EP2870642A1 - Lichtreflektierendes substrat für led-anwendungen - Google Patents

Lichtreflektierendes substrat für led-anwendungen

Info

Publication number
EP2870642A1
EP2870642A1 EP13734767.0A EP13734767A EP2870642A1 EP 2870642 A1 EP2870642 A1 EP 2870642A1 EP 13734767 A EP13734767 A EP 13734767A EP 2870642 A1 EP2870642 A1 EP 2870642A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
ceramic substrate
reflecting layer
led
upper side
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.)
Withdrawn
Application number
EP13734767.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Dohn
Alfred Thimm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ceramtec GmbH
Original Assignee
Ceramtec GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ceramtec GmbH filed Critical Ceramtec GmbH
Publication of EP2870642A1 publication Critical patent/EP2870642A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/855—Optical field-shaping means, e.g. lenses
    • H10H20/856—Reflecting means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/54—Contact plating, i.e. electroless electrochemical plating
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/84—Coatings, e.g. passivation layers or antireflective coatings
    • H10H20/841—Reflective coatings, e.g. dielectric Bragg reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/857—Interconnections, e.g. lead-frames, bond wires or solder balls

Definitions

  • the invention relates to a ceramic substrate having an upper side and a lower side opposite the upper side, wherein on the upper side a
  • Metallization is applied, which is electrically connected to electrical connection elements of at least one LED.
  • Alumina substrates usually have a visible light reflectance of about 85-90%. It is for LED applications
  • the invention is therefore based on the object to improve a ceramic substrate according to the preamble of claim 1 so that over time, if possible during the entire life, the reflectance is increased.
  • this object is solved by the features of claim 1. Characterized in that a light-reflecting to the LED or the LED 's back layer is disposed on the underside, the light-reflecting layer is protected from atmospheric influences and can also be additionally easily protect from atmospheric agents and so permanently retains its light-reflecting effect. The reflectance is permanently increased.
  • the light reflecting layer is a reflective metal such as silver.
  • the light-reflecting layer is made of a high-white light-reflecting non-metallic material such as magnesium oxide or titanium dioxide.
  • the substrate is made of aluminum nitride or aluminum oxide or another white ceramic.
  • the substrate is made of aluminum nitride and the light-reflecting layer is an oxide layer.
  • oxide layers are white and have a high reflectance.
  • the thermal conductivity only decreases by about 5% during the conversion.
  • An oxide layer with a thickness of 5-10 ⁇ is advantageous because it has a good adhesion and a sufficient reflectance.
  • the substrate is polished on the upper side.
  • a polish of the bottom can support the targeted reflection at an angle of 90 ° to the bottom.
  • the metallization is preferably sintered on the substrate.
  • An inventive method for producing a ceramic substrate is characterized in that the light-reflecting layer on the underside by sputtering, screen printing or a galvanic process (electroplating) is applied or the light-reflecting layer as an oxide layer by conversion of the substrate in an oxygen-containing Atmosphere at a temperature of> 500 degrees C is applied.
  • This conversation is a Reaction of AIN to AI2O3. This conversion is done before the metallization.
  • An oxide layer is also understood to mean an oxide crust.
  • the sputtering with a silver target, the screen printing with a paste which is baked after application in air at 600 - 900 ° C and the galvanic process is an electroless deposition of silver.
  • FIG. 1 shows a substrate 1 made of aluminum oxide with an applied one
  • Metallization 2 is preferably sintered to the substrate 1 and forms conductor tracks for an electrical circuit, at least contacting points for the LED 3 or LED ' s 3.
  • On the underside 5 of the substrate 1 is one to the LED 3 and to the LEDs ' 3rd towards the light-reflecting layer 6 applied.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein keramisches Substrat (1) mit einer Oberseite (4) und einer der Oberseite (4) gegenüberliegenden Unterseite (5), wobei auf der Oberseite (4) eine Metallisierung (2) aufgebracht ist, die mit elektrischen Anschlusselementen zumindest einer LED (3) elektrisch leitend verbunden ist. Zur dauerhaften Erhöhung der Reflexion wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass auf der Unterseite (5) eine zur LED (3) bzw. zu den LED´s (3) hin lichtreflektierende Schicht (6) angeordnet ist.

Description

Lichtreflektierendes Substrat für LED-Anwendungen
Die Erfindung betrifft ein keramisches Substrat mit einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite, wobei auf der Oberseite eine
Metallisierung aufgebracht ist, die mit elektrischen Anschlusselementen zumindest einer LED elektrisch leitend verbunden ist.
Substrate aus Aluminiumoxid haben üblicherweise einen Reflexionsgrad im Bereich des sichtbaren Lichts von etwa 85-90%. Für LED-Anwendungen ist es
wünschenswert, diesen Reflexionsgrad noch weiter zu erhöhen. Hierbei sind auch kleine Erhöhungen von Vorteil. Aus diesem Grund ist es bekannt, auf der Oberseite des Substrats zwischen der LED und dem Substrat, außer auf die Metallisierung, eine lichtreflektierende Schicht aufzubringen. Nachteilig hieran ist, dass diese Schicht vor atmosphärischen Einflüssen ungeschützt ist und dadurch schon nach kurzer Zeit ihre lichtreflektierende Wirkung nachlässt und auf Dauer vollkommen verschwindet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein keramisches Substrat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass auf Dauer, wenn möglich während der gesamten Lebensdauer, der Reflexionsgrad erhöht ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass auf der Unterseite eine zur LED bzw. zu den LED's hin lichtreflektierende Schicht angeordnet ist, ist die lichtreflektierende Schicht vor atmosphärischen Einflüssen geschützt bzw. lässt sich auch zusätzlich leicht vor atmosphärischen Einflüssen schützen und behält so dauerhaft ihre lichtreflektierende Wirkung. Der Reflexionsgrad ist dauerhaft erhöht. ln einer Ausführungsform besteht die lichtreflektierende Schicht aus einem spiegelnden Metall, wie Silber.
In einer alternativen Ausführungsform besteht die lichtreflektierende Schicht aus einem hochweißen lichtreflektierenden nichtmetallischen Material, wie Magnesiumoxid oder Titandioxid.
Bevorzugt besteht das Substrat aus Aluminiumnitrid oder Aluminiumoxid oder einer anderen weißen Keramik .
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht das Substrat aus Aluminiumnitrid und ist die lichtreflektierende Schicht eine Oxidschicht. Derartige Oxidschichten sind weiß und haben einen hohen Reflexionsgrad. Die Wärmeleitfähigkeit sinkt bei der Konversion nur um etwa 5 %.
Eine Oxidschicht mit einer Stärke von 5-10 μιτι ist vorteilhaft, weil diese eine gute Haftfähigkeit und einen ausreichenden Reflexionsgrad aufweist.
Um diffuse Reflexion zu vermeiden, wird zusätzlich vorgeschlagen, das das Substrat auf der Oberseite poliert ist. Eine Politur der Unterseite kann die gezielte Reflexion im Winkel von 90° zur Unterseite unterstützen.
Zur Ableitung der durch die LED erzeugten Wärme ist bevorzugt die Metallisierung auf dem Substrat versintert.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats, wie oben beschrieben, ist dadurch gekennzeichnet, dass die lichtreflektierende Schicht auf der Unterseite durch Sputtern, Siebdruck oder ein galvanisches Verfahren (Galvanik) aufgebracht wird oder die lichtreflektierende Schicht als Oxidschicht durch Konversion des Substrats in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einer Temperatur von > 500 Grad C aufgebracht wird. Bei dieser Konversation erfolgt eine Reaktion von AIN zu AI2O3. Diese Konversion wird vor der Metallisierung durchgeführt. Unter Oxidschicht wird auch eine Oxidkruste verstanden.
Bevorzugt erfolgt das Sputtern mit einem Silbertarget, der Siebdruck mit einer Paste, die nach dem Auftragen an Luft bei 600 - 900°C eingebrannt wird und ist das galvanische Verfahren ein stromloses Abscheiden von Silber.
Figur 1 zeigt ein Substrat 1 aus Aluminiumoxid mit einer aufgebrachten
Metallisierung 2 auf der Oberseite 4 des Substrats, mit der die Anschlusselemente einer LED 3 bzw. mehrerer LED's elektrisch leitend verbunden sind. Die
Metallisierung 2 ist bevorzugt mit dem Substrat 1 versintert und bildet Leiterbahnen für eine elektrische Schaltung, zumindest Kontaktierungsstellen für die LED 3 bzw. LED's 3. Auf der Unterseite 5 des Substrats 1 ist eine zur LED 3 bzw. zu den LED's 3 hin lichtreflektierende Schicht 6 aufgebracht.

Claims

Ansprüche
1 . Keramisches Substrat (1 ) mit einer Oberseite (4) und einer der Oberseite (4) gegenüberliegenden Unterseite (5), wobei auf der Oberseite (4) eine
Metallisierung (2) aufgebracht ist, die mit elektrischen Anschlusselementen zumindest einer LED (3) elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Unterseite (5) eine zur LED (3) bzw. zu den LED's (3) hin lichtreflektierende Schicht (6) angeordnet ist.
2. Keramisches Substrat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die lichtreflektierende Schicht (6) aus einem spiegelnden Metall, wie Silber besteht.
3. Keramisches Substrat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die lichtreflektierende Schicht (6) aus einem hochweißen lichtreflektierenden nichtmetallischen Material, wie Magnesiumoxid oder Titandioxid besteht.
4. Keramisches Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1 ) aus Aluminiumnitrid oder Aluminiumoxid oder einer anderen weißen Keramik besteht.
5. Keramisches Substrat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1 ) aus Aluminiumnitrid besteht und die lichtreflektierende Schicht (6) eine Oxidschicht ist.
6. Keramisches Substrat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtreflektierende Schicht (6) bzw. die Oxidschicht eine Stärke von 5-10 μιτι hat.
7. Keramisches Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite des Substrats (1 ) poliert ist.
8. Keramisches Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (2) auf dem Substrat (1 ) versintert ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtreflektierende Schicht (6) auf der Unterseite (5) durch Sputtern, Siebdruck oder ein galvanisches Verfahren (Galvanik) aufgebracht wird oder die lichtreflektierende Schicht (6) als Oxidschicht durch Konversion des Substrats in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einer Temperatur von > 500 Grad C aufgebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sputtern mit einem Silbertarget erfolgt, der Siebdruck mit einer Paste erfolgt, die nach dem Auftragen an Luft bei 600 - 900°C eingebrannt wird und das galvanische Verfahren ein stromloses Abscheiden von Silber ist.
EP13734767.0A 2012-07-09 2013-07-08 Lichtreflektierendes substrat für led-anwendungen Withdrawn EP2870642A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012211899 2012-07-09
PCT/EP2013/064378 WO2014009311A1 (de) 2012-07-09 2013-07-08 Lichtreflektierendes substrat für led-anwendungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2870642A1 true EP2870642A1 (de) 2015-05-13

Family

ID=48748242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP13734767.0A Withdrawn EP2870642A1 (de) 2012-07-09 2013-07-08 Lichtreflektierendes substrat für led-anwendungen

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20150194582A1 (de)
EP (1) EP2870642A1 (de)
JP (1) JP2015537366A (de)
KR (1) KR20150036490A (de)
CN (1) CN104412399A (de)
CA (1) CA2878489A1 (de)
DE (1) DE102013213315A1 (de)
RU (1) RU2015103992A (de)
TW (1) TW201405861A (de)
WO (1) WO2014009311A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104505448A (zh) * 2014-12-16 2015-04-08 何忠亮 一种反光陶瓷基pcb板制造方法
CN105098093B (zh) * 2015-06-18 2018-09-11 京东方科技集团股份有限公司 一种有机电致发光器件及显示装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1759492B (zh) * 2003-03-10 2010-04-28 丰田合成株式会社 固体元件装置的制造方法
CN101006031B (zh) * 2004-08-18 2012-06-20 株式会社德山 用于安装发光元件的副安装件用陶瓷基板及其制造方法
CN101272997A (zh) * 2005-09-26 2008-09-24 株式会社德山 发光元件搭载用陶瓷烧结体
JP2008294253A (ja) * 2007-05-25 2008-12-04 Ngk Spark Plug Co Ltd 発光素子実装用配線基板
US8304660B2 (en) * 2008-02-07 2012-11-06 National Taiwan University Fully reflective and highly thermoconductive electronic module and method of manufacturing the same
WO2009119603A1 (ja) * 2008-03-25 2009-10-01 パナソニック電工株式会社 酸化層を有する窒化アルミニウム基板、窒化アルミニウム焼結体、それらの製造方法、回路基板、及びｌｅｄモジュール
CN102106002A (zh) * 2008-08-21 2011-06-22 松下电器产业株式会社 照明用光源
JP5206770B2 (ja) * 2010-02-19 2013-06-12 旭硝子株式会社 発光素子搭載用基板および発光装置
JP5429038B2 (ja) * 2010-05-14 2014-02-26 旭硝子株式会社 発光素子搭載用基板および発光装置
WO2012014853A1 (ja) * 2010-07-26 2012-02-02 旭硝子株式会社 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
WO2012057234A1 (ja) * 2010-10-27 2012-05-03 旭硝子株式会社 発光素子用基板および発光装置
TWI422485B (zh) * 2010-12-31 2014-01-11 同欣電子工業股份有限公司 一種具有反射膜之陶瓷基板及其製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2014009311A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CA2878489A1 (en) 2014-01-16
DE102013213315A1 (de) 2014-01-09
TW201405861A (zh) 2014-02-01
WO2014009311A1 (de) 2014-01-16
JP2015537366A (ja) 2015-12-24
KR20150036490A (ko) 2015-04-07
RU2015103992A (ru) 2016-08-27
US20150194582A1 (en) 2015-07-09
CN104412399A (zh) 2015-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2179632B1 (de) Substrat mit einer hochleitfähigen schicht
DE102004039897A1 (de) Element mit einer Vielzahl von Leuchtdioden
WO2017054265A1 (zh) 一种低电阻透明导电薄膜及其制备方法
EP2262016A2 (de) Kostengünstige, miniaturisierte Aufbau- und Verbindungstechnik für LEDs und andere optoelektronische Module
EP1965178A3 (de) Induktiver Sensor
EP3652569B1 (de) Herstellungsverfahren für eine lichtemittierende vorrichtung
EP2051295A3 (de) Halbleiterverarbeitungsverfahren zur Bildung elektrischer Kontakte und Halbleiterstrukturen
EP2870642A1 (de) Lichtreflektierendes substrat für led-anwendungen
CN105393316B (zh) 芯片电阻器的制造方法
TW201442582A (zh) 在陶瓷基材上製造多平面鍍金屬層的方法
DE202008008709U1 (de) Tisch sowie Tischplatte eines Tisches
EP2043110A3 (de) Manteldraht und Schichtwiderstand
CN202423382U (zh) 一种led陶瓷基板
EP1799019B1 (de) Elektrischer Anschluss für einen Sockel
EP1786034A3 (de) Leistungshalbleitermodul
DE102007031642A1 (de) Substrat mit hochleitfähiger Schicht
CH702395A2 (de) Elektrischer Heizkörper.
DE102015204881A1 (de) Leiterplattenanordnung für Leuchtdioden
CN209042274U (zh) 透明led灯板
EP2840623A3 (de) Lichtkacheln
EP4363640A1 (de) Bronzeschichten als edelmetallersatz
EP2501208A3 (de) Träger, vorzugsweise für ein elektronisches Bauteil, eine Baugruppe solcher Träger und ein Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe solcher Träger
DE202009002117U1 (de) Platine mit Heiz- und Leuchtfunktion
DE102014221306A1 (de) Schaltungsträger und Schaltungsmodul
DE202017004130U1 (de) Elektrischer-Aktiv-Lot-Scheiben-Anschluß zur schonenden Verlötung auf Glas und Kunststoff-Scheiben

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20150209

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20150902