JP2014053547A - Led用セラミックパッケージ用ペースト - Google Patents

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Abstract

【課題】 LED用セラミックパッケージの光反射面の形成に用いることが可能なAg含有ペーストにおいて、グリーンシートと同時に焼成しても反りが少ないセラミック多層基板を形成することができ、かつ、光反射面の反射率の低下も抑制する。
【解決手段】 本発明に係るLED用セラミックパッケージ用ペーストは、LED用セラミックパッケージを製造する際に、セラミックグリーンシートに塗工され、当該セラミックグリーンシートと同時焼成されるものであり、(A)Ag粉末と、(C)有機ビヒクルと、を含有し、(A)Ag粉末の含有量が、70〜85重量%の範囲内である。さらに、(B)Ag2 O粉末を含有することが好ましく、この場合、(A)および(B)の含有量の合計が70〜85重量%の範囲内であり、かつ、(B)の含有量が35重量%以下であると好ましい。
【選択図】 なし

Description

本発明は、発光ダイオード(LED)を実装するLED発光装置に用いられるセラミックパッケージに用いられるペーストに関し、特に、セラミックパッケージ内に実装されるLED素子の光を反射させる光反射面を形成するために好ましく用いられる、Ag粉末を含有するペーストに関する。
LEDは、消費電力が少なく長寿命等の観点から環境負荷を大幅に減らせるという利点も有するため、近年、照明等の分野で注目されている。特に、高輝度青色LEDが開発されたことにより高輝度白色光を得られるようになったことから、例えば、車のヘッドライト等といった、これまで適用されていなかった幅広い分野への応用が測られている。
一般にLEDは、LED用パッケージに実装されて使用されるので、LED用パッケージは、LED素子から取り出される発光について、その光束の輝度、視野角等の最終特性に大きな影響を及ぼす。光束の輝度あるいは視野角等を制御するために、LED用パッケージには光反射面が設けられる。この光反射面の形成には、さまざまな手法が知られているが、一つの例として、Agを主たる材料とする光反射膜を用いる方法が挙げられる。
ここで、LED用パッケージの種類としては、代表的には、樹脂パッケージタイプとセラミックパッケージタイプとを挙げることができる。このうち、セラミックパッケージタイプは、一般に、樹脂パッケージタイプと比較して、耐久性、耐熱性、放熱性等に優れているため、高い信頼性を発揮できるものであるということができる。
セラミックパッケージタイプのLED用パッケージ(以下、LED用セラミックパッケージと称する。)は、セラミック板となるセラミックグリーンシートを焼成することにより形成され、多くの場合、複数のセラミックグリーンシートを積層して焼成したセラミック多層基板となっている。セラミックグリーンシート(以下、適宜「グリーンシート」と略す。)は、一般に、ガラスフリット成分とセラミック成分とを混合したものであり、ガラスフリット成分の融点が相対的に低いことから、これを利用して低温度で焼成することにより、焼結体であるセラミック基板を形成することができる。
Agを含む光反射膜を備えるLEDセラミックパッケージは、例えば、特許文献1に開示されている。具体的には、特許文献1に開示されるLED用セラミックパッケージは、Ag含有率が90質量%以上の金属材からなり、LED素子の実装領域であるキャビティに形成されたメタライズ層上に形成されたフィレット(fillet)を備えている。このフィレットは、LED素子からの発光光束を所定の方向に反射する光反射面を有しており、この光反射面は、純Ag製のフィレットの表面であってもよいし、平滑性の高いフィレットの表面に施されたAgメッキの表面であってもよい。
特開2006−41179号公報
特許文献1に開示されるLED用セラミックパッケージは、フィレットそのものが90質量%以上のAgを含んでいること、フィレットの光反射面がAgメッキの表面である場合には別途メッキ工程が必要となることから、材料的にも工程的にもコストが高くなる傾向にある。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、グリーンシートを焼成することによって製造されるLEDセラミックパッケージを、より低コストかつ簡素な工程で製造することが可能な技術を提供することを目的とする。
本発明に係るLED用セラミックパッケージ用ペーストは、前記の課題を解決するために、LED用セラミックパッケージを製造する際に、セラミックグリーンシートに塗工され、当該セラミックグリーンシートと同時焼成されるペーストであって、(A)Ag粉末および(C)有機ビヒクルを含有する構成を有している。
前記構成によれば、(A)Ag粉末および(C)有機ビヒクルを含有するペーストを用いれば、光反射面等の光学的な性質が必要な部位についても、ビアホールの充填または配線形成等の導電性が必要な部位についても、同じペーストで形成することができる。しかも、これら部位はセラミック基板となるグリーンシート上にペーストを塗工した上で同時焼成することで一括して形成することができる。それゆえ、特に、複数のセラミック層で構成されるセラミック多層基板を用いたLED用セラミックパッケージを低コストかつ簡素な手法で製造することができる。
前記構成のLED用セラミックパッケージ用ペーストにおいては、前記(A)Ag粉末の平均粒径が1〜9μmの範囲内である構成であってもよい。
また、前記構成のLED用セラミックパッケージ用ペーストにおいては、前記(A)Ag粉末の含有量が、70〜85重量%の範囲内である構成であってもよいし、あるいは、さらに(B)Ag2 O粉末を含有し、前記(A)Ag粉末および前記(B)Ag2 O粉末の含有量の合計が、70〜85重量%の範囲内であり、かつ、前記(B)Ag2 O粉末の含有量が35重量%以下である構成であってもよい。
前記構成によれば、(A)Ag粉末および/または(B)Ag2 O粉末の含有量を前記の通り設定することで、セラミック基板となるグリーンシート上にペーストを塗工した上で同時焼成しても、セラミック基板の反りを有効に抑制できるとともに、例えば光反射膜をペーストから作製する場合には、その反射率も良好なものとすることができる。
また、前記構成のLED用セラミックパッケージ用ペーストにおいては、さらに、(D−1)モリブデン化合物または(D−2)シロキサン化合物を、1〜2重量%の範囲内で含有する構成であってもよい。
また、前記構成のLED用セラミックパッケージ用ペーストにおいては、前記(B)Ag2 O粉末の平均粒径が、10〜25μmの範囲内である構成であってもよい。
また、また、前記構成のLED用セラミックパッケージ用ペーストにおいては、前記セラミックグリーンシートにおける光反射面となる箇所の面に塗工され、光反射膜を形成するために用いられる構成であってもよい。
また、前記構成のLED用セラミックパッケージ用ペーストにおいては、形成された前記光反射膜の反射率が、波長400〜800nmの範囲内の光において90%以上である構成であってもよい。
このように本発明では、グリーンシートを焼成することによって製造されるLEDセラミックパッケージを、より低コストかつ簡素な工程で製造することが可能となる、という効果を奏する。
本発明に係るLED用セラミックパッケージの構成の一例を示す模式的断面図である。 実施例および比較例で行った、セラミック基板の反り量の測定を説明する模式図である。 (a)〜(d)は、それぞれ実施例1ないし4のLED用セラミックパッケージ用ペーストを用いて形成した光反射膜について、成分の違いによる表面の違いを電子顕微鏡写真として示す図である。
本発明に係るLED用セラミックパッケージ用ペーストは、セラミックグリーンシート(グリーンシート)上に塗膜を形成して同時焼成して使用可能なペーストであって、(A)Ag粉末および(C)有機ビヒクルを含有しており、さらに(B)Ag2 O粉末を含有してもよい。これら各成分のうち、(A)Ag粉末の含有量、または(A)Ag粉末および(B)Ag2 O粉末の含有量の合計が70〜85重量%であり、(B)Ag2 O粉末単独の含有量が0〜35重量%であれば、焼成後のセラミック基板の反りを少なくできるため好ましい。加えて、セラミック基板の反りをさらに抑制するために、(D−1)モリブデン化合物または(D−2)シロキサン化合物を1〜2重量%の範囲内で含有してもよい。
以下、本発明の特に好ましい実施の形態を具体的に説明する。なお、以下の説明では、セラミックグリーンシートを前述したとおり「グリーンシート」と略す。また、LED用セラミックパッケージ用ペーストについても、適宜、「LEDパッケージ用ペースト」と略す。
[(A)Ag粉末]
本発明に係るLEDパッケージ用ペーストは、少なくとも(A)Ag粉末を含有している。この(A)Ag粉末としては、焼成用の各種ペーストで用いられるどのようなAg粉末を用いてもよいが、LED用セラミックパッケージの光反射膜を形成する目的であれば、化学的還元法またはアトマイズ法により製造されたAg粉末が特に好適に用いられる。化学的還元法またはアトマイズ法により製造されたAg粉末を用いることで、後述するように、グリーンシート上に塗工して同時焼成しても焼成後のセラミック基板の反りを特に有効に抑制することができる。言い換えれば、Ag粉末として、化学的還元法またはアトマイズ法で製造されたものを用いれば、LEDパッケージ用ペーストの焼成時の収縮率をグリーンシートの収縮率に近付けることができるので、焼成後のセラミック基板の反りを有効に抑えることができる。
化学的還元法またはアトマイズ法としては具体的には特に限定されず、公知の各種方法を好適に用いることができる。例えば、化学的還元法としては、酸化物還元法、塩化物還元法等が挙げられ、アトマイズ法としては、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、真空アトマイズ法等を好適に用いることができる。アトマイズ法に関しては、例えば、参考文献1:特開平11−163487号公報、または参考文献2:特開2008−282612号公報(いずれの参考文献も本明細書中に参考として援用される)に見出される。
(A)Ag粉末の平均粒径は、1〜9μmの範囲内であればよく、2〜7μmの範囲内であればより好ましい。また、(A)Ag粉末の最大粒径は40μm以下であると好ましい。平均粒径がこの範囲内であれば、光反射膜の反射率を十分高くすることができる。また、最大粒径が40μm以下であれば、LEDパッケージ用ペーストをグリーンシート上にスクリーン印刷法により塗工する場合、メッシュスクリーンを十分に通過させることができる。
なお、本発明おける平均粒径とは、銀粉末をマイクロトラック社(Microtrac Inc.)製レーザ回折式粒度分布測定装置で測定したときの累積頻度が50容積%での粒径をいうものとする。
本発明に係るLEDパッケージ用ペーストは、後述するように、(A)Ag粉末以外に(B)Ag2 O粉末を含有してもよい。これら(A),(B)の各粉末をまとめて「Ag成分」とすれば、LEDパッケージ用ペースト中のAg成分の含有量は70〜85重量%の範囲内であることが好ましく、80〜85重量%の範囲内であることがより好ましい。Ag成分が(A)Ag粉末のみであれば、LEDパッケージ用ペースト中の(A)Ag粉末の含有量が70〜85重量%の範囲内であればよい。
Ag成分の含有量がこの範囲内であれば、焼成時にAgが良好に収縮して焼成体(すなわち光反射膜)の表面が適切に焼き締まる。その結果、光反射面となる光反射膜の表面には、電子顕微鏡レベルで観察可能な空孔の数が少なくなり、それゆえ良好な反射率を実現することができる。しかも、Agの焼成時の収縮率および収縮挙動を、グリーンシートの収縮率および収縮挙動に近付けることが可能となるので、光反射膜の反射率を十分高くすることができるだけでなく、セラミック基板の反りを抑制することも可能となっている。
ところで、一般に、グリーンシートに焼成ペーストを塗工して同時焼成すると、グリーンシートの焼結挙動と焼成ペーストの焼結挙動とが異なり、それぞれの収縮率も異なるため、得られるセラミック基板に反りが生じることが知られている。このような反りを抑制する技術としては、例えば、前記参考文献1あるいは参考文献3:特開平3−284896号公報に開示されるように、焼成ペーストに含有されるAg粉末として、化学的還元法またはアトマイズ法により製造されたものを用いる手法も知られている。
ただし、これらの技術は、セラミック基板の反りの抑制のみに重点が置かれているので、一般的な「セラミック多層回路基板」の反りを有効に抑制することができるが、本発明におけるLED用セラミックパッケージの光反射膜のように所定の反射率を必要とする用途には有効に用いることができない。実際、例えば参考文献1では、反りの抑制と反射率の向上とを両立させることが困難である。
具体的には、後述する実施例23に示すように、参考文献1のようにペースト中のAg粉末の含有量が50重量%であれば、90%以上の良好な反射率を得ることができない。これに対して、本発明では、Ag成分の含有量は70〜85重量%の範囲内であればよいので、セラミック基板の反りの抑制と光反射膜の反射率の向上とを両立することができる。
[(B)Ag2 O粉末]
本発明に係るLEDパッケージ用ペーストは、Ag成分として、前記(A)Ag粉末を含有していればよいが、さらに(B)Ag2 O粉末を含有していることが好ましい。ここで、Ag成分の含有量は、前述したように70〜85重量%の範囲内であればよいため、Ag成分として(B)Ag2 O粉末を含有していれば、(A)Ag粉末および(B)Ag2 O粉末の含有量の合計が70〜85重量%の範囲内であればよい。ただし、(B)Ag2 O粉末は、35重量%以下であることが好ましい。
LEDパッケージ用ペーストがAg成分として(B)Ag2 O粉末を含有していると、Ag2 Oの還元反応により光反射膜の表面をより一層適切に焼き締めることが可能となる。具体的には、約300℃でAg2 Oに還元反応が起こるが、この還元反応により酸素が発生する(2Ag2 O−>4Ag+O2 )。発生したO2 は、LEDパッケージ用ペースト中の樹脂成分((C)有機ビヒクル)と反応して、その分解を促進する(脱バインダー処理)とともに、焼成中にO2 が排出されることからAgの収縮量が相対的に大きくなり、光反射膜の表面が良好に焼き締まる。その結果、表面の空孔がさらに減少し、Agが密な光反射面を形成することができる。
また、後述するように、LEDパッケージ用ペーストは、セラミック基板の反りをより一層有効に抑制するための添加剤としてモリブデン化合物またはシロキサン化合物を添加することができるが、これら添加剤が焼成時に表面に露出していても、O2 の排出により内部に取り込まれる。これにより、添加剤によってセラミック基板の反りを有効に抑制できるとともに、添加剤の露出面積を低減できるので光反射膜の反射率を向上することができる。
なお、(B)Ag2 O粉末の含有量がペースト中35重量%を超えると、還元反応によるO2 の排出量が多くなりすぎることがある。そのため、Agの焼結による収縮が大きくなりすぎるおそれがあり、その結果、光反射膜の表面に焼き縮みに由来する空孔が形成され、当該表面(光反射面)の反射率が低下する傾向にある。
ここで、本発明では、Ag成分として少なくとも(A)Ag粉末を含有していればよいので、LEDパッケージ用ペーストは(B)Ag2 O粉末を含有していなくてもよい。したがって、(B)Ag2 O粉末の含有量は0〜35重量%の範囲内であればよい。つまり(B)Ag2 O粉末の上限は35重量%以下であればよい。なお、(B)Ag2 O粉末の下限は特に限定されないが1重量%以上であると好ましい。(B)Ag2 O粉末が1重量%未満であると、LEDパッケージ用ペーストの組成または焼成条件等にもよるが、(B)Ag2 O粉末が少なすぎるためAg2 Oの還元反応に由来する作用が十分に期待できない可能性がある。
また、(B)Ag2 O粉末の平均粒径も特に限定されないが、10〜25μmの範囲内であると好ましい。平均粒径の測定方法は、前記(A)Ag粉末と同様である。(B)Ag2 O粉末の平均粒径がこの範囲内であれば、(A)Ag粉末と(B)Ag2 O粉末とを良好に混合することができるので、(A)Ag粉末中に(B)Ag2 O粉末を良好に分散することができる。その結果、Ag2 Oの還元反応に由来する作用を光反射膜の表面全体に均一に発生させることが可能となり、反射率を良好に向上させることができる。
[(C)有機ビヒクル]
本発明に係るLEDパッケージ用ペーストは、前述したAg成分((A)Ag粉末および(B)Ag2 O粉末)以外に、(C)有機ビヒクルを含有している。当該(C)有機ビヒクルは、バインダー成分と有機溶剤とから構成されるが、本発明はこれに限定されず、バインダー成分および有機溶剤以外に「有機ビヒクル」として公知の各種成分を含有してもよい。
バインダー成分の種類は特に限定されず、焼結用ペーストの分野で公知の各種樹脂を用いることができるが、具体的には、例えば、エチルセルロース等を好適に用いることができる。
また、有機溶剤の種類も特に限定されず、焼結用ペーストの分野で公知の各種樹脂を用いることができるが、具体的には、例えば、ターピネオール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート等を好適に用いることができる。
LEDパッケージ用ペーストにおける(C)有機ビヒクルの含有量は特に限定されないが、15〜30重量%の範囲内であればよい。この範囲内であれば、スクリーン印刷等の塗工方法を用いてグリーンシートに好適に塗工できる物性が実現可能であるとともに、十分に脱バインダー処理ができ、また、光反射膜の表面におけるAgの焼結を良好なものとすることができる。
[その他の成分]
本発明に係るLEDパッケージ用ペーストは、前述したAg成分((A)Ag粉末および(B)Ag2 O粉末)、並びに(C)有機ビヒクル以外に、セラミック基板の反りを低減させる「反り抑制剤」としての各種化合物を含んでいてもよいし、焼成ペーストの分野で公知の他の添加剤を含んでいてもよい。
本発明における「反り抑制剤」は、LEDパッケージ用ペーストの焼成に伴うAgの収縮を加減し、グリーンシートの収縮挙動に近付けてセラミック基板の反りを抑えることができるものであればよく、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、(D−1)モリブデン化合物または(D−2)シロキサン化合物を挙げることができる。
(D−1)モリブデン化合物としては、具体的には、例えば、モリブデン(化学式:Mo)、酸化モリブデン(IV)(化学式:MoO2 ,二酸化モリブデン)、酸化モリブデン(VI)(化学式:MoO3 ,三酸化モリブデン)等が挙げられるが、中でも酸化モリブデン(VI)もしくはモリブデンが好適に用いられる。
(D−2)シロキサン化合物としては、シロキサン化合物(低分子)、シロキサンポリマー(高分子)等が挙げられるが、中でもメチルシロキサンポリマーが好適に用いられる。
これら(D−1)モリブデン化合物または(D−2)シロキサン化合物は、LEDパッケージ用ペーストを焼成したときにAgの焼結による収縮タイミングを遅らせることができる。それゆえ、LEDパッケージ用ペーストの収縮挙動をグリーンシートの焼結時の収縮挙動に近付けることが可能となるので、得られるセラミック基板の反りを低減することができる。
具体的には、(D−1)モリブデン化合物または(D−2)シロキサン化合物(説明の便宜上、まとめて(D)反り抑制剤と称する。)は、ペースト中でAgの焼結を抑制するように挙動する。それゆえ、これら(D)反り抑制剤をLEDパッケージ用ペーストに添加すると、Agの焼結抑制作用によってAgの焼結が高温側にずれることになる。これにより、LEDパッケージ用ペーストの焼成時の収縮挙動がグリーンシートの収縮挙動に近づくことになる。
ただし、これら(D)反り抑制剤は、通常、LEDパッケージ用ペーストの焼成物(光反射膜)の表面(光反射面)に露出する可能性がある。(D)反り抑制剤が表面に露出していると、LED素子からの発光を一部吸収してしまうため、光反射面の反射率が大きく低下する可能性がある。
しかしながら、本発明においては、Ag成分として、前述した平均粒径の(A)Ag粉末を前述した配合量で含有しているため、(D)反り抑制剤が光反射面に露出する可能性を有効に軽減することができる。特に(B)Ag2 O粉末を好適な範囲で含有していれば、Ag2 Oの還元反応により(D)反り抑制剤の露出を抑えることができるので、セラミック基板の反りの抑制と、光反射膜の反射率の向上とを両立することができる。
ここで、(D)反り抑制剤の含有量は特に限定されないが、(D−1)モリブデン化合物または(D−2)シロキサン化合物のいずれも、1〜2重量%の範囲内であると好ましい。1重量%未満であれば、(D−1)モリブデン化合物または(D−2)シロキサン化合物を添加しても十分に反りを抑制できない場合があり、2重量%を超えると、添加量に見合った反りの抑制が得られず、また、(D)反り抑制剤の添加量が多すぎて光反射面に露出する量が増加し、その結果、光反射膜の反射率を低減させる可能性がある。
なお、(D)反り抑制剤は、(B)Ag2 O粉末と併用することで、セラミック基板の反りの抑制と、光反射膜の反射率の向上とを十分に両立することができるが、(B)Ag2 O粉末を含有せずに(D)反り抑制剤のみを含有する場合、セラミック基板の反りを有効に抑制できても、光反射膜の反射率を十分に向上できない場合がある。
[ペーストの用途および使用]
本発明に係るLEDパッケージ用ペーストは、前述したように(A)Ag粉末および(C)有機ビヒクル、または、(A)Ag粉末および(B)Ag2 O粉末、並びに(C)有機ビヒクルを含有し、さらに(D−1)モリブデン化合物または(D−2)シロキサン化合物を含有していることが好ましいが、その調製方法(製造方法)は特に限定されず、焼成ペーストの分野で公知の方法を好適に用いることができる。
本実施の形態では、(A)〜(C)、並びに(D−1)または(D−2)の各成分を、好ましい含有量となるように配合し、公知の3本ロールミル等の混練装置を用いて混練および分散することにより調製することができる。また、必要に応じて、(C)有機ビヒクルを構成する有機溶剤を、混練後に適量添加して、粘度等を調節してもよい。
このようにして得られるLEDパッケージ用ペーストは、LED用セラミックパッケージ(LEDパッケージ)の製造に好適に用いることができ、特に、焼成後にセラミック基板となるグリーンシートと同時に焼成する用途に好適に用いることができる。
具体的には、例えば、(1)LED素子からの発光を所定方向に反射する光反射膜を形成するためのペースト、(2)セラミック基板となるグリーンシートのビアホールを充填するために用いられる導電性ペースト、(3)セラミック基板が多層基板である場合、各セラミック層の間に形成される内部配線層の形成に用いられる導電性ペースト、(4)セラミック基板の表面に形成される配線層の形成に用いられる導電性ペースト等が挙げられる。
LED用セラミックパッケージの具体的な構成は特に限定されないが、例えば、図1に示すように、LED素子11と、光反射膜兼端子12a,12bと、複数のセラミック層からなるセラミック多層基板13と、光反射膜14aと、セラミック多層基板13に形成される縦穴の半貫通孔15a,15b並びに貫通孔15cと、孔内導体16a,16cおよび内部配線層16bとを備えている構成のLEDパッケージ10が挙げられる。
図1に示す構成では、セラミック多層基板13は、LEDパッケージ10の裏面から順に、第一セラミック層131、第二セラミック層132、第三セラミック層133の3層構成となっており、LEDパッケージ10の表面には、第三セラミック層133によりLED素子11を実装する空間であるキャビティ14が形成されている。キャビティ14の底面は、第二セラミック層132の表面であって第三セラミック層133が存在しておらず、この底面は、LED素子11を実装するための実装面14bとなっている。また、第三セラミック層133における実装面14bの周囲には、傾斜面が形成され、この傾斜面に光反射膜14aが形成されている。
実装面14bには、金属パッド等で構成される光反射膜兼端子12a,12bが設けられており、この光反射膜兼端子12a,12bを介してLED素子11が実装される。また、光反射膜兼端子12a,12bは、セラミック多層基板13に形成される半貫通孔15a,15bを充填する孔内導体16aと、各セラミック層の間(図1では、第一セラミック層131と第二セラミック層132との間)に形成される内部配線層16bを介して導通可能に接続されている。したがって、LED素子11に対しては、孔内導体16aおよび内部配線層16bと、光反射膜兼端子12a,12bとを介して通電可能となっている。なお、貫通孔15cは、LED素子11からの発熱を放熱するために孔内導体16cが充填されている。
前記構成のLEDパッケージ10の製造方法は特に限定されないが、一般的には、(1)複数枚のグリーンシート(図1では、第一〜第三セラミック層131〜133となる各グリーンシート)に層間接続用にビアホール(半貫通孔15a,15b)をパンチングまたはレーザ加工等により形成し、(2)各グリーンシートのビアホールに穴埋め印刷法等により導電性ペーストを充填し、(3)各グリーンシート上に導電性ペーストを用いてスクリーン印刷法等により所定パターンのペースト層を形成し、(4)第三セラミック層133となるグリーンシートの光反射面となる箇所の面にLEDパッケージ用ペーストをスクリーン印刷等により塗工し、(5)これら複数枚のグリーンシートを積層して圧着し、その積層体を導電性ペーストおよびLEDパッケージ用ペーストとともに同時焼成する。
本発明では、前記(4)の工程により、光反射膜兼端子12a,12b、並びに光反射膜14aをLEDパッケージ用ペーストにより形成している。さらに、前記(2)または(3)の工程では、公知の導電性ペーストを用いて孔内導体16a,16cおよび内部配線層16bを形成してもよいし、本発明に係るLEDパッケージ用ペーストを用いて孔内導体16a,16cおよび内部配線層16bを形成することもできる。
なお、図1に示すLEDパッケージ10は、3層構成のセラミック多層基板13を備えているが、LEDパッケージの具体的構成はこれに限定されず、1層(単層)構成のセラミック基板を備えていてもよいし、4層以上の多層構成であってもよい。つまり、LEDパッケージが備える「セラミック基板」は、セラミック単層基板であってもよいし、複数層のセラミック多層基板であってもよい。
[本発明に係るペーストの有利な点]
本発明に係るLEDパッケージ用ペーストは、前述したように、(1)光反射膜の形成、(2)ビアホールの充填用、(3)多層セラミック基板の内部配線層の形成用、(4)セラミック基板表面の配線層形成用等に用いることができるが、これらの中でも、光反射膜を形成するペーストとして特に好適に用いることができる。
この点について具体的に説明すると、本発明に係るLEDパッケージ用ペーストを用いたLED用セラミックパッケージの製造方法は、まず、(1)セラミック単層となるグリーンシートのうち光反射面を有するシートに、光反射面となる箇所にAg含有ペーストを印刷し、(2)セラミック単層の間の電気的接続を形成するために、それぞれのグリーンシートのビアホール(スルーホール等)を形成し、(3)当該ビアホールに配線形成用の導電性ペーストを充填し、(4)これらセラミックグリーンシートを積層した上で、(5)一括して焼成する製造方法である。
ここで、前記製造方法で得られるLED用セラミックパッケージのセラミック多層基板は焼成後に反りが発生するという問題が生じる。グリーンシートの焼成時の収縮率とAg含有ペーストの焼成時の収縮率とは互いに異なっているため、焼成により前記反りが発生し、その結果、LED用セラミックパッケージに歪みが生じてしまう。この歪みは、LED素子から照射される発光の光束を不均一にさせる原因となるため、当該LED用セラミックパッケージを用いたLED照明装置では、光の指向性が損なわれることになる。
前記反りを低減させるためには、Ag含有ペーストに添加剤を加えることにより、その収縮のタイミングを変える方法が存在する。一例として、炭酸ルビジウム等のIa族もしくはIIa族金属の無機塩等が挙げられる。Ag含有ペーストの収縮のタイミングを変えることで、セラミック多層基板の反りを緩和することが可能である。ところが、LED素子からの発光が添加剤に吸収されることに加え、Ag含有ペーストで形成される光反射膜においては、その反射面の焼結状態が疎になるため、光反射膜の反射率が低減してしまう。
つまり、Ag含有ペーストを用いてLED用セラミックパッケージの光反射膜を形成する場合には、同時焼成におけるセラミック多層基板の反りを有効に抑制するだけでなく、光反射膜の反射率もある一定水準以上にする必要が生じるが、そのようなAg含有ペーストは従来知られていなかった。
したがって、本発明では、LEDセラミックパッケージを、より低コストかつ簡素な工程で製造可能とすることを目的とするだけでなく、LED用セラミックパッケージの光反射面の形成に用いることが可能であり、Agを含有するLED用セラミックパッケージ用ペーストにおいて、グリーンシートと同時に焼成しても反りが少ないセラミック多層基板を形成することができ、かつ、光反射面の反射率の低下も抑制することができる技術を提供することも目的とすることができる。
本発明に係るLEDパッケージ用ペーストは、(A)Ag粉末および(C)有機ビヒクルを含有する構成であり、この構成であれば、当該ペーストをグリーンシートの表面に印刷して同時焼成することで、光学的な性質が必要な部位(光反射面等)も、導電性が必要な部位(ビアホール充填、配線形成等)も形成することができる。しかも、前述したように(A)Ag粉末および/または(B)Ag2 O粉末の含有量を特定の範囲内に設定することで、グリーンシートと同時に焼成しても反りが少ないセラミック多層基板を形成することができ、かつ、光反射面の反射率の低下も抑制することが可能となる。
ここで、本発明に係るLEDパッケージ用ペーストにより形成される光反射膜兼端子12a,12b、並びに光反射膜14aは、波長400〜800nmの範囲内の光について、少なくとも80%以上の反射率を実現することができる。そして、90%以上の反射率を実現することができれば、高水準の反射率を実現したと判断することができる。なお、この場合の反射率は、波長400〜800nmの範囲の光の反射率のうち最低値(最低反射率)と平均値(平均反射率)との双方を指し、少なくとも一方の反射率が80%以上を達成することが可能であり、両方の反射率が90%以上であれば、高水準の反射率を実現できていると判断することができる。
また、本発明に係るLEDパッケージ用ペーストにおいて、同時焼成したときのセラミック基板の反りは、小さければ小さい方が好ましいが、一つの指標として、後述する実施例で作製した反り評価用基板試料において、反り量が1.0mm未満であれば反りが小さく好適であるとして「○」と評価し、1.0〜1.2mmの範囲内であれば適するとして「△」と評価し、1.2mmを超えていれば適さないとして「×」と評価している。反り量が大きく適さない場合、得られるLEDパッケージの歪みが大きくなり、LED素子から照射される発光の光束を不均一にさせる原因となって、光の指向性が損なわれるおそれがある。
このように、本発明に係るLEDパッケージ用ペーストは、前述した(A)〜(C)並びに(D−1)および(D−2)等の各成分を適宜含有しており、グリーンシートにおける光反射面となる箇所の面に塗工され、光反射膜を形成するために好適に用いることができる。
ここで、LEDパッケージの製造方法では、光反射膜を形成するために、グリーンシートにおける光反射面となる箇所の面に、LEDパッケージ用ペーストを塗工する工程と、複数のグリーンシートを積層してセラミック積層体を形成する工程と、前記セラミック積層体と塗工されたLED用セラミックパッケージ用ペーストとを同時焼成する工程と、を含んでいればよく、LEDパッケージ用ペーストを塗工する方法としてはスクリーン印刷を好適に用いることができるが、公知の他の塗工方向も好適に用いることができる。
本発明によれば、LEDパッケージの光反射面を、Ag粉末および有機ビヒクルを含有するLED用セラミックパッケージ用ペーストで形成するため、グリーンシートにおける光反射面となる箇所の面に塗工したり、ビアホールに充填したり、配線形成する個所に塗工したりした後に、当該グリーンシートと同時焼成することが可能となる。
その結果、光学的な性質が必要な部位も、導電性が必要な部位も一括で形成することができる。しかも、光反射面を形成するにあたっては、フィレット等のように多くの銀を用いる必要がなく、さらには、光反射面を形成するために銀メッキ等の工程を実施する必要がないため、より低コストかつ簡素な手法でLEDパッケージを製造することができる。
また、本発明によれば、LEDパッケージの光反射膜を、所定量の(A)Ag粉末を含むペースト、あるいは、所定量の(A)Ag粉末および(B)Ag2 O粉末を含むペーストで形成するので、セラミック基板となるグリーンシート上に光反射膜を塗工した上で同時焼成しても、セラミック基板の反りを有効に抑制できるとともに、例えば光反射膜の反射率も良好なものとすることができる。それゆえ、特に、複数のセラミック層で構成されるセラミック多層基板を用いたLED用セラミックパッケージを低コストかつ簡素な手法で製造することができる。
本発明について、実施例、比較例および参考例に基づいてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者は本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更、修正、および改変を行うことができる。なお、以下の実施例等における粉末の平均粒径、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率の測定および評価は次に示すようにして行った。
(測定および評価方法)
[粉末の平均粒径]
前述した通り、粉末の長径および短径の算術平均値を、株式会社島津製作所製レーザ回折式粒度分布測定装置で測定し、累積頻度が50容積%での粒径を、本明細書(および本実施例)における平均粒径とした。なお、平均粒径は1μm未満を切り捨てるものとする。
[同時焼成したセラミック基板の反り]
同時焼成したセラミック基板の反りは、図2に示すように、反り評価用基板試料20を水平台23の水平面上に載置し、当該反り評価用基板試料20の全体の反り量Hを、ダイヤルゲージを用いて測定し、当該全体の反り量Hから反り評価用基板試料20の厚みを差し引いたものを実際の反り量hとして算出した。反り量が1.0mm未満であれば反りが小さく好適であるとして「○」と評価し、1.0〜1.2mmの範囲内であれば適するとして「△」と評価し、1.2mmを超えていれば適さないとして「×」と評価した。
なお、反り評価用基板試料20は、グリーンシートを焼成してなる層であるセラミック層21と、LED用セラミックパッケージ用ペーストを焼成してなるペースト焼成層22(すなわち光反射膜)との2層構造であり、反りの凸側となるペースト焼成層22を上側にして水平台23に載置した。
[光反射膜の反射率]
光反射膜の反射率は、株式会社島津製作所製分光光度計 UV−2550を用いて、反射率評価用基板試料の反射率を測定した。このときの測定条件は、測定波長400〜800nmにて積分球を用いた拡散反射方により、1nm毎に反射率を測定した。そして、得られた測定値のうちの最低値(最低反射率)と、測定値の平均値(平均反射率)とを取得して、反射率を評価した。
なお、上記表1に示す実施例1〜16は、本発明において特に好適な実施例である。
(実施例1)
(A)Ag粉末として表1に示すように平均粒径3.9μmのものを用いるとともに、(C)有機ビヒクルとして、エチルセルロースをターピネオールに溶解させたものを用い、これらを表1に示す配合比で配合し、3本ロールミルにて混練および分散することによって、実施例1のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。なお、本実施例も含めて表1における配合比は、1重量%未満を切り捨てるものとする。
反り量を評価するためのグリーンシートは、40重量部の低融点ガラス粉末と、60重量部のアルミナ粉末とを混合し、縦×横×厚みが1インチ×1インチ×150μmの寸法となるように正方形状に成形したものを用いた。また、反射率を評価するためのセラミック基板は、縦×横×厚みが1インチ×1インチ×1mmの寸法を有する96重量%Al23 (説明の便宜上、「96%アルミナ基板」と称する。)を用いた。
得られた実施例1のLED用セラミックパッケージ用ペーストを、前記グリーンシートと前記96%アルミナ基板とのそれぞれの表面にスクリーン印刷して焼成することにより、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製した。なお、焼成条件は、大気雰囲気条件下にて常温から150℃までの昇温を1時間、150℃から500℃までの昇温を4時間、500℃から900℃の昇温を1時間、900℃の保持を1時間、900℃から40℃までの降温を4時間、とした。
得られた反り評価用基板試料および反射率評価用基板試料について、前述したとおり、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。また、反射率評価用基板試料における光反射膜を電子顕微鏡写真で観察した結果を図3(a)に示す。
(実施例2)
表1に示すように、さらに(B)Ag2 O粉末を配合するとともに、当該(B)Ag2 O粉末の配合量に合わせて(A)Ag粉末の配合比を変えた以外は、前記実施例1と同様にして実施例2のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。また、反射率評価用基板試料における光反射膜を電子顕微鏡写真で観察した結果を図3(b)に示す。
(実施例3)
表1に示すように、さらに、添加剤として(D−1)モリブデン化合物であるMoO3 を添加するとともに、当該MoO3 の添加量に合わせて(C)有機ビヒクルの配合量を変えた以外は、前記実施例2と同様にして実施例3のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。また、反射率評価用基板試料における光反射膜を電子顕微鏡写真で観察した結果を図3(c)に示す。
(実施例4)
表1に示すように、さらに、添加剤として(D−1)モリブデン化合物であるMoを添加するとともに、当該Moの添加量に合わせて(C)有機ビヒクルの配合量を変えた以外は、前記実施例2と同様にして実施例4のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例5)
表1に示すように、さらに、添加剤として(D−2)シロキサン化合物であるメチルシロキサンポリマーを添加するとともに、当該メチルシロキサンポリマーの添加量に合わせて(A)〜(C)の各成分の配合量を変えた以外は、前記実施例2と同様にして実施例5のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例6〜9)
表1に示すように、(A)Ag粉末の含有量とAg2 O粉末の含有量とを徐々に置換する形で(A)〜(C)の各成分の配合比を変えた以外は、前記実施例2と同様にして実施例6、7、8または9のLED用セラミックパッケージ用ペーストをそれぞれ得た。そして、各LED用セラミックパッケージ用ペーストを用いて、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とをそれぞれ作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率をそれぞれ測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例10)
表1に示すように、実施例9のLED用セラミックパッケージ用ペーストよりも(A)Ag粉末の含有量を減らす形で(A)および(C)の各成分の配合比を変えた以外は、前記実施例1と同様にして実施例10のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例11)
表1に示すように、実施例10のLED用セラミックパッケージ用ペーストよりも(A)Ag粉末の含有量を減らす形で(A)〜(C)の各成分の配合比を変えた以外は、前記実施例2と同様にして実施例11のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例12)
表1に示すように、(A)Ag粉末として平均粒径1μmのものを用い、(A)および(C)の各成分の配合比をそれぞれ0.3重量%ずつ増減させた以外は、前記実施例1と同様にして実施例12のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例13)
表1に示すように、(A)Ag粉末として平均粒径5.1μmのものを用いた以外は、前記実施例12と同様にして実施例13のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例14)
表1に示すように、(A)Ag粉末として平均粒径9.2μmのものを用いた以外は、前記実施例12と同様にして実施例14のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例15、16)
表1に示すように、(B)Ag2 O粉末として平均粒径9.8μmおよび26.2μmを用いた以外は、前記実施例1と同様にして実施例15または16のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例17)
表2に示すように、添加剤として(D−1)モリブデン化合物であるMoO3 を添加するとともに、当該MoO3 の添加量に合わせて(C)有機ビヒクルの配合量を変えた以外は、前記実施例1と同様にして実施例17のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。また、反射率評価用基板試料における光反射膜を電子顕微鏡写真で観察した結果を図3(d)に示す。
(実施例18)
表2に示すように、添加剤のMoO3 の添加量を多くするとともに、これに合わせて(C)有機ビヒクルの配合量を変えた以外は、前記実施例3と同様にして実施例18のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例19)
表2に示すように、添加剤として(D−2)シロキサン化合物であるメチルシロキサンポリマーを添加するとともに、当該メチルシロキサンポリマーの添加量に合わせて実質的に(C)有機ビヒクルの配合量のみを変えた以外((A)Ag粉末の配合量は0.1重量%減少したのみ)は、前記実施例1と同様にして実施例19のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例20)
表2に示すように、添加剤のメチルシロキサンポリマーの添加量を多くするとともに、これに合わせて(C)有機ビヒクルの配合量を変えた以外は、前記実施例5と同様にして実施例20のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例21〜24)
表2に示すように、(A)Ag粉末の含有量、または、(A)Ag粉末および(B)Ag2 O粉末の含有量を85重量%よりも多くするか(実施例21または22)、70重量%未満とする(実施例23または24)以外は、前記実施例1または2と同様にして実施例21、22、23または24のLED用セラミックパッケージ用ペーストをそれぞれ得た。そして、各LED用セラミックパッケージ用ペーストを用いて、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とをそれぞれ作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率をそれぞれ測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例25)
表2に示すように、添加剤としてCuOを2重量%の配合比で添加した以外は、実質的に前記実施例2と同様にして((B)Ag2 O粉末および(C)有機ビヒクルの配合量はそれぞれ0.1重量%増減したのみ)実施例25のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例26)
表2に示すように、添加剤としてTiO2 を1重量%の配合比で添加するとともに、当該TiO2 の添加量に合わせて実質的に(C)有機ビヒクルの配合比を変えた以外((A)Ag粉末の配合量は0.3重量%減少したのみ)は、前記実施例2と同様にして実施例26のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(実施例27)
表2に示すように、(B)Ag2 O粉末の配合比を、35重量%を超えて増量し、これに合わせて(A)Ag粉末の配合比を減量した以外は、実質的に前記実施例2と同様にして((C)有機ビヒクルの配合量は0.3重量%増加したのみ)実施例27のLED用セラミックパッケージ用ペーストを得た。そして、前記実施例1と同様にして、反り評価用基板試料と反射率評価用基板試料とを作製し、セラミック基板の反りおよび光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(比較例1)
公知の手法で光反射膜を銀メッキによって形成した反射率評価用基板試料を作製し、光反射膜の反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
(参考例1)
実施例1〜27において用いた反射率評価用基板試料のセラミック基板である96%アルミナ基板について、光反射膜を形成していない状態で、前述したように反射率を測定して評価した。その結果を表3に示す。
表1または表2の配合比(組成)、並びに、表3および図3(a)〜(d)に示す結果から、次の各点が明らかとなった。
(1)実施例1および2の結果から、本発明に係るLED用セラミックパッケージ用ペーストは、少なくとも(A)Ag粉末および(C)有機ビヒクルを含有していれば、セラミック基板の反りを有効に抑制し、かつ、良好な反射率を実現できる光反射膜を形成できることが分かるとともに、さらに(B)Ag2 Oを配合することによって、光反射膜の反射率を損なうことなくセラミック基板の反りを低減できることが分かる。
(2)実施例2と実施例3、4および5の結果から、(D)添加剤として(D−1)モリブデン化合物(MoO3 もしくはMo)または(D−2)シロキサン化合物(メチルシロキサンポリマー)を配合することによって、セラミック基板の反りをより低減できることが分かる。
(3)実施例3および実施例17の結果、並びに、実施例5および実施例19の結果から、いずれの実施例でも良好な光反射膜を形成することができるものの、(B)Ag2 O粉末を配合しない場合には、(D)添加剤を配合しても、得られる光反射膜の反射率が低下し、少なくとも最低反射率が90%以下になることが分かる。
(4)実施例3および実施例18の結果、並びに、実施例5および実施例20の結果から、いずれの実施例でも良好な光反射膜を形成することができるものの、(B)Ag2 O粉末が配合されている場合でも、5重量%以上であれば、得られる光反射膜の最低反射率も平均反射率も90%以下に低下することが分かる。
(5)実施例2、3、4および5の結果と、実施例25および26の結果とを対比すれば、いずれの実施例でも良好な光反射膜を形成することができるものの、(B)Ag2 O粉末を配合しても、添加剤が(D−1)モリブデン化合物または(D−2)シロキサン化合物でなければ、反り量または反射率の少なくとも一方が低下することが分かる。
(6)実施例1、6、7、8および9、並びに実施例27の結果から、ずれの実施例でも良好な光反射膜を形成することができるものの、(B)Ag2 O粉末の配合量が35重量%以下であれば、光反射膜の反射率の低下を招かずにセラミック基板の反りを抑制できるが、40重量%以上であれば、少なくとも最低反射率は90%以下となる。
(7)実施例1、10および11、並びに実施例23および24の結果から、(C)有機ビヒクルが多くなり過ぎると、セラミック基板の反りは抑制できても光反射膜の反射率が低くなることが分かる。したがって、LED用セラミックパッケージ用ペーストで光反射膜を形成する場合、(A)Ag粉末の含有量、または、(A)Ag粉末および(B)Ag2 O粉末の含有量の合計は、70〜85重量%の範囲内であると好ましいことが分かる。
(8)実施例6および7の結果から、LED用セラミックパッケージ用ペーストが(B)Ag2 O粉末を含有する場合、(A)Ag粉末および(B)Ag2 O粉末の含有量の合計が85重量%を超えると、光反射膜の反射率は非常に良好なものとなるが、セラミック基板の反りは相対的に大きくなる傾向にある。
(9)実施例1、12、13および14の結果から、(A)Ag粉末の粒径は、1.0から9.0μmの範囲内であれば、セラミック基板の反りが少なく、かつ、得られる光反射膜の反射率を良好なものにできることが分かる。
(10)実施例1、15および16の結果から(B)Ag2 O粉末の粒径は10から25μmの範囲内であれば、セラミック基板の反りが少なく、かつ、得られる光反射膜の反射率を良好なものにできることが分かる。
(11)実施例1〜27並びに比較例1の結果から、LED用セラミックパッケージ用ペーストで光反射膜を形成すれば、従来のAgメッキの光反射面と比較しても、その反射率に遜色がないか(実施例17〜27の結果)、あるいは、従来よりも優れた反射率を実現することができる(実施例1〜16)。なお、参考例1の結果を見れば、従来のAgメッキの光反射面は、その最低反射率がメッキを施さない96%アルミナ基板と同程度であるが、特に実施例1〜16の結果を見れば、LED用セラミックパッケージ用ペーストで形成した光反射膜が優れた光学的性質を有し、かつ、セラミック基板の反りも軽減できることがわかる。
(12)図3(a)、(b)および(d)の結果(実施例1、2および実施例17の結果)から、(A)Ag粉末および(C)有機ビヒクルのみで構成されるLED用セラミックパッケージ用ペーストと比較して、(B)Ag2 O粉末を配合した場合、得られる光反射膜の表面に生じる空孔が低減していることが分かる。また、図3(c)の結果(実施例3の結果)から、(D)添加剤として、例えばMoO3 を添加すると、当該MoO3 が光反射膜の表面に露出しているものの、(B)Ag2 O粉末とMoO3 とを含有するLED用セラミックパッケージ用ペーストを焼成すると、Ag2 OおよびMoO3 が焼結することによって、表面にMoO3 の露出が少なくなっていることが分かる。したがって、LED用セラミックパッケージ用ペーストの添加剤は特に限定されないものの、MoO3 に代表される(D−1)モリブデン化合物の添加によりセラミック基板の反りを抑制できるとともに、Ag2 OとMoO3 とが焼結することで、MoO3 の表面露出が抑えられ、光反射膜の反射率の低下を抑制できることが分かる。(D−2)シロキサン化合物を添加した場合も、(D−1)モリブデン化合物と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本実施例は、グリーンシートとして、酸化ケイ素、酸化アルミニウムおよび酸化ホウ素を主成分とするものを用いているが、本発明はこれに限定されず、一般に800〜1000℃の温度範囲で焼成される、低温焼成基板用ガラスを用いたグリーンシートに広く適用することができる。
なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、LED用セラミックパッケージの分野に広く好適に用いることができる。
10 LED用セラミックパッケージ(LEDパッケージ)
11 LED素子
12a,12b 端子
13 セラミック多層基板
14 キャビティ
14a 光反射膜
15a,15b 半貫通孔
16a 孔内導体
16b 内部配線層
20 反り評価用基板試料
21 セラミック層
22 ペースト焼成層

Claims (8)

  1. LED用セラミックパッケージを製造する際に、セラミックグリーンシートに塗工され、当該セラミックグリーンシートと同時焼成されるペーストであって、
    (A)Ag粉末および(C)有機ビヒクルを含有することを特徴とする、
    LED用セラミックパッケージ用ペースト。
  2. 前記(A)Ag粉末の平均粒径が1〜9μmの範囲内であることを特徴とする、
    請求項1ないし3のいずれか1項に記載のLED用セラミックパッケージ用ペースト。
  3. 前記(A)Ag粉末の含有量が、70〜85重量%の範囲内であることを特徴とする、
    請求項1に記載のLED用セラミックパッケージ用ペースト。
  4. さらに(B)Ag2 O粉末を含有し、
    前記(A)Ag粉末および前記(B)Ag2 O粉末の含有量の合計が、70〜85重量%の範囲内であり、かつ、前記(B)Ag2 O粉末の含有量が35重量%以下であることを特徴とする、
    請求項1に記載のLED用セラミックパッケージ用ペースト。
  5. さらに、(D−1)モリブデン化合物または(D−2)シロキサン化合物を、1〜2重量%の範囲内で含有することを特徴とする、
    請求項3または4に記載のLED用セラミックパッケージ用ペースト。
  6. 前記(B)Ag2 O粉末の平均粒径が、10〜25μmの範囲内であることを特徴とする、
    請求項4ないし6のいずれか1項に記載のLED用セラミックパッケージ用ペースト。
  7. 前記セラミックグリーンシートにおける光反射面となる箇所の面に塗工され、光反射膜を形成するために用いられることを特徴とする、
    請求項1ないし6のいずれか1項に記載のLED用セラミックパッケージ用ペースト。
  8. 形成された前記光反射膜の反射率が、波長400〜800nmの範囲内の光において90%以上であることを特徴とする、
    請求項7に記載のLEDセラミックパッケージ用ペースト。

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