JP2014192272A

JP2014192272A - Ｌｅｄ用のメタル基板

Info

Publication number: JP2014192272A
Application number: JP2013065313A
Authority: JP
Inventors: Fumio Oshita; 文夫大下; Masahiro Yamaguchi; 雅弘山口
Original assignee: TAKAMATSU MEKKI KK
Current assignee: TAKAMATSU MEKKI KK
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-06

Abstract

【課題】メタル基板の心材としてＭｏと材質が近い（高温に耐え、熱膨張率が小さく、真空中でも極めて安定した材料であるという）特性を持つ他のメタルに着眼することとし、これに改善を加えることにより、高輝度、高放熱の機能を具備することはもちろん、ＬＥＤ素子を熟練なしで失敗なく確実に着設できるＬＥＤのメタル基板を提供する。
【解決手段】ＣｕＷ合金の中核基板にＮｉ又はＮｉ‐P合金の下地メッキ層を介してＣｕＷの硬さを改善するメッキ層を形成し、そのメッキ層は、次の
（１）ＡｕＳｎの合金調整メッキ層３
（２）ＡｕとＳｎとが積層する複合調整メッキ層４
（３）ＩｎとＡｕとが積層する複合調整メッキ層５
のいずれかであり、この調整メッキ層でＬＥＤ素子のエピタキシャル層と接着可能としたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、シリコンウエハ等と同じく、搭載したＬＥＤ素子ごとに切り出して使用されるため、メタルウエハとも称されるＬＥＤ用のメタル基板に関する。

従来、本出願人等においては、高輝度、高放熱を特徴とするＬＥＤ用の基板を目的として、メッキ手法による研究、開発に努め、Ｍｏの心材の両面にＣｕをメッキしたメタル基板を製造し提供してきた（特許文献１）。この明細書ではこのメタル基板を「ＤＭＤ」と称する。

ＤＭＤは、現在多用されておりメーカーに提供し、後続メーカーではＬＥＤ素子を接着により組み付ける繊細な工程を経て、ＬＥＤチップが最終的に組み立てられているが、提供された後続メーカーが特に海外に存在する場合、作業員がこの接着工程を上手く熟し得なかった。

特開２０１２−１０９２８８号公報

その理由は、ＤＭＤの場合、そのベース素材である心材のＭｏにフレキシブル性があるため、接着工程で反りが発生し、これが原因で未接着部分が生じる等、接合に不都合となることがあるからであった。そこで、数多くの実験を重ねながら、ＤＭＤにメッキ層の付加により改善を試みたけれども、Ｍｏ（またはＤＭＤ）のフレキシブルな不安定な上にメッキを載せる手法となることから（表１参照）、その欠点を根本的に解消することは困難であった。

この発明は、上記のような実情から、メタル基板の心材としてＭｏと材質が近い（高温に耐え、熱膨張率が小さく、真空中でも極めて安定した材料であるという）特性を持つ他のメタルに着眼することとし、これに改善を加えることにより、高輝度、高放熱の機能を具備することはもちろん、ＬＥＤ素子を熟練なしで失敗なく確実に着設できるＬＥＤのメタル基板を提供することを課題とした。

上記の課題を解決するために、この発明は、ＣｕＷ合金の中核基板にＮｉ又はＮｉ‐P合金の下地メッキ層を介してＣｕＷの硬さを改善するメッキ層を形成し、そのメッキ層は、次の
（１）ＡｕＳｎの合金調整メッキ層３
（２）ＡｕとＳｎとが積層する複合調整メッキ層４
（３）ＩｎとＡｕとが積層する複合調整メッキ層５
のいずれかであり、この調整メッキ層でＬＥＤ素子のエピタキシャル層と接着可能としたことを特徴とするＬＥＤ用のメタル基板を提供するものである。

ＬＥＤ用のメタル基板を上記のように構成したから、中心となる中核基板（心材）は、ＣuとＷとの合金（ＣｕＷ：Ｃｕ５〜２０％（残部Ｗ））である。このＣｕＷ合金材は、Ｗの焼結体にＣｕ板を溶浸させることにより製造される。また、直接接着剤が付かないが、調整メッキ層３，４，５によりＬＥＤ素子のエピタキシャル層７と接着可能となるものである。

また、中核基板１は、ＣｕＷとして脆い反面、硬さがあるため（表１参照）、エピ接合工程で反りにくい素材であり、その上に調整メッキ層３，４，５を変形なく安定して保持することができる。しかも、その調整メッキ層３，４，５は、調整に適した軟質であり、ＣｕＷの硬さがこれでＬＥＤ素子の接着に適する融通性のある程度に緩和される。また、高輝度、高放熱の金属特性を有しており、ＬＥＤ素子の搭載に適している。

以上説明したように、この発明によれば、そのＬＥＤ用のメタル基板は、高温に耐え、熱膨張率が小さく、真空中でも極めて安定した材料であるＣｕＷを中核基板として、その少なくとも片面にＣｕＷの硬さの調整メッキ層を形成したから、硬度が高く形態に融通性のないＣｕＷの材質を補正し、ＬＥＤ素子を正確に誤りなくエピ接合しやすくなるため、熟練を要することなくＬＥＤ素子を適正に搭載でき、且つ、高輝度、高放熱の特性を有効に発揮するという優れた効果がある。

この発明に係る一実施例のＬＥＤ用の基板を使用状態において示す断面説明図である。他の実施例を示す基板の断面説明図である。さらに他の実施例を示す基板の断面説明図である。さらに他の実施例を示す基板の断面説明図である。さらに他の実施例を示す基板の断面説明図である。さらに他の実施例を示す基板の断面説明図である。さらに他の実施例を示す基板の断面説明図である。さらに他の実施例を示す基板の断面説明図である。さらに他の実施例を示す基板の断面説明図である。

この発明において、調整メッキ層３，４，５は、中核基板１の「ＣｕＷ」の固さを軟化し、変形があればそれも調整するもので、次の３通りがある。
（１）ＡｕＳｎ合金の調整メッキ層３
（２）ＡｕとＳｎとが積層する複合調整メッキ層４
この場合、接合時にＡｕとＳｎが溶融してＡｕＳｎとなる。
（３）ＩｎとＡｕとが積層する複合調整メッキ層５
この場合、Ｉｎの融点が156.4℃と低いので、接合温度を低くできる利点がある。

また、（２）、（３）の場合は、メッキが積層する複合メッキ４，５であるので、高輝度のＡｕメッキ層１０が外面であることもある。（図４、図５、図８、図９）。

ＬＥＤ用のメタル基板Ｐの使用に関し、ＬＥＤ素子の取付けについては、そのエピタキシャル層７と調整メッキ層３，４，５が接着剤６を介して接合されるが、この接着剤６としては、調整メッキ層３，４ではＡｕＳｎ合金が、Ａｕ、Ｉｎ積層メッキ層５ではＡｕが適切に使用され得る。

図１は、一実施例を示したもので、そのＬＥＤ用のメタル基板Ｐは、銅とタングステンとの合金であるＣｕＷを心材となる中核基板１として、その両面にＮｉ（又はＮｉ-Ｐ合金）の下地層２，２を介して、硬度の抑えとなる軟質の調整メッキ層３，３が形成され、両面ＡｕＳｎ合金メッキのサンドイッチ構造を有している。

同図は、また使用状態を示し、上面にＡｕＳｎの接着剤６を介してＬＥＤ素子が取り付けられ、サファイヤからリフトオフされたエピタキシャル層７が調整メッキ層３と接合される。また、下面ではパッケージ基板８が同じく接着剤６を介してＡｕＳｎの合金調整メッキ層３と接合している。なお、ＡｕＳｎの合金割合は８０：２０である。

図２は、上のみの実施となる「片面ＡｕＳｎ」型を示し、ＣｕＷの中核基板１の両面に下地層２，２を介してＡｕメッキ層９，９を形成し、上面ではその上にＡｕＳｎの合金調整メッキ層３が形成される。なお、この上にＬＥＤ素子がエピタキシャル層で接合され、下面はＡｕメッキ層９であって、ここにパッケージ基板が接合されることになる（図示省略）。

図３は、「両面ＡｕＳｎ」型を示したもので、類例の上記図２の実施例とは違って、下のＡｕメッキ層９の上にＡｕＳｎの合金メッキを施し、上下両面がＡｕと重なるＡｕＳｎの合金調整メッキ層３，３であって、ＣｕＷの硬さが一層緩和される構造となっている。

図４は、「片面ＡｕＳｎ積層」型であって、中核基板１の両面にＡｕメッキ層９，９を形成し、上部ではそのメッキ層９の上にＡｕ、Ｓｎが上下メッキで積層する複合調整メッキ層４が形成され、これで外面がそのうちのＡｕメッキ層１０であるが、下面では上記Ａｕメッキ層９が露出している。

図５は、図４の類例を示し、上下においてＡｕメッキ層９、９の上にＡｕ，Ｓｎで上下メッキの積層する複合調整メッキ層４，４が形成され、上下対称のサンドイッチ構造となっている。

図６は、「片面Ｉｎ」型を示し、中核基板１の両面にＡｕメッキ層９，９を形成し、上でのみＩｎ，Ａｕのメッキ積層による複合調整メッキ層５が形成され、下面が単独のＡｕメッキ層９となっている。

図７は、図６と類似する「両面Ｉｎ」型であって、上下面でＩｎとＡｕで上下メッキの積層する複合調整メッキ層５、５が形成され、上下対称のサンドイッチ構造をなしている。

図８は、「片面Ｉｎ」型であって、中核基板１の両面にＡｕのメッキ層９，９が形成されるが、上面ではその上にＩｎとＡｕで上下メッキの積層する複合調整メッキ層５が形成され、外面が複合の一方としてＡｕメッキ層１０となっている。

図９は、図８の場合と類似する「両面Ｉｎ」型であって、下面でもＡｕメッキ層９の上に、ＩｎとＡｕの上下メッキが積層する複合調整メッキ層５が形成され、サンドイッチ構造において両外面が、それぞれ複合一方のＡｕメッキ層１０，１０が高輝度、高軟度に形成される。

ＰＬＥＤ用のメタル基板
１下地層
３ＡｕＳｎの合金調整メッキ層
４ＡｕとＳｎとが積層する複合調整メッキ層
５ＩｎとＡｕとが積層する複合調整メッキ５
７エピタキシャル層
９Ａｕメッキ層
１０複合調整メッキ層のうちのＡｕメッキ層

Claims

ＣｕＷ合金の中核基板にＮｉ又はＮｉ-P合金の下地メッキ層を介してＣｕＷの硬さを改善するメッキ層を形成し、そのメッキ層は、次の
（１）ＡｕＳｎの合金調整メッキ層
（２）ＡｕとＳｎとが積層する複合調整メッキ層
（３）ＩｎとＡｕとが積層する複合調整メッキ
のいずれかであり、この調整メッキ層でＬＥＤ素子のエピタキシャル層と接着可能としたことを特徴とするＬＥＤ用のメタル基板。
ＬＥＤ素子のエピタキシャル層と接着する搭載面が、複合調整メッキ層のうちのＡｕメッキ層であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ用のメタル基板。
複合調整メッキ層の下がＡｕメッキ層であることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ用のメタル基板。