JP2017069283A - Package, light-emitting device, light-emitting module and package manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、絶縁性基板を使用するパッケージ、発光装置、発光モジュール、及び、パッケージの製造方法に関するものである。 The present disclosure relates to a package that uses an insulating substrate, a light emitting device, a light emitting module, and a method for manufacturing the package.
従来、発光ダイオード(LED)及びレーザダイオード(LD)のような発光素子は、絶縁性基板の上面に設けられて、発光装置とされる。この発光装置は、絶縁性基板の上面及び下面に導体配線が設けられており、下面に設けられた導体配線が、実装基板に施された導体配線にハンダ付けされ、ハンダ接続部を形成することにより、実装基板に電気的に接続される。前記した絶縁性基板の材料としては、樹脂を用いたものが多いが、最近では、発光装置の耐熱性及び耐光性を向上させる目的から、絶縁性基板の材料として、セラミックスを用いたものも提供されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, light emitting elements such as a light emitting diode (LED) and a laser diode (LD) are provided on an upper surface of an insulating substrate to form a light emitting device. In this light emitting device, conductor wiring is provided on the upper and lower surfaces of the insulating substrate, and the conductor wiring provided on the lower surface is soldered to the conductor wiring provided on the mounting substrate to form a solder connection portion. Thus, it is electrically connected to the mounting substrate. Many of the materials for the insulating substrate described above use a resin, but recently, for the purpose of improving the heat resistance and light resistance of the light emitting device, a material using an insulating substrate is also provided. (For example, refer to Patent Document 1).
発光装置では、点灯開始後の温度上昇と消灯後の温度下降との繰り返しにより、発光装置本体において熱膨張及び熱収縮が繰り返される。一般的に、絶縁性基板の材料としてセラミックスを用いた発光装置では、絶縁性基板と実装基板との間に熱膨張率の差がある。そのため、発光装置の点灯及び消灯による温度の上昇及び下降が繰り返されると、発光装置と実装基板とを接続するハンダ接続部は熱膨張率差に起因する応力を繰り返し受ける。そして、熱膨張率差に起因する応力を受ける接続部では、ハンダクラック(亀裂)などの破損を生じることがある。このようなハンダクラックは、発光装置と実装基板との電気的及び機械的な接続不良を起こすため、発光装置の信頼性を低下させる要因となる。 In the light-emitting device, thermal expansion and thermal contraction are repeated in the light-emitting device body by repeatedly increasing the temperature after starting lighting and decreasing the temperature after turning off the light. Generally, in a light emitting device using ceramics as a material for an insulating substrate, there is a difference in thermal expansion coefficient between the insulating substrate and the mounting substrate. For this reason, when the temperature rise and fall due to turning on and off of the light emitting device are repeated, the solder connecting portion that connects the light emitting device and the mounting substrate repeatedly receives stress due to the difference in thermal expansion coefficient. And in the connection part which receives the stress resulting from a thermal expansion coefficient difference, damages, such as a solder crack (crack), may arise. Such a solder crack causes an electrical and mechanical connection failure between the light emitting device and the mounting substrate, which causes a decrease in the reliability of the light emitting device.
そこで、耐ハンダ性を向上させる手法のひとつとしては、ハンダフィレットを形成できる端子構造がある。この端子構造は、端子の底面だけではなく端子の側面にハンダを這い上がらせることでハンダ自体の強度を強化する手法である。そのため、セラミックス等の実装基板と熱膨張率の差がある材料を用いた発光装置では、キャスタレーションを設けることで、ハンダフィレットを形成させるのが一般的である。
しかしながら、キャスタレーションを設ける発光装置では、構造が複雑、加工工数の増加、端子へのめっき不良リスクの増加、高価格化などマイナス要素も多い。
Therefore, as one of the methods for improving the solder resistance, there is a terminal structure capable of forming a solder fillet. This terminal structure is a technique for enhancing the strength of the solder itself by scooping up the solder not only on the bottom surface of the terminal but also on the side surface of the terminal. Therefore, in a light-emitting device using a material having a thermal expansion coefficient different from that of a mounting substrate such as ceramics, a solder fillet is generally formed by providing a castellation.
However, a light emitting device provided with a castellation has many negative factors such as a complicated structure, an increase in the number of processing steps, an increased risk of plating defects on terminals, and an increase in price.
本開示の実施形態は、放熱性の高いパッケージ、発光装置、発光モジュール及びパッケージの製造方法を提供することを課題とする。 An object of the embodiment of the present disclosure is to provide a package, a light-emitting device, a light-emitting module, and a method for manufacturing the package with high heat dissipation.
本開示の実施形態に係るパッケージは、絶縁性基板と、前記絶縁性基板の上面に設けられる第1配線部と、前記第1配線部と導通し、前記絶縁性基板の下面に設けられる第2配線部と、を備え、前記第2配線部は、前記絶縁性基板の下面から下方に100μm以上の厚みを有すると共に、前記第2配線部の表面に金を主成分とする金属膜が施され、かつ、前記絶縁性基板の下面に接続する接続面の面積と厚み方向の先端面の面積とが異なるように形成されている。 A package according to an embodiment of the present disclosure includes an insulating substrate, a first wiring portion provided on an upper surface of the insulating substrate, and a second wiring provided on the lower surface of the insulating substrate and electrically connected to the first wiring portion. The second wiring part has a thickness of 100 μm or more downward from the lower surface of the insulating substrate, and a metal film mainly composed of gold is applied to the surface of the second wiring part. In addition, the area of the connection surface connected to the lower surface of the insulating substrate is different from the area of the tip surface in the thickness direction.
本開示の実施形態に係るパッケージの製造方法は、絶縁性基板の下面に銅を主成分とする第1めっきを100μm以上の厚さで施す工程と、前記第1めっきの下面の所定領域にレジストを塗布してエッチングする工程と、前記エッチングされた第1めっきの表面に金を主成分とする第2めっきを施す工程と、を行い、前記エッチングする工程では、前記絶縁性基板に接続する前記第1めっきの接続面と、厚み方向の前記第1めっきの先端面と、の面積が異なるようにエッチングを行うこととした。ここで厚み方向とは、第1めっきの厚みの方向を指す。 A method for manufacturing a package according to an embodiment of the present disclosure includes a step of applying a first plating mainly composed of copper to a lower surface of an insulating substrate with a thickness of 100 μm or more, and a resist in a predetermined region on the lower surface of the first plating. Applying and etching, and applying a second plating mainly composed of gold on the etched first plating surface, and in the etching step, the step of connecting to the insulating substrate is performed. Etching is performed so that the areas of the connection surface of the first plating and the tip surface of the first plating in the thickness direction are different. Here, the thickness direction refers to the thickness direction of the first plating.
本開示によれば、放熱性の高いパッケージ、発光装置、発光モジュール及びパッケージの製造方法を提供することができる。
絶縁性基板の第2配線部を所定の構成にすることで、ハンダが第2配線部の側面および底面に付着してハンダフィレットを形成して接合強度を向上することができる。
According to the present disclosure, it is possible to provide a package, a light emitting device, a light emitting module, and a method for manufacturing the package with high heat dissipation.
By setting the second wiring portion of the insulating substrate to a predetermined configuration, the solder adheres to the side surface and the bottom surface of the second wiring portion to form a solder fillet, thereby improving the bonding strength.
以下、各実施形態に係る照明装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、各実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係等が誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、以下の説明では、同一の名称および符号については原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略することとする。さらに、各図において示す方向は、構成要素間の相対的な位置を示し、絶対的な位置を示すことを意図したものではない。 Hereinafter, the illumination device according to each embodiment will be described with reference to the drawings. The drawings referred to in the following description schematically show the respective embodiments, and therefore the scale, spacing, positional relationship, etc. of each member are exaggerated, or some of the members are not shown. There may be. Moreover, in the following description, the same name and code | symbol indicate the same or the same member in principle, and shall omit detailed description suitably. Furthermore, the directions shown in each figure indicate relative positions between components, and are not intended to indicate absolute positions.
<第1実施形態>
図1から図5を参照して、第1実施形態に係るパッケージ1、発光装置S及び発光モジュールMをそれぞれ説明する。図1は、本開示の第1実施形態に係るパッケージの一部を断面にして下方から見上げて模式的に示す斜視図である。図2は、本開示の第1実施形態に係るパッケージを模式的に示す底面図である。図3Aは、本開示の第1実施形態に係るパッケージであり図2のIIIA−IIIA線における部分を模式的に示す断面図である。図3Bは、本開示の第1実施形態に係るパッケージであり図2のIIIB−IIIB線における部分を模式的に示す断面図である。また、図4は、本開示の第1実施形態に係るパッケージに発光素子を搭載して発光装置とした状態を一部断面にして模式的に示す斜視図である。さらに、図5は、本開示の第1実施形態に係るパッケージを用いた発光装置を実装基板に実装して発光モジュールとした状態を一部断面にして模式的に示す斜視図である。
<First Embodiment>
With reference to FIGS. 1 to 5, the
発光モジュールMは、少なくとも1つ以上の発光装置Sと、発光装置Sを実装した実装基板20とを備えている。また、発光装置Sは、発光素子10と、発光素子10を実装したパッケージ1とを備えている。
パッケージ1は、絶縁性基板2と、絶縁性基板2の上面に設けられる第1配線部3と、絶縁性基板2の下面に設けられる第2配線部5と、第1配線部3と第2配線部5とを電気的に接続するビア4と、を備えている。このパッケージ1は、発光素子10が第1配線部3上に配置される支持部材である。また、このパッケージは、第2配線部5を介して後記する実装基板20と電気的に接続するように実装されるものである。なお、パッケージ1は、絶縁性基板2が基板部2aの上面側の周縁に、壁面部2bを備えており、発光素子10から直接出力される光と壁面部2bにより反射させて出力させる光とにより発光素子10からの光を出力するように構成されている。また、パッケージ1は、平面視において矩形(正方形又は長方形)に形成されている。
The light emitting module M includes at least one light emitting device S and a
The
絶縁性基板2は、第1リード3a及び第2リード3bを備える。発光素子10は第2リード3b上に配置され、発光素子10と第1リード3aとはワイヤを介して電気的に接続されている。絶縁性基板2は発光素子10を設置する基板部2aと、この基板部2aの周縁から一側に突出して一体に形成される壁面部2bと、を備えており、壁面部2bの内側となる中央に開口を有する凹形状に形成されている。基板部2aは、第1リード3a及び第2リード3bを保持すると共に、第2配線部5にビア4a,4bを介して接続させる構成を備えている。壁面部2bは、ここでは内側面を傾斜させ基板部2aから離間するほど薄肉になる断面形状に形成されている。
The insulating
絶縁性基板2は、第1配線部3の第1リード3a及び第2リード3bの一部を内包するように一体成形した絶縁性の材料により形成されている。この絶縁性基板2は、例えば、PPA(ポリフタルアミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、又は、液晶ポリマーなどの熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、又は、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができる。また、絶縁性基板2は、ガラスエポキシ樹脂、セラミクッス、ガラス等を用いることがより好ましい。なお、絶縁性基板2にセラミックスを用いる場合には、特に、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることが好ましい。
The insulating
第1配線部3は、発光素子10と電気的に接続される。この第1配線部3は、正負一対の電極として第1リード3a及び第2リード3bを備えている。ここでは、第2リード3b上に発光素子10が載置されるように構成さている。第1リード3a及び第2リード3bは、ビア4a,4b、及び第2配線部5を介して外部電源等に電気的に接続するためのリード端子であり、その形状、大きさ等は、使用される発光装置に対応して形成され、特に限定されるものではない。第1リード3a及び第2リード3bは、Fe、Cu、Ni、Al、Ag、Au及びこれらを含む合金により形成されている。
The
ビア4は、第1配線部3及び第2配線部5を電気的に接続するものである。このビア4は、絶縁性基板2を貫通する貫通孔内に導電性材料が充填されることで構成されている。ビア4は、ここでは、一例として、絶縁性基板2の中心線上(IIIA−IIIA線上)に4カ所形成され、第1リード3a側に第1ビア4a,4aを、第2リード3b側に第2ビア4b,4bを形成している。ビア4の数は特に限定されず、ビアの数を増やすことにより発光素子からの熱を効率良く外部に放出することができる。このビア4を形成する場合は、例えば、基板部2aに貫通孔を形成し、導電性材料を含む導電性ペーストにて貫通孔を塞ぎ、その後に焼成する方法や、基板部2aを形成若しくは焼成後にキリやドリル等で貫通させる方法等がある。なお、導電性材料としては、絶縁性基板2が例えば母材としてガラス、セラミックスであった場合、その焼成時に、貫通孔内にビア4で一般的に使用される金属製の導電性ペースト等の材料が用いられる。
The via 4 electrically connects the
第2配線部5は、外部電源と電気的に接続して、パッケージ1に実装されている発光素子10に給電するためのものである。この第2配線部5は、正負一対の電極として第1外部リード6及び第2外部リード7を備えている。第1外部リード6及び第2外部リード7は、ここでは、絶縁性基板2の下面(底面)から金属めっきにより100μm以上の厚みを有するように形成されていると共に、表面に金を主成分とする第2めっき(金属膜8)が施されている。さらに、第1外部リード6及び第2外部リード7は、絶縁性基板2の下面にそれぞれ接続する接続面6a,7aの面積と、厚み方向のそれぞれの先端面6b,7bの面積とが異なるように形成されている。第1外部リード6及び第2外部リード7は、絶縁性基板2の下面にそれぞれ接続する接続面6a,7aの面積と、厚み方向のそれぞれの先端面6b,7bの面積とは、少なくとも5%以上、好ましくは10%以上、さらに好ましくは15%以上異なることが好ましい。これによりハンダとの密着面積を増やすことができる。また、第1外部リード6は、絶縁性基板2の下面に接続する接続部6Aの長さ(径)L1と、厚み方向の先端部6Bの長さ(径)L2と、が異なるように形成されている。第1外部リード6は、絶縁性基板2の下面に接続する接続部6Aの長さ(径)L1と、厚み方向の先端部6Bの長さ(径)L2と、は、2%以上、好ましくは5%以上、さらに好ましくは10%以上異なることが好ましい。ここで径とは、円、楕円の直径に限られず、所定の面積の径を示す。
The
第2配線部5は、絶縁性基板2の底面に対し、20度〜70度の内角を有していることが好ましく、特に25度〜65度の内角を有していることが好ましい。これによりハンダとの接合をより強度にすることができる。特に第2配線部5は、絶縁性基板2の底面に対し、20度〜70度の内角を有することで、ハンダフィレットを生じやすくなる構成とすることができる。
ここで、「内角」とは、絶縁性基板2の底面に対する垂直な断面で見たとき、第2配線部5の側面における第2配線部5の高さの1/2である点と、絶縁性基板2の底面と第2配線部5との接合点と、を結ぶ直線と、前記絶縁性基板2の底面の直線と、の内側の角度を意味する。
The
Here, the “inner angle” refers to a point that is a half of the height of the
第1外部リード6は、略矩形環状に形成されている。また、第1外部リード6は、パッケージ1の外側面に向かって延びる延出部6dを矩形環状の一辺に有するように形成されている。そして、第1外部リード6は、パッケージ1の外側面から内側に入った位置に接続面6aが形成され、2つの延出部6dだけが外側面まで延びるように形成されている。第1外部リード6は、絶縁性基板2の下面に接続する接続面6aより、厚み方向の先端面6bの面積が小さくなるように形成されている。ここでは、第1外部リード6は、厚み方向の断面視において接続部6Aの長さL1よりも先端部6Bの長さが短くなるように構成されている。つまり、第1外部リード6は、接続部6Aから先端部6Bに向かって径が小さく(短く)なるように構成されている。
The first
そして、第1外部リード6は、一例として、銅又は銅を主成分としており、その表面は金を主成分とする金属が施されている。第1外部リード6は銅又は銅を主成分とする第1めっきにより形成されており、その表面に金を主成分とする第2めっき(金属膜8)が施されている。この金属膜8は、後記する実装基板20との電気的な接続を行う場合に、ハンダHd等の接続材料が付着し易くするためのものである。
ここで、「接続部6Aの長さ」あるいは「接続部6Aの径」とは、矩形環状に形成した環幅における中心を通り一方の側面6cから他方の側面6cまで引いた直線の長さをいう(図3A及び図3B参照)。また、接続部6Aは、接続面6aを含む厚み方向の中心よりも接続面6a側の部分とする。そして、先端部6Bは、先端面6bを含む厚み方向の中心よりも先端面6b側の部分とする。そして、厚み方向の断面視とは、第2配線部5(第1外部リード6及び第2外部リード7)を垂直方向から切断した断面が見える状態をいう。
For example, the first
Here, “the length of the connecting
第1外部リード6は、接続面6aよりも先端面6bが小さくなることで(接続部6Aから先端部6Bに向かって径が小さく(短く)なることで)、延出部6dの端面を除く部分の側面6cが接続面6aから先端面6bに向かって傾斜する。そのため、第1外部リード6は、側面6cに後記するハンダが付着し易くなりハンダフィレットの役割を果たすことが可能となる。
なお、第2外部リード7は、矩形環状に形成され、接続面7a,先端面7b,側面7c,延出部7d,7dを備え、表面に第2めっき(金属膜8)が施されており、すでに説明した第1外部リード6と左右対称な構成であり、同じ形状、大きさ、材料、構成であるため、説明を省略する。ただし、第2外部リード7は、第1外部リード6と異なる形状、大きさ、材料、構成とすることもできる。
また、第1外部リード6及び第2外部リード7は、いずれも絶縁性基板2の底面(裏面)から厚み方向に100〜150μmの範囲で形成され、好ましくは、110〜130μmの範囲で形成されている。第1外部リード6及び第2外部リード7を所定の厚みとすることにより、第1外部リード6及び第2外部リード7の側面にハンダが付着し、発光素子からの熱を効率良く外部に放熱することができる。
The first
The second
The first
以上説明したパッケージ1の構成において、第2配線部5は、第1外部リード6の接続面6aより先端面6bの面積が小さくなるように、かつ、第2外部リード7の接続面7aより先端面7bの面積が小さくなるように構成されているため、側面6c,7cが傾斜して、かつ、表面積が大きくなる。したがって、パッケージ1は、放熱性が高く、第2配線部5の側面6c,7cが傾斜していることで、ハンダフィレットを側面6c,7cに設けることができる。
In the configuration of the
つぎに、パッケージ1に実装される発光素子10について説明する。
図4に示すように、発光素子10は、例えば、発光ダイオード(LED)や、半導体レーザ(LD)等の半導体素子であり、半導体層が発光部分を構成するものである。半導体層は、例えば、サファイア基板のc面(主面)上にバッファ層を介して形成されており、n型半導体層、活性層およびp型半導体層が下からこの順に積層された構造を有している。そして、活性層は、例えば井戸層(発光層)と障壁層とを有する量子井戸構造である。半導体層は、GaN,AlNもしくはInN,またはこれらの混晶であるIII−V族窒化物半導体(InXAlYGa1−X−YN(0≦X,0≦Y,X+Y<1))から構成されることが好ましい。
Next, the
As shown in FIG. 4, the
なお、発光素子10は、波長変換部材を介して、所望の波長の光を照射するように構成してもよい。波長変換部材は、発光素子10を被覆して、発光素子10からの照射光を異なる波長の光に変換するものである。波長変換部材は、一例として蛍光体の粒子であり、例えば、樹脂等のバインダーを介して発光素子10を覆うように設けられている。また、発光素子10では、パッケージ1の凹部開口を覆うガラス板を設け、そのガラス板に波長変換部材を含有させる構成としてもよい。
In addition, you may comprise the
図4に示すように、発光装置Sは、パッケージ1に接着材を介して発光素子10を接合し、ワイヤにより電気的に接続されることで構成される。発光装置Sは、パッケージ1の凹部内の発光素子10を封止樹脂等の透光部材で封止してもよい。また、発光装置Sは、パッケージ1の凹部内の透光部材を設けると共に、凹部開口にガラス板を設ける構成としてもよい。
As shown in FIG. 4, the light emitting device S is configured by joining a
さらに、発光モジュールMの構成として、発光装置Sを実装するための実装基板20について説明する。
図5に示すように、実装基板20は、その形状を特に限定されるものではないが、ここでは、矩形に形成され中央に発光装置Sの実装領域21が形成されている。実装基板20の実装領域21は、発光装置Sが実装されたときに電気的に接続ができる配線が予め形成されている。実装基板20は、材料として、絶縁性材料を用いることが好ましく、かつ、発光装置Sから放出される光や外光等が透過しにくい材料を用いることが好ましい。また、実装基板20は、ある程度の強度を有する材料や、フレキシブルな材料であってもよい。
Furthermore, as a configuration of the light emitting module M, a mounting
As shown in FIG. 5, the shape of the mounting
なお、実装基板20は、実装領域21の周囲に沿って、配線部(中継配線部を含む)および外部との電気的な接続を行うパッド電極が形成されている。さらに、実装基板20の配線部には、過大な電圧印加を抑制する保護素子(例えば、ツェナーダイオード)が接続される構成であってもよい。また、パッド電極は、実装基板20の実装領域21とは反対となる裏面に形成される構成としてもよい。
The mounting
また、実装基板20に実装される発光装置Sの数は1つ以上であればよく、例えば、実装基板20の実装領域21の配線パターン上に行列方向(縦横方向)に整列して配置される構成であっても構わない。さらに、実装基板20に実装される発光装置Sは、ハンダを介して実装すると、パッケージの第2配線部5である第1外部リード6の側面6c及び第2外部リード7の側面7cが傾斜していることから、側面6c,7cにハンダHdが付着し易くハンダフィレットを形成することができる。そして、発光モジュールMでは、発光装置Sが的確に実装基板20に接合しているかを確認する場合、発光装置Sにおけるパッケージ1の側面6c,7cにハンダフィレットが形成されることを外部から視認あるいは映像から検出することができ、製品の良不良の判断がし易くなる。また、発光モジュールでは、ハンダフィレットが形成されることで、発光素子10のオンオフによる熱膨張率差に起因する応力を繰り返し受けても接続強度が高く、ハンダクラックが発生する要因が極めて低い構成である。
Further, the number of light emitting devices S mounted on the mounting
つぎに、パッケージ1の製造方法、発光装置Sの製造方法及び発光モジュールの製造方法を説明する。図6Aは、本開示の第1実施形態に係るパッケージの製造工程を示す図であり、セラミックグリーンシートを積層する状態を模式的に示す断面図である。図6Bは、本開示の第1実施形態に係るパッケージの製造工程を示す図であり、セラミックスグリーンシートに第1配線部およびビアの導体材料を設けた状態を模式的に示す断面図である。図6Cは、本開示の第1実施形態に係るパッケージの製造工程を示す図であり、セラミックスグリーンシートを焼結して絶縁性基板を形成した状態を模式的に示す断面図である。図6Dは、本開示の第1実施形態に係るパッケージの製造工程を示す図であり、焼結した絶縁性基板に、第2配線部となる金属めっきを塗布した状態を模式的に示す断面図である。図6Eは、本開示の第1実施形態に係るパッケージの製造工程を示す図であり、金属めっきにレジストを設けた状態を模式的に示す断面図である。図6Fは、本開示の第1実施形態に係るパッケージの製造工程を示す図であり、金属めっきのレジストを介してエッチングした状態を模式的に示す断面図である。図6Gは、本開示の第1実施形態に係るパッケージの第2配線部に第2めっきを施した状態を模式的に示す断面図である。図6Hは、本開示の第1実施形態に係るパッケージに発光素子を実装して発光装置とした状態を模式的に示す断面図である。図6Iは、本開示の第1実施形態に係る発光装置を実施基板に実装して発光モジュールとした状態を模式的に示す断面図である。
Next, a manufacturing method of the
はじめに、パッケージ1の製造方法について説明する。
パッケージ1は、発光素子10を載置するための絶縁性基板2がセラミックスにより作製される。絶縁性基板2は、基板部2aに相当する部分と、壁面部2bに相当する部分とを、例えば、通常100μm〜400μmの厚みのセラミックスグリーンシートGsにより形成することができる。セラミックスグリーンシートGsは、セラミックス粉末と有機バインダーとを混練してシート状に形成したものである。つまり、絶縁性基板2は、セラミックスグリーンシートGsを所望の形状に合わせて積層することで、基板部2a及び壁面部2bを備える凹部形状として形成することができる。なお、セラミックスグリーンシートGsは、シート面に複数のパッケージ1が形成されるように構成されている。
First, a method for manufacturing the
In the
また、基板部2aとなる部分には、セラミックスグリーンシートに予めビア4である第1ビア4a及び第2ビア4bの貫通孔haを形成し、その貫通孔haに導電性部材Ctを充填することで第1ビア4a及び第2ビア4bを形成することができる。また、第1配線部3として、銀、銅、アルミニウムなどの金属のように反射効率の高い部材をセラミックスグリーンシートGs上に設置することで、第1配線部3も絶縁性基板2と併せて形成することができる。なお、第1配線部3は、タングステンやモリブデンなど高融点金属を用いることもできる。そして、高融点金属を用いる場合には、金属粒子を樹脂バインダーに混合させセラミックスグリーンシートに塗布或いは印刷などを行いセラミックスグリーンシートGsと共に焼成することによって配線パターンを形成することができる。
In addition, a through hole ha of the first via 4a and the second via 4b, which are vias 4, is formed in advance in the ceramic green sheet in the portion that becomes the
また、セラミックスグリーンシートGsとしてのセラミックス材料は、一例として、原料粉末の90〜96重量%がアルミナであり、焼結助剤の粘土、タルク、マグネシア、カルシア及びシリカ等を4〜10重量%添加して、1500〜1700℃の温度範囲で焼結させることで絶縁性基板2を形成することができる。なお、セラミックス材料は、他の例として、原料粉末の40〜60重量%をアルミナとし、焼結助剤として60〜40重量%の硼珪酸ガラス、コージュライト、フォルステライト、ムライトなどを添加したものを、800〜1200℃の温度範囲で焼結させて絶縁性基板2として形成することができる。勿論、セラミックスの絶縁性基板2は、形成することができれば材料を限定されるものではない。また、セラミックスは、Cr2O3、MnO2、TiO2、Fe2O3などをセラミックスグリーンシート自体に含有させることによって暗色系にさせることもできる。
The ceramic material for the ceramic green sheet Gs is, for example, 90 to 96% by weight of the raw material powder is alumina, and 4 to 10% by weight of sintering aids such as clay, talc, magnesia, calcia and silica are added. Then, the insulating
セラミックスグリーンシートGsを焼結することで絶縁性基板2が形成された後、絶縁性基板2に第1めっきMeにより第2配線部5が設けられる。第2配線部5を形成する場合は、一例として銅を主成分とする第1めっきMeを絶縁性基板2の底面(裏面)に100μm以上(例えば100〜150μmの範囲)の厚みに塗布する。そして、第1めっきMeの所定位置にレジストReを設けてエッチングを行うことで、第2配線部5としての第1外部リード6及び第2外部リード7を絶縁性基板2に所望の形状(例えば、矩形環状図2参照)に形成する。第1外部リード6及び第2外部リード7は、エッチング時間を調整することで、絶縁性基板2側の接続面6a,7aの面積が、厚み方向の先端面6b,7bの面積よりも大きくなるようにしている。
つづいて、絶縁性基板2は、第1外部リード6及び第2外部リード7の先端面6b、7bに設けられたレジストが除去され、第1外部リード6及び第2外部リード7の表面に、金を主成分とする第2めっき(金属膜8)が設けられる。そして、絶縁性基板2を切断して個片化されることで個々のパッケージ1が形成される。
After the insulating
Subsequently, the resist provided on the
つぎに、パッケージ1が形成されると、パッケージの第1配線部3となる第2リード3bに発光素子10を、ダイボンド部材等を介して実装する。そして、発光素子10は、その上面の素子電極と、第1リード3a及び第2リード3bをワイヤにより接続することで電気的に第1配線部3に接続される。パッケージ1に発光素子10を電気的に接続することで発光装置Sを構成している。なお、発光素子10と第2リード3bとの接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やポリイミド樹脂などが挙げられる。また、発光装置Sは、封止樹脂や封止樹脂を覆う窓部材を設ける構成としてもよい。さらに、封止樹脂や窓部材を設ける場合には拡散材や波長変換部材を添加しても構わない。
Next, when the
発光装置Sは、個片化された後に、接続材料であるハンダHdにより第2配線部5を介して実装基板20に実装される。ことで発光モジュールMを構成している。発光装置Sの第2配線部5は、第1外部リード6の接続面6aから先端面6bに向かって、及び、第2外部リード7の接続面7aから先端面7bに向かって、径が小さくなるように、接続面6a,7aと先端面6b,7bの面積の大きさを異ならせて形成している。そのため、ハンダHdは、第2めっきが施された第1外部リード6の側面6c及び2外部リード7の側面7cに付着して、ハンダフラックスと同等の役割を果たすことができる。
After the light emitting device S is separated into pieces, the light emitting device S is mounted on the mounting
<第2実施形態>
つぎに、第2実施形態について、図7〜図10を参照して説明する。なお、第2実施形態は、第2配線部の断面形状が第1実施形態との違いであり、第2配線部の断面形状を主として説明し、第2配線部の構成等、あるいはその他の構成は第1実施形態と同じであるので、同じ符号を付して適宜説明を省略する。
図7は、本開示の第2実施形態に係るパッケージの一部を断面にして下方から見上げて模式的に示す斜視図である。図8は、本開示の第2実施形態に係るパッケージを模式的に示す底面図である。図9Aは、本開示の第2実施形態に係るパッケージであり図8のIXA−IXA線における部分を模式的に示す断面図である。図9Bは、本開示の第2実施形態に係るパッケージであり図8のIXB−IXB線における部分を模式的に示す断面図である。図10は、本開示の第2実施形態に係るパッケージに発光素子を設けた発光装置を実装基板に実装した発光モジュールの一部を断面にして模式的に示す斜視図である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the cross-sectional shape of the second wiring portion is different from that of the first embodiment, and the cross-sectional shape of the second wiring portion will be mainly described. The configuration of the second wiring portion, etc., or other configurations Since this is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted as appropriate.
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a part of a package according to the second embodiment of the present disclosure as a cross-section, looking up from below. FIG. 8 is a bottom view schematically showing a package according to the second embodiment of the present disclosure. 9A is a package according to the second embodiment of the present disclosure, and is a cross-sectional view schematically showing a part taken along line IXA-IXA in FIG. 9B is a package according to the second embodiment of the present disclosure, and is a cross-sectional view schematically showing a part taken along line IXB-IXB in FIG. FIG. 10 is a perspective view schematically showing, in section, a part of a light emitting module in which a light emitting device provided with a light emitting element in a package according to a second embodiment of the present disclosure is mounted on a mounting substrate.
パッケージ1Aは、絶縁性基板2と、絶縁性基板2の上面に設けられる第1配線部3と、絶縁性基板2の下面に設けられる第2配線部15と、第1配線部3と第2配線部15とを電気的に接続するビア4(第1ビア4a及び第2ビア4b)と、を備えている。
第2配線部15は、第1ビア4a及び第2ビア4bと外部電源とを電気的に接続して、パッケージ1Aに実装されている発光素子10に給電するためのものである。この第2配線部15は、正負一対の電極として第1外部リード16及び第2外部リード17を備え、表面に金を主成分とする第2めっき(金属膜8)が施されている。さらに、第1外部リード16及び第2外部リード17は、絶縁性基板2の下面にそれぞれ接続する接続面16a,17aの面積と、厚み方向のそれぞれの先端面16b,17bの面積とが異なるように形成されている。つまり、第1外部リード16は、絶縁性基板2の下面に接続する接続部16Aの長さ(径)L1と、厚み方向の先端部16Bの長さ(径)L2と、が異なるように形成されている。
The
The
なお、第2配線部15は、絶縁性基板2の底面に対し、110度〜160度の内角を有していることが好ましく、特に、115度〜155度の内角を有していることが好ましい。これによりハンダとの接合をより強度にすることができる。特に第2配線部15は、絶縁性基板2の底面に対し、110度〜160度の内角を有することで、引っかかりが生じ、発光装置の抜脱を防止することができる。ここで、「内角」とは、絶縁性基板2の底面に対する垂直な断面で見たとき、第2配線部15の側面における第2配線部15の高さの1/2である点と、絶縁性基板2の底面と第2配線部15との接合点と、を結ぶ直線と、前記絶縁性基板2の底面の直線と、の内側の角度を意味する。
The
第1外部リード16は、一例として、銅又は銅を主成分とする第1めっきにより、絶縁基板2の外縁から内側の位置で略矩形環状に形成され、絶縁性基板2の下面に接続する接続面16aより、厚み方向の先端面16bの面積が大きくなるように形成されている。ここでは、第1外部リード16は、厚み方向の断面視において接続部16Aの長さL1よりも先端部16Bの長さL2が長くなるように構成されている。つまり、第1外部リード16は、接続部16Aから先端部16Bに向かって径が大きく(長く)なるように構成されている。
For example, the first
ここで、「接続部16Aの長さ」あるいは「接続部16Aの径」とは、矩形環状に形成した環幅における中心を通り一方の側面16cから他方の側面16cまで引いた直線の長さL1、L2をいう(図8参照)。また、接続部16Aは、接続面6aを含む厚み方向の中心よりも接続面16a側の部分とする。そして、厚み方向の断面視とは、第2配線部15(第1外部リード16及び第2外部リード17)を垂直方向から切断した断面が見える状態をいう。
Here, “the length of the connecting
第1外部リード6は、接続面6aよりも先端面6bが大きくなることで(接続部6Aから先端部6Bに向かって径が大きく(長く)なることで)、延出部16dの端面を除く部分の側面16cが接続面16aから先端面16bに向かって広がるように傾斜する。そのため、第1外部リード16は、側面16cに後記するハンダが付着し易くなりハンダフィレットの役割を果たすことが可能となる。
The first
なお、第2外部リード17は、矩形環状に形成され、接続面17a,先端面17b,側面17c,延出部17d,17dを備え、表面に第2めっき(金属膜8)が設けられており、すでに説明した第1外部リード16と左右対称の構成であり、同じ形状、大きさ、構成であるため、説明を省略する。また、第1外部リード16及び第2外部リード17は、いずれも絶縁性基板2の底面(裏面)から厚み方向に100〜150μmの範囲で、あるいは、好ましくは、110〜130μmの範囲で形成されている。
The second
前記した第2配線部15を形成する場合は、製造方向において、レジストReを介してエッチングする処理時間を前記した第1実施形態の第2配線部15よりも長く行うようにしている。したがって、第2配線部15は、第1外部リード16の接続面16aを含む接続部16A側がエッチングにより削られて先端面16bを含む先端部16B側よりも径(長さ)が小さくなることで形成される(第2外部リード17も同じ)。
なお、第1外部リード16及び第2外部リード17を形成するためのレジストReの形状、大きさは、先端面16b,17bの面積及び接続面16a,17aの面積が、エッチングにより予め設定された形状、大きさになるように形成される。
その後、レジストReが除去され、前記したと同様に第2めっきが施されてパッケージ1Aが製造される。
When the
Note that the shape and size of the resist Re for forming the first
Thereafter, the resist Re is removed, and the second plating is performed in the same manner as described above to manufacture the
製造されたパッケージ1Aは、発光素子10が設置される。そして、発光素子10をワイヤで電気的に第1配線部3と接続して発光装置S1を構成する。さらに、発光モジュールM1は、実装基板20に発光装置S1を実装することで構成される。発光モジュールM1は、発光装置S1のパッケージ1Aが第2配線部15にハンダHdを介して実装されるときに、側面16c,17cが傾斜しているため、ハンダフィレットを形成することができる。したがって、発光モジュールM1では、発光装置S1の実装状態の確認が容易で、かつ、熱膨張率差に起因する応力を繰り返し受けても耐え得る接続強度を備える。
第2実施形態に係るパッケージ1Aは、引っかかりを設けることでハンダとの接合強度を高めることができる。また、パッケージ1Aの底面積を広くとることができるため、安定性に優れる。
In the manufactured
The
<第3実施形態及び第4実施形態>
つぎに、図11A及び図11Bを参照して、第3実施形態及び第4実施形態に係るパッケージ1B,1Cについて説明する。なお、第3実施形態に係るパッケージ1Bは、図1で説明したパッケージ1の第2配線部5の形状を変形したもので、第4実施形態に係るパッケージ1Cは、図7で説明したパッケージ1Aの第2配線部5の形状を変形したもので、変形部分を主に説明する。図11Aは、本開示の第3実施形態に係るパッケージを模式的に示す底面図、図11Bは、本開示の第4実施形態に係るパッケージを模式的に示す底面図である。
パッケージ1Bは、絶縁性基板2と、絶縁性基板2の上面に設けられる第1配線部3と、絶縁性基板2の下面に設けられる第2配線部25と、第1配線部3と第2配線部25とを電気的に接続するビア4(第1ビア4a及び第2ビア4b)と、を備えている。第2配線部25は、正負一対の電極として第1外部リード26及び第2外部リード27を備え、表面に金を主成分とする第2めっき(金属膜8)が施されている。第1外部リード26は、延出部26dを形成した側面26cに接続面26aから先端面26bに向かって溝部26eが形成されている。
<Third Embodiment and Fourth Embodiment>
Next, the
The
この溝部26eは、パッケージ1Bの一辺に対応する側面26cにおいて少なくとも1カ所以上(図面では2カ所)が形成されることが好ましい。溝部36eは、側面26cから第1外部リード26の環内方向に凹んだ曲面となるように形成されている。また、溝部26eは、厚み方向に同一の溝幅で同じ溝深さとなるように、ここでは形成されている。なお、第1外部リード26は、延出部26d,26dの間が、溝部26eと同じ役割を果たしている。また、第2外部リード27は、第1外部リード26と左右対称な形状として形成されている。
It is preferable that at least one
そして、パッケージ1Bの製造方法としては、第2配線部25について、レジストReの形状を溝部26e,27eを形成するような形状とすることで、側面26c、27cと共に溝部26e,27eをエッチングにより形成することが可能となる。なお、パッケージ1Cは、他の工程を前記したようにすることで製造することができる。
Then, as a method for manufacturing the
つぎに、図11Bに示すように、パッケージ1Cは、絶縁性基板2と、絶縁性基板2の上面に設けられる第1配線部3と、第1配線部3と第1ビア4a,4aを介して導通して絶縁性基板2の下面に設けられる第2配線部35と、を備えている。第2配線部35は、正負一対の電極として第1外部リード36及び第2外部リード37を備え、表面に金を主成分とする第2めっき(金属膜8)が設けられている。第1外部リード36及び第2外部リード37は、延出部36d,37dを形成した側面36c,37cに接続面36a,37aから先端面36b,37bに向かって、溝部36e,37eが形成されている。この溝部36e,37eは、傾斜方向が接続面36aから先端面36bに向かって広がる、あるいは、接続面37aから先端面37bに向かって広がるように構成される以外は、前記した図11Aで示すものと同様に構成されている。
パッケージ1Cの製造方法としては、第2配線部35について、レジストReの形状を溝部36e,37eを形成するような形状とすることで、エッチングにより側面36c、37cと共に形成することができる。また、前記した図11Aで示すものよりは、エッチングの処理時間を長くすることで、側面36c、37c及び溝部36e,37eの傾斜方向を変えることができる。
Next, as shown in FIG. 11B, the package 1C includes the insulating
As a manufacturing method of the package 1C, the
なお、パッケージ1B,1Cは、延出部26d,27d,36d,37dが形成された外周の1辺の側面26c,27c,36c,37cに溝部26e,27e,36e,37eが形成された構成として説明したが、外周及び内周のすべての辺の側面26c,27c,36c,37cに溝部26e,27e,36e,37eを形成する構成としてもよい。また、パッケージ1B,1Cは、溝部26e,27e,36e,37eの溝深さを接続面26a,27a,36a,37aから先端面26b,27b,36b,37bに向かって徐々に深くなるように、あるいは、徐々に浅くなるように形成してもよい。さらに、パッケージ1B,1Cは、溝部26e,27e,36e,3eの溝幅を接続面26a,27a,36a,37aから先端面26b,27b,36b,37bに向かって徐々に小さくなるように、あるいは、徐々に大きくなるように形成してもよい。そして、溝部26e,27e,36e,37eは、曲面として説明したが溝中央で折れ曲がる平面からなる溝形状であってもよい。
The
また、以上説明したパッケージ1,1A〜1Cは、第2配線部5,15,25,35の形状を矩形環状として説明したが、例えば、矩形とすること等、側面6c,7c,16c,17c,26c,27c,36c,37cが傾斜してハンダフィレットを形成することができれば、その形状を限定するものではない。
また、パッケージ1,1A〜1Cは、延出部6d,7d,16d,17d,26d,27d,36d,37dを3カ所以上形成することや、全く設けないようにしてもよい。
さらに、パッケージは、発光素子を設けてから個片化するとして説明したが、発光素子を設ける前に個片化しても構わない。
第3実施形態に係るパッケージ1Aは、ハンダとの接触面積を広くとることができるためハンダとの接合強度を高めることができる。
Moreover, although the
The
Further, the package is described as being separated after the light emitting element is provided. However, the package may be separated before the light emitting element is provided.
Since the
以下、実施例に係るパッケージ、発光装置について、図1〜図5を用いて説明する。ただし、第1実施形態のところで説明した内容と重複するところは説明を省略することもある。
パッケージ1は、絶縁性基板2と、絶縁性基板2の上面に設けられる第1配線部3と、絶縁性基板2の下面に設けられる第2配線部5と、第1配線部3と第2配線部5とを電気的に接続するビア4と、を備えている。パッケージ1は略矩形形状を成しており、縦4.1mm、横4.0mm、高さ1.0mmの外形を成している。パッケージ1は凹部形状を成しており、縦2.5mm、横2.5mm、深さ0.3mmの内形を有している。
絶縁性基板2は、銅を主成分とする第1配線部3、第2配線部5を備える。第1配線部3の表面、及び、第2配線部5の表面は、金(金の比率が99重量%以上)のメッキによる金属膜8が形成されている。絶縁性基板2の材質はアルミナを用いる。ビア4a、4bは銅を用いている。
Hereinafter, a package and a light emitting device according to an example will be described with reference to FIGS. However, the description overlapping with the content described in the first embodiment may be omitted.
The
The insulating
発光素子10は、凹部形状の底面の第1配線部3の第2リード3b上に配置される。発光素子10は、455nmに発光ピークを持つ青色発光のLEDを用いる。
凹部内に配置された発光素子10は封止部材により被覆されている。封止部材はシリコーン樹脂である。この封止部材には発光素子10からの光を波長変換する蛍光体が含有されている。蛍光体は黄色に発光するものであり、例えば、YAG蛍光体やシリケート蛍光体である。
第1外部リード6及び第2外部リード7は、絶縁性基板2の底面に対し、約30度の内角を有している。
このように第1外部リード6の厚み、第2外部リード7の厚みを大きく設けることで、実装基板20との接合強度を高めることができる。また、ハンダのパッケージ1の側面への這い上がりも防止することができる。また、この発光装置は放熱性を向上することができると共にハンダとの接合強度を高めることができる。
The
The
The first
As described above, by providing the first
実施形態のパッケージ、発光装置は、照明用装置、車載用発光装置などに利用することができる。 The package and the light-emitting device of the embodiment can be used for a lighting device, a vehicle-mounted light-emitting device, and the like.
1,1A,1B,1C パッケージ
2 絶縁性基板
2a 基板部
2b 壁面部
3 第1配線部
3a 第1リード
3b 第2リード
4 ビア
5,15,25,35 第2配線部
6,16,26,36 第1外部リード
6A,7A,16A,17A 接続部
6B,7B,16B,17A 先端部
6a,16a,26a,36a 接続面
6b,16b,26b,36b 先端面
6c,16c,26c,36c 側面
6d,16d,26d,36d 延出部
26e,27e,36e,37e 溝部
7,17,27,37 第2外部リード
7a,17a,27a,37a 接続面
7b,17b,27b,37b 先端面
7c,17c,27c,37c 側面
7d,17d,27d,37d 延出部
8 金属膜
10 発光素子
20 実装基板
21 実装領域
26e,36e,27e,37e 溝部
Ct 導電性部材
Gs セラミックスグリーンシート
Hd ハンダ
M、M1 発光モジュール
Re レジスト
S、S1 発光装置
ha 貫通孔
1, 1A, 1B,
Claims (15)
前記絶縁性基板の上面に設けられる第1配線部と、
前記第1配線部と導通し、前記絶縁性基板の下面に設けられる第2配線部と、を備え、
前記第2配線部は、前記絶縁性基板の下面から下方に100μm以上の厚みを有すると共に、前記第2配線部の表面に金を主成分とする金属膜が施され、かつ、前記絶縁性基板の下面に接続する接続面の面積と厚み方向の先端面の面積とが異なるように形成されたパッケージ。 An insulating substrate;
A first wiring portion provided on the upper surface of the insulating substrate;
A second wiring portion that is electrically connected to the first wiring portion and provided on a lower surface of the insulating substrate;
The second wiring portion has a thickness of 100 μm or more downward from the lower surface of the insulating substrate, a metal film mainly composed of gold is applied to the surface of the second wiring portion, and the insulating substrate The package is formed so that the area of the connecting surface connected to the lower surface of the substrate is different from the area of the front end surface in the thickness direction.
前記絶縁性基板の上面に設けられる第1配線部と、
前記第1配線部と導通し、前記絶縁性基板の下面に設けられる第2配線部と、を備え、
前記第2配線部は、前記絶縁性基板の下面から下方に100μm以上の厚みを有すると共に、前記第2配線部の表面に金を主成分とする金属膜が施され、かつ、厚み方向の断面視において前記絶縁性基板の下面に接続する接続部の長さと厚み方向の先端部の長さとが異なるように形成されたパッケージ。 An insulating substrate;
A first wiring portion provided on the upper surface of the insulating substrate;
A second wiring portion that is electrically connected to the first wiring portion and provided on a lower surface of the insulating substrate;
The second wiring portion has a thickness of 100 μm or more downward from the lower surface of the insulating substrate, a metal film mainly composed of gold is applied to the surface of the second wiring portion, and a cross section in the thickness direction The package formed so that the length of the connecting portion connected to the lower surface of the insulating substrate is different from the length of the distal end portion in the thickness direction.
前記ハンダは、前記第2配線部の側面から先端面に亘って設けられる請求項13の発光モジュール。 The mounting substrate and the light emitting device are mounted via the second wiring portion by solder,
The light emitting module according to claim 13, wherein the solder is provided from a side surface to a tip surface of the second wiring portion.
前記第1めっきの下面の所定領域にレジストを塗布してエッチングする工程と、
前記エッチングされた第1めっきの表面に金を主成分とする第2めっきを施す工程と、を行い、
前記エッチングする工程では、前記絶縁性基板に接続する前記第1めっきの接続面と、厚み方向の前記第1めっきの先端面と、の面積が異なるようにエッチングを行うパッケージの製造方法。 Applying a first plating mainly composed of copper to the lower surface of the insulating substrate with a thickness of 100 μm or more;
Applying a resist to a predetermined region of the lower surface of the first plating and etching;
Performing a second plating mainly composed of gold on the surface of the etched first plating,
The manufacturing method of the package which etches so that the area of the connection surface of the said 1st plating connected to the said insulating substrate and the front end surface of the said 1st plating of the thickness direction may differ in the said process to etch.
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