TW200840099A - Thermally-conductive and electrically-conductive paste, substrate for light-emitting diode using the same, and method of manufacturing substrate - Google Patents

Description

200840099 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明係有關於一種用於以發光二極 ^ <向亮度 目的之光線反射部（以下亦可僅稱為反射部）之v 導性導電糊者，本發明係有關於使用該熱傳導之熱傳 之 、、斧性導電糊 發光二極體基板及其製造方法者。

更詳而言之，其係有關於使用具熱傳導性、電傳導性， 並且可進行網版印刷之糊，形成用於以發光二極體之高真 10度化為目的之反射部，進一步，亦可使用該糊，進行發熱 對策或導通連接之發光二極體、其製造方法及可進行此方 法之熱傳導性導電糊。 I：先前技術j 發明背景 15 習知，以發光二極體之高亮度化為目的，而使用反射 板時’若要形成反射部一般係如日本專利公開公報平 9-81055號所記載，將如聚碳酸酯之耐熱性工程塑料樹脂作 為材料’以射出成形、熔融成形、按壓成形等形成預定形 狀之反射構件，施行無電解鍍见(鎳）後，進行鍍Ag(銀）處 20 理，進一步，將此以接著劑接著於預定發光二極體基板， 而形成反射部。 然而’上述方法至形成反射部為土需數段步驟，而有 需相當之時間及成本之問題。 又’為提高發光二極體之亮度，需增大投入電力，此 5 200840099 時之發熱則造成問題。 【專利文獻1】日本專利公開公報平9-81055號 t 明内】 _ 發明揭示 - 5 本發明即是鑑於上述情形而發明者，其目的係提供一 種可低成本且輕易地形成用於發光二極體之高亮度化之反 射部之發光二極體基板及其製造方法以及用於該方法之熱 #導性導電糊。又，本發明之目的亦提供提高投入電力時 • 之發熱對策。 10 本無明之熱傳導性導電糊係含有熱硬化性樹脂、硬化 劑及熱傳導性填料者，為解決上述課題，該熱傳導性導電 糊印刷於基板上，並在該基板上硬化形成作為光線反射部 之突出部。

在上述發明中，熱傳導性填料可使用從選自於由銀 粉、銅粉及銀包銅粉構成之群之丨種或2種以上之金屬粉。 糊硬化後之熱傳導率以在5〜50w/m · κ之範圍内為佳。 硬化後之體積電阻率以在5χ10·3Ω · cm以下為佳。 使用BH型黏度計之Ν〇·7轉子，以i〇rpm測量之黏度以 在1000〜8000dPa · s之範圍内為佳。 使用BH型黏度計之Ν〇·7，以2rpm測量之黏度及以 20rpm測里之黏度之比（2rpm之黏度/2〇rpm之黏度）之觸變 比以在3〜7之範圍内為佳。 本發明之糊最好可於硬化物表面以電解電鍍施行鍍Ag 或鍍Ni。 6 200840099 本發明之發光二極體基板之製造方法係使用網版印 刷’將上述熱傳導性導電糊印刷至樹脂基板或陶竟基板， 再以加熱使所印刷之熱傳導性導電糊硬化 ，以其硬化物形 成光線反射部。 5 在上述製造方法中，宜藉於已硬化之熱傳導性導電糊 表面以電解電鍍施行鍍Ag或鍍Ni，形成前述光線反射部。 亦可藉使用前述網版印刷法印刷之熱傳導性導電糊， 進行通孔之導通連接。 亦可藉使用前述網版印刷法印刷之熱傳導性導電糊， 10 進行熱傳導路徑之形成。 本發明之發光二極體基板係以上述任一製造方法製造 者。 根據本發明’藉以網版印刷方法將熱傳導性導電糊印 刷於發光二極體基板，可提供可以低成本且輕易地形成反 15射部’而且散熱性及導電連接亦優異之發光二極體基板。 圖式簡單說明 第1圖係係顯示以熱傳導性導電糊形成之發光二極體 基板之反射部例之放大模式圖，（a)係顯示平面圖，係顯 不（a)之A-A線之截面圖。 20 第2圖係顯示另一形狀之反射部形成之例之平面圖。 第3(a)圖、第3(b)圖、第3(c)圖係更具體地顯示以熱傳 導性導電糊形成反射部等之發光二極體例之截面圖。 I：實施方式3 用以實施發明之最佳形態 7 200840099 在本發明中，使用具導電性及熱傳導性之糊材料，以 網版印刷法直接印刷於基材後，進行加熱硬化，將所得之 硬化物施行鍍Ag處理等’藉此，可形成反射部。 此時，可依需要，藉將上述糊填充至基板之通孔，亦 5可形成導通連接及熱傳導路徑。 此卜本&月所彳3之光線反射部係從基板表面突出之 突出部（凸塊)’只要為可反射設置於基板之發光二極體之光 者，為任何構件皆可。然而，若要提高反射效率，則以相 對於發光二極體之面大之形狀為佳，宜使用如後述包圍發 光二極體之環狀。其表面雜可騎面，亦可為曲面，亦 可有凹凸。

10 本發明之熱傳導電性導電糊至少含有熱硬化性樹脂、 硬化劑、熱傳導性填料作為必要成份。 熱硬化性樹脂宜使用選自於環氧樹脂、祕樹脂、醇 15酸樹脂、三聚氰胺樹脂、丙稀酸酿樹脂、石夕氧樹月旨中之工種 或2種以上作為摻合物。#中，從耐熱性1合性之點而言， 以環氧樹脂為佳。 "金屬填料使用銀粉、銅粉、銀包銅粉、鎳粉等金屬粉。 當中，以銀粉、銅粉、銀包銅粉為佳。 20金屬填料之形狀未特別限制，可舉例如樹枝狀、球狀、 鱗片狀等。粒徑以㈣哗為佳，以2〜15卿為更佳。金屬填 料可僅使用1種，亦可混合2種以上使用。 上述金屬填料係Μ於熱硬化樹脂100重量份，混合 4〇0〜1300重量份’以混合5〇〇〜1〇〇〇重量份更佳。當小於樣 8 200840099 重量份時，熱傳導率低，當超過1300重量份時，有因增稠， 而作業性降低之情形。 本發明使用之環氧樹脂之硬化劑以咪唑系硬化劑為 佳。 5 味唾系硬化劑之例有咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷 基咪唾、2-乙基咪唑、2_苯基咪唑、2-乙基-4-甲基-味唑、 1-氰乙基-2-十一烷基咪唑、2,4-二氨基_6-[2，-甲基咪唑 乙基-s-三嗪。 咪唾系硬化劑以相對於環氧系樹脂1〇〇重量份混合 10 L5〜40重量份為佳，以混合3〜2〇重量份為更佳。當添加部 數少於1·5重量份時，硬化不完全，當超過4〇重量份時，經 時造成之增稠程度大，產生印刷性之降低。保管中，糊增 黏，作業性惡化。 本發明之熱傳導性導電糊之黏度以1000〜8000dPa · s 15 之範圍為佳。當黏度低於lOOOdPa · s時，產生印刷後糊之 滲透、滴流之問題。又，當黏度超過8000dPa · s時，則網 版印刷困難。此外，本說明書之糊之黏度係指使用BH型黏 度計之Νο·7轉子時，在25。(：以lOrpm測量之值。 本發明之熱傳導性導電糊之觸變比以3〜8之範圍為 20 佳。當觸變比較3低時，產生印刷後糊之滲透、滴流之問題。 又，當觸變比高於8時，則印刷困難。此外，本發明之糊之 觸變比係使用BH型黏度計之Νο·7轉子時，以25。(：之2rpm之 測量值除以20rpm之測量值而得之值。 接著’就發光二極體基板之反射部、熱傳$路從及導 9 200840099 通連接之形成方法作說明。 在本發明中，使用上述所示之熱傳導性導電糊，以網 • 版印刷將糊以第丨圖或第2圖之形狀印刷至陶究或有機基板 上使其硬化，製作發光二極體用反射部。在印刷時使用 、 5製作成可印刷為該等形狀之網版。 ’ 即’第1圖係顯示熱傳導性導電糊之反射部形成之一例 之放大核式圖，（a)係顯示平面圖，（b)係顯示（a)之A-A線之 % 截面圖。標號1顯示熱傳導性導電糊之反射部，標號2顯示 X光極體，彳示號3顯示有機或陶堯基板。如該等圖所示， 0將熱傳導性導電糊於發光二極體2周圍印刷成環狀，形成包 圍發光二極體2之壁面，藉此，可獲得反射效率極高之反射 部卜 第2圖係顯示反射部形成之另一例之平面圖。標號4顯 示熱傳導性導電糊(反射部），標號5顯示發光二極體，標號6 15顯示有機或陶瓷基板。本圖係顯示將糊印刷成相對壁狀之 馨 例，由於反射面非連續，故反射效率較第1圖顯示者差，但 此種形狀實用上可獲得充份之反射。 所印刷之糊使用空氣烘箱等加熱硬化，而獲得糊硬化 物。硬化條件依使用之樹脂或硬化劑而不同，通常在 20 120〜200°C以30分〜120分左右為佳。 糊硬化後，為提高反射效率，宜直接使用電解電鍍， 進行鍍Ag或鍍Ni。即，本發明之糊可提高電傳導性，藉提 高電傳導性，可直接以電解電鍍施行鍍Ag。 第3(a)圖〜第3(c)圖係更具體地顯示以熱傳導性導電糊 10 200840099 進行反射部形成之發光二極體基板之截面圖，該等圖與第1 圖同松地顯示以熱傳導性導電糊形成環狀反射部之例。 在違等圖中，標號1〇、2〇、3〇顯示以糊形成之反射部（凸 塊）払歲11、21顯示填充糊而形成之熱傳導路徑，標號、 5 ^ 32頌71^發光二極體晶片，標號13、23、33顯示導線， U虎1#4 24顯不A14Cu基板，標號15、％顯示玻璃環氧基 板^说16、26顯不銅箱層（鍍銅），標號17、27顯示鍍蓋(鍍 銅)、^18、28、38顯示鏡Ag或Ni，標號19、29、39顯示 、覆现凹凸之環氧樹脂系等之抗蝕層，標號34顯示陶瓷 10 基板。 在任圖式顯示之例中，於發光二極體晶片周圍形成 ‘、、、傳導性導電糊之環狀反射部。圖為左右對稱，省略標號 之部份係指與對稱部份相同之部份。 在第3(a)圖所矛夕点丨+ 7下之例中，於發光二極體晶片12下方形成 15 :以散^之熱傳導路徑（導熱孔）η，*第3⑻圖所示之例 於务光一極體22下方及反射部2〇下方形成熱傳導路徑 、在第3(c)圖所不之例中，顯示與反射部形成同時地進行 形成。即，可依發光二極體基板之需要，形成反射部， I田也進行该等熱傳導路徑形成及/或通孔之導通連 2〇 。 ^光一極體基板之製造方法未特別限定，以第3(c)圖為 例時，可以以下之方法製造。 ^首先在氧化|呂等陶究基板％兩面，以鑛銅於設有銅 备層36之預疋位置進行貫穿孔及圖形之形成。接著，塗布 11 200840099 環氧樹脂系等抗蝕層39，以預定條件使其硬化。然後，使 用網師或金屬師，印刷糊，以此糊同時進行貫穿孔之填充 與預定彤狀之反射部（凸塊)30之形成。接著，以空氣烘箱等 在160°C加熱處理60分鐘左右，使已印刷之糊硬化。 5 接著，使用研磨機等，將裡面（未形成反射部之面）之多 餘糊表層整面研磨至銅、冶3 6面為止。進一步，於銅猪3 6表 面及反射部30表面以電解電鍍或無電解電鍍施行鍍八§或鍍 Νι38，同時進行基板表面之電性連接及已鍍八§或见之反射 部之形成，安裝發光二極體晶片32，將導線33配線，而獲 10 得第3(c)圖所示之發光二極體基板。 第3(a)圖及第3(b)圖所示者亦可以此為準則而製造。 即，在第3(a)圖所示者中，於單面設有銅箔層16之玻璃 環氧基板15預先形成作為發光二極體晶片12下方之熱傳導 路徑11之開口部，將此與A1或Cu基板14貼合，於上述開口 15部填充糊’使其硬化後，整面研磨。接著，於填充有該糊 之熱傳導路徑11施行鍍蓋17後，形成圖形，形成抗蝕層19。 之後，與上述同樣地，印刷形成反射部1〇，使其硬化，於 此反射部10以電解或無電解電鍛施行鐘Ag或Nil8，以安裝 發光二極體晶片12。 20 第3(b)圖所示者係於單面設有銅箔層26之玻璃環氧基 板25分別預先形成作為發光二極體晶片22下方及反射部20 下方之熱傳導路徑21之開口部，將此與A1或Cu基板24貼 合，於上述開口部填充糊，使其硬化後，整面研磨。接著， 於填充有該糊之熱傳導路徑21施行鍍蓋27後，形成圖形， 12 200840099 5 ^成層29 °之後’印刷形成反射部2G，以覆蓋已施 行鍍盖27之熱傳導路独，使其硬化，於此反射部以電 解私錢或無1解電錢施行鍍Ag或Ni28，以安裝發光二極體 晶片22 〇 [實施例] 以下顯不本發明之實施例，但本發明並不受以下實施 例限定。 [實施例及比較例] 將表1所示之環氧樹脂、硬化劑、銀包銅粉分別以與表 10 1所不之比例（重量比）混合，調製成熱傳導性導電糊。此外， 各成份之詳細内容如以下。 環氧樹脂：環氧樹脂EP-4901E(旭電化工業股份有限公 司製)8〇重量％、ED_529(旭電化工業股份有限公司製)2〇重 量％ 15 硬化劑：2-乙基咪唑（四國化成工業股份有限公司） • 銀包銅粉A :平均粒徑Ι5μπι、球狀粉、鍍Ag量10wt% 銀包銅粉B :平均粒徑ΐ〇μχη、球狀粉、鍍Ag量l〇wt% 銀包銅粉C :平均粒徑3μιη、球狀粉、鑛Ag量10wt% . 20 對上述熱傳導性導電糊調查黏度、觸變比、體積變化 率、熱傳導率、印刷性及反射部形成性。結果一併記載於 表1 °實驗方法及測量方法如以下。 黏度係在25°C使用BH型黏度計轉子N〇.7(l〇rpm)測量。 觸變比係在25°C使用BH型黏度計之轉子Ν〇·7時，求出 2rpm之測量值及20rpm之測量值，以前者除以後者而求出。 13 200840099 體積電阻率係以使用縱6cm、寬1mm、厚imm之圖形之 至屬版於尽度1.0mm之玻璃環氧樹脂上將糊進行網版印 刷，在160。(：加熱硬化60分鐘者求出。 熱傳導率係將在16 0。(：硬化6 0分鐘之糊硬化物加工成 5 lcmiK、厚度imm，以雷射閃光法求出。 印刷性係對設置於板厚1mm之基材之孔徑300μηι之孔 使用金屬版’進行塞孔印刷，調查糊之填充性，糊完全將 孔填充者為〇,未完全填充者為X。 反射部形成性係於板厚lmm之基板使用金屬版，進行 10凸塊印刷，加熱硬化後，可形成凸塊高度40μηι以上，且傾 斜角45415°之凸塊者為〇,無法形成者為χ。 【表1】

No. 弟1實施例 第2實施例 第3實施例 第4實施例 第5實施例 比較例 環氧樹脂 100 100 100 100 100 100 硬化劑 15 15 15 15 15 15 銀包銅粉A - - 一 800 - - 銀包銅粉B 400 800 1300 • - - 銀包銅粉C - - 一 • 800 - 糊黏度 (dPa · s) 400 1000 4000 800 1500 20 觸變比 4 5 7 3 8 2 體積電阻 率（Ω · cm) 3.0E-03 5.0E-05 3.0E-05 7.0E-05 3.0E-05 1.0E+13 熱傳導率 (W/m · k) 5 11 24 10 14 0.1 印刷性 〇 〇 〇 〇 〇 X 反射板形 成性 〇 〇 〇 〇 〇 X 15 【闽式簡單說明】 14 200840099 第1圖係係顯不以熱傳導性導電糊形成之發光二極體 基板之反射部例之放大模式圖，（a)係顯示平面圖，⑻係顯 示（a)之A-A線之截面圖。 第2圖係顯示另-形狀之反射部形成之例之平面圖。 第3⑻圖、第3(b)S、料_係更具體地顯示以熱傳 導性導電糊形成反射部等之發光二極體例之截面圖。 【主要元件符號說明】

1…反射部(糊） 21…熱傳導路徑(糊) 2…發光二^虽體晶片 22…發光二極體晶片 3··.有機或陶瓷基板 23···導線 4·.·反射部(糊） 24…A1或Cu級 5···發光二^體晶片 25. ··玻璃壤氧基板 6…有機或陶瓷基板 26…銅箔層(鑛銅） 10…反射部(糊） 27…鍍蓋(鑛銅） u…熱傳導路徑(糊） 28…鑛Ag或鍍Ni 12…發光二極體晶片 29…抗飿層 13···導線 30...反射部(糊） 14···Α1 或 Qi 級 32···發光二極體晶片 15…玻璃環氧基板 33…導線 16…鋼箔層(鑛娜 34...陶瓷基板 17· · ·鑛盖(錢銅） 36...銅箔層(鑛銅） 18···鍍Ag或鑛Ni 38…鍵Ag或鑛Ni 19···抗飿層 39…抗 1 虫層 20…反射部(糊） 15

Claims (1)

1. 200840099 十、申請專利範圍： L 一種熱傳導性導電糊，係含有熱硬化性樹脂、硬化劑及 熱傳導性填料者，且該熱傳導性導電糊印刷於基板上， 並在前述基板上硬化後，該硬化物形成作為光線反射部 5 之突出部。 2·如申請專利範圍第1項之熱傳導性導電糊，其中前述熱 傳導性填料係從選自於由銀粉、銅粉及銀包銅粉構成之 群之1種或2種以上之金屬粉。 3·如申請專利範圍第1或2項之熱傳導性導電糊，其中硬化 10 後之熱傳導率在5〜50W/m · K之範圍内。 4·如申請專利範圍第1至3項中任一項之熱傳導性導電 糊’其中硬化後之體積電阻率在5χ10_3Ω · cm以下。 5·如申請專利範圍第1至4項中任一項之熱傳導性導電 糊，其中使用BH型黏度計之Νο·7轉子，以l〇rpm測量之 15 黏度在1000〜8000dPa · s之範圍内。 6.如申請專利範圍第1至5項中任一項之熱傳導性導電 糊，其中使用BH型黏度計之Νο·7轉子，以2rpm測量之 黏度及以20rpm測量之黏度之比（2rpm之黏度/20rpm之 黏度)之觸變比在3〜7之範圍内。 20 7·如申請專利範圍第1至6項中任一項之熱傳導性導電 糊，其中可於硬化物表面以電解電鍍施行鍍Ag或鍍Ni。 8· —種發光二極體基板之製造方法，係使用網版印刷，將 申請專利範圍第1至7項中任一項之熱傳導性導電糊印 刷至樹脂基板或陶瓷基板，再以加熱使所印刷之熱傳導 16 200840099 性導電糊硬化，以其硬化物形成光線反射部。 9·如申請專利範圍第8項之發光二極體基板之製造方法， 其中藉於已硬化之熱傳導性導電糊表面以電解電鍍施 行鐘Ag或鑛Ni，形成前述光線反射部。 5 10.如申請專利範圍第8或9項之發光二極體基板之製造方 法，其中亦藉使用前述網版印刷法印刷之熱傳導性導電 糊，進行通孔之導通連接。 11. 如申請專利範圍第8至10項中任一項之發光二極體基板 之製造方法，其中亦藉使用前述網版印刷法印刷之熱傳 10 導性導電糊，進行熱傳導路徑之形成。 12. —種發光二極體基板，係以申請專利範圍第8至11項中 任一項之製造方法製造者。 17