣保護層 的製造方法。 (A) 製備具有安裝表面之主體綠色片1的步驟’ 一部分 的主體綠色片構成發光元件將安裝於其上的安裝部分’其 中用於安裝發光元件之基板的主體基板藉由使用包括玻璃 粉末及陶瓷填充劑的玻璃陶瓷組成物建造（以下稱作“用於 製備主體綠色片的步驟，，）。 (B) 於基板主體的安裝部分12上，埋在金屬導體糊層2 正下方以從安裝表面11延伸至非安裝表面13的未燒製導 熱孔10上，形成於非安裝表面13上以接觸未燒製導熱孔 23 201143166 10的散熱導體糊層15上，設置在安裝表面u(其未電氣連 接至金屬導體糊層2)上兩個位置的佈線導體糊層4上，用 於電氣連接佈線導體糊層4及形成在以下非安裝表面^上 之外部電極端子導電糊層5的穿孔導體糊層6上\及用於 ▲由穿孔導體糊層6與其本身電氣連接佈線導體糊層*與 外部電路之非安裝表面13上的外部電極端子導電糊層$ 上，形成金屬導體糊層2的步驟（以下稱作“用於形成^體 糊層的步驟”）。 (C)藉由網版印刷在排除上述金屬導體糊層2及圍繞 它之附近區域與佈線導體糊層4及圍繞它之附近區域的安 裝表面上形成反射膜糊層7的步驟（以下稱作“用於形成反 射膜糊層的步驟，，）。 (D) 在安裝表面11上形成外覆玻璃糊層8以覆蓋包括 其邊緣之上述反射膜糊層7的整體，並排除上述金屬導體 糊層4及圍繞它之附近區域及上述佈線導體糊層4及圍繞 它之附近區域’藉此獲得未燒結之用於安裝發光元件的基 板的步驟（以下稱作“用於形成外覆玻璃糊層的步驟”）。 (E) 在從800至930。(：燒製上述未燒結之用於安裝發光 元件的基板的步驟（以下稱作“燒製步驟”）。 (F) 提供第一導電保護層3以覆蓋包括其邊緣之上述金 屬導體層2的整體及第二導電保護層9以覆蓋包括其邊緣 之上述佈線導體4的整體的步驟（用於形成導電保護層的步 驟）。 (A)用於製備主體綠色片的步驟 24 201143166 主體綠色片1可藉由以下方式製造，藉著加入黏合劑 及，當案例需要時’塑化劑、分散劑、溶劑等等至包含破 璃粉末（用於基板i體的玻璃粉末）及陶免填充劑的玻璃陶 瓷組成物中以製備漿體，藉著例如刮刀方法使其形成為片 狀物’接著進行乾燥。再者，如第2圖所示，當情況需要 時’可藉由例如層疊多數綠色片製造主體綠色片i，如此基 板主體1最終在上表面上具有凹洞且凹洞的底表面構成安 裝表面11。 用於基板主體的玻璃粉末未必然受限，但是具有坡螭 轉變點(Tg)從至7GG°C者係較佳的。若玻璃轉變點(Tg) 低於55(TC，黏合劑燒盡容易變得困難，若超過7〇〇。(：，收 縮起始溫度易於過高使得尺寸精準度容易受到破壞。 再者’較佳的是當它在溫度從8〇(TC至93(rc下燒製 時，結晶將會沉澱。在沒有結晶將會沉澱的情況中，通常 無法獲得足夠的機械力量。再者，以DTA(示差熱分析）測 定時，具有結晶作用峰值溫度(Tc)至多為88〇。(：者係較佳 的。若結晶作用峰值溫度(Tc)超過880。(：，則尺寸精確性容 易受到破壞。 作為此種用於基板主體的玻璃粉末，較佳的為，例如， 包括從 57 mol。/。至 65 mol%的 Si02,從 13 m〇l。/。至 18 m〇i〇/0 的 B2〇3,從 9 mol0/。至 23 mol% 的 CaO,從 3 mol%至 8 mol% 的Al2〇3，及從0.5 mol%至6 mol%選自κ2〇及Na20之至 少一者的總和。藉由使用此種玻璃粉末，使改善基板主體 表面的平面性變得容易。 25 201143166 此處，Si〇2將為玻璃的網絡形成者。若Si〇2含量少於 57 mol%，則將難以獲得穩定化的玻璃，而且化學耐受性也 易於遭到破壞。另一方面，若Si〇2含量超過65 m〇l%，則 玻璃熔化溫度或玻璃轉變點(Tg)容易變得過高。Si〇2的含 量較佳地至少58 mol%，更佳地至少59m〇1%，特別佳地至 少60 mol%。更且，Si〇2的含量較佳地至多64 m〇1%，更 佳地至多63mol%。B2〇3將為玻璃的網絡形成者。若b2〇3 含量少於13 mol%，則玻璃熔點或玻璃轉變點(Tg)容易變得 過高。另一方面，若B2〇3含量超過18 m〇i%，則將難以獲 得穩定的玻璃’而且化學耐受性也易於遭到破壞。b2〇3的 含量較佳地至少14 mol%，更佳地至少15 m〇1%。更且， B2〇3的含量較佳地至多l7mol%，更佳地至多16m〇1〇/〇
Al2〇3被加入以增加玻璃的穩定性、化學耐受性及強 度。若Al2〇3含量少於3 mol% ’則玻璃容易不穩定。另一 方面，若八丨2〇3含量超過8 mol%，則玻璃熔點或玻璃轉變 點(Tg)容易變得過高。a1203的含量較佳地至少4 m〇l%，更 佳地至少5 mol%。更且’ AGO3的含量較佳地至多7 m〇i〇/0， 更佳地至多6mol%
CaO被加入以增加玻璃的穩定性或結晶的沉澱性質並 降低玻璃熔化溫度或玻璃轉變點(Tg)。若Ca0含量少於9 mol%，則玻璃熔點容易過高。另一方面，若Ca0含量超過 23 mol°/〇，則玻璃容易不穩定^ CaO的含量較佳地至少12 mol% ’更佳地至少13 mol%，特別佳地至少14 mol%。更 且，CaO的含量較佳地至多22 mol%，更佳地至多21 26 201143166 mol’特別佳地至多2〇 mol%。 K2〇或Na2〇被加入以降低玻璃轉變點（Tg)。若κ2〇及 Na20的總含量少於G.5 mGl%’則破細點或玻璃轉變點 (Tg)容易變得過高。另一方面，若κ2〇及响〇的總含量超 過6 m〇1%，則化學耐受性(特別是抗㈣生)容易受到破壞， 而且電氣絕緣性質也容易《到破壞。尺2〇及叫〇的總量較 佳地為 〇.8 mol%至 5 mol%。 用於基板基體的玻璃粉末不必然限於僅包括上述組份 者，而是在滿足各種性質（諸如玻璃轉變點(Tg))的範圍内可 包含其他組份。當它含有此種其他組份時，它們的總含量 較佳地至多10 mol%。 藉由熔化方法以及以乾式研磨方法或濕式研磨方法研 磨它而生產具有上述玻璃組成物的玻螭，並因而可以得到 用於基板主體的玻璃粉末。在濕式研磨方法的案例中，較 佳地使用水作為溶劑。可使用研磨機械(諸如滚磨機、球磨 機或喷磨機）實施研磨作用。 用於基板主體之玻璃粉末的50%顆粒尺寸（D5〇)較佳 地為0.5 μηι至2 μηι。若用於基板主體之玻璃粉末的5〇0/〇 顆粒尺寸少於〇.5 μπ1，則玻璃粉末容易黏結，因而將難以 操作’而且將它均勻地分散也將變得困難。另一方面，若 用於基板主體之玻璃粉末的50%顆粒尺寸超過2 μιη，則玻 螭軟化溫度容易升高，或是燒結容易變得不完全。當案例 為要時’可以例如藉由研磨之後實行的分類作用而調整顆 粒尺寸。在本說明書中，可以顆粒尺寸分析儀的雷射繞射 27 201143166 散射方法獲得顆粒尺寸的數值。使用雷射繞射顆粒尺寸分 析儀(Shimadzu公司製造，商標名：SALD2100)作為雷射繞 射散射方法的顆粒尺寸分析儀。 另一方面，可使用迄今用來製造LTCC基板的陶瓷填 充劑作為陶瓷填充劑而無任何特別限制’可較佳地使用礬 土粉末、锆土粉末或礬土粉末及锆土粉末的混合物。陶瓷 填充劑的50%顆粒尺寸(D50)較佳地為例如從〇.5 μηι至4 μηι 〇 例如，摻合及混合上述用於基板主體的玻璃粉末及陶 瓷填充劑，使得玻璃粉末將從30質量％至50質量％，且 陶瓷填充劑將從50質量％至70質量％，以獲得玻璃陶瓷組 成物。黏合劑及，當情況需要時，塑化劑、分散劑、溶劑 等等加入玻璃陶瓷組成物中以獲得聚體。 例如，聚乙烯丁醛或丙烯酸樹脂可被適用為黏合劑。 例如，敵酸二丁酯、敵酸二辛酯或欧酸丁基苄酯可被用作 塑化劑。再者，有機溶劑，諸如甲苯、二曱苯、2-丙醇或 2·丁醇可適用為溶劑 因此獲得的漿體進行藉由例如到刀方法將它形成為片 狀物的操作程序，接著乾燥，當情況需要時，並層疊多數 綠色片，藉此獲得主體綠色片1 ,其在上表面上具有凹洞 使得凹洞的底表面構成安裝表面U。 (Β)用於形成導體糊層的步驟 然後，在放置於因此獲得之主體綠色片1的實質中心 部伤的女裝部分12上’金屬導體糊層2形成在與安裝部分 28 201143166 實質相同的位置’未燒製的導熱孔1Q埋在金屬導體糊層2 的正下方以從安裝表面u延伸至非安裝表面η，散熱導體 糊層15形成於非安裝表面13上以與未燒製的導熱孔1〇接 觸’佈線導體糊層4設置在未電氣連接至金屬導體糊層2 之安裝表面11上的兩個位置，形成穿孔導體糊詹6以電氣 連接佈線導體糊層4與形成在以下非安裝表面13上的外部 電極端子導電糊層5’而且外部電極端子導電糊層5形成在 非安裝表面13上，以經由穿孔導體糊層6及其本身電氣連 接佈線導體糊層4與外部電路，以分別具有規定的尺寸及 形狀。以下，此種形成有各種導體糊層的主體綠色片稱作 設置有導體糊層的主體綠色片1。 作為用以形成金屬導難層2、佈料體糊層4、外部 電極端子導體糊層5、穿孔導體糊層6、未燒製的導熱孔10 或散熱導體糊層15的方法，可以此用_種藉由網版印刷方 法施加及填充導體糊劑的方法。調整要形成之金屬導體糊 層2、佈線導體糊層4、外部電極端子導體糊層$及散熱導 體糊層15的厚度使得最後可獲得之金屬導體層、佈線導體 層、外部電極端子、散熱導體等等的厚度將是規定的厚度。 叮以使用將載劑（诸如乙基纖維素及，當情況需要時， 浴劑專專）加入至金屬粉末（主要由例如銅、銀、金或類似物 構成）中以形成糊劑者作為導體糊劑。再者，可較佳地使用 由銀構成的金屬粉末，或是由銀及鉑或鈀構成的金屬粉末 作為上述的金屬粉末。 (C)用於形成反射膜糊層的步驟 29 201143166 在用於形成反射膜糊層的步驟(c)中，含有具反射性材 料的反射膜糊層7被形成以藉由網版印刷形成反射膜來排 除具有形成在上述所獲得之設置有導體糊層之主體綠色片 1之安裝表面11上的金屬導體糊層2的區域及圍繞它之附 近區域’以及具有佈線導體糊層4形成的區域及圍繞它之 附近區域。再者，例如當佈線導體糊劑及反射膜糊劑由相 同糊劑材料製得時，反射膜糊層形成步驟(C)可以與上述步 驟(B)中的形成金屬導體糊層2及佈線導體糊層4同時進 行。 上述網版印刷所使用之用於反射膜的糊劑為一種含有 反射性材料的糊劑以形成反射膜。如上所述，可例如使用 銀、銀及鈀的混合物或銀及鉑的混合物作為此種材料。然 而，為了上述理由，較佳地為使用銀。可以使用將載劑（諸 如乙基纖維素及，當情況需要時，溶劑等等)加入金屬粉末 (主要由此種材料組成）巾以形成糊财作為用於反射膜的 糊劑。調整要形成之用於反射膜之糊層7的厚度使得最後 可獲得的反_ 7將具有上述所欲的厚度。 (D)用於形成外覆玻璃糊層的步驟 在用於形成外覆玻璃糊層的步驟(D)中，外覆玻璃糊層 8藉由網版印刷形成在上述安裝表面U上以覆蓋包括其邊 緣之上述步驟(〇卿成的反射卿層7的整體，並排除具 有上述步驟(B)切成之金料體糊層2的區域及圍繞它之 附近區域與具有上述步驟⑻巾形成之佈線導體糊層4的 區域及圍’VO匕切近區域。而且藉此可以獲得未燒結之用 30 201143166 於安裝發光元件的基板。 外覆玻璃糊劑可藉由將載劑（諸如乙基纖維素及，當情 况站要時’浴劑等等）加入玻璃粉末（用於玻璃膜的玻璃粉末) 以形成糊劑而製備。調整要形成之外覆玻璃糊層8的厚度 使得最後可獲得之外覆玻璃膜8的厚度將是上述所欲的厚 度。 藉由在步驟(D)之後進行之燒製步驟(E)中燒製，薄膜形 式的玻璃可藉由用於外覆玻璃膜的玻璃粉末而獲得，而且 其50%顆粒尺寸(D50)較佳地至少〇·5 及至多2 μηι。再 者，可藉由用於外覆玻璃膜之玻璃粉末的顆粒尺寸調整外 覆玻璃膜8的表面粗糙度Ra。亦即，藉由使用於燒製期間 可被充分熔化且流動性優良者作為用於外覆玻璃膜的玻璃 粉末，可以減少表面粗糖度Ra。 (E)燒製步驟 於上述步驟(D)後，當情況需要時，所獲得的用於安裝 發光元件的未燒結基板進行黏合劑燒盡作用以移除黏合劑 等等，然後實施燒製來燒結玻璃陶瓷組成物等等。 可以例如在溫度500。(：至600°C下持住基板達1小時 至10小時而實行黏合劑燒盡作用。若黏合劑燒盡溫度低於 500°C或黏合劑燒盡時間少於1小時，則黏合劑等不會充 分地除去。另一方面，當黏合劑燒盡溫度約600°C，及黏 合劑燒盡時間約10小時，則黏合劑等可被充分地除去，若 黏合劑燒盡溫度或時間超過這個程度，則生產率等等會受 到破壞。 31 201143166 再者’在考量生產率及確保基板主體之密集構造的情 况下’可藉著在800。(：至930。(：的溫度範圍内適當地調整 時間而實行燒製得用。特定地，較佳地維持基板在溫度 850 C至900°C達20分鐘至60分鐘 ，及特別佳地，溫度860°C 至880 C下實行燒製得用。若燒製溫度低於800°C，則無法 獲得具有緊密構造的基板主 體。另一方面’若燒製溫度超 過930°C ’則生產率等等會受到破壞，因而使得基底構件 本身會產生變形。再者，在含有主要由銀組成之金屬粉末 的金屬糊劑被用作上述導體糊劑或用於反射薄膜之糊劑的 案例中，若燒製溫度超過880。(：，則軟化過度地進行，而無 法維持規定的形狀。 (F)用於形成導電保護層的步驟 因此’用於安裝發光元件的未燒結基板被燒製，而且 在因此獲得的燒製的基板上，形成第一導電保護層3以覆 蓋包括其邊緣之上述金屬導體層2的整體，以及形成第二 導電保護層9以覆蓋包括其邊緣之上述佈線導體4的整 體，以具有規定的尺寸及形狀。並且藉此可以獲得製造本 發明發光裝置所必須使用的用於安裝發光元件的LTCC基 板0 現在，作為用於形成第一導電保護層3及第二導電保 護層9的特別方法，一種藉由實行鎳(Ni)鍍覆及然後金(Au) 鍍覆而形成Ni/Au鍍覆層的方法將予以說明，Ni/Au鍍覆層 在本發明發光裝置中係較佳的。 使用例如鎳磺胺酸浴的電鍍形成厚度3至20 的鎳 32 201143166 板使用例如氰化金鉀浴的電鑛形成厚度〇 1至丨〇㈣的 金板。 在硇述中，已經描述用於安裝發光元件之LTCC基板 的製&方法，但是主體綠色片丨不必然由單一綠色片組成， 而是可藉由層疊多數綠色片獲得。再者，在使用於安裝發 光元件之LTCC基板的製造為可能的範圍内，可以合適地 改變用於形成個別部分的接續順序。 (2)使用礬土基板的發光裝置 除了用於構件的構成材料之外，使用礬土基板之本發 明發光裝置的建構與使肖上述LT(X基板之本發明發光裝 置的建構相同。 作為基板主體，可以使用馨土基板而無特別的限制。 礬土基板的燒製溫度從14〇〇至17〇〇〇c，即高於上述的 LTCC基板，所以在金屬層（諸如金屬導體層2、佈線導體[ 反射膜7、導熱孔1〇、外部電極端子5及穿孔導體匀與燒 製礬土基板主體為用於安裝發光元件之基板同時形成的情 況中，高熔點金屬（諸如鎢或鉬）被用作用於導體的金屬。再 者，關於絕緣保護層8，在為玻璃的情況中，藉由從上述 LTCC基板所使用者改變組成物，則可以應用於高溫庐掣 然而，當要使用的不是高熔點金屬（諸如鵝或鉬”而β 具有高導熱性或反射性的低熔點金屬（諸如銀或鋼）時口处 的是，綠色片被燒製而形成礬土基板，然後，在義板上= 所欲位置，金屬層（諸如金屬導體層2、佈線導體4 膜7、導熱孔10、外部電極端子5及穿孔導體6)藉由網版 33 201143166 印刷方法、喷濺沉積方法及喷射塗覆方法的適當組合而形 成。就此而言，對每個構件選擇較佳的金屬，而且可以合 適地選擇它是否應該在燒製時形成或燒製後才形成。再 者，如專利文件1所揭示的，根據構件的不同，具有高熔 點金屬之第一層及低熔點金屬之第二層的層疊件可被用作 金屬層。 再者，在反射層7與燒製同時形成的情況中，藉由使 用上述能夠在高溫下燒製的玻璃，絕緣保護層8可以在燒 製基板之時形成，但在反射膜7於燒製後分別設置的情況 中，若可能的話，絕緣保護層8可在相同的步驟中一起形 成，或在分離的步驟中形成。在這種情況中，可以藉由使 用樹脂（諸如環氧樹脂或矽酮樹脂）形成絕緣保護層8。 一種製造本發明發光裝置所使用之用於安裝發光元件 的礬土基板（一種金屬層在燒製綠色片後形成的類型）的方 法將依步驟描述。 (a)用於形成主體綠色片的步驟 可藉著加入黏合劑及，當案例需要時，塑化劑、溶劑 等等至含有礬土粉末及燒結助劑的礬土組成物中以製備漿 體，並藉著例如刮刀方法使漿體形成為片狀物，接著進行 乾燥作用而形成主體綠色片1。 礬土粉末的50%顆粒尺寸(D5Q)較佳地從0·5 μιη至2 μιη。若礬土粉末的D5〇少於0.5 μηι，則礬土粉末容易黏結， 因而將難以操作，而且將它均勻地分散也將變得困難。另 一方面，若D5〇超過2 μπι，則燒結容易變得不完全。再者， 34 201143166 在本說明書中，可以顆粒尺寸分析儀的雷射繞射散射方法 獲得顆粒尺寸的數值。 作為燒結助劑，可以使用通常用於製造礬土基板者。 例如’可以使用SiQ2及驗土金屬氧化物或稀土元素氧化物 的混合物（尤其是含有⑽作為主纽份的Y2Q3類型的助 劑)。燒結助劑的D5。較佳地至少〇5_且至多4 —。 例如’蓉土粉末及燒結助劑可以摻合及混合使得礬土 粉末將至少為8G質量％及至多99質量％，而且燒結劑將為 ，少1質量％及至多2G質量％，以獲㈣土組成物，再者， “ η力黏σ劑及’若需要的話，塑化劑、溶劑等等至此 種裝土組成物中，可獲得漿體。 例如’聚乙稀丁酸或丙稀酸樹脂可被適用為黏合劑。 例如’ S大酸二丁醋、駄酸二辛醋或酞酸丁基节醋可被用作 塑化劑。再者，芳香類或醇類有機溶劑，諸如甲苯、二甲 本、丁醇可適用為溶劑。再者，分散劑或均化劑也可組合 使用。 士因此形成之主體綠色片1藉由使用沖壓機或打孔機被 切割成規定的財，同時，用於穿孔導體的穿透洞及導熱 孔藉由打孔形成在規定的位置。 (b)用於燒結主體綠色片的步驟 未燒製的主體綠色片1在溫度500。(：至6〇〇。(：下加熱以 進行黏合劑燒盡作用，藉此使得黏合劑(諸如主體綠色片！ 中所含有的樹脂)分解/移除。在層疊未燒製之主體綠色片的 情况中，它們多數被層疊且藉由加熱成為—體並當放置它 35 201143166 們之時加以施壓，然後實行上述的黏合劑燒盡作用。之後， 在約1，100至i，6〇〇t溫度下實行加熱，以燒製構成主體綠 色片1的礬土組成物來製備礬土基板。 (c) 用於形成導體糊層的步驟 在此種礬土基板的表面上，藉由例如網版印刷的方式 印刷導體糊劑以形成金屬導體糊層2、佈線導體糊層4、外 部電極端子導體糊層5及散熱導體層I5。再者，導體糊劑 填充上述穿透洞以形成穿孔導體糊層6或未燒製的導熱孔 層將載劑(諸如乙基纖維素及，當情況需要時，溶劑等 等）加入主要例如由銀(Ag)或銅(Cu)組成之金屬粉末所製成 者可以用作導體糊劑。例如銀(Ag)粉末、銀及鈀的現合粉 末或銀及鉑的混合粉末可較佳地用作金屬粉末。再者，於 本發明中’為了充分確保金屬層與礬土基板之間的黏附， 可以使用摻雜有少量玻璃熔料的導體糊劑。 (d) 用於形成反射膜糊層的步驟 含有反射性材料的反射膜糊層7藉由網版印刷形成為 反射膜以在設置有上述所獲得之導體糊層之主體綠色片1 的安裝表面11上排除具有所形成之金屬導體糊層2的區域 及圍繞它的附近區域以及具有所形成之佈線導體糊層4的 區域及圍繞它的附近區域。再者’在佈線導體糊劑及反射 膜糊劑由相同糊劑材料組成的情況中，用於形成反射性薄 膜糊層的步驟的實施可與上述步驟(c)中形成金屬導體糊層 2及佈線導體糊層4同時。 網版印刷所使用的上述反射膜糊劑7係含有構成反射 36 201143166 膜之反射性材料的糊劑。就此種材料而言，如上所述，例 如可以使用銀、銀及鈀混合物或銀及鉑混合物。然而，為 了上述的理由，較佳地使用銀。可以使用藉由將載劑（諸如 乙基纖維素及，當情況需要時，溶劑等等）加至含有此種材 料作為主組分的金屬粉末中所製備者作為反射膜糊劑乃調 整要形成之反射膜糊層7的膜厚度使得最終可獲得之反射 膜7的厚度將是上述所欲的厚度。 (e)用於形成外覆玻璃糊層的步驟 在上述女裝表面11上’藉由網版印刷形成外覆玻璃糊 層8以覆蓋上述步驟(句形成之包括其邊緣的反射膜糊層7 整體’並排除具有上述步驟(c)形成之金屬導體糊層2的區 域及圍繞它的附近區域以及佈線導體糊層4及圍繞它的附 近區域。 可以使用將載劑（諸如乙基纖維素及，當情況需要時， 溶劑等等）加入玻璃粉末（用於玻璃膜的玻璃粉末）中所形成 的糊劑作為外覆玻璃糊劑。調整要形成之外覆玻璃糊層8 的厚度使得最後可獲得之外覆玻璃骐8的厚度將是上述所 欲的厚度。 藉由在步驟(e)之後進行之燒製步驟⑴中燒製，薄膜步 式的玻璃可藉由用於外覆玻璃膜的破璃粉末而獲得，而且 其顆粒尺寸(D^)較佳地從〇·5 μηι至2 μπι。再者，可 藉由用於外覆玻璃膜之玻璃粉末的顆粒尺寸調整外覆破螭 膜8的表面粗糙度Ra。亦即，藉由使用於燒製期間可被充 分熔化且流動性優良者作為用於外覆玻璃膜的玻螭粉末， 37 201143166 可以減少表面粗趟度Ra。 ⑴再燒製步驟 藉由在800。〇至930。(：溫度範圍内適當地調整時間，步 驟(c)、步驟(d)及步驟(e)所形成的糊層可以再燒製。若燒製 溫度低於80(rc，金屬層或外覆玻璃膜的燒結容易不足。另 一方面，若它超過930°C，金屬層或外覆層容易軟化或流 動’而且規定的形狀會被破壞，因而例如容易發生佈線不 足或散熱不足。在於具有含銀作為主組份之金屬粉末的金 屬糊劑被用作上述導體糊劑或反射膜糊劑的情況中’其溫 度上限較佳地為880。(3。 (g)用於形成導電保護層的步驟 在因此獲得之燒製的基板上，形成具有規定尺寸及形 狀的第—導電保護層3,以覆蓋包括其邊緣之上述金屬導體 層2的整體’而且形成具有規定尺寸及形狀的第二導電保 濩層9，以覆蓋包括其邊緣之上述佈線導體4的整體。因 此，可以獲得製造本發明之發光裝置所使用之用於安裝發 光元件的LTCC基板。 現在，作為用於形成第一導電保護層3及第二導電保 5蒦層9的特別方法’將描述一種用於形成Ni/A讀覆層（其 可藉鎳(N⑽覆及然後金(Au)鍍覆而獲得)的方法，在本發 明發光裝置中它是較佳的。 藉由例如使用鎳磺胺酸浴的電鍍形成厚度3至爪 的錄板。藉由例如使用氰化讀洛的魏形成厚度從^ 至Ι.Ομηι的金板。 ’ 38 201143166 於前述中，參考實例已經說明本發明發光裝置的實施 例’但本發明的發光裝置並不限於此。在本發明的概念之 内，且當情況需要時，該建構可以適當地改變。 實例 現在，將描述本發明的實例。然而，應該了解的是本 發明絕非限制於此種實例。 實例1 藉由以下的方法製備使用具有與第1及2圖相同結構 之LTCC基板的用於測試的發光裝置。此處，以與上述相 同的方式’組件燒製前後所用的標號都相同。 首先’製備主體綠色片1以製備用於安裝發光元件之 基板的主體LTCC基板1。就主體綠色片1而言’播合及混 合原始材料使得Si02變為60.4 mol°/〇、B203變為15.6 mol%、Al2〇3 變為 6 mol%、CaO 變為 15 mol%、K20 變為 1 mol%及Na20變為2 mol%，此原始材料混合物被置入鉑 坩堝並在1，600°C下熔化60分鐘。然後，澆鑄此熔化態的 玻璃及冷卻。此玻璃以礬土製得的球磨機研磨40小時以得 到用於基板主體的玻璃粉末。此處，乙醇在研磨之際被用 作溶劑。 摻合及混合40質量％的此用於基板主體的玻璃粉末及 60質量％的馨土填充劑(Showa Denko Κ·Κ·製造，商標名： AL-45H)以製備玻璃陶瓷組成物。15g的有機溶劑（曱苯、 二甲苯、2-丙醇及2-丁醇（質量比4 : 2 : 2 : 1)的混合物）， 2.5g的塑化劑（二-2-乙基己基酞酸酯）’作為黏合劑之5g的 39 201143166 ^ ^ 0： (DENKI KAGAKU KOGYO KABUSHIKI 聚乙烯丁 kaishA製造，商標名：PVK #3000K)及分散劑(BYK Japan κκ製造，商標名：BYK180)加入50g的此玻璃陶瓷組成物 中摻合及混合以製備漿體。 以刮刀方法將此漿體施加於PET薄膜上並乾燥以獲得 綠色片，而且層疊此等綠色片以製備實質平坦板狀之用於 主體的綠色片’其具有含底表面的凹洞，該底表面構成上 表面上之實質圓形安裝表面，而且其燒製後在凹洞底表面 將具有〇.4 mm的厚度。 另一方面’導電粉末(Daiken化學股份有限公司製造， 商標名：S550)與作為載劑的乙基纖維素以質量比85 : ls 掺合並分散於作為溶劑的α-萜品醇中，使得固態含量連到 85質量％ °然後’在瓷研缽中實施揉捏1小時，進一步， 以二滾磨機實施三次分散作用以製備金屬 糊劑。 對於對應主體綠色片丨之穿孔導體6及導熱孔1〇的部 分，直徑0.3 mm之用於穿孔導體6的柱狀穿透洞與丨3 mm之用於導熱孔1G的正方形棒狀穿透洞藉由穿孔形成， 而且金屬糊劑藉由網版印刷方法填充以形成未燒製的穿孔 導體糊層6及未燒製的導熱孔10。 金屬導體糊層2形成於主體綠色片丨的安裝部分 上，佈線導體糊層4形成於安裝表面11上，而且外部電極 端子導體糊層5及散熱導體糊層15形成於非安裝表面13 上’以獲得設有導體糊層的綠色片主體1。 藉由網版印刷形成燒製後具有10 μιη厚度之用於反射 40 201143166 膜層7的銀糊劑，以在設有導體糊層之主體綠色片1中的 安裝表面11上排除具有形成之金屬導體糊層2的區域及圍 繞它的附近區域，以及具有形成之佈線導體糊層4的區域 及圍繞它的附近區域。於糊層7上，藉由網版印刷形成燒 製後薄膜厚度為20 μπι的外覆玻璃糊層8，以覆蓋包括其 邊緣之上述用於反射膜層7的銀糊劑的整體，並排除具有 形成之上述金屬導體糊層2的區域及圍繞它的附近區域， 以及具有形成之佈線導體糊層4的區域及圍繞它的附近區 域，藉此製備用於安裝發光元件之未燒製的基板。 此處，藉由銀粉末(Daiken化學股份有限公司製造，商 標名：S400-2)與作為載劑的乙基纖維素以質量比90 : 10 摻合，然後於作為溶劑的ex-萜品醇中分散該混合物，使得 固態含量達到87質量％，接著在瓷研缽中實施揉捏1小 時，進一步以三滾磨機實施三次分散作用以製備用於反射 膜的上述銀糊劑。再者，製備上述外覆玻璃糊劑所使用之 用於玻璃膜的玻璃粉末如下所述製備。首先，原始材料被 摻合及混合使得Si02變為81.6 mol°/〇、B203變為16.6 mol°/〇 及K20變為1.8 mol%，而且此原始材料混合物被置入翻掛 堝並在1，600°C下熔化60分鐘。然後，澆鑄此熔化態的玻 璃及冷卻。此玻璃以礬土製得的球磨機研磨8至60小時而 得到用於玻璃膜的玻璃粉末。 摻合60質量％的此用於外覆玻璃膜的玻璃粉末及40 質量％的樹脂組份（其含質量比85 : 15的乙基纖維素及α-萜品醇），然後在瓷研缽中揉捏1小時，進一步以三滾磨機 41 201143166 實施三次分散作用以製備外覆玻璃糊劑。 上述所獲得的此未燒製之用於安裝發光元件的基板保 持在550°C達5小時以進行黏合劑燒盡作用，並且更保持 在870°C達30分鐘以進行燒製作用。在用於安裝所獲得之 發光元件的經燒製基板的安裝表面11上，形成與外覆玻璃 膜8邊緣接觸的Ni/Au鍍覆層3(1.315 mmxl.315 mm)及 Ni/Au鍍覆層9以覆蓋包括其邊緣之金屬導體層2的整體 及覆蓋包括其邊緣之佈線導體4的整體。此處，以下述方 式形成Ni/Au鍍覆層，藉由使用鎳磺胺酸浴電鍍形成厚度7 μπι的Ni鑛覆膜，並在其表面上，使用氰化金鉀浴的電鑛 形成厚度0.3 μηι的Au鍍覆膜。 發光二極體元件30(EPISTAR公司製造，商標名： ES-CEBLV45 : 1.14 mm xl.14 mm)以 Au 20wt%-Sn 80wt% 焊料固定在用於安裝發光元件之基板的安裝部分12上之上 述製備的金屬導體層2/Ni/Au鍍覆層3上，使得金屬薄膜 32的表面面向下方。在此時，沒有安裝在Ni/Au鍍覆層3 上之發光二極體元件30之非安裝區域14的寬度（第1及2 圖中以w表示)在四個邊緣的每一個處為87.5 μηι。然後， 設在發光二極體元件30上的一對電極（未顯示）藉由結合 佈線22分別電氣連接至佈線導體4上的Ni/Au鍍覆層9。 再者，使用密封劑（Shin-Etsu化學股份有限公司製造， 商標名：SCR-1016A)進行密封以形成第2圖所示的密封層 23，因而獲得發光裝置20。一種含有磷光質(Mitsubishi化 學控股公司製造，商標名：P46-Y3)且數量達密封劑之20 42 201143166 質量％的物質可用作密封劑。 實例2 除了使用與實例1相同的玻璃粉末，摻合及混合38質 量％的此玻璃粉末、38質量％的馨土填充劑（Showa Denko K.K.製造，商標名：AL-45H)及24質量％的锆土填充劑 (Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo股份有限公司製造，商標 名：HSY-3F-J)以製備玻璃陶瓷組成物之外，以與實例1中 相同的方式製備發光裝置。 比較例 除了在上述實例1中，發光二極體元件係藉由使用矽 酮晶粒結合材料（Shin-Etsu化學股份有限公司製造，商標 名：KER-3000-M2)而非 Au20wt%-Sn80wt°/〇焊料固定之外， 以與實例1相同的方式製備傳統結構的發光裝置作為比較 例。 <評估> 關於上述實例1及2與比較例中獲得的發光裝置，藉 由下述的方法測量總光通量及抗熱性。 [總光通量] 使用LED總光通量測量裝置（Spectra公司製造，商標 名：SOLIDLAMBDA · CCD · LED · MONITOR · PLUS)進 行發光裝置之總光通量的測量。積分球為6英叫·，並使用 ADVANTEST公司製造的R6243作為電壓/電流產生器。再 者，藉著施加35mA至LED元件而進行測量。 [抗熱性] 43 201143166 使用抗熱性測量裝置(MINEKOONDENKI製造’商標 名：TH-2167)測量發光裝置中用於安裝發光元件之基板的 抗熱性。此處，所施加的電流為35 mA，而且施加電流直 到電壓驟降已經飽和，隨後藉由從電壓驟降及發光二極體 元件的溫度-電壓驟降性質所導出的溫度係數計算飽和溫 度，並且得到抗熱性。 結果顯示於第1表。此處，結果以百分比表示，其中 比較例之傳統發光裝置的總光通量及抗熱性被當作1 〇 〇 %。 第1表 總光通量(％) 抗熱性(％) 比較例1 100 100 實例1 95 50 實例2 105 50 與傳統的發光裝置（其中具有金屬薄膜的發光元件以 矽酮晶粒結合材料固定)相較，實例1獲得的本發明發光裝 置在總光通量上顯示相等的高程度，而且在抗熱性上更顯 示一半的數值，因此很明顯的，散熱性質很優秀。再者， 在實例1的發光裝置中，銀反射膜的全部表面以外覆玻璃 膜覆蓋’藉此發光裝置具有此種銀反射膜隨時間惡化受到 防止而且由於長期使用所導致之光萃取效率惡化也受到抑 制的結構。此外，發現到實例2獲得的本發明發光裝置亦 可獲得與實例1相同的效果，再者，藉由使用具高反射性 的玻璃陶瓷組成物使得總光通量也是優秀的。 產業利用性 根據本發明，可以提供一種安裝有發光元件（其在發光 層的相對側上的表面上具有反射性金屬薄膜）的發光裝 44 201143166 置，因為它具有高散熱性及高光反射效率，所以它在光萃 取效率上係優秀的，而且它可抑制隨時間惡化所導致的光 萃取效率的惡化。此種發光裝置有用於作為例如手機、液 晶顯示器等等所用的背光件，汽車或裝飾所用的照明，或 是其他的光源。 2010年3月12曰申請之曰本專利申請案第 2010-056231號及2010年10月14日申請之日本專利申請 案第2010-231623號的全部揭露内容（包括說明書、申請專 利範圍、圖式及摘要)均被併入此處作為參考。 【圖式簡單說明3 第1圖為顯示從上方觀察時使用LTCC基板之本發明 發光裝置之一實施例的平面圖。 第2圖為對應第1圖所示發光裝置實施例之第1圖中 X-X ’線之部分的截面圖。 第3圖為顯示使用LTCC基板之本發明發光裝置的另 一實施例，從上觀察時的平面圖。 第4圖為顯示對應第3圖所示之發光裝置實施例中第3 圖X-X’線之部分的橫截面圖。 【主要元件符號說明】 1.. .基板主體 5...外部電極端子 2.. .金屬導體層 6...穿孔導體 3.. .第一導電保護層（用於保護 7...反射膜 金屬導體層） 8...絕緣保護層 4.. .佈線導體 9···第二導電保護層（用於保護 45 201143166 佈線導體） 20...發光裝置 10...導熱孔 21...導電結合材料 11…安裝表面 22...結合佈線 12...安裝部分 23...密封層 13...非安裝表面 30...發光元件 14...非安裝區域 31...發光層 15...散熱導體 32...金屬薄膜 46

Claims (1)

  1. 201143166 七、申請專利範圍： 1. 一種發光裝置，包括： 一基板，其係由一無機絕緣材料所製得且具有一安 裝表面，該安裝表面之一部分構成欲用以安裝一發光元 件於其上的一安裝部分， 一金屬導體層，其係形成於上述基板之該安裝部分 上， 一第一導電保護層，其係形成於上述金屬導體層上 以覆蓋包括該金屬導體層邊緣的該金屬導體層整體，且 具有大於以下發光元件之一金屬薄膜的面積， 該發光元件具有在主表面上的一發光層及在相對 於該主表面之側的表面上的一反射性金屬薄膜，且該發 光元件被安裝在上述基板的該安裝部分上，使得該金屬 薄膜面向該第一導電保護層且位於該第一導電保護層 之邊緣的内側， 一導電結合材料，其用以結合上述發光元件之上述 金屬薄膜與上述第一導電保護層， 一反射薄膜，其係以一至少排除了形成於上述金屬 導體層上的該第一導電保護層與圍繞該第一導電保護 層之附近區域的形狀而被形成於上述基板之該安裝表 面上，及 一絕緣保護層，其係形成於上述基板之該安裝表面 上以覆蓋包括上述反射薄膜的邊緣之上述反射薄膜整 體。 47 201143166 2. 如申請專利範圍第1項的發光裝置，其中上述基板係由 包括玻璃粉末及陶瓷填充劑之一玻璃陶瓷組成物的燒 結產物所製得。 3. 如申請專利範圍第1項的發光裝置，其具有一導熱孔， 該導熱孔係設置於上述安裝部分的正下方以從該基板 的上述安裝表面延伸至與該安裝表面相對的一非安裝 表面，以致於該導熱孔被埋入上述基板中。 4. 如申請專利範圍第2項的發光裝置，其具有一導熱孔， 該導熱孔係設置於上述安裝部分的正下方以從該基板 的上述安裝表面延伸至與該安裝表面相對的一非安裝 表面，以致於該導熱孔被埋入上述基板中。 5. 如申請專利範圍第1項的發光裝置，其中該第一導電保 護層具有寬度從70至200 μηι的一非安裝區域，其係圍 繞上述發光元件結合之區域。 6. 如申請專利範圍第1項的發光裝置，其具有一佈線導 體，該佈線導體係形成於該基板之上述安裝表面上，其 中該佈線導體及上述發光元件係藉由一結合導線而電 氣連接，且上述反射薄膜係形成於該基板的上述安裝表 面上以排除形成於上述金屬導體層上的該第一導電保 護層與圍繞該第一導電保護層之附近區域，且排除上述 佈線導體及圍繞上述佈線導體之附近區域。 7. 如申請專利範圍第6項的發光裝置，其更具有一第二導 電保護層，該第二導電保護層係形成於上述佈線導體 上，以覆蓋包括上述佈線導體邊緣的上述佈線導體整 48 201143166 體。 8. 如申請專利範圍第1項的發光裝置，其中該第一導電保 護層及該第二導電保護層為金鍍覆層。 9. 如申請專利範圍第1項的發光裝置，其中上述反射薄膜 係由銀所製得，且上述絕緣保護層更由玻璃所製得。 10. 如申請專利範圍第2項的發光裝置，其中上述反射薄膜 係由銀所製得，且上述絕緣保護層更由玻璃所製得。 11. 如申請專利範圍第3項的發光裝置，其中上述反射薄膜 係由銀所製得，且上述絕緣保護層更由玻璃所製得。 12. 如申請專利範圍第4項的發光裝置，其中上述反射薄膜 係由銀所製得，且上述絕緣保護層更由玻璃所製得。 49
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