JP2006100688A - 発光素子収納用パッケージの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 絶縁基板に貫通するよう設けられた配線用貫通孔をリフレクター枠体の下部に位置するよう構成した発光素子収納用パッケージを目的物とすると共に、基板用グリーンシートと枠体用グリーンシートを別々に準備し、セラミックス粉末を含むペーストを両者間に介在させて両者を接合し、脱脂・焼結することにより一体化する。
【選択図】 図3
Description
また、本発明は、大きな電流を発光素子に流すことができ、輝度を向上することが可能な発光素子収納用パッケージの製造方法を提供することを目的とする。
即ち、従来のように発光素子の収納される発光素子収納凹部の下方の絶縁基板に配線用貫通孔が設けられた場合には、前記したような理由により、発光素子接続用配線パターン層、特にその下方に配線用貫通孔が存在する領域の配線パターン層には凹凸が発生してし
まう。このため、発光素子収納用凹部に位置する発光素子接続用配線パターンの平面度{本発明において平面度とは、表面に露出した配線パターン層の任意の0.5mm角の領域における最高点と最低点の高低差(μm)を意味する。}は、5μm以上/0.5mm角、実際には7〜15μm/0.5mm角となり、発光素子と配線パターン層との接合具合に悪影響が生じる。
であって、当該グリーンシートには前記導電部(d)となる導電性ペーストが充填された配線用貫通孔が、前記セラミックス製リフレクター枠体(b)の下方に位置するように形成されていると共に、その上面及び下面には夫々前記発光素子接続用配線パターンとなる導電性ペースト層及び前記供給用配線パターン層となる導電性ペースト層が形成されたグリーンシートからなる基板用グリーンシートを準備する工程、
B: 前記セラミックス製リフレクター枠体(b)の前駆体となるリフレクター枠体用グリーンシートを準備する工程、
C: 前記基板用グリーンシートと前記リフレクター枠体用グリーンシートとを、両者の間にセラミックス粉末を含むペースト層を介在させて積層する工程、及び
D: 前記工程Cで得られた積層体を加熱して脱脂及び焼結する工程。
ス、窒化ホウ素から選択した少なくとも1種のセラミックスで構成することが好ましい。これら窒化物セラミックスは熱伝導率が比較的良好であるので、発光素子からの熱が、発光素子収納用パッケージ内に蓄熱することなく、外部に放熱されるようになり、発光素子が熱によって損傷する危険度が低下する。この中でも窒化アルミニウム系セラミックスは、熱伝導率が170W/m・K以上と放熱性に優れているため最も好ましい。
また、本発明によれば、大きな電流を発光素子に流すことができ、輝度を向上することが可能な発光素子収納用パッケージを効率的に製造することができる。
図1は、本発明の発光素子収納用パッケージの第1の実施例を示す断面図である。
この場合、絶縁基板11は、公知のセラミックス材料が採用可能であり、例えば、(i)
酸化アルミニウム系セラミックス、酸化珪素系セラミックス、酸化カルシウム系セラミックス、酸化マグネシウム系セラミックスなどの酸化物系セラミックス;(ii)窒化アルミニウム系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素などの窒化物セラミックス;(iii)酸化ベリリウム、炭化珪素、ムライト、ホウケイ酸ガラス等を使用することがで
き、これらのセラミックス材料を焼結したセラミックス焼結体である。
的に接続するための供給用配線パターン層15が被着形成されている。この供給用配線パターン層15は、独立した(互いに電気的に接続しない)複数のパターン層からなっている。その数は、収納される発光素子18が有する電極の数(発光素子1つにつき通常は2個)と同じである。
る。
また、発光素子18と発光素子接続用配線パターン14との接続に際しては、通電したときに短絡が起こらないように、発光素子18が有する各電極が、夫々1つの発光素子接続用配線パターン14と接続される。
導電部材17は、例えば、タングステン、モリブデン、銅、銀などの金属からなり、例えば、これら金属の粉末を含む導電性ペーストを印刷、圧入などによって、配線用貫通孔16に充填して、加熱することによって、導電部22が形成される。この中でも、タングステンなどの高融点金属から構成するのが望ましい。
トのパターン印刷後、同時焼成して高融点金属層を形成し、その上にニッケル、銀、金メッキを施す方法;(ii)絶縁基板上に、スパッタ法によって、金属薄膜パターンを形成する方法などの公知のパターン形成法を採用することができる。
収納用凹部19内に収容した発光素子18の発光する光を、反射分散させる反射材として機能する。なお、光反射層の構成材料はこれら金属に限定されるものではなく、アルミニウム等の金属を蒸着により被着させてもよく、また金属以外の物質で高い光反射率を有するもの、例えば白色樹脂等も使用可能である。なお、光反射層の材料として蒸着金属や白色樹脂を使用する場合には、下地にタングステン等の高融点金属を形成する必要は特に無く、例えば、セラミッス上に直接金属を蒸着してもよく、また接着剤を用いて白色樹脂層を接着してもよい。
図3(A)〜(C)は、図1に示した発光素子収納用パッケージを製造する製造方法を示す工程毎の断面図である。
レクター枠体用グリーンシート12a3とを準備する。
セラミックス、酸化マグネシウム系セラミックスなどの酸化物系セラミックス;(ii)窒化アルミニウム系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素系セラミックスなどの窒化物セラミックス;(iii)酸化ベリリウム、炭化珪素、アルミナ、ムライト、窒化
ホウ素、ホウケイ酸ガラス等の粉末を使用することができる。しかしながら、熱伝導性の観点から、窒化アルミニウム系セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、窒化ホウ素系セラミックスなどの窒化物セラミックス粉末を使用するのが好適である。これらセラミックス粉末は、その種類に応じて常用される焼結助剤と共に使用するのが一般的である。
えば、(i)後述の工程Cで焼結(同時焼成)を行なった後に形成された高融点金属層上に
ニッケル、銀、金メッキを施す方法;(ii)絶縁基板上に、上記と同様にして同時焼成法により高融点金属層を形成し、その上にスパッタ法によって、金属薄膜パターンを形成する方法、などの公知のパターン形成法を採用することができる。
また、生産効率の観点から、基板用グリーンシート及びリフレクター枠体用グリーンシートについて夫々複数のものが連結したような大きなグリーンシート(1枚のグリーンシートに複数の基板用グリーンシートパターン又はリフレクター枠体用グリーンシートパターンが形成されたもの)を準備し、両者を接合して脱脂・焼結した後に複数のパッケージを切り出す方法を採用することが好ましい。そしてこのような態様も勿論、本発明の方法に含まれる。
窒化アルミニウム粉末100重量部に、酸化イットリウム5.0重量部、テトラグリセリンモノオレート1.0重量部、トルエン50重量部、ポリn−プチルメタクリレート13重量部、ジブチルフタレート4.2重量部、酢酸ブチル5重量部を加えて混合し、白色の泥漿を得た。次いで、得られた泥漿を用い、ドクターブレード法により所定の面積を有する厚さ0.4mmのグリーンシート2枚を作製した。このうちの1つを基板用グリーンシート11a1とし、もう一方をリフレクター枠体用グリーンシート12a1とした。
グリーンシートの上下面に同様のタンクステンペーストを印刷し(厚さ15μm)、上記貫通孔の両露出端面を覆うペースト層(導電性ペースト層14’及び導電性ペースト層15’)を形成することにより基板用グリーンシート11a3を得た。なお、上記貫通孔16は穴19aを開けたリフレクター枠体用グリーンシート12a3を重ねたときに該グリーンシートの底面で覆われる位置(枠体の下方となる位置)に形成すると共に、上記導電性ペースト層14’の一部は穴19aの下部に位置するように(即ち、発光素子収納用凹部19の底面に露出するように)形成した。
得られたパッケージについて、発光素子収納用凹部19の底面に露出した発光素子接続用配線パターン層14の平面度を表面粗さ計にて測定したところ、平面度は2〜3μmであった。なお、平面度とは、水平な台の上に基板を置いて基板中の同一メタライズ層内の任意の0.5mm角のエリアについて各地点の高さを測定したときにおいて、最高点と最低点の高低差を意味する。
実施例1において、貫通孔16を形成する位置を、リフレクター枠体用グリーンシート12a3を重ねたときに該リフレクター枠体用グリーンシートの穴19aの下方となる位置(即ち発光素子収納用凹部19底面となる位置)に形成する以外は同様にして発光素子収納用パッケージを製造した。得られたパッケージについて実施例1と同様の評価を行なったところ、発光素子収納用凹部19の底面に露出した発光素子接続用配線パターン層14の平面度は7〜15μmであった。また、実施例1と同様にしてワイヤーボンディンッグを使用としたがワイヤーをメタライズ部に接続することはできなかった。
実施例1において、基板用グリーンシートとリフレクター枠体の接合を、接着剤ペーストを用いないで行なった他は同様にしてパッケージを得た。ダイヤモンドブレードを有す
る切断機を用いて得られたパッケージを縦に切断し、その断面をSEMにて観察したところ、基板とリフレクター枠体の接合面に空隙(ボイド)が観察された。
11a1 基板用グリーンシート
11a2 基板用グリーンシート
11a3 基板用グリーンシート
11 絶縁基板
12a1 リフレクター枠体用グリーンシート
12a2 リフレクター枠体用グリーンシート
12a3 リフレクター枠体用グリーンシート
12 リフレクター枠体
13 光反射層
13a 金属ペースト
14 発光素子接続用配線パターン層
14’ 発光素子接続用配線パターン層用導電性ペースト層
15 供給用配線パターン層
15’ 供給用配線パターン用導電性ペースト層
16 配線用貫通孔
17a 導電ペースト
17 導電部材
18 発光素子
19 発光素子収納用凹部
19a 貫通穴
20 バンプ電極
21 板部電極
22 導電部
23 テーパー面
24 接着剤ペースト層
100 発光素子収納用パッケージ
111 絶縁基板
112 リフレクター枠体
114 配線パターン層
116 配線用貫通孔
117 導電部材
118 発光素子
119 発光素子収納用凹部
200 発光素子収納用パッケージ
212 絶縁基板
213 中間配線部
214 配線パターン層
215 配線パターン層
216 配線用貫通孔
217 導電部材
218 発光素子
219 発光素子収納用凹部
300 発光素子収納用パッケージ
301 配線パターン層
311 絶縁基板
312 リフレクター枠体
314 配線パターン層
315 配線パターン層
318 発光素子
L1 距離
L2 距離
θ 角度
Claims (5)
- (a)板状のセラミックス製絶縁基板と、(b)前記絶縁基板の外周上面に接合され、その内側面側に光反射層を備えたセラミックス製リフレクター枠体と、(c)前記絶縁基板とリフレクター枠体とで画成される発光素子収納用凹部と、(d)前記絶縁基板の上下にわたって貫通するように形成した配線用貫通孔に充填された導電部材からなる導電部と、(e)前記絶縁基板の上面に形成され、前記導電部に電気的に接続される発光素子接続用配線パターン層と、(f)前記絶縁基板の下面に形成され、前記導電部を介して、発光素子接続用配線パターン層に電気的に接続される供給用配線パターン層と、を備え、前記発光素子収納用凹部内において、発光素子接続用配線パターン層上に発光素子を実装するようにした発光素子収納用パッケージを製造する方法であって、下記工程A、B、C及びDを含むことを特徴とする方法。
A: 前記板状のセラミックス製絶縁基板(a)の前駆体となる板状のグリーンシートであって、当該グリーンシートには前記導電部(d)となる導電性ペーストが充填された配線用貫通孔が、前記セラミックス製リフレクター枠体(b)の下方に位置するように形成されていると共に、その上面及び下面には夫々前記発光素子接続用配線パターンとなる導電性ペースト層及び前記供給用配線パターン層となる導電性ペースト層が形成されたグリーンシートからなる基板用グリーンシートを準備する工程、
B: 前記セラミックス製リフレクター枠体(b)の前駆体となるリフレクター枠体用グリーンシートを準備する工程、
C: 前記基板用グリーンシートと前記リフレクター枠体用グリーンシートとを、両者の間にセラミックス粉末を含むペースト層を介在させて積層する工程、及び
D: 前記工程Cで得られた積層体を加熱して脱脂及び焼結する工程。 - 前記リフレクター枠体の内側面を、内側に傾斜したテーパー面状に形成することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記基板用グリーンシートが窒化物セラミックス用グリーンシートである請求項1又は2に記載の方法。
- 前記リフレクター枠体用グリーンシートが窒化物セラミックス用グリーンシートである請求項3に記載の方法。
- 前記工程Cにおいて介在させるセラミックス粉末を含むペースト層が、前記基板用グリーンシートに含まれるセラミックス粉末と同種のセラミックス粉末を含有するペースト層であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の方法。
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