KR101235489B1

KR101235489B1 - 발광 장치

Info

Publication number: KR101235489B1
Application number: KR1020107026610A
Authority: KR
Inventors: 가츠요시 나카야마; 겐지 이마키타; 야스코 오사키; 도시히사 오카다; 아키히로 히시누마; 시로 오타키
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2013-02-20
Also published as: TW201248928A; JPWO2010021367A1; TW201017933A; JP2012191218A; KR20110009183A; EP2317571A1; JP5071555B2; CN102047455A; US20110140154A1; US8604499B2; WO2010021367A1

Abstract

광반사율이 높고 또한 부식에 의한 반사율의 저하가 적은 광반사층을 구비하고, 광의 취출 효율이 향상된 발광 장치의 제공. 표면에 도체층이 형성된 기판과 상기 도체층 상에 배치된 발광 소자를 구비하는 발광 장치로서, 상기 도체층이 오버코트층으로 덮여 있고, 이 오버코트층이 산화물 기준의 몰％ 표시로 SiO₂ 를 62 ∼ 84 ％, B₂O₃ 를 10 ∼ 25 ％, Al₂O₃ 를 0 ∼ 5 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0 ∼ 5 ％ 함유하고, SiO₂ 와 Al₂O₃ 의 함유량의 합계가 62 ∼ 84 ％, MgO 를 0 ∼ 10 ％, CaO, SrO, BaO 중 어느 것을 함유하는 경우에 그 함유량의 합계가 5 ％ 이하의 붕규산 유리인 것을 특징으로 하는 발광 장치.

Description

발광 장치{LIGHT-EMITTING DEVICE}

본 발명은 발광 다이오드 (이하, LED 라고 기재하는 경우가 있다) 디바이스, 고휘도 광다이오드 백라이트, 디스플레이에 관련된 광원, 자동차 조명, 장식 조명, 표지, 광고 조명, 및 정보 디스플레이 용도를 포함하는 조명 디바이스의 형성에 있어서의 발광 장치, 및 그것에 사용되는 실장 기판에 관한 것이다.

최근, LED 등 발광 장치의 고휘도, 백색화에 따라 휴대전화나 대형 액정 TV 등의 백라이트에 LED 를 사용한 발광 장치가 사용되게 되었다. LED 램프를 여러 가지 용도에 적용하려면 백색 발광을 얻는 것이 중요해진다. LED 램프로 백색 발광을 실현시키는 대표적인 방식으로는, 청색, 녹색 및 적색의 각 색으로 발광하는 3 개의 LED 칩을 사용하는 방식, 청색 발광의 LED 칩과 황색 내지 주황색 발광의 형광체를 조합하는 방식, 청색 발광의 LED 와 그 광에 의해 적색, 녹색을 여기시키는 형광체를 조합하는 방법, 자외선 발광의 LED 칩과 청색, 녹색 및 적색 발광의 3 색 혼합 형광체를 조합하는 방식의 4 가지를 들 수 있다.

상기한 형광체를 조합하는 방식으로서, 형광체를 혼합한 에폭시 수지나 실리콘 수지 등의 투명 수지를 흘려 넣고, 이것을 고화시켜 형광체를 함유하는 수지층을 형성한 포탄형 구조가 알려져 있다. 또, 주면 (主面) 에 배선 패턴이 형성된 기판 상에 LED 칩을 실장하고, 추가로 이 기판 상에 투명 수지에 의한 봉지부를 형성한 구조가 알려져 있다. 이들 LED 램프에서는, 실장된 LED 칩 주위의 기판 상에 은 등의 광반사층이 형성되어 있다. 그리고, 이 광반사층에 의해 기판측으로 방사되는 LED 칩으로부터의 발광이나 형광체로부터 여기 발광되는 형광을 전방으로 반사시켜 광의 취출 효율을 향상시키고 있다.

그러나, 은은 부식되기 쉽고, 방치하면 AgS 등 화합물이 생성되어 광반사율이 저하되기 쉽다. 이 때문에, 은 상에 수지 봉지층을 형성하여 반사율의 저하를 방지하고 있지만, 통상적으로 수지 봉지제로서 사용되는 에폭시 수지나 실리콘 수지로는 봉지성이 약하여 장기 신뢰성이 요구되는 제품에 사용할 수 없었다.

그래서, 은 도체층의 부식을 방지하기 위해, 은의 표면을 실리콘 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등의 수지로 코트하는 방법이 제안되어 있다 (특허문헌 1 참조). 그러나, 이 방법으로도 수지 중 혹은 은 도체층과 수지의 계면으로부터 수분이나 부식성 기체가 들어가 시간이 경과함에 따라 은 도체층을 부식시켜 버리기 때문에, 장기 신뢰성이 요구되는 제품에 사용할 수 없었다.

한편으로, 은 도체를 사용하지 않고 반사율을 높이는 방법으로서 고반사율의 알루미나 재료 등도 제안되어 있지만, 1000 ℃ 를 초과하는 고온에서의 소성이 필요하거나 하기 때문에, 제조 공정의 부하가 크다는 문제가 있었다.

일본 공개특허공보 2007-67116호

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 광반사율이 높고 또한 부식에 의한 반사율의 저하가 적은 광반사층을 구비하고, 광의 취출 효율이 향상된 발광 장치의 제공을 목적으로 한다.

또, 그러한 광반사층의 형성에 있어서 공정의 부하를 가능한 한 억제하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은, 표면에 도체층이 형성된 기판과 도체층 상에 배치된 발광 소자를 구비하는 발광 장치로서, 상기 도체층이 오버코트층으로 덮여 있고, 이 오버코트층이 산화물 기준의 몰％ 표시로 SiO₂ 를 62 ∼ 84 ％, B₂O₃ 를 10 ∼ 25 ％, Al₂O₃ 를 0 ∼ 5 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0 ∼ 5 ％ 함유하고, SiO₂ 와 Al₂O₃ 의 함유량의 합계가 62 ∼ 84 ％, MgO 를 0 ∼ 10 ％, CaO, SrO, BaO 중 어느 하나 이상을 함유하는 경우에 그 함유량의 합계가 5 ％ 이하의 붕규산 유리인 발광 장치를 제공한다.

또, 표면에 도체층이 형성된 기판과 도체층 상에 배치된 발광 소자를 구비하는 발광 장치로서, 상기 도체층이 오버코트층으로 덮여 있고, 이 오버코트층이 질량％ 표시로 60 ％ 이상의 붕규산 유리와 40 ％ 이하의 세라믹스 필러를 함유하고, 상기 붕규산 유리가 산화물 기준의 몰％ 표시로 SiO₂ 를 62 ∼ 84 ％, B₂O₃ 를 10 ∼ 25 ％, Al₂O₃ 를 0 ∼ 5 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0 ∼ 5 ％ 함유하고, SiO₂ 와 Al₂O₃ 의 함유량의 합계가 62 ∼ 84 ％, MgO 를 0 ∼ 10 ％, CaO, SrO, BaO 중 어느 하나 이상을 함유하는 경우에 그 함유량의 합계가 5 ％ 이하의 붕규산 유리인 발광 장치를 제공한다.

본 발명자는, 반사막으로서 도체층을 사용하고, 도체층을 보호할 목적의 오버코트층으로서 유리를 사용함으로써 광반사층의 반사율을 저하시키지 않는 발광 장치를 실현하였다. 특히 도체층으로서 은 도체층을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 유리층의 조성을 조정함으로써, 반사막으로서의 은 도체층과 은 도체층을 피복하는 유리층을 1 회의 소성 공정으로 형성하는 것에 성공하였다.

유리층은 열전도율이 낮기 때문에 오버코트층을 형성함으로써 발광 소자가 발하는 열이 방산되기 어려워져 소자의 온도가 상승하기 쉬워지기 때문에, 발광 효율이 저하되거나 또는 발광 소자의 수명이 저하되는 등의 문제가 발생하는 경우가 있다.

기판의 표면에 광반사율이 높은 도체층이 형성되어 있음으로써, 기판측으로 방사되는 발광 소자로부터의 발광을, 기판과 반대측의 개구 방향으로 높은 반사율로 반사시킬 수 있다. 또, 기판에 오목부가 있고, 그 바닥면에 발광 소자가 탑재되는 경우에는, 예를 들어 도 2 와 같이 오목부 벽면에도 도체층을 형성함으로써 발광 소자의 벽면측의 발광을 개구 방향으로 효율적으로 반사시킬 수 있다.

이로써 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있게 되어, 발광 효율의 향상을 도모할 수 있다.

발광 소자로부터의 광에 의해 여기되어 가시광을 발광하는 형광체를 포함하는 층 (이하, 형광체층이라고 한다) 을 갖고 있는 경우에는, 이 형광체로부터 발광되는 형광도 도체층에 의해 기판과 반대측의 전방으로 높은 반사율로 반사되기 때문에, 형광체로부터 발광되는 가시광과 발광 소자로부터 방사되는 광의 혼색에 의한 백색광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 발광 장치에서는, 상기 도체층 상에 유리로 제작된 오버코트층이 형성되어 있으며, 이 층에 의해 하층의 도체층이 화학적으로 보호되어 있다. 따라서, 도체층의 부식이 방지되어 광반사율의 저하가 억제된다.

또, 도체층과 오버코트층을 동시 소성에 의해 형성할 수 있도록 유리 조성을 조정함으로써 제조 공정의 부하를 줄일 수 있다.

또, 오버코트층이, 상기 붕규산 유리와 세라믹스 필러를 함유하는 경우에는, 오버코트층의 방열성 또는 강도를 높게 할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 사용되는 기판의 단면도의 일례이다.
도 2 는 본 발명에 사용되는 기판에 발광 소자를 배치한 단면도의 일례이다.
도 3 은 본 발명의 발광 장치의 단면도의 일례이다.

발명을 실시하기 위한 형태

본 발명의 발광 장치는, 기판 표면에 반사막으로서의 도체층이 형성되고, 산화물 기준의 몰％ 표시로 SiO₂를 62 ∼ 84 ％, B₂O₃ 를 10 ∼ 25 ％, Al₂O₃ 를 0 ∼ 5 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0 ∼ 5 ％ 함유하고, SiO₂ 와 Al₂O₃ 의 함유량의 합계가 62 ∼ 84 ％, MgO 를 0 ∼ 10 ％, CaO, SrO, BaO 중 어느 것을 함유하는 경우에 그 함유량의 합계가 5 ％ 이하인 붕규산 유리 (이하, 본 발명의 유리라고 한다) 를 함유하는 오버코트층으로 덮인 상기 도체층 상에 발광 소자가 배치되어 있다.

기판은 발광 소자가 탑재되는 평판 형상의 부재이다. 기판을 구성하는 재질은 특별히 한정되지 않지만, 오버코트층에 사용하는 유리를 베이킹해야 하기 때문에 무기 재료가 바람직하다. 열전도율이나 방열성, 강도, 비용의 관점에서 알루미나 세라믹스, 저온 동시 소성 세라믹 (Low Temperature Co-fired Ceramic, 이하, LTCC 라고 한다), 질화알루미늄 등을 들 수 있다. LTCC 의 경우에는, 기판과 표면 도체층과 도체를 피복하는 오버코트층을 동시 소성에 의해 형성할 수 있다.

반사막으로서의 도체층에는 반사율이 높다는 점에서 은이 사용된다.

오버코트층은 하층의 은 도체층을 부식 등으로부터 보호하기 위한 층으로서, 치밀한 유리 또는 유리-세라믹스로 형성되는 것이다. 오버코트층에 함유되는 유리는, 본 발명의 붕규산 유리이다. 본 발명의 유리는 오버코트층을 치밀하게 하기 위한 성분으로서, 반사율을 저하시키지 않도록 무색인 것이 바람직하다. 상기 유리는 은 도체와 동시에 소성시킬 수 있는 것인 것이 바람직하고, 은 도체와 동시에 소성했을 때에 발색을 일으키지 않는 것이 바람직하다. 즉, 은 도체와 유리를 동시에 소성하는 경우에 소성 온도가 900 ℃ 보다 높으면 은 도체가 변형되어 버리기 때문에, 오버코트층의 유리는 900 ℃ 이하의 온도에서 소성하여 치밀화시킬 수 있는 것일 필요가 있다. 또, 은과 유리의 반응에 의해 발색되는 경우 (은 발색) 가 없는 것이 바람직하다. 또한, 은 발색은 오버코트층의 소성시에 은 도체로부터 은 이온이 유리 중으로 확산되고, 그것이 콜로이드화되어 황색이나 적색으로 발색되는 것이다.

은의 유리 중으로의 확산은, 유리의 연화점이 낮을수록 많아지는 경향이 있다. 한편, 소성에 의해 치밀한 오버코트층을 얻기 위해서는 연화점을 낮게 할 필요가 있다. 요컨대, 소성시에 유리가 충분히 유동되어 치밀화되는 것과 은 발색의 억제의 양립은 곤란하였다. 예를 들어, 유리 중에 CuO 등의 천이 원소 산화물을 첨가함으로써 은 이온의 콜로이드화를 억제하여 은 발색을 억제한다고 하는 방법이 알려져 있지만, 천이 원소 산화물을 첨가하는 방법에서는, 유리가 천이 금속 이온에 의해 청색 등으로 착색되기 때문에, 본 발명의 목적에는 적응할 수 없는 것이다.

본 발명자는, 은의 반사층으로서의 기능을 저해하는 광 흡수가 매우 작은 오버코트층으로서 유리 조성을 검토한 결과, 천이 원소 등을 첨가하지 않는, 무색이고 또한 은 발색되지 않는 유리 조성을 알아냈다. 즉, Al₂O₃ 를 0 ∼ 5 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0 ∼ 5 ％ 함유하고, SiO₂ 와 Al₂O₃ 의 함유량의 합계가 62 ∼ 84 ％, MgO 를 0 ∼ 10 ％, CaO, SrO, BaO 중 어느 하나 이상을 함유하는 경우에 그 함유량의 합계가 5 ％ 이하인 유리이다.

오버코트층은 또한 내산성이나 내후성이 높은 것이 바람직하다.

발광 소자는 LED 소자이다. 방사된 광으로 형광체를 여기시켜 가시광을 발광시키는 것을 들 수 있다. 예를 들어, 청색 발광 타입의 LED 칩이나 자외 발광 타입의 LED 칩을 예시할 수 있다. 단, 이들에 한정되는 것은 아니며, 형광체를 여기시켜 가시광을 발광시킬 수 있는 발광 소자라면, 발광 장치의 용도나 목적으로 하는 발광색 등에 따라 여러 가지 발광 소자를 사용할 수 있다.

본 발명의 발광 장치에는 형광체층이 형성되는 것이 바람직하다. 형광체는, 발광 소자로부터 방사된 광에 의해 여기되어 가시광을 발광시키고, 이 가시광과 발광 소자로부터 방사되는 광의 혼색에 의해 혹은 형광체로부터 발광되는 가시광 또는 가시광 자체의 혼색에 의해 발광 장치로서 원하는 발광색을 얻는 것이다. 형광체의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니며, 목적으로 하는 발광색이나 발광 소자로부터 방사되는 광 등에 따라 적절히 선택된다.

형광체층은 형광체를 실리콘 수지나 에폭시 수지와 같은 투명 수지에 혼합ㆍ분산시킨 층으로서 형성된다. 형광체층은, 발광 소자의 외측을 덮도록 형성할 수 있는데 (도 3 참조), 직접 발광 소자를 덮도록 형성된 피복층 상에 별도로 형광체층을 형성할 수도 있다. 즉, 형광체층은 발광 장치의 발광 소자가 형성된 측의 최상층에 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 발광 장치는, 전형적으로는 기판의 표면에 LED 소자를 전기적으로 접속시키는 단자부를 갖고, 당해 단자부를 제외한 영역이 오버코트층으로 덮여 있는 것이다. 이 경우, 발광 소자의 실장은, 예를 들어 LED 칩을 기판 상에 에폭시 수지나 실리콘 수지로 접착 (다이본드) 시킴과 함께, 칩 상면의 전극을 금선 등의 본딩 와이어를 개재하여 기판의 패드부에 접속시키는 방법, 혹은 LED 칩의 이면에 형성된 땜납 범프, Au 범프, Au-Sn 공정 (共晶) 범프 등의 범프 전극을 기판의 리드 단자나 패드부에 플립칩 접속시키는 방법 등에 의해 이루어진다.

상기 기판은 반사막으로서의 은 도체층과 그것을 보호하는 오버코트층을 형성할 수 있다면 특별히 한정되지 않지만, 이하에서는 기판이 LTCC 기판인 경우에 대해 설명한다.

LTCC 기판은 유리 분말과 알루미나 분말 등의 세라믹스 필러의 혼합물을 소성하여 제조되는 기판으로서, 은 도체층과 동시에 소성하여 제조할 수 있는 기판이다.

LTCC 기판에 사용하는 유리 분말과 알루미나 분말 등의 세라믹스 필러는, 통상적으로 그린 시트화하여 사용된다. 예를 들어, 먼저 유리 분말과 알루미나 분말 등을 폴리비닐부티랄이나 아크릴 수지 등의 수지와, 필요에 따라 프탈산디부틸, 프탈산디옥틸, 프탈산부틸벤질 등의 가소제 등도 첨가하여 혼합한다. 다음으로, 톨루엔, 자일렌, 부탄올 등의 용제를 첨가하여 슬러리로 하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 필름 상에 닥터 블레이드법 등에 의해 이 슬러리를 시트 형상으로 성형한다. 마지막으로, 이 시트 형상으로 성형된 것을 건조시켜 용제를 제거하여 그린 시트로 한다. 이들 그린 시트에는 필요에 따라 은 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄 등에 의해 배선 패턴이나 비아 등이 형성된다.

LTCC 기판을 구성하는 유리의 조성은, 예를 들어 몰％ 표시로, SiO₂ 가 60.4 ％, B₂O₃ 가 15.6 ％, Al₂O₃ 가 6 ％, CaO 가 15 ％, K₂O 가 1 ％, Na₂O 가 2 ％ 이다.

LTCC 기판의 제조에 사용되는 유리 분말은, 용융법에 의해 얻어진 유리를 분쇄하여 제조된다. 분쇄 방법은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 것이라면 한정되지 않아, 건식 분쇄여도 되고 습식 분쇄여도 된다. 습식 분쇄의 경우에는, 용매로서 물을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 분쇄에는 롤 밀, 볼 밀, 제트 밀 등의 분쇄기를 적절히 사용할 수 있다. 유리는 분쇄 후, 필요에 따라 건조되어 분급된다.

알루미나 분말의 입도나 형상 등은 특별히 한정되지 않지만, 전형적으로는 평균 입자경 (D₅₀) 이 1 ∼ 5 ㎛ 정도인 것이 사용된다. 예를 들어, 쇼와 전공사 제조의 AL-45H 를 들 수 있다.

유리 분말과 알루미나 분말의 배합 비율은, 전형적으로는 유리 분말 40 질량％, 알루미나 분말 60 질량％ 이다.

상기 그린 시트는, 소성 후 필요에 따라 원하는 형상으로 가공되어 기판이 된다. 이 경우, 피소성체는 1 장 또는 복수 장의 그린 시트를 중첩시킨 것이다. 상기 소성은 전형적으로는 850 ∼ 900 ℃ 로 20 ∼ 60 분간 유지하여 행해진다. 보다 전형적인 소성 온도는 860 ∼ 880 ℃ 이다.

또한, 은 도체층을 동시에 형성하는 경우, 상기 소성 온도는 880 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 880 ℃ 초과에서는 소성시에 은 또는 은 함유 도체가 연화되어, 도체 패턴이나 비아의 형상을 유지하지 못하게 될 우려가 있다. 보다 바람직하게는 870 ℃ 이하이다.

기판 표면에 형성되는 반사막으로서의 은 도체층은, 반사율의 관점에서 다른 무기 성분을 함유하지 않는 것이 바람직하다.

다음으로, 오버코트층에 대해 설명한다.

오버코트층은 본 발명의 유리의 층 또는 본 발명의 유리를 함유하는 유리-세라믹스 (이하, 본 발명의 유리-세라믹스라고 한다) 의 층이다.

오버코트층의 두께는 전형적으로는 5 ∼ 20 ㎛ 이다. 5 ㎛ 미만이면, 평탄성이 불충분해지는 경우가 있다. 즉, 예를 들어 발광 소자의 하부에 방열을 위한 비아를 형성하는 경우에는 비아의 선단이 돌출되기 쉬워, 그 위에 발광 소자를 배치할 때에 기울어져 광 취출 효율이 나빠질 우려가 있으므로, 발광 소자의 기울기를 방지하기 위해서는, 피복층의 두께가 비아의 돌출량보다 큰 것이 바람직하고, 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 20 ㎛ 초과에서는 발광 소자의 방열성을 저해하여 발광 효율이 저하될 우려가 있다.

오버코트층이 본 발명의 유리로 형성되는 경우, 오버코트층은 예를 들어 본 발명의 유리의 분말을 페이스트화하여 스크린 인쇄하고, 소성하여 형성된다. 그러나, 전형적으로는 5 ∼ 20 ㎛ 의 두께인 것을 평탄하게 형성할 수 있는 방법이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.

오버코트층이 본 발명의 유리-세라믹스로 형성되는 경우, 오버코트층은, 예를 들어 본 발명의 유리의 분말과 세라믹스 필러의 혼합 분말을 페이스트화하여 스크린 인쇄하고, 소성하여 형성된다. 그러나, 전형적으로는 5 ∼ 20 ㎛ 의 두께인 것을 평탄하게 형성할 수 있는 방법이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 유리-세라믹스는 질량％ 표시로 본 발명의 유리를 60 ％ 이상 함유한다. 60 ％ 미만이면, 반사율이 불충분해질 우려가 있다. 반사율을 더욱 높게 하기 위해서는, 70 ％ 이상 함유하는 것이 보다 바람직하다. 또, 세라믹스 필러를 40 ％ 이하 함유한다. 세라믹스 필러의 함유량은, 전형적으로는 5 ％ 이상이다. 세라믹스 필러를 함유함으로써, 오버코트층의 강도를 높게 할 수 있는 경우가 있다. 또, 오버코트층의 방열성을 높게 할 수 있는 경우가 있다.

상기 세라믹스 필러는 알루미나인 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 유리의 성분에 대해 설명한다. 또한, 이하에서는 특별히 언급하지 않는 한 조성은 몰％ 표시인 것으로 하고, 간단히 ％ 로 표기한다.

SiO₂ 는 유리의 네트워크 포머로서, 화학적 내구성, 특히 내산성을 높이는 성분으로 필수이다. 62 ％ 미만에서는 내산성이 불충분해질 우려가 있다. 84 ％ 초과에서는 유리 용융 온도가 높아지거나 또는 유리 전이점 (Tg) 이 지나치게 높아질 우려가 있다.

B₂O₃ 는 유리의 네트워크 포머로서 필수이다. 10 ％ 미만에서는 유리 용융 온도가 높아지거나 또는 유리가 불안정해질 우려가 있다. 바람직하게는 12 ％ 이상이다. 25 ％ 초과에서는 안정된 유리를 얻기 어려워지거나 또는 화학적 내구성이 저하될 우려가 있다.

Al₂O₃ 는 필수는 아니지만, 유리의 안정성 또는 화학적 내구성을 높이기 위해 5 ％ 이하의 범위에서 함유해도 된다. 5 ％ 초과에서는 유리의 투명성이 저하될 우려가 있다. 또, 은 발색이 발생하기 쉬워진다.

또, SiO₂ 와 Al₂O₃ 의 함유량의 합계는 62 ∼ 84 ％ 이다. 62 ％ 미만이면, 화학적 내구성이 불충분해질 우려가 있다. 84 ％ 초과에서는 유리 용융 온도가 높아지거나 또는 Tg 가 지나치게 높아진다.

Na₂O 및 K₂O 는 필수는 아니지만 Tg 를 저하시키는 성분으로서, 합계로 5 ％ 까지 함유할 수 있다. 5 ％ 초과에서는 화학적 내구성, 특히 내산성이 악화될 우려가 있거나 또는 소성체의 전기 절연성이 저하될 우려가 있다. 또, 은 발색이 발생하기 쉬워진다.

또, Na₂O, K₂O 중 어느 하나 이상을 함유한다. Na₂O, K₂O 의 함유량의 합계는 0.9 ％ 이상인 것이 바람직하다.

MgO 는 필수는 아니지만, Tg 를 저하시키거나 또는 유리를 안정화시키기 위해 10 ％ 까지 함유해도 된다. 10 ％ 초과이면 은 발색이 발생하기 쉬워진다. 바람직하게는 8 ％ 이하이다.

CaO, SrO, BaO 는 모두 필수는 아니지만, 유리의 용융 온도를 저하시키거나 또는 유리를 안정화시키기 위해 합계로 5 ％ 까지 함유해도 된다. 5 ％ 초과이면 내산성이 저하될 우려가 있다. 또는, 은 발색이 발생하기 쉬워진다.

본 발명의 유리는 본질적으로 상기 성분으로 이루어지지만, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 그 밖의 성분을 함유해도 된다. 그러한 성분을 함유하는 경우, 이들 성분의 함유량의 합계는 10 ％ 이하인 것이 바람직하다. 단, 납 산화물은 함유하지 않는다.

본 발명의 오버코트층은, 내산성은 100 ㎍/㎠ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 ㎍/㎠ 이하이고, 더욱 바람직하게는 5 ㎍/㎠ 이하이며, 특히 바람직하게는 1 ㎍/㎠ 이하이다. 100 ㎍/㎠ 초과에서는 도금 용액 중에 유리 중의 성분이 용출되어 연속 운전을 할 수 없게 되거나, 오버코트층이 백탁되어 반사율을 저하시키거나 할 우려가 있다.

오버코트층의 내산성은, 그 소결체를 pH 1.68, 온도 85 ℃ 의 옥살산염 완충액 700 ㎤ 중에 침지시켜 1 시간 경과 후의 질량 감소량을 측정함으로써 평가할 수 있다.

본 발명의 유리는, 반사율을 특히 높이고자 하는 경우에는 SiO₂ 를 78 ∼ 84 ％, B₂O₃ 를 16 ∼ 18 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0.9 ∼ 4 ％, Al₂O₃ 를 0 ∼ 0.5 ％, CaO 를 0 ∼ 0.6 ％ 함유하는 유리 (이하, 본 발명의 유리 A 라고 한다), 또는 SiO₂ 를 72 ∼ 78 ％, B₂O₃ 를 13 ∼ 18 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0.9 ∼ 4 ％, MgO 를 2 ∼ 10 ％ 함유하는 유리 (이하, 본 발명의 유리 B 라고 한다) 인 것이 보다 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 유리 A 의 조성에 대해 설명한다.

SiO₂ 는 유리의 네트워크 포머로서 필수이다. 78 ％ 미만에서는 화학적 내구성이 저하된다. 바람직하게는 80 ％ 이상이다. 84 ％ 초과에서는 유리 용융 온도가 높아지거나 또는 유리 전이점 (Tg) 이 지나치게 높아질 우려가 있어, 바람직하게는 83 ％ 이하, 보다 바람직하게는 82 ％ 이하이다.

B₂O₃ 는 유리의 네트워크 포머로서 필수이다. 16 ％ 미만에서는 유리 용융 온도가 높아지거나 또는 Tg 가 지나치게 높아질 우려가 있고, 18 ％ 초과에서는 안정된 유리를 얻기 어려워지거나 또는 화학적 내구성이 저하될 우려가 있다. 바람직하게는 17 ％ 이하이다.

Al₂O₃ 는 필수는 아니지만, 유리의 안정성 또는 화학적 내구성을 높이기 위해 0.5 ％ 이하의 범위에서 함유해도 된다. 0.5 ％ 초과에서는 유리 용융 온도가 높아지거나 또는 Tg 가 지나치게 높아진다. 또, 은 발색이 발생하기 쉬워진다.

Na₂O 및 K₂O 는 Tg 를 저하시키는 성분으로서, 적어도 어느 일방을 함유해야 한다. 그 합계가 0.9 ％ 미만에서는, 유리 용융 온도가 높아지거나 또는 Tg 가 지나치게 높아질 우려가 있어, 바람직하게는 1.0 ％ 이상, 보다 바람직하게는 1.5 ％ 이상이다. 4 ％ 초과에서는 화학적 내구성, 특히 내산성이 악화될 우려가 있거나 또는 소성체의 전기 절연성이 저하될 우려가 있다. 또, 은 발색이 발생하기 쉬워진다. 바람직하게 3 ％ 이하, 보다 바람직하게는 2 ％ 이하이다.

CaO 는 필수는 아니지만, Tg 를 저하시키거나 또는 유리를 안정화시키기 위해 0.6 ％ 이하의 범위에서 함유해도 된다. 0.6 ％ 초과에서는 유리 용융 온도가 지나치게 낮아지거나 또는 결정화를 촉진시켜 투명한 유리층을 얻을 수 없다. 또, 은 발색이 발생하기 쉬워진다.

본 발명의 유리 A 는 본질적으로 상기 성분으로 이루어지지만, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 그 밖의 성분을 함유해도 된다. 그러한 성분을 함유하는 경우, 이들 성분의 함유량의 합계는 10 ％ 이하인 것이 바람직하다. 단, 납 산화물은 함유하지 않는다.

다음으로, 본 발명의 유리 B 의 조성에 대해 설명한다.

SiO₂ 는 유리의 네트워크 포머로서 필수이다. 72 ％ 미만에서는 화학적 내구성이 저하된다. 바람직하게는 73 ％ 이상이다. 78 ％ 초과에서는 유리 용융 온도가 높아지거나 또는 Tg 가 지나치게 높아질 우려가 있어, 바람직하게는 76 ％ 이하이다.

B₂O₃ 는 유리의 네트워크 포머로서 필수이다. 13 ％ 미만에서는 유리 용융 온도가 높아지거나 또는 Tg 가 지나치게 높아질 우려가 있고, 18 ％ 초과에서는 안정된 유리를 얻기 어려워지거나 또는 화학적 내구성이 저하될 우려가 있다. 바람직하게는 17 ％ 이하이다.

MgO 는 유리의 용융 온도를 저하시키고, 유리를 안정화시키는 성분으로서, 2 ∼ 10 ％ 함유하는 것이 바람직하다. 2 ％ 미만에서는 효과가 불충분해질 우려가 있다. 바람직하게는 4 ％ 이상이다. 10 ％ 초과이면 은 발색이 발생하기 쉬워진다. 바람직하게는 8 ％ 이하, 보다 바람직하게는 6 ％ 이하이다.

Na₂O 및 K₂O 는 Tg 를 저하시키는 성분으로서, 적어도 어느 일방을 함유해야 한다. 그 합계가 0.9 ％ 미만에서는, 유리 용융 온도가 높아지거나 또는 Tg 가 지나치게 높아질 우려가 있어, 바람직하게는 1.0 ％ 이상, 보다 바람직하게는 1.5 ％ 이상이다. 4 ％ 초과에서는 화학적 내구성, 특히 내산성이 악화될 우려가 있거나 또는 소성체의 전기 절연성이 저하될 우려가 있다. 또, 은 발색이 발생하기 쉬워진다. 바람직하게 3 ％ 이하이다.

본 발명의 유리 B 는 본질적으로 상기 성분으로 이루어지지만, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 그 밖의 성분을 함유해도 된다. 그러한 성분을 함유하는 경우, 이들 성분의 함유량의 합계는 10 ％ 이하인 것이 바람직하다. 단, 납 산화물은 함유하지 않는다.

실시예

예 1 ∼ 20 에 대해 표 1 및 표 2 에 몰％ 로 나타내는 조성이 되도록 유리 원료를 조합, 혼합하고, 이 혼합된 원료를 백금 도가니에 넣고 1550 ∼ 1600 ℃ 에서 60 분간 용융 후, 용융 유리를 흘려 냉각시켰다. 얻어진 유리를 알루미나제 볼 밀로 에틸 알코올을 용매로 하여 20 ∼ 60 시간 분쇄하여 유리 분말을 얻었다. 예 1 ∼ 5 및 예 12 ∼ 20 의 유리는, 본 발명의 유리이다. 예 1 ∼ 4 의 유리는, 본 발명의 유리 A 이다. 예 12 ∼ 14 의 유리는, 본 발명의 유리 B 이다. 예 6 ∼ 11 의 유리는 비교예이다. 예 15 ∼ 19 는, 예 1 과 동일한 유리 분말에 알루미나 필러 (쇼와 전공사 제조, AL-45H) 를 첨가한 본 발명의 유리-세라믹스의 예이고, 예 20 은 본 발명의 유리-세라믹스가 아닌 예이다. 유리와 알루미나의 질량비를 표 중의 유리란 및 알루미나란에 나타내고 있다.

각 유리 분말의 평균 입경 (D₅₀) (단위 : ㎛) 을 시마즈 제작소사 제조의 SALD2100 을 사용하여, 연화점 (Ts) (단위 : ℃) 을 블루카 AXS 사 제조의 열 분석 장치 TG-DTA2000 을 사용하여 승온 속도 10 ℃/분의 조건에서 1000 ℃ 까지 각각 측정하였다. 표 중의 Ts 의 란에 「-」로 기재한 것은, 이들 방법에 의해서는 Ts 를 측정할 수 없었다는 것을 나타낸다. 또, 예 1 ∼ 11 중 어느 것에 대해서도 Ts 측정시에 결정 피크는 관찰되지 않았다.

유리 분말과 알루미나 분말의 혼합물을 금형에 넣어 프레스 성형한 것을 890 ℃ 로 60 분 유지하여 소성하고 나서 직경 5 ㎜, 길이 20 ㎜ 의 막대 형상으로 가공한 것에 대하여 10 g 의 하중을 가하고, 블루카 AXS 사 제조의 열 팽창 측정 장치 TD5000SA 를 사용하여, 승온 속도 10 ℃/분의 조건에서 시료가 연화되어 수축하기 시작하는 온도 (Td) (단위 : ℃) 를 측정하였다. Td 는 780 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 예 중에서 Td 의 값을 측정하지 않은 것은 「*」로 하였다.

예 1 ∼ 20 에 대해 질량％ 표시로 각 유리 분말에 알루미나 필러를 첨가한 혼합 분말을 60 ％, 수지 성분을 40 ％ 로 한 것에 대해 자기 (磁器) 막자사발 중에서 1 시간 혼련시키고, 추가로 3 개 롤로 3 회 분산시켜 유리 페이스트를 제작하였다. 또, 수지 성분은 에틸셀룰로오스와

테르피네올을 질량비 85 : 15 의 비율로 조합하여 분산시킨 것을 사용하였다.

은 페이스트는, 도전성 분말 (다이켄 화학 공업사 제조, S400-2) 및 에틸셀룰로오스를 질량비 85 : 15 의 비율로 조합하여, 고형분의 질량％ 표시 농도를 85 ％ 로 하여 용제 (

테르피네올) 로 분산시킨 후, 자기 막자사발 중에서 1 시간 혼련을 실시하고, 추가로 3 개 롤로 3 회 분산시켜 제작하였다.

그린 시트에 은 페이스트를 인쇄하고, 건조 후, 유리 페이스트를 은 페이스트 상에 인쇄하고, 이것을 550 ℃ 로 5 시간 유지하여 수지 성분을 분해 제거한 후, 870 ℃ 로 30 분 유지하여 소성을 실시하였다. 얻어진 LTCC 기판 표면의 반사율을 측정하였다. 반사율의 측정에는 오션 옵틱스사의 분광기 USB2000 과 소형 적분구 ISP-RF 를 사용하여 측정하여, 가시광역의 400 ∼ 800 ㎚ 의 평균값을 반사율 (단위 : ％) 로서 산출하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. 또한, 예 11 의 유리 분말은 소결되지 않았기 때문에 측정하지 않았다.

반사율은 오버코트층이 없는 은 도체층 표면이 95 ％ 의 반사율이기 때문에, 가능한 한 그것에 가까운 반사율이 바람직하다. 87 ％ 이하에서는 효율적으로 발광 소자로부터의 광을 반사시킬 수 없기 때문에 오버코트층으로서는 바람직하지 않다. 92 ％ 이상인 것이 특히 바람직하다.

내산성 시험은 유리 분말 4 g 을 금형으로 프레스하고 소성함으로써 직경 14 ㎜, 높이 15 ㎜ 정도의 소결체를 얻은 후, 그 소결체를 pH 1.68, 온도 85 ℃ 의 옥살산염 완충액 700 ㎤ 중에 침지시켜 1 시간 경과 후의 질량 감소량을 측정하였다. 또한, 침지 후의 질량은 100 ℃ 에서 1 시간 건조시키고 나서 실시하였다. 소성체의 단위 표면적당 질량 감소량 (단위 : ㎍/㎠) 을 표 1 의 내산성의 란에 나타낸다. 또한, 예 11 의 유리 분말은 소결되지 않았기 때문에 측정하지 않았다.

산업상 이용가능성

휴대전화나 대형 액정 TV 등의 백라이트에 이용할 수 있다.

또한, 2008년 8월 21일에 출원된 일본 특허출원 2008-212591호 및 2008년 12월 25일에 출원된 일본 특허출원 2008-329890호의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여 본 발명의 명세서의 개시로서 도입한다.

1 : LTCC 기판
2 : 도체층 (반사층)
3 : 오버코트층
4 : 비아 도체
5 : 봉지 수지 (형광체층)
6 : 발광 소자
7 : 본딩 와이어
8 : 금 도금층

Claims

표면에 도체층이 형성된 기판과 상기 도체층 상에 배치된 발광 소자를 구비하는 발광 장치로서,
상기 도체층과 상기 발광 소자 사이에 오버코트층이 형성되고, 이 오버코트층이 산화물 기준의 몰％ 표시로 SiO₂ 를 62 ∼ 84 ％, B₂O₃ 를 10 ∼ 25 ％, Al₂O₃ 를 0 ∼ 5 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0 ∼ 5 ％ 함유하고, SiO₂ 와 Al₂O₃ 의 함유량의 합계가 62 ∼ 84 ％, MgO 를 0 ∼ 10 ％, CaO, SrO, BaO 중 어느 하나 이상을 함유하는 경우에 그 함유량의 합계가 5 ％ 이하의 붕규산 유리인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
표면에 도체층이 형성된 기판과 상기 도체층 상에 배치된 발광 소자를 구비하는 발광 장치로서,
상기 도체층과 상기 발광 소자 사이에 오버코트층이 형성되고, 이 오버코트층이 질량％ 표시로 60 ％ 이상의 붕규산 유리와 40 ％ 이하의 세라믹스 필러를 함유하고, 상기 붕규산 유리가 산화물 기준의 몰％ 표시로 SiO₂ 를 62 ∼ 84 ％, B₂O₃ 를 10 ∼ 25 ％, Al₂O₃ 를 0 ∼ 5 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0 ∼ 5 ％ 함유하고, SiO₂ 와 Al₂O₃ 의 함유량의 합계가 62 ∼ 84 ％, MgO 를 0 ∼ 10 ％, CaO, SrO, BaO 중 어느 하나 이상을 함유하는 경우에 그 함유량의 합계가 5 ％ 이하의 붕규산 유리인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 세라믹스 필러가 알루미나인, 발광 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 소자로부터 방사되는 광에 의해 여기되어 가시광을 발하는 형광체층을 갖는, 발광 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판의 표면에 상기 발광 소자가 전기적으로 접속되는 단자부를 갖고, 당해 단자부를 제외한 영역에 상기 오버코트층을 갖는, 발광 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판이 오목부를 갖고, 오목부의 바닥면에 발광 소자가 배치되어 있는, 발광 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 붕규산 유리가 산화물 기준의 몰％ 표시로 SiO₂ 를 78 ∼ 82 ％, B₂O₃ 를 16 ∼ 18 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0.9 ∼ 4 ％ 함유하는 것인, 발광 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 붕규산 유리가 산화물 기준의 몰％ 표시로 SiO₂ 를 72 ∼ 78 ％, B₂O₃ 를 13 ∼ 18 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0.9 ∼ 4 ％, MgO 를 2 ∼ 10 ％ 함유하는 것인, 발광 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오버코트층이, 85 ℃ 에서 pH 1.68 의 옥살산 용액 중에 1 시간 침지시켰을 때의 용출량이 1 ㎍/㎠ 이하인, 발광 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판이 저온 동시 소성 세라믹 (LTCC) 인 발광 장치.
표면에 도체층이 형성된 기판으로 이루어지고, 이 도체층 상에 발광 소자가 탑재되는 발광 소자 탑재 기판으로서,
상기 도체층과 상기 발광 소자 사이에 오버코트층이 형성되고, 이 오버코트층이 산화물 기준의 몰% 표시로 SiO₂ 를 62 ~ 84 %, B₂O₃ 를 10 ∼ 25 ％, Al₂O₃ 를 0 ∼ 5 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0 ∼ 5 ％ 함유하고, SiO₂ 와 Al₂O₃ 의 함유량의 합계가 62 ∼ 84 ％, MgO 를 0 ∼ 10 ％, CaO, SrO, BaO 중 어느 하나 이상을 함유하는 경우에 그 함유량의 합계가 5 ％ 이하의 붕규산 유리인 것을 특징으로 하는 발광 소자 탑재 기판.
표면에 도체층이 형성된 기판으로 이루어지고, 이 도체층 상에 발광 소자가 탑재되는 발광 소자 탑재 기판으로서,
상기 도체층과 상기 발광 소자 사이에 오버코트층이 형성되고, 이 오버코트층이 질량% 표시로 60 ％ 이상의 붕규산 유리와 40 ％ 이하의 세라믹스 필러를 함유하고, 상기 붕규산 유리가 산화물 기준의 몰％ 표시로 SiO₂ 를 62 ∼ 84 ％, B₂O₃ 를 10 ∼ 25 ％, Al₂O₃ 를 0 ∼ 5 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0 ∼ 5 ％ 함유하고, SiO₂ 와 Al₂O₃ 의 함유량의 합계가 62 ∼ 84 ％, MgO 를 0 ∼ 10 ％, CaO, SrO, BaO 중 어느 하나 이상을 함유하는 경우에 그 함유량의 합계가 5 ％ 이하의 붕규산 유리인 것을 특징으로 하는 발광 소자 탑재 기판.
제 12 항에 있어서,
상기 세라믹스 필러가 알루미나인 발광 소자 탑재 기판.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판이 저온 동시 소성 세라믹 (LTCC) 인 발광 소자 탑재 기판.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판의 표면에 상기 발광 소자가 전기적으로 접속되는 단자부를 갖고, 당해 단자부를 제외한 영역에 상기 오버코트층을 갖는 발광 소자 탑재 기판.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판이 오목부를 갖고, 오목부의 바닥면에 발광 소자가 배치되는 발광 소자 탑재 기판.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 붕규산 유리가 산화물 기준의 몰％ 표시로 SiO₂ 를 78 ∼ 82 ％, B₂O₃ 를 16 ∼ 18 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0.9 ∼ 4 ％ 함유하는 것인 발광 소자 탑재 기판.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 붕규산 유리가 산화물 기준의 몰％ 표시로 SiO₂ 를 72 ∼ 78 ％, B₂O₃ 를 13 ∼ 18 ％, Na₂O 및 K₂O 중 어느 하나 이상을 합계로 0.9 ∼ 4 ％, MgO 를 2 ∼ 10 ％ 함유하는 것인 발광 소자 탑재 기판.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오버코트층이, 85 ℃ 에서 pH 1.68 의 옥살산 용액 중에 1 시간 침지시켰을 때의 용출량이 1 ㎍/㎠ 이하인 발광 소자 탑재 기판.