JP2012033781A - Substrate for mounting light emitting element, and light emitting device - Google Patents
Substrate for mounting light emitting element, and light emitting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012033781A JP2012033781A JP2010173133A JP2010173133A JP2012033781A JP 2012033781 A JP2012033781 A JP 2012033781A JP 2010173133 A JP2010173133 A JP 2010173133A JP 2010173133 A JP2010173133 A JP 2010173133A JP 2012033781 A JP2012033781 A JP 2012033781A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- mounting
- substrate
- emitting element
- light
- 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- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
Description
本発明は、発光素子搭載用基板およびこれを用いた発光装置に関する。 The present invention relates to a light-emitting element mounting substrate and a light-emitting device using the same.
近年、発光ダイオード(LED)素子の高輝度、白色化に伴い、携帯電話や大型液晶TVのバックライト等としてLED素子を用いた発光装置が使用されている。しかし、LED素子の高輝度化に伴って発熱量が増加しているため、LED素子等の発光素子を搭載するための基板として、発光素子から発生する熱を速やかに放散し、十分な発光輝度を得られるものが求められている。 2. Description of the Related Art In recent years, light emitting devices using LED elements have been used as backlights for mobile phones and large liquid crystal TVs as light emitting diode (LED) elements become brighter and whiter. However, since the amount of heat generation increases as the brightness of the LED element increases, the heat generated from the light emitting element is quickly dissipated as a substrate for mounting the light emitting element such as the LED element, and sufficient light emission luminance is achieved. What can be obtained is required.
従来から、発光素子搭載用基板として、例えばアルミナ基板が用いられている。また、アルミナ基板は、反射率が低く熱伝導率も高くないことから、より高い熱伝導率を有する窒化アルミニウム基板の使用も検討されている。しかし、窒化アルミニウム基板は、原料コストが高く、また難焼結性であることから高温焼成が必要となり、プロセスコストが高くなりやすい。さらに、窒化アルミニウム基板は、熱膨張係数が小さいため、汎用品であるプリント基板に実装した場合、熱膨張率の差により十分な接続信頼性を得られないことがあった。 Conventionally, for example, an alumina substrate has been used as a light emitting element mounting substrate. In addition, since the alumina substrate has a low reflectance and a low thermal conductivity, the use of an aluminum nitride substrate having a higher thermal conductivity has been studied. However, since the aluminum nitride substrate has a high raw material cost and is difficult to sinter, it requires high-temperature firing, which tends to increase the process cost. Furthermore, since the aluminum nitride substrate has a small coefficient of thermal expansion, when it is mounted on a general-purpose printed circuit board, sufficient connection reliability may not be obtained due to the difference in coefficient of thermal expansion.
このような問題を解決するために、発光素子搭載用基板として低温同時焼成セラミックス基板(以下、LTCC基板という)の使用が検討されている。LTCC基板は、ガラスとアルミナ粉末のようなセラミックス粉末との組成物の焼結体からなり、ガラスとセラミックスとの屈折率差が大きく、光の入射方向に面する両者の界面の占める割合が多く、かつセラミックス粉末の粒径(厚み)が使用波長より大きいことから、高い反射率が得られるため、発光素子からの光を効率よく利用し、結果として発熱量を低減できる。また、光源による劣化の少ない無機酸化物からなるため、長期間に亘って色調が安定する。 In order to solve such problems, the use of a low-temperature co-fired ceramic substrate (hereinafter referred to as an LTCC substrate) as a light-emitting element mounting substrate has been studied. The LTCC substrate is composed of a sintered body of a composition of glass and ceramic powder such as alumina powder, and the refractive index difference between glass and ceramic is large, and the ratio of both interfaces facing the light incident direction is large. And since the particle size (thickness) of ceramic powder is larger than a use wavelength, since a high reflectance is obtained, the light from a light emitting element can be utilized efficiently, and the emitted-heat amount can be reduced as a result. Moreover, since it consists of an inorganic oxide with little deterioration by a light source, a color tone is stabilized over a long period of time.
LTCC基板は、発光素子搭載用基板として上記のように高い反射率を有することを特徴の一つとするが、さらに発光素子が発光する光を可能な限り前方に反射させることを目的として、LTCC基板等の基板の表面に銀反射膜が形成されている。そして、銀反射膜の酸化や硫化による反射率低下を防止するため、銀反射膜表面にガラス等からなる保護層(オーバーコートガラス層)を設ける試みがなされている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)
The LTCC substrate is one of the features that has a high reflectance as described above as a substrate for mounting a light emitting element. However, for the purpose of reflecting light emitted from the light emitting element as far forward as possible, the LTCC substrate is used. A silver reflective film is formed on the surface of the substrate. An attempt has been made to provide a protective layer (overcoat glass layer) made of glass or the like on the surface of the silver reflective film in order to prevent the reflectance from being reduced due to oxidation or sulfuration of the silver reflective film (for example,
しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載された構造では、光取り出し効率の点で十分ではなかった。すなわち、LTCC基板等の上に銀反射膜を設ける場合、銀反射膜の面積はできるだけ大きいほうが光取り出し効率が高くなるが、LTCC基板等に通常搭載されるワイヤボンディングタイプの発光素子は、基板の搭載面上に配線導体層を必要とし、この配線導体層と銀反射膜との絶縁を確保するためのギャップを設ける必要がある。
However, the structures described in
しかし、この絶縁のために形成されるギャップからは、LTCC基板内に光が入射し、入射した光のほとんどが基板内を拡散反射して再放射が困難となることから、ギャップの存在が基板の反射率の低下をまねくという問題があった。 However, from the gap formed for this insulation, light enters the LTCC substrate, and most of the incident light is diffusely reflected within the substrate, making it difficult to re-radiate. There has been a problem of lowering the reflectivity.
特に、複数の発光素子を搭載する場合には、高電圧化を防止するために電気的に並列に接続されるが、そのような発光素子搭載用基板においては、一対の電極がともにワイヤボンディングにより接続される形態(以下、必要に応じて「2ワイヤタイプ」という。)の発光素子のそれぞれについて、搭載面上にワイヤボンディングのための一対の配線導体層(電極)を必要とすることから、十分な光取り出し効率が得られなかった。すなわち、配線導体層には、通常、ワイヤボンディング性を良好にしたり腐食を防止する目的で、金メッキ処理されているため、配線導体層の面積が大きいと金による光の吸収が大きくなり、十分な光の取り出し効率が得られない。加えて、その配線導体層が例えば発光強度が比較的大きい発光素子間に設けられた場合、この領域に反射効率が高い銀反射膜の形成ができなくなるばかりでなく、前記のように、銀反射膜と配線導体層とのギャップから光が逃げてしまうため、十分な光の取り出し効率が得られないという問題があった。 In particular, when a plurality of light emitting elements are mounted, they are electrically connected in parallel in order to prevent a high voltage. In such a light emitting element mounting substrate, both of the pair of electrodes are connected by wire bonding. Since each of the light emitting elements to be connected (hereinafter referred to as “2-wire type” as necessary) requires a pair of wiring conductor layers (electrodes) for wire bonding on the mounting surface, Sufficient light extraction efficiency could not be obtained. That is, the wiring conductor layer is usually gold-plated for the purpose of improving the wire bonding property and preventing corrosion. If the area of the wiring conductor layer is large, the light absorption by the gold becomes large and sufficient. The light extraction efficiency cannot be obtained. In addition, when the wiring conductor layer is provided, for example, between light emitting elements having a relatively large light emission intensity, not only is it impossible to form a silver reflective film having high reflection efficiency in this region, but also silver reflection as described above. Since light escapes from the gap between the film and the wiring conductor layer, there is a problem that sufficient light extraction efficiency cannot be obtained.
また、銀反射膜上に形成されるオーバーコートガラス層のような保護層が、配線導体層(電極)上を覆うことがないように、配線導体層と保護層との間にも一定の距離(ギャップ)を設けなければならない。その結果、銀反射膜の面積はさらに小さくなり、反射率が低下したり、あるいは発光素子の搭載可能な領域が狭くなるという問題があった。 In addition, a certain distance is also provided between the wiring conductor layer and the protective layer so that a protective layer such as an overcoat glass layer formed on the silver reflective film does not cover the wiring conductor layer (electrode). (Gap) must be provided. As a result, there is a problem that the area of the silver reflection film is further reduced, the reflectivity is lowered, or the region where the light emitting element can be mounted becomes narrow.
例えば、一般的なサイズである外径5mm×5mmの発光素子搭載用基板において、基板の搭載面全体から枠体形成部や配線導体層の形成部を除いた発光素子が搭載可能な領域(以下、搭載可能領域と示す。)の面積は15mm2程度であるが、2ワイヤタイプの発光素子を並列接続で搭載する場合に、実際に発光素子が搭載される搭載部の総面積は、前記搭載可能領域の10%以下であった。搭載部の総面積が10%を超えるように多くの発光素子を搭載しようとすると、配線導体層(電極)と銀反射膜との間のギャップ箇所が多くなってそこからの光漏れが大きくなり、光取り出し効率が大きく低下した。また、銀反射膜上に保護膜を形成した場合の平坦な領域が狭くなるため、平坦性が不十分な領域にも発光素子を搭載することになり、放熱性の低下が生じていた。 For example, in a light emitting element mounting substrate having an outer diameter of 5 mm × 5 mm, which is a general size, an area in which a light emitting element excluding the frame body forming portion and the wiring conductor layer forming portion from the entire mounting surface of the substrate (hereinafter referred to as an area) The area of the mountable area is about 15 mm 2 , but when a two-wire type light emitting element is mounted in parallel connection, the total area of the mounting portion where the light emitting element is actually mounted is It was 10% or less of the possible area. If a large number of light emitting elements are mounted so that the total area of the mounting portion exceeds 10%, the gap between the wiring conductor layer (electrode) and the silver reflective film increases and light leakage from there increases. The light extraction efficiency was greatly reduced. Moreover, since the flat area | region at the time of forming a protective film on a silver reflection film becomes narrow, the light emitting element will be mounted also in the area | region where flatness is inadequate, and the heat dissipation fell.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、2ワイヤタイプの発光素子を複数個、電気的に並列接続するように搭載するためのLTCC基板であり、発光装置とした場合の光取り出し効率の向上を可能とする発光素子搭載用基板と、それを用いた光取り出し効率に優れ発光輝度の高い発光装置の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and is an LTCC substrate for mounting a plurality of two-wire type light emitting elements so as to be electrically connected in parallel. It is an object of the present invention to provide a light-emitting element mounting substrate that can improve the light extraction efficiency, and a light-emitting device that uses the same and has excellent light extraction efficiency and high emission luminance.
本発明の発光素子搭載用基板は、一対の電極がともにワイヤボンディングにより基板に接続される形態の発光素子を、複数個、電気的に並列接続するように搭載するための発光素子搭載用基板であって、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、前記発光素子が搭載される搭載部を含む搭載面を有する基板本体と、前記基板本体の搭載面に、前記各発光素子が有する一対の電極のそれぞれとワイヤボンディングにより接続されるように設けられた配線導体層とを有し、前記複数の発光素子の搭載部の面積の総計が、前記搭載面において発光素子が搭載可能な領域の面積の10〜35%であり、かつ相対外部量子効率が、前記搭載可能な領域に前記配線導体層の形成部を加えた搭載全体領域を反射率95%の銀反射膜で覆った場合の外部量子効率を100とした値で、90以上であることを特徴とする。 The light emitting element mounting substrate of the present invention is a light emitting element mounting substrate for mounting a plurality of light emitting elements in which a pair of electrodes are both connected to the substrate by wire bonding so as to be electrically connected in parallel. A substrate body comprising a sintered body of a glass ceramic composition containing glass powder and a ceramic filler, and having a mounting surface including a mounting portion on which the light emitting element is mounted; Each of the pair of electrodes of each light emitting element has a wiring conductor layer provided so as to be connected by wire bonding, and the total area of the mounting portions of the plurality of light emitting elements is the light emitting element on the mounting surface. 10% to 35% of the area of the mountable region, and the relative external quantum efficiency is opposite to the entire mountable region obtained by adding the formation portion of the wiring conductor layer to the mountable region. The external quantum efficiency when covered at a rate of 95% of the silver reflection film with the value set to 100, characterized in that 90 or more.
本発明の発光素子搭載用基板において、前記配線導体層は、前記搭載全体領域の中央部に配設された第1の電極と、前記搭載全体領域の周辺部に配設された、前記発光素子の個数と同数の第2の電極を有することができる。そして、前記搭載全体領域が略円形(目視レベルで円形との意味。以下同様。)であり、前記第2の電極は、該搭載全体領域の中央部に配設された前記第1の電極を囲む円周上に略等間隔(目視レベルで等間隔との意味。以下同様。)で配設された構成とすることが、光取り出し効率を向上させる観点から好ましい。さらに、前記基板本体は、ガラス粉末と、アルミナ粉末およびアルミナよりも高い屈折率を有するセラミックスの粉末を含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなることが好ましい。 In the light emitting element mounting substrate according to the present invention, the wiring conductor layer includes a first electrode disposed in a central portion of the entire mounting area and the light emitting element disposed in a peripheral portion of the entire mounting area. The number of the second electrodes can be the same as the number of the second electrodes. The entire mounting area is substantially circular (meaning circular at the visual level; the same applies hereinafter), and the second electrode is the first electrode disposed in the center of the entire mounting area. It is preferable from the viewpoint of improving the light extraction efficiency to be arranged at substantially equal intervals (meaning equal intervals at the visual level; the same applies hereinafter) on the surrounding circumference. Furthermore, the substrate body is preferably made of a sintered body of a glass ceramic composition containing glass powder and alumina powder and ceramic powder having a higher refractive index than alumina.
また、本発明は、上記本発明の発光素子搭載用基板と、前記発光素子搭載用基板の前記搭載部に搭載され、一対の電極がともにワイヤボンディングにより前記配線導体層に接続された複数個の発光素子を備えたことを特徴とする発光装置を提供する。 Further, the present invention provides a light emitting element mounting substrate according to the present invention and a plurality of electrodes mounted on the mounting portion of the light emitting element mounting substrate, wherein a pair of electrodes are both connected to the wiring conductor layer by wire bonding. Provided is a light-emitting device including a light-emitting element.
本発明によれば、2ワイヤタイプの発光素子を複数個、電気的に並列接続するように搭載するための基板において、発光素子の搭載部の面積の総計が、搭載全体領域から配線導体層の形成部を除いた搭載可能領域の面積の10〜35%であり、かつ相対外部量子効率が90以上(搭載全体領域を全て反射率95%の銀反射膜で覆った場合の外部量子効率を100とする。)と、極めて高くなるように構成されているので、光取り出し効率の低下を生じさせることなく多くの発光素子を搭載可能な発光素子搭載用基板を提供できる。また、この発光素子搭載用基板を用いることで、光取り出し効率に優れ発光輝度の高い発光装置を提供できる。 According to the present invention, in the substrate for mounting a plurality of two-wire type light emitting elements so as to be electrically connected in parallel, the total area of the mounting portions of the light emitting elements is changed from the entire mounting area to the wiring conductor layer. 10 to 35% of the area of the mountable region excluding the formation portion, and the relative external quantum efficiency is 90 or more (the external quantum efficiency when the entire mounting region is covered with a silver reflection film having a reflectance of 95% is 100 Therefore, it is possible to provide a light-emitting element mounting substrate on which a large number of light-emitting elements can be mounted without causing a decrease in light extraction efficiency. Further, by using this light emitting element mounting substrate, a light emitting device having excellent light extraction efficiency and high light emission luminance can be provided.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described, the present invention is not limited to this.
本発明の発光素子搭載用基板は、2ワイヤタイプの発光素子を複数個、電気的に並列接続するように搭載するための発光素子搭載用基板であって、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、部分的に発光素子が搭載される搭載部となる搭載面を有する基板本体と、その基板本体の搭載面に、前記各発光素子が有する一対の電極のそれぞれとワイヤボンディングにより接続されるように設けられた配線導体層を備えている。 The light emitting element mounting substrate of the present invention is a light emitting element mounting substrate for mounting a plurality of two-wire type light emitting elements so as to be electrically connected in parallel, and includes a glass powder and a ceramic filler. A substrate body made of a sintered body of a ceramic composition and having a mounting surface to be a mounting portion on which a light emitting element is partially mounted, and a pair of electrodes of each of the light emitting elements on the mounting surface of the substrate body And a wiring conductor layer provided so as to be connected by wire bonding.
そして、前記複数の発光素子が搭載される搭載部の面積の総計(以下、搭載部総面積とも略す。)が、搭載面における搭載可能領域(搭載全体領域から配線導体層の形成部を除いた領域)の面積の10〜35%であり、かつ相対外部量子効率が90以上となるように構成されている。前記搭載部総面積が前記搭載可能領域の面積(以下、搭載可能領域面積とも略す。)の10〜30%であり、かつ相対外部量子効率が95以上となるように構成すると好ましい。前記搭載部総面積が前記搭載可能領域面積の23〜28%であり、かつ相対外部量子効率が95以上となるように構成するとさらに好ましい。 The total area of the mounting parts on which the plurality of light emitting elements are mounted (hereinafter also referred to as the total area of the mounting parts) is a mountable area on the mounting surface (excluding the formation part of the wiring conductor layer from the entire mounting area). The area is 10 to 35% of the area, and the relative external quantum efficiency is 90 or more. It is preferable that the total area of the mounting portion is 10 to 30% of the area of the mountable region (hereinafter also referred to as a mountable region area) and the relative external quantum efficiency is 95 or more. It is more preferable that the total area of the mounting portion is 23 to 28% of the mountable area and the relative external quantum efficiency is 95 or more.
なお、外部量子効率は、発光素子に注入された電気エネルギーのうちで外部に取り出される光エネルギーの割合をいうものとする。本発明の発光素子搭載用基板における相対外部量子効率(90以上)は、搭載全体領域の全体を反射率95%の銀反射膜で覆った場合の外部量子効率(以下、基準外部量子効率という。)を100としたときの相対値である。また、この発光素子搭載用基板に搭載される発光素子の数は2個以上であるが、5〜8個の発光素子を搭載することが好ましい。より好ましい発光素子の数は8個である。すなわち、発光素子の数を8個とし、前記搭載部総面積を搭載可能領域面積の35%まで高めても、90以上という高い相対外部量子効率を実現できる。 Note that the external quantum efficiency refers to a ratio of light energy extracted to the outside among electric energy injected into the light emitting element. The relative external quantum efficiency (90 or more) in the light emitting element mounting substrate of the present invention is referred to as an external quantum efficiency (hereinafter referred to as a reference external quantum efficiency) when the entire mounting region is covered with a silver reflecting film having a reflectance of 95%. ) Is 100 and relative value. The number of light emitting elements mounted on the light emitting element mounting substrate is two or more, but it is preferable to mount 5 to 8 light emitting elements. A more preferable number of light emitting elements is eight. That is, even when the number of light emitting elements is eight and the total area of the mounting portion is increased to 35% of the mountable area, a high relative external quantum efficiency of 90 or more can be realized.
ここで、基板の搭載面全体から枠体等の形成領域を除いた領域を、本明細書では搭載全体領域と示す。そして、搭載可能領域とは、基板本体の搭載面上で半導体素子の搭載が可能な領域を示し、前記搭載全体領域から配線導体層の形成部を除いた領域である。すなわち本明細書では、搭載可能領域に配線導体層の形成部を加えた領域が搭載全体領域となる。 Here, an area excluding the formation area such as the frame body from the entire mounting surface of the substrate is referred to as an entire mounting area in this specification. The mountable region indicates a region where a semiconductor element can be mounted on the mounting surface of the substrate body, and is a region obtained by removing the wiring conductor layer forming portion from the entire mounting region. That is, in this specification, a region obtained by adding the wiring conductor layer forming portion to the mountable region is the entire mounting region.
本発明によれば、2ワイヤタイプの発光素子の複数個を電気的に並列に接続するように搭載するための発光素子搭載用基板において、発光素子の搭載部の面積の総計が搭載可能領域の面積の10〜35%であり、かつ相対外部量子効率が90以上(基準外部量子効率を100とする)と極めて高くなるように構成されているので、この基板を使用することで、光取り出し効率が良好で発光輝度の高い発光装置が得られる。すなわち、この発光素子搭載用基板上に複数(例えば8個)の発光素子を搭載するなどして、発光素子の搭載部の総面積を搭載可能領域の面積の35%まで高めた場合でも、高い光取り出し効率を確保できるので、発光輝度の高い発光装置を提供できる。 According to the present invention, in the light-emitting element mounting substrate for mounting a plurality of 2-wire type light-emitting elements so as to be electrically connected in parallel, the total area of the light-emitting element mounting portions is the mountable area. Since it is 10 to 35% of the area and the relative external quantum efficiency is 90 or more (reference external quantum efficiency is 100), the light extraction efficiency can be improved by using this substrate. And a light emitting device with high emission luminance can be obtained. That is, even when the total area of the light emitting element mounting portion is increased to 35% of the area of the mountable area by mounting a plurality of (for example, eight) light emitting elements on the light emitting element mounting substrate. Since light extraction efficiency can be ensured, a light emitting device with high emission luminance can be provided.
以下、本発明の発光素子搭載用基板が好ましく適用される、2ワイヤタイプの発光素子を8個電気的に並列接続するように搭載するための発光素子搭載用基板の一実施形態を、図面に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of a light emitting element mounting substrate for mounting eight light emitting elements of two wire types to be electrically connected in parallel, to which the light emitting element mounting substrate of the present invention is preferably applied, is shown in the drawings. Based on this description, the present invention is not limited to this.
図1は、本発明の発光素子搭載用基板の一実施形態を上面(搭載面)側から見た平面図であり、図2は下面(非搭載面)側から見た平面図である。また、図3は、図1の発光素子搭載用基板をX−X’線で切断した断面図である。 FIG. 1 is a plan view of an embodiment of a light-emitting element mounting substrate according to the present invention viewed from the upper surface (mounting surface) side, and FIG. 2 is a plan view viewed from the lower surface (non-mounting surface) side. FIG. 3 is a cross-sectional view of the light emitting element mounting substrate of FIG. 1 cut along line X-X ′.
この発光素子搭載用基板1は、平面形状が例えば5mm×5mmの正方形で略平板状(例えば厚さ0.5mm)の基板本体2を有している。なお、本明細書において、略平板状とは、目視レベルで平板状との意味で以下同様である。基板本体2は、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、上面(搭載面)に、例えば最狭部の幅が0.3mmで高さが0.5mmの枠体3が形成されている。そして、この枠体3により平面形状が円形のキャビティが形成されており、キャビティの底面は、発光素子の搭載される搭載面となっている。なお、発光素子の搭載面である、枠体3により囲まれた円形の領域を、搭載全体領域21と示す。
The light emitting
本実施形態において、基板本体2の形状は、2ワイヤタイプの発光素子を8個、電気的に並列接続するように搭載するために、平面形状が正方形で略平板状となっているが、本発明において、基板本体2の形状、厚さ、大きさ等は特に制限されず、搭載する発光素子の個数や配置の方法等、発光装置の設計に合わせて変更できる。また、基板本体2を構成するガラスセラミックス組成物の焼結体の原料組成、焼結条件等については、後述する発光素子搭載用基板の製造方法において説明する。基板本体2は、発光素子の搭載時やその後の使用時における損傷等を抑制する観点から、抗折強度が例えば250MPa以上であることが好ましい。
In the present embodiment, the
基板本体2の搭載全体領域21には、発光素子と電気的に接続される配線導体層4が設けられている。配線導体層4は、搭載全体領域21の中央に配設された、1個のアノード側またはカソード側電極(第1の電極)41と、搭載全体領域21の周辺部に配設された、第1の電極と反対極側の複数の電極(第2の電極)42を有する。第2の電極42としては、搭載される発光素子と同数の8個の電極が、それぞれ第1の電極41を囲む円周上に略等間隔で配設されている。なお、前記したように、基板本体2の搭載全体領域21から、このような配線導体層4(第1の電極41および第2の電極42)の形成部を除いた領域が、発光素子の搭載可能領域となる。
A
そして、基板本体2の搭載可能領域においては、8個の発光素子が実際に搭載される部分である8個の正方形状の搭載部5が、第1の電極41と第2の電極42グループとの間の円環状の領域に、発光素子の一辺を基板本体2の一辺と平行に揃え、略等間隔で配設されている。そして、これら8個の搭載部5の面積の総計は、前記搭載全体領域21から配線導体層4の形成部を除いた搭載可能領域面積の10〜35%となっており、かつ相対外部量子効率は、前記基準外部量子効率を100とした相対値で90以上となっている。
In the mountable area of the
本実施形態において、搭載全体領域21に配設された配線導体層4のうちで第2の電極42の個数は、搭載される発光素子の個数と同数の8個であるが、これは必要最小限の個数であり、それ以外に必要とする電極等があれば、必要に応じて配線導体層4を形成できる。また、配線導体層4の構成材料は、通常の発光素子搭載用基板に用いられる配線導体層と同様のものであれば特に制限されない。具体的には、後述する製造方法において説明する。配線導体層4の厚さは、5〜15μmとすることが好ましい。
In the present embodiment, the number of the
基板本体2の他方の面は、発光素子の搭載されない非搭載面22とされており、この非搭載面22には、一対(アノード側およびカソード側)の外部電極端子6が設けられている。これらの外部電極端子6は、それぞれ基板本体2の内部等に形成された接続ビア7を介して、基板本体2の搭載面に設けられた第1の電極41および第2の電極42と電気的に接続されている。
The other surface of the
外部電極端子6および接続ビア7の形状や構成材料としては、通常発光素子搭載用基板に用いられるものと同様のものであれば特に制限なく使用できる。また、外部電極端子6および接続ビア7の配置については、これらと配線導体層4(第1の電極41および第2の電極42)を介して、搭載される8個の発光素子が電気的に並列接続されるように配置されていればよい。後述する基板の製造方法の項で具体的に説明する。
As the shapes and constituent materials of the
また、本実施形態においては、熱抵抗を低減するために、基板本体2の内部にサーマルビア8および放熱層9が埋設されている。サーマルビア8は、例えば発光素子の搭載部5より小さい柱状のものであり、非搭載面22から内部に埋設された放熱層9にかけて配設することが好ましい。このような配置とすることで、搭載全体領域21、特に搭載部5の平坦度の向上ができ、熱抵抗を低減し、また発光素子を搭載したときの傾きも抑制できる。サーマルビア8と放熱層9の形状や配置については、後述する基板の製造方法の項で具体的に説明する。
In the present embodiment, the thermal via 8 and the
以上、本発明の発光素子搭載用基板1の実施形態について一例を挙げて説明したが、本発明の発光素子搭載用基板はこれに限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない限度において、また必要に応じて、その構成を適宜変更できる。
The embodiment of the light emitting
次に、本発明の発光素子搭載用基板を有する発光素子装置の好ましい実施形態を、図面に基づいて説明する。ただし、本発明の発光装置はこれに限定されるものではない。図4は、本発明の発光装置の一実施形態を上面側から見た平面図であり、図5は、図4の発光装置をY−Y’線で切断した断面図である。なお、図4では、樹脂封止層を除いた状態を示すものとする。 Next, a preferred embodiment of a light emitting element device having the light emitting element mounting substrate of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the light emitting device of the present invention is not limited to this. FIG. 4 is a plan view of an embodiment of the light emitting device of the present invention as viewed from the upper surface side, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the light emitting device of FIG. 4 cut along the line Y-Y ′. In addition, in FIG. 4, the state which removed the resin sealing layer shall be shown.
本発明の発光装置10は、上記した本発明の発光素子搭載用基板1と、該発光素子搭載用基板1の前記搭載部5に搭載され、かつ一対の電極がそれぞれ所定の配線導体層4(第1の電極41および第2の電極42)にワイヤボンディングされて並列に接続された2ワイヤタイプの8個の発光素子(例えば、LED素子)11を備えている。
The light-emitting
本発明の発光装置10において、8個の発光素子11は、全て下面が同サイズの正方形である直方体の発光素子であり、発光素子搭載用基板1の前記した8個の搭載部5にそれぞれ配置され、接着剤(図示せず)を用いて搭載部5に固定されている。すなわち、8個の発光素子11は、各発光素子11の下面の長辺が発光素子搭載用基板1の1辺と平行になるように向きを揃えて搭載されている。
In the
そして、各発光素子11の電極(図示せず)の一方が、発光素子搭載用基板1の搭載全体領域21の中央に位置する第2の電極42に、ボンディングワイヤ12によって接続されており、他方の電極が8個の第2の電極42グループのうちで最も近い電極に、ボンディングワイヤ12によって接続されている。8個の発光素子11の8対16個の電極を接続する16本のボンディングワイヤ12は、互いに交差しないように配置されている。さらに、これらの発光素子11やボンディングワイヤ12を覆うように、モールド樹脂からなる封止層13が設けられている。
One of the electrodes (not shown) of each light emitting
本発明の発光装置10における発光素子11の配置は、発光素子搭載用基板1における搭載部5の配置に対応する。そして、これらの配置は、少なくとも発光素子11の電極と発光素子搭載用基板1の配線導体層4(第1の電極41および第2の電極42)を接続した際に、ボンディングワイヤ12が交差しない配置であればよく、図4に示す配置に限定されない。
The arrangement of the
本発明の発光装置10によれば、基準外部量子効率を100としたときの相対外部量子効率が90以上になるように構成された基板が、発光素子搭載用基板1として使用されているので、光取り出し効率が良好であり、高輝度の発光ができる。このような発光装置10は、例えば携帯電話や大型液晶ディスプレイ等のバックライト、自動車用あるいは装飾用の照明、その他の光源として好適に使用できる。
According to the
上記構成上の特徴を有する本発明の発光素子搭載用基板1の製造においては、発光素子搭載用LTCC基板に通常用いられる材料および製造方法が適用できる。また、本発明の発光装置10についても、本発明の発光素子搭載用基板1を用いる以外は、通常の部材を用いて通常の方法で製造できる。
In manufacturing the light emitting
以下に、2ワイヤタイプの発光素子を8個、電気的に並列接続するように搭載するための、図1〜図3に示される基板を製造する方法を例にして、本発明の発光素子搭載用基板の製造方法を説明する。 In the following, the method of manufacturing the substrate shown in FIGS. 1 to 3 for mounting the eight 2-wire type light emitting elements so as to be electrically connected in parallel will be described as an example. A method for manufacturing a substrate for use will be described.
図1〜図3に示す発光素子搭載用基板1は、以下の(A)〜(E)の各工程を含む製造方法により製造できる。なお、以下の説明では、その製造に用いる部材について、完成品の部材と同一の符号を付して説明する。
The light emitting
(A)本体用グリーンシート作製工程
ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物を用いて、発光素子搭載用基板の基板本体を形成するためのグリーンシート(本体用グリーンシート)等を作製する。なお、後述するように、本体用グリーンシートは、上層を形成するための上層用グリーンシート、内層を形成するための内層用グリーンシート、下層を形成するための下層用グリーンシートを含む。この工程では、枠体を形成するために枠体用グリーンシートの作製も行われる。
(A) Green sheet production process for main body Using a glass ceramic composition containing glass powder and ceramic filler, a green sheet (green sheet for main body) for forming a substrate main body of a light emitting element mounting substrate is produced. . As described later, the main body green sheet includes an upper layer green sheet for forming an upper layer, an inner layer green sheet for forming an inner layer, and a lower layer green sheet for forming a lower layer. In this step, a green sheet for a frame is also produced in order to form a frame.
(B)導体ペースト層形成工程
各本体用グリーンシートの所定の位置に導体ペースト層を形成することにより、未焼成配線導体層、未焼成外部電極端子、未焼成接続ビア、未焼成サーマルビア、未焼成放熱層等をそれぞれ形成する。
(B) Conductive paste layer forming step By forming a conductive paste layer at a predetermined position of each main body green sheet, an unfired wiring conductor layer, an unfired external electrode terminal, an unfired connection via, an unfired thermal via, A fired heat dissipation layer or the like is formed.
(C)積層工程
本体用グリーンシートに導体ペースト層が形成されて得られた複数枚の未焼成本体部材(以下、導体ペースト層付きグリーンシートともいう。)等を重ね合わせ、熱圧着により一体化して未焼成基板を得る。
(C) Laminating process A plurality of unfired main body members (hereinafter also referred to as green sheets with a conductive paste layer) obtained by forming a conductive paste layer on a green sheet for a main body are stacked and integrated by thermocompression bonding. To obtain a green substrate.
(D)焼成工程
前記未焼成基板を800〜930℃で焼成する。
(D) Firing step The unfired substrate is fired at 800 to 930 ° C.
以下、各工程についてさらに説明する。 Hereinafter, each step will be further described.
(A)本体用グリーンシート作製工程
本体用グリーンシートは、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物に、バインダー、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加してスラリーを調製し、これをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させることで製造できる。また、こうして作製されたグリーンシートを、所定の形状に加工することにより、枠体用グリーンシートが得られる。
(A) Green sheet manufacturing process for main body A green sheet for main body is prepared by adding a binder, and if necessary, a plasticizer, a dispersing agent, a solvent, etc. to a glass ceramic composition containing glass powder and ceramic filler. Then, it can be produced by forming it into a sheet by the doctor blade method and drying it. Moreover, the green sheet for a frame is obtained by processing the green sheet thus produced into a predetermined shape.
本体用グリーンシートを作製するためのガラス粉末としては、ガラス転移点(Tg)が550℃以上700℃以下のものが好ましい。ガラス転移点(Tg)が550℃未満の場合には、脱脂が困難となるおそれがあり、700℃を超える場合には、収縮開始温度が高くなり、寸法精度が低下するおそれがある。 As a glass powder for producing the green sheet for main bodies, a glass transition point (Tg) of 550 ° C. or higher and 700 ° C. or lower is preferable. When the glass transition point (Tg) is less than 550 ° C., degreasing may be difficult. When the glass transition point (Tg) exceeds 700 ° C., the shrinkage start temperature increases, and the dimensional accuracy may decrease.
また、このガラス粉末は、800℃以上930℃以下で焼成したときに結晶が析出するものであることが好ましい。結晶が析出しないものの場合、十分な機械的強度を得ることができないおそれがある。さらに、DTA(示差熱分析)により測定される結晶化ピーク温度(Tc)が880℃以下のものが好ましい。結晶化ピーク温度(Tc)が880℃を超える場合、寸法精度が低下するおそれがある。 Moreover, it is preferable that this glass powder precipitates a crystal | crystallization when it baked at 800 degreeC or more and 930 degrees C or less. In the case where crystals do not precipitate, there is a possibility that sufficient mechanical strength cannot be obtained. Furthermore, the thing whose crystallization peak temperature (Tc) measured by DTA (differential thermal analysis) is 880 degrees C or less is preferable. When the crystallization peak temperature (Tc) exceeds 880 ° C., the dimensional accuracy may be lowered.
このようなガラス粉末としては、例えばSiO2を57mol%以上65mol%以下、B2O3を13mol%以上18mol%以下、CaOを9mol%以上23mol%以下、Al2O3を3mol%以上8mol%以下、K2OおよびNa2Oから選ばれる少なくとも一方を合計で0.5mol%以上6mol%以下含有するものが好ましい。このようなものを用いることで、基板本体2の表面平坦度を向上させることが容易となる。
As such glass powder, for example, SiO 2 is 57 mol% or more and 65 mol% or less, B 2 O 3 is 13 mol% or more and 18 mol% or less, CaO is 9 mol% or more and 23 mol% or less, and Al 2 O 3 is 3 mol% or more and 8 mol% or less. hereinafter, those containing less 0.5 mol% or more 6 mol% of at least one in total selected from K 2 O and Na 2 O are preferred. By using such a thing, it becomes easy to improve the surface flatness of the
ここで、SiO2は、ガラスのネットワークフォーマとなるものである。SiO2の含有量が57mol%未満の場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。一方、SiO2の含有量が65mol%を超える場合には、ガラス溶融温度やガラス転移点(Tg)が過度に高くなるおそれがある。SiO2の含有量は、好ましくは58mol%以上、より好ましくは59mol%以上、特に好ましくは60mol%以上である。また、SiO2の含有量は、好ましくは64mol%以下、より好ましくは63mol%以下である。 Here, SiO 2 serves as a glass network former. When the content of SiO 2 is less than 57 mol%, it is difficult to obtain a stable glass and the chemical durability may be lowered. On the other hand, when the content of SiO 2 exceeds 65 mol%, the glass melting temperature and the glass transition point (Tg) may be excessively high. The content of SiO 2 is preferably 58 mol% or more, more preferably 59 mol% or more, and particularly preferably 60 mol% or more. The content of SiO 2 is preferably 64 mol% or less, more preferably 63 mol% or less.
B2O3は、ガラスのネットワークフォーマとなるものである。B2O3の含有量が13mol%未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点(Tg)が過度に高くなるおそれがある。一方、B2O3の含有量が18mol%を超える場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。B2O3の含有量は、好ましくは14mol%以上、より好ましくは15mol%以上である。また、B2O3の含有量は、好ましくは17mol%以下、より好ましくは16mol%以下である。 B 2 O 3 is a glass network former. If the content of B 2 O 3 is less than 13 mol%, there is a possibility that the glass melting temperature or the glass transition point (Tg) becomes too high. On the other hand, when the content of B 2 O 3 exceeds 18 mol%, it is difficult to obtain a stable glass and the chemical durability may be lowered. The content of B 2 O 3 is preferably 14 mol% or more, more preferably 15 mol% or more. Further, the content of B 2 O 3 is preferably 17 mol% or less, more preferably 16 mol% or less.
Al2O3は、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を高めるために添加される。Al2O3の含有量が3mol%未満の場合、ガラスが不安定となるおそれがある。一方、Al2O3の含有量が8mol%を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点(Tg)が過度に高くなるおそれがある。Al2O3の含有量は、好ましくは4mol%以上、より好ましくは5mol%以上である。また、Al2O3の含有量は、好ましくは7mol%以下、より好ましくは6mol%以下である。 Al 2 O 3 is added to increase the stability, chemical durability, and strength of the glass. When the content of Al 2 O 3 is less than 3 mol%, the glass may become unstable. On the other hand, when the content of Al 2 O 3 exceeds 8 mol%, the glass melting temperature and the glass transition point (Tg) may be excessively high. The content of Al 2 O 3 is preferably 4 mol% or more, more preferably 5 mol% or more. The content of Al 2 O 3 is preferably 7 mol% or less, more preferably 6 mol% or less.
CaOは、ガラスの安定性や結晶の析出性を高めると共に、ガラス溶融温度やガラス転移点(Tg)を低下させるために添加される。CaOの含有量が9mol%未満の場合、ガラス溶融温度が過度に高くなるおそれがある。一方、CaOの含有量が23mol%を超える場合、ガラスが不安定となるおそれがある。CaOの含有量は、好ましくは12mol%以上、より好ましくは13mol%以上、特に好ましくは14mol%以上である。また、CaOの含有量は、好ましくは22mol%以下、より好ましくは21mol%以下、特に好ましくは20mol%以下である。 CaO is added to increase glass stability and crystal precipitation, and to lower the glass melting temperature and the glass transition point (Tg). When the content of CaO is less than 9 mol%, the glass melting temperature may be excessively high. On the other hand, when the content of CaO exceeds 23 mol%, the glass may become unstable. The content of CaO is preferably 12 mol% or more, more preferably 13 mol% or more, and particularly preferably 14 mol% or more. The CaO content is preferably 22 mol% or less, more preferably 21 mol% or less, and particularly preferably 20 mol% or less.
K2O、Na2Oは、ガラス転移点(Tg)を低下させるために添加される。K2OおよびNa2Oの合計した含有量が0.5mol%未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点(Tg)が過度に高くなるおそれがある。一方、K2OおよびNa2Oの合計した含有量が6mol%を超える場合、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気的絶縁性も低下するおそれがある。K2OおよびNa2Oの合計した含有量は、0.8mol%以上5mol%以下であることが好ましい。 K 2 O and Na 2 O are added to lower the glass transition point (Tg). When the total content of K 2 O and Na 2 O is less than 0.5 mol%, the glass melting temperature and the glass transition point (Tg) may be excessively high. On the other hand, when the total content of K 2 O and Na 2 O exceeds 6 mol%, chemical durability, particularly acid resistance may be lowered, and electrical insulation may be lowered. The total content of K 2 O and Na 2 O is preferably 0.8 mol% or more and 5 mol% or less.
なお、ガラス粉末は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、ガラス転移点(Tg)等の諸特性を満たす範囲で他の成分を含有することができる。他の成分を含有する場合、その合計した含有量は10mol%以下であることが好ましい。 In addition, glass powder is not necessarily limited to what consists only of the said component, Other components can be contained in the range with which various characteristics, such as a glass transition point (Tg), are satisfy | filled. When other components are contained, the total content is preferably 10 mol% or less.
ガラス粉末は、上記したような組成を有するガラスを溶融法によって製造し、乾式粉砕法や湿式粉砕法によって粉砕して得られる。湿式粉砕法の場合、溶媒として水またはエチルアルコールを用いることが好ましい。粉砕機としては、例えばロールミル、ボールミル、ジェットミル等が挙げられる。 The glass powder is obtained by producing glass having the above composition by a melting method and pulverizing it by a dry pulverization method or a wet pulverization method. In the case of the wet pulverization method, it is preferable to use water or ethyl alcohol as a solvent. Examples of the pulverizer include a roll mill, a ball mill, and a jet mill.
ガラス粉末の50%粒径(D50)は0.5μm以上2μm以下であることが好ましい。ガラス粉末の50%粒径が0.5μm未満の場合、ガラス粉末が凝集しやすく取り扱いが困難になるばかりでなく、均一分散が困難になる。一方、ガラス粉末の50%粒径が2μmを超える場合には、ガラス軟化温度の上昇や焼結不足が発生するおそれがある。粒径は、例えば粉砕後に必要に応じて分級して調整してもよい。なお、本明細書において、粒径はレーザ回折・散乱法による粒子径測定装置により得られる値をいう。 The 50% particle size (D 50 ) of the glass powder is preferably 0.5 μm or more and 2 μm or less. When the 50% particle size of the glass powder is less than 0.5 μm, the glass powder tends to aggregate and difficult to handle, and uniform dispersion becomes difficult. On the other hand, when the 50% particle size of the glass powder exceeds 2 μm, the glass softening temperature may increase or the sintering may be insufficient. The particle diameter may be adjusted by classification as necessary after pulverization, for example. In the present specification, the particle diameter means a value obtained by a particle diameter measuring apparatus using a laser diffraction / scattering method.
セラミックスフィラーとしては、従来からLTCC基板の製造に用いられるものが使用でき、例えばアルミナ粉末、ジルコニア粉末、またはアルミナ粉末とジルコニア粉末との混合物等を好適に使用できる。特に、アルミナ粉末とともに、アルミナよりも高い屈折率を有するセラミックスの粉末(以下、高屈折率フィラーと示す。)を使用することが好ましい。 As the ceramic filler, those conventionally used for the production of LTCC substrates can be used. For example, alumina powder, zirconia powder, or a mixture of alumina powder and zirconia powder can be suitably used. In particular, it is preferable to use a ceramic powder (hereinafter referred to as a high refractive index filler) having a higher refractive index than alumina together with the alumina powder.
高屈折率フィラーは、焼結体(基板)の反射率を向上させるための成分であり、例えばチタニアフィラー、ジルコニアフィラー、安定化ジルコニアフィラー等が挙げられる。アルミナフィラーの屈折率が1.8程度であるのに対して、チタニアフィラーの屈折率は2.7程度、ジルコニアフィラーの屈折率は2.2程度であり、アルミナフィラーに比べて高い屈折率を有している。これらのセラミックスフィラーの50%粒径(D50)は、0.5μm以上4μm以下であることが好ましい。 The high refractive index filler is a component for improving the reflectance of the sintered body (substrate), and examples thereof include titania filler, zirconia filler, and stabilized zirconia filler. While the refractive index of alumina filler is about 1.8, the refractive index of titania filler is about 2.7, and the refractive index of zirconia filler is about 2.2, which is higher than that of alumina filler. Have. These ceramic fillers preferably have a 50% particle size (D 50 ) of 0.5 μm or more and 4 μm or less.
このようなガラス粉末とセラミックスフィラーとを、例えばガラス粉末が30質量%以上50質量%以下、セラミックスフィラーが50質量%以上70質量%以下となるように配合し、混合することにより、ガラスセラミックス組成物が得られる。また、このガラスセラミックス組成物に、バインダー、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加することによりスラリーが得られる。 By mixing and mixing such glass powder and ceramic filler such that the glass powder is 30 mass% to 50 mass% and the ceramic filler is 50 mass% to 70 mass%, the glass ceramic composition is mixed. A thing is obtained. In addition, a slurry can be obtained by adding a binder and, if necessary, a plasticizer, a dispersant, a solvent, and the like to the glass ceramic composition.
バインダーとしては、例えばポリビニルブチラール、アクリル樹脂等を好適に使用できる。可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等を使用できる。溶剤としては、トルエン、キシレン、2−プロパノール、2−ブタノール等の有機溶剤を好適に使用できる。 As the binder, for example, polyvinyl butyral, acrylic resin and the like can be suitably used. As the plasticizer, for example, dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, butyl benzyl phthalate and the like can be used. As the solvent, organic solvents such as toluene, xylene, 2-propanol and 2-butanol can be suitably used.
このようにして得られたスラリーをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させて、3枚の本体用グリーンシート(上層用グリーンシート、下層用グリーンシートおよび内層用グリーンシート)を作製する。また、同様にして製造されたグリーンシートを、所定の形状に加工することにより、枠体用グリーンシートを作製する。 The slurry thus obtained is formed into a sheet by a doctor blade method or the like and dried to produce three green sheets for the main body (upper layer green sheet, lower layer green sheet and inner layer green sheet). . In addition, a green sheet for a frame is manufactured by processing the green sheet manufactured in the same manner into a predetermined shape.
(B)導体ペースト層形成工程
前記工程で作製された本体用グリーンシートの表面および内部に、配線導体層、外部電極端子、接続ビア、サーマルビア、放熱層等を形成するための導体ペースト層を形成する。すなわち、図6に示すように、上層用グリーンシート23において、素子搭載面に相当する搭載全体領域21の中央に、円形の第1の電極用導体ペースト層41を形成する。
(B) Conductive paste layer forming step A conductive paste layer for forming a wiring conductive layer, external electrode terminals, connection vias, thermal vias, heat dissipation layers, etc. on the surface and inside of the green sheet for main body produced in the above step. Form. That is, as shown in FIG. 6, a circular first electrode
また、この第1の電極用導体ペースト層41を囲むようにリング状の連結用導体ペースト層43を形成するとともに、8個の第2の電極用導体ペースト層42を、連結用導体ペースト層43から内側に延出するように等間隔で形成する。さらに、第1の電極用導体ペースト層41の中心部、および連結用導体ペースト層43の所定の位置に、接続ビア用の導体ペースト層7を上層用グリーンシート23を貫通して形成する。
In addition, a ring-shaped connecting
また、図7に示すように、内層用グリーンシート24においては、その上面に、放熱層用導体ペースト層9を形成するとともに、このグリーンシートを貫通するように、複数の接続ビア用導体ペースト層7と複数のサーマルビア用導体ペースト層8を形成する。
Further, as shown in FIG. 7, in the inner layer
さらに、図8に示すように、下層用グリーンシート25を貫通するように、複数の接続ビア用導体ペースト層7と複数のサーマルビア用導体ペースト層8を形成するとともに、下層用グリーンシート25の下面に、外部電極端子用の導体ペースト層6を形成する。なお、各グリーンシートには、多数の発光装置に対応する多数の領域が形成され、これらが最終の焼成工程の後に分割されるが、図6〜図8では、1個の発光装置に対応する一つ発光素子搭載用基板を形成するための領域を示すものとする。
Further, as shown in FIG. 8, a plurality of connection via conductor paste layers 7 and a plurality of thermal via conductor paste layers 8 are formed so as to penetrate the lower layer
第1および第2の電極用導体ペースト層41、42、連結用導体ペースト層43、接続ビア用導体ペースト層7、放熱層用導体ペースト層9、サーマルビア用導体ペースト層8、および外部電極端子用導体ペースト層6の形成方法としては、導体ペーストをスクリーン印刷により塗布、充填する方法が挙げられる。形成されるこれらの導体ペースト層の膜厚は、最終的に得られる第1および第2の電極、連結配線、接続ビア、放熱層、サーマルビアおよび外部電極端子の膜厚が所定の膜厚となるように調整される。
First and second electrode conductor paste layers 41 and 42, a connecting
導体ペーストとしては、例えば銅、銀、金等を主成分とする金属の粉末に、エチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。なお、上記金属粉末としては、銀粉末、銀と白金またはパラジウムからなる金属粉末が好ましく用いられる。 As the conductive paste, for example, a paste obtained by adding a vehicle such as ethyl cellulose to a metal powder mainly composed of copper, silver, gold or the like, and a solvent or the like as required can be used. In addition, as said metal powder, the metal powder which consists of silver powder and silver, platinum, or palladium is used preferably.
(C)積層工程
前記工程で得られた導体ペースト層付きグリーンシート(未焼成本体部材)を所定の順で重ね合わせ、さらに上層用グリーンシート23の上に枠体用グリーンシートを重ねた後、熱圧着により一体化する。こうして、未焼成基板が得られる。
(C) Laminating step After stacking the green sheet with conductor paste layer (unfired main body member) obtained in the above step in a predetermined order, and further stacking the frame green sheet on the upper layer
(D)焼成工程
上記工程で得られた未焼成基板について、必要に応じてバインダー等を脱脂後、ガラスセラミックス組成物等を焼結させるための焼成を行って発光素子搭載用基板1とできる。
(D) Firing process About the unbaked board | substrate obtained at the said process, after baking a binder etc. as needed, the baking for sintering a glass ceramic composition etc. can be performed and it can be set as the light emitting
例えば500℃以上600℃以下の温度で1時間以上10時間以下保持する条件で、脱脂できる。脱脂温度が500℃未満もしくは脱脂時間が1時間未満の場合、バインダー等を十分に除去できないおそれがある。一方、脱脂温度は600℃程度、脱脂時間は10時間程度とすれば、バインダー等を十分に除去でき、これを超えるとかえって生産性等が低下するおそれがある。 For example, degreasing can be performed under a condition of holding at a temperature of 500 ° C. to 600 ° C. for 1 hour to 10 hours. When the degreasing temperature is less than 500 ° C. or the degreasing time is less than 1 hour, the binder or the like may not be sufficiently removed. On the other hand, if the degreasing temperature is about 600 ° C. and the degreasing time is about 10 hours, the binder and the like can be sufficiently removed, and if it exceeds this, productivity and the like may be lowered.
また、焼成は、基体本体2の緻密な構造の獲得と生産性を考慮して、800℃〜930℃の温度範囲で適宜時間を調整できる。具体的には、850℃以上900℃以下の温度で20分以上60分以下保持することが好ましく、特に860℃以上880℃以下の温度が好ましい。焼成温度が800℃未満では、基体本体2が緻密な構造のものとして得られないおそれがある。一方、焼成温度は930℃を超えると基体本体2が変形するなど生産性等が低下するおそれがある。また、上記導体ペーストとして、銀を主成分とする金属粉末を含有する金属ペーストを用いた場合、焼成温度が880℃を超えると、過度に軟化するために所定の形状を維持できなくなるおそれがある。
In addition, in the firing, the time can be appropriately adjusted in a temperature range of 800 ° C. to 930 ° C. in consideration of obtaining a dense structure of the
このようにして発光素子搭載用基板1が得られるが、焼成後、必要に応じて搭載面に露出した配線導体層4(第1および第2の電極41、42)の表面を被覆するように、Ni/金メッキ等の、通常発光素子搭載用基板において導体保護用に用いられる導電性保護膜を配設することもできる。
Thus, the light-emitting
以上、発光素子搭載用基板1の製造方法について説明したが、枠体用グリーンシートは単一のグリーンシートからなる必要はなく、複数枚のグリーンシートを積層したものであってもよい。また、枠体用グリーンシートを除いた本体用グリーンシートの枚数も、必ずしも3枚である必要はなく、2枚あるいは4枚以上であってもよい。さらに、各部の形成順序等については、発光素子搭載用基板1の製造が可能な限度において適宜変更できる。
The method for manufacturing the light-emitting
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be described. The present invention is not limited to these examples.
実施例
以下に示す方法で、図4および図5に示す発光装置を製造した。
Example The light emitting device shown in FIGS. 4 and 5 was manufactured by the method described below.
まず、発光素子搭載用基板1の基板本体2を作製するための本体用グリーンシート(上層用グリーンシート、下層用グリーンシート、および内層用グリーンシート)を作製した。これらのグリーンシートの作製においては、まず、SiO2が60.4mol%、B2O3が15.6mol%、Al2O3が6mol%、CaOが15mol%、K2Oが1mol%、Na2Oが2mol%となるように原料を配合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて1600℃で60分間溶融させた後、この溶融状態のガラスを流し出し冷却した。このガラスをアルミナ製ボールミルにより40時間粉砕して基板本体用ガラス粉末を製造した。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。
First, main body green sheets (upper layer green sheet, lower layer green sheet, and inner layer green sheet) for manufacturing the
次いで、このガラス粉末が38質量%、アルミナフィラー(昭和電工社製、商品名:AL−45H)が38質量%、ジルコニアフィラー(第一稀元素化学工業社製、商品名:HSY−3F−J)が24質量%となるように配合し、混合することによりガラスセラミックス組成物を製造した。このガラスセラミックス組成物50gに、有機溶剤(トルエン、キシレン、2−プロパノール、2−ブタノールを質量比4:2:2:1で混合したもの)15g、可塑剤(フタル酸ジ−2−エチルヘキシル)2.5g、バインダーとしてのポリビニルブチラール(デンカ社製、商品名:PVK#3000K)5g、さらに分散剤(ビックケミー社製、商品名:BYK180)を配合し、混合してスラリーを調製した。 Next, 38% by mass of this glass powder, 38% by mass of alumina filler (manufactured by Showa Denko KK, trade name: AL-45H), zirconia filler (manufactured by Daiichi Rare Element Chemical Industries, trade name: HSY-3F-J) ) Was mixed so as to be 24% by mass, and mixed to produce a glass ceramic composition. 50 g of this glass ceramic composition, 15 g of an organic solvent (toluene, xylene, 2-propanol, 2-butanol mixed at a mass ratio of 4: 2: 2: 1), plasticizer (di-2-ethylhexyl phthalate) 2.5 g of polyvinyl butyral (trade name: PVK # 3000K, manufactured by Denka) as a binder and 5 g of a dispersant (trade name: BYK180, manufactured by Big Chemie) were further blended and mixed to prepare a slurry.
このスラリーをPETフィルム上にドクターブレード法により塗布し、乾燥させたグリーンシートを焼成後の厚さが0.5mmになるように積層し、本体用グリーンシートを製造した。また、本体用グリーンシートと同様にして製造されたグリーンシートを、所定の形状に加工することにより枠体用グリーンシートを作製した。 This slurry was applied onto a PET film by a doctor blade method, and the dried green sheet was laminated so that the thickness after firing was 0.5 mm to produce a green sheet for a main body. Further, a green sheet for a frame was manufactured by processing a green sheet manufactured in the same manner as the green sheet for a main body into a predetermined shape.
一方、導電性金属粉末(大研化学工業社製、商品名:S550)、ビヒクルとしてのエチルセルロースを質量比85:15の割合で配合し、固形分が85質量%となるように溶剤としてのαテレピネオールに分散後、磁器乳鉢中で1時間混練し、さらに三本ロールにて3回分散して金属ペースト(導体ペースト)を製造した。 On the other hand, conductive metal powder (manufactured by Daiken Chemical Industry Co., Ltd., trade name: S550) and ethyl cellulose as a vehicle are blended at a mass ratio of 85:15, and α as a solvent so that the solid content is 85 mass%. After being dispersed in terpineol, the mixture was kneaded in a porcelain mortar for 1 hour, and further dispersed three times with a three roll to produce a metal paste (conductor paste).
本体用グリーンシートのうちの1枚(上層用グリーンシート23)の上面に、前記導体ペーストを図6に示すパターンでスクリーン印刷することにより、第1の電極用、第2の電極用および連結用の各導体ペースト層41,42,43を形成するとともに、接続ビアに相当する部分に孔空け機を用いて直径0.15mmの貫通孔を形成し、スクリーン印刷法により導体ペーストを充填して接続ビア用導体ペースト層7を形成した。
On the upper surface of one of the green sheets for the main body (upper green sheet 23), the conductor paste is screen-printed with the pattern shown in FIG. 6 so as to be used for the first electrode, the second electrode, and the connection. Are formed, and a through hole having a diameter of 0.15 mm is formed in a portion corresponding to a connection via using a hole puncher, and the conductive paste is filled by a screen printing method to be connected. A via
また、内層用グリーンシート24の上面に、導体ペーストを図7に示すパターンでスクリーン印刷することにより、放熱層用の導体ペースト層9を形成するとともに、サーマルビア並びに接続ビアに相当する部分に孔空け機を用いて直径0.2mmおよび直径0.15mmの貫通孔をそれぞれ形成し、スクリーン印刷法により導体ペーストを充填してサーマルビア用導体ペースト層8および接続ビア用導体ペースト層7を形成した。
Further, the
さらに、下層用グリーンシート25の下面に、導体ペーストを図8に示すパターンでスクリーン印刷することにより、外部電極端子用の導体ペースト層6を形成するとともに、サーマルビア並びに接続ビアに相当する部分に孔空け機を用いて直径0.2mmおよび直径0.15mmの貫通孔をそれぞれ形成し、スクリーン印刷法により導体ペーストを充填してサーマルビア用導体ペースト層8および接続ビア用導体ペースト層6を形成した。
Furthermore, the
なお、各導体ペースト層は、焼成して得られる発光素子搭載用基板1に、8個の2ワイヤタイプのLED素子のような発光素子が搭載されワイヤボンディングにより電気的に接続された場合に、これらの素子が電気的に並列に接続されるように形成されていた。また、上層用グリーンシート23の上面(搭載面)に形成された第1の電極用導体ペースト層41および第2の電極用導体ペースト層42は、これらが焼成されて形成される第1の電極41と第2の電極42との間の環状の領域に、0.61mm×0.61mmの正方形状の8個の搭載部5を、略等間隔で配設できるように形成されていた。
Each conductive paste layer is mounted on a light-emitting
なお、各搭載部5は0.61mm×0.61mmの正方形状を有するので、8個の搭載部5の面積の総計は2.98mm2となっていた。最終的に得られる発光素子搭載用基板1の搭載可能領域の面積は、後述するように10.8mm2であるので、搭載部5の面積の総計は、搭載可能領域の面積の28%であった。
Since each mounting
次いで、こうして作製された導体ペースト層付き本体用グリーンシート(未焼成本体部材)を所定の順で重ね合わせ、さらに上層用グリーンシートの上に枠体用グリーンシートを、底面が略円形の搭載全体領域21を構成するキャビティが形成されるように重ねた後、熱圧着により一体化した。こうして、未焼成基板が得られた。
Next, the green sheets for the main body with conductor paste layers (unfired main body members) produced in this way are superposed in a predetermined order, and further, the green sheet for the frame body is placed on the upper layer green sheet, and the entire mounting whose bottom surface is substantially circular After overlapping so as to form a cavity constituting the
こうして得られた未焼成基板を、550℃で5時間保持して脱脂し、さらに870℃で30分間保持して焼成して、発光素子搭載用基板1を製造した。得られた発光素子搭載用基板1は、平面形状が縦5mm×横5mmの正方形で0.5mmの厚さを有し、枠体3の高さは0.5mm、基板の辺の中央部の位置での枠体3の幅は0.5mmであった。
The green substrate thus obtained was degreased by holding at 550 ° C. for 5 hours, and further held and fired at 870 ° C. for 30 minutes to produce a light emitting
そして、枠体3に囲まれたキャビティの底面である搭載全体領域21の面積は12.6mm2であり、この搭載全体領域21内に形成された第1の電極41および第2の電極42の面積の総計は1.8mm2であった。したがって、搭載全体領域21から第1の電極41および第2の電極42を除いた搭載可能領域の面積は10.8mm2となり、前記した8個の搭載部5の総面積2.98mm2は、この搭載可能領域の面積の28%を占めていた。
The area of the entire mounting
次に、上記で作製した発光素子搭載用基板1の8箇所の搭載部5に、それと同形同サイズの2ワイヤタイプのLED素子8個を配置し、搭載した。具体的には、8箇所の搭載部5にそれぞれLED素子(エピスター社製、商品名:ES−CEBLV24)をダイボンド材(信越化学工業社製、商品名:KER−3000−M2)により固定し、各LED素子が有する一対の電極をボンディングワイヤ12によってそれぞれ第1の電極41と第2の電極42に電気的に接続した。こうして8個のLED素子が電気的に並列に接続されるようにした。さらに、封止剤(信越化学工業社製、商品名:SCR−1016A)を用いて封止層13を形成した。
Next, eight 2-wire type LED elements of the same shape and size were arranged and mounted on the eight mounting
こうして得られた発光装置10について、相対外部量子効率を、搭載全体領域21の全体を反射率95%の銀反射膜で覆った以外は実施例と同様に構成された発光装置の外部量子効率(基準外部量子効率)を100としたときの相対値として求めたところ、96という極めて高い値が得られた。
With respect to the light-emitting
なお、外部量子効率は、スペクトラコープ社製LED全光束測定装置SOLIDLAMBDA・CCD・LED・MONITOR・PLUSを用いて、全光束を測定した。積分球は6インチ、電圧/電流発生器としてはアドバンテスト社製R6243を用いた。またLED素子には960mAを印加して測定した。 In addition, the external quantum efficiency measured the total luminous flux using Spectra Corp LED total luminous flux measuring device SOLIDLAMBDA, CCD, LED, MONITOR, PLUS. The integrating sphere used was 6 inches, and R6243 manufactured by Advantest Corporation was used as the voltage / current generator. The LED element was measured by applying 960 mA.
本発明によれば、2ワイヤタイプの発光素子を複数個、電気的に並列接続するように搭載するためのLTCC基板において、発光素子の搭載部の面積の総計を搭載可能領域の面積の10〜35%とし、かつ相対外部量子効率が90以上(基準外部量子効率を100とする。)になるように構成されているので、この基板を使用して発光装置とした場合に、光取り出し効率が良好であり、高輝度に発光させることができる。そして、このような発光素子搭載用基板を用いた本発明の発光装置は、例えば、携帯電話や大型液晶ディスプレイ等のバックライト、自動車用あるいは装飾用の照明、その他の光源として好適に使用できる。 According to the present invention, in an LTCC substrate for mounting a plurality of two-wire type light emitting elements so as to be electrically connected in parallel, the total area of the mounting portions of the light emitting elements is 10 to 10 times the area of the mountable region. 35% and the relative external quantum efficiency is 90 or more (reference external quantum efficiency is 100). Therefore, when this substrate is used as a light emitting device, the light extraction efficiency is high. It is good and can emit light with high luminance. And the light-emitting device of this invention using such a light emitting element mounting substrate can be used conveniently as backlights, such as a mobile telephone and a large sized liquid crystal display, the illumination for motor vehicles or decoration, and another light source, for example.
1…発光素子搭載用基板、2…基板本体、3…枠体、4…配線導体層、5…搭載部、6…外部電極端子、7…接続ビア、8…サーマルビア、9…放熱層、10…発光装置、11…発光素子、12…ボンディングワイヤ、13…封止層、21…搭載全体領域、41…第1の電極、42…第2の電極。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、前記発光素子が搭載される搭載部を含む搭載面を有する基板本体と、
前記基板本体の搭載面に、前記各発光素子が有する一対の電極のそれぞれとワイヤボンディングにより接続されるように設けられた配線導体層とを有し、
前記複数の発光素子の搭載部の面積の総計が、前記搭載面において発光素子が搭載可能な領域の面積の10〜35%であり、かつ相対外部量子効率が、前記搭載可能な領域に前記配線導体層の形成部を加えた搭載全体領域を反射率95%の銀反射膜で覆った場合の外部量子効率を100とした値で、90以上であることを特徴とする発光素子搭載用基板。 A light emitting element mounting substrate for mounting a plurality of light emitting elements in which a pair of electrodes are connected to the substrate by wire bonding so as to be electrically connected in parallel,
A substrate body comprising a sintered body of a glass ceramic composition containing glass powder and a ceramic filler, and having a mounting surface including a mounting portion on which the light emitting element is mounted;
A wiring conductor layer provided on the mounting surface of the substrate main body so as to be connected to each of the pair of electrodes of the light emitting elements by wire bonding,
The total area of the mounting portions of the plurality of light emitting elements is 10 to 35% of the area of the mounting surface where the light emitting elements can be mounted, and the relative external quantum efficiency is the wiring in the mountable area. A light-emitting element mounting substrate, wherein the external quantum efficiency when the entire mounting area including the conductor layer forming portion is covered with a silver reflective film having a reflectance of 95% is 90 or more.
前記発光素子搭載用基板の前記搭載部に搭載され、一対の電極がともにワイヤボンディングにより前記配線導体層に接続された、複数個の発光素子
を備えたことを特徴とする発光装置。 The light emitting element mounting substrate according to any one of claims 1 to 4,
A light emitting device comprising: a plurality of light emitting elements mounted on the mounting portion of the light emitting element mounting substrate and having a pair of electrodes connected to the wiring conductor layer by wire bonding.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010173133A JP2012033781A (en) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | Substrate for mounting light emitting element, and light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010173133A JP2012033781A (en) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | Substrate for mounting light emitting element, and light emitting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012033781A true JP2012033781A (en) | 2012-02-16 |
Family
ID=45846818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010173133A Withdrawn JP2012033781A (en) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | Substrate for mounting light emitting element, and light emitting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012033781A (en) |
-
2010
- 2010-07-30 JP JP2010173133A patent/JP2012033781A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5640632B2 (en) | Light emitting device | |
JP5729375B2 (en) | Light emitting device | |
JP5742353B2 (en) | Light emitting element substrate and light emitting device | |
JP2011228653A (en) | Substrate for light-emitting element and light-emitting device | |
JP5499960B2 (en) | Element substrate, light emitting device | |
WO2011092945A1 (en) | Substrate for mounting light emitting element, method for producing same, and light emitting device | |
JP5644771B2 (en) | Light emitting element substrate and light emitting device | |
JPWO2012067203A1 (en) | Light emitting element substrate and light emitting device | |
JP2014067965A (en) | Light-emitting device | |
JP5725029B2 (en) | Light emitting element mounting substrate and light emitting device | |
JP2012074478A (en) | Substrate for light emitting element, and light emitting device | |
JP5812092B2 (en) | Light emitting element substrate and light emitting device | |
JP2012209310A (en) | Substrate for light-emitting element, and light-emitting device | |
JP2013239546A (en) | Substrate for mounting light emitting element and light emitting device | |
JP2012033781A (en) | Substrate for mounting light emitting element, and light emitting device | |
JP2013183129A (en) | Substrate for mounting light emitting element and light emitting device | |
JP2011176303A (en) | Substrate for mounting light emitting element and method for manufacturing the same | |
JP2012248593A (en) | Light-emitting element substrate and light-emitting device | |
JP2011176302A (en) | Substrate for mounting light emitting element and method for manufacturing the same | |
JP2011228652A (en) | Substrate for light-emitting element and light-emitting device | |
JP2015070088A (en) | Substrate for light-emitting element and light-emitting device | |
JP2012238855A (en) | Substrate for light emitting element and light emitting device | |
JP2011176110A (en) | Substrate for light emitting element and light emitting device | |
JP2012099534A (en) | Element substrate and light-emitting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20131001 |