JP2014154582A - 発光素子用基板および発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光素子用基板は、発光素子が搭載されるとともに、該発光素子を覆うように樹脂材料のポッティングにより封止層が設けられる発光素子用基板に関する。発光素子用基板は、基板本体、第1の凹部、および第2の凹部を有する。基板本体は、波長460nmでの反射率が90%以上のガラスセラミックスからなる。第1の凹部は、基板本体の一方の主面に設けられ、発光素子が搭載される発光素子用領域を有する。第2の凹部は、第1の凹部における前記発光素子用領域以外の領域に設けられ、保護素子が搭載される保護素子用領域を有する。
【選択図】図2
Description
実施形態の発光素子用基板は、発光素子が搭載されるとともに、この発光素子を覆うようにポッティングにより樹脂材料からなる封止層が設けられる発光素子用基板に関する。
図1は、発光素子用基板の一実施形態を示す平面図、図2は、図1に示す発光素子用基板のA−A線断面図、図3〜6は、図1に示す発光素子用基板の第1〜第4の構成層を示す図である。なお、図3〜5は、第1〜第3の構成層の上面図、図6は第4の構成層の下面図である。以下では、発光素子用基板を単に基板と記して説明する。
図11は、発光装置の一実施形態を示す平面図、図12は、図11に示す発光装置のC−C線断面図である。なお、図11は、封止層を除いた状態を示す。
次に、基板10および発光装置40の製造方法について説明する。
基板10は、例えば、(A)グリーンシート作製工程、(B)導体層形成工程、(C)積層工程、および(D)焼成工程を経て製造される。発光装置40は、例えば、上記工程後、さらに、(E)素子搭載工程、および(F)封止工程を経て製造される。
ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物を用いて、基板本体11を製造するためのグリーンシートを作製する。なお、グリーンシートは、第1の構成層31の本体部311〜第4の構成層34の本体部341となる各グリーンシートを作製する。
各グリーンシートには、その種類に応じて、所定の位置に導体ペーストが塗布または充填されて未焼成導体層が形成される。未焼成導体層としては、発光素子用端子14、保護素子用端子17、外部用端子21、内部導体層22、接続ビア23、外部導体層24、サーマルビア25となるものが挙げられる(図4〜6)。また、ガイド部18が導体材料からなる場合、導体ペーストが塗布されてガイド部18となる未焼成導体層が形成される(図3)。導体ペーストは、例えば、スクリーン印刷により塗布される。
(B)導体層形成工程により得られたグリーンシートを所定の順に積層した後、熱圧着により一体化する。これにより、未焼成基板10が得られる。
(C)積層工程により得られた未焼成基板10には、必要に応じてバインダー等の脱脂を行った後、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基板10とする。
(D)焼成工程で得られた基板10の発光素子用領域12にLED素子等の発光素子41を搭載するとともに、保護素子用領域15にツェナーダイオード等の保護素子42を搭載する。その後、発光素子41と発光素子用端子14とをボンディングワイヤ43により電気的に接続するとともに、保護素子42と保護素子用端子17とをボンディングワイヤ44により電気的に接続する。なお、保護素子42は、下面において内部導体層22と電気的に接続される。
基板10に搭載された発光素子41および保護素子42を覆うように、流動性を有する熱硬化性シリコーン樹脂材料をポッティングして、加熱等により硬化させて半球レンズ状の封止層45が形成される。
なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
以下に示す方法で、図8、9に示すような第3の凹部19を有する基板10を製造し、これを用いて発光装置40を製造した。なお、例1〜9は、本発明の実施例である。
酸化物換算のモル%表示で、SiO2を60.4%、B2O3を15.6%、Al2O3を6%、CaOを15%、K2Oを1%、Na2Oを2%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分溶融させた後、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時間粉砕してガラス粉末を製造した。なお、粉砕の溶媒にはエチルアルコールを用いた。
第2の凹部16の幅b:0.50mm。
保護素子42の幅c:0.30mm。
第1の凹部13の深さe:0.15mm。
ガイド部18の幅g:0.15mm。
第1の凹部13:直径2.7mm。
第2の凹部16:外寸0.5mm×0.5mm。
第3の凹部19:外寸1.4mm×1.4mm。
次に、基板10の第1の凹部13の内部の発光素子用領域12に発光素子41として外寸1.2mm×1.2mmおよび厚さ0.19mmのLED素子を搭載するとともに、 第2の凹部16の内部の保護素子用領域15に保護素子42として外寸0.3mm×0.3mmおよび厚さ0.12mmのツェナーダイオードを搭載した。その後、LED素子およびツェナーダイオードを覆うように、硬化性のシリコーン樹脂材料(信越化学工業社製、商品名:LPS−3421T)をディスペンサ(武蔵エンジニアリング社製、商品名:ML−5000XII)により第1の凹部13の内部に注入した。なお、注入は、半球レンズ状の封止層45がガイド部18の上面の外側端部まで覆うように行った。その後、100℃で1時間加熱した後、150℃で3時間加熱して硬化させて、半球レンズ状の封止層45を形成した。
第2の構成層の本体部となるグリーンシートに、発光素子を搭載するための第2の凹部となる貫通孔を形成しないこと以外は例1と同様にして基板を製造した。その後、上記例1と同様にしてLED素子およびツェナーダイオードを搭載した後、半球レンズ状の封止層を形成して発光装置を製造した。なお、ツェナーダイオードは、搭載される高さが異なる以外は上記例1と同様の位置に搭載した。例10は、本発明の比較例となるものである。
例1〜10の発光装置について、LED素子の中心の位置と半球レンズ状の封止層の頂部の位置との水平方向の距離を測定した。測定は、発光装置をLED素子およびツェナーダイオードのそれぞれの平面視における中心を通る断面で切断し、この切断面におけるLED素子の中心の位置と半球レンズ状の封止層の頂部の位置との水平方向の距離を測定顕微鏡により測定した。上記距離を表1に距離Lとして示す。
Claims (12)
- 発光素子が搭載されるとともに、前記発光素子を覆うようにポッティングにより樹脂材料からなる封止層が設けられる発光素子用基板であって、
波長460nmでの反射率が90%以上のガラスセラミックスからなる基板本体と、
前記基板本体の一方の主面に設けられ、発光素子が搭載される発光素子用領域を有する第1の凹部と、
前記第1の凹部の内部における前記発光素子用領域以外の領域に設けられ、保護素子が搭載される保護素子用領域を有する第2の凹部と、
を有することを特徴とする発光素子用基板。 - 前記第2の凹部の深さは、前記保護素子の厚さを基準である1としたときの相対値で0.7〜1.1である請求項1記載の発光素子用基板。
- 前記発光素子用領域と前記第2の凹部との距離が0.05〜0.30mmである請求項1または2記載の発光素子用基板。
- 前記第1の凹部の深さは、0.05〜0.30mmである請求項1乃至3のいずれか1項記載の発光素子用基板。
- 前記ガラスセラミックスは、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体であって、前記ガラス粉末は、酸化物基準のモル%表示で、SiO2を57〜65%、B2O3を13〜18%、Al2O3を3〜8%、Na2OおよびK2Oから選ばれる少なくとも一種を合計で0.5〜6%、CaOを9〜23%含有する請求項1乃至4のいずれか1項記載の発光素子用基板。
- 前記基板本体は、前記第1の凹部の周囲に、前記ポッティング時の前記樹脂材料を堰止めるための凸状のガイド部を有する請求項1乃至5のいずれか1項記載の発光素子用基板。
- 前記ガイド部の高さは、0.02〜0.10mmである請求項6記載の発光素子用基板。
- 前記ガイド部の幅は、0.10〜0.30mmである請求項6または7記載の発光素子用基板。
- 前記ガイド部は、導電性金属材料からなる金属層を有する請求項6乃至8のいずれか1項記載の発光素子用基板。
- 前記ガイド部は、前記金属層上にメッキ層からなる保護層を有する請求項6乃至9のいずれか1項記載の発光素子用基板。
- 請求項1乃至10のいずれか1項記載の発光素子用基板と、
前記発光素子用基板の前記発光素子用領域に搭載される発光素子と、
前記発光素子用基板の前記保護素子用領域に搭載される保護素子と、
前記発光素子用基板の前記第1の凹部にポッティングにより設けられた樹脂材料からなる封止層と
を有することを特徴とする発光装置。 - 前記発光素子用基板は、前記第1の凹部の周囲に、前記ポッティングにより設けられる前記樹脂材料を堰止めるための凸状のガイド部を有し、前記封止層は前記ガイド部の上面を覆うように設けられる請求項11記載の発光装置。
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