JP7137868B2 - 特に表面実装型デバイス（ｓｍｄ）のための反射性の複合材料及びこの種の複合材料を有する発光デバイス - Google Patents

特に表面実装型デバイス（ｓｍｄ）のための反射性の複合材料及びこの種の複合材料を有する発光デバイス Download PDF

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Description

本発明は、アルミニウムからなるキャリアと、当該キャリア上に配された酸化アルミニウムからなる中間層と、当該中間層上に被着された反射増幅光学活性多層系とを有する反射性の複合材料に関する。この場合、“アルミニウムからなるキャリア”には、アルミニウム合金も包摂される。
加えてさらに、本発明は、この種の反射性の複合材料を有する発光デバイスに関する。
冒頭に述べたタイプの複合材料は国際公開第００／２９７８４号から公知である。この場合、当該出願の当該重点を形成しているのは、当該光学活性系の当該表面に配された保護層である。その際、機能性コーティングとも称される当該反射増幅光学活性多層系は、反射層、例えばアルミニウム、銀、銅、金、クロム、ニッケル又はそれらの合金からなる層を含んでいる。その際、当該キャリアと当該機能性コーティングとの間には、中間層として、当該キャリアがアルミニウムからなる場合に、例えば、当該キャリアの陽極酸化によって形成された層であってよい、少なくとも一つの化成層が配置されていてよい。これについては、光輝材料、例えば純度９９．８％以上、例えば９９．９％、のアルミニウムベースの超高純度アルミニウム又はＡｌＭｇ合金からストリップを製造すること、同じく、拡散又は指向性光反射を有する圧延面もつくり出すことが一般に公知である旨触れられている。また、当該指向性反射を高めるために、その種のストリップの当該表面を化学研磨又は電界研磨し、続いて、陽極酸化によって、例えば１．５μｍの層厚さの酸化アルミニウム保護層をつくり出すことも公知である旨触れられている。それに代えて、言うまでもなくアルミニウムをベースとして形成される酸化物層の厚さは約０．００５μｍに達するにすぎない。
独国特許出願公開第１０３４０００５号明細書には、当該基板の当該上側面と当該下側面に設けられた二つの端子電極を有する、詳細不明記の電気絶縁基板を含んだ、白色光発光用の発光デバイスが開示されている。その際、この公知の当該デバイスは、当該基板上に配された、チップとして形成された発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでいる。この発光ダイオードの当該陰極は、当該電極の一方と接着剤によって接合され、当該陽極は、当該他方の電極とボンディングワイヤによって接続されている。当該ＬＥＤと当該基板の当該上側面は透明な樹脂によって覆われている。
その際、独国特許出願公開第１０３４０００５号明細書において適用された実装法を特徴づけるものは、“ダイ”（英語では、キューブ又はプレートレットをあらわす）と称されるＬＥＤチップのいわゆる表面実装法である。この実装技術は、英語では、Ｓｕｒｆａｃｅ－ｍｏｕｎｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ“ＳＭＴ”と称される。その際さらに、これに関連して同じく使用される当該略語“ＳＭＤ”（英語：Ｓｕｒｆａｃｅ－ｍｏｕｎｔｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）は表面実装デバイスを意味しており、これは―“リード線タイプデバイス”による従来のスルーホール実装（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｈｏｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，“ＴＨＴ”）型デバイスとは異なり―リード端子を有さず、特に、はんだ付け可能な接続面によって（ただし、これについては、上記独国特許出願公開第１０３４０００５号明細書では、接着剤によって）いわゆるフラットモジュールとして直接に基板上に実装される。
この種の端子電極構造を表すものとしては、“ｌｅａｄ ｆｒａｍｅ”なる英語の名称も通例であり、これについては、代表例として米国特許第６，４０７，４１１号明細書を参照されたい。これに関連して、ＳＭＤ－ＬＥＤの分野においては“ｌｅａｄ ｆｒａｍｅ”の材料として、今日では通例、銀メッキされた銅が使用されるが、ただし、この材料は、不都合なことに、硫化水素に対して僅かな耐性しかなく、約９３％のレベルの反射率を有するにすぎない旨触れておかなければならない。
上記独国特許出願公開第１０３４０００５号明細書に開示された当該実装法は、加えてさらに、ベアチップ実装技術とも称される、いわゆるＣＯＢ技術（英語：Ｃｈｉｐ－ｏｎ－Ｂｏａｒｄ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）の適用である。これは、電子デバイスを製造するために、封止されていない半導体チップをボード上に直接実装するための技術である。今日では、“ＣＯＢ”なる用語は、裸の半導体を含んだあらゆるモジュールに使用されているが、他方、この用語は、もともと、もっぱらいわゆるチップアンドワイヤ技術によって製造されたデバイスを指すものとして解されていた。本願出願によれば、より新しい、さらに別の理解が基礎とされており、その際、当該理解は、上記独国特許出願公開第１０３４０００５号明細書が当該ＬＥＤチップのために想定しているようなチップアンドワイヤ技術を内含している。
ＬＥＤデバイスの重要な利点は、その高い発光効率ηＶ（英語：ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｅｆｆｉｃａｃｙ）である。発光効率とは、光源から発された光束Φｖと当該光源によって消費された電力Ｐとの比率として理解される。発光効率の当該ＳＩ単位はルーメン毎ワット（ｌｍ／Ｗ）である。当該発光効率の値が大きければ大きいほど、当該ランプの所与の電力消費に際する、目に有用な光束もそれだけ大である。ランプの発光効率ηｖは二つのファクター―つまり、ランプの放射効率ηｅ及び発された放射の測光放射相当Ｋ―から合成される。
Figure 0007137868000001
従来の白熱電球の発光効率は１０～３０ｌｍ／Ｗａｔｔである一方、ＬＥＤランプのそれは、好適には、その二倍を上回り、つまり、６０～１００ｌｍ／Ｗａｔｔである。
欧州特許出願公開第２１３８７６１号明細書には、アルミニウムからなる、特に、コーティングされた反射体は、比較的高い照度ないし発光効率ηｖ―つまり、高い効率―を達成するために使用することができる旨論じられている。反射体として使用される高反射キャリアの全反射率も高い発光効率を結果する。その際、“高反射”なる用語には、本願出願によれば、上記欧州特許出願公開第２１３８７６１号明細書に述べられているのと同一の理解が基礎とされている。つまり、以下では、“高反射”材料として、ＤＩＮ５０３６、Ｔｅｉｌ３（１１／７９版）に準拠して、少なくとも８５％、好ましくは少なくとも９０％、特に好ましくは少なくとも９５％の全反射率を有する材料が理解される。
高い全反射率を有する反射体のためのキャリア材料としては―すでに述べたように―広く、最低純度９９．８％を有する圧延アルミニウムが使用され、その上に、上方に配されたＰＶＤ層のベースとしてと同時に化学的保護層として当該中間層が被着される。この保護中間層は、好ましくは、湿式化学アルマイト処理時に生成し、その際、これによって、当該表面が十分僅少な粗度と十分な硬度を有すると同時に、欠陥を生ずることなく形成されることとなり、その際、場合によりなお当該酸化アルミニウム層にボイドが存在していれば、当該ボイドは、当該プロセス連鎖の最終段階で、熱シール処理によってほぼ完全に密閉される。その際、当該純度及び／又は当該粗度の変化によって、全反射レベルに影響を及ぼすことができる一方で、当該アルミニウムキャリアの当該圧延構造の的確な変化によって拡散反射率に影響を及ぼすことが可能である。特にストリップ状の当該アルミニウムキャリア材料が、当該中間層を生成すべく、陽極酸化処理浴ないし湿式化学アルマイト処理に付される場合には、その上側面に当該酸化アルミニウム中間層が生成すると共に、その下側面にも、さらに別の酸化アルミニウム層が、基本的に同一の構造にて生成される。
続いて当該中間層上方に被着される当該光学活性多層系は、例えば、少なくとも三つの層からなり、その際、当該上側層は誘電層及び／又は酸化物層であり、当該最下層は、反射層を形成する金属層である。この場合、当該金属層は、例えば、当該陽極皮膜上に堆積された高反射高純度銀層であってよい。該層は光学的に密で、可視光領域において、極度に高い全反射率を有する。冒頭に挙げたタイプのこの種の複合材料は、表面コートされたアルミニウムストリップとして、ＭＩＲＯ(R)－Ｓｉｌｖｅｒの名称で、照明技術、昼光照明システム及び装飾アプリケーションの分野に広く普及している。
銀反射層を有する冒頭に述べたタイプのさらに別の公知の複合材料は、独国特許出願公開第１０２０１５１１４０９５号明細書並びに国際公開第２０１７／０３２８０９号に開示されている。それらが有する好適な高い全反射率及びそれらが有する卓越した長期的安定性により、これら及びその他のこの種の複合材料を、上述したＳｕｒｆａｃｅ－ｍｏｕｎｔｉｎｇ－及びＣｈｉｐ－ｏｎ－Ｂｏａｒｄ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙの枠内で、表面実装デバイス（ＳＭＤ）とくにＬＥＤ半導体チップのためのキャリア材料―例えば、リードフレーム構造―として使用することは望ましいと思われる。例えば、独国特許出願公開第１０２０１５１１４０９５号明細書並びに国際公開第２０１７／０３２８０９号には、例えばチップの形のＬＥＤ光源を、該文献に開示されている当該複合材料の当該表面に配置することが、好ましい適用例として論じられている。ただし、上記公知の複合材料は、上記の当該テクノロジーの枠内で、特に、チップアンドワイヤ技術の使用に際しても、当該ＳＭＤの当該電気的接触に際して問題をもたらし得ることが判明した。
国際公開第００／２９７８４号 独国特許出願公開第１０３４０００５号明細書 米国特許第６，４０７，４１１号明細書 欧州特許出願公開第２１３８７６１号明細書 独国特許出願公開第１０２０１５１１４０９５号明細書 国際公開第２０１７／０３２８０９号 独国実用新案第２９８１２５５９号明細書 欧州特許出願公開第３１９６３３４号明細書
本発明の目的は、表面実装適用時、特にチップアンドワイヤ技術適用時に、改善された電気接続性を有し、反射率が高く、好ましくは、優れた長期的安定性すなわち光全反射率の毀損が長期的に見ても僅かにすぎない、冒頭に述べたタイプの複合材料を提供することである。
上記目的は、本発明により、酸化アルミニウムからなる当該中間層が５ｎｍ～２００ｎｍの範囲内の厚さを有し、当該キャリアの、当該反射増幅光学活性多層系とは反対側の当該面の表面に、２５℃にて、最大１．２＊１０－１Ωｍｍ２／ｍの比電気抵抗を有する金属層又は合金金属層が被着され、その際、表面に被着された当該層の当該厚さは１０ｎｍ～５．０μｍの範囲内にあることによって達成される。
それゆえ、好適には、一方において、本発明により、いわゆるワイヤボンディングの過程で、ワイヤの溶接、特に、当該複合材料の当該表面と当該複合材料上に表面実装によって実装された電子デバイスとの間の接続をつくり出すための、本発明による複合材料の当該前面ないし上側面における金ワイヤの超音波溶接が問題なく可能であり、かつまた他方において、本発明による複合材料の当該裏面ないし下側面における電気接触抵抗が無視し得るほど小さいことが判明した。したがって、当該面は、問題なく、プリント基板（英語：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ－ＰＣＢ）上に、はんだ付け可能であるか、又は、例えば導電性塗料若しくは接着剤も使用した、類似の物質一体化接合効果を有する接合法によって被着可能である。
当該材料の当該選択及び表面被着された当該金属層又は金属合金層の当該厚さは、好適には、さまざまな観点―例えば、比電気抵抗の値、温度耐性、特にはんだ付けの場合には、はんだ適合性、入手可能性、価格等々―を顧慮して、互いに最適調整することが可能である。
好ましくは、上記観点の顧慮下で、表面被着された当該金属層又は金属合金層は、０．１μｍ～５．０μｍの範囲内の厚さを有する銅層又は１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内の厚さを有する銀層であってよい。
本発明による発光デバイスは、電子デバイス―例えば、ベアチップ（Ｄｉｅ）として形成された発光ダイオード―のためのフレーム支持構造（“ｌｅａｄ ｆｒａｍｅ”）を形成する本発明による反射性の複合材料を含み、その際、当該電子デバイスは、上側面において、当該フレーム支持構造上に載設されて固定されていると共に、別個のワイヤによって当該フレーム支持構造と電気的に接触させられており、その際、当該電子デバイス（ＳＭＤ）と当該フレーム支持構造（“ｌｅａｄ ｆｒａｍｅ”）とからなる当該複合体は、下側面において、プリント基板（ＰＣＢ）と導電物質一体化接合されている。
その際、銀メッキされた銅からなる通例のフレーム構造を本発明による複合材料に置換することにより、特に、表面被着された当該層に銀が含まれていなければ、特に硫化水素に対する耐腐食性の向上が招来され、その際、いずれにせよ、該層が、特に１００ｌｍ／Ｗを超える値を帯びることができるために、同時に、発光効率が高まる。
本発明のその他の好適な実施態様は、当該従属請求項及び以下の詳細な説明から判明する通りである。
当該添付図面によって具体的に示した実施例を参照して、本発明を詳細に説明する。各図は以下を示す。
本発明による複合材料の拡大基本断面図であり、ここで、図中に示した層厚さはあくまでも概略的なものであり、正しい縮尺で示されているものではない。 本発明による発光デバイスの一実施形態の部分領域の平面図である。 本発明による複合材料から形成された、本発明による発光デバイスのためのフレーム支持構造の一実施形態の平面図である。 本発明による発光デバイスの一実施形態の断面図である。
以下の説明につき、本発明は実施例に限定されるものではなく、その際また、説明された特徴コンビネーションの必ずしもすべての特徴若しくは複数の特徴に限定されるものでもない旨明文を以て強調しておくこととする。むしろ、実施例の個々のいずれの部分特徴も、それと関連して説明された他のすべての部分特徴から切り離されても、それ自体として発明上の意義を有し、任意の適切なその他の特徴と組み合わされても、同じく発明上の意義を有する。
図面に示したさまざまな図において、同一の部材・部品には常に同一の符号が付されているため、それらは、通例、それぞれ一回のみ説明される。
先ず、図１から判明するように、アルミニウムからなるキャリア１を有する本発明による反射性の複合材料は、キャリア１の一方の面Ａに配された酸化アルミニウムからなる中間層２と、中間層２上に被着された反射増幅光学活性多層系３とを有する。キャリア１は、１６００ｍｍまでの幅、好ましくは１２５０ｍｍの幅を有すると共に、略０．１～１．５ｍｍ、好ましくは略０．２～０．８ｍｍの厚さＤ１を有するコイルとして形成されていてよい。当該キャリア上に配されたすべての薄層、特に中間層２及び光学活性多層系３の当該薄層は、当該キャリアに比して無視し得るほど小さいために、キャリア厚さＤ１は、その大きさからしても、同時に、本発明による複合材料Ｖの総厚さＤＧを代表している。
キャリア１の当該アルミニウムは９９．０％を上回る純度を有していてよく、これによって、その熱伝導率は高められる。それにより、熱ピークの発生を防止することができる。ただし、例えば、キャリア１はストリップ状のアルミニウム板Ａｌ９８．３、したがって、純度９８．３パーセントのそれであってもよい。また、それから陽極酸化によって中間層２が形成され得る限りで、キャリア１としてアルミニウム合金例えばＡｌＭｇ合金を使用することも可能である。
光学活性多層系３は模範的には―図示したように―少なくとも三つの層から構成されていてよく、その際、そのうち二つの上側層４、５は誘電層及び／又は酸化物層であり、その下に位置する最下層６は、例えば、アルミニウム又は銀からなる、反射層６を形成する一つの金属層である。
加えてさらに、図示実施例では、任意に設けられた、低吸収性材料、例えば二酸化ケイ素、からなる非金属性保護被覆層７が示されている。この種の層構造は当該独国実用新案第２９８１２５５９号明細書から公知であり、これについては当該文献の開示内容全体を参照されたい。したがって、光学多層系３の当該誘電層及び／又は酸化物層４、５は、例えば、それぞれ３０ｎｍ～２００ｎｍの範囲の厚さＤ４、Ｄ５を有していてよく、その際、これらの厚さＤ４、Ｄ５はそれぞれ、層４、５が反射増強干渉層として機能し得るように、好ましくは、反射される当該電磁放射線の中心波長の四分の一である。保護層７の厚さＤ７は、０．５ｎｍ～２０ｎｍの範囲内、好ましくは、０．５ｎｍ～１０ｎｍの範囲内にあってよい。また、光学多層系３上に、被覆層７として窒化ケイ素保護層が被着されていてもよい。
光学多層系３―これは、被覆層７、及び、好適には、以下に述べる、特に銅層として形成された一つの金属又は金属合金層９も含むこととする―は、技術的に好適な方途で、連続真空コイル塗装法の適用下で塗装可能である。特に、その際、層４、５、６、７、９は、スパッタリング層、特に反応性スパッタリングによって生成された層、ＣＶＤ層若しくはＰＥＣＶＤ層、又は、特に電子衝撃によるか又は熱源からの蒸発によって生成された層であってよい。
反射層６は、任意に、図中不図示の、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン及び／又は酸化クロムからなる接着促進層を介して、中間層２に接合されていてよい。さらに、反射層６は、当該温度安定性を高めるために、任意に、図中不図示の、例えば、ニッケル、ニッケル合金又はパラジウムからなるバリア層の上側及び下側の間にあってよい。
光学多層系３の当該上側誘電層及び／又は酸化物層４は、光学多層系３の当該下側誘電層及び／又は酸化物層５よりも高屈折率の層であり、その際、当該上側層４は、好ましくは、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｏＯ３及び／又はＺｒＯ２からなっていてよく、当該下側層５は、好ましくは、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＳｉＯ２からなっていてよい。
本発明によれば、酸化アルミニウムからなる、特に、陽極酸化されたアルミニウムから形成された中間層２は、５ｎｍ～２００ｎｍの範囲、好ましくは、１０～１００ｎｍの範囲の厚さＤ２を有する。すでに述べたように―したがって、図２に示したように―好適には、本発明により、いわゆるワイヤボンディングの過程で、一方においてワイヤＤの溶接、特に、本発明による複合材料Ｖの当該前面ないし上側面Ａにおいて、金線の超音波溶接が可能であることから、複合材料Ｖの表面Ａと複合材料Ｖ上に表面実装によって実装された電子デバイスＳＭＤとの間の電気的接続（溶接点ＳＰ）は問題なく可能である。
この場合、中間層２の当該表面は、０．０５μｍ未満、特に０．０１μｍ未満、特に好ましくは０．００５μｍ未満の範囲の算術平均粗度Ｒａを有しているのが好ましい。これは、上述した高い光全反射率が存在する場合に、ＤＩＮ５０３６に準拠した最小拡散光反射率を設定するのに有用である。さらに高い拡散光反射率が求められる場合には、当該粗度を相応して引き上げることができる。
キャリア１の、当該反射増幅光学活性多層系３とは反対側の面Ｂ上には、任意に、例えば、上側面Ａの陽極酸化処理時に、製造に起因して同時に生成し得る、酸化アルミニウムからなるさらに別の層８が位置している。ただし、当該層の生成は、必要に応じ、面Ｂの被覆によって回避することが可能である。また、この種の層を必要に応じて除去するための方法も公知である。酸化アルミニウムからなるさらに別の層８が存在する場合には、当該層の厚さＤ８は、中間層２の厚さＤ２と同一の範囲内、したがって、５ｎｍ～２００ｎｍ、好ましくは１０～１００ｎｍの範囲内にある必要があろう。
さらに別の本発明上重要な特徴の一つは、キャリア１の、当該反射増幅光学活性多層系３とは反対側の面Ｂの表面には、２５℃にて、最大１．２＊１０－１Ωｍｍ２／ｍの比電気抵抗を有する金属層又は金属合金層９が被着され、その際、表面に被着された層９の厚さＤ９は１０ｎｍ～５．０μｍの範囲内にあるという点にある。
特に、当該層は、０．１μｍ～５．０μｍの範囲内、好ましくは０．２μｍ～３．０μｍの範囲内、特に好ましくは０．５μｍ～１．５μｍの範囲内にある厚さＤ９にて被着された銅層であってよい。
本発明の別途好ましい実施形態において、表面被着された層９は、１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内の厚さＤ９、特に５０ｎｍ～２５０ｎｍの範囲内の厚さＤ９を有する銀層である。
表面被着された当該金属層又は金属合金層９の比電気抵抗は、２５℃にて、最大値２．７＊１０－２Ωｍｍ２／ｍ、特に好ましくは１．８＊１０－２Ωｍｍ２／ｍを有していてよい。
その際、さまざまな材料の基本とされる当該比電気抵抗値に関しては、当該文献のさまざまな箇所に挙げられた値に基づいてまとめられた下記の表１を参照されたい。
Figure 0007137868000002
それぞれ異なった組成を有する十種類の異なった二元合金（Ａｌ／Ｃｕ、Ａｌ／Ｍｇ、Ｃｕ／Ａｕ、Ｃｕ／Ｎｉ、Ｃｕ／Ｐｄ、Ｃｕ／Ｚｎ、Ａｕ／Ｐｄ、Ａｕ／Ａｇ、Ｆｅ／Ｎｉ、Ａｇ／Ｐｄ）の比電気抵抗ρの一覧は、例えば、以下の学術論文“Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｅｎ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｂｉｎａｒｙ ａｌｌｏｙｓ ｓｙｓｔｅｍｓ”著者：Ｈｏ，Ｃ．Ｙ．ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｆ．Ｄａｔａ，Ｖｏｌ．１２Ｎｏ．２，１９８３，Ｓ．１８３～３２２から看取することができる。本発明によって設けられる層９の所定の化学組成の確認に際しては、これらの値に依拠することができる。
ただし、ＡＳＴＭ Ｆ３９０－１１“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｓｈｅｅｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｆｉｌｍｓ Ｗｉｔｈ ａ Ｃｏｌｌｉｎｅａｒ Ｆｏｕｒ－Ｐｒｏｂｅ－Ａｒｒａｙ”に準拠した直接の測定も可能である。この規格は、単位Ωないし“Ωスクウェア”で求められた面抵抗率（“Ｓｈｅｅｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ”）を、当該層ジオメトリ、したがってその長さ、幅及び厚さを顧慮して、比電気抵抗に換算し得る方法に関する記述も含んでいる。
アルミニウムからなるキャリア１ないし任意に設けられた酸化アルミニウムからなるさらに別の層８と銅層９との間には、好ましい実施形態において、例えば遷移金属、特にチタン、クロム又はニッケルからなり、好ましくは５ｎｍ～２５ｎｍの範囲内、特に好ましくは１０ｎｍ～２０ｎｍの範囲内の厚さＤ１０を有する接着促進層１０が設けられていてよい。
これは、同じく既述したように、好適には、本発明による複合材料Ｖの当該裏面ないし下側面Ｂにおける電気接触抵抗が無視し得るほど小さいという結果を招来する。それゆえ、面Ｂは、プリント基板ＰＣＢ上にはんだ付けが可能であるか又は類似の物質一体化接合効果を有する接合法によって被着されることができる。物質一体化接合効果を有する当該接合層は、図１及び図４において、それぞれ符号Ｌで示されている。はんだ付けには、好適には、例えばスズ含有標準電極、例えば、Ｓｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５を使用することができる。
当該金属層又は当該金属合金層、特に銅層の相対的に薄い表面層９にもかかわらず、本発明による複合材料Ｖと当該はんだとの間に、熱応力によって当該はんだ付け箇所の機械的障害―及び、結果として電気的障害―を結果し得ると思われる、層厚さＤ９に比較して厚くかつ脆い金属間相が形成されることはないとのことが判明した。したがって、１０００ｈまでの熱貯蔵は数１００ｎｍの厚さの金属間相の形成を結果したにすぎなかった。また、接合されたデバイスＬＦ、ＣＯＢ間の剥離強度ないしせん断力は、１２０℃にて１０００ｈの熱処理後に、二分の一未満しか低下しなかったことにより、接合層Ｌの当該はんだ接合は、好適には、代表的なテストに合格したことも判明した。
表面被着された当該金属層又は金属合金層９、特に、当該銅層上には、任意に、図中不図示の不動態層が位置していてよい。当該不動態層は、好ましくは、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄ及び／又はＡｕ（Ａｇ／Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ）からなり、１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内、好ましくは５０ｎｍ～２５０ｎｍの範囲内の代表的な厚さを有していてよい。この種の層は、さらに、当該はんだによる当該貴金属表面の優れた湿潤性によって、完成したＳＭＤデバイスのＰＣＢへのはんだ濡れ性を促進する。
本発明による発光デバイスＬＶ―これについては図２及び図４参照のこと―は、電子デバイスＳＭＤ、例えば、ベアチップダイとして形成された発光ダイオード、のためのフレーム支持構造ＬＦ（“リードフレーム”）を形成し得る本発明による反射性の複合材料Ｖを含んでいる。この種のフレーム支持構造ＬＦは図３に表されている。該支持構造は、図示された形態において、平面図で見て、Ｈ字状の形を有しており、その際、フィンガーＦとして示されたシート間のクロスバーＱは直角をなして延びているのではなく―図示したように―斜めに延びていることが多い。この種のフレーム支持構造ＬＦは、技術的に好適な方途で、例えば打ち抜き部品・部材として又はレーザカッティングによって製造することが可能である。複合材料Ｖは、品質を損なうことなく、問題なく折り曲げることができるために、必要に応じ、さらに曲げ部品・部材として形成することも可能である。
この場合、多数のフレーム支持構造ＬＦは、先ず、フレーム支持構造ＬＦがウェブを介して区画状に、つまり、行要素及び列要素として接合されたストリップ状のシートバーとして形成されたフレームデバイスに一体化されていてよい。フレーム支持構造ＬＦは当該フレームデバイスから、容易に、例えば押し抜き又は打ち抜きによって切り離すことができるため、特に、好適には、本発明による発光デバイスＬＶの自動式大量生産が容易に可能である。その際、フレーム支持構造ＬＦには、表面側に、すでに電子チップＳＭＤが実装可能である
本発明による発光デバイスＬＶにおいて、電子デバイスＳＭＤ／ＤＩＥは、表面側、したがって、フレーム支持構造ＬＦの面Ａ、に載設されて、少なくとも一本の別々のワイヤＤによってフレーム支持構造ＬＦと電気的に接触させられている。当該ＬＥＤダイ（符号：ＤＩＥ）の他に、図２には、付加的に下右側に、ツェナーダイオードＺがさらに別の表面実装された電子デバイスＳＭＤとして示されている。電子デバイスＳＭＤないし―図示実施例において図示された二つの電子デバイスＳＭＤ（ＤＩＥ及びＺ）―とフレーム支持構造ＬＦとからなる当該複合体は、下側面（面Ｂ）において、プリント基板ＰＣＢと導電物質一体化接合されている。
キャリア１上には―当該図示実施例とは異なり―さらに別の一連の層を有する異なった反射増幅系３が配されていてもよい。これについては、特に、それが本発明に準拠して形成される限りで、反射増幅銀層を有する独国特許出願公開第１０２０１５１１４０９５号明細書のそれを挙げることができる。他方、国際公開第２０１７／０３２８０９号に開示された当該系は、中間層２に、５μｍ未満の厚さを有する層形成有機塗料の存在を必須としており、これは本発明により回避される必要があろう。本願出願上からする“酸化アルミニウムからなる中間層２”との当該画定文言は、好ましくは、“もっぱら・・・からなる”との趣旨で排他的と見なされ得るが、ただし、本願出願上からして、中間層２内における部分層の存在は、場合により、完全には排除することができない。しかしながら、こうした観点からしても、いかなる場合にも、中間層２全体の厚さＤ２は５ｎｍ～２００ｎｍの範囲内にある必要があろう。
光学多層系３が上述した層４、５、６を有し得るだけではないとしても、ただし、本発明上、その上に被覆層７として、例えば、同じく従来の技術に開示されているようなゾル－ゲル－層をベースとした有機塗料層又は有機シリコン塗料層が被着されることがあってはならない。
当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく、請求項の範囲内で本発明のさらに別の実施形態を実現することが可能である。それゆえ、例えば図４において、本発明による発光デバイスＬＶの表面は、透明な物質Ｍ例えばエポキシ樹脂で封止されている。代替的に又は付加的に、ＬＥＤチップダイとして形成された電子デバイスＳＭＤ上に光学レンズ系が設けられていてもよいであろう。
上記に―特に、反射層６として―銀層が言及されている限りにおいて、それは、この種の層が、０．００１質量パーセント～５．０質量パーセントの範囲内、特に、０．５質量パーセント～３．０質量パーセントの範囲内の合金元素を含んでいてよいことを含意している。当該合金元素は、例えば、希土類元素、例えばネオジムであってよい。この種の元素は、例えば、銀粒界に移動し及び／又は銀層の表面に集積し、こうして、それらは、同所において、高貴銀として酸化され、銀粒子上に微視的な薄い保護層を形成することができる。これらの合金元素の効果は、パラジウム、白金、金及び／又は銅の付加的な合金添加によってさらに高めることが可能である。また、これによって、拡散抵抗がもたらされると共に、特に、運転状態において発生し得るような高温時における銀結晶の合体が妨げられる。これによって、好適には、反射層の老化の遅延化、つまり、時間及び／又は温度と相関した反射率下落の遅延化がもたらされる。
パラジウムは、また、主合金元素としても、好ましくは、合金の０．５質量パーセント～３．０質量パーセントの範囲内の質量比率にて、銀に合金添加可能であり、その際、加えてさらに―より小さな比率にて又はせいぜい同一の比率にて―以下の元素、アルミニウム、金、白金、銅、タンタル、クロム、チタン、ニッケル、コバルト又はケイ素のいずれか一つの元素が第三の合金要素として存在していてよい。
銀層は、また、ただし、特に７０質量パーセントまでの、好ましくは５質量パーセント～３０質量パーセントの範囲内の比較的高い比率にて、モリブデンと合金化することも可能である。これは、同様に、拡散抵抗を招来すると共に、さらに、銀の付着力の改善をもたらす。
インジウム、チタン及び／又はスズも、銀の合金元素として設けられていてよい。この点については、例えば、好ましくはインジウム及び／又はスズ及び／又はアンチモン及び／又はビスマスも０．５質量パーセント～３．０質量パーセントの範囲内で含有し、その際、その他は銀からなる合金が適しているように思われる。
スパッタリングプロセスにおいて銀合金層を生成するのに適したターゲットは、欧州特許出願公開第３１９６３３４号明細書にも開示されている。
本発明は、独立請求項に定義された特徴コンビネーションに限定されるものではなく、総じて開示されたすべての個別特徴のうちの一定の特徴の別途任意のいかなるコンビネーションによって定義されていてもよい。これは、基本的に、独立請求項１に記載のいかなる個別特徴も実質的に省略若しくは本出願のその他の箇所に開示された少なくとも一つの個別特徴に置換可能であることを意味している。その限りで、請求項１は、発明を画定しようとする第一の試みにすぎないと解されなければならない。
１ Ｖのキャリア
２ １上のＶの中間層（面Ａ）
３ ２上のＶの光学活性多層系（面Ａ）
４、５ ３の上側層（面Ａ）
６ ３の下側層、反射層（面Ａ）
７ ３を覆うＶの被覆層（面Ａ）
８ １上のＶのＡｌ２Ｏ３層（面Ｂ）
９ 金属層又は金属合金層（面Ｂ）
Ａ １の上側面
Ｂ １の下側面
Ｄ ワイヤ
Ｄ１ １の厚さ
Ｄ２ ２の厚さ
Ｄ３ ３の厚さ
Ｄ４ ４の厚さ
Ｄ５ ５の厚さ
Ｄ６ ６の厚さ
Ｄ７ ７の厚さ
Ｄ８ ８の厚さ
Ｄ９ ９の厚さ
ＤＧ Ｖの総厚さ
ＤＩＥ 発光ダイオード、ＳＭＤの裸チップ実施形態（図２、４）
Ｆ ＬＦのＨフィンガー（図２、３）
Ｌ ＶとＰＣＢとの間の接合層
ＬＦ フレーム支持構造（リードフレーム）
ＬＶ Ｖを有する発光デバイス
Ｍ ＬＶの透明な物質（図４）
ＰＣＢ プリント基板
Ｑ ＬＦのＨクロスバー（図３）
ＳＭＤ 電子デバイス（表面実装デバイス）
ＳＰ 溶接点（図２）
Ｖ 複合材料
Ｚ ツェナーダイオード、ＳＭＤの実施形態（図２）

Claims (19)

  1. アルミニウムからなるキャリア（１）と、前記キャリア（１）の一方の面（Ａ）上に配された酸化アルミニウムからなる中間層（２）と、前記中間層（２）上に被着された反射増幅光学活性多層系（３）とを有する反射性の複合材料（Ｖ）であって、
    酸化アルミニウムからなる前記中間層（２）は５ｎｍ～２００ｎｍの範囲内の厚さ（Ｄ２）を有し、前記キャリア（１）の、前記反射増幅光学活性多層系（３）とは反対側の面（Ｂ）の表面には、２５℃にて、最大１．２＊１０－１Ωｍｍ２／ｍの比電気抵抗を有する金属又は金属合金の層（９）が被着され、その際、表面に被着された前記層（９）の当該厚さ（Ｄ９）は１０ｎｍ～５．０μｍの範囲内にあり、前記キャリア（１）と前記層（９）との間には、酸化アルミニウムからなる絶縁層（８）を有することを特徴とする複合材料（Ｖ）。
  2. 前記キャリア（１）の、前記反射増幅光学活性多層系（３）とは反対側の当該面（Ｂ）の表面に被着された金属又は金属合金の前記層（９）は、２５℃にて、最大２．７＊１０－２Ωｍｍ２／ｍの比電気抵抗を有することを特徴とする、請求項１に記載の複合材料（Ｖ）。
  3. 酸化アルミニウムからなる前記中間層（２）は１０～１００ｎｍの範囲内の厚さ（Ｄ２）を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の複合材料（Ｖ）。
  4. アルミニウムからなる前記キャリア（１）と表面被着された金属又は金属合金の前記層（９）との間に、遷移金属、特にチタン、クロム又はニッケルからなる接着促進層（１０）が配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）。
  5. 表面被着された金属又は金属合金の前記層（９）は、０．１μｍ～５．０μｍの範囲内の厚さ（Ｄ９）を有する銅層であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）。
  6. 表面被着された金属又は金属合金の前記層（９）は、１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内の厚さ（Ｄ９）を有する銀層であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）。
  7. 表面被着された金属又は金属合金の前記層（９）上に、１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内の厚さを有する不動態層が堆積されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）。
  8. 銀層は、表面被着された金属又は金属合金の前記層（９）として及び／又はその上に位置する不動態層として及び／又は前記反射増幅光学活性多層系（３）の一つの反射層（６）として合金化され、合金元素として一つ又は複数の希土類元素及び／又はパラジウム、白金、金、銅、インジウム、チタン、スズ及び／又はモリブデンを含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）。
  9. 前記中間層（２）の上方に配置された、特に前記光学的多層系（３）の、一つ又は複数の層（４、５、６、７）並びに表面被着された金属又は金属合金の前記層（９）及び／又は前記不動態層は、スパッタリング層、特に反応性スパッタリングによって生成された層、ＣＶＤ層若しくはＰＥＣＶＤ層、又は、特に電子衝撃によるか又は熱源からの蒸発によって生成された層であることを特徴とする、請求項７又は８のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）。
  10. 前記キャリア（１）の当該アルミニウムは９９．０％を上回る純度を有することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）。
  11. 前記キャリア（１）は、０．１～１．５ｍｍの厚さ（Ｄ１）を有することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）。
  12. 前記光学多層系（３）の前記面（Ａ）上の、ＤＩＮ５０３６、Ｔｅｉｌ３（１１／７９版）に準拠した光全反射率は９７％を超えることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）。
  13. 表面実装されたデバイス（ＳＭＤ）のためのフレーム支持構造（ＬＦ）として形成され、その際、前記フレーム支持構造（ＬＦ）は、特に平面図で見て、Ｈ状の形を有し、そのＨ状の形の横棒に当たるクロスバー（Ｑ）は、Ｈ状の形の縦棒に当たるフィンガー（Ｆ）として形成されたシート間を、斜めに延び、その際、前記フレーム支持構造（ＬＦ）は、打ち抜き部品・部材及び／又は曲げ部品・部材として又はレーザカッティングによって製造されていることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）。
  14. 多数のフレーム支持構造（ＬＦ）がウェブを介して行要素及び列要素として区画状に一体化されている、ストリップ状のシートバーの形のフレームデバイスとして形成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の複合材料（Ｖ）。
  15. １６００ｍｍまでの幅を有するコイルとして形成されていることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）。
  16. 前記中間層（２）及び前記絶縁層（８）は、前記キャリア（１）の陽極酸化によって形成されたものであることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）。
  17. 請求項１から１６のいずれか一項に記載の複合材料（Ｖ）を含み、電子デバイス（ＳＭＤ）のためのフレーム支持構造（ＬＦ）を形成する、発光デバイス（ＬＶ）であって、
    その際、前記電子デバイス（ＳＭＤ）は前記フレーム支持構造（ＬＦ）の上側面（Ａ）に載設されて固定されていると共に、別個のワイヤ（Ｄ）によって前記フレーム支持構造（ＬＦ）と電気的に接触させられ、その際、前記電子デバイス（ＳＭＤ）と前記フレーム支持構造（ＬＦ）とからなる複合体は、下側面（Ｂ）において、プリント基板（ＰＣＢ）と導電物質一体化接合されているように構成した発光デバイス（ＬＶ）。
  18. 前記フレーム支持構造（ＬＦ）は、スズ含有はんだ層（Ｌ）を介して、前記基板（ＰＣＢ）と接合されていることを特徴とする、請求項１７に記載の発光デバイス（ＬＶ）。
  19. 前記電子デバイス（ＳＭＤ）はチップ（ＤＩＥ）として形成された発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを特徴とする、請求項１７に記載の発光デバイス（ＬＶ）。
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