KR20120010970A - 발광 소자 탑재용 기판과 그 제조 방법 및 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
(과제) 반사율이 높고 또한 부식에 의한 반사율의 저하가 적은 은 반사층을 구비하고, 광의 취출 효율이 향상된 발광 장치용 기판을 제공한다.
(해결 수단) 기판 본체 (2) 와, 기판 본체 (2) 에 형성된 은 또는 은 합금을 주체로 하는 은 반사층 (6) 과, 은 반사층 (6) 의 전체 면을 덮도록 형성된 유리를 함유하는 보호층을 갖는 발광 소자 탑재용 기판 (1) 으로서, 보호층 (7) 이 알루미나계 필러를 함유하고 있고, 또한 보호층 (7) 을 구성하는 유리 중에 은이 확산된 상태에서 함유되어 있는 발광 소자 탑재용 기판 (1) 이다. 보호층 (7) 의 유리 중에 함유되는 은 이온 농도는 0.5 질량% 이상 5.0 질량% 이하인 것이 바람직하다.
(해결 수단) 기판 본체 (2) 와, 기판 본체 (2) 에 형성된 은 또는 은 합금을 주체로 하는 은 반사층 (6) 과, 은 반사층 (6) 의 전체 면을 덮도록 형성된 유리를 함유하는 보호층을 갖는 발광 소자 탑재용 기판 (1) 으로서, 보호층 (7) 이 알루미나계 필러를 함유하고 있고, 또한 보호층 (7) 을 구성하는 유리 중에 은이 확산된 상태에서 함유되어 있는 발광 소자 탑재용 기판 (1) 이다. 보호층 (7) 의 유리 중에 함유되는 은 이온 농도는 0.5 질량% 이상 5.0 질량% 이하인 것이 바람직하다.
Description
본 발명은 발광 소자 탑재용 기판과 그 제조 방법 및 발광 장치에 관한 것으로서, 특히, 광의 취출 효율의 저하가 방지된 발광 소자 탑재용 기판과 발광 소자 탑재용 기판의 제조 방법, 및 이 발광 소자 탑재용 기판을 사용한 발광 장치에 관한 것이다.
최근, 발광 다이오드 (LED) 와 같은 발광 소자의 고휘도화, 백색화에 수반하여, 조명, 각종 디스플레이, 대형 액정 TV 의 백라이트 등으로서 발광 소자를 사용한 발광 장치가 사용되고 있다. 일반적으로 발광 소자를 탑재하는 발광 소자 탑재용 기판에는, 소자로부터 발해지는 광을 효율적으로 반사하는 고반사성이 요구된다.
그 때문에, 발광 소자로부터 발광하는 광을 가능한 한 전방으로 반사시키는 것을 목적으로 하여, 기판 표면에 반사층 (광 반사층) 을 설치하는 시도가 이루어지고 있다. 그리고, 반사층으로서 높은 반사율을 갖는 은을 주체로 하는 반사층 (이하, 은 반사층으로 기재한다) 이 이용되고 있다.
그러나, 은은 부식되기 쉽기 때문에, 노출 상태에서 방치하면, 은 반사층의 표면에서 산화나 황화가 발생하여 반사율 (광 반사율) 이 저하되기 쉽다. 그래서, 은 반사층의 표면을 실리콘 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등으로 피복하여 반사율의 저하를 방지하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 이 방법에서는, 수분이나 부식성의 기체가 수지 중을 통과하거나 혹은 수지와 은 반사층의 계면으로부터 침입하거나 할 우려가 있어, 은 반사층의 부식 (산화 또는 황화) 에 의한 반사율의 저하를 충분히 방지할 수 없었다.
그래서 최근, 은 반사층의 부식을 방지하기 위하여, 은 반사층의 표면을 유리로 이루어지는 보호층으로 피복하는 방법이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 유리의 보호층은, 수지의 보호층과 비교하여 봉지성이 우수한 데다, 광의 투과율이 높아 은 반사층에 도달하는 광량이 증가되기 때문에 고반사율을 얻을 수 있다. 또, 유리는 열전도성이 우수하기 때문에, 은 반사층의 보호층으로서 유리층을 형성한 경우, 수지층을 형성한 경우보다 높은 방열성을 얻을 수 있다.
그러나, 보호층을 유리층으로 했을 경우, 일반적으로 유리는 미소성 상태에서의 유동성이 높고, 소성시에 굴곡 등에 의한 변형이 쉽게 발생하기 때문에, 유리층 표면의 평탄도가 저하된다. 그 때문에, 유리층 상에 발광 소자를 탑재했을 경우, 발광 소자와 유리층의 접촉 면적이 작아져 열저항이 증가된다. 또, 탑재부에 요철이 있으면, 발광 소자가 경사지게 고정될 우려가 있고, 그 후의 와이어 본딩에 의하여 손상되고, 또 광축 어긋남이 발생할 우려도 있다.
이와 같은 문제 해결을 위하여, 최근, 은 반사층의 보호층으로서 세라믹스 필러를 함유시킨 유리층을 형성하는 것이 검토되고 있다. 보호층을 유리 분말과 세라믹스 필러의 혼합물의 소결체로 함으로써, 미소성 상태에서의 유동성이 낮아져 평탄도를 높일 수 있다. 또, 유리층에 세라믹스 필러를 함유시켰을 경우, 발광 소자로부터 유리층에 입사된 광의 반사 방향을 분산시킬 수 있고, 배광 (配光) 특성의 불규칙도 저감할 수 있다.
그러나, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 은 반사층 (51) 상에, 예를 들어 Al2O3 을 주성분으로 하는 알루미나계 필러 (52) 를 함유하는 유리층 (53) 을 형성했을 경우, 소성 과정에서 은 반사층 (51) 으로부터 유리층 (53) 으로 은 이온이 이행 (마이그레이션) 된다. 그리고, 이행된 은 이온이, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 알루미나계 필러 (52) 의 표면 및 그 주변에 국재화 (局在化) 하여 고농도의 은 이온층 (54) 을 형성한다. 또, 알루미나계 필러 (52) 의 표면 등에 국재하는 은 이온층 (54) 의 일부가, 유리층 (53) 의 표면으로부터 노출되는 현상이 발생된다.
그리고, 도 5(c) 에 나타내는 바와 같이, 이와 같은 유리층 (53) 상에 발광 소자를 탑재하고, 실리콘 수지 등의 봉지층 (55) 에 의하여 봉지했을 경우, 유리층 (53) 표면에 노출된 은 이온층 (54) 에 함유되는 고농도의 은 이온 (Ag＋) 이, 봉지층 (55) 에 함유되는 백금 촉매 등과 접촉함으로써 환원되어 Ag0 이 되어, 도 5(d) 에 나타내는 바와 같이 응집되어 콜로이드 입자화한다. 그리고, 이와 같이 응집된 은입자 (콜로이드 입자)(56) 가, 유리층 (53) 과 실리콘 수지 등의 봉지층 (55) 의 계면에서 발색하는, 이른바 은 발색이라고 하는 현상이 발생한다. 그 결과, 반사율이 저하되어 발광 장치로서의 광도 (휘도) 가 저하될 우려가 있었다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 반사율이 높고 또한 부식에 의한 반사율의 저하가 적은 은 반사층을 구비하고, 광의 취출 효율이 향상된 발광 장치용 기판과, 그 기판을 사용한 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 발광 소자 탑재용 기판은, 발광 소자가 탑재되는 탑재면을 갖는 기판 본체와, 상기 기판 본체의 상기 탑재면에 형성된 은 또는 은 합금을 주체로 하는 반사층과, 상기 반사층의 전체 면을 덮도록 형성된 유리를 함유하는 보호층을 갖는 발광 소자 탑재용 기판으로서, 상기 보호층은, 알루미나계 필러를 함유하고 있고, 또한 은 이온이 확산된 상태에서 함유된 유리를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발광 소자 탑재용 기판에 있어서, 상기 유리 중에 함유되는 은의 농도는, Ag2O 의 농도로 환산하여 0.5 질량% 이상 5.0 질량% 이하인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 보호층에 함유되는 알루미나계 필러의 함유량은, 5 질량% 이상 70 질량% 이하인 것이 바람직하다. 또, 상기 보호층에 함유되는 알루미나계 필러의 함유량은, 3 체적% 이상 60 체적% 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판에 있어서, 상기 보호층은, 적어도 SiO2, Al2O3 및 CaO 를 구성 성분으로 하는 유리를 함유하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 유리는, 산화물 기준의 몰% 표시로, SiO2 를 40 ? 70 %, Al2O3 을 1 ? 20 %, B2O3 을 5 ? 25 %, CaO 를 5 ? 40 %, Li2O, Na2O 및 K2O 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 0 ? 8 % 함유하는 유리 분말을 소성하여 이루어지는 것임이 바람직하다.
본 발명의 발광 소자 탑재용 기판의 제조 방법은, 상기 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판을 제조하는 방법으로서, 상기 기판 본체를 형성하기 위한 제 1 그린 시트를 제작하는 공정과, 상기 제 1 그린 시트의 상기 탑재면이 되는 면에, 상기 반사층을 형성하기 위한 반사층용 페이스트층을 형성하는 공정과, 상기 반사층용 페이스트층의 전체 면을 덮도록, 상기 보호층을 형성하기 위한 전구체의 층을 형성하는 공정과, 상기 공정에서 얻어진 미소결 발광 소자 탑재용 기판을 소성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발광 소자 탑재용 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 전구체의 층을 형성하는 공정은, 상기 유리 분말과 상기 알루미나계 필러를 함유하는 유리 세라믹스 페이스트를 인쇄하는 공정을 가질 수 있다. 또, 상기 전구체의 층을 형성하는 공정은, 상기 유리 분말과 상기 알루미나계 필러를 함유하는 유리 세라믹스 조성물에 의하여 제작된 제 2 그린 시트를 적층하는 공정을 가질 수 있다.
본 발명의 발광 장치는, 상기 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판과, 이 발광 소자 탑재용 기판의 탑재부에 탑재되는 발광 소자를 갖는 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명의 발광 장치는, 상기 보호층 표면의 일부 또는 전부가 백금 촉매를 함유하는 실리콘 수지에 의하여 봉지되어 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 발광 소자 탑재용 기판에 의하면, 은 이온이 유리 중에 확산되어 함유된 보호층을, 은 반사층의 전체 면을 덮도록 형성함으로써, 보호층 표면에서의 은 이온의 응집 및 콜로이드 입자화를 방지하여 은 발색을 방지할 수 있고, 반사율의 저하를 방지할 수 있다. 또, 보호층 중에 알루미나계 필러가 함유되어 있기 때문에, 열저항이 작고 또한 발광 소자 탑재부의 평탄성이 향상된 발광 소자 탑재용 기판으로 할 수 있다. 또한, 기판 상의 은 반사층과 이 은 반사층 상에 형성되는 보호층을, 동시에 소성하여 형성할 수 있기 때문에 공정의 부하를 억제할 수 있다.
본 발명의 발광 장치에서는, 상기한 발광 소자 탑재용 기판을 사용함으로써, 반사층의 반사율이 잘 저하되기 않기 때문에, 장기간 높은 발광 휘도를 유지할 수 있다. 또, 발광 소자의 경사 또는 손상이 억제되므로, 배향 특성의 편차가 없는 양호한 발광을 얻을 수 있다.
도 1 은 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판에 있어서, 보호층 및 그 주변을 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 발광 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 실시예 및 비교예의 발광 장치에 있어서, 휘도의 시간 경과적 목표 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 종래부터의 발광 소자 탑재용 기판에 있어서, 보호층에 대한 은 이온의 이행 및 응집 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판에 있어서, 보호층 및 그 주변을 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 발광 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 실시예 및 비교예의 발광 장치에 있어서, 휘도의 시간 경과적 목표 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 종래부터의 발광 소자 탑재용 기판에 있어서, 보호층에 대한 은 이온의 이행 및 응집 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판의 일례를 나타내는 단면도이다. 발광 소자 탑재용 기판 (1) 은, 대략 평판 형상의 기판 본체 (2) 를 갖고 있다. 기판 본체 (2) 는, 일방의 주면이 LED 소자와 같은 발광 소자가 탑재되는 탑재면 (2a) 으로 되어 있다. 탑재면 (2a) 에는 발광 소자와 전기적으로 접속되는 접속 단자 (3) 가 형성되어 있다. 또, 기판 본체 (2) 의 타방의 주면은, 발광 소자가 탑재되지 않은 비탑재면 (2b) 으로 되어 있고, 이 비탑재면 (2b) 에는, 외부 회로와 전기적으로 접속되는 외부 전극 단자 (4) 가 형성되어 있다. 그리고, 기판 본체 (2) 의 내부에는, 접속 단자 (3) 와 외부 전극 단자 (4) 를 전기적으로 접속하는 관통 도체 (5) 가 형성되어 있다.
기판 본체 (2) 의 탑재면 (2a) 의 대략 중앙부에는, 발광 소자로부터 방사되는 광을 반사시키기 위한 은 반사층 (중앙부 반사층)(6) 이 형성되어 있고, 이 은 반사층 (6) 상에, 그 전체 표면 (상면 및 측면) 을 덮도록 보호층 (7) 이 형성되어 있다. 그리고, 보호층 (7) 의 일부가, 발광 소자가 탑재되는 탑재부 (10) 로 되어 있다. 이 보호층 (7) 은, 유리 및 알루미나계 필러를 함유하는 재료에 의하여 구성되어 있고, 또한 보호층 (7) 을 구성하는 유리 중에는 은 이온이 확산된 상태에서 함유되어 있다.
기판 본체 (2) 의 탑재면 (2a) 의 주변부에도, 발광 소자로부터의 광을 반사시키기 위한 은 반사층 (주변부 반사층)(6) 이 형성되어 있고, 이 은 반사층 (6) 상에도 그 전체 표면을 덮도록 보호층 (7) 이 형성되어 있다. 이 주변부 반사층 (6) 상에 형성된 보호층 (7) 도, 상기 중앙부 반사층 (6) 상에 형성된 보호층 (7) 과 마찬가지로, 유리 및 알루미나계 필러를 함유하는 재료에 의하여 구성되고, 또한 유리 중에는 은 이온이 확산된 상태에서 함유되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같은 보호층 (7) 을 은 반사층 (6) 의 전체 면을 덮도록 형성함으로써, 은 반사층 (6) 으로의 기체 또는 액체의 침입을 억제하여 은 반사층 (6) 의 산화나 황화를 방지할 수 있는 데다가, 보호층 (7) 표면에서의 은 이온의 응집 및 콜로이드 입자화를 방지하여 은 발색을 방지할 수 있고, 반사율의 저하를 방지할 수 있다.
은 반사층 (6) 은, 예를 들어 은, 은팔라듐 합금 또는 은백금 합금 등의 은 합금으로 이루어지는 층이다. 은 합금을 사용하는 경우에는, 반사율의 관점에서 은의 함유량을 90 질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 은팔라듐 합금의 경우에 팔라듐은 10 질량% 까지 함유할 수 있고, 은백금 합금의 경우에 백금은 3 질량% 까지 함유할 수 있다. 은 반사층 (6) 은 고반사율을 갖는 것이 바람직하고, 특히 은층으로 하는 것이 바람직하다. 은 반사층 (6) 은, 은 또는 상기 은 합금의 분말에, 에틸셀룰로오스 등의 비히클, 필요에 따라 용제 등을 첨가하여 페이스트 형상으로 한 것을, 스크린 인쇄 등의 방법에 의하여 기판 본체 (2) 의 탑재면 (2a) 에 인쇄하고 소성함으로써 형성할 수 있다.
보호층 (7) 은, 하층의 은 반사층 (6) 을 산화나 황화 등의 부식으로부터 보호하기 위한 층으로서, 유리 및 알루미나계 필러를 함유하는 소결체 (이하, 유리 세라믹스 소결체라고 한다) 에 의하여 구성되어 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 「알루미나계 필러」란, 화학 성분으로서 알루미나 (Al2O3) 를 50 질량% 이상 함유하는 세라믹스 필러를 말한다. 알루미나 (Al2O3) 이외의 성분으로는, 실리카 (SiO2) 나 지르코니아 (ZrO2), 세리아 (CeO2), 티타니아 (TiO2), 산화아연 (ZnO) 등을 들 수 있다. 그리고, 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판 (1) 에 있어서는, 보호층 (7) 을 구성하는 유리 중에, 은 이온 (Ag＋) 이 국재화되지 않고 확산된 상태에서 함유되어 있다. 유리 중에 함유되는 은 이온 농도 (함유 비율) 는, Ag2O 의 농도로 환산하여 0.5 ? 5.0 질량% 인 것이 바람직하다. 또한, 이하의 기재에서는, Ag2O 의 농도로 환산한 농도로서 은 이온 농도를 나타내는 것으로 한다. 보다 바람직한 은 이온 농도는 1.0 ? 5.0 질량% 이고, 특히 바람직한 은 이온 농도는 2.0 ? 5.0 질량% 이다.
이와 같은 보호층 (7) 은, 소성에 의하여 상기 유리 세라믹스 소결체를 형성하는 유리 페이스트 또는 그린 시트를 전구체로 하여 형성된다. 보호층 (7) 의 전구체의 형성 방법 등에 대해서는 후술한다.
보호층 (7) 의 전구체에 유리 페이스트를 사용하는 경우, 소성 후의 보호층 (7) 의 두께는 5 ? 30 ㎛ 인 것이 바람직하다. 5 ㎛ 미만이면, 피복성이 불충분해질 우려가 있기 때문에 5 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이상이다. 30 ㎛ 를 초과하면, 발광 소자의 방열성을 저해시켜 발광 효율이 저하되어 버릴 우려가 있다. 바람직하게는 25 ㎛ 이하이다.
단, 보호층 (7) 자체의 열전도율이 높은 경우, 방열성은 저해되지 않는다. 열전도율을 향상시키는 수단으로는, 유리보다 열전도율이 높은 세라믹스 필러를 보호층 중에 많이 함유시키면 된다. 그래서, 유리와 세라믹스 필러를 고분산화가 가능한 그린 시트를 전구체로서 사용함으로써, 전구체에 유리 페이스트를 사용한 경우보다 많은 세라믹스 필러를 보호층 (7) 에 함유시킬 수 있다.
보호층 (7) 의 전구체에 그린 시트를 사용하는 경우, 소성 후의 보호층 (7) 의 두께는 10 ? 300 ㎛ 인 것이 바람직하다. 10 ㎛ 미만에서는, 보호층의 적층시에 그린 시트에 균열 등이 발생하여, 피복성이 불충분해질 우려가 있다. 보다 바람직하게는 50 ㎛ 이상이고, 더욱 바람직하게는 80 ㎛ 이상이다. 300 ㎛ 를 초과하면, 발광 소자의 방열성을 저해시켜 발광 효율이 저하되어 버릴 우려가 있다. 바람직하게는 200 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 150 ㎛ 이하이다.
보호층 (7) 에 함유되는 알루미나계 필러의 50 % 입경 (D50) 은, 0.5 ㎛ 이상 4 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서, D50 은 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정한 것을 말한다.
알루미나계 필러의 함유량은, 질량% 표시로, 보호층 (7) 을 구성하는 재료 전체의 5 질량% 이상 70 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 알루미나계 필러의 함유량이 5 질량% 미만인 경우에는, 보호층 (7) 의 전구체를 가열할 때의 미소성 상태에서의 유동성이 지나치게 높아, 소성시에 굴곡 등이 발생하여, 보호층 (7) 표면의 평탄성이 저하될 우려가 있다. 또, 은 이온이 안정화되지 않아 은 발색이 발생될 우려가 있다. 즉, 은 이온을 이온으로서 안정화시키기 위해서는 카운터 아니온이 필요하고, 알루미나계 필러로부터 유리 중에 용출된 4 배위 알루미늄 이온이 상기 카운터 아니온의 역할을 완수한다. 그 때문에, 알루미나계 필러의 함유량이 5 질량% 미만인 경우에는, 은 이온이 유리 중에서 충분히 안정화 하지 않아 은 발색이 발생될 우려가 있다. 알루미나계 필러의 함유량은, 바람직하게는 10 질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 15 질량% 이상이다.
한편, 알루미나계 필러의 함유량이 70 질량% 를 초과하면, 균일한 조성의 소결체를 얻기 어려워진다. 바람직하게는 65 질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 60 질량% 이하이다. 또한, 보호층 (7) 은, 알루미나 분말과 같은 알루미나계 필러와 함께, 실리카 분말이나 티타니아 분말, 지르코니아 분말과 같은 알루미나계 필러 이외의 세라믹스 필러를 함유하고 있어도 된다. 그 경우, 알루미나계 필러 이외의 세라믹스 필러의 함유량은, 보호층 (7) 을 구성하는 재료 전체의 25 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 단, 알루미나계 필러와 그 이외의 세라믹스 필러의 함유량의 합계는, 보호층 (7) 을 구성하는 재료 전체의 70 질량% 이하로 한다.
또, 알루미나계 필러의 함유량은, 체적% 표시로 보호층 (7) 을 구성하는 재료 전체의 3 체적% 이상 60 체적% 이하로 하는 것이 바람직하다. 알루미나계 필러의 함유량이 3 체적% 미만인 경우에는, 보호층 (7) 의 미소성 상태에서의 유동성이 지나치게 높아, 소성시에 굴곡 등이 발생하여, 보호층 (7) 표면의 평탄성이 저하될 우려가 있다. 바람직하게는 7 체적% 이상이고, 보다 바람직하게는 12 체적% 이상이다. 한편, 알루미나계 필러의 함유량이 60 체적% 를 초과하면, 균일한 조성의 소결체를 얻기 어려워진다. 바람직하게는, 55 체적% 이하이고, 보다 바람직하게는 50 체적% 이하이다. 상기한 알루미나계 필러 이외의 세라믹스 필러를 함유하는 경우에는 15 체적% 이하로 하는 것이 바람직하다. 알루미나계 필러와 그 이외의 세라믹스 필러의 함유량의 합계는, 보호층 (7) 을 구성하는 재료 전체의 60 체적% 이하로 한다.
보호층 (7) 을 구성하는 유리는, 산화물 기준의 몰% 표시로, SiO2 를 40 ? 70 %, Al2O3 을 1 ? 20 %, B2O3 을 5 ? 25 %, CaO 를 5 ? 40 %, Li2O, Na2O 및 K2O 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 0 ? 8 % 함유하는 유리 분말을 소성하여 이루어지는 소결체인 것이 바람직하다.
본 발명자는 은 발색이 발생되는 원인을 검토한 결과, 보호층 (7) 을 구성하는 유리의 소성시에 은 반사층 (6) 으로부터 유리 중으로 이행된 은 이온이, 알루미나계 필러의 표면 및 그 주변에 국재하는 경우에는 은 이온이 환원되기 쉽고, 응집되어 콜로이드 입자화되기 쉬워지기 때문에, 은 발색이 발생되기 쉬운 것을 밝혀내었다. 그리고, 은 이온을 알루미나계 필러의 주변에 국재화시키지 않고 확산된 상태에서 함유할 수 있어 은 발색을 일으키지 않는 유리 조성을 알아냈다. 보호층 (7) 을 구성하는 유리를, 상기 조성의 유리 분말을 소성하여 이루어지는 소결체로 함으로써, 소성시에 은 반사층 (6) 으로부터 이행된 상기 농도 (0.5 ? 5.0 질량%) 의 은 이온을 유리 중에 확산시킨 상태에서 함유할 수 있다.
즉, 보호층 (7) 을 구성하는 유리가 산화물 기준의 몰% 표시로 SiO2 를 40 ? 70 %, Al2O3 을 1 ? 20 %, B2O3 을 5 ? 25 %, CaO 를 5 ? 40 %, Li2O, Na2O 및 K2O 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 0 ? 8 % 함유하는 유리 분말을 소성하여 이루어지는 것인 경우, 도 2(a) ? (b) 에 나타내는 바와 같이, 소성 과정에서 은 반사층 (6) 으로부터 유리층 (21) 으로 이행된 은 이온은, 알루미나계 필러 (22) 의 표면 및 그 주변에 국재화되지 않고, 유리층 (22) 전체에 균일하게 확산되어 함유된다. 그 때문에, 이와 같이 은 이온이 확산?함유된 유리층 (23) 상에 발광 소자 (도시를 생략한다) 를 탑재하고, 도 2(c) 에 나타내는 바와 같이, 실리콘 수지 등의 봉지층 (24) 에 의하여 봉지한 경우에도, 은 이온의 응집에 의한 콜로이드 입자화가 발생되지 않아 은 발색이 방지된다.
다음으로, 보호층 (7) 을 구성하는 유리를 얻기 위한 원료 (유리 분말) 의 성분에 대하여 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 성분으로서 필수 성분이다. SiO2 의 함유량 (비율) 이 40 % 미만에서는, 내산성이 불충분해질 우려가 있다. 70 % 를 초과하면, 유리 용융 온도가 높아지거나, 혹은 유리 연화점 (Ts) 이 지나치게 높아질 우려가 있다.
Al2O3 은 유리의 안정성, 화학적 내구성을 높이는 성분으로서, 보호층과 실리콘 수지 봉지층의 계면에서의 발색을 억제하는 필수 성분이다. Al2O3 의 함유량이 1 % 미만인 경우, 보호층과 실리콘 수지 봉지층의 계면에서 발색 억제가 불충분하게 된다. 한편, Al2O3 의 함유량이 20 % 를 초과하는 경우, 연화점이 과도하게 높아질 우려가 있다. 바람직한 유리 조성에 있어서의 Al2O3 의 함유량은 1 % 이상 20 % 이하가 바람직하고, 4 % 이상 15 % 이하가 보다 바람직하다.
B2O3 은 유리의 네트워크 포머이고 또 연화점을 내리는 성분이기도 한 점에서 필수 성분이다. B2O3 의 함유량 (비율) 이 5 % 미만에서는, 유리 용융 온도가 높아지기 쉽거나, 혹은 유리가 불안정해질 우려가 있다. 25 % 를 초과하면, 안정된 유리를 얻기 어렵고, 또 화학적 내구성도 저하될 우려가 있다.
CaO 는 유리의 안정성을 높임과 함께, 연화점을 저하시키는 성분이다. CaO 의 함유량이 5 % 미만인 경우, 유리의 안정성을 충분히 높일 수 없고, 또 연화점도 충분히 저하시킬 수 없을 우려가 있다. 한편, CaO 의 함유량이 40 % 를 초과하면, 오히려 유리의 안정성이 저하될 우려가 있다. 바람직한 유리 조성에 있어서의 CaO 의 함유량은, 5 % 이상 40 % 이하가 바람직하고, 7 % 이상 35 % 이하가 보다 바람직하다.
또, CaO 와 대략 동일하게 유리의 안정성을 높임과 함께, 연화점을 저하시키는 성분으로서 MgO, BaO, 및 SrO 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유해도 된다. 이 경우, MgO, BaO, 및 SrO 의 함유량은, CaO 의 함유량과 합하여 40 % 이하로 한다. CaO, MgO, BaO, 및 SrO 를 합계한 함유량이 40 % 를 초과하면, 유리의 안정성이 저하될 우려가 있다. 바람직한 유리 조성에 있어서의 CaO, MgO, BaO, 및 SrO 를 합계한 함유량은 5 % 이상 40 % 이하가 바람직하다. 또, 바람직한 유리 조성에 있어서의 MgO, BaO, 및 SrO (CaO 를 제외하다) 의 합계 함유량은 10 % 이하가 바람직하고, 8 % 이하가 보다 바람직하다.
알칼리 금속 산화물인 Li2O, Na2O, 및 K2O 는 필수 성분은 아니지만, 연화점을 저하시키는 성분인 점에서, 함유시키는 것이 바람직하다. Li2O, Na2O, 및 K2O 는 1 종 또는 2 종이 함유되어 있어도 된다. 이것들을 합계한 함유량이 6 % 를 초과하면, 화학적 내구성 특히 내산성이 저하될 우려가 있다. 또, 보호층과 실리콘 수지 봉지층의 계면에서의 발색을 촉진할 우려가 있다. 바람직한 유리 조성에 있어서의 Li2O, Na2O, 및 K2O 를 합계한 함유량은, 0 % 이상 8 % 이하가 바람직하고, 2 % 이상 7 % 이하가 보다 바람직하다.
또한, 보호층 (7) 을 구성하는 유리의 원료는, 상기 성분으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한도에서 그 밖의 성분을 함유할 수 있다. 단, 그 밖의 성분을 함유하는 경우에도, 그 합계한 함유량은 10 % 이하이고, 5 % 이하가 바람직하다.
상기한 유리 조성 중에서도, 특히 SiO2 를 60.4 %, B2O3 을 15.6 %, Na2O 및/또는 K2O 를 합계로 3.0 %, CaO 를 15.0 %, Al2O3 을 6.0 % 로 하는 유리 조성을 기본으로 하는 것이, 소정량의 알루미나계 필러를 함유시킨 경우에도 유효하게 소결시킬 수 있고, 또한 은 이온을 알루미나계 필러의 주변에 국재화시키지 않고 확산된 상태에서 함유할 수 있기 때문에, 보호층 (7) 용의 유리 재료로서 적합하다.
본 발명의 발광 소자 탑재용 기판 (1) 에 있어서, 기판 본체 (2) 는 대략 평판 형상의 부재이지만, 발광 소자의 탑재부가 1 단 아래의 위치가 되도록 오목부 (캐비티) 가 형성된 부재로 할 수도 있다. 기판 본체 (2) 를 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않지만, 상기한 보호층 (7) 의 형성 공정에서 유리를 주체로 하는 조성물의 페이스트를 도포?소성해도 변형되지 않는 것이 바람직하고, 무기 재료가 바람직하게 사용된다. 무기 재료 중에서도, 알루미나, 저온 동시 소성 세라믹스 (Low Temperature Co-fired Ceramic. 이하, LTCC 로 기재한다), 질화 알루미늄 등은 열전도성, 방열성, 강도, 및 제조 비용 등의 면에서 우수하여 바람직하게 사용된다. 특히, 기판 본체 (2) 로서 LTCC 를 사용하는 경우에는, 기판 본체 (2) 와, 접속 단자 (3) 나 외부 전극 단자 (4) 등의 외부 배선, 및 관통 도체 (5) 와 같은 내부 배선을 동시 소성에 의하여 형성할 수 있다. 나아가, 이와 같은 LTCC 기판과 상기한 은 반사층 (6) 및 보호층 (7) 을 동시 소성에 의하여 형성할 수 있기 때문에 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을 저비용으로 효율적으로 제조할 수 있다.
LTCC 로 이루어지는 기판 본체 (2), 및 기판 본체 (2) 를 갖는 발광 소자 탑재용 기판 (1) 은, 예를 들어 이하에 나타내는 바와 같이 하여 제조할 수 있다.
먼저, 기판 본체용 그린 시트를 형성한다. 기판 본체용 그린 시트는, 기판 본체용 유리 분말과 세라믹스 필러를 함유하는 유리 세라믹스 조성물에, 바인더, 필요에 따라 가소제, 용제 등을 첨가하여 슬러리를 조정하고, 이것을 닥터 블레이드법 등에 의하여 시트 형상으로 성형하고, 건조시킴으로써 얻을 수 있다.
기판 본체용 유리 분말은, 반드시 한정되는 것은 아니나, 유리 전이점 (Tg) 이 550 ℃ 이상 700 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 유리 전이점 (Tg) 이 550 ℃ 미만의 경우, 후술하는 탈지가 곤란해질 우려가 있다. 한편, 유리 전이점 (Tg) 이 700 ℃ 를 초과하는 경우, 수축 개시 온도가 높아져 치수 정밀도가 저하될 우려가 있다.
이와 같은 기판 본체용 유리 분말로는, 예를 들어 SiO2 를 57 몰% 이상 65 몰% 이하, B2O3 을 13 몰% 이상 18 몰% 이하, CaO 를 9 몰% 이상 23 몰% 이하, Al2O3 을 3 몰% 이상 8 몰% 이하, K2O 와 Na2O 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 일방을 합계로 0.5 몰% 이상 6 몰% 이하 함유하는 것이 바람직하다.
기판 본체용 유리 분말은, 상기한 유리 조성을 갖는 유리를 용융법에 의하여 제조하고, 건식 분쇄법이나 습식 분쇄법에 의하여 분쇄함으로써 얻을 수 있다. 습식 분쇄법의 경우에는, 용매로서 물 또는 에틸알코올을 사용하는 것이 바람직하다. 분쇄는, 예를 들어 롤 밀, 볼 밀, 제트 밀 등의 분쇄기를 이용하여 실시할 수 있다. 또한, 기판 본체용 유리 분말은, 반드시 상기 성분만으로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 유리 전이점 등의 제특성을 만족하는 범위에서 다른 성분을 함유할 수도 있다. 다른 성분을 함유하는 경우, 그 합계한 함유량은 10 몰% 이하인 것이 바람직하다.
기판 본체 (2) 용 유리 분말의 50 % 입경 (D50) 은 0.5 ? 2 ㎛ 인 것이 바람직하다. 기판 본체 (2) 용 유리 분말의 D50 이 0.5 ㎛ 미만인 경우, 유리 분말이 응집되기 쉬워 취급이 곤란할 뿐만 아니라, 균일하게 분산시키기가 곤란해진다. 한편, 유리 분말의 D50 이 2 ㎛ 를 초과하는 경우, 유리 연화 온도의 상승이나 소결 부족이 발생할 우려가 있다. 입경의 조정은, 예를 들어 분쇄 후에 필요에 따라 분급함으로써 실시할 수 있다.
세라믹스 필러로는, 종래부터 LTCC 기판의 제조에 사용되는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 알루미나 분말, 지르코니아 분말, 또는 알루미나 분말과 지르코니아 분말의 혼합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 세라믹스 필러의 D50 은 예를 들어 0.5 ? 4 ㎛ 인 것이 바람직하다.
이와 같은 기판 본체용 유리 분말과 세라믹스 필러를, 예를 들어 유리 분말이 30 질량% 이상 50 질량% 이하, 세라믹스 필러가 50 질량% 이상 70 질량% 이하가 되도록 배합하고 혼합함으로써 유리 세라믹스 조성물을 얻을 수 있다.
또, 이 유리 세라믹스 조성물에 바인더, 필요에 따라 가소제, 용제 등을 첨가함으로써 슬러리를 얻을 수 있다. 바인더로는 예를 들어 폴리비닐부티랄, 아크릴 수지 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 가소제로는 예를 들어 프탈산디부틸, 프탈산디옥틸, 프탈산부틸벤질 등을 사용할 수 있다. 또, 용제로는 톨루엔, 자일렌, 부탄올 등의 방향족계 또는 알코올계의 유기 용제를 사용할 수 있다. 나아가, 분산제나 레벨링제를 사용할 수도 있다.
이 슬러리를 닥터 블레이드법 등에 의하여 시트 형상으로 성형하고 건조시킴으로써, 기판 본체용 그린 시트를 제조할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 기판 본체용 그린 시트를 타발 (打拔) 형 혹은 펀칭 머신을 사용하여 소정 치수의 가로세로로 절단하고, 동시에 소정 위치에 층간 접속용의 비아홀을 타발 형성할 수 있다.
기판 본체용 그린 시트의 표면에, 도전 금속의 페이스트를 스크린 인쇄 등의 방법으로 인쇄함으로써 미소성의 도체 패턴을 형성한다. 또, 상기한 층간 접속용의 비아홀 내에 도체 금속의 페이스트를 충전함으로써, 미소성의 층간 접속부를 형성한다. 이로써, 미소성 접속 단자, 미소성 외부 전극 단자, 미소성 관통 도체를 형성한다. 또한, 도전 금속의 금속 페이스트로는, 예를 들어 동, 은, 금 등을 주성분으로 하는 도전 금속의 분말에 에틸셀룰로오스 등의 비히클, 필요에 따라 용제 등을 첨가하여 페이스트 형상으로 한 것을 사용할 수 있다.
또한, 기판 본체용 그린 시트 표면의 소정 부위에, 은 또는 상기 은 합금의 분말에 에틸셀룰로오스 등의 비히클, 필요에 따라 용제 등을 첨가하여 페이스트 형상으로 한 것을, 스크린 인쇄 등의 방법에 의하여 인쇄함으로써 미소성 은 반사층을 형성한 후, 추가로 그 위에, 소성에 의하여 보호층 (7) 을 형성하는 전구체의 층 (미소성 보호층) 을 형성한다.
여기서, 보호층 (7) 의 전구체에 유리 페이스트를 사용하는 경우에는, 상기한 보호층용의 조성을 갖는 유리 분말 (이하, 보호층용 유리 분말이라고 한다) 과 알루미나계 필러를 함유하는 혼합물의 유리 페이스트를, 스크린 인쇄 등에 의하여 인쇄하여 유리 페이스트층을 형성하고, 미소성 보호층으로 한다. 또한, 유리 페이스트층의 형성 방법은, 소성 후의 두께가 5 ? 30 ㎛ 가 되는 층을 평탄하게 형성할 수 있는 방법이면 인쇄법에 한정되는 것은 아니다.
또, 보호층 (7) 의 전구체에 그린 시트를 사용하는 경우에는, 보호층용 유리 분말과 알루미나계 필러를 함유하는 혼합물을 사용하고, 상기 기판 본체용 그린 시트와 동일하게 제작된 그린 시트 (보호층용 그린 시트) 를, 미소성 은 반사층 상에 중첩시키고, 가열 및 가압하여 일체화함으로써 미소성 보호층을 형성한다.
이어서, 이렇게 하여 미소성의 도체 패턴, 미소성 은 반사층, 미소성 보호층 등이 형성된 기판 본체용 그린 시트의 복수 장을, 위치를 맞추면서 중첩시켜 가열 및 가압하고 일체화한 후, 예를 들어 500 ℃ 이상 600 ℃ 이하의 온도에서 1시간 이상 10 시간 이하 유지한다. 이렇게 하여, 기판 본체용 그린 시트에 함유되는 수지 등의 바인더를 분해?제거하는 탈지를 실시한다. 그 후, 예를 들어 850 ? 900 ℃ 의 온도에서 20 분 ? 60 분 유지함으로써, 기판 본체용 그린 시트를 구성하는 유리 세라믹스 조성물을 소성한다. 이 소성에 의하여, 유리 세라믹스 기판 내부 및 표면에 형성된 금속 페이스트와 미소성 보호층 (유리 페이스트층 또는 보호층용 그린 시트) 도 동시에 소성되어, 접속 단자 (3), 외부 전극 단자 (4), 관통 도체 (5), 은 반사층 (6) 및 보호층 (7) 을 갖는 기판 본체 (2) 를 얻을 수 있다.
탈지 온도가 500 ℃ 미만 혹은 탈지 시간이 1 시간 미만인 경우, 바인더 등을 충분히 제거하기가 곤란해진다. 한편, 탈지 온도가 600 ℃ 를 초과하면, 유리의 소결이 진행될 가능성이 있어, 바인더 등의 제거가 불완전해질 우려가 있다. 또, 탈지 시간이 10 시간을 초과하면, 생산성 등이 저하될 우려가 있다.
소성은, 소성 온도가 850 ℃ 미만, 소성 시간이 20 분 미만인 경우에 치밀한 것을 얻기가 어려워진다. 한편, 소성 온도가 900 ℃ 를 초과하면, 도체 패턴 등의 형상 유지가 어려워진다. 또, 소성 시간이 60 분을 초과하면 생산성 등이 저하될 우려가 있다. 소성은 특히 860 ℃ ? 880 ℃ 의 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 은 반사층 (6) 의 형성에, 은을 주성분으로 하는 금속 분말을 함유하는 금속 페이스트를 사용한 경우에는, 소성 온도가 880 ℃ 를 초과하면, 금속 페이스트가 과도하게 연화되어 소정 형상을 유지할 수 없게 될 우려가 있다.
이상, 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판 (1) 에 대하여 설명했으나, 본 발명의 취지에 반하지 않는 한도에서, 또 필요에 따라 그 구성을 적절히 변경할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 발광 장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 발광 장치는, 예를 들어 도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 발광 소자 탑재용 기판 (1) 의 탑재면 (2a) 에 형성된 보호층 (7) 의 탑재부 (10) 에, LED 소자 등의 발광 소자 (11) 가 탑재된 것이다. 발광 소자 (11) 는, 보호층 (7) 상에 접착제를 사용하여 고정되고, 그 도시하지 않은 전극이 본딩와이어 (12) 에 의하여 접속 단자 (3) 에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 발광 소자 (11) 나 본딩와이어 (12) 를 덮도록, 몰드 수지로 이루어지는 봉지층 (13) 이 형성되어 발광 장치 (20) 가 구성되어 있다.
봉지층 (13) 을 구성하는 몰드 수지로는, 내광성, 내열성 면에서 우수하기 때문에 실리콘 수지가 바람직하게 사용된다. 이와 같은 몰드 수지에 백금, 티탄 등의 촉매를 첨가함으로써 몰드 수지의 조속한 경화가 가능해진다.
봉지 용의 몰드 수지에 형광체 등을 혼합 또는 분산시킴으로써, 발광 장치 (20) 로서 얻어지는 광을, 원하는 발광색으로 적절히 조정할 수 있다. 즉, 형광체를 봉지층에 혼합, 분산시킴으로써, 발광 소자 (11) 로부터 방사되는 광에 의하여 여기된 형광체가 가시광을 발광하고, 이 가시광과 발광 소자 (11) 로부터 방사되는 광이 혼색되어 발광 장치 (20) 로서 원하는 발광색을 얻을 수 있다. 형광체의 종류는 특별히 한정되는 것이 아니고, 발광 소자로부터 방사되는 광의 종류나 목적으로 하는 발광색에 따라 적절히 선택된다. 또한, 형광체를 배치하기 위해서는, 상기와 같이 하여 봉지층 (13) 에 혼합?분산시키는 방법에 한정하지 않고, 예를 들어 봉지층 (13) 상에 형광체의 층을 형성하도록 할 수도 있다.
본 발명의 발광 장치 (20) 에 의하면, 알루미나계 필러를 함유하고, 또한 은 이온이 유리 중에 확산된 상태에서 함유된 보호층 (7) 이, 은 반사층 (6) 의 전체 면을 덮도록 형성되어 있다. 이 구성에 의하여, 은 반사층 (6) 의 산화나 황화가 방지되는 데다, 보호층 (7) 표면에서의 은 이온의 응집 및 콜로이드 입자화가 방지되어 은 발색이 방지된다. 따라서, 발광 소자 (11) 로부터 공급되는 광의 손실이 적고, 높은 발광 휘도를 얻을 수 있는 발광 장치 (20) 로 할 수 있다.
또, 본 발명의 발광 장치 (20) 에 의하면, 탑재부 (10) 의 평탄도가 우수하고, 열저항이 작은 발광 소자 탑재용 기판 (1) 을 사용함으로써, 발광 소자 (11) 의 과도한 온도 상승을 억제하여 고휘도로 발광시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명의 발광 장치 (20) 는, 예를 들어 휴대전화나 대형 액정 디스플레이 등의 백라이트, 자동차용 혹은 장식용의 조명, 그 밖의 광원으로서 바람직하게 사용할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
실시예 1 ? 12, 비교예
먼저, 보호층용의 유리 세라믹스 조성물을 조제하였다. 즉, SiO2, B2O3, Al2O3, CaO, Na2O 및 K2O 의 각 성분이 표 1 에 나타내는 조성 (몰%) 이 되도록, 유리 원료를 조합, 혼합하고, 이 원료 혼합물을 백금 도가니에 넣어 1500 ? 1600 ℃ 에서 60 분간 용융시킨 후, 용융 상태의 유리를 유출시켜 냉각시켰다. 얻어진 유리를, 알루미나제 볼 밀에 의하여 20 ? 60 시간 분쇄하여 유리 분말을 얻었다. 또한, 분쇄시의 용매에는 에틸알코올을 사용하였다.
얻어진 보호층용 유리 분말의 평균 입경 D50 (㎛) 을, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치 (시마즈 제작소사 제조, 상품명 : SALD2100) 를 이용하여 측정하였다. 어느 조성의 유리 분말도, 평균 입경 (D50) 은 1 ? 3 ㎛ 의 범위내였다.
다음으로, 상기의 보호층용 유리 분말에, D50 이 2 ㎛, 비표면적이 4.5 ㎡/g 인 알루미나 분말 (쇼와 전공사 제조, 상품명 : AL-45H) 을, 알루미나 분말이 표 1 에 나타내는 비율 (질량% 및 체적%) 이 되도록 배합하고 혼합하여, 실시예 1 ? 10 및 비교예에서 사용하는 보호층용 유리 세라믹스 조성물을 얻었다. 또, 상기 알루미나 분말과 함께, D50 0.5 ㎛, 비표면적 8.0 ㎡/g 의 지르코니아 (ZrO2) 분말 (다이이치 희원소 화학사 제조, 상품명 : HST-3F) 을 표 1 에 나타내는 비율 (질량% 및 체적%) 이 되도록 추가로 배합하고 혼합하여, 실시예 11 및 12 에서 사용하는 보호층용 유리 세라믹스 조성물을 얻었다.
이어서, 실시예 1 ? 9 에 있어서는, 상기 보호층용 유리 세라믹스 조성물과 수지 성분을 60 : 40 의 질량비로 배합하여, 자기 유발 (磁器 乳鉢) 중에서 1 시간 혼련하고, 추가로 3 본 롤에 의하여 3 회 분산시켜 보호층용의 유리 페이스트를 조제하였다. 또한, 수지 성분은 에틸셀룰로오스와 α터피네올을 질량비 85 : 15 로 조합하여 분산시킨 것을 사용하였다.
또, 실시예 10 ? 12 에 있어서는, 상기 보호층용 유리 세라믹스 조성물 50 g 에, 유기 용제 (톨루엔, 자일렌, 2-프로판올, 2-부탄올을 질량비 4 : 2 : 2 : 1 로 혼합한 것) 15 g, 가소제 (프탈산디-2-에틸헥실) 2.5 g, 바인더로서의 폴리비닐부티랄 (덴카사 제조, 상품명 : PVK＃3000K) 5 g, 추가로 분산제 (비크케미사 제조, 상품명 : BYK180) 0.5 g 을 배합하고 혼합하여 슬러리를 조제한 후, 이 슬러리를 PET 필름 상에 닥터 블레이드법에 의하여 도포하고 건조시켜, 소성 후의 두께가 표 1 에 나타내는 두께가 되는 보호층용 그린 시트를 제작하였다.
다음으로, 기판 본체용 그린 시트를 제조하였다. 먼저, SiO2 를 60.4 mol%, B2O3 을 15.6 mol%, Al2O3 을 6 mol%, CaO 를 15 mol%, K2O 를 1 mol%, Na2O 를 2 mol% 가 되도록 원료를 배합, 혼합하고, 이 원료 혼합물을 백금 도가니에 넣어 1600 ℃ 에서 60 분간 용융시킨 후, 이 용융 상태의 유리를 흘려보내어 냉각시켰다. 이 유리를, 알루미나제 볼 밀에 의하여 에틸알코올을 용매로 하여 40 시간 분쇄하여, 기판 본체용의 유리 분말을 제조하였다.
이 기판 본체용 유리 분말이 35 질량%, 알루미나 분말 (쇼와 전공사 제조, 상품명 : AL-45H) 이 40 질량%, 지르코니아 분말 (다이이치 희원소 화학 공업사 제조, 상품명 : HSY-3F-J) 이 25 질량% 가 되도록 배합하고, 혼합함으로써 기판 본체용 유리 세라믹스 조성물을 얻었다. 이렇게 하여 얻어진 유리 세라믹스 조성물 50 g 에, 유기 용제 (톨루엔, 자일렌, 2-프로판올, 2-부탄올을 질량비 4 : 2 : 2 : 1 로 혼합한 것) 15 g, 가소제 (프탈산디-2-에틸헥실) 2.5 g, 바인더로서의 폴리비닐부티랄 (덴카사 제조, 상품명 : PVK＃3000K) 5 g, 추가로 분산제 (비크케미사 제조, 상품명 : BYK180) 0.5 g 을 배합하고 혼합하여 슬러리를 조제하였다.
이 슬러리를 PET 필름 상에 닥터 블레이드법에 의하여 도포하고 건조시켜, 소성 후의 두께가 0.15 ㎜ 가 되는 기판 본체용 그린 시트를 제조하였다.
또, 은 분말 (다이켄 화학 공업사 제조, 상품명 : S550) 과 비히클로서의 에틸셀룰로오스를 질량비 85 : 15 의 비율로 배합하고, 고형분이 85 질량% 가 되도록 용제로서의 α터피네올에 분산시킨 후, 자기 유발 중에서 1 시간 혼련하고, 추가로 3 본 롤에 의하여 3 회 분산시켜 은 페이스트를 조제하였다.
기판 본체용 그린 시트의 미소성 관통 도체에 상당하는 부분에 천공기를 사용하여 직경 0.3 ㎜ 의 관통공을 형성하고, 스크린 인쇄법에 의하여 상기 은 페이스트를 충전하여 미소성 관통 도체층을 형성함과 함께, 미소성 접속 단자, 미소성 외부 전극 단자를 각각 형성하였다.
이 그린 시트를 중첩시켜 열압착에 의하여 일체화한 후, 탑재면의 중앙부에 반사층용의 은 페이스트를 스크린 인쇄법에 의하여 인쇄?형성하였다. 그 위에, 실시예 1 ? 9 및 비교예에 있어서는, 상기 보호층용 유리 페이스트를 스크린 인쇄법에 의하여 도포하여, 미소성 발광 소자 탑재용 기판으로 하였다. 또, 실시예 10 ? 12 에 있어서는, 반사층용의 은 페이스트 상에, 상기 보호층용 그린 시트를 중첩시키고 압착하여 미소성 발광 소자 탑재용 기판으로 하였다. 또한, 반사층용 은 페이스트는, 은 분말 (다이켄 화학 공업사 제조, 상품명 : S400-2), 비히클로서의 에틸셀룰로오스를 질량비 85 : 15 의 비율로 배합하고, 고형분이 85 질량% 가 되도록 용제로서의 α터피네올에 분산시킨 후, 자기 유발 중에서 1 시간 혼련을 실시하고, 추가로 3 본 롤에 의하여 3 회 분산을 실시하여 얻었다.
이어서, 상기에서 얻어진 미소성 발광 소자 탑재용 기판을 550 ℃ 에서 5 시간 유지하여 수지 성분을 분해?제거한 후, 870 ℃ 로 30 분간 유지하고 소성하여 발광 소자 탑재용 기판을 제조하였다. 기판 본체 상에 형성된 은 반사층의 두께는 20 ㎛ 이고, 보호층의 두께는 표 1 에 나타낸 대로였다.
이 상태에서, 보호층에 함유되는 은 이온 (Ag＋) 의 농도 (함유량) 를 측정하였다. 즉, 보호층 전체에 함유된 Ag 농도를, 형광 X 선을 사용하여 측정하였다. 또, Electron Probe Micro Analyzer (EPMA) 를 사용하여, 보호층을 구성하는 유리 중의 Ag 농도를 측정하였다. 여기서, 유리 중이란, 알루미나 분말이 함유되지 않는 유리만의 영역을 나타내는 것으로 한다. 이 영역이, EPMA 에 의한 검출 영역이 된다. 측정 결과를, Ag2O 로 환산한 값으로서 표 1 에 나타낸다. 실시예 1 ? 12 의 발광 소자 탑재용 기판에서는, 보호층을 구성하는 유리 중에 은이 일정한 비율로 확산되어 함유되어 있는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 실시예 1 ? 12 및 비교예에서 얻어진 각 발광 소자 탑재용 기판에, 발광 다이오드 (LED) 소자를 탑재하여, 도 3 에 나타내는 발광 장치를 제작하였다. 즉, 보호층의 탑재부 상에 LED 소자 (쇼와 전공사 제조, 상품명 : GQ2CR460Z) 1 개를 다이 본드재 (신에츠 화학 공업사 제조, 상품명 : KER-3000-M2) 에 의하여 고정시키고, 그 전극을 본딩와이어에 의하여 접속 단자에 전기적으로 접속하였다. 추가로 봉지제를 사용하여 몰드 봉지층을 형성하였다. 또한, 봉지제로는, 봉지용 실리콘 수지 (신에츠 화학 공업사 제조, 상품명 : SCR-1016A) 를 사용하였다.
이어서, 실시예 1 ? 12 및 비교예에서 제작된 발광 장치에 있어서, 전압/전류 발생기 (아드반테스트사 제조, 상품명 : R6243) 를 사용하여 35 ㎃ 를 인가하고, LED 소자를 발광시켰다. 그리고, 발광 초기 (0 시간 후), 온도 80 %, 습도 80 % 의 환경에서 100 시간 방치 후, 및 동일 환경에서 250 시간 방치 후의 각각의 시점에서, 발광 장치로부터 얻어지는 광의 전광속량 (루멘) 을 측정하였다. 전광속량의 측정은, 적분구 (직경 6 인치) 내에 발광 장치를 설치하고, 전광속 측정 장치 (스펙트라 코프사 제조, 상품명 : SOLIDLAMBDA?CCD?LED?MONITOR?PLUS) 를 사용하여 실시하였다. 측정 결과를 표 1 및 도 4 에 나타낸다.
또한, 표 1 및 도 4 에서는, 실시예 1 ? 12 및 비교예의 각각의 발광 초기 (0 시간 후) 에 있어서의 광속량의 측정치를 100 으로 하고, 100 시간 후 및 250 시간 후의 각 광속량의 측정치를, 상기 각 측정치를 기준으로 한 상대치 (휘도의 비율) 로서 표기하였다.
표 1 로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1 ? 12 의 발광 소자 탑재용 기판에서는, 특정한 유리 조성을 갖는 유리 분말과 알루미나 분말의 혼합물을 소성하여 이루어지는 소결체에 의하여 보호층이 구성되어 있다. 또, 보호층을 구성하는 유리 중에 은 이온이 확산된 상태에서, 또한 소정의 농도 (0.5 ? 5.0 질량%) 로 함유되어 있다. 이와 같은 발광 소자 탑재용 기판을 사용한 발광 장치에서는, 보호층과 실리콘 수지 봉지층의 계면에서의 은 발색이 없고, 시간 경과적인 휘도 (전광속량) 의 저하가 거의 발생되지 않는 것이 확인되었다. 그에 반하여, 비교예의 발광 소자 탑재용 기판을 사용한 발광 장치에서는, 하층의 은 반사층으로부터 보호층으로 이행된 은 이온은, 보호층을 구성하는 유리 중에 확산된 상태에서 함유되어 있지 않고, 알루미나 분말의 표면 근방에만 고농도로 국재하고 있기 때문에, 이와 같은 발광 소자 탑재용 기판을 사용한 발광 장치에서는, 보호층과 실리콘 수지 봉지층의 계면에서의 은 발색에 의하여, 휘도가 크게 저하되어 있는 것을 알 수 있었다.
1 … 발광 소자 탑재용 기판,
2 … 기판 본체,
3 … 접속 단자,
4 … 외부 전극 단자,
5 … 관통 도체,
6 … 은 반사층,
7 … 보호층,
10 … 탑재부,
11 … 발광 소자,
12 … 본딩 와이어
13 … 봉지층,
20 … 발광 장치,
21 … 유리층,
22 … 알루미나계 필러,
23 … 은 이온이 확산?함유된 유리층.
2 … 기판 본체,
3 … 접속 단자,
4 … 외부 전극 단자,
5 … 관통 도체,
6 … 은 반사층,
7 … 보호층,
10 … 탑재부,
11 … 발광 소자,
12 … 본딩 와이어
13 … 봉지층,
20 … 발광 장치,
21 … 유리층,
22 … 알루미나계 필러,
23 … 은 이온이 확산?함유된 유리층.
Claims (11)
- 발광 소자가 탑재되는 탑재면을 갖는 기판 본체와,
상기 기판 본체의 상기 탑재면에 형성된 은 또는 은 합금을 주체로 하는 반사층과,
상기 반사층의 전체 면을 덮도록 형성된 유리를 함유하는 보호층을 갖는 발광 소자 탑재용 기판으로서,
상기 보호층은, 알루미나계 필러를 함유하고 있고, 또한 은 이온이 확산된 상태에서 포함된 유리를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 탑재용 기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 유리 중에 함유되는 은 이온의 농도가, Ag2O 의 농도로 환산하여 0.5 질량% 이상 5.0 질량% 이하인, 발광 소자 탑재용 기판. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 보호층에 함유되는 알루미나계 필러의 함유량이, 5 질량% 이상 70 질량% 이하인, 발광 소자 탑재용 기판. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 보호층에 함유되는 알루미나계 필러의 함유량이, 3 체적% 이상 60 체적% 이하인, 발광 소자 탑재용 기판. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보호층은, 적어도 SiO2, Al2O3 및 CaO 를 구성 성분으로 하는 유리를 함유하는, 발광 소자 탑재용 기판. - 제 5 항에 있어서,
상기 유리는, 산화물 기준의 몰% 표시로, SiO2 를 40 ? 70 %, Al2O3 을 1 ? 20 %, B2O3 을 5 ? 25 %, CaO 를 5 ? 40 %, Li2O, Na2O 및 K2O 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 0 ? 8 % 함유하는 유리 분말을 소성하여 이루어지는 것인, 발광 소자 탑재용 기판. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자 탑재용 기판을 제조하는 방법으로서,
상기 기판 본체를 형성하기 위한 제 1 그린 시트를 제작하는 공정과,
상기 제 1 그린 시트의 상기 탑재면이 되는 면에, 상기 반사층을 형성하기 위한 반사층용 페이스트층을 형성하는 공정과,
상기 반사층용 페이스트층의 전체 면을 덮도록, 상기 보호층을 형성하기 위한 전구체의 층을 형성하는 공정과,
상기 공정에서 얻어진 미소결 발광 소자 탑재용 기판을 소성하는 공정을 갖는, 발광 소자 탑재용 기판의 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 전구체의 층을 형성하는 공정은, 상기 유리 분말과 상기 알루미나계 필러를 함유하는 유리 세라믹스 페이스트를 인쇄하는 공정을 갖는, 발광 소자 탑재용 기판의 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 전구체의 층을 형성하는 공정은, 상기 유리 분말과 상기 알루미나계 필러를 함유하는 유리 세라믹스 조성물에 의하여 제작된 제 2 그린 시트를 적층하는 공정을 갖는, 발광 소자 탑재용 기판의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자 탑재용 기판과,
상기 발광 소자 탑재용 기판의 탑재부에 탑재되는 발광 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 보호층의 표면의 일부 또는 전부가 백금 촉매를 함유하는 실리콘 수지에 의하여 봉지되어 이루어지는, 발광 장치.
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|---|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014083714A1 (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-05 | シチズン電子株式会社 | 実装基板及びこの実装基板を用いた発光装置 |
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