TW201246619A - Substrate for light emitting element and light emitting device - Google Patents
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Description
201246619 六、發明說明: L發明所屬技術領域3 發明領域 本發明係有關於一種發光元件用基板及使用其之發光 裝置。 【先前技術3 發明背景 近年,伴隨著發光二極體(LED)元件的高亮度、及白色 化,係使用利用發光二極體元件作為照明、各種顯示器、 及大型液晶TV之背光裝置等的發光裝置。然而,伴隨著發 光二極體元件的高亮度化’發熱量亦隨之增加且其溫度過 度上升,故而未必可獲得充分的發光亮度。因此,作為用 以搭載發光二極體元件等發光元件的發光元件用基板,係 尋求可迅速散發從發光元件所發出之熱且可獲得充分的發 光亮度者。 習知,作為用以搭載上述發光元件之發光元件用基 板,係多使用由下述結構所構成者:於陶瓷基板等絕緣基 板的表面或内部’配設有可將發光元件與外部電極加以連 接之接線導體層。又,一般而言,在此種發光裝置中,為 了保護搭載於發光元件用基板之發光元件與接線導體層, 而設有由聚矽氧樹脂或環氧樹脂所構成之密封層 ,此外, 亦有將-種藉由於密封層分散摻混螢光材料,並在與發光 元件之組合下獲得白色發光之結構的發光裝置予以實用 201246619 又’最近,作為上述發光元件用之陶瓷基板,從可進 行低溫燒成化、低介電常數化、及可將高電傳導性之銅、 銀接線進行共燒來看,而有提議一種藉由低溫共燒陶瓷 (Low Temperature Co-fired Ceramics。以下顯示為LTCC)所 構成的絕緣基板。 例如,LTCC基板係由玻璃與氧化銘粉末所構成,並且 從該等折射率差大’又該等界面多,且其厚度較所利用的 波長大來看’係可獲得高反射率。藉此,可有效地利用來 自發光元件之光’就結果而言可減低發熱量。又,由於其 係由光源造成之劣化較少的無機氧化物所構成,故可長期 保持穩定的色調。 然而,從LTCC基板未必具有高熱傳導率之觀點看來, 為了使伴隨著上述發光元件之高亮度化而增加之發熱可迅 速散發,例如,將由如銅或銀等高熱傳導金屬材料所構成 之熱孔等放熱層埋設於基板内,使熱阻減低(參照專利文獻 1)。又’在LTCC基板中,在保護構成金屬免於氧化或腐蝕 等之目的下,係多採用將接線導體層配設於基板内部之結 構0 然而,在上述LTCC基板中,若使用銀或銀合金作為接 線於内層之接線導體層或熱孔等金屬層的構成金屬,在該 LTCC基板上搭載發光元件,並以聚矽氧樹脂等密封層加以 密封的情況下,則存有在LTCC基板與聚矽氧樹脂等密射層 之界面會產生茶色或黃色等顯色,或進一步因長時間使用 使顯色的色調變深而造成作為發光裝置之亮度降低的問 201246619 題。 先前技術文獻 專利文獻 文獻1:日本特開2006-41230號公報 【号务日月内容】 發明概要 發明欲解決之課題 本發明係用以解決上述課題所進行者,其目的在於提 ϋ 光TL件用基板,該發光元件用基板在作為發光裝 夺”有充分的放熱性,且同時可抑制因密封層變色等所 成的赞光亮度隨時間的降低。又,本發明之目的在於提 供一種發伞# -尤裝置’該發光裝置在具有充分的放熱性的同 亦可抑制因密封層變色等所造成的發光亮度隨時間的 降低,且具有優異的長期使用穩定性。 用以解決課題之機構 本發明之發光元件用基板具有··基體,係由包含第1玻 璃卷末與第1陶究粉末之玻璃陶究組成物的燒結物所構 成,且具有搭載面,該搭載面之一部分會成為搭載發光元 件之搭載部;金屬層,係埋設在前述基體且以銀為主體者· 元件連接端子,係形成在前述搭載面上且與發光元件之電 極電性連接,及被覆層,係由以第2玻璃粉末為主辦、 王體之被覆 用組成物的燒結物所構成,且形成在除了前述搭載部及其 附近、以及前述元件連接端子形成部及其附近以外的1述 搭載面上;前述被覆層之玻璃中所含的銀之濃产換算成 5 201246619
Ag2〇為0.3質量%以下。 在本發明之發光元件用基板中,前述第2玻璃粉末以換 算成氧化物之莫耳。/。表示,宜含有Si〇2 : 〜: 10〜25% ' a12〇3 : 〇〜5%、選自於由Na2〇及κ2〇所構成群 組中之至少1種物質合計〇〜5%^6〇:〇〜1〇%、以及選自 於由CaO、SrO及BaO所構成群組中之至少丨種物質合計〇〜 5% ;且,該玻璃粉末以換算成氧化物之莫耳%表示,以〇2 與八丨2〇3的合計含量以7〇〜84Q/❶為佳。 在本發明之發光元件用基板中,前述被覆用組成物以 含有第2陶究粉末為佳。具體而言’以下述兩種態樣為佳, 即:將實質上不含氧化鋁粉末之陶瓷粉末作為前述第2陶竟 粉末,且於前述被覆用組成物中含有1〜2〇質量%之熊樣. 或’將含有以氧化鋁粉末為主體之陶瓷粉末作為前述第2陶 究粉末,且於前述被覆用組成物中前迷氣化紹粉末之含量 為1〜10質量%之態樣。 在本發明之發光元件用基板中,有關構成基體之玻璃陶 究組成物的燒結物,其中前述第1陶瓷粉束宜為下述者,即. 含有氧化_末;及具有較氣化紹更高切射率的陶究粉 末。 乃 又,在本發明之發光元件用基板中,前述以銀為主體 之金屬層宜埋設在前述基體而平行於前述搭載面,且自前 述搭載面起至前述金屬層之上面為止的距離宜為%〜 15〇μηι。 又’在本發明之發光元件用基板中,前述被覆層之厚 201246619 度以10〜50μιη為佳。 本發明之發光裝置之特徵在於具有:上述本發明之發 光元件用基板;及搭載於前述發光元件用基板之搭載部的 發光元件。又,本發明之發光裝置係前述基體及前述被覆 層表面的一部分或全部由含鉑觸媒之聚矽氧樹脂密封而成 為佳。 顯示上述數值範圍的符號「〜」在未特別定義的情況 下,係以包含記載於其前後之數值作為下限值及上限值之 意作使用,以下在本說明書中,符號「〜」皆以相同意義 作使用。 發明效果 依據本發明之發光元件用基板,將其作為發光裝置 時,具有充分的放熱性,且同時可抑制因密封層變色等所 造成的發光亮度隨時間的降低。又,本發明之發光裝置具 有充分的放熱性的同時,亦可抑制因密封層變色等所造成 的發光亮度隨時間的降低,且具有優異之長期使用穩定性。 圖式簡單說明 第1圖係顯示本發明之發光元件用基板之一實施形態 的圖式,(a)為其俯視圖,(b)為其剖面圖。 第2圖係顯示本發明之發光裝置之一實施形態的圖 式,⑷為其俯視圖,(b)為其剖面圖。 I:實施方式3 用以實施發明之形態 以下,將就本發明之實施形態加以説明,惟本發明並 201246619 不受此限。 本發明之發光元件用基板具有:基體,係由包含第1玻 璃粉末與第1陶瓷粉末之玻璃陶瓷組成物的燒結物所構 成,且具有搭載面,該搭載面之一部分會成為搭載發光元 件之搭載部;金屬層,係埋設於前述基體且以銀為主體者; 元件連接端子,係形成在前述搭載面上且與發光元件之電 極電性連接;及被覆層’係由以第2玻璃粉末為主體之被覆 用組成物的燒結物所構成’且形成在除了前述搭載部及其 附近、以及前述元件連接端子形成部及其附近以外的前述 搭載面上;前述被覆層之玻璃中所含的銀之濃度換算成 Ag2〇為0.3質量%以下。作為上述含有第1玻璃粉末與第1陶 瓷粉末之玻璃陶瓷組成物,從可進行低溫燒成化、低介電 常數化、及可將高電傳導性之銅、銀接線進行共燒來看, 以低溫共燒陶瓷(LTCC)為佳。 在本發明之發光元件用基板中,上述埋設於由LTCC所 構成之基體内、且以銀或銀合金所構成之銀為主體的金屬 層,主要係具有減低熱阻之放熱功能。 在上述LTCC基板上搭載有發光元件且以聚矽氧樹脂 等加以密封的發光裝置中,在LTCC基板與聚矽氧樹脂等密 封層之界面所產生的茶色或黃色等顯色,被認為是源自於 稱為銀顯色之現象,又,上述LTCC基板係於内層接線有以 習知之銀或銀合金構成的金屬層。 於内層接線有以銀或銀合金構成的金屬層基 板,係藉由網版印刷等在生胚薄片内形成銀或銀合金的糊 201246619 層後進行共燒所製造,且前述 胚片係使用含有將氧化 銘粉末作為喊粉末的玻璃喊組成物所製作。 + ^ Λ丹甓過裎中,首先銀離子 (Ag)會從銀層或銀合金層擴散至LTCC中之破璃成分,而且 該銀離子會在氧化⑽末的表面料局域化㈣成高濃度 銀離子層。而,藉此所形成之局域在氧化_末表面等的 銀離+層之-部分,可能會變成甚至露·咖 的狀態。 又,將發光元件搭載於以上述方法所獲得^Tcc 上、且藉由聚矽氧樹脂等密封層加以密封的情況下,存於 LTCC基板表面的銀離子(Ag+)會藉由與密封層中所含的翻 觸媒等接觸而還原變成V,並凝聚進行膠體粒化而顯色。 藉此可推測在LTCC基板與聚錢樹脂等密封層之界面會 引發茶色或黃色等變色。 所以,於本發明之發光元件用基板,係以被覆層被覆 存於LTCC基絲φ之上述雜子,㈣止其顺含有對其 具還原作狀成分的妙氧樹料之密封層,且前述被覆 層係由燒結時_子從LTCC基板表面往構成成分内之擴 散性低的被覆組成物之燒結物—亦即以第2玻璃粉末為主 體之被覆賴成物之燒馳—所構成,錢結後所獲得之 含於被覆層之玻璃中的銀之濃度換算為A&0係在〇 3質量 %以下。⑹,在本發明之發光元件用基板中,被覆層的構 成成分係以玻璃為主體,故而LTCC基板之反射性大致上不 會受到阻礙。 201246619 在此,本發明之被覆層係由以第2玻璃粉末為主體之被 覆用組成物之燒結物所構成,而當被覆用組成物為僅由第2 玻璃粉末所構成時’被覆層則係僅以由第2玻璃粉末之燒結 物構成之玻璃所構成。當被覆用組成物除第2玻璃粉末以外 還含有例如第2陶竞粉末等時,被覆層會變成在已燒結第2 玻璃粉末之玻璃中分散有第2陶瓷粉末等之構成。在本發明 中,被覆層之玻璃係指燒結上述第2玻璃粉末所構成之玻璃 部分,而當含有第2陶瓷粉末等時,則係指除了陶瓷粉末成 分以外的部分。又,含於玻璃中之含有比例的銀之濃度係 以換算成Ag20濃度之質量%所示之濃度。 以下,在本說明書中,因應需求,將已換算成Ag2〇之 濃度的銀之濃度僅表記為「銀濃度」。又,在本說明書中, 玻璃中之銀濃度係在成為發光元件用基板之LTCC基板上 針對燒成後的被覆層玻璃,使用電子探針顯微分析儀 (ΕΡΜΑ : Electron Probe Micro Analyzer)所測定之值,且上 述LTCC基板係於内層接線有以銀為主體之金屬層者。而, 在燒成後,由於被覆層之玻璃中的銀濃度不會隨時間變 化’因此只要是在燒成後,則測定時期並未有限定。又, 已確認只要作為被覆層之厚度為所假設之5〇μπι以下的厚 度’則銀離子往玻璃中之擴散可均一地進行,即便玻璃中 存有會使銀離子局域化之成分如氧化鋁粉末,其成分本身 亦會均一地分散於玻璃中’因此以上述電子探針顯微分析 儀來測定被覆層之玻璃部分的預定大小—例如0.3μιη3以上 —的任意分析區域之銀濃度,即可將其設為被覆層整體的銀
10 201246619 辰又亦q使用上述電子探針顯微分析儀來測定被覆層整體 的銀濃度’但在本發财,沒有必要進行作為被覆層整體的 銀濃度測定。 在本發明中,藉由將發光元件用基板之構成作為上述 構成並將其作為發光裝置,可具有充分的放熱性,且可抑 制因密封層變色等所造成的發光亮度隨時間的降低。 以下,將基於圖式來說明本發明之發光元件用基板之 一貫施形態。該實施形態係顯示於基板上之丨對元件連接端 子上搭載12個發光元件之發光元件用基板之例,且該發光 元件係藉由金錫共晶焊接等金屬連接來搭載背面具有1對電 極的發光元件之型態,而本發明並非受此限定,亦可為使用 凸塊之連接或倒裝晶片接合法等方法之型態的發光元件。 第1圖係顯示本發明之發光元件用基板之一實施形態 的俯視圖(a)、及其X-X線剖面圖(b)。 發光元件用基板1具有基體2,且該基體2係以其為主體 所構成之略平板狀且從上方看起來形狀略正方形者。基體2 係由含有第1玻璃粉末與第1陶瓷粉末之玻璃陶瓷組成物的 燒結物所構成,並具有將作為發光元件用基板時用以搭載 發光元件之上側之面作為搭載面21。在本例中’將其相反 側之面作為非搭載面23。基體之形狀、厚度、及大小等並 未有特別限制,可同於通常作為發光元件用基板所使用 者。即,在本發明中,上述第1玻璃粉末係指含於基體2之 材料一即玻璃陶瓷組成物—中的玻璃粉末,第1陶瓷粉末則 是含於基體2之材料一即玻璃陶瓷組成物一中的陶瓷粉末。 201246619 而,在本說明書中,「略平板狀的基體」係表示具有下 述水準的平坦面之基體:其上側及下側之主面一即搭載面 及非搭載面—在目測水準下皆可辨識為平板形狀。又,以 下同樣地’在未特別說明的情況下,附有「略」之表記皆 表示在目測水準下可如所述而辨識之水準。 發光元件用基板丨還具有接合於基體之搭載面21周緣 部的框體3並可用以構成孔腔’且前述孔腔係將基體2之搭 載面21的中央略圓形部分作為底面24者。而,該孔腔的側 面係以框體3之内側壁面所構成。在發光元件用基板1中具 有合計12處的搭載部22,其係於靠近孔腔底面24中央搭載4 個發光元件並使其形成如四角形等之略環狀,且於其外側 搭載8個發光元件並使其形成如八角形等之略環狀。 從抑制爾後使用時之損傷等觀點看來,於發光元件之 搭載時,基體2以例如抗折強度在25〇MPa以上為佳。又, 從使作為發光裝置時之光擷取效率進一步提升之觀點看 來,基體2以具有擴散反射性者為佳,就擴散反射性的程度 而言,以可獲得相當於銀反射膜之光擷取效率者為佳。而, 作為評估擴散反射性之指標,可使用依j丨s κ 7丨〇 5所測定之 霧度值,且其值以95%以上為佳,98%以上較佳。 有關構成基體2之含有第1玻璃粉末與第1陶竞粉末的 玻璃陶竞組成物之燒結物的原料組成及燒結條件等,將於 後述之發光元件用基板的製造方法中加以説明。又若考 慮到與基體2之密著性,則構成框體3之材料以同於構成基 體2之LTCC材料者為佳。 12 201246619 …以基體2與框體3所形成之孔腔的底面即基體2之 搭載面21 i,在上述12處的搭載部22内各形成有1對元件 連接端子4’以使搭載於搭㈣22之發光元件可透過金锡焊 接等,與配置在其背面的丨對電極進行金屬連接。在基體2 之非搭載面23設有丨對可與外部電路電性連接之形成陽極 與陰極的外料接料5。在此,上航絲®24的各12個 陽極與陰極係彻以—般方法埋設於基體2内部之連接孔 或接'表電路α不會在中途短路的方式分別與形成於非搭 載面23的1對陽極與陰極進行電性連接。 乂下將邊參照第1(b)圖中顯示之剖面圖,一邊說明 攸搭載面21上之元件連接端子4往非搭載面23之外部連接 端子5的電性連接之剖面圖係包含上述12處搭載 部22中之】處搭載初、及形成於其搭載部内之1對元件連 接端子4的剖面圖。在本實施形g之發光元件用基板中,例 如’基體2如後述於其㈣具有平行於搭载面21且以銀為主 體的金屬層6 H該基體2具有在製造過財層積出基 體上層2b與基體下層2a之構成。基體上層2b之上面為搭^ 面21,而基體下層2a之下面為非搭載面23。 在此,形成於搭載面2!的上述【對元件連接端子4,會 與設置成貫通基體上層_丨對連接祕進行電性連接。連 接孔此係分別與在第丨_所示之剖面中經分割的金屬層6 之各區域相連接’而從金屬層6之各區域則分別有連接孔^ 貫通基體下層2a,分別與形成於其下面_即非搭載面η— 之1對外部連接端子5相連接。而,如後述,金屬層6係作為 13 201246619 二曰起作用’且在本實施形態中亦可作為接線電路發揮 2、。以下’連接孔8a、扑總稱為連接孔8。又,金屬層6 安、稱為接線電路6 ^雖然形成於其它11處搭載部22内之各i 子几件連接端子4往非搭載面之丨對外部連接端子5的連接 並未有Htf ’但該等與第丨⑼圖巾所示者皆同。 a尤轉連接端子4、外部連接端子5、及埋設於基體2内 部之連接孔8或接線電路6的部分,只要該等係依序從發光 讀往元件連接端子4—埋設於基體2内部之接線電路蜮 連接孔8〜外料接端子外部電路進行電性連接,且陽 極與陰極不至於短路,其配設之位置或形狀即不受限於第i 圖中所示者,並可適宜調整。而,在本說明書中,1對電極 及1對端子中之1對」係表示以陽極與陰極所構成之】對之 意。 該等元件連接端子4、外部連接端子5、及埋設於基體2 内部之連接孔8或接線電路6(以下,有時會將料整合稱為 「接線導體」)的構成材料,通常只要與使用於發光元件用 基板之接線導_相同構成材料,即可未有㈣限制地加 以使用。具體而言,作為該等接線導體之構成材料例如有 以銅、銀、金等為主體之金屬材料。上述金屬材料中,又 宜使用以銀為主體之金屬材料。具體而言,為由銀所構成 之金屬材料、由銀與鉑所構成之金屬材料、或由銀與鈀所 構成之金屬材料。而,有關接線電路6的部分,將在金屬層 6的説明中詳述。 而,在元件連接端子4與外部連接端子5中,以下述構 201246619 成為佳,:於金屬層上形成可免於氧化或硫化並 層且具有導電性的導電性保護層(未圖朴並將i形成成L 蓋包含其端緣整體,該金屬層係由構成該等端子之所,: 的金屬材料所構成。在此,上述金屬層之#•望 —。就導電性保護層而言’只要是以具有_二金: 層之功能的導電性材料所構成,即未有特別限制。: 言’可舉如:由賴、絡鍍、銀鑛 '鎳/,、金鍵、及錦 /金鍍等所構成之導電性保護層。 蹲 在本發明中,該等中作為用來被覆保護上述元件連接 端子4及外部連接端子5之導電性保護層,例如就元件連接 端子4而言,從可與後述之發光元件的焊接、及金、或金_ 錫共晶等之凸塊電極獲得良好的金屬連接等觀點看來,宜 使用至少於最外層具有麵層之金屬链層。導電性保護層 亦可僅以金鍍層所職,但⑽為已在鎳鍵上施有金鍛之 錄/金鑛層的層韻成卿成較佳。此時,作為導電性保護 層之臈厚’以鎳鑛層2〜20卿、且金鍍層0.1〜Ι.Ομηι為佳。 發光元件用基板1具有以銀為主體之金屬層6,且該金 屬層6係埋設在與基體2内之上述搭載面21平行之面。在本 實施形態中’係將該金屬層6設置成除了具有作為減低熱阻 之放熱層的功能以外,還可作為上述接線電路發揮作用。 所以’金屬層6可在上述平行之面發揮從搭載面21電性連接 至非搭載面23之陽極與陰極的功能。因此,金屬層間隔6a 且以不會短路且可盡量確保廣面積的方式來設置。 惟’通常’為了保護金屬層6免於氧化或腐蝕等,會將 15 201246619 與形成有金屬層6之上述搭載面21呈平行之面的金屬層仏 端緣形成為未達及基體2之側面,則金屬層6之端緣與基體 側面之距離L理想為50μηι以上,較理想為75μιη以上。又, 可調整金屬層6的形成面積,使以該金屬層6之形成面為界 面的上下基體構成構件(即基體上層2b及基體下層2a。以 下,將基體上層2b及基體下層2a合併稱為基體構成構件)可 充分密著而製成基體2。 而,當金屬層6係设置成獨立於接線電路等接線導體 時,為了防止短路等,宜將金屬層6之端緣與接線導體之端 緣的距離形成為10 0 μ m以上,較理想係形成為丨5 〇 μ m以上。 而,上述距離L之上限可依發光裝置之尺寸、格式、及形狀 等來決定。 就構成金屬層6之材料而言,只要是以銀為主體且具有 熱傳導性之材料’即未有特別限制。以銀為主體的金屬材 料係指相對於金屬材料總量’銀含量超過5〇質量%者,具 體而言,適合之例舉如有:由銀單體所構成之金屬材料, 或以95質量%以上的比例含有銀之由銀與鉑或由銀與鈀所 構成之金屬材料。作為由銀與翻或由銀與纪所構成之金屬 材料,具體而言如:相對於金屬材料總量,鉑或鈀之比例 在5質量%以下的金屬材料。 在此,在本說明書中’「以…為主體之…」係表示下述 關係:例如,當為「以A成分為主體之b組成物」時,相對 於B組成物之總量,含有A成分超過5〇質量%。 又’就金屬層6之膜厚而言,以8〜5〇pm為佳,1〇〜2〇μιη S、 16 201246619 較佳,且13〜16μηι尤佳。金屬層6之膜厚在低於8μπι時,恐 …、‘彳于充刀的放熱性,又若超過5〇μπι ,在經濟上恐有不 利,且同時在製造過程中亦有因與基板本體之熱膨脹差而 引發變形之虞。 為了獲得充分的放熱性,金屬層6之上面—即搭載發光 元件之側之面—係以具有表面呈平坦的表面平坦性為佳。 就該表面平坦性而言,具體上從確保充分的放熱性的同時 且製造上之容易性觀點看來’至少在搭載發光元件的部 刀,就表面粗度Ra係以0·15μιηα下為佳,且以〇丨叫以下 車乂佳。而,表面粗度Ra&算術平均粗度Ra,算術平均粗度 Ra之值係藉由JIS : 3〇6〇1(1994年)之3「所定義之算術平均 粗度的定義及表示」所表示。 基體2之搭載面21起至金屬層6上面為止的距離係依發 光裝置的設計來設定,但若在確保充分的放熱性的同時, 考慮到金屬層6與層積於金屬層6上下的基體構成構件之熱 膨脹差所造成的變形等,則以5〇〜15〇μιη為佳,且8〇〜 120μηι較佳。又,當於基板的上述位置配設有以銀為主體 且與基體2之搭載面21呈平行之金屬層㈣,其抑制本發明 之銀顯色的發生,且抑制作為發光裝置時的發光亮度隨時 間的降低之效果係特別顯著。 而,在本實施形態中,已顯示形成在與基體2之搭載面 21平行之方向的金屬層6之例,來作為為了確保放熱性而埋 設於基體内且以銀為域的金屬層,就埋設於基體内且以 銀為主體的金屬層而言’亦可係為了減低熱阻而埋設於基 17 201246619 體内部且與基體之搭載面呈正交之方向 .的熱孔。熱孔係例 如比搭載部更小的柱狀,亦可將其作成 成丄. 俗栽部之正下方 設置有複數個之構成。在設置熱孔時, & + 了因應需求從非搭 載面起設置到搭載面附近,但未達及其 奂體之搭載面。藉由 進行上述配置’可提升搭載面—尤其是搭載部—的平挺度 而減低熱阻,又可抑制搭載發光元件時的傾戶。又 又 接線電路通常係與上述構成之金屬層6個別設置。 ’ 又,在重視熱阻減低的情況下,熱孔亦可設置為從基 體之搭載面起貫通至非搭載^以上述方式埋設於基體二· 且以銀為主體的金屬層,亦可因應需求令其—部分達及美 體的構成面,於此為搭載面或非搭載面。在此,「基體的構 成面」之用s吾係作為基體的搭載面、非搭載面、及側面之 總稱作使用。 如此一來,本發明之發光元件用基板可藉由在由LTCC 所構成之基體内配设以銀為主體之金屬層,而具有充分的 放熱性。 發光元件用基板1具有被覆層7,該被覆層7係形成為: 包含除了形成在上述搭載面21上之12處發光元件的搭載部 22及其附近以外的孔腔底面24整面,且端緣達及基體2與框 體3之界面的孔腔底面之外周附近區域的形態。被覆層7係 由以第2玻璃粉末為主體之被覆用組成物的燒結物所構成, 且被覆層7之玻璃中所含的銀濃度換算成Ag20係在0.3質量 %以下。
而,此時,被基體2與框體3所包夾的被覆層7之寬度M 201246619 以在ΐΟΟμηι左右為佳。若將被覆層7設在達及基體2側面的 位置則可能會損害基體2與框體3的密著性,而不甚理想。 又搭載部22之端緣與被覆層7之端緣恐有因印刷偏移使玻 璃在電極上重疊,而失去作為電極起作用之危險,爰此, 搭载邛22之端緣與被覆層7之端緣的距離N以在5〇^m以上 為佳,且在100μιηα上較佳。而,上述寬度m、及距離 上限°Γ依發光裝置之尺寸、格式、及形狀等來決定。 在此,在本實施形態中,發光元件用基板丨係使發光元 件與設在搭載面21上之搭載部22内的元件連接端子4進行 金屬連接之型態的發光元件用基板,爰此,被覆層7係配設 在除了搭載部22及其附近以外的區域上。於將本發明適用 於藉由單線型或雙線型之引線接合搭載發光元件之發光元 件用基板時,被覆層通常會形成在除了搭載部及其附近以 外、以及1或2處與搭載部隔離地配設在搭載面上的元件連 接端子之配設區域及其附近以外的部分。屆時亦同樣地, 凡件連接端子之端緣與被覆層7之端緣恐有因印刷偏移使 玻璃在電極上重疊,而失去作為電極起作用之危險,爰此, 以距離50μπι以上為佳,且以1〇〇μιη以上較佳。上述搭載部 22的附近係表示例如從搭載部之外周緣起距離3〇^m以内 的區域,又,元件連接端子之配設區域附近係表示例如從 元件連接端子之配設區域的外周緣起距離3〇^m以内的區 域。 在本發明之發光元件用基板中具有上述構成之被覆層 7,故可在燒結時於由上述LTCC所構成之基體2中,以該被 201246619 覆層使從接線在内層且以銀為主體之金屬層6起到達於 LTCC基體2表面為止的銀離子之擴散大概停滞,進而可大 幅減輕到達被覆層表面為止的銀離子量。藉此,在本發明 之發光元件用基板中,將其製作為發光裝置時,即便是在 發光元件搭載後以密封層加以密封,仍可抑制銀膠體之形 成、及進而以其凝聚所造成之銀顯色為原因的發光亮度隨 時間的降低,又前述銀膠體係由可將一般含於密封層中之 銀離子還原的觸媒等作用所造成者。 在本發明之發光元件用基板中,作為用以形成被覆層7 之第2玻璃粉末,只要是下述玻璃粉末即無特別限制:於本 發明構成之LTCC基板上,形成有被覆層作為包含該玻璃粉 末之被覆組成物的燒結物時,玻璃中所含的銀濃度會成為 〇·3吳里%以下者,又s亥LTCC基板係於内層接線以銀為主體 的金屬層者。 上述第2玻璃粉末之軟化點(Ts)以在93〇。0以下為佳,且 在880°C以下較佳。通常,為了燒成玻璃粉末來製作緻密的 燒結物,燒成溫度必須超過該玻璃粉末之軟化點。上述第2 玻璃粉末之軟化點一旦超過930。(:,則通常會與其共燒之 LTCC基板的内層接線即以銀為主體之金屬層,在燒成時% 有過度軟化而無法維持預定形狀之虞。又,本發明中所使用 的以銀為主體之金屬層,依其組成亦有一超過即會過 度軟化者。所以,藉由使用軟化點在93〇t以下—理想在88〇 C以下—者作為第2玻璃粉末,便不會因上述以銀為主體之 金屬層的過度軟化而產生變形,且可使含其的被覆組成 20 201246619 物 '以及將以銀為主體之金屬層接線於内層的[;1(:(:基板同 時進行燒成。另一方面,一般而言,軟化點低的玻璃粉末 容易產生上述銀顯色。所以,第2玻璃粉末之軟化點以在75〇 °C以上為佳。 作為上述第2玻璃粉末,具體上可舉如下述玻璃粉末, 即.以換算成氧化物之莫耳%表示,含有: 7〇〜84%、 B2〇3 1〇 〜25%、Al2〇3 : 0〜5%、選自於由Na2〇 及 κ2〇 所 構成群組中之至少1種物質合計〇〜5〇/0、Mg〇: 〇〜1〇%、以 及選自於由CaO'SrO及BaO所構成群組中之至少丨種物質合 計〇〜5% ;且,該玻璃粉末以換算成氧化物之莫耳%表示, Si〇2與八丨2〇3的合計含量為70〜84%。以下,在玻璃組成之 記載中,在未特別註明的情況下,符號「%」表示「以換 算成氧化物之莫耳°/。表示」。 藉由使用上述組成之玻璃粉末來作為第2玻璃粉末,即 便將使含有以此為主體之被覆組成物、與在基板内部於内 層配置有以銀為主體之金屬層的LTCC基板同時進行燒 成,並將所獲得的發光元件用基板作為發光裝置時,由被 覆層與聚矽氧樹脂等所構成之密封層的界面大致上不會產 生顯色’爰此’可抑制發光裝置之發光亮度隨時間的降低。 在上述玻璃粉末中,Si〇2為玻璃之網狀結構成形成 分’且為了提高化學耐久性一尤其是耐酸性,乃必須成分。 Si〇2含量一旦低於70%,恐有耐酸性不夠充分之虞。另—方 面,Si〇2含量一旦超過84%,恐有玻璃之軟化點或亦可標記 為Tg的玻璃轉移點過度增高之虞。 21 201246619 b2o3係成為玻璃之網狀結構成形成分的必須成分。 B2〇3含量一旦低於10%,恐有軟化點過度增高之虞,又亦 有玻璃變不穩定之虞。另一方面,B2〇3含量一旦超過25%, 將難以獲得穩定的玻璃,又亦有化學耐久性降低之虞。B2〇3 含量理想為12%以上。 ai2o3係為了提高玻璃之穩定性及化學耐久性而可在 5%以下之範圍進行添加的任意成分。Al2〇3含量超過5% 時,恐有玻璃之透明性降低之虞。又,ai2o3含量一旦超過 5%,則有易於銀顯色產生之虞。 而,該玻璃粉末中Si02含量與Al2〇3含量之合計為70% 以上且84%以下。Si02含量與Al2〇3含量之合計一旦低於 70%,化學耐久性恐不夠充分。另一方面,Si02含量與Al2〇3 含量之合計一旦超過84%,恐有軟化點或玻璃轉移點過度 增高之虞。
Na20及K20係為了使軟化點或玻璃轉移點降低而可在 合計含量不超過5%的範圍進行添加的任意成分。Na20及 K20的含量合計一旦超過5%,恐有化學耐久性一尤其是耐 酸性一降低之虞,亦有電絕緣性降低之虞。又,Na20及Κ20 的含量合計超過5%時,則有易於銀顯色產生之虞。
Na20及Κ20係以含有選自於由該等中之至少1種物質 為佳,且Na20及Κ20之合計含量以在0.9%以上為佳。
MgO係為了使軟化點或玻璃轉移點降低、且同時提高 玻璃之穩定性,而可在不超過10%的範圍進行添加的任意 成分。MgO含量一旦超過10%,有易於銀顯色產生之虞。 22 201246619
MgO含量理想為8%以下。
Ca〇、SrO、及BaO係為了使軟化點或玻璃轉移點降低、 且同時提高玻璃之穩定性’而可在料合計含量不超過5% 的範圍進行添加的任意成分。添加該等時,只要含有選自 於由CaO、SrO、及BaO所構成群組中之至少1種物質即可。 CaO、SrO、及BaO的含量合計一旦超過5%,恐有耐酸性降 低之虞。又,CaO、SrO、及Ba〇的含量合計一旦超過5〇/。, 則有易於銀顯色產生之虞。 而’適合作為第2玻璃粉末使用的上述玻璃粉末並不限 定於僅由上述成分所構成者,在不損害本發明效果的範 圍,可含有上述以外的成分。而,在該實施形態中不含氧 化鉛。當含有上述以外的成分時,其合計含量以在10〇/〇以 下為佳。 被覆層7以其耐酸性在100pg/cm2以下為佳,較理想為 30pg/cm2以下,更理想為5pg/cm2以下,尤其理想為lpg/cm2 以下。 被覆層7的耐酸性一旦超過,恐有被覆層7的 玻璃成分溶出至金屬層6的鍍敷處理溶液中,進而在製造發 光元件用基板時妨礙連續操作、或被覆層7變白濁而使反射 率降低之虞。 而’被覆層7的耐酸性係藉由浸潰於700cm3之PH1.68 且溫度85。(:的草酸鹽緩衝液中’並測定經過1小時後的質量 減少量所評估。 適合作為第2玻璃粉末使用的上述玻璃粉末中,例如, 23 201246619 作為可提高被覆層7之反射率的玻璃粉末,又以由下述成分 所構成者為佳,即:Si02 : 78%〜83%、B2〇3 : 16%〜18%、 選自於由Na2〇與K2O之至少1種物質合計0.9%〜4%、 Al2〇3 : 0〜0.5%、及CaO : 0〜0.6%(以下,顯示為「玻璃粉 末A」)。 以下,將就「玻璃粉末A」之組成加以説明。
Si〇2為玻璃的網狀結構成形成分。Si02含量一旦低於 78%,恐有化學耐久性降低之虞。另一方面,以〇2含量一旦 超過83°/。,恐有軟化點或玻璃轉移點過度增高之虞。Si〇2 含量理想為80%以上。又,Si02含量理想為82%以下。 B2〇3為玻璃的網狀結構成形成分。b203含量一旦低於 16%,恐有軟化點或玻璃轉移點過度增高之虞。另一方面, B2〇3含量一旦超過18%,恐有難以獲得穩定的玻璃、又化 學耐久性降低之虞。B2〇3含量理想為17%以下。 為了提高玻璃的穩定性及化學耐久性,可在0.5%以下 的範圍添加八丨2〇3。Al2〇3含量一旦超過〇.5〇/〇,恐有軟化點 或玻璃轉移點過度增高之虞。Al2〇3含量一旦超過0.5%,則 有易於銀顯色產生之虞。
NazO、及K2〇係為了使軟化點或玻璃轉移點降低所添 加,且必須含有Na2〇或Κ20之至少其中一成分。Na20及Κ20 的含量合計低於0.9%時,恐有軟化點或玻璃轉移點過度增 高之虞。另一方面,Na20及Κ2〇的含量合計超過4%時,恐 有化學对久性一尤其是耐酸性一降低之虞,且亦有電絕緣 性降低之虞。又’ Na20及Κ20的含量合計超過4%時,有易 24 201246619 於銀顯色產生之虞。NazO及Κ20的含量合計理想為1.0%以 上,較理想為1.5%以上。又,Na20及Κ2〇的含量合計理想 為3°/。以下,較理想為2%以下。 為了使軟化點或玻璃轉移點降低並同時提高玻璃的穩 定性,可在不超過0.6%的範圍添加CaO。CaO含量一旦超過 0.6°/。,恐有軟化點或玻璃轉移點過度降低之虞,又由於會 促進結晶化’而有無法獲得透明玻璃之虞。又,Ca〇含量 一旦超.過0.6%,則有易於銀顯色產生之虞。 又’適合作為第2玻璃粉末使用的上述玻璃粉末中,就 可提咼被覆層7之反射率的其他玻璃粉末而言,例如亦以下 述成分所構成者為佳,即:Si〇2: 72〜78%、Β2〇3: 13〜18%、 選自於由Na2〇與Κ2〇之至少1種物質合計Q.9〜4%、及 MgO : 2〜10%(以下,顯示為「玻璃粉末Β」)。 以下’將就「玻璃粉末B」之組成加以説明。
Si〇2為玻璃的網狀結構成形成分^ “ο:含量低於72% 時’恐有化學耐久性降低之虞。另—方面,^〇2含量一旦 超過78°/。,恐有玻璃軟化點或玻璃轉移點過度增高之虞。 Si〇2含篁理想為73%以上。又,Si〇2含量理想為76%以下。 B2〇3為玻璃的網狀結構成形成分。b2q3含量低於13〇/〇 時,’忍有玻璃軟化點或玻璃轉移點過度增高之虞。另一方 面,B2〇3含量一旦超過18%,則有難以獲得穩定的玻璃、 又有化學耐久性降低之虞。B2〇3含量理想為17%以下。 M g Ο係為了使軟化點或玻璃轉移點降低並同時提高玻 璃的穩定性所添加。MgO含量低於2%時,恐#軟化點或玻 25 201246619 璃轉移點過度增高之虞,又有玻璃變不穩定之虞。另一方 面,MgO含量一旦超過10%,則有易於銀顯色產生之虞。 MgO含量理想為4%以上。又,MgO含量理想為8%以下,較 理想為6%以下。
Na20及K20係為了使軟化點或玻璃轉移點降低所添 加,且必須含有Na2〇或Κ20之至少其中一成分。Na20及Κ20 的含量合計低於0.9%時,恐有軟化點或玻璃轉移點過度增 高之虞。另一方面,Na20及Κ20的含量合計一旦超過4%, 恐有化學耐久性一尤其是耐酸性一降低之虞,且有電絕緣 性亦會降低之虞。又,Na20及Κ20的含量合計一旦超過4%, 則有易於銀顯色產生之虞。Na20及Κ20的含量合計理想為 1.0%以上,較理想為1 5%以上。又,Na2〇及Κ20的含量合 計理想為3%以下。 而’適合作為第2玻璃粉末使用的上述玻璃粉末,並非 僅限定於上述「玻璃粉末Α」或「玻璃粉末Β」中由上述各 成分所構成者,可在不損害本發明效果的範圍,連同「玻 璃粉末Α」及「玻璃粉末Β」含有上述以外的成分。而,在 該實施形態巾不含氧化錯。含有上述以外的成分時,其合 計含量在10%以下為佳。 又,就第2破璃粉末而言,並不限定於上述各組成的玻 璃私末’ ”要在滿足上述本發明之條件下,亦可使用不同 於該等組成的坡螭粉末。 ^本發明中所用之第2玻璃粉末可藉由下述方法而製 ^將玻璃原料進行摻混、混合,使成為如上述之破璃組 26 201246619 成’並贿縣製造玻璃,且藉由乾絲碎法或濕式粉碎 法將所獲得之玻璃進行粉碎。在濕式粉碎法的情況下宜 使用水作為溶媒。粉碎可使用例如輥磨機、球磨機、及喷 射磨機等粉碎機來進行。 而,第2玻璃粉末的50%粒徑(以下有時會表記為D5〇)以 〇.5μ„ι以上且4μηΐ以下為佳。當玻璃粉末的5〇%粒徑低於 0.5μπι時,玻璃粉末會容易凝聚而變得難以處理且同時粉 末化所需之時間亦有變得過長之虞。另一方面,一旦玻璃 粉末的5 0 %粒徑超過4 μ m,恐有產生玻璃軟化溫度之上升或 燒結不充刀之虞。粒控的調整例如可於粉碎後,視需求藉 由分級加以進行。 而,在本說明書中,50%粒徑係表示使用雷射繞射/散 射式粒度分佈測定裝置所測定者。作為雷射繞射/散射式粒 度分佈測定裝置,係使用島津製作所公司製、雷射繞射/散 射式粒度分佈測定裝置(商品名:SALD2100>。 又’第2玻璃粉末的最大粒徑以在2〇|im以下為佳。最 大粒徑一旦超過20μτη,恐有玻璃粉末的燒結性降低而於燒 結物中殘留未溶解成分,使被覆層7之反射性降低之虞。玻 璃粉末的最大粒徑較理想為1〇μηι以下。 在本發明之發光元件用基板1中,其燒結物形成被覆層 7的上述被覆用組成物,係以上述第2玻璃粉末為主體所構 成》以僅由上述第2玻璃粉末所構成之被覆用組成物的燒結 物來形成被覆層7,可在燒結時於由上述LTCC所構成之基 體2上,以該被覆層使從接線於内層且以銀為主體之金屬層 27 201246619 6起到達於LTCC基體2表面為止的銀離子之擴散大概停 滯’進而可大幅減輕到達被覆層表面為止的銀離子量,因 此,將此作為發光裝置時,可抑制以產生在密封層與基板 之界面的銀顯色為原因之發光亮度隨時間的降低。 但’僅以由上述第2玻璃粉末所構成之被覆用組成物來 形成被覆層7時,被覆用組成物一即第2玻璃一在未燒成狀 態中的流動性很高,而在燒成時容易因波動等產生變形。 所以,若僅以由上述第2玻璃粉末所構成之被覆用組成物來 形成被覆層7,將易於燒成體表面產生凹凸面,造成其平坦 度降低。為了防止上述現象發生,在被覆用組成物中,宜 視需求在上述第2玻璃粉末中另行換混第2陶竟粉末。 在上述目的中,作為使用於上述被覆用組成物之第2陶 瓷粉末’理想上例如有實質上不含氧化铭粉末的陶瓷粉 末,而就其含量而言,可舉如於上述被覆用組成物中含有1 〜20質量%之態樣。以上述摻混量,將作為第2陶瓷粉末之 實質上不含氧化鋁粉末的陶瓷粉末摻混於上述被覆用組成 物中,即可藉由所製得的被覆層使銀離子之擴散大概停 滯,進而可大幅減輕到達被覆層表面的銀離子量,且同時 可形成具有平坦表面的被覆層。而’上述被覆用組成物中 若摻混超過20質量%之實質上不含氧化鋁粉末的陶瓷粉 末,被覆層7恐燒結不充分。 有關燒成時LTCC基板内之銀離子的舉動,如同上述説 明,擴散於玻璃成分中之銀離子尤其會局域化在氧化鋁粉 末之表面周邊而形成高濃度銀離子層。而藉此所形成之局 28 201246619 域在氧化鋁粉末表面等的銀離子層之一部分,可能會變成 甚至露出於LTCC基板表面的狀悲。 所以’在表面平坦性之目的下’於被覆用組成物中摻 混第2陶瓷粉末時,係使用實質上不含氧化鋁粉末的陶瓷粉 末。而,「實質上不含氧化鋁粉末」係表示陶瓷粉末中之氧 化查呂粉末的含量低於0.1質量。/。。在此,於本說明書中,在 表示氧化紹粉末等陶瓷粉末時,係將針對其粉末之構成成 分含量超過50質量%的成分作為粉末的名稱使用 。例如, 將含有八丨2〇3超過50質量%的陶瓷粉末稱為氧化鋁粉末。 在此,使用實質上不含氧化鋁粉末之陶瓷粉末作為第2 陶瓷粉末時,上述氧化鋁粉末之中,亦以實質上不含以高 含有率含八丨2〇3的氧化鋁粉末尤佳。在此,「以高含有率含 Al2〇3」表示Al2〇3含量在95質量%以上。 作為如上述實質上不含氧化鋁粉末的第2陶瓷粉末,只 要除】氧化鋁粉末以外,可無特別限制地適用自習知所使 用、之陶竞粉末。具體而言,例如,只要為選自於由氧化結 私末、氧化欽粉末、及二氧化石夕粉末所構成群組中之至少i 種陶免粉末,即可以上紐例摻混於上賴覆驗成物中。 ,理想的摻混量係於上述被覆用組成物中摻混5〜1〇質量 %。第2陶曼粉末的鄕粒後係例如以〇5哗以上且恤以下 為佳。 又,在使被覆層具有擴散反射性之目的下,可視需求 於破覆用組成物中摻混上述作為第2料粉末之含有以氧 化紹粉末為主體的陶聽末,而作為此時的被覆組成物中 29 201246619 之含量,則可舉於上述被覆用組成物中含有上述氧化鋁粉 末之含量為1〜10質量%的態樣。較理想的含量為於上述被 覆用組成物中,上述氧化鋁粉末之含量為1〜5質量%。 以上述摻混量將作為第2陶瓷粉末之含有以氧化鋁粉 末為主體的陶瓷粉末摻混於上述被覆用組成物中,藉此可 以所獲得的被覆層使銀離子之擴散大概停滯,進而可大幅 減輕到達被覆層表面的銀離子量,且同時可形成具有擴散 反射性的被覆層。而,若於上述被覆用組成物中摻混超過 1〇質量%的氧化鋁粉末,恐有被覆層7變得難以使銀離子之 擴散停滞,而在被覆層與密封層之界面產生銀顯色之虞。 而,此時,亦可在不損害上述效果的範圍,於被覆用 組成物中摻混氧化⑽末以外的㈣粉末。就摻混量而 言’例如’相對於氧化錄末與其以权㈣粉末的合計 量以5質量。/。以下作為氧化紹粉末以外的陶究粉末之質量 %。就與氧化粉末組合使狀陶級末而言例如有: 選自於由氧化錯粉末、氧化鈦粉末、及二氧切粉末所構 成群組中之至少1種陶瓷粉末。 破覆層7之厚度以10〜50μηι為佳 佳破覆層7之厚度低於10㈣時’則可能無法以被覆層 基體2中從接線於内層且以銀為主體之金屬層6起到d 基體2表面的銀離子之擴散充分停滯,而無法減, 達被覆層表面的銀離子量。因此,可能會在密封她 層之界面產生銀顯色’而招致發光裝置之發光亮度隨E 的降低3 一方面,被覆層7之厚度-旦超過50μιη,, S]' 30 201246619 被覆層7之體積變得過大而使熱傳導性降低,或被覆部之反 射率降低’又或光掏取效率降低之虞。 以上’係就本發明之發光元件用基板的實施形態舉例 並加以s兄明,但本發明之發光元件用基板並不受限於該 等。在不違反本發明之主旨的限度内,λ視需求V適;!:變 更其構成。 又,有關本發明之發光元件用基板的製造方法,於下 將以第1圖中顯示之發光元件用基板i為例加以説明。第J 中顯示之發光元件用基板卜例如可藉由包含以下的製造万 法而製k . (A)生胚薄片製作步驟、(B)糊層形成步驟、(C) 層積γ驟、及(D)燒成步驟。而,就用於製造的構件,係麟 予與完成品之構件相同的符號來進行説明 。例如,陶瓷基 體與陶竟基體用生胚薄片同樣以2之符號作表記,又,金屬 層與金屬層用糊層同樣以6之符號作表記,其他亦同。 (Α)生胚薄片製作步驟 (Α)步驟係使用含有第1玻璃粉末與第1陶瓷粉末之戚 璃陶瓷組成物’來製作構成發光元件用基板之基體的基體 用生胚薄片2、及構成框體的框體用生胚薄片3之步驟。具 體而Q,基體用生胚薄片2及框體用生胚薄片3可藉由剎刀 法等,將漿料成形為燒成後的形狀·膜厚可成如上述期望 範圍内之預定形狀及膜厚的薄片狀並加以乾燥而製作,其 中前述漿料係於含有以下説明之第1玻璃粉末與第1陶瓷粉 末的玻璃陶瓷組成物中添加接著劑,且視需求可添加圩f 劑、分散劑、及溶劑等而調製者。就上述玻璃陶瓷組成物 31 201246619 而言,尤以低溫共燒陶瓷(LTCC)為佳。 有關基體用生胚薄片2 ’係將以上述(a)所獲得之薄片 狀成形物’經由(B)糊層形成步驟而供於(C)步驟中的層積。 有關框體用生胚薄片3 ’則係在該步驟中藉由通常的方法, 於上述(A)所獲得之薄片狀成形物的中央部,將貫通孔形成 為凹部4之底面24的形狀(例如圓形),並將所獲得者供於(c) 步驟中層積。基體用生胚薄片2、及框體用生胚薄片3係非 必須由單獨一片的生胚薄片構成,亦可為層積有複數片的 生胚薄片者。在本實施形態中’會在基體2内配設與搭載面 平行且以銀為主體的金屬層,爰此,將基體用生胚薄片2進 一步分成基體下層用生胚薄片2a、及基體上層用生胚薄片 2b加以説明。而’該等生胚薄片亦可進一步以複數片構成。 (玻璃陶瓷組成物及漿料之調製) 使用於上述玻璃陶瓷組成物之第1玻璃粉末雖沒有必 要限定’但以玻璃轉移點550°C以上且700。(:以下為佳。玻 璃轉移點低於550°C時,恐難以進行脫脂,超過700。(:時則 有收縮開始溫度增高及尺寸精度降低之虞。 又,以800°C以上且930°C以下的溫度來燒成基體用生 胚薄片時’以有結晶析出為佳。沒有結晶析出時,恐無法 獲得充分的機械強度《此外,藉由DTA(微差熱分析)所測定 的結晶化峰溫度(Tc)以在8801以下為佳。結晶化峰溫度(Tc) 超過時,恐有尺寸精度降低之虞。 作為上述第1玻璃粉末,例如以換算成氧化物之莫耳% 表不’宜為含有Si〇2:57%〜65%、b2〇3 : 13〜18%、Ca〇 · 32 201246619 9〜23%、Al2〇3 : 3〜8%、及選自於由κ2〇及Na20之至少一 成分合計0.5%〜6%以下者。藉此,可輕易地使獲得之基體 或框體的表面平坦度提升。 在此,si〇2為玻璃的網狀結構成形成分。si〇2含量低 於57%時,恐有難以獲得穩定的玻璃、又化學耐久性亦會 降低之虞。另一方面,Si〇2含量超過65%時,恐有玻璃熔融 溫度或玻璃轉移點過度增高之虞。Si〇2含量理想為58%以 上,較理想為59%以上,尤其理想為6〇%以上。又,Si〇2 含量理想為64。/。以下,較理想為63%以下。 B2〇3為玻璃的網狀結構成形成分。b2〇3含量低於13% 時,恐有玻璃炼融溫度或玻璃轉移點過度增高之虞。另一 方面,B2〇3含量超過18%時,恐有難以獲得穩定的玻璃、 又化學耐久性亦會降低之虞。b2〇3含量理想為14%以上, 較理想為15%以上。又,B2〇3含量理想為丨7%以下,較理想 為16%以下。
Al2〇3係為了提高玻璃之穩定性、化學耐久性、及強度 而添加。Al2〇3含量低於3%時,恐有玻璃變不穩定之虞。另 —方面,Al2〇3含量超過8%時,則有玻璃熔融溫度或玻璃轉 移點過度增高之虞。AhO3含量理想為4%以上,較理想為5% 以上。又’八丨2〇3含量理想為7%以下,較理想為6%以下。
CaO係為了提高玻璃之穩定性或結晶析出性,且同時 使破璃熔融溫度或玻璃轉移點降低而添加。CaO含量低於 9%時’恐有玻璃熔融溫度過度增高之虞。另一方面,Ca〇 含量超過23%時,則有玻璃變不穩定之虞。Ca〇含量理想為 33 201246619 12%以上,較理想為13%以上,尤其理想為14%以上。又,
CaO含里理想為22°/。以下,較理想為21以下,尤其理想為 20%以下。 K:2〇及Na2〇係為了使玻璃轉移點降低而添加。κ2〇及 NasO係添加至少其中一成分。Re及Na2〇的合計含量低於 0.5¾時’恐有玻璃溶融溫度或玻璃轉移點過度增高之虞。 另一方面’ K:2〇及NaaO的合計含量超過6°/。時,則有化學耐 久性一尤其是耐酸性一降低之虞,且有電絕緣性亦會降低 之虞。K:2〇及Na2〇的合計含量以0.8%以上且5〇/。以下為佳。 而,適當作為第1玻璃粉末使用的上述玻璃粉末並非限 於僅由上述成分所構成者,可在滿足玻璃轉移點等諸特性 的範圍含有其他成分。含有其他成分時,其合計含量以1〇0/〇 以下為佳。 用於本發明的第1玻璃粉末可藉由下述方法而製得, 即.將玻璃原料掺混、混合,以使成為如上述之玻璃組成, 並以熔融法製造玻璃,且藉由乾式粉碎法或濕式粉碎法將 所獲得之玻璃進行粉碎。在濕式粉碎法的情況下,宜使用 水作為溶媒。粉碎可使用例如親磨機、球磨機、及噴射磨 機專粉碎機來進行。 玻螭粉末的5 0%粒徑係以0 · 5 μιη以上且2 μπι以下為佳。 玻璃粉末的50%粒徑低於0·5μιη時,玻璃粉末會易於凝聚而 變得難以處理,且同時會變得難以使其均勻分散。另一方 面’玻璃粉末的50%粒徑超過2μιη時,恐有發生玻璃軟化溫 度之上升或燒結不充分之虞。粒徑的調整例如可於粉碎
34 201246619 後,視需求藉由分級加以進行。 另一方面,就第1陶瓷粉末而言,可無特別限制地使用 自習知即使用於LTCC基板製造者,例如可適當使用氧化鋁 粉末、氧化錯粉末、或氧化鋁粉末與氧化錯粉末之混合物。 又,在製作本發明中特別偏好使用之具有擴散反射性的 LTCC時’作為上述陶瓷粉末,宜連同氧化鋁粉末使用具有 較氧化鋁更高之折射率的陶瓷粉末(以下,表示為高折射率 陶瓷粉末)。 高折射率陶瓷粉末係用以使燒結物(基板)之反射率提 升的成分,例如可舉選自於由氧化鈦粉末、氧化锆粉末、 及穩定化氧化錯粉末所構成群組中之至少1種物質。相對於 氧化鋁之折射率為1.8左右’氧化鈦之折射率為2.7左右,而 氧化鍅之折射率為2.2左右,與氧化鋁相較之下,皆具有較 高的折射率。就氧化鋁粉末與高折射率陶瓷粉末之摻混比 而言’以質量比表示,氧化鋁粉末:高折射率陶瓷粉末宜 為90 : 10〜60 : 40的範圍。第1陶瓷粉末的5〇〇/。粒徑在上述 任一情況下,皆以例如0·5μιη以上且4pm以下為佳。 藉由將如上述的第1玻璃粉末與第1陶瓷粉末予以摻 混、混合成例如第1玻璃粉末在30質量%以上且在5〇質量〇/〇 以下,且第1陶瓷粉末在50質量%以上且在7〇質量%以下, 可獲得玻璃陶瓷組成物。 藉由於該玻璃陶瓷組成物中添加接著劑,且視需求添 加可塑劑、分散劑、及溶劑等’可獲得漿料。就接著劑而 言,例如可適當使用聚乙烯丁醛、及丙稀酸樹脂等。就可 35 201246619 塑劑而言,例如可使用酞酸二丁酯、酞酸二辛酯、及酞酸 丁基苄基酯等。又,作為溶劑,可適當使用甲苯、二甲苯、 2-丙醇、及2-丁醇等有機溶劑。 (B)糊層形成步驟 在(B)步驟中係於上述方法所獲得之基體用生胚薄片 2,即於基體下層用生胚薄片2a及基體上層用生胚薄片2b形 成用以共燒的各種糊層。首先,於基體下層用生胚薄片2a 及基體上層用生胚薄片2b雙方形成接線導體用糊層(B-1)。 接下來,於基體下層用生胚薄片2a形成以銀為主體之金屬 層用糊層(B-2),並於基體上層用生胚薄片2b形成被覆層用 糊層(B-3)。 (B-1)接線導體用糊層形成步驟 首先,使用導體糊,於基體下層用生胚薄片2a及基體 上層用生胚薄片2b形成接線導體用糊層(元件連接端子用 糊層4、外部連接端子用糊層5、及連接孔用糊層8)。具體 而言,首先分別於基體下層用生胚薄片2a及基體上層用生 胚薄片2b ’形成最終會成為埋設於基體内部之構成的連接 孔用糊層8a及連接孔用糊層8b。該等係以陽極與陰極並不 會電性短路的方式’從元件連接端子用糊層4脉外部連接 端子用糊層5連接而形成的内部接線導體用糊層。 接下來,於基體下層用生胚薄片2&之下側面—即會成 為非搭載面23之面-形成與上述内部接線導體用糊層連接 的1對外部連接端子用糊層5。又,於基體上層用生胚薄片 2b之上側®-即會成祕載面2丨之面—的狀位置形肋 36 201246619 對元件連接端子用糊層4。 在此,在本實施形態中,如下述(B-2)所述,與金屬層 用糊層6合用的接線電路用糊層,係形成於基體下層用生胚 薄片2a的上側面,且亦可視需求以2片生胚薄片構成基體上 層用生胚薄片2b,並在2片生胚薄片間另外形成另一個接線 電路用糊層。 就使用於形成接線導體用糊層的導體糊而言,例如可 使用已於以銅、銀、及金等為主成分之金屬粉末中添加乙 基纖維素等載劑,且視需求可添加溶劑等,並將其製作成 糊狀者。而,作為上述金屬粉末,可適當使用由銀所構成 之金屬粉末、由銀與鉑所構成之金屬粉末、或由銀與鈀所 構成之金屬粉末。 就元件連接端子用糊層4、外部連接端子用糊層5、及 連接孔用糊層8與接線電路用糊層的形成方法而言,可舉 如:藉由網版印刷法將上述導體糊進行塗佈之方法、或進 行塗佈且充填之方法。可將所形成之元件連接端子用糊層4 及外部連接端子用糊層5之膜厚加以調整,以使最終獲得的 元件連接端子及外部連接端子之膜厚可成為上述預定膜 厚。 (B-2)以銀為主體之金屬層用糊層形成步驟 於形成有上述接線導體用糊層的基體下層用生胚薄片 2a之上側面的上述預定位置,形成以銀為主體之金屬層用 糊層6,使其可作為放熱層及接線電路雙方發揮功能。可將 以銀為主體之金屬層用糊層6的膜厚加以調整,使最終獲得 37 201246619 的以銀為主體之金屬層的膜厚可成為上述預定膜厚。 作為以銀為主體之金屬層用糊,可使用添加乙美纖維 素等載劑,且視需求可添加溶劑等,並將上述所説二含有 以銀為主成分的金屬材料製作為糊狀者。 (B·3)被覆層用糊層形成步驟 將被覆層用糊層7形成為:涵蓋除了⑽搭載部η及其 附近以外的孔腔底面24之區域全部,且端緣及於⑽底面 附近區域之形態,其中如2處搭載部Η係包含搭載面^上 之分別各!對元件連接端子用糊層4,且該搭載面Μ即為形 成有上述接線導體用糊層之基體上層用生胚薄片此的上側 面。 被覆層用糊可使用於上述被覆用組成物令添加乙基纖 維素等載劑,且視需求可添加溶劑等,並將其製作為糊狀 者。可將所形狀被覆層用糊層7切厚加以調整,使最終 獲得的被覆層7之膜厚可成為上述所期望的膜厚。 (c)層積步驟 於上述(B)步財所獲得之形成有各種糊層的基體下 層用生胚薄片2a上,層積形成有各種糊層的基體上層用生 胚薄片2b,再於其上層積上述(A)步驟中所獲得之框體用生 肱薄片3,藉以製作未燒結發光元件用基板t。 (D)燒成步驟 上述(C)步㈣’賴獲得之未燒結發光元件用基板 卜視需求進賴顧⑽去接著_,线行燒成(燒成 溫度:800〜93(TC)用以燒結玻璃陶瓷組成物等。 38 201246619 脫脂例如宜以50(TC以上且6mrc以下的溫度保持【小 時以上且刚、時以下。職溫度低於5⑼。c或脫脂時間少於 1小時的情況下,恐無法充分除去接著劑等。令脫脂溫度為 600°C左右、且令脫脂時間為10小時左右,即可充分除二接 著劑等。另一方面,若將脫脂溫度設為超過6〇〇<t、且將脫 脂溫度設為超過10小時’反而有生產性等降低之虞。 又,燒成係在慮及基體2及框體3的緻密結構之獲得、 以及生產性及以銀為主體之金屬層之形狀維持,而在8〇(rc 〜930°C的溫度範圍内調整適宜的時間。具體而言,宜以85〇 C以上且900 C以下的溫度,保持2〇分鐘以上且6〇分鐘以 下’又以860 C以上且880。(:以下的溫度尤佳。在燒成溫度 低於800°C時,恐有無法獲得基體2及框體3作為緻密結構之 虞。另一方面,燒成溫度一旦超過93〇。〇,恐有生產性—如 基體變形等一等降低之虞。又,接線於基體2内層且以含有 銀為主體之金屬粉末的金屬層用糊層6恐過度軟化,而變得 無法維持預定形狀。 如此一來’即可將未燒結發光元件用基板1進行燒成, 而獲得發光元件用基板1,且燒成後,可視需求分別形成如 上述所説明之鎳鍍、鉻鍍、銀鍍、鎳/銀鍍、金鍍、及鎳/ 金鍍等通常在發光元件用基板中作為導體保護使用的導電 性保護層’用以被覆元件連接端子4及外部連接端子5整 體。該等中’又以使用鎳/金鍍的2層構成之保護層為佳, 例如’鎳鍍層係使用胺基磺酸鎳浴等、金鍍層係使用氰化 金卸浴等’分別藉由電解而形成。 39 201246619 以上,係就本發明之發光元件用基板的實施形態之一 例說明其製造方法,有關上述各部的形成順序等,可在可 製造發光元件用基板的限度内進行適宜的變更。 又’本發明之發光70件用基板亦可藉由下述方法來製 作即.依其大小,製作出通常使用在製造如發光元件用 基板之接線基板且可分舒數個的連結基板,独將其分 割之步驟來製作-個個的接線基板。屆時,分割的時序只 要是在上述燒成後,即可在搭載發光元件之前,或可在發 光元件搭龍且焊瀬定•安裝於印難線基板等之前。 接下來,就本發明之發光裝置作説明。例如,如第2圖 中俯視圖(a)及其Y-Y線剖面圖(b)顯示,本發明之發光裝置 係在與12對元件連接端子4相對應的12處搭載部22上搭載 有LED元件等12個發光元件11者,且前述12對元件連接端 子4係设置在發光元件用基板1所具有之孔腔底面24。發光 元件11於背面具有1對凸塊電極,且透過焊接、以及金金 -錫共晶等,藉由金屬連接與元件連接端子4進行電性連 接。發光裝置10係進一步藉由設置密封層12所構成,該密 封層12係由壓模樹脂構成,其作用在於:在孔腔底面μ被 覆以上述方法所配設的發光元件U,並同時充填孔腔。 就構成密封層12的壓模樹脂而言,適合使用聚矽氧樹 脂’因其在财光性及耐熱性之觀點上相當優異。就聚石夕氧 樹脂而言’可無特別限制地使用作為發光裝置的壓模樹脂 使用之習知公知的聚矽氧樹脂。又,藉由於上述壓模樹脂 中添加鉑、鈦等觸媒,可加速壓模樹脂的硬化。 40 201246619 而’藉由使螢光體等混合或分散至密封用之壓模樹脂 中,可將作為發光裝置ίο所獲得之光適宜地調整為所期望 的發光色。即,藉由使螢光體混合、分散至密封層,屆時, 被從發光元件11所放射之光激發的螢光體會發出可見光, 而該可見光與從發光元件11放射之光混色,即可獲得作為 發光裝置10所期望的發光色》螢光體的種類並未有特別限 定,可因應從發光元件所放射之光種類、或作為所欲之發 光色加以適宜選擇。而,配置螢光體時,並不限於上述混 合·分散至密封層12之方法,亦可在例如密封層12上設置 螢光體層。 依據本發明之發光裝置1〇,係以下述被覆層來被覆除 了發光元件之搭載部及其附近以外的LTCC基板之搭载 面,藉此,可在燒結時於由上述LTCC所構成之基體2上, 以該被覆層使從接線於内層且以銀為主體之金屬層6起到 達於LrCC基體2表面為止的銀離子之擴散大概停滯,進而 可大幅減輕到達被覆層表面為止的銀離子量。藉此,可抑 制銀膠體之形成、進而抑制因其凝聚所造成的銀顯色之發 生’及以此為原因之發光亮度隨時間的降低,其中前述銀 膠體係由可將一般含於密封層中之銀離子予以還原的觸媒 等作用所造成。而,前述被覆層係由以上述第2玻璃粉末為 主體之被覆用組成物的燒結物所構成,且經燒結而獲得之 被覆層之玻璃中所含的銀濃度換算成Ag2〇為〇 3質量%以 下。 又’依據本發明之發光裝置10,藉由使用於基板内部 201246619 埋設有以銀為主體之金屬層作為放熱層之熱阻小的發光元 件搭載用基板1 ’可抑制發光元件11的溫度過度上升,而可 高亮度地發光。 上述本發明之發光裝置10例如可適宜作為行動電話或 大型液晶顯示器等背光裝置、汽車用或裝飾用照明、及其 他光源使用。 實施例 以下’將就本發明之實施例加以說明。而,本發明並 不受該等實施例限定。 [貫施例1〜12、比較例丨〜3] 以下述説明之方法,製作出與第2圖中所示之發光裝置 同樣結構的實施例丨〜12及比較例1〜2之試驗用發光裝 置°在上述各發光裝置中,相異處僅有被覆層的構成材料。 又’針對比較例3製作出試驗用發光裝置,該試驗用發光裝 置除了不具有第2圖所示之發光裝置中的被覆層以外,其構 成完全同於第2圖所示之發光裝置之構成。 而’在以下說明中,同上述,構件在燒成前後係使用 相同符號者。 〈被覆層用糊之調製> 首先,製造被覆層形成用之各種玻璃粉末。即,為了 製 w 出 Si〇2、B2〇3、a12〇3、CaO、以及Na20及K20的各成 刀如表1中顯示之組成(莫耳%)的玻璃,將玻璃原料進行調 合及混合,並將該原料混合物放入鉑坩鍋中以15〇〇〜16〇〇 c的溫度進行熔融60分鐘後,將熔融狀態的玻璃倒出並進 42 201246619 行冷卻。藉由氧化鋁製球磨機將所製得之玻璃進行粉碎20 〜60小時,而獲得5種類的玻璃粉末1〜5。其中,粉碎時的 溶媒係使用乙醇。 在此,玻璃粉末1〜3係本發明之被覆層形成用的被覆 用組成物主要含有的第2玻璃粉末,玻璃粉末4、5係比較例 用之玻璃粉末。 使用雷射繞射/散射式粒度分佈測定裝置(島津製作所 公司製、商品名:SALD2100)來測定所獲得之玻璃粉末 5的50°/。粒徑(μπι)。又,使用微差熱分析裝置(Bruker axs 公司製、商品名:TG-DTA2000),在升溫速度i〇°c/分的條 件下使玻璃粉末1〜5之軟化點升溫至i〇〇〇°c並進行測定。 表1
。、八顯π之比例將上述所製得之玻璃粉末1〜5及以下 :末進仃摻混,藉以調製出被覆用組成物 。其中,表 2之第4歹ij的r 破壤:陶究」之攔位表記係以重量%顯示於前 43 201246619 述被覆用組成物中,第2玻璃粉末與第2陶瓷粉末的含有比 例,例如,在實施例2中,「95 : 5」係表示前述被覆用組成 物中,第2玻璃粉末為95重量%且第2陶瓷粉末為5重量%,其 他例亦同。 .氧化鋁粉末(昭和電工公司製、商品名:AL-45H、 D50 : 2μηι) .二氧化矽粉末(日本AEROSIL公司製、商品名: AEROSIL380、D50 : 10nm) •氧化锆粉末(第一稀元素化學工業公司製、商品名: HSY-3F-J > D5〇 : Ο.όμηι) 以60 : 40之質量比將上述方法所獲得之被覆用組成物 與樹脂成分進行摻混,並在瓷研缽中進行1小時捏合,再以 三根輥進行3次分散,藉以製作出被覆層用糊。其中,樹脂 成分係使用已以質量比85 : 15將乙基纖維素與α萜品醇進 行調合分散者。 <試驗用發光裝置之製作> 製作出用以製造發光元件用基板1之基體2及框體3的 基體下層用生胚薄片2a、基體上層用生胚薄片2b、及框體 用生胚薄片3。 首先,將玻璃原料進行摻混、混合,藉以製作出以換 算成氧化物之莫耳%表示,成為Si02: 60.4%、B2〇3: 15.6%、 Al2〇3 : 6%、CaO : 15%、K20 : 1%、且Na20 : 2%之組成 的玻璃,並將該原料混合物放入鉑坩鍋中,以1600°C的溫 度熔融60分鐘後,將該熔融狀態的玻璃倒出並進行冷卻。 44 201246619 藉由氧化紹製球磨機將該玻璃進行4〇小時粉碎,藉以製造 出第1玻璃粉末。其中,粉碎的溶媒係使用乙醇。 籍由進行摻混、及混合成該玻璃粉末為35質量%、氧 化鋁粉末(昭和電工公司製、商品名:AL-45H)為40質量%、 且氧化锆粉末(第一稀元素化學工業公司製、商品名: HSY-3F-J)為25質量%,來製造玻璃陶瓷組成物。於該玻璃 旬究、’且成物5〇g中擦混並混合有機溶劑(以質量比4 : 2 : 2 : 1混合有f笨、二甲苯、2·丙醇、及2·丁醇者)15g、可塑劑(敗 酸一乙基己基酯)2.5g、作為接著劑之聚乙烯丁醛(電氣化 學公製、商品名:PVK#3000K)5g、以及分散劑(畢克化 學公0】製、商品名:BYK180)0.5g,而調製出默料。 將生胚薄片〜藉由刮刀法將該漿料塗佈於PET薄膜上 並使其乾燥者''予以層積複數片,並分別製造略平板狀且 燒成後之厚度為〇 35mm的基體下層用生胚薄片2a、略平板 狀且燒成後之厚度為〇.15mm的基體上層用生胚薄片2b、以 及框體用生胚薄片3,該框體用生胚薄片3係框外形狀與基 11用生胚薄片2相同、而框内形狀於燒成後為直徑4.4mm之 略圓形且框而〇.5_的。其中,在本實施例中,係將發光 力件用基板1製造為可分成多數個的連結基板 ’並於後述之 燒成後’個別分割成丨個個作為5nlmx5mm之外部尺寸略正 方形的發光元件用基板1。以下之記載係就可分成多數個的 連結基板中’分割後為1個發光元件用基板1之一區塊加以 説明。 另一方面,以質量比85 : 15之比例摻混導電性粉末(銀 45 201246619 私末.大研化學j!業公司製、商品名:S55q)、及作為載劑 之乙基義維素,並分散至作為溶劑之4品醇巾使固體含 里成為85質里%後,在曼研绰中進行1小時的捏合,再以三 根輥進仃3次分散,而製造接線導體用糊。 又,以銀為主體之金屬層用糊係以質量比9〇: 1〇之比 例,摻混銀粉末(大研化學工業公司製商品名:s.2)、 及作為載劑之乙基纖維素’並分散至作為溶劑之“莊品醇 中使固體含量成為87質量%後,錢研钵中進如小時的捏 合,再以三根輥進行3次分散所製造。 基體上層用生胚溥片2b之上側面具有合計^處的搭載 部22,該搭_22係㈣相絲2與㈣3㈣之孔腔底 面24的中央,搭載4個發光元件並使其形成如四角形等之略 環狀,且於其外麻載8個發光元件並使卿成如八角形等 之略環狀。於各搭載部22上分別形成有丨對元件連接端子用 糊層4 ’而在此之前,先於對應於各元件連接端子用糊層* 的位置,使用打孔機形成直徑〇3111111的貫通孔,並藉由網 版印刷法充填以上述方法所獲得之接料體用糊,藉以形成 連接孔用糊層8b。賴’使賴線導體用糊,藉由網版印刷 法於連接孔用糊層8b上’形成上述12對元件連接端子用糊層 4 〇 將被覆層用糊層7形成為:涵蓋除了 12處搭載部22及自 其端緣起距離70μιη為止之搭載部22附近區域以外的孔腔 底面24之區域全部,且端緣及於孔腔底面的外周附近區域 之形態,其中該12處搭載部22係包含搭載面21上之分別各丄 46 201246619 對元件連接端子用糊層4,且該搭載面21即為形成有述接線 導體用糊層之基體上層用生胚薄片2b的上側面;又,具體 而5,係形成為:在已層積有框體3時,使其框體3所佔之 寬度為1 ΟΟμηι。將被覆層用糊層7的膜厚加以調整,使最終 所獲得之被覆層7的膜厚為20μπι。 藉由網版印刷法,於基體下層用生胚薄片2&之上側面 形成以銀為主體之金屬層用糊層6,使其可作為放熱層及接 線電路雙方發揮功能。即,將金屬層用糊層6盡量廣範圍地 形成為下述形態的2區域,亦即:其端緣及於自基體下層用 生胚薄片2a之上側面的外緣起距離1 oopm内側的位置,且 分別與分配於上述各12個連接孔用糊層8b上之陽極與陰極 連接之形態的2區域。在此,金屬層用糊層6在基體下層用 生胚薄片2a上面的形成面積所伯之比例為72%。而,將金屬 層用糊層6之膜厚加以調整,使最終獲得之以銀為主體之金 屬層的膜厚為ΙΟμιη。 又’以同於上述連接孔用糊層8b的方法,從上述成為 陽極及陰極之金屬層用糊層6的2區域,各別形成1個個及於 基體下層用生胚薄片2a之下側面一即非搭載面23—的連接 孔用糊層8a。並以上述同樣的方法,使用接線導體用糊, 藉由網版印刷法於基體下層用生胚薄片2a的非搭載面23形 成1對外部連接端子用糊層5,使其連接至與上述陽極與陰 極對應的1對連接孔用糊層8a。 於上述方法所獲得之附各種糊層的基體下層用生胚薄 片2a上,層積附各種糊層的基體上層用生胚薄片2b,並於 47 201246619 其上再層積以上述方法所獲得之框體用生胚薄片3,藉以# 得未燒結且可分成多數個的連結基板。於以上述方法所獲 得之未燒成且可分成多數個的連結基板,割劃出可使未燒 結發光元件用基板1的各區塊於燒成後成為如5mmx5rnm之 外部尺寸的分割用切割線後,以550°C的溫度保持5小時進 行脫脂’再以870°C的溫度保持30分鐘進行燒成,藉以製造 可分成多數個的連結基板。沿著分割線分割所獲得之可分 成多數個的連結基板,而製造發光元件用基板i。 <評估> [1] 銀濃度測定 將於上述各實施例及比較例所獲得之發光元件用基板 1於燒成後放置24小時後,使用電子探針顯微分析儀(epma) 來測定其被覆層7之玻璃中的銀濃度。在此’「玻璃中」係表 示在被覆層7中僅為不含其他成分一例如氧化鋁粉末等陶竞 粉末一之玻璃的區域。而,ΕΡΜΑ之分析區域係任意選擇的 0_3μιη3之區域。惟’在上述各實施例及比較例間係測定相同 位置。將測定結果作為換算成Ag2〇之值顯示於表2。 [2] 光通量的隨時間變化試驗 接下來’於在上述各實施例及比較例所獲得之發光元 件用基板1 ’個別搭載各12個發光二極體(LED)元件,而製 作如第2圖中顯示之發光裝置。即,藉由金錫焊接接著,在 形成於發光元件用基板上12處的搭載部之各1對元件連接 端子上連接1個於背面具有1對電極的LED元件,且合計共 搭載有12個LED元件。另外’使用密封劑形成壓模密封層。 48 201246619 其中,係使用密封用聚矽氧樹脂(信越化學工業公司製、商 品名:SCR-1016A)作為密封劑。又,所用之密封劑係以相 對於密封用聚矽氧樹脂,以20質量%之比例含有螢光體(化 學OPTONIX公司製、商品名P46-Y3)者。 針對上述各實施例及比較例的發光裝置10,使用電壓/ 電流產生器(ADVANTEST公司製、商品名:R6243)分別對 12個LED元件11施加額定電流,並將從發光裝置10所獲得 之光的總光通量(流明)作為初期總光通量進行測定。然後’ 將該等發光裝置1 〇在溫度8 5 °C且濕度8 5 %的環境下放置 250小時進行試驗,並以上述同樣的方式測定試驗後的總光 通量,算出自初期總光通量起的降低率(%)。 總光通量的測定係將發光裝置1 〇設置在積分球(直徑6 吋)内,使用總光通測定裝置(Spectra Co-op公司製、商品 名:SOLIDLAMBDA · CCD · LED · MONITOR · PLUS)所 進行。測定結果顯示於表2。 49 201246619 表2 玻瑀紅成 构瓷粉束 破撕 銀濃度 (wtx) 總先通置 降低率〇〇 ★施例1 玻璃粉末1 無 100:0 0.1以下 0.5以下 ir施例2 玻瑀粉本1 二氣化矽粉末 95:5 0.1以下 0.5以下 货施例3 玻璃粉末1 二氡化矽粉末 9〇:1〇 0.1以下 0.5以下 贫施例4 玻瑀粉末1 二氧化矽粉末 80:20 0.1以下 2 贵施例5 玻璃粉末1 氡化鋁粉末 95:5 0.1以下 0.5以下 货施例6 玻璃粉末1 氧化鋁粉末 90:10 0.1以下 1.7 實施例7 玻璃粉末1 氡化锆粉末 9〇:1〇 0.1以下 0.5以下 實施例8 玻瑀粉末1 氣化锆粉末 80:20 0.1以下 1.5 貨施例9 玻璃粉末2 無 100:0 0.17 0.5以下 實施例10 玻瑀粉末2 二氧化矽粉末 95:5 0.17 0.5以下 賁施例11 玻璃粉末3 無 100:0 0.1以下 0.5以下 實施例12 玻璃粉末3 二氡化矽粉末 95:5 0.1以下 0·5 « 下 比較例1 玻瑀粉末4 無 100:0 1 4 比較例2 玻璃粉末5 無 100:0 1.2 6.5 比較例3 ^ - - — 5.2 由表2明顯可知,在使用實施例1〜12之發光元件用基 板的發光裝置中,沒有發現被覆層與聚矽氧樹脂密封層之 界面間的銀顯色,且確認幾乎沒有亮度(總光通量)隨時間降 低的現象產生。該效果乃源自於被覆層係以具有特定玻璃 組成之破璃粉末為主體之被覆用組成物的燒結物所構成, 且燒結所獲得之被覆層之玻璃中所含的銀濃度換算成Ag2〇 為〇.3質量%以下,故可在燒結時於由上述LTCC所構成之基 體2上,以該被覆層使從配置於内層之以銀為主體之金屬層 6起到達於LTCC基體2表面為止的銀離子之擴散大概停 滯’進而可大幅減輕到達被覆層表面為止的銀離子量。 相對地,在使用比較例1、2之發光元件用基板的發光 裝置中’被覆層並未採用本發明之構成,爰此,無法以被 覆層使到達於LTCC基體2表面的銀離子之擴散停滯,而使
50 201246619 被覆層表面之銀離子量與比較例3之未形成被覆層之LTCC 基體表面之銀離子量呈相同程度,由此可知,在使用上述 發光元件用基板的發光裝置中,亮度會因被覆層與聚矽氧 樹脂密封層之界面的銀顯色而大幅降低。 產業上之可利用性 本發明之發光元件用基板具有充分的放熱性的同時, 可抑制因密封層之變色等所造成的發光亮度隨時間的降 低’具有優異之長期使用穩定性,且作為LED發光裝置用 相當有用。 而,在此係引用已於2011年3月31曰所申請之曰本專利 申請案第2011-077239號之說明書、專利申請範圍、圖式及 摘要的全部内容,並將其作為本發明之揭示予以納入者。 【圖式簡單説明】 第1圖係顯示本發明之發光元件用基板之一實施形態 的圖式,(a)為其俯視圖,(b)為其剖面圖。 第2圖係顯示本發明之發光裝置之一實施形態的圖 式’(a)為其俯視圖’(b)為其剖面圖。 【主要元件符號說明】 卜··發光元件用基板(未燒結發 光元件用基板) 2···基體(基體用生胚薄片) 2a…基體下層(基體下層用生 胚薄片) 2b…基體上層(基體上層用生 胚薄片) 3…框體(框體用生胚薄片) 4···元件連接端子(元件連接端 子用糊層)、凹部 5···外部連接端子(外部連接端 子用糊層) 51 201246619 6··.以銀為主體之金屬層(金屬 層用糊層、接線電路) 6a…金屬層間隔 7···被覆層(被覆層用糊層) 8、8a、8b…連接孔(連接孔用 糊層) 10…發光裝置 11…發光元件 12…密封層 21…搭載面 22…搭載部 23…非搭載面 24·· ·底面 L···金屬層之端緣與基體側面 之距離 Μ…被覆層之寬度 Ν…搭載部之端緣與被覆層之 端緣的距離
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Claims (1)
- 201246619 申請專利範圍 七 1. 一種發光元件用基板,具有 基體’係由包含第丨 陶__燒结物所構成==粉= 之:成為搭_元件二 元件C在前述基體且以銀為主體者; 件之電=:::r成在前述搭載面上且與發光元 被覆層’係由以第2_粉末為主體之被覆用組成 物^兀、。,所構成’且形成在除了前述搭載部及其附 近乂及引述7C件連接端子形成部及其附近以外的前述 搭載面上; 則述被覆層之玻射所含的銀濃度換算成知2〇為 0.3質量%以下。 2. 如申請專利範圍第丨項之發光元制基板,其中前述第2 玻璃粉末以換算成氧化物之莫耳%表示,含有Si02 : 70 〜84%、B2〇3 : 10〜25%、Al2〇3: 〇〜5%、選自於由Na20 及K2〇所構成群組中之至少1種物質合計0〜5%、MgO : 0〜10%、以及選自於由CaO、SrO及BaO所構成群組中之 至少1種物質合計〇〜5%;且,該玻璃粉末以換算成氧化 物之莫耳%表示,Si02與Al2〇3的合計含量為70〜84%。 3. 如申請專利範圍第1或2項之發光元件用基板,其中前述 被覆用組成物含有第2陶瓷粉末。 如申請專利範圍第3項之發光元件用基板,其中前述第2 53 4. 201246619 陶瓷粉末係實質上不含氧化鋁粉末之陶瓷粉末,且前述 被覆用組成物中之前述第2陶瓷粉末的含量係在前述被 覆用組成物中佔1〜20質量%。 5. 如申請專利範圍第3項之發光元件用基板,其中前述第2 陶瓷粉末含有以氧化鋁粉末為主體之陶瓷粉末,且相對 於100質量份之前述第2玻璃粉末,前述被覆用組成物中 之前述氧化鋁粉末的含量為1〜10質量份之比例。 6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之發光元件用基 板,其中前述第1陶瓷粉末含有: 氧化鋁粉末;及 具有較氧化鋁更高之折射率的陶瓷粉末。 7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之發光元件用基 板,其中前述金屬層係埋設在前述基體而平行於前述搭 載面,且自前述搭載面起至前述金屬層之上面為止的距 離為50〜150μηι。 8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之發光元件用基 板,其中前述被覆層之厚度為10〜50μιη。 9. 一種發光裝置,其特徵在於具有: 如申請專利範圍第1至8項中任一項之發光元件用 基板;及 搭載於前述發光元件用基板之搭載部的發光元件。 10. 如申請專利範圍第9項之發光裝置,其中前述基體及前 述被覆層表面的一部分或全部係由含鉑觸媒之聚矽氧 樹脂密封而成。54
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