JP2003347597A - 発光素子搭載用基板 - Google Patents

発光素子搭載用基板

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック基体の凹部内に充填された封止用
樹脂の厚みおよび表面形状を均一なものとして、これを
使った電光表示板により表示される文字や画像を極めて
鮮明なものとすることが可能な発光素子搭載用基板を提
供すること。 【解決手段】 セラミック基体１の上面に、発光素子４
が収容される凹部１ａを取り囲む枠状メタライズ層６が
被着されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオード等の
発光素子を収容するために使用される発光素子搭載用基
板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、発光ダイオード等の発光素子は、
その発光輝度の向上により例えば電光表示板用の光源と
して多用されるようになってきている。このような発光
素子は、これを収容するための発光素子搭載用基板内に
収められた状態で使用される。
【０００３】従来、このような発光素子を収容するため
の発光素子搭載用基板は、複数の絶縁層を積層して成る
セラミック基体の上面に発光素子を収容するための凹部
を形成して成る。そして、その凹部の内壁面に発光素子
の発する光を反射させて、発光素子の発光輝度を実質的
に増大させる作用をなすための金属反射膜が被着されて
おり、この反射膜により発光素子の発する光は明るく輝
き、電光表示板として表示される文字や画像を明るく極
めて鮮明なものとしている。また、凹部底面から外部に
かけては、発光素子に外部電気回路から供給される電力
を供給して所定の発光輝度の発光をさせる作用を成す配
線層が被着形成されており、凹部の底面に発光素子を導
電性接着剤を介して載置固定するとともに発光素子の各
電極を配線層に電気的に接続した後、凹部内にエポキシ
樹脂等の透明な封止用樹脂を充填し発光素子を気密に封
止することによって製品としての発光装置となり、この
発光装置をマトリックス状に配列することで発光表示板
が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
発光素子搭載用基板によると、その凹部内にエポキシ樹
脂等の透明な封止用樹脂を充填して発光素子を気密に封
止する際に、この封止用樹脂はセラミック基体に濡れや
すい性質を有しているためセラミック基体の上面を濡れ
広がって凹部外へ多量に流れ出てしまいやすく、そのた
め凹部内に充填された封止用樹脂の厚みおよび表面形状
が各発光装置で大きくばらついたものとなり、その結
果、電光表示板を構成する各発光装置における発光素子
の発する光がそれぞれの封止用樹脂で不均一に屈折して
しまい、発光表示板により表示された文字や画像が不鮮
明なものとなるという問題点を有していた。
【０００５】本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出
されたものであり、その目的は、セラミック基体の凹部
内に充填された封止用樹脂の厚みおよび表面形状を各発
光装置で略均一なものとして、これらの発光装置を用い
た電光表示板により表示される文字や画像を極めて鮮明
なものとすることが可能な発光素子搭載用基板を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の発光素子搭載用
基板は、セラミック基体の上面に発光素子が収容される
凹部を有する発光素子搭載用基板であって、前記セラミ
ック基体の上面に前記凹部を取り囲む枠状メタライズ層
が被着されていることを特徴とするものである。さらに
は、前記枠状メタライズ層の内周と外周との間に、前記
内周側に開口する中抜き部が形成されていることを特徴
とするものである。
【０００７】本発明の発光素子搭載用基板によれば、セ
ラミック基体の上面に、発光素子が収容される凹部を取
り囲む枠状メタライズ層が被着されており、この枠状メ
タライズ層は封止用樹脂に濡れにくいことから、凹部内
に封止用樹脂を充填する際に封止用樹脂の一部がセラミ
ック基体の上面に多量に濡れ広がることを良好に防止す
ることができる。さらに、前記枠状メタライズ層の内周
と外周との間に、内周側に開口する中抜き部を設けてお
くと、凹部内に封止用樹脂を充填する際に封止用樹脂の
充填量に多少の過多があったとしても、その過多の分の
封止用樹脂は枠状メタライズ層に設けた中抜きの中に収
容されて、凹部内の封止用樹脂を極めて精度よく一定の
厚みとすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に本発明を添付の図面に基づき
詳細に説明する。図１は本発明の発光素子搭載用基板の
実施の形態の一例を示す断面図であり、図中、１はセラ
ミック基体、２は配線層、３は金属反射膜、４は発光素
子、５は封止用樹脂、６は枠状メタライズ層である。
【０００９】セラミック基体１は、例えば酸化アルミニ
ウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質
焼結体、窒化珪素質焼結体、ガラス−セラミックス等の
セラミック材料から成る絶縁層を複数積層して成る略四
角箱状であり、その上面中央部には発光素子４を収容す
るための凹部１ａが設けられており、この凹部１ａ内に
発光素子４が導電性接着剤７を介して接着固定されると
ともに透明なエポキシ樹脂から成る封止用樹脂５が充填
される。本発明の発光素子搭載用基板によれば、セラミ
ック基体１の凹部１ａ内に発光素子４を収容するととも
に封止用樹脂５を充填することによって製品としての発
光装置となる。そしてその発光装置をマトリックス状に
並べることにより電光表示板が形成される。
【００１０】このようなセラミック基体１は、例えば酸
化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化ア
ルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシ
ウム等の原料粉末に適当な有機バインダ、溶剤、可塑
剤、分散剤等を添加混合して得たセラミックスラリーを
従来周知のドクターブレード法を採用してシート状に成
形して複数枚のセラミックグリーンシートを得、しかる
後、それらのセラミックグリーンシートに発光素子４を
収容するための凹部１ａを形成するため等の打ち抜き加
工を施すとともにそれらのセラミックグリーンシートを
積層し、最後にその積層体を高温で焼成することによっ
て製作される。
【００１１】また、セラミック基体1には、その凹部１
ａの底面から外部にかけて導出する複数の配線層２が被
着形成されている。この配線層２は、外部電気回路から
供給される電力を発光素子４に供給するための導電路と
して機能し、発光素子４の各電極が導電性接着剤７を介
して電気的に接続される。
【００１２】このような配線層２はタングステンやモリ
ブデン、マンガン、銅、銀等の金属粉末メタライズから
成り、例えばタングステン等の金属粉末に適当な有機バ
インダ、溶剤を添加混合して得た金属ペーストをセラミ
ック基体１用のセラミックグリーンシートに従来周知の
スクリーン印刷法を採用して印刷塗布しておき、それを
セラミック基体１用のセラミックグリーンシートの積層
体とともに焼成することにセラミック基体１の凹部１ａ
底面から外部にかけて被着形成される。
【００１３】また配線層２はその露出する外表面にニッ
ケル、金等の耐蝕性に優れ、且つ良導電性である金属を
めっきにより１〜２０μｍの厚みに被着させておくと、
配線層２の酸化腐食が有効に防止されるとともに配線層
２に発光素子４を導電性接着剤７を介して接続する際、
その接続を良好なものとすることができる。したがっ
て、配線層４はその露出外表面にニッケル、金等をめっ
きにより１〜２０μｍの厚みに被着させておくことが好
ましい。
【００１４】さらに、セラミック基体１には、その凹部
１ａの内壁面に金属反射膜３が被着されている。この金
属反射膜３は凹部１ａ内に収容された発光素子４の発す
る光を凹部１ａ内で反射させ、発光素子４による発光輝
度を実質的に増大させる作用を為す。それによって発光
素子４を例えば電光表示板用の光源として用いた場合
に、発光素子４の発する光は明るく輝き、電光表示板と
して表示する文字や画像を明るいものとなすことができ
る。
【００１５】このような、金属反射膜３は金や銀、ニッ
ケル等が好適に使用され、例えばセラミック基体１の凹
部１ａの内壁面に予め金属粉末メタライズ層を被着させ
ておき、そのメタライズ層上に金や銀、ニッケル等をめ
っきにより被着させたり、あるいはセラミック基体１の
凹部１ａの内壁面に蒸着やめっき等により金や銀、ニッ
ケル等を被着させたりすることによって形成される。
【００１６】なお、金属反射膜３はセラミック基体１の
凹部１ａの内壁面の全面に設けるのではなく、凹部１ａ
の底面から例えば０．０１〜０．３ｍｍ程度離間して被
着させている。このように、金属反射膜３を凹部１ａの
底面から０．０１〜０．３ｍｍ程度離間して被着させて
いることから、発光素子４の発する光を金属反射膜３に
より効率良く反射させることができるとともに、金属反
射膜３と凹部１ａの底面の配線層２との電気的短絡を有
効に防止することができる。
【００１７】さらに、本発明の発光素子搭載用基板にお
いては、セラミック基体１の上面に発光素子４が収容さ
れる凹部１ａを取り囲む枠状メタライズ層６が形成され
ている。枠状メタライズ層６は、タングステンやモリブ
デン、銀、銅等の金属粉末メタライズから成り、凹部１
ａ内に封止用樹脂５を充填する際に、封止用樹脂５がセ
ラミック基体１の上面に多量に濡れ広がって凹部１ａの
外部に流出することを防止するための障壁として機能
し、枠状メタライズ層６は封止用樹脂５に濡れにくいこ
とから封止用樹脂５が枠状メタライズ６を越えてセラミ
ック基体１の上面に多量に濡れ広がることを有効に防止
することができる。したがって、本発明の発光素子搭載
用基板によれば、封止用樹脂５の厚みや表面形状が各発
光装置で大きくばらつくことがなく、発光素子４の発す
る光が封止用樹脂層５で全ての発光装置で均一に屈折し
て外部に放射されるので、これらの発光装置を用いた電
光表示板により表示される文字や画像を極めて鮮明なも
のとすることが可能となる。
【００１８】またさらに、図２に上面図で示すように、
枠状メタライズ層６はその内周と外周との間にその内周
側に開口する中抜き部６ａが形成されている。このよう
に、セラミック基体１の上面に発光素子４が収容される
凹部１ａを取り囲む枠状メタライズ層６にその内周と外
周との間にその内周側に開口する中抜き部６ａを形成さ
せておくと、凹部１ａ内に封止用樹脂５を充填する際
に、充填された封止用樹脂材５の量に多少の過多があっ
ても、その過多の分の封止用樹脂５は枠状メタライズ層
６に設けた中抜き部６ａに収容されて、凹部１ａ内の封
止用樹脂５は略一定に保たれるので、凹部１ａ内の封止
用樹脂５の厚みや表面形状を極めて精度よく一定とする
ことができる。したがって、枠状メタライズ層６には、
その内周と外周との間にその内周側に開口する中抜き部
６ａを設けておくことが好ましい。
【００１９】なお、この枠状メタライズ層6の内周と外
周との間に形成された中抜き部６ａの開口の幅Ｗが０．
５ｍｍ未満であると、凹部１ａに封止用樹脂５を充填す
る際に、余分な封止用樹脂5が中抜き部６ａに流れにく
くなる傾向にあり、他方２．０ｍｍを超えると多量の封
止用樹脂５が中抜き部５に容易に流れ出て凹部１内の封
止用樹脂５が不足してしまう危険性がある。したがっ
て、中抜き部６ａの開口の幅Ｗは０．５〜２．０ｍｍの
範囲が好ましい。また、中抜き部６ａの幅Ｄが０．０５
ｍｍ未満では、凹部１ａに封止用樹脂５を充填する際
に、余分な封止用樹脂５を中抜き部６ａに十分に収容す
ることができなくなる危険性があり、他方１．０ｍｍを
超えると、そのような幅の中抜き部６ａを設けるために
セラミック基体１の上面の面積を大きなものとする必要
があり、セラミック基体１が大きくなってしまう。した
がって中抜き部６ａの幅Ｄは０．０５〜１．０ｍｍの範
囲が好ましい。また、中抜き部６ａの長さＬが０．３ｍ
ｍ未満では、凹部１ａに封止用樹脂５を充填する際に、
余分な封止用樹脂５を中抜き部６ａに十分に収容するこ
とができなくなる危険性がある。したがって中抜き部６
ａの長さは０．３ｍｍ以上あることが好ましい。
【００２０】このような枠状メタライズ層６は、例えば
タングステン等の金属粉末に適当な有機バインダ、溶剤
を添加混合して得た金属ペーストをセラミック基体１用
のセラミックグリーンシートに従来周知のスクリーン印
刷法を採用して印刷塗布しておき、それをセラミック基
体１用のセラミックグリーンシートの積層体とともに焼
成することにセラミック基体１の上面に凹部１ａを取り
囲むように被着形成される。
【００２１】なお、枠状メタライズ層６はその露出する
表面にニッケル、金等のめっき金属層を１〜２０μｍの
厚みに被着させておくと、枠状メタライズ層６の酸化腐
食が有効に防止されるとともに、枠状メタライズ層６と
封止用樹脂５との濡れ性を極めて悪いものとすることが
できる。したがって、枠状メタライズ層６はその露出す
る表面にニッケルや金等のめっき金属層を１〜２０μｍ
の厚みに被着させておくことが好ましい。
【００２２】かくして、本発明の発光素子搭載用基板に
よれば、セラミック基体１の凹部１ａ底面に発光素子４
を、その電極が配線層２に電気的に接続されるようにし
て導電性接着材７を介して取着固定し、しかる後、凹部
１ａ内にエポキシ樹脂等の透明な封止用樹脂材５をその
表面が平坦になるように充填し、発光素子４を気密に封
入することによって製品としての発光装置となる。
【００２３】なお、本発明は上述の実施の形態例に限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
あれば種々の変更は可能である。例えば、本発明の実施
の形態例では中抜き部７をセラミック基体１の上面に一
箇所形成したものであったが、2箇所以上形成すること
でセラミック基体１上面に対する封止用樹脂材５の平行
度および平坦度を管理しやすくするようにしても構わな
い。
【００２４】
【発明の効果】本発明の発光素子搭載用基板によれば、
セラミック基体の上面に、発光素子が収容される凹部を
取り囲む枠状メタライズ層が被着されており、この枠状
メタライズ層は封止用樹脂に濡れにくいことから、凹部
内に封止用樹脂を充填する際に封止用樹脂の一部がセラ
ミック基体の上面に多量に濡れ広がることを良好に防止
することができる。したがって、凹部内に充填された封
止用樹脂の厚みおよび表面形状を各発光装置で均一とし
て、それらの発光装置を用いた電光表示板において表示
される文字や画像を極めて鮮明なものとすることが可能
となる。さらに、前記枠状メタライズ層の内周と外周と
の間に、内周側に開口する中抜き部を設けておくと、凹
部内に封止用樹脂を充填する際に封止用樹脂の充填量に
多少の過多があったとしても、その過多の分の封止用樹
脂は枠状メタライズ層に設けた中抜きの中部に収容され
て、凹部内の封止用樹脂を極めて精度よく一定の厚みと
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の発光素子搭載用基板の実施の形態の
一例を示す断面図である。
【図２】 図１に示す発光素子搭載用基板の上面図であ
る。
【符号の説明】
１・・・セラミック基体 １ａ・・・凹部 ４・・・発光素子 ６・・・枠状メタライズ層 ６ａ・・・中抜き部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミック基体の上面に発光素子が収容
    される凹部を有する発光素子搭載用基板であって、前記
    セラミック基体の上面に前記凹部を取り囲む枠状メタラ
    イズ層が被着されていることを特徴とする発光素子搭載
    用基板。
  2. 【請求項２】 前記枠状メタライズ層は、その内周と外
    周との間に前記内周側に開口する中抜き部が形成されて
    いることを特徴とする請求項１記載の発光素子搭載用基
    板。
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