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JP2012248593A - Light-emitting element substrate and light-emitting device - Google Patents

Light-emitting element substrate and light-emitting device Download PDF

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JP2012248593A JP2011117612A JP2011117612A JP2012248593A JP 2012248593 A JP2012248593 A JP 2012248593A JP 2011117612 A JP2011117612 A JP 2011117612A JP 2011117612 A JP2011117612 A JP 2011117612A JP 2012248593 A JP2012248593 A JP 2012248593A
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JP
Japan
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substrate
green sheet
light emitting
main surface
element substrate
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JP2011117612A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhisa Nakayama
勝寿 中山
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】基板全体の反り量が低減された凹部を有するセラミックス発光素子用基板およびこれを用いた光の指向性や電気的な接続等に信頼性の高い発光装置を提供する。
【解決手段】第1の無機絶縁材料からなる主面が平坦な板状の基体と、前記基体の上側主面に接合された第2の無機絶縁材料からなる枠体とを有し、前記基体の上側主面の一部を底面とし前記枠体の内壁面を側面として形成される凹部の底面に発光素子の搭載部を有する発光素子用基板であって、前記上側主面の中心点を通る主面に直交する基体の断面を用いて測定される、前記断面における上側主面の最高部と最低部の高さの差である反り量が30μm以下であることを特徴とする発光素子用基板。
【選択図】図2
The present invention provides a ceramic light emitting device substrate having a recess in which the amount of warpage of the entire substrate is reduced, and a light emitting device having high reliability in light directivity and electrical connection using the substrate.
A base having a flat main surface made of a first inorganic insulating material and a frame made of a second inorganic insulating material joined to an upper main surface of the base, the base A substrate for a light emitting element having a light emitting element mounting portion on a bottom surface of a recess formed with a part of the upper main surface as a bottom surface and an inner wall surface of the frame as a side surface, and passes through a center point of the upper main surface. A substrate for a light-emitting element, characterized in that a warpage amount, which is a difference in height between the highest portion and the lowest portion of the upper main surface in the cross section, measured using a cross section of the substrate orthogonal to the main surface is 30 μm or less. .
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、発光素子用基板およびこれを用いた発光装置に関する。   The present invention relates to a light emitting element substrate and a light emitting device using the same.

従来から、発光ダイオード素子等の発光素子を搭載するための配線基板は、絶縁基板の表面あるいは内部に配線導体層が配設された構造を有する。この配線基板の代表的な例として、アルミナセラミックスからなる絶縁基板の上部に発光素子を収容するための凹部が形成され、また絶縁基板の表面および内部に、タングステン、モリブデン等の高融点金属粉末からなる複数個の配線導体層が配設され、凹部内に収納される発光素子と電気的に接続された構成の配線基板がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a wiring board for mounting a light emitting element such as a light emitting diode element has a structure in which a wiring conductor layer is disposed on or inside an insulating substrate. As a typical example of this wiring substrate, a concave portion for accommodating a light emitting element is formed on an insulating substrate made of alumina ceramic, and the surface and the inside of the insulating substrate are made of refractory metal powder such as tungsten or molybdenum. There is a wiring board having a configuration in which a plurality of wiring conductor layers are arranged and electrically connected to a light emitting element housed in a recess.

また、このような発光素子用配線基板の絶縁基板として、低温焼成化、低誘電率化、および高電気伝導性の銅、銀配線が可能なことから、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体である低温同時焼成セラミックス(Low Temperature Co−fired Ceramics。以下、LTCCと示す。)により構成された基板が提案されている。   Further, as an insulating substrate of such a wiring substrate for a light-emitting element, low temperature firing, low dielectric constant, and high electrical conductivity copper and silver wiring are possible, so that glass ceramics containing glass powder and ceramic powder are included. A substrate composed of a low temperature co-fired ceramics (hereinafter referred to as LTCC), which is a sintered body of the composition, has been proposed.

上記凹部を有するLTCC等のセラミックス配線基板は、通常、少なくとも凹部の底面を構成する平板状のグリーンシートと、凹部の壁部を構成する貫通開口部を有するグリーンシートとを積層した積層体を焼成することで製造される。配線導体層は、グリーンシートの積層の前などに各グリーンシートの表面または内部に未焼結層として形成され、グリーンシート焼成時に同時に焼成される。   A ceramic wiring board such as LTCC having the above-mentioned concave portion is usually fired a laminate in which at least a flat green sheet constituting the bottom surface of the concave portion and a green sheet having a through-opening portion constituting the wall portion of the concave portion are laminated. It is manufactured by doing. The wiring conductor layer is formed as an unsintered layer on the surface or inside of each green sheet before the lamination of the green sheets, and is fired at the same time as the green sheets are fired.

このようにして製造される凹部を有するセラミックス配線基板においては、上記製造過程で焼成収縮に起因する応力の集中等により、凹部底面を構成する平板状の基体の中央部が反り上がるという問題が発生していた。このような反りのある配線基板を用いると、発光素子を搭載する際に、発光素子の搭載位置のずれやボンディングワイヤの位置ずれが発生し、断線が生じる、発光素子が傾いて搭載される結果光の指向性に影響する、などの問題があった。また、この配線基板をプリント配線基板等に半田を用いて実装する際には、配線基板の裏面中央部の反り上がりにより、外部接続用電極である裏面側の配線導体層と半田との間に隙間が生じ、断線の原因や放熱の妨げになる、などの問題があった。   In the ceramic wiring board having the recesses manufactured in this way, there is a problem that the central portion of the flat substrate constituting the bottom surface of the recess is warped due to stress concentration caused by firing shrinkage in the manufacturing process. Was. When such a warped wiring board is used, when the light emitting element is mounted, the mounting position of the light emitting element and the positional deviation of the bonding wire occur, resulting in disconnection, and the result that the light emitting element is mounted tilted. There were problems such as affecting the directivity of light. Also, when mounting this wiring board on a printed wiring board or the like using solder, the warping of the center of the back surface of the wiring board causes warpage between the wiring conductor layer on the back surface, which is an external connection electrode, and the solder. There was a problem that a gap was formed, causing disconnection and preventing heat dissipation.

上記凹部を有するセラミックス配線基板の反りの問題を解決するために、例えば、特許文献1においては、凹部底面を構成する平板状セラミックス基体や凹部の壁部を構成する貫通開口部を有するセラミックス部材について、両者の界面付近にそれ以外の部分を構成するセラミックス材料と収縮性の異なるセラミックス材料からなる層を形成させる方法をとっている。   In order to solve the problem of warping of the ceramic wiring board having the concave portion, for example, in Patent Document 1, a ceramic member having a flat ceramic substrate constituting the concave bottom surface and a through opening constituting the wall portion of the concave portion A method is adopted in which a layer made of a ceramic material having a different shrinkage from the ceramic material constituting the other part is formed near the interface between the two.

また、特許文献2および特許文献3においては、凹部底面を構成する平板状セラミックス基体について、凹部底面に相当する部分に貫通開口部を有する層厚の薄いグリーンシートを含む複数のグリーンシートを積層して作製することにより、中央部(凹部底面)の反り上がりを抑えつつさらに凹みを形成させ、その凹み部分を充填するように上記平板状セラミックス基体の表面全面または部分的に導体層を形成させることで、凹部底面の平坦化を図っている。   In Patent Document 2 and Patent Document 3, a plurality of green sheets including a thin green sheet having a through-opening portion in a portion corresponding to the bottom surface of the recess are laminated on the flat ceramic substrate constituting the bottom surface of the recess. In this way, a dent is further formed while suppressing the warping of the central portion (bottom surface of the concave portion), and a conductor layer is formed on the entire surface of the flat ceramic substrate or partially so as to fill the dent portion. Thus, the bottom of the recess is flattened.

さらに、配線基板の裏面に外部接続用の電極パターンの他に、プリント配線基板等に半田付けを行わないダミーの電極パターンを設けたり、あるいは配線基板の上面に形成される銀等の反射膜の形状を調整することで、平板状の基体の反りを抑える試みもなされている。しかし、これらのいずれの方法においても、凹部を有するセラミックス配線基板の反りを十分に抑えることができなかった。   Furthermore, in addition to the external connection electrode pattern on the back side of the wiring board, a dummy electrode pattern that is not soldered to the printed wiring board or the like, or a reflective film such as silver formed on the top surface of the wiring board Attempts have also been made to suppress warping of a flat substrate by adjusting the shape. However, in any of these methods, the warp of the ceramic wiring board having the recesses could not be sufficiently suppressed.

特開2007−281108号公報JP 2007-281108 A 特開2010−186880号公報JP 2010-186880 A 特開2010−186881号公報JP 2010-186881 A

本発明は、上記凹部を有するセラミックス発光素子用基板の反りの問題を解決するためになされたものであって、基板全体の反り量が低減された凹部を有する発光素子用基板、およびこれを用いた光の指向性や電気的な接続等に信頼性の高い発光装置の提供を目的とする。なお、本明細書では、発光素子用基板を素子基板という場合もある。   The present invention has been made in order to solve the problem of warping of the substrate for a ceramic light emitting element having the above-mentioned concave portion, and is a substrate for a light emitting element having a concave portion in which the amount of warpage of the entire substrate is reduced. An object of the present invention is to provide a light-emitting device that is highly reliable in terms of directivity of light and electrical connection. Note that in this specification, the light emitting element substrate may be referred to as an element substrate.

本発明の素子基板は、第1の無機絶縁材料からなる主面が平坦な板状の基体と、前記基体の上側主面に接合された第2の無機絶縁材料からなる枠体とを有し、前記基体の上側主面の一部を底面とし前記枠体の内壁面を側面として形成される凹部の底面に発光素子の搭載部を有する素子基板であって、前記上側主面の中心点を通る主面に直交する基体の断面を用いて測定される、前記断面における上側主面の最高部と最低部の高さの差である反り量が30μm以下であることを特徴とする。
本発明の素子基板においては、前記反り量が25μm以下であることが好ましい。
The element substrate of the present invention has a plate-like substrate having a flat main surface made of the first inorganic insulating material, and a frame made of the second inorganic insulating material joined to the upper main surface of the substrate. An element substrate having a light emitting element mounting portion on a bottom surface of a recess formed with a part of an upper main surface of the base as a bottom surface and an inner wall surface of the frame body as a side surface, the center point of the upper main surface being a center point A warpage amount, which is a difference in height between the highest portion and the lowest portion of the upper main surface in the cross section, measured using a cross section of the substrate perpendicular to the main surface passing therethrough is 30 μm or less.
In the element substrate of the present invention, the amount of warpage is preferably 25 μm or less.

また、本発明の素子基板において、前記基体および枠体が複数のセラミックスグリーンシートを積層した積層体の焼成体からなり、少なくとも前記基体となるグリーンシートの積層数が2以上であって、前記積層体の最下層を構成するグリーンシートの前記焼成時における面積収縮率が、前記最下層以外を構成するグリーンシートの前記焼成時における面積収縮率に比べて、小さいことが好ましい。
本発明の素子基板は、前記基体主面の面積が16〜25mm、前記凹部底面の面積が前記基体主面の面積の50〜70%、前記基体と枠体の合計の厚さが0.6〜1.2mm、かつ前記基体の厚さが前記合計の厚さの40〜60%であって、前記最下層を構成するグリーンシートの焼成後の厚さが前記合計の厚さの10〜20%であることが好ましい。
Further, in the element substrate of the present invention, the base body and the frame body are made of a fired body of a laminated body in which a plurality of ceramic green sheets are laminated, and at least the number of green sheets to be the base body is two or more, It is preferable that the area shrinkage rate during firing of the green sheet constituting the lowermost layer of the body is smaller than the area shrinkage rate during firing of the green sheet constituting the layer other than the lowermost layer.
In the element substrate of the present invention, the area of the main surface of the substrate is 16 to 25 mm 2 , the area of the bottom surface of the recess is 50 to 70% of the area of the main surface of the substrate, and the total thickness of the substrate and the frame is 0.00. 6 to 1.2 mm, and the thickness of the substrate is 40 to 60% of the total thickness, and the green sheet constituting the lowermost layer has a thickness after firing of 10 to 10% of the total thickness. It is preferably 20%.

本発明の素子基板においては、サイズと最下層を構成するグリーンシートの焼成後の厚さの条件が上記の場合であって、かつ、前記面積収縮率を、主面の縦および横の長さが各40mm、厚さが1.0mmの平板状グリーンシートを焼成体とする際の主面の面積減少率とした場合に、前記積層体の最下層を構成するグリーンシートの面積収縮率が、前記最下層以外を構成するグリーンシートの面積収縮率よりも0.2〜1.0%小さいことが好ましい。
本発明の素子基板においては、前記第1の無機絶縁材料および第2の無機絶縁材料がともにガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体であることが好ましい。
本発明の発光装置は、上記本発明の素子基板と、前記素子基板の前記搭載部に搭載された発光素子とを有することを特徴とする。
In the element substrate of the present invention, the size and the thickness condition after firing of the green sheet constituting the lowermost layer are the above cases, and the area shrinkage ratio is defined by the length of the main surface in the vertical and horizontal directions. When the area reduction rate of the main surface when a flat green sheet having a thickness of 40 mm and a thickness of 1.0 mm is used as a fired body, the area shrinkage rate of the green sheet constituting the bottom layer of the laminate is It is preferably 0.2 to 1.0% smaller than the area shrinkage rate of the green sheet other than the lowermost layer.
In the element substrate of the present invention, both the first inorganic insulating material and the second inorganic insulating material are preferably a sintered body of a glass ceramic composition containing glass powder and ceramic powder.
The light emitting device of the present invention includes the element substrate of the present invention and a light emitting element mounted on the mounting portion of the element substrate.

本発明によれば、凹部を有するセラミックス発光素子用基板において、基板全体の反り量を低減した素子基板を提供できる。また、本発明によれば、このような素子基板に発光素子を搭載することで、光の指向性や電気的な接続等において信頼性の高い発光装置とできる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the board | substrate for ceramics light emitting elements which has a recessed part can provide the element board | substrate which reduced the curvature amount of the whole board | substrate. Further, according to the present invention, by mounting a light emitting element on such an element substrate, a light emitting device with high reliability in light directivity, electrical connection, and the like can be obtained.

発光素子用基板の反り量を示す図である。It is a figure which shows the curvature amount of the board | substrate for light emitting elements. 本発明の発光素子用基板の実施形態の一例を示す平面図および断面図である。It is the top view and sectional drawing which show an example of embodiment of the board | substrate for light emitting elements of this invention. 図2に示す発光素子用基板を用いた本発明の発光装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the light-emitting device of this invention using the board | substrate for light emitting elements shown in FIG.

以下に、図を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、下記説明に限定して解釈されるものではない。
本発明の素子基板は、第1の無機絶縁材料からなる主面が平坦な板状の基体と、前記基体の上側主面に接合された第2の無機絶縁材料からなる枠体とを有し、前記基体の上側主面の一部を底面とし前記枠体の内壁面を側面として形成される凹部の底面に発光素子の搭載部を有する素子用基板であって、前記上側主面の中心点を通る主面に直交する基体の断面を用いて測定される、前記断面における上側主面の最高部と最低部の高さの差である反り量が30μm以下であることを特徴とする。反り量は25μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is limited to the following description and is not interpreted.
The element substrate of the present invention has a plate-like substrate having a flat main surface made of the first inorganic insulating material, and a frame made of the second inorganic insulating material joined to the upper main surface of the substrate. An element substrate having a light emitting element mounting portion on a bottom surface of a recess formed with a part of the upper main surface of the base as a bottom surface and an inner wall surface of the frame body as a side surface, the center point of the upper main surface The amount of warpage, which is a difference in height between the highest portion and the lowest portion of the upper main surface in the cross section, measured using a cross section of the base body orthogonal to the main surface passing through is 30 μm or less. The amount of warpage is preferably 25 μm or less, and more preferably 10 μm or less.

本明細書において、主面が平坦な板状の基体とは、上側、下側の主面がともに目視レベルで平板形状と認識できるレベルの平坦面を有する基体をいい、以下、「略平板状の基体」とは、上下の主面がこのような平坦面からなる基体のことをいう。また、以下同様に、略を付けた表記は、特に断わらない限り目視レベルでそう認識できるレベルのことをいう。   In the present specification, a plate-like substrate having a flat main surface refers to a substrate having a flat surface with a level at which both the upper and lower main surfaces can be recognized as a flat plate shape at the visual level. The term “substrate” refers to a substrate whose upper and lower main surfaces are such flat surfaces. Similarly, the abbreviations indicate levels that can be recognized on the visual level unless otherwise specified.

まず、図1を参照しながら素子基板の「反り量」について説明する。図1(a)に素子基板を上から見た平面図を示す。上記反り量は、具体的には、基体2と枠体3を有する素子基板1を例として説明すれば、基体2の上側主面の中心点Cを通る主面に直交する基体2の断面、例えば図1(b)に示される断面、を用いて測定される、基体2の上側主面の最高部と最低部の高さの差Hをいう。反り量を測定する基体2の断面は、中心点Cを通る主面に直交する断面であればいずれの断面であってもよく、例えば、基体2の上側主面が矩形である場合、主面の対角線を含む断面であってもよいが、図1(b)に示されるような中心点Cを通り長辺と平行する直線を含む断面が好ましく用いられる。   First, the “warping amount” of the element substrate will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows a plan view of the element substrate as viewed from above. Specifically, the amount of warpage will be described by taking the element substrate 1 having the base body 2 and the frame 3 as an example, and the cross section of the base body 2 orthogonal to the main surface passing through the center point C of the upper main surface of the base body 2; For example, the height difference H between the highest part and the lowest part of the upper main surface of the substrate 2 measured using the cross section shown in FIG. The cross section of the base 2 for measuring the amount of warpage may be any cross section as long as it is a cross section orthogonal to the main surface passing through the center point C. For example, when the upper main surface of the base 2 is rectangular, the main surface However, a cross section including a straight line passing through the center point C and parallel to the long side as shown in FIG. 1B is preferably used.

また、反り量は、例えば、素子基板を上記基体の上側主面の中心点を通る主面に直交する断面が得られるようにダイシングマシン等で切断し、得られた断面を測長顕微鏡によって計測することで算出できる。本明細書において用いる「反り量」とは、特に断りのない限り、上記方法で測定された反り量をいう。なお、反り量の測定については、必要に応じて素子基板を切断せずに非破壊で測定する方法を用いてもよい。非破壊で反り量を測定する方法としては、レーザ変位計を利用した3次元測定器による方法があり、例えば、キーエンス製の高精度形状測定システムKS1100などを用いて素子基板の凹部底面の表面形状から上記反り量を測定することが可能である。   The amount of warpage is measured by, for example, cutting the element substrate with a dicing machine or the like so that a cross section orthogonal to the main surface passing through the center point of the upper main surface of the base is obtained, and measuring the obtained cross section with a length measuring microscope. Can be calculated. The “warpage amount” used in this specification refers to the warpage amount measured by the above method unless otherwise specified. In addition, about the measurement of curvature amount, you may use the method of measuring nondestructively, without cutting | disconnecting an element substrate as needed. A non-destructive method for measuring the amount of warping is a method using a three-dimensional measuring instrument using a laser displacement meter. For example, the surface shape of the bottom surface of the concave portion of the element substrate using a high-precision shape measuring system KS1100 manufactured by Keyence, etc. It is possible to measure the amount of warping.

本発明によれば、凹部を有しその底面に発光素子を搭載する無機絶縁材料からなる素子基板において、上記反り量を30μm以下、好ましくは25μm以下、より好ましくは10μm以下とすることにより、凹部底面は十分に平坦化され発光素子を搭載する際の発光素子の位置ずれや傾きが低減し、光の指向性が設計と異なるという問題や、ボンディングワイヤの位置ずれによる断線の発生を抑制できる。また、この素子基板をプリント配線基板等に半田を用いて実装する際に、基板の反りが原因で発生していた断線や放熱性の悪化等の問題も低減できる。   According to the present invention, in an element substrate made of an inorganic insulating material having a recess and having a light emitting element mounted on its bottom surface, the warp amount is 30 μm or less, preferably 25 μm or less, more preferably 10 μm or less. The bottom surface is sufficiently flattened, so that the positional deviation and inclination of the light emitting element when the light emitting element is mounted can be reduced, and the problem that the directivity of light is different from the design and the occurrence of disconnection due to the positional deviation of the bonding wire can be suppressed. Further, when this element substrate is mounted on a printed wiring board or the like by using solder, problems such as disconnection and deterioration of heat dissipation, which are caused by the warpage of the substrate, can be reduced.

上記反り量を本発明の範囲とするには、例えば、本発明の素子基板において、前記基体および枠体を、全体として複数のセラミックスグリーンシートを積層した積層体の焼成体であって、少なくとも前記基体となるグリーンシートの積層数が2以上となるように構成し、前記積層体の最下層を構成するグリーンシートの前記焼成時における面積収縮率が、前記最下層以外を構成するグリーンシートの前記焼成時における面積収縮率に比べて、小さくなるように構成すればよい。具体的な方法については後述する。   In order to make the amount of warpage within the scope of the present invention, for example, in the element substrate of the present invention, the base body and the frame body are a fired body of a laminate in which a plurality of ceramic green sheets are laminated as a whole, The green sheet constituting the substrate is configured so that the number of laminated green sheets is 2 or more, and the area shrinkage ratio during the firing of the green sheet constituting the lowermost layer of the laminate is the green sheet constituting other than the lowermost layer What is necessary is just to comprise so that it may become small compared with the area shrinkage rate at the time of baking. A specific method will be described later.

ここで、本明細書において面積収縮率とは、セラミックスグリーンシートの主面における焼成前の面積Sbと焼成後の面積Saから、(Sb−Sa)/Sb×100により算出される面積の減少率をいう。面積収縮率としては、主面の縦および横の長さが各40mm、厚さが1.0mmのセラミックスグリーンシートを用いて上記セラミックスグリーンシートの積層体の焼成体を作製する際の、すなわち、素子基板を作製する際の、焼成と同様の焼成条件で焼成した際に測定され、算出される値を用いることが好ましい。なお、セラミックスグリーンシートおよび得られる焼成体の縦、横の長さを測定する手段としては特に制限されず、例えば、デジタルノギスによって測定できる。以下、このサイズで上記のように測定されたセラミックスグリーンシートの面積収縮率を、必要に応じて「D」で表す。   Here, the area shrinkage rate in this specification is the area reduction rate calculated by (Sb−Sa) / Sb × 100 from the area Sb before firing and the area Sa after firing on the main surface of the ceramic green sheet. Say. As the area shrinkage rate, the length and width of the main surface are 40 mm each, and the ceramic green sheet having a thickness of 1.0 mm is used to produce a fired body of the ceramic green sheet laminate, that is, It is preferable to use a value measured and calculated when firing under the same firing conditions as firing when the element substrate is manufactured. In addition, it does not restrict | limit especially as a means to measure the vertical and horizontal length of a ceramic green sheet and the obtained sintered body, For example, it can measure with a digital caliper. Hereinafter, the area shrinkage ratio of the ceramic green sheet measured as described above at this size is represented by “D” as necessary.

また、上記基体および枠体をそれぞれ構成する第1の無機絶縁材料および第2の無機絶縁材料として、具体的には、酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス)や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体(LTCC)等のセラミックスが挙げられる。これらセラミックスはそれぞれ焼成温度が異なるため、通常、基体と枠体は同種のセラミックスからなる。   Further, as the first inorganic insulating material and the second inorganic insulating material constituting the substrate and the frame, respectively, specifically, an aluminum oxide sintered body (alumina ceramic), an aluminum nitride sintered body, mullite And ceramics such as a sintered body (LTCC) of a glass ceramic composition containing a glass sintered body and glass powder and ceramic powder. Since these ceramics have different firing temperatures, the substrate and the frame are usually made of the same kind of ceramic.

本発明においては、上記第1および第2の無機絶縁材料として、製造の容易性、易加工性、経済性等の観点から、さらに上記基体および枠体を複数のセラミックスグリーンシートで構成した際にグリーンシート間に上記面積収縮率の差を付けやすいことからLTCCが好ましい。なお、第1および第2の無機絶縁材料は、同種のセラミックスからなる限りにおいては、例えば、LTCCにおいて基体に高い抗折強度が得られるガラスセラミックス組成を適用し、枠体に拡散反射性を重視したガラスセラミックス組成を適用するというように、基体および枠体の要求特性に応じてセラミックスの原料組成は異なっていてもよい。   In the present invention, as the first and second inorganic insulating materials, from the viewpoints of ease of manufacture, easy processability, economy, and the like, when the substrate and the frame are further composed of a plurality of ceramic green sheets, LTCC is preferred because it is easy to make a difference in the area shrinkage rate between the green sheets. In addition, as long as the first and second inorganic insulating materials are made of the same kind of ceramic, for example, a glass ceramic composition capable of obtaining a high bending strength is applied to the base body in LTCC, and the diffused reflectivity is emphasized in the frame. The raw material composition of the ceramics may be different depending on the required characteristics of the substrate and the frame so that the glass ceramic composition is applied.

本発明の素子基板における実施形態の一例として、第1および第2の無機絶縁材料がそれぞれLTCCからなる基体と枠体で構成された素子基板について以下に説明する。
図2は、本発明の実施形態である発光素子を1個搭載するための素子基板1の一例を示す平面図(a)、およびそのX−X線断面図(b)である。
As an example of the embodiment of the element substrate of the present invention, an element substrate in which the first and second inorganic insulating materials are each composed of a base body and a frame body made of LTCC will be described below.
FIG. 2A is a plan view showing an example of an element substrate 1 for mounting one light emitting element according to an embodiment of the present invention, and FIG.

素子基板1は、これを主として構成する略平板状のかつ上から見た形状が略正方形の基体2を有する。基体2は素子基板とした際に発光素子を搭載する上側の面を主面21として有し、本例においてはその反対側の面を裏面23とする。基体2の厚さ、大きさ等は特に制限されず、通常の発光素子用配線基板と同様とできる。   The element substrate 1 has a substantially flat base 2 that is mainly composed of the element substrate 1 and has a substantially square shape when viewed from above. The base body 2 has an upper surface on which the light emitting element is mounted as a main surface 21 as an element substrate, and in this example, the opposite surface is a back surface 23. The thickness, size, etc. of the substrate 2 are not particularly limited, and can be the same as that of a normal light emitting element wiring substrate.

素子基板1は、さらに、基体2の主面21の中央の略円形部分を底面24とする凹部4を構成するように基体の主面21の周縁部に接合された枠体3を有する。なお、この凹部4の側面は、枠体3の内側の壁面で構成されている。素子基板1においては、凹部底面24の略中央部が発光素子の搭載される搭載部22となっている。   The element substrate 1 further has a frame body 3 joined to the peripheral edge portion of the main surface 21 of the base body so as to constitute a recess 4 having a substantially circular portion at the center of the main surface 21 of the base body 2 as a bottom surface 24. In addition, the side surface of the recess 4 is constituted by the inner wall surface of the frame 3. In the element substrate 1, a substantially central portion of the concave bottom surface 24 is a mounting portion 22 on which a light emitting element is mounted.

ここで、凹部4の側面は、その底面24に対して略垂直となるように設けられている。すなわち、枠体3は、上下で開口部が同じ形状に成形され、基体2の主面21の周縁部に接合されている。枠体3の形状はこれに限定されず、上側の開口部が大きく下側の開口部が小さい形状で側面がテーパー状になるように成形されたものであってもよい。そのような枠体3を使用した場合には、側面が底面24に対して傾斜した凹部4が形成される。   Here, the side surface of the recess 4 is provided so as to be substantially perpendicular to the bottom surface 24 thereof. That is, the frame body 3 is formed with the same opening at the top and bottom, and is joined to the peripheral edge portion of the main surface 21 of the base 2. The shape of the frame 3 is not limited to this, and the frame 3 may be formed such that the upper opening is large and the lower opening is small, and the side surface is tapered. When such a frame 3 is used, a concave portion 4 whose side surface is inclined with respect to the bottom surface 24 is formed.

上記凹部4の側面と発光素子搭載部22の端縁との間の距離の具体的な数値は、搭載される発光素子の出力や、大きさ(サイズ)、さらに、必要に応じて、例えば、後述の封止層に含有させる等して用いる蛍光体の種類やその含有量、変換効率等にもよるが、例えば、発光素子が発光する光が最も効率的に光取り出し方向に発光される距離を指標として用いてもよい。   Specific numerical values of the distance between the side surface of the concave portion 4 and the edge of the light emitting element mounting portion 22 include the output of the mounted light emitting element, the size (size), and, if necessary, for example, For example, the distance at which the light emitted from the light emitting element is most efficiently emitted in the light extraction direction, depending on the type of phosphor used for inclusion in a sealing layer, which will be described later, the content thereof, conversion efficiency, and the like. May be used as an index.

また、上記凹部4の側面の高さ、すなわち凹部4の底面24から枠体3の最高位までの距離(枠体3の高さ)は、搭載される発光素子からの光を光取り出し方向に十分反射できる高さであれば、特に制限されない。具体的には、発光装置の設計、例えば、搭載される発光素子の出力や、上記発光素子搭載部の端縁からの距離等にもよるが、発光装置を搭載する製品の形状や波長変換のための蛍光体を含有した封止材を効率よく充填する等の観点から、発光素子が搭載されたときの発光素子の最高部の高さより100乃至500μm高くすることが好ましい。なお、枠体3の高さは発光素子の最高部の高さに450μmを加えた高さ以下がより好ましく、400μmを加えた高さ以下がさらに好ましい。   The height of the side surface of the recess 4, that is, the distance from the bottom surface 24 of the recess 4 to the highest position of the frame body 3 (the height of the frame body 3) The height is not particularly limited as long as the height can be sufficiently reflected. Specifically, depending on the design of the light emitting device, for example, the output of the light emitting element to be mounted, the distance from the edge of the light emitting element mounting portion, etc., the shape of the product on which the light emitting device is mounted and the wavelength conversion From the standpoint of efficiently filling the sealing material containing the phosphor for the purpose, it is preferable that the height is 100 to 500 μm higher than the height of the highest portion of the light emitting element when the light emitting element is mounted. The height of the frame 3 is more preferably equal to or less than the height of 450 μm added to the height of the highest part of the light emitting element, and more preferably equal to or less than the height of 400 μm.

基体2および枠体3は、ともにガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体(LTCC)で構成される。具体的には、LTCC用のガラスセラミックス組成物とバインダー樹脂、溶剤等を含有するスラリーを用いて作製されるLTCC用のグリーンシートを焼成することでガラスセラミックス組成物の焼結体が形成される。   The base 2 and the frame 3 are both composed of a sintered body (LTCC) of a glass ceramic composition containing glass powder and ceramic powder. Specifically, a sintered body of the glass ceramic composition is formed by firing a green sheet for LTCC produced using a slurry containing a glass ceramic composition for LTCC, a binder resin, a solvent, and the like. .

ここで、基体2および枠体3は、基体2については2枚のLTCC用グリーンシートを積層し、枠体3については単層のLTCC用グリーンシートで構成された、全体で3層のグリーンシートを積層した積層体の焼成体で構成されている。該積層体において基体の下側の層を構成する下側グリーンシートは、その上に積層される基体の上側グリーンシートおよびその上に積層される枠体グリーンシートに比べて、上記焼成体を得る際の焼成時における面積収縮率が、小さくなるように構成されている。なお、基体上側グリーンシートと枠体グリーンシートの焼成時における面積収縮率は同等であることが好ましい。   Here, the base body 2 and the frame body 3 are formed by laminating two LTCC green sheets for the base body 2, and the frame body 3 is composed of a single-layer LTCC green sheet. It is comprised by the sintered body of the laminated body which laminated | stacked. In the laminate, the lower green sheet constituting the lower layer of the base body is obtained as compared with the upper green sheet of the base body laminated thereon and the frame green sheet laminated thereon. The area shrinkage rate at the time of firing is configured to be small. In addition, it is preferable that the area shrinkage rate at the time of baking of a base body upper side green sheet and a frame body green sheet is equivalent.

以下、面積収縮率の比較は、基体下側グリーンシート(以下、「下側グリーンシート」という。)と基体上側グリーンシート(以下、「上側グリーンシート」という。)の間で行うが、特に断りのない限り、上側グリーンシートと枠体グリーンシートの焼成時における面積収縮率が同等であることを前提とした比較である。
なお、図2(b)においては、下側グリーンシートおよび上側グリーンシートが焼成した部分をそれぞれ基体下層部2b、基体上層部2aで示す。
Hereinafter, the comparison of the area shrinkage rate is performed between the lower green sheet of the substrate (hereinafter referred to as “lower green sheet”) and the upper green sheet of the substrate (hereinafter referred to as “upper green sheet”). Unless otherwise indicated, the comparison is based on the premise that the area shrinkage rate during firing of the upper green sheet and the frame green sheet is equal.
In FIG. 2 (b), portions where the lower green sheet and the upper green sheet are fired are shown as a base lower layer portion 2b and a base upper layer portion 2a, respectively.

上記基体2の厚さにおける、あるいは素子基板1の厚さにおける、基体下層部2bの層の厚さの割合としては、素子基板1の形状、大きさ、枠体の高さ、凹部底面の形状、大きさ等により適宜調整される。
例えば、素子基板1において、基体2の主面21の面積が16〜25mm、凹部4の底面24の面積が基体2の主面21の面積の50〜70%であり、基体2の厚さt2と枠体3の厚さt3の合計の厚さT(T=t2+t3)、すなわち素子基板1の厚さTが0.6〜1.2mm、かつ基体2の厚さt2が素子基板1の厚さTの40〜60%である場合、下側グリーンシートの焼成後の厚さ、すなわち、基体下層部2bの厚さt2bは素子基板1の厚さTの10〜20%であることが好ましい。
The ratio of the thickness of the base layer 2b in the thickness of the base 2 or the thickness of the element substrate 1 includes the shape and size of the element substrate 1, the height of the frame, and the shape of the bottom of the recess. It is adjusted as appropriate depending on the size and the like.
For example, in the element substrate 1, the area of the main surface 21 of the base 2 is 16 to 25 mm 2 , the area of the bottom surface 24 of the recess 4 is 50 to 70% of the area of the main surface 21 of the base 2, and the thickness of the base 2 The total thickness T (T = t2 + t3) of t2 and the thickness 3 of the frame 3, that is, the thickness T of the element substrate 1 is 0.6 to 1.2 mm, and the thickness t2 of the base 2 is equal to that of the element substrate 1. When the thickness T is 40 to 60%, the thickness of the lower green sheet after firing, that is, the thickness t2b of the base lower layer portion 2b is 10 to 20% of the thickness T of the element substrate 1. preferable.

また、素子基板1のサイズおよび素子基板1の厚さTに対する基体下層部2bの厚さt2bが上記条件にある場合、下側グリーンシートと上側グリーンシートの面積収縮率の差としては、主面の縦および横の長さが各40mm、厚さが1.0mmのセラミックスグリーンシートを用いて測定される面積収縮率Dを用いた場合に、下側グリーンシートの面積収縮率をDbとして上側グリーンシートの面積収縮率DaとしたときのDa−Dbが、0.2〜1.0%の範囲であることが好ましい。   Further, when the size of the element substrate 1 and the thickness t2b of the base lower layer portion 2b with respect to the thickness T of the element substrate 1 are in the above conditions, the difference in area shrinkage between the lower green sheet and the upper green sheet is as follows. When the area shrinkage ratio D measured using a ceramic green sheet having a vertical and horizontal length of 40 mm each and a thickness of 1.0 mm is used, the area shrinkage ratio of the lower green sheet is defined as Db. It is preferable that Da-Db when the area shrinkage ratio Da of the sheet is in the range of 0.2 to 1.0%.

上記Da−Dbが0.2%未満では素子基板1の反り量を本発明の範囲である30μm以内となるように抑制できないことがあり、1.0%を超えると焼成中に下側グリーンシートと上側グリーンシートの界面が剥離するおそれがある。   If the Da-Db is less than 0.2%, the warpage amount of the element substrate 1 may not be suppressed to be within 30 μm, which is the range of the present invention. There is a possibility that the interface between the upper green sheet and the upper green sheet may peel off.

より具体的には、素子基板1のサイズが上記範囲にあって、素子基板1の厚さTに対する基体下層部2bの厚さt2bが10%である場合、下側グリーンシートと上側グリーンシートの面積収縮率の差、Da−Dbは、反り量を30μm以内に保ちながらグリーンシート層間の剥離を十分に防止できる点から、0.4〜1.0%の範囲にあることが好ましい。この面積収縮率の差は、より好ましくは0.4〜0.8%であり、この範囲であれば反り量を10μm以下に抑制できる。   More specifically, when the size of the element substrate 1 is in the above range and the thickness t2b of the base lower layer portion 2b with respect to the thickness T of the element substrate 1 is 10%, the lower green sheet and the upper green sheet The difference in area shrinkage rate, Da-Db, is preferably in the range of 0.4 to 1.0% from the viewpoint that peeling between the green sheet layers can be sufficiently prevented while keeping the warpage amount within 30 μm. The difference in area shrinkage rate is more preferably 0.4 to 0.8%, and the warping amount can be suppressed to 10 μm or less within this range.

また、素子基板1のサイズが上記範囲にあって、素子基板1の厚さTに対する基体下層部2bの厚さt2bが20%である場合、下側グリーンシートと上側グリーンシートの面積収縮率の差、Da−Dbは、反り量を30μm以内に保ちながらグリーンシート層間の剥離を十分に防止できる点から、0.2〜0.5%の範囲にあることが好ましい。この面積収縮率の差は、より好ましくは0.3〜0.4%であり、この範囲であれば反り量を10μm以下に抑制できる。   Further, when the size of the element substrate 1 is in the above range and the thickness t2b of the base lower layer portion 2b with respect to the thickness T of the element substrate 1 is 20%, the area shrinkage ratio of the lower green sheet and the upper green sheet is reduced. The difference, Da-Db, is preferably in the range of 0.2 to 0.5% from the viewpoint that peeling between the green sheet layers can be sufficiently prevented while keeping the warpage amount within 30 μm. The difference in the area shrinkage rate is more preferably 0.3 to 0.4%, and the warpage amount can be suppressed to 10 μm or less within this range.

焼成体となって基体2を構成する下側グリーンシートおよび上側グリーンシートにおいて面積収縮率を調整する方法としては、後述するLTCC用のガラスセラミックス組成物の組成を調整する、グリーンシートを成形するために用いるガラスセラミックス組成物とバインダー樹脂、溶剤等を含有するスラリーの組成を調整する、スラリーをグリーンシートに成形する成形条件を調整する等が挙げられる。   As a method of adjusting the area shrinkage rate in the lower green sheet and the upper green sheet constituting the base body 2 as a fired body, the composition of a glass ceramic composition for LTCC, which will be described later, is adjusted. Adjusting the composition of the slurry containing the glass ceramic composition and binder resin, solvent, etc. used in the process, adjusting the molding conditions for molding the slurry into a green sheet, and the like.

このような面積収縮率を調整する方法のうち、LTCC用のガラスセラミックス組成物の組成を調整する方法をとる場合、基体2を構成するLTCCは、基体下層部2bおよび基体上層部2aで異なるLTCCとなるが、スラリーの調整やグリーンシートの成形条件を調整した場合には、基体下層部2bおよび基体上層部2aは同じLTCCで構成される。   Among the methods for adjusting the area shrinkage rate, when the method of adjusting the composition of the glass ceramic composition for LTCC is used, the LTCC constituting the base 2 is different in the base layer lower part 2b and the base upper layer part 2a. However, when adjusting the slurry and the green sheet forming conditions, the base lower layer 2b and the base upper layer 2a are made of the same LTCC.

基体2を構成するLTCCについては、基体下層部2bおよび基体上層部2aを構成するいずれのLTCCも、発光素子の搭載時、その後の使用時における損傷等を抑制する観点から、例えば、抗折強度が250MPa以上であるLTCCが好ましい。枠体3を構成するLTCCは、基体2との密着性の向上および反り量の軽減を考慮すると、基体2を構成する材料と同じものが好ましい。   With respect to the LTCC constituting the base 2, any of the LTCCs constituting the base lower layer 2 b and the base upper layer 2 a has, for example, bending strength from the viewpoint of suppressing damage or the like when the light emitting element is mounted and thereafter used. LTCC having a Mn of 250 MPa or more is preferable. The LTCC that constitutes the frame 3 is preferably the same as the material that constitutes the substrate 2 in consideration of improvement in adhesion to the substrate 2 and reduction in the amount of warpage.

また、発光装置の要求特性に応じて、上記LTCCとして、拡散反射性を有するLTCCを用いてもよい。拡散反射性を有するLTCCとしては、これを基板材料として用いた発光装置において光取り出し効率の向上が見られるものであれば、特に制限されない。好ましくは、銀反射膜に相当する光取り出し効率が得られるものが用いられる。なお、拡散反射性を評価する指標として、JIS K 7105により測定されるヘイズ値が用いられるが、その値は95%以上が好ましく、98%以上がより好ましい。   Moreover, according to the required characteristic of a light-emitting device, you may use the LTCC which has diffuse reflectivity as said LTCC. The LTCC having diffuse reflectivity is not particularly limited as long as the light extraction efficiency can be improved in a light emitting device using the LTCC as a substrate material. Preferably, a material capable of obtaining light extraction efficiency corresponding to the silver reflective film is used. A haze value measured by JIS K 7105 is used as an index for evaluating diffuse reflectance. The value is preferably 95% or more, and more preferably 98% or more.

なお、このような基体2、および枠体3を構成するガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体の原料組成、該ガラスセラミックス組成物とバインダー樹脂、溶剤等を含有するグリーンシート成形用のスラリーの調整やグリーンシートの成形条件、焼結条件等については、後述の通りである。   In addition, the raw material composition of the sintered body of the glass-ceramics composition containing the glass powder and ceramics powder which comprise such a base | substrate 2 and the frame 3, Green which contains this glass-ceramics composition, binder resin, a solvent, etc. The adjustment of the slurry for forming the sheet, the forming condition of the green sheet, the sintering condition, etc. are as described later.

このような素子基板1においては、基体2の主面21の一部を占める凹部4の底面24上に、発光素子が有する一対の電極とそれぞれ電気的に接続される一対の素子接続端子5が、この発光素子の搭載部22を挟んで両側に対向するように設けられている。一対の素子接続端子5の一方の端部は、凹部4の底面24の周縁方向に延出され、その上を覆うように枠体3が配置されている。なお、素子接続端子5の平面形状と配設位置等は、図示に限定されない。   In such an element substrate 1, a pair of element connection terminals 5 electrically connected to a pair of electrodes included in the light emitting element are provided on the bottom surface 24 of the recess 4 that occupies a part of the main surface 21 of the base 2. The light emitting element mounting portion 22 is provided so as to face both sides of the mounting portion 22. One end of the pair of element connection terminals 5 extends in the peripheral direction of the bottom surface 24 of the recess 4, and the frame body 3 is disposed so as to cover the upper end. The planar shape and arrangement position of the element connection terminal 5 are not limited to those illustrated.

素子接続端子5の膜厚は、形成に通常用いられる金属ペースト中の金属粒子の粒径が数μm程度であり、かつ金属ペーストを焼結して十分な量の金属粒子を存在させる必要があることから、5〜15μmが好ましく、7〜12μmの範囲がより好ましい。   The film thickness of the element connection terminal 5 is such that the particle size of metal particles in a metal paste usually used for formation is about several μm, and a sufficient amount of metal particles must be present by sintering the metal paste. Therefore, 5 to 15 μm is preferable, and a range of 7 to 12 μm is more preferable.

さらに、このような素子基板1において、基体2の裏面23には、発光装置としたときに外部回路と半田接合されて電気的に接続される一対の外部接続端子6が設けられている。そして、基体2の内部に、上記素子接続端子5と外部接続端子6とを電気的に接続する一対の貫通導体7が設けられている。   Further, in such an element substrate 1, a pair of external connection terminals 6 are provided on the back surface 23 of the base 2 so as to be electrically connected by soldering to an external circuit when the light emitting device is formed. A pair of through conductors 7 that electrically connect the element connection terminals 5 and the external connection terminals 6 are provided inside the base 2.

また、基体2の熱抵抗を低減するために、凹部4の底面24の略中央部に位置する発光素子搭載部22の直下には、基体2を貫通してサーマルビア8が設けられており、このサーマルビア8の他端部が裏面23で外部接続端子6の一方に接するようになっている。したがって、素子基板1では、一対の外部接続端子6の一方は、裏面23の略中央部に露出されたサーマルビア8の端部を覆うような大面積となり、もう一方の外部接続端子6は小面積となっている。そして、そのように電極面積の異なる一対の外部接続端子6が、裏面23の中心線に対して非対称に配置されている。なお、外部接続端子6の平面形状と配設位置等は、これに限定されないが、放熱性の観点から、これら一対の外部接続端子6の電極面積の合計は、基体2の裏面23の面積全体の70%以上が好ましい。   Further, in order to reduce the thermal resistance of the base 2, a thermal via 8 is provided through the base 2 immediately below the light emitting element mounting portion 22 positioned substantially at the center of the bottom surface 24 of the recess 4. The other end of the thermal via 8 is in contact with one of the external connection terminals 6 at the back surface 23. Therefore, in the element substrate 1, one of the pair of external connection terminals 6 has a large area so as to cover the end portion of the thermal via 8 exposed at the substantially central portion of the back surface 23, and the other external connection terminal 6 is small. It is an area. The pair of external connection terminals 6 having different electrode areas are disposed asymmetrically with respect to the center line of the back surface 23. The planar shape and arrangement position of the external connection terminals 6 are not limited to this, but from the viewpoint of heat dissipation, the total electrode area of the pair of external connection terminals 6 is the entire area of the back surface 23 of the base 2. 70% or more is preferable.

サーマルビア8の配設される位置や形状、大きさ、個数等は、図2に示されるものに限定されず、適宜調整できる。さらには、サーマルビア8を配設するかわりに主面21に平行する方向にサーマルビアの構成材料と同様の放熱性材料を用いて放熱層を配設してもよい。サーマルビア8を構成する材料としては、放熱性を有する材料であれば特に限定されないが、銀を含む金属材料、具体的には、銀、銀と白金、または銀とパラジウムからなる金属材料が好ましい。   The position, shape, size, number, and the like of the thermal vias 8 are not limited to those shown in FIG. 2 and can be adjusted as appropriate. Furthermore, instead of disposing the thermal via 8, a heat dissipating layer may be disposed using a heat dissipating material similar to the constituent material of the thermal via in a direction parallel to the main surface 21. The material constituting the thermal via 8 is not particularly limited as long as it has a heat dissipation property, but a metal material containing silver, specifically, a metal material made of silver, silver and platinum, or silver and palladium is preferable. .

素子接続端子5、外部接続端子6および貫通導体7の構成材料は、通常、素子基板に用いられる配線導体と同様の構成材料であれば特に制限なく使用できる。これら配線導体の構成材料として、具体的には、銅、銀、金等を主成分とする金属材料が挙げられる。このような金属材料のなかでも、銀、銀と白金、または銀とパラジウムからなる金属材料が好ましく用いられる。なお、素子接続端子5、外部接続端子6および貫通導体7については、以下、これらをまとめて「配線導体」ということもある。   The constituent material of the element connection terminal 5, the external connection terminal 6, and the through conductor 7 can be used without particular limitation as long as it is the same as that of the wiring conductor used for the element substrate. Specific examples of the constituent material of these wiring conductors include metal materials mainly composed of copper, silver, gold, and the like. Among such metal materials, a metal material composed of silver, silver and platinum, or silver and palladium is preferably used. Hereinafter, the element connection terminal 5, the external connection terminal 6, and the through conductor 7 may be collectively referred to as a “wiring conductor”.

配線導体は、このような金属材料の粉末を含む金属ペーストを焼成して形成されたものである。上記金属材料の粉末以外の金属粉末としては、導電性金属粒子の表面に金属酸化物が被着されてなる複合金属粉末の使用も可能である。複合金属粉末としては、例えば、銀粒子の表面に、リン酸化物とイットリウム酸化物とを被着させた複合銀粉末を使用できる。   The wiring conductor is formed by firing a metal paste containing such a metal material powder. As the metal powder other than the metal material powder, a composite metal powder in which a metal oxide is deposited on the surface of conductive metal particles can be used. As the composite metal powder, for example, composite silver powder in which phosphor oxide and yttrium oxide are deposited on the surface of silver particles can be used.

なお、素子接続端子5や外部接続端子6においては、これらの金属材料からなる金属層上にこの層を酸化や硫化から保護しかつ導電性を有する導電性保護層(図示せず)が、その端縁を含む全体を覆うように形成された構成が好ましい。導電性保護層としては上記金属層を保護する機能を有する導電性材料で構成されていれば、特に制限されない。具体的には、ニッケルメッキ、クロムメッキ、銀メッキ、ニッケル/銀メッキ、金メッキ、ニッケル/金メッキ等からなる導電性保護層が挙げられる。   In the element connection terminal 5 and the external connection terminal 6, a conductive protective layer (not shown) that protects this layer from oxidation and sulfurization and has conductivity on the metal layer made of these metal materials, The structure formed so that the whole including an edge may be covered is preferable. The conductive protective layer is not particularly limited as long as it is made of a conductive material having a function of protecting the metal layer. Specific examples include a conductive protective layer made of nickel plating, chrome plating, silver plating, nickel / silver plating, gold plating, nickel / gold plating, or the like.

本発明においては、これらのうちでも、上記素子接続端子5および外部接続端子6を被覆保護する導電性保護層として、例えば、後述する発光素子の電極との接続に用いるボンディングワイヤやその他接続材料との良好な接合が得られる等の点から、少なくとも最外層に金メッキ層を有する金属メッキ層を用いることが好ましい。導電性保護層は、金メッキ層のみで形成されていてもよいが、ニッケルメッキの上に金メッキを施したニッケル/金メッキ層として形成されていることがより好ましい。この場合、導電性保護層の膜厚としては、ニッケルメッキ層が2〜20μm、金メッキ層が0.1〜1.0μmが好ましい。   In the present invention, among these, as a conductive protective layer for covering and protecting the element connection terminals 5 and the external connection terminals 6, for example, bonding wires and other connection materials used for connection with electrodes of light emitting elements to be described later It is preferable to use a metal plating layer having a gold plating layer as at least the outermost layer from the viewpoint of obtaining good bonding. The conductive protective layer may be formed of only a gold plating layer, but is more preferably formed as a nickel / gold plating layer obtained by performing gold plating on nickel plating. In this case, the thickness of the conductive protective layer is preferably 2 to 20 μm for the nickel plating layer and 0.1 to 1.0 μm for the gold plating layer.

以上、本発明の素子基板の実施形態について説明したが、例えば、上記図2に示す素子基板1を用いて、その搭載部22に発光ダイオード素子等の発光素子11を搭載することで、例えば、図3にその断面図を示す発光装置10を作製できる。   The embodiment of the element substrate of the present invention has been described above. For example, by mounting the light emitting element 11 such as a light emitting diode element on the mounting portion 22 using the element substrate 1 shown in FIG. A light-emitting device 10 whose cross-sectional view is shown in FIG. 3 can be manufactured.

図3に示すように、発光装置10は、素子基板1が有する凹部4の底面24の略中央に位置する搭載部22にシリコーンダイボンド剤等のダイボンド剤14により発光ダイオード素子等の発光素子11が搭載され、その図示しない1対の電極がボンディングワイヤ12によって、1対の素子接続端子5のそれぞれに接続された構成である。発光装置10は、さらに、凹部4の底面24に上記のように配設された発光素子11やボンディングワイヤ12を覆いながら、凹部4を充填するように封止層13が設けられることにより構成されている。なお、封止層13を構成する材料(封止材)には、必要に応じて、発光装置の封止層に通常用いられる蛍光体が含有されていてもよい。   As shown in FIG. 3, the light emitting device 10 has a light emitting element 11 such as a light emitting diode element mounted on a mounting portion 22 positioned substantially at the center of the bottom surface 24 of the recess 4 of the element substrate 1 by a die bond agent 14 such as a silicone die bond agent. A pair of electrodes (not shown) is mounted and connected to each of the pair of element connection terminals 5 by bonding wires 12. The light emitting device 10 is further configured by providing the sealing layer 13 so as to fill the concave portion 4 while covering the light emitting element 11 and the bonding wire 12 arranged as described above on the bottom surface 24 of the concave portion 4. ing. In addition, the material (sealing material) which comprises the sealing layer 13 may contain the fluorescent substance normally used for the sealing layer of a light-emitting device as needed.

このような本発明の発光装置10は、凹部を有しその底面に発光素子を搭載する発光素子用基板であって、基板自体の反り量が低減された本発明の素子基板1により、発光素子の位置ずれや傾きが低減し、光の指向性が設計と異なる等の問題や、ボンディングワイヤの位置ずれによる断線の発生等の問題が抑制された発光装置である。また、この発光装置10をさらにプリント配線基板等に半田を用いて実装する際に、基板の反りが原因で発生していた断線や放熱性の悪化等の問題も低減できる。このような本発明の発光装置は、例えば携帯電話やパソコンや平面テレビの液晶ディスプレイ等のバックライト、自動車用あるいは装飾用の照明、一般照明、その他の光源として好適に使用できる。   Such a light-emitting device 10 of the present invention is a light-emitting element substrate having a recess and a light-emitting element mounted on the bottom surface thereof, and the element substrate 1 of the present invention in which the amount of warpage of the substrate itself is reduced. This is a light emitting device in which problems such as a difference in light directivity from the design and problems such as occurrence of disconnection due to positional deviation of bonding wires are suppressed. Further, when the light emitting device 10 is further mounted on a printed wiring board or the like by using solder, problems such as disconnection and deterioration of heat dissipation caused by the warping of the board can be reduced. Such a light-emitting device of the present invention can be suitably used as a backlight for a liquid crystal display of a mobile phone, a personal computer, or a flat television, for example, illumination for automobiles or decoration, general illumination, and other light sources.

以上、本発明の素子基板およびこれを用いた発光装置における実施形態について例を挙げて説明したが、本発明の素子基板および発光装置はこれらに限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない限度において、また必要に応じて、その構成を適宜変更できる。   The embodiments of the element substrate of the present invention and the light emitting device using the element substrate have been described above by way of example, but the element substrate and the light emitting device of the present invention are not limited thereto. As long as it does not contradict the spirit of the present invention, the configuration can be changed as necessary.

また、本発明の素子基板の製造方法について、図2に示される素子基板1を例にして以下に説明する。図2に示される素子基板1は、例えば、以下の(A)グリーンシート作製工程、(B)金属ペースト層形成工程、(C)積層工程、(D)焼成工程を含む製造方法により製造できる。なお、製造に用いる部材については、完成品の部材と同一の符号を付して説明するものである。   Moreover, the element substrate manufacturing method of the present invention will be described below using the element substrate 1 shown in FIG. 2 as an example. The element substrate 1 shown in FIG. 2 can be manufactured by, for example, a manufacturing method including the following (A) green sheet manufacturing step, (B) metal paste layer forming step, (C) laminating step, and (D) firing step. In addition, about the member used for manufacture, the same code | symbol as the member of a finished product is attached | subjected and demonstrated.

(A)グリーンシート作製工程
(A)工程は、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物を用いて素子基板の基体を構成する下側グリーンシート2b、上側グリーンシート2aおよび枠体を構成する枠体グリーンシート3を作製する工程である。このグリーンシート作製工程において下側グリーンシート2bの面積収縮率が、上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3の面積収縮率より低くなるように調整する。
(A) Green sheet preparation process (A) process comprises the lower green sheet 2b, the upper green sheet 2a, and the frame which comprise the base | substrate of an element substrate using the glass-ceramics composition containing glass powder and ceramic powder. This is a step of producing the frame green sheet 3 to be performed. In this green sheet manufacturing process, the area shrinkage rate of the lower green sheet 2 b is adjusted to be lower than the area shrinkage rates of the upper green sheet 2 a and the frame green sheet 3.

まず、面積収縮率が同等である上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3の作製について具体的に説明する。上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3は、以下に説明するガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物にバインダー樹脂、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加して調製されたスラリーを、ドクターブレード法等により、焼成後の形状・膜厚が上記所望の範囲内となるような所定の形状、膜厚のシート状に成形し、乾燥させることで作製できる。   First, the production of the upper green sheet 2a and the frame green sheet 3 having the same area shrinkage rate will be specifically described. The upper green sheet 2a and the frame green sheet 3 are prepared by adding a binder resin and, if necessary, a plasticizer, a dispersant, a solvent, etc. to a glass ceramic composition containing glass powder and ceramic powder described below. The slurry can be produced by forming into a sheet shape having a predetermined shape and film thickness such that the shape and film thickness after firing are within the above desired range by a doctor blade method or the like, and drying.

上側グリーンシート2aについては、上記で得られたシート状成形物が、(B)金属ペースト層形成工程を経て(C)工程での積層に供される。枠体グリーンシート3については、上記で得られたシート状成形物の中央部に、この工程で、通常の方法により凹部4の底面24の形(円形)に貫通孔を形成し、得られたものが(C)工程での積層に供される。なお、枠体グリーンシート3について凹部4の側面がテーパー状となるものを加工する方法としては、例えば、枠体グリーンシート3を貫通孔の大きさの異なる複数枚のグリーンシートとして準備し、(C)工程で下から貫通孔の小さい順に階段状に積層した後、常法により角をとる方法が挙げられる。   About the upper side green sheet 2a, the sheet-like molding obtained above is used for lamination in the step (C) through the (B) metal paste layer forming step. The frame green sheet 3 was obtained by forming a through hole in the shape (circular shape) of the bottom surface 24 of the concave portion 4 by a normal method in this step in the central portion of the sheet-like molded product obtained above. Things are subjected to lamination in step (C). As a method of processing the frame body green sheet 3 in which the side surface of the recess 4 is tapered, for example, the frame body green sheet 3 is prepared as a plurality of green sheets having different through-hole sizes, and ( In the step C), there is a method in which corners are formed by a conventional method after laminating in a stepped manner from the bottom through the through holes in ascending order.

(ガラスセラミックス組成物およびスラリーの調製)
上記ガラスセラミックス組成物に用いるガラス粉末は、必ずしも限定されないものの、ガラス転移点(Tg)は550℃以上700℃以下が好ましい。ガラス転移点(Tg)が550℃未満の場合、脱脂が困難となるおそれがあり、700℃を超える場合、収縮開始温度が高くなり、寸法精度が低下するおそれがある。
(Preparation of glass ceramic composition and slurry)
Although the glass powder used for the glass ceramic composition is not necessarily limited, the glass transition point (Tg) is preferably 550 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. When the glass transition point (Tg) is less than 550 ° C., degreasing may be difficult. When the glass transition point (Tg) exceeds 700 ° C., the shrinkage start temperature becomes high and the dimensional accuracy may be lowered.

また、800℃以上930℃以下で焼成したときに結晶が析出することが好ましい。結晶が析出しない場合、十分な機械的強度を得ることができないおそれがある。さらに、DTA(示差熱分析)により測定される結晶化ピーク温度(Tc)は880℃以下が好ましい。結晶化ピーク温度(Tc)が880℃を超える場合、寸法精度が低下するおそれがある。   Moreover, it is preferable that a crystal | crystallization precipitates when it bakes at 800 degreeC or more and 930 degrees C or less. If crystals do not precipitate, sufficient mechanical strength may not be obtained. Furthermore, the crystallization peak temperature (Tc) measured by DTA (differential thermal analysis) is preferably 880 ° C. or less. When the crystallization peak temperature (Tc) exceeds 880 ° C., the dimensional accuracy may be lowered.

このようなガラス粉末としては、例えばSiOを57mol%以上65mol%以下、Bを13mol%以上18mol%以下、CaOを9mol%以上23mol%以下、Alを3mol%以上8mol%以下、KOおよびNaOから選ばれる少なくとも一方を合計で0.5mol%以上6mol%以下含有するものが好ましい。これにより、得られる基体や枠体の表面の平坦度を向上させることが容易となる。 As such glass powder, for example, SiO 2 is 57 mol% or more and 65 mol% or less, B 2 O 3 is 13 mol% or more and 18 mol% or less, CaO is 9 mol% or more and 23 mol% or less, and Al 2 O 3 is 3 mol% or more and 8 mol% or less. hereinafter, those containing less 0.5 mol% or more 6 mol% of at least one in total selected from K 2 O and Na 2 O are preferred. Thereby, it becomes easy to improve the flatness of the surface of the obtained base or frame.

ここで、SiOは、ガラスのネットワークフォーマとなる。SiOの含有量が57mol%未満の場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。一方、SiOの含有量が65mol%を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点(Tg)が過度に高くなるおそれある。SiOの含有量は、好ましくは58mol%以上、より好ましくは59mol%以上、特に好ましくは60mol%以上である。また、SiOの含有量は、好ましくは64mol%以下、より好ましくは63mol%以下である。 Here, SiO 2 becomes a glass network former. When the content of SiO 2 is less than 57 mol%, it is difficult to obtain a stable glass and the chemical durability may be lowered. On the other hand, when the content of SiO 2 exceeds 65 mol%, the glass melting temperature and the glass transition point (Tg) may be excessively high. The content of SiO 2 is preferably 58 mol% or more, more preferably 59 mol% or more, and particularly preferably 60 mol% or more. The content of SiO 2 is preferably 64 mol% or less, more preferably 63 mol% or less.

は、ガラスのネットワークフォーマとなる。Bの含有量が13mol%未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点(Tg)が過度に高くなるおそれがある。一方、Bの含有量が18mol%を超える場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。Bの含有量は、好ましくは14mol%以上、より好ましくは15mol%以上である。また、Bの含有量は、好ましくは17mol%以下、より好ましくは16mol%以下である。 B 2 O 3 is a glass network former. If the content of B 2 O 3 is less than 13 mol%, there is a possibility that the glass melting temperature or the glass transition point (Tg) becomes too high. On the other hand, when the content of B 2 O 3 exceeds 18 mol%, it is difficult to obtain a stable glass and the chemical durability may be lowered. The content of B 2 O 3 is preferably 14 mol% or more, more preferably 15 mol% or more. Further, the content of B 2 O 3 is preferably 17 mol% or less, more preferably 16 mol% or less.

Alは、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を高めるために添加される。Alの含有量が3mol%未満の場合、ガラスが不安定となるおそれがある。一方、Alの含有量が8mol%を超える場合、ガラス溶融温度やガラス転移点(Tg)が過度に高くなるおそれがある。Alの含有量は、好ましくは4mol%以上、より好ましくは5mol%以上である。また、Alの含有量は、好ましくは7mol%以下、より好ましくは6mol%以下である。 Al 2 O 3 is added to increase the stability, chemical durability, and strength of the glass. When the content of Al 2 O 3 is less than 3 mol%, the glass may become unstable. On the other hand, when the content of Al 2 O 3 exceeds 8 mol%, the glass melting temperature and the glass transition point (Tg) may be excessively high. The content of Al 2 O 3 is preferably 4 mol% or more, more preferably 5 mol% or more. The content of Al 2 O 3 is preferably 7 mol% or less, more preferably 6 mol% or less.

CaOは、ガラスの安定性や結晶の析出性を高めると共に、ガラス溶融温度やガラス転移点(Tg)を低下させるために添加される。CaOの含有量が9mol%未満の場合、ガラス溶融温度が過度に高くなるおそれがある。一方、CaOの含有量が23mol%を超える場合、ガラスが不安定となるおそれがある。CaOの含有量は、好ましくは12mol%以上、より好ましくは13mol%以上、特に好ましくは14mol%以上である。また、CaOの含有量は、好ましくは22mol%以下、より好ましくは21mol%以下、特に好ましくは20mol%以下である。   CaO is added to increase glass stability and crystal precipitation, and to lower the glass melting temperature and the glass transition point (Tg). When the content of CaO is less than 9 mol%, the glass melting temperature may be excessively high. On the other hand, when the content of CaO exceeds 23 mol%, the glass may become unstable. The content of CaO is preferably 12 mol% or more, more preferably 13 mol% or more, and particularly preferably 14 mol% or more. The CaO content is preferably 22 mol% or less, more preferably 21 mol% or less, and particularly preferably 20 mol% or less.

O、NaOは、ガラス転移点(Tg)を低下させるために添加される。KOおよびNaOの合計した含有量が0.5mol%未満の場合、ガラス溶融温度やガラス転移点(Tg)が過度に高くなるおそれがある。一方、KOおよびNaOの合計した含有量が6mol%を超える場合、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気的絶縁性も低下するおそれがある。KOおよびNaOの合計した含有量は、0.8mol%以上5mol%以下が好ましい。 K 2 O and Na 2 O are added to lower the glass transition point (Tg). When the total content of K 2 O and Na 2 O is less than 0.5 mol%, the glass melting temperature and the glass transition point (Tg) may be excessively high. On the other hand, when the total content of K 2 O and Na 2 O exceeds 6 mol%, chemical durability, particularly acid resistance may be lowered, and electrical insulation may be lowered. The total content of K 2 O and Na 2 O is preferably 0.8 mol% or more and 5 mol% or less.

なお、ガラス粉末は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、ガラス転移点(Tg)等の諸特性を満たす範囲で他の成分を含有できる。他の成分を含有する場合、その合計した含有量は10mol%以下が好ましい。   In addition, glass powder is not necessarily limited to what consists only of the said component, Other components can be contained in the range with which various characteristics, such as a glass transition point (Tg), are satisfy | filled. When other components are contained, the total content is preferably 10 mol% or less.

ガラス粉末は、上記したようなガラスとなるようにガラス原料を配合し、混合し、溶融法によってガラスを製造し、得られたガラスを乾式粉砕法や湿式粉砕法によって粉砕することにより得られる。湿式粉砕法の場合、溶媒として水を用いることが好ましい。粉砕は、例えばロールミル、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機が使用できる。   The glass powder is obtained by blending and mixing glass raw materials so as to be the glass as described above, producing glass by a melting method, and pulverizing the obtained glass by a dry pulverization method or a wet pulverization method. In the case of the wet pulverization method, it is preferable to use water as a solvent. For the pulverization, for example, a pulverizer such as a roll mill, a ball mill, or a jet mill can be used.

ガラス粉末の50%粒径(D50)は0.5μm以上2μm以下が好ましい。ガラス粉末の50%粒径が0.5μm未満の場合、ガラス粉末が凝集しやすく、取り扱いが困難となると共に、均一に分散させることが困難となる。一方、ガラス粉末の50%粒径が2μmを超える場合、ガラス軟化温度の上昇や焼結不足が発生するおそれがある。粒径の調整は、例えば粉砕後に必要に応じて分級することにより行う。なお、本明細書において、粒径はレーザ回折散乱法による粒子径測定装置により得られる値をいう。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置としては、島津製作所社製、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(商品名:SALD2100)を使用した。 The 50% particle size (D 50 ) of the glass powder is preferably 0.5 μm or more and 2 μm or less. When the 50% particle size of the glass powder is less than 0.5 μm, the glass powder is likely to aggregate, making it difficult to handle and uniformly dispersing. On the other hand, when the 50% particle size of the glass powder exceeds 2 μm, the glass softening temperature may increase or the sintering may be insufficient. The particle size is adjusted by, for example, classification as necessary after pulverization. In addition, in this specification, a particle size means the value obtained with the particle diameter measuring apparatus by a laser diffraction scattering method. As the laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (trade name: SALD2100) manufactured by Shimadzu Corporation was used.

一方、セラミックス粉末としては、従来からLTCC基板の製造に用いられるものを特に制限なく使用でき、例えばアルミナ粉末、ジルコニア粉末、またはアルミナ粉末とジルコニア粉末との混合物を好適に用いる。また、本発明において必要に応じて用いられる、拡散反射性を有するLTCCを作製する場合には、上記セラミックス粉末として、アルミナ粉末とジルコニア粉末との混合物が好ましく用いられる。アルミナ粉末とジルコニア粉末の混合物としては、アルミナ粉末:ジルコニア粉末の混合割合が質量比で90:10〜60:40の混合物が好ましい。セラミックス粉末の50%粒径(D50)は、上記いずれの場合も、例えば0.5μm以上4μm以下が好ましい。 On the other hand, as the ceramic powder, those conventionally used for the production of LTCC substrates can be used without particular limitation. For example, alumina powder, zirconia powder, or a mixture of alumina powder and zirconia powder is suitably used. Moreover, when producing the LTCC which has a diffuse reflectance used as needed in this invention, the mixture of an alumina powder and a zirconia powder is used preferably as said ceramic powder. The mixture of alumina powder and zirconia powder is preferably a mixture in which the mixing ratio of alumina powder: zirconia powder is 90:10 to 60:40 by mass ratio. The 50% particle size (D 50 ) of the ceramic powder is preferably 0.5 μm or more and 4 μm or less in any of the above cases.

このようなガラス粉末とセラミックス粉末とを、例えばガラス粉末が30質量%以上50質量%以下、セラミックス粉末が50質量%以上70質量%以下となるように配合、混合することによりガラスセラミックス組成物を得る。   A glass ceramic composition is prepared by blending and mixing such glass powder and ceramic powder such that the glass powder is 30% by mass to 50% by mass and the ceramic powder is 50% by mass to 70% by mass. obtain.

このガラスセラミックス組成物に、バインダー樹脂、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加することによりスラリーを得る。バインダー樹脂としては、例えばポリビニルブチラール、アクリル樹脂等が好適に用いられる。また、スラリーにおけるバインダー樹脂の配合量としては、ガラスセラミックス組成物100質量部に対して5〜15質量部が好ましい。可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等を用いられる。また、溶剤としては、トルエン、キシレン、2−プロパノール、2−ブタノール等の有機溶剤が好適に用いられる。   A slurry is obtained by adding a binder resin and, if necessary, a plasticizer, a dispersant, a solvent and the like to the glass ceramic composition. As the binder resin, for example, polyvinyl butyral, acrylic resin or the like is preferably used. Moreover, as a compounding quantity of binder resin in a slurry, 5-15 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of glass ceramic compositions. As the plasticizer, for example, dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, butyl benzyl phthalate and the like are used. Moreover, as a solvent, organic solvents, such as toluene, xylene, 2-propanol, 2-butanol, are used suitably.

得られたスラリーを、ドクターブレード法等により、焼成後の形状・膜厚が上記所望の範囲内となるような所定の形状、膜厚のシート状に成形し、乾燥させることで上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3が作製される。   The obtained slurry is formed into a sheet having a predetermined shape and film thickness such that the shape and film thickness after firing are within the above desired range by a doctor blade method or the like, and dried to form the upper green sheet 2a. And the frame green sheet 3 is produced.

(面積収縮率の低減方法)
次に、上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3よりも面積収縮率が小さい下側グリーンシート2bの作製について説明する。下側グリーンシート2bは、例えば、上記上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3の作製において、ガラスセラミックス組成物の組成を調整する、スラリーにおけるバインダー樹脂の配合量を調整する、シート状に成形した後にプレス加工を施す等の方法により、これらより面積収縮率が小さいグリーンシートとして作製できる。これらの面積収縮率の低減方法は、1種を単独で行ってもよく、また2種以上の方法を併用してもよい。また、これ以外の方法であっても、グリーンシートの面積収縮率を精度よく低減できる方法であれば、特に制限なく採用できる。
(Method for reducing area shrinkage)
Next, the production of the lower green sheet 2b having a smaller area shrinkage rate than the upper green sheet 2a and the frame green sheet 3 will be described. The lower green sheet 2b is formed into a sheet shape, for example, in the preparation of the upper green sheet 2a and the frame green sheet 3, the composition of the glass ceramic composition is adjusted, and the blending amount of the binder resin in the slurry is adjusted. The sheet can be produced as a green sheet having a smaller area shrinkage rate by a method such as press working later. One of these methods for reducing the area shrinkage rate may be performed alone, or two or more methods may be used in combination. In addition, any other method can be used without particular limitation as long as it can accurately reduce the area shrinkage rate of the green sheet.

<ガラスセラミックス組成物の調整>
下側グリーンシート2bは、ガラスセラミックス組成物として上記上側グリーンシート2aに用いるガラスセラミックス組成物に比べてセラミックス粉末の配合量が多いものを用いることで、上記上側グリーンシート2aより面積収縮率が低いグリーンシートとすることができる。上記の好ましいガラスセラミックス組成物における組成のようにセラミックス粉末としてアルミナ粉末とジルコニア粉末の両方を用いる場合、アルミナ粉末のみの、またはジルコニア粉末のみの配合量を増加してもよいし、その両方の量を増加してもよい。ガラスセラミックス組成物におけるガラス粉末の配合量については、セラミックス粉末の配合量を増やした分を減ずればよい。
<Adjustment of glass ceramic composition>
The lower green sheet 2b has a lower area shrinkage than the upper green sheet 2a by using a glass ceramic composition having a larger amount of ceramic powder than the glass ceramic composition used for the upper green sheet 2a. It can be a green sheet. When both alumina powder and zirconia powder are used as the ceramic powder as in the preferred glass ceramic composition described above, the amount of alumina powder alone or zirconia powder alone may be increased, or the amount of both May be increased. About the compounding quantity of the glass powder in a glass ceramic composition, the part which increased the compounding quantity of the ceramic powder should just be reduced.

上記の通り、素子基板1において、基体2の主面21の面積が16〜25mm、凹部4の底面24の面積が基体2の主面21の面積の50〜70%であり、基体2と枠体3を合わせた素子基板1の厚さTが0.6〜1.2mm、かつ基体2の厚さt2が素子基板1の厚さTの40〜60%であり、下側グリーンシートの焼成後の厚さ、すなわち、基体下層部2bの厚さt2bが素子基板1の厚さTの10〜20%である場合、上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3の面積収縮率よりも0.2〜1.0%低い面積収縮率の下側グリーンシート2bが好ましい。
例えば、このような面積収縮率の下側グリーンシート2bを、焼結後のLTCCについても強度を十分に保持した状態で得るためには、ガラスセラミックス組成物全量に対するセラミックス粉末の配合量を、質量比で、上側グリーンシート2aに用いるセラミックス粉末の配合量の1.05〜1.16倍とすることが好ましい。
As described above, in the element substrate 1, the area of the main surface 21 of the base 2 is 16 to 25 mm 2 , and the area of the bottom surface 24 of the recess 4 is 50 to 70% of the area of the main surface 21 of the base 2. The thickness T of the element substrate 1 combined with the frame 3 is 0.6 to 1.2 mm, the thickness t2 of the base 2 is 40 to 60% of the thickness T of the element substrate 1, and the lower green sheet When the thickness after firing, that is, the thickness t2b of the base lower layer portion 2b is 10 to 20% of the thickness T of the element substrate 1, it is 0 than the area shrinkage rate of the upper green sheet 2a and the frame green sheet 3. The lower green sheet 2b having a lower area shrinkage of 2 to 1.0% is preferable.
For example, in order to obtain the lower green sheet 2b having such an area shrinkage rate in a state where the strength of the LTCC after sintering is sufficiently maintained, the amount of the ceramic powder blended with respect to the total amount of the glass ceramic composition is The ratio is preferably 1.05 to 1.16 times the blending amount of the ceramic powder used for the upper green sheet 2a.

また、例えば、上記素子基板1において、基体下層部2bの厚さt2bを素子基板1の厚さTの10%とした場合、上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3の面積収縮率よりも0.4〜1.0%低い面積収縮率の下側グリーンシート2bが好ましく、この場合には、ガラスセラミックス組成物全量に対するセラミックス粉末の配合量を、質量比で、上側グリーンシート2aに用いるセラミックス粉末の配合量の1.05〜1.16倍とすることが好ましい。   Further, for example, in the element substrate 1, when the thickness t2b of the base lower layer portion 2b is 10% of the thickness T of the element substrate 1, the area shrinkage rate of the upper green sheet 2a and the frame green sheet 3 is 0. The lower green sheet 2b having a lower area shrinkage of 4 to 1.0% is preferable, and in this case, the ceramic powder used for the upper green sheet 2a in a mass ratio of the amount of the ceramic powder to the total amount of the glass ceramic composition. It is preferable to set it as 1.05-1.16 times the compounding quantity of.

ここで、ガラスセラミックス組成物におけるセラミックス粉末とガラス粉末の配合割合やセラミックス粉末におけるアルミナ粉末とジルコニア粉末の配合割合は、下側グリーンシート2bに用いるガラスセラミックス組成物においても、上側グリーンシート2aで例示した好ましい範囲内にあることが好ましい。したがって、下側グリーンシート2bの面積収縮率をガラスセラミックス組成物における組成を調整することで行う場合には、これを考慮して、上側グリーンシート2aのガラスセラミックス組成物の組成を上記範囲内でセラミックス粉末の配合量が低い側に調整しておくことが好ましい。   Here, the mixing ratio of the ceramic powder and the glass powder in the glass ceramic composition and the mixing ratio of the alumina powder and the zirconia powder in the ceramic powder are also exemplified in the upper green sheet 2a in the glass ceramic composition used for the lower green sheet 2b. It is preferable to be within the preferable range. Therefore, when the area shrinkage rate of the lower green sheet 2b is adjusted by adjusting the composition of the glass ceramic composition, the composition of the glass ceramic composition of the upper green sheet 2a is within the above range in consideration of this. It is preferable to adjust the amount of the ceramic powder to the low side.

<スラリーの調整>
下側グリーンシート2bは、スラリーとして上記上側グリーンシート2aに用いるスラリーに比べてバインダー樹脂の配合量が少ないものを用いることで、上記上側グリーンシート2aより面積収縮率が低いグリーンシートとすることができる。
<Slurry adjustment>
The lower green sheet 2b may be a green sheet having a lower area shrinkage than the upper green sheet 2a by using a lower green sheet 2b having a smaller amount of binder resin than the slurry used for the upper green sheet 2a. it can.

例えば、上記同様の素子基板1において、上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3の面積収縮率よりも0.2〜1.0%低い面積収縮率の下側グリーンシート2bを、グリーンシート間の密着性を十分に確保した状態で得るためには、スラリー中のガラスセラミックス組成物100質量部に対するバインダー樹脂の配合量を、質量比で、上側グリーンシート2aに用いるバインダー樹脂の配合量の0.88〜0.94倍とすることが好ましい。   For example, in the element substrate 1 similar to the above, the lower green sheet 2b having an area shrinkage rate that is 0.2 to 1.0% lower than the area shrinkage rate of the upper green sheet 2a and the frame green sheet 3 is set between the green sheets. In order to obtain in a state in which the adhesion is sufficiently ensured, the blending amount of the binder resin with respect to 100 parts by mass of the glass ceramic composition in the slurry is, in mass ratio, 0. 0 of the blending amount of the binder resin used for the upper green sheet 2a. It is preferable to be 88 to 0.94 times.

また、例えば、上記素子基板1において、基体下層部2bの厚さt2bを素子基板1の厚さTの10%とした場合、上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3の面積収縮率よりも0.4〜1.0%低い面積収縮率の下側グリーンシート2bが好ましく、この場合には、スラリー中のガラスセラミックス組成物100質量部に対するバインダー樹脂の配合量を、質量比で、上側グリーンシート2aに用いるバインダー樹脂の配合量の0.88〜0.94倍とすることが好ましい。   Further, for example, in the element substrate 1, when the thickness t2b of the base lower layer portion 2b is 10% of the thickness T of the element substrate 1, the area shrinkage rate of the upper green sheet 2a and the frame green sheet 3 is 0. The lower green sheet 2b having a lower area shrinkage of 4 to 1.0% is preferable. In this case, the amount of binder resin added to 100 parts by mass of the glass-ceramic composition in the slurry is expressed in terms of mass ratio. It is preferably 0.88 to 0.94 times the blending amount of the binder resin used in 2a.

ここで、スラリーにおけるガラスセラミックス組成物とバインダー樹脂の配合割合は、下側グリーンシート2bに用いるスラリーにおいても、上側グリーンシート2aで例示した好ましい範囲内にあることが好ましい。したがって、下側グリーンシート2bの面積収縮率をスラリーにおける組成の調整で行う場合には、これを考慮して、上側グリーンシート2aのスラリーの組成を上記範囲内でバインダー樹脂の配合量が高い側に調整しておくことが好ましい。   Here, the blending ratio of the glass ceramic composition and the binder resin in the slurry is preferably within the preferred range exemplified for the upper green sheet 2a even in the slurry used for the lower green sheet 2b. Therefore, when the area shrinkage rate of the lower green sheet 2b is adjusted by adjusting the composition of the slurry, considering this, the composition of the slurry of the upper green sheet 2a is within the above range and the amount of binder resin is high. It is preferable to make adjustments.

<プレス加工>
下側グリーンシート2bは、上記スラリーをシート状に成形した後にプレス加工を施してグリーンシートの充填密度を上げることで、上記上側グリーンシート2aより面積収縮率が低いグリーンシートとして、作製できる。
ここで、以下の(C)の積層工程において、下側グリーンシート2b、上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3を積層する場合、通常、LTCC用のグリーンシートを積層するのと同様に熱圧着する方法が採られる。この(C)積層工程の際の熱圧着の圧力条件よりも高い圧力で、上記スラリーをシート状に成形したグリーンシートをプレス加工することで、下側グリーンシート2bとすることが好ましい。
<Press processing>
The lower green sheet 2b can be produced as a green sheet having a lower area shrinkage than the upper green sheet 2a by forming the slurry into a sheet and then pressing to increase the packing density of the green sheet.
Here, when the lower green sheet 2b, the upper green sheet 2a, and the frame green sheet 3 are stacked in the stacking step of (C) below, usually, thermocompression bonding is performed in the same manner as stacking a green sheet for LTCC. The method to do is taken. The lower green sheet 2b is preferably formed by pressing a green sheet obtained by forming the slurry into a sheet shape at a pressure higher than the pressure condition for thermocompression bonding in the (C) lamination step.

例えば、(C)積層工程における熱圧着の具体的な条件としては、基体2の主面21の面積が16〜25mm、凹部4の底面24の面積が基体2の主面21の面積の
50〜70%であり、基体2と枠体3を合わせた素子基板1の厚さTが0.6〜1.2mm、かつ基体2の厚さt2が素子基板1の厚さTの40〜60%であり、基体下層部2bの厚さt2bが素子基板1の厚さTの10〜20%である素子基板1を用いた場合には、等方圧加圧の温間等方圧加圧(WIP:warm isostatic press)方式の水圧プレスで、50〜80℃、10〜30MPaの条件で熱圧着することが好ましい。
For example, specific conditions for thermocompression bonding in the (C) laminating step are as follows: the area of the main surface 21 of the substrate 2 is 16 to 25 mm 2 , and the area of the bottom surface 24 of the recess 4 is 50 of the area of the main surface 21 of the substrate 2. The thickness T of the element substrate 1 including the base 2 and the frame 3 is 0.6 to 1.2 mm, and the thickness t2 of the base 2 is 40 to 60 of the thickness T of the element substrate 1. %, And when the element substrate 1 in which the thickness t2b of the base lower layer portion 2b is 10 to 20% of the thickness T of the element substrate 1 is used, isotropic pressure is applied under the warm isotropic pressure. It is preferable to perform thermocompression bonding under conditions of 50 to 80 ° C. and 10 to 30 MPa with a hydraulic press of a (WIP: warm isostatic press) method.

ここで、(C)積層工程における熱圧着を50〜80℃、10〜30MPaで行う場合、上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3の面積収縮率よりも0.2〜1.0%低い面積収縮率の下側グリーンシート2bを、グリーンシート間の密着性を十分に確保した状態で得るためには、上記スラリーをシート状に成形したグリーンシートを、上記温度と同じ温度で、かつ上記圧力の1.5〜2倍の圧力条件で温間等方圧加圧処理することが好ましい。   Here, when the thermocompression bonding in the (C) lamination step is performed at 50 to 80 ° C. and 10 to 30 MPa, the area is 0.2 to 1.0% lower than the area shrinkage rate of the upper green sheet 2a and the frame green sheet 3 In order to obtain the lower green sheet 2b having a shrinkage rate in a state in which the adhesion between the green sheets is sufficiently ensured, the green sheet obtained by forming the slurry into a sheet shape is heated at the same temperature as the above temperature. It is preferable to perform warm isostatic pressing under a pressure condition of 1.5 to 2 times.

また、例えば、上記素子基板1において、基体下層部2bの厚さt2bを素子基板1の厚さTの10%とした場合、上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3の面積収縮率よりも0.4〜1.0%低い面積収縮率の下側グリーンシート2bが好ましく、この場合に(C)積層工程における熱圧着を50〜80℃、10〜30MPaで行う場合は、上記スラリーをシート状に成形したグリーンシートを、上記温度と同じ温度で、かつ上記圧力の1.5〜2倍の圧力条件で温間等方圧加圧処理することが好ましい。   Further, for example, in the element substrate 1, when the thickness t2b of the base lower layer portion 2b is 10% of the thickness T of the element substrate 1, the area shrinkage rate of the upper green sheet 2a and the frame green sheet 3 is 0. The lower green sheet 2b having a lower area shrinkage of 4 to 1.0% is preferable. In this case, when the thermocompression bonding in the (C) lamination step is performed at 50 to 80 ° C. and 10 to 30 MPa, the slurry is formed into a sheet shape. It is preferable to subject the green sheet formed into a warm isotropic pressure to the same temperature as that described above and 1.5 to 2 times the pressure.

(B)金属ペースト層形成工程
(B)工程では、上記で得られた基体2を構成するための上側グリーンシート2aおよび下側グリーンシート2bに、以下の方法で配線導体用ペースト層(素子接続端子用ペースト層5、外部接続端子用ペースト層6、および貫通導体用ペースト層7)およびサーマルビア用金属ペースト層8等の金属ペースト層を形成する。
(B) Metal paste layer forming step In the step (B), the wiring conductor paste layer (element connection) is formed on the upper green sheet 2a and the lower green sheet 2b for constituting the base 2 obtained above by the following method. Metal paste layers such as the terminal paste layer 5, the external connection terminal paste layer 6, the through conductor paste layer 7) and the thermal via metal paste layer 8 are formed.

上側グリーンシート2aおよび下側グリーンシート2bには、まず、金属ペーストを用いて貫通導体用ペースト層7およびサーマルビア用金属ペースト層8を形成する。具体的には、上側グリーンシート2aおよび下側グリーンシート2bの上記所定位置に、それぞれ一対の貫通導体7を配設するための上面から下面に貫通する一対の貫通孔とサーマルビア8を配設するための貫通孔を作製し、これらの貫通孔をそれぞれ充填するように貫通導体用ペースト層7およびサーマルビア用金属ペースト層8を形成する。   First, a through conductor paste layer 7 and a thermal via metal paste layer 8 are formed on the upper green sheet 2a and the lower green sheet 2b using a metal paste. Specifically, a pair of through-holes and thermal vias 8 penetrating from the upper surface to the lower surface for disposing a pair of through conductors 7 are disposed at the predetermined positions of the upper green sheet 2a and the lower green sheet 2b, respectively. Through-holes for forming the through-conductor are formed, and the through-conductor paste layer 7 and the thermal via metal paste layer 8 are formed so as to fill these through-holes.

次いで、上側グリーンシート2aの上面、すなわち基体2の主面21となる面に貫通導体用ペースト層7を覆うように上記所定の形状の素子接続端子用ペースト層5を形成する。また、下側グリーンシート2bの下面、すなわち基体2の裏面23となる面に貫通導体用ペースト層7と電気的に接続する一対の外部接続端子用ペースト層6を形成する。なお、一対の外部接続端子用金属ペースト層6のうちの一方は、上記サーマルビア用金属ペースト層8の下端部に接するように形成する。こうして金属ペースト層付きの上側グリーンシート2aおよび下側グリーンシート2bが得られる。なお、図示されていないが、積層のための位置合わせの印をこれらのグリーンシートに形成してもよい。   Next, the element connection terminal paste layer 5 having the predetermined shape is formed so as to cover the through conductor paste layer 7 on the upper surface of the upper green sheet 2 a, that is, the surface to be the main surface 21 of the base 2. Also, a pair of external connection terminal paste layers 6 that are electrically connected to the through conductor paste layer 7 are formed on the lower surface of the lower green sheet 2 b, that is, the surface that becomes the back surface 23 of the base 2. One of the pair of external connection terminal metal paste layers 6 is formed in contact with the lower end of the thermal via metal paste layer 8. Thus, an upper green sheet 2a and a lower green sheet 2b with a metal paste layer are obtained. Although not shown, alignment marks for stacking may be formed on these green sheets.

金属ペーストとしては、例えば銅、銀、金等を主成分とする金属粉末に、エチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤、添加剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。なお、上記金属粉末としては、銀からなる金属粉末、銀と白金または銀とパラジウムからなる金属粉末が好ましく用いられる。また、球状の銀粒子の表面に、リン酸化物とイットリウム酸化物とを被着させた複合銀粉末も使用できる。   As the metal paste, for example, a paste obtained by adding a vehicle such as ethyl cellulose to a metal powder mainly composed of copper, silver, gold, or the like, and a solvent, an additive, or the like as necessary can be used. In addition, as said metal powder, the metal powder which consists of silver, the metal powder which consists of silver and platinum or silver and palladium is used preferably. A composite silver powder in which phosphorous oxide and yttrium oxide are deposited on the surface of spherical silver particles can also be used.

素子接続端子用ペースト層5、外部接続端子用ペースト層6、貫通導体用ペースト層7およびサーマルビア用金属ペースト層8の形成方法としては、上記金属ペーストをスクリーン印刷法により塗布、充填する方法が挙げられる。素子接続端子用ペースト層5および外部接続端子用ペースト層6の膜厚は、最終的に得られる素子接続端子5および外部接続端子6の膜厚が所定の膜厚となるように調整される。   As a method for forming the element connection terminal paste layer 5, the external connection terminal paste layer 6, the through conductor paste layer 7 and the thermal via metal paste layer 8, there is a method of applying and filling the metal paste by screen printing. Can be mentioned. The film thicknesses of the element connection terminal paste layer 5 and the external connection terminal paste layer 6 are adjusted so that the finally obtained element connection terminals 5 and external connection terminals 6 have a predetermined film thickness.

(C)積層工程
上記(B)工程で得られた、各種金属ペースト層が形成された基体2を構成するための下側グリーンシート2b上に上側グリーンシート2aを重ね合わせ、さらにその上に、上記(A)工程で作製した枠体グリーンシート3を重ね合わせて、全体を熱圧着することで未焼成素子基板1を得る
(C) Laminating step The upper green sheet 2a is overlaid on the lower green sheet 2b for forming the substrate 2 on which various metal paste layers are formed, obtained in the step (B), and further, The green body sheet 3 produced in the step (A) is overlapped and the whole is thermocompression bonded to obtain the unfired element substrate 1.

熱圧着は、セラミックスグリーンシートを積層して一体化する方法として、一般的に用いられる方法である。通常は、加圧対象物を全方向から均一な圧力(等方圧力)で加圧することでグリーンシート同士を強固に接合された状態とするために、等方圧加圧が用いられる。また、上記と同様の理由から、好ましくは、温間等方圧加圧(WIP:warm isostatic press)方式が用いられる。温間等方圧加圧方式(以下、WIP方式ともいう)は、具体的には、温水等の加温した流体ないし液体を圧力媒体とし、グリーンシート積層体にこの圧力媒体を介して高圧の等方圧力を加えることにより、積層したグリーンシート同士を全方位から等しい圧力で圧着させるものである。   Thermocompression bonding is a commonly used method for laminating and integrating ceramic green sheets. Usually, isotropic pressure is used to pressurize the object to be pressed with a uniform pressure (isotropic pressure) from all directions so that the green sheets are firmly joined to each other. For the same reason as described above, a warm isostatic press (WIP) system is preferably used. Specifically, the warm isostatic pressurization method (hereinafter also referred to as the WIP method) uses a heated fluid or liquid such as warm water as a pressure medium, and the green sheet laminate is pressurized via this pressure medium. By applying an isotropic pressure, the stacked green sheets are pressure-bonded with equal pressure from all directions.

WIP方式の等方圧加圧によるグリーンシート積層体の熱圧着において、温度条件は、上記3種のグリーンシートが含有するバインダー樹脂のガラス転移点を超えガラス転移点より20℃高い温度以下の温度範囲が好ましい。例えば、バインダー樹脂として、ポリビニルブチラールやアクリル樹脂等を用いた場合には、好ましい温度範囲は概ね50〜80℃の間である。また、圧力条件としては、10〜30MPaの圧力範囲が好ましく、15〜25MPaがより好ましい。ただし、下側グリーンシート2bの面積収縮率の調整を、プレス加工により行った場合は、そのプレス加工の圧力の1/1.5〜1/2の圧力範囲でWIP方式による等方圧加圧を行う。等方圧加圧時間は概ね3〜20分間が好ましい。   In the thermocompression bonding of the green sheet laminate by isotropic pressure pressing in the WIP method, the temperature condition is a temperature not exceeding the glass transition point of the binder resin contained in the above three types of green sheets and not higher than the glass transition point by 20 ° C. A range is preferred. For example, when polyvinyl butyral, acrylic resin, or the like is used as the binder resin, the preferred temperature range is generally between 50 and 80 ° C. Moreover, as a pressure condition, the pressure range of 10-30 MPa is preferable, and 15-25 MPa is more preferable. However, when the area shrinkage rate of the lower green sheet 2b is adjusted by pressing, isotropic pressure is applied by the WIP method within a pressure range of 1 / 1.5 to 1/2 of the pressure of the pressing. I do. The isotropic pressure is preferably about 3 to 20 minutes.

(D)焼成工程
上記(C)工程後、得られた未焼成素子基板1について、必要に応じてバインダー樹脂等を除去するための脱脂を行い、ガラスセラミックス組成物等を焼結させるための焼成を行う。一般的に焼成温度は800〜930℃とされる。
(D) Firing Step After the step (C), the obtained unfired element substrate 1 is degreased to remove the binder resin and the like as necessary, and fired to sinter the glass ceramic composition and the like. I do. Generally, the firing temperature is 800 to 930 ° C.

脱脂条件は、例えば500℃以上600℃以下の温度で1時間以上10時間以下保持する。脱脂温度が500℃未満もしくは脱脂時間が1時間未満の場合、バインダー樹脂等を十分に除去できないおそれがある。一方、脱脂温度は600℃程度、脱脂時間は10時間程度とすれば、十分にバインダー樹脂等を除去でき、これを超えるとかえって生産性等が低下するおそれがある。   The degreasing conditions are, for example, maintained at a temperature of 500 ° C. or more and 600 ° C. or less for 1 hour or more and 10 hours or less. When the degreasing temperature is less than 500 ° C. or the degreasing time is less than 1 hour, the binder resin or the like may not be sufficiently removed. On the other hand, if the degreasing temperature is about 600 ° C. and the degreasing time is about 10 hours, the binder resin or the like can be sufficiently removed, and if it exceeds this, the productivity may be lowered.

また、焼成は、基体2および枠体3の緻密な構造の獲得と生産性を考慮して、好ましくは800℃〜930℃の温度範囲で適宜時間を調整する。具体的には、850℃以上900℃以下の温度で20分以上60分以下保持することが好ましく、特に860℃以上880℃以下の温度で行うことが好ましい。焼成温度が800℃未満では、基体2および枠体3が緻密な構造として得られないおそれがある。一方、焼成温度は930℃を超えると基体が変形するなど生産性等が低下するおそれがある。また、上記配線導体用やサーマルビア用の金属ペーストとして、銀を主成分とする金属粉末を含有する金属ペーストを用いた場合、焼成温度が880℃を超えると、過度に軟化するために所定の形状を維持できなくなるおそれがある。   Further, in the firing, considering the acquisition of the dense structure of the base 2 and the frame 3 and the productivity, the time is preferably adjusted appropriately in the temperature range of 800 ° C to 930 ° C. Specifically, it is preferable to hold at a temperature of 850 ° C. or higher and 900 ° C. or lower for 20 minutes or longer and 60 minutes or shorter, particularly preferably at a temperature of 860 ° C. or higher and 880 ° C. or lower. If the firing temperature is less than 800 ° C., the base 2 and the frame 3 may not be obtained as a dense structure. On the other hand, if the firing temperature exceeds 930 ° C., the substrate may be deformed and the productivity may decrease. Further, when a metal paste containing a metal powder containing silver as a main component is used as the metal paste for the wiring conductor or thermal via, when the firing temperature exceeds 880 ° C., the metal paste is excessively softened. The shape may not be maintained.

このようにして、未焼成素子基板1が焼成され素子基板1が得られるが、焼成後、必要に応じて素子接続端子5および外部接続端子6の全体を被覆するように、上に説明した、ニッケルメッキ、クロムメッキ、銀メッキ、ニッケル/銀メッキ、金メッキ、ニッケル/金メッキ等の通常、発光素子用基板において導体保護用に用いられる導電性保護層をそれぞれ配設できる。これらのうちでも、ニッケル/金メッキが好ましく用いられ、例えば、ニッケルメッキ層はスルファミン酸ニッケル浴等を使用して、金メッキ層はシアン化金カリウム浴等を使用して、それぞれ電解メッキによって形成できる。   In this way, the unfired element substrate 1 is fired to obtain the element substrate 1, and after firing, as described above, the whole of the element connection terminals 5 and the external connection terminals 6 are covered as necessary. In general, a conductive protective layer used for conductor protection in a substrate for a light emitting element, such as nickel plating, chrome plating, silver plating, nickel / silver plating, gold plating, and nickel / gold plating, can be provided. Of these, nickel / gold plating is preferably used. For example, the nickel plating layer can be formed by electrolytic plating using a nickel sulfamate bath or the like, and the gold plating layer using a potassium gold cyanide bath or the like.

以上、本発明の素子基板の実施形態の一例について、その製造方法を説明したが、基体2を構成するための上側グリーンシート2aおよび下側グリーンシート2b、枠体グリーンシート3等は必ずしも単一のグリーンシートからなる必要はなく、上記面積収縮率の条件を満たす限りにおいて複数枚のグリーンシートを積層したものであってもよい。また、各部の形成順序等についても、素子基板の製造が可能な限度において適宜変更できる。   As mentioned above, although the manufacturing method was demonstrated about an example of embodiment of the element substrate of this invention, the upper side green sheet 2a and the lower side green sheet 2b for comprising the base | substrate 2, the frame body green sheet 3, etc. are not necessarily single. The green sheets need not be formed, and a plurality of green sheets may be laminated as long as the area shrinkage rate is satisfied. Further, the order of forming each part can be changed as appropriate as long as the element substrate can be manufactured.

なお、本発明の素子基板は、そのサイズにより、通常、素子基板のような配線基板を作製する際に用いられる、多数個取りの連結基板を作製し、これを分割する工程を得て個々の配線基板を作製する方法により作製されてもよい。その場合、分割のタイミングは、上記焼成後であれば、発光素子を搭載する前でもよいし、発光素子搭載後、プリント配線基板等に半田固定・実装される前でもよい。   In addition, the element substrate of the present invention is usually used when producing a wiring substrate such as an element substrate depending on its size, and a multi-piece connection substrate is produced, and a process for dividing the substrate is obtained. You may produce by the method of producing a wiring board. In that case, as long as the timing of division is after the firing, it may be before the light emitting element is mounted, or after the light emitting element is mounted, before the solder fixing and mounting to the printed wiring board or the like.

無機絶縁材料としてLTCCを用いた本発明の素子基板、その製造方法、および発光装置について上に説明したが、以下に無機絶縁材料としてアルミナセラミックスを用いた場合の、本発明の素子基板の実施形態について構成と製造方法を簡単に説明する。   Although the element substrate of the present invention using LTCC as the inorganic insulating material, the manufacturing method thereof, and the light emitting device have been described above, the embodiment of the element substrate of the present invention when alumina ceramic is used as the inorganic insulating material is described below. The structure and manufacturing method will be briefly described.

例えば、図2に示すLTCCを用いた素子基板1と同様の素子基板を、アルミナセラミックスを用いて作製する場合、下側グリーンシート2bの面積収縮率を、上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3の面積収縮率よりも低く設計する方法としては、下側グリーンシート2bについて、スラリー中のバインダー樹脂量を低減する、積層工程の加圧条件以上の圧力でプレス加工する等の方法が挙げられる。また、このようなアルミナセラミックスを用いた素子基板は、例えば、以下のようにして製造できる。   For example, when an element substrate similar to the element substrate 1 using LTCC shown in FIG. 2 is manufactured using alumina ceramics, the area shrinkage ratio of the lower green sheet 2b is set to the upper green sheet 2a and the frame green sheet 3. Examples of a method of designing lower than the area shrinkage rate include a method of reducing the amount of the binder resin in the slurry for the lower green sheet 2b, or pressing with a pressure equal to or higher than the pressurizing condition of the lamination process. An element substrate using such alumina ceramics can be manufactured, for example, as follows.

(A’)グリーンシート作製工程
ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物(LTCC用組成物)にかえて、アルミナを主成分としたアルミナセラミックス用組成物を用いて、上記(A)グリーンシート作製工程と同様の工程を経て、基体の上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3を得る。
(A ′) Green sheet production process In place of the glass ceramic composition (LTCC composition) containing glass powder and ceramic powder, the above-mentioned (A) green The upper green sheet 2a and the frame green sheet 3 are obtained through the same process as the sheet manufacturing process.

具体的には、アルミナを主成分とするアルミナセラミックス用組成物として、アルミナセラミックスを作製する際に通常用いるのと同様のアルミナセラミックス用組成物を準備する。このアルミナセラミックス用組成物に、LTCC用のスラリーを作製するのと同様にしてバインダー樹脂、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加することによりスラリーを得、該スラリーを、ドクターブレード法等により、焼成後の形状・膜厚が上記所望の範囲内となるような所定の形状、膜厚のシート状に成形し、乾燥させることで上側グリーンシート2aおよび枠体グリーンシート3が作製される。   Specifically, as the composition for alumina ceramics mainly composed of alumina, the same composition for alumina ceramics that is usually used when preparing alumina ceramics is prepared. A slurry is obtained by adding a binder resin and, if necessary, a plasticizer, a dispersant, a solvent, and the like to the composition for alumina ceramics in the same manner as in preparing a slurry for LTCC. The upper green sheet 2a and the frame green sheet 3 are produced by molding into a sheet shape having a predetermined shape and film thickness so that the shape and film thickness after firing are within the above desired range by a method, etc. Is done.

下側グリーンシート2bは、上記上側グリーンシート2aを作製する際のスラリー中のバインダー樹脂量を低減することで、上側グリーンシート2aに比べて面積収縮率の小さいグリーンシートとして、作製できる。上側グリーンシート2aに対する下側グリーンシート2bの面積収縮率の低減量は上記LTCCの場合と同様とでき、それを達成するためのスラリーにおけるバインダー樹脂量の低減割合も同様とできる。   The lower green sheet 2b can be produced as a green sheet having a smaller area shrinkage than the upper green sheet 2a by reducing the amount of binder resin in the slurry when the upper green sheet 2a is produced. The amount of reduction in the area shrinkage rate of the lower green sheet 2b relative to the upper green sheet 2a can be the same as in the case of the LTCC, and the reduction rate of the binder resin amount in the slurry to achieve this can be the same.

また、下側グリーンシート2bを、スラリーをシート状に成形した後、プレス加工する条件についても、上記LTCCの場合と同様にして調整すればよく、これにより上側グリーンシート2aに対する面積収縮率の低減量が適度に調整された下側グリーンシート2bを作製できる。   Further, the conditions for pressing the lower green sheet 2b after the slurry is formed into a sheet shape may be adjusted in the same manner as in the case of the LTCC, thereby reducing the area shrinkage with respect to the upper green sheet 2a. The lower green sheet 2b whose amount is appropriately adjusted can be produced.

(B’)金属ペースト層形成工程
アルミナセラミックスを用いた素子基板の場合、配線導体層やサーマルビア等の金属層を構成する金属材料としては、タングステンやモリブデン等の高融点金属を主成分とする金属材料を用いる。すなわち、LTCC素子基板の作製で用いた銀を主成分とする金属ペーストにかえて、タングステンやモリブデン等の高融点金属を主成分とした、高耐熱の金属ペーストを作製して、上記(B)金属ペースト層形成工程と同様の工程を経る。このようにして、上記(A’)工程で得られた基体2を構成するための上側グリーンシート2aおよび下側グリーンシート2bに金属ペースト層を形成する。
(B ′) Metal paste layer forming step In the case of an element substrate using alumina ceramics, the metal material constituting the metal layer such as the wiring conductor layer and the thermal via is mainly composed of a refractory metal such as tungsten or molybdenum. A metal material is used. That is, in place of the silver-based metal paste used in the production of the LTCC element substrate, a highly heat-resistant metal paste containing a refractory metal such as tungsten or molybdenum as a main component was prepared, and the above (B) The same process as the metal paste layer forming process is performed. Thus, a metal paste layer is formed on the upper green sheet 2a and the lower green sheet 2b for constituting the base 2 obtained in the step (A ′).

(C’)積層工程
上記(C)積層と同様の工程を経て、未焼成素子基板1を得る。
(C ′) Lamination Step An unfired element substrate 1 is obtained through the same steps as in the above (C) lamination.

(D’)焼成工程
上記(C’)工程後、得られた未焼成素子基板1について、必要に応じてバインダー樹脂等を除去するための脱脂を行い、アルミナセラミックス用組成物等を焼結させるための焼成を行う。一般的に焼成温度は1400〜1700℃とされる。脱脂は、例えば、200℃以上500℃以下の温度で約1時間以上10時間以下保持する条件が好ましい。焼成は、例えば、1400℃以上1700℃以下の温度で数時間保持する条件が好ましい。ただし、加熱時、特に焼成時に導体を酸化させないために、水素雰囲気などの還元雰囲気中もしくは、不活性ガス雰囲気中もしくは、真空中となる、非酸化性雰囲気を保った加熱をしなければならない。
(D ′) Firing Step After the step (C ′), the obtained unfired element substrate 1 is degreased to remove the binder resin and the like as necessary, and the alumina ceramic composition is sintered. For firing. Generally, the firing temperature is 1400-1700 ° C. For example, the degreasing is preferably performed under a condition of holding at a temperature of 200 ° C. to 500 ° C. for about 1 hour to 10 hours. For example, the firing is preferably performed at a temperature of 1400 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower for several hours. However, in order not to oxidize the conductor during heating, particularly during firing, heating must be performed while maintaining a non-oxidizing atmosphere in a reducing atmosphere such as a hydrogen atmosphere, an inert gas atmosphere, or a vacuum.

このようにして、未焼成素子基板1が焼成され素子基板1が得られる。得られた素子基板1の素子接続端子5および外部接続端子6に対して、必要に応じて、その全体を被覆するように、上記LTCCを用いた素子基板1と同様の導電性保護層を配設してもよい。   In this way, the unfired element substrate 1 is fired to obtain the element substrate 1. A conductive protective layer similar to that of the element substrate 1 using the LTCC is disposed on the element connection terminal 5 and the external connection terminal 6 of the obtained element substrate 1 so as to cover the whole as necessary. You may set up.

以下に、本発明の実施例を説明する。なお本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下に説明する方法で、図2に示すのと同様の構造の実施例および比較例の素子基板を作製した。なお、上記同様、焼成の前後で部材に用いる符号は同じものを用いた。   Examples of the present invention will be described below. The present invention is not limited to these examples. An element substrate of an example and a comparative example having the same structure as shown in FIG. 2 was manufactured by the method described below. In addition, the same code | symbol used for a member before and behind baking was used similarly to the above.

[ガラスセラミックス組成物の調製例]
以下の実施例および比較例のグリーンシートの作製に用いるガラス粉末を以下のようにして製造した。
SiOが60.4mol%、Bが15.6mol%、Alが6mol%、CaOが15mol%、KOが1mol%、NaOが2mol%となるようにガラス原料を配合、混合し、このガラス原料を白金ルツボに入れて1600℃で60分間溶融させた。その後、溶融状態のガラスを流し出し冷却した。得られたガラスをアルミナ製ボールミルにより40時間粉砕してD50が2.5μmのガラス粉末を製造した。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。
セラミックス粉末として、アルミナ粉末については、昭和電工社製、商品名:AL−45Hを、ジルコニア粉末については、第一稀元素化学工業社製、商品名:HSY−3F−Jを用いた。
[Example of preparation of glass ceramic composition]
The glass powder used for preparation of the green sheets of the following examples and comparative examples was produced as follows.
SiO 2 is 60.4mol%, B 2 O 3 is 15.6mol%, Al 2 O 3 is 6 mol%, CaO is 15mol%, K 2 O is 1 mol%, the glass raw material as Na 2 O is 2 mol% The glass raw material was put in a platinum crucible and melted at 1600 ° C. for 60 minutes. Thereafter, the molten glass was poured out and cooled. The obtained glass was pulverized with an alumina ball mill for 40 hours to produce a glass powder having a D 50 of 2.5 μm. In addition, ethyl alcohol was used as a solvent for pulverization.
As ceramic powder, the product name: AL-45H manufactured by Showa Denko KK was used for the alumina powder, and the product name: HSY-3F-J manufactured by Daiichi Rare Elemental Chemical Co., Ltd. was used for the zirconia powder.

上記ガラス粉末が35質量%、アルミナ粉末が40質量%、ジルコニア粉末が25質量%となるように配合し、混合することにより、ガラスセラミックス組成物Aを製造した。また、ガラス粉末が32質量%、アルミナ粉末が43質量%、ジルコニア粉末が25質量%となるように配合し、混合することにより、ガラスセラミックス組成物Bを製造した。さらに、ガラス粉末が32質量%、アルミナ粉末が40質量%、ジルコニア粉末が28質量%となるように配合し、混合することにより、ガラスセラミックス組成物Cを製造した。   The glass ceramic composition A was manufactured by mixing and mixing the above-mentioned glass powder at 35% by mass, alumina powder at 40% by mass, and zirconia powder at 25% by mass. Moreover, the glass ceramic composition B was manufactured by mix | blending and mixing so that a glass powder might be 32 mass%, an alumina powder might be 43 mass%, and a zirconia powder might be 25 mass%. Furthermore, the glass ceramic composition C was manufactured by mix | blending and mixing so that a glass powder might be 32 mass%, an alumina powder might be 40 mass%, and a zirconia powder might be 28 mass%.

[実施例1]
上記調製例で得られたガラスセラミックス組成物を用いて、素子基板1の基体2および枠体3を作製するための、上側グリーンシート2a、下側グリーンシート2b、枠体グリーンシート3を作製した。
まず、ガラスセラミックス組成物Aの50gに、有機溶剤(トルエン、キシレン、2−プロパノール、2−ブタノールを質量比4:2:2:1で混合したもの)の15g、可塑剤(フタル酸ジ−2−エチルヘキシル)の2.5g、バインダー樹脂としてのポリビニルブチラール(デンカ社製、商品名:PVK#3000K)の5g、さらに分散剤(ビックケミー社製、商品名:BYK180)の0.5gを配合し、混合してスラリーAを調製した。また、ガラスセラミックス組成物Aをガラスセラミックス組成物Bにかえた以外は上記同様にしてスラリーBを調製した。
[Example 1]
Using the glass ceramic composition obtained in the above preparation example, an upper green sheet 2a, a lower green sheet 2b, and a frame green sheet 3 for producing the base 2 and the frame 3 of the element substrate 1 were produced. .
First, 50 g of the glass ceramic composition A, 15 g of an organic solvent (toluene, xylene, 2-propanol, 2-butanol mixed in a mass ratio of 4: 2: 2: 1), a plasticizer (diphthalate di- 2.5 g of 2-ethylhexyl), 5 g of polyvinyl butyral (trade name: PVK # 3000K) as a binder resin, and 0.5 g of a dispersant (product name: BYK180, trade name: BYK180) are blended. The slurry A was prepared by mixing. A slurry B was prepared in the same manner as described above except that the glass ceramic composition A was replaced with the glass ceramic composition B.

このスラリーAをPETフィルム上にドクターブレード法により塗布し、乾燥させたグリーンシートを積層して、略平板状であって焼成後の厚さが0.4mmとなる上側グリーンシート2a、枠外の形状が上側グリーンシート2aと同様であり、枠内の形状が焼成後において直径4.4mmの略円形状あって、枠高さが0.5mmである枠体グリーンシート3を作製した。   The slurry A is applied on a PET film by a doctor blade method, and dried green sheets are laminated to form an upper green sheet 2a having a substantially flat plate shape with a thickness after firing of 0.4 mm. Was the same as the upper side green sheet 2a, and the frame body green sheet 3 having a substantially circular shape with a diameter of 4.4 mm after firing and a frame height of 0.5 mm was prepared.

また、スラリーBをPETフィルム上にドクターブレード法により塗布し、乾燥させたグリーンシートを積層して、略平板状であって焼成後の厚さが0.1mmとなる下側グリーンシート2bを作製した。
なお、本実施例においては、素子基板1を多数個取りの連結基板として製造し、後述の焼成後に、1個ずつに分割して、5mm×5mmの外寸の略正方形の素子基板1とした。以下の記載は、多数個取り連結基板のうちの、分割後、1個の素子基板1となる一区画について説明するものである。
Also, slurry B is applied on a PET film by a doctor blade method and dried green sheets are laminated to produce a lower green sheet 2b that is substantially flat and has a thickness after firing of 0.1 mm. did.
In this embodiment, the element substrate 1 is manufactured as a multi-piece connection substrate, and is divided into one after the firing, which will be described later, to form a substantially square element substrate 1 having an outer dimension of 5 mm × 5 mm. . The following description explains one section which becomes one element substrate 1 after the division among the multi-piece connection substrates.

一方、導電性粉末(大研化学工業社製、商品名:S550)、ビヒクルとしてのエチルセルロースを質量比85:15の割合で配合し、固形分が85質量%となるように溶剤としてのαテレピネオールに分散した後、磁器乳鉢中で1時間混練を行い、さらに三本ロールにて3回分散を行って金属ペーストを製造した。   On the other hand, conductive powder (manufactured by Daiken Chemical Industry Co., Ltd., trade name: S550) and ethyl cellulose as a vehicle are blended at a mass ratio of 85:15, and α-terpineol as a solvent so that the solid content is 85 mass%. Then, the mixture was kneaded in a porcelain mortar for 1 hour, and further dispersed three times with three rolls to produce a metal paste.

上側グリーンシート2aおよび下側グリーンシート2bについて、一対の貫通導体7に相当する部分、およびサーマルビア8に相当する部分に、孔空け機を用いて直径0.3mmの貫通孔、および縦・横のサイズが各1.0mmの貫通孔を形成し、スクリーン印刷法により上記で得られた金属ペーストを充填して貫通導体用ペースト層7およびサーマルビア用金属ペースト層8を形成した。   With respect to the upper green sheet 2a and the lower green sheet 2b, a portion corresponding to the pair of through conductors 7 and a portion corresponding to the thermal via 8 are formed in a through hole having a diameter of 0.3 mm by using a hole puncher, and vertical and horizontal Through-holes each having a size of 1.0 mm were formed, and the metal paste obtained above was filled by screen printing to form a through-conductor paste layer 7 and a thermal via metal paste layer 8.

次いで、上側グリーンシート2aの上面、すなわち基体2の主面21となる面に貫通導体用ペースト層7を覆うように上記所定の形状の素子接続端子用ペースト層5を形成した。また、下側グリーンシート2bの下面、すなわち基体2の裏面23となる面に貫通導体用ペースト層7と電気的に接続する一対の外部接続端子用ペースト層6を形成した。なお、一対の外部接続端子用ペースト層6のうちの一方は、上記サーマルビア用金属ペースト層8の下端部に接するように形成した。こうして金属ペースト層付きの上側グリーンシート2aおよび下側グリーンシート2bを得た。   Next, the element connection terminal paste layer 5 having the predetermined shape was formed so as to cover the through conductor paste layer 7 on the upper surface of the upper green sheet 2 a, that is, the surface to be the main surface 21 of the base 2. In addition, a pair of external connection terminal paste layers 6 that are electrically connected to the through conductor paste layer 7 were formed on the lower surface of the lower green sheet 2 b, that is, the surface to be the back surface 23 of the base 2. One of the pair of external connection terminal paste layers 6 was formed in contact with the lower end of the thermal via metal paste layer 8. Thus, an upper green sheet 2a and a lower green sheet 2b with a metal paste layer were obtained.

上記で得られた、各種金属ペースト層が形成された基体2を構成するための下側グリーンシート2b上に上側グリーンシート2aを重ね合わせ、さらにその上に、上記で作製した枠体グリーンシート3を重ね合わせて、全体を熱圧着することで未焼成多数個取り連結基板を得た。なお、熱圧着は、WIP方式の等方圧加圧により、温度70℃、圧力条件20MPa、加圧時間10分間の条件で行った。   The upper green sheet 2a is overlaid on the lower green sheet 2b for forming the base 2 on which the various metal paste layers are formed, and the frame green sheet 3 produced above is further formed thereon. And the whole was thermocompression bonded to obtain an unfired multi-piece connected substrate. The thermocompression bonding was performed under conditions of a temperature of 70 ° C., a pressure condition of 20 MPa, and a pressurization time of 10 minutes by WIP isotropic pressure.

上記で得られた未焼成多数個取り連結基板に、未焼成素子基板1の各区画が焼成後に5mm×5mmの外寸となるような分割用のカットラインを入れた後、550℃で5時間保持して脱脂を行い、さらに870℃で30分間保持して焼成を行って多数個取り連結基板を製造した。得られた多数個取り連結基板をカットラインに沿って分割して素子基板1を製造した。   After putting the cut line for dividing such that each section of the unfired element substrate 1 has an outer size of 5 mm × 5 mm after firing on the unfired multi-piece connection substrate obtained above, it is at 550 ° C. for 5 hours. Holding and degreasing, and holding at 870 ° C. for 30 minutes and firing were performed to produce a multi-piece connected substrate. The obtained multi-piece connection substrate was divided along the cut line to manufacture the element substrate 1.

得られた素子基板1について、素子基板1の断面が、図2(a)に示すX−X線を含むようにダイシングマシンを用いて分割し、図2(b)で示されるその破断面を観察し、測長顕微鏡によって基板本体2の上面の反り量を測定した。その結果を表1に示す。   The obtained element substrate 1 is divided by a dicing machine so that the cross section of the element substrate 1 includes the XX line shown in FIG. 2A, and the fracture surface shown in FIG. The amount of warpage of the upper surface of the substrate body 2 was measured with a length measuring microscope. The results are shown in Table 1.

また、スラリーAをPETフィルム上にドクターブレード法により塗布し、乾燥させたグリーンシートを積層して、主面の縦および横の長さが各40mm、厚さが1.0mmとなる上側グリーンシート2aの面積収縮率測定用のグリーンシートを作製した。これを素子基板1の焼成条件と同様の条件すなわち、550℃で5時間保持して脱脂を行い、さらに870℃で30分間保持して焼成を行った。焼成後の縦、横の長さをデジタルノギスにより測定し、面積Sa(mm)を求めた。上側グリーンシート2aの面積収縮率Daを、(1600−Sa)/1600×100として求めた。
同様にして下側グリーンシート2bの面積収縮率Dbを求め、Daとの差:Da−Dbを求めた。結果を表1に示す。
Also, slurry A is coated on a PET film by the doctor blade method and dried green sheets are laminated, and the upper and lower green sheets are 40 mm in length and 1.0 mm in length on the main surface and 1.0 mm in thickness. A green sheet for measuring the area shrinkage of 2a was prepared. This was degreased by holding at 550 ° C. for 5 hours under the same conditions as the firing conditions of the element substrate 1, and further holding at 870 ° C. for 30 minutes for baking. The vertical and horizontal lengths after firing were measured with a digital caliper to determine the area Sa (mm 2 ). The area shrinkage ratio Da of the upper green sheet 2a was determined as (1600−Sa) / 1600 × 100.
Similarly, the area shrinkage ratio Db of the lower green sheet 2b was obtained, and the difference from Da: Da-Db was obtained. The results are shown in Table 1.

[実施例2]
実施例1においてガラスセラミックス組成物Aのかわりにガラスセラミックス組成物Cを用いた以外は、スラリーAを調製するのと同様にしてスラリーCを調製した。下側グリーンシート2bの作製にスラリーCを用いた以外は、上記実施例1と同様にして素子基板1を製造した。得られた素子基板1について、実施例1と同様にして反り量を測定した。また、実施例1と同様にして下側グリーンシート2bの面積収縮率Dbと上側グリーンシート2aの面積収縮率Daの差:Da−Dbを求めた。結果を表1に示す。
[Example 2]
A slurry C was prepared in the same manner as the slurry A except that the glass ceramic composition C was used in place of the glass ceramic composition A in Example 1. An element substrate 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the slurry C was used to produce the lower green sheet 2b. About the obtained element substrate 1, the amount of warpage was measured in the same manner as in Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, the difference between the area shrinkage ratio Db of the lower green sheet 2b and the area shrinkage ratio Da of the upper green sheet 2a: Da-Db was obtained. The results are shown in Table 1.

[実施例3]
上記調製例で得られたガラスセラミックス組成物Aの50gに、有機溶剤(トルエン、キシレン、2−プロパノール、2−ブタノールを質量比4:2:2:1で混合したもの)の15g、可塑剤(フタル酸ジ−2−エチルヘキシル)の2.5g、バインダー樹脂としてのポリビニルブチラール(デンカ社製、商品名:PVK#3000K)の4.5g、さらに分散剤(ビックケミー社製、商品名:BYK180)の0.5gを配合し、混合してスラリーDを調製した。下側グリーンシート2bの作製にスラリーDを用いた以外は、上記実施例1と同様にして素子基板1を製造した。得られた素子基板1について、実施例1と同様にして反り量を測定した。また、実施例1と同様にして下側グリーンシート2bの面積収縮率Dbと上側グリーンシート2aの面積収縮率Daの差:Da−Dbを求めた。結果を表1に示す。
[Example 3]
15 g of an organic solvent (toluene, xylene, 2-propanol, 2-butanol mixed at a mass ratio of 4: 2: 2: 1) to 50 g of the glass ceramic composition A obtained in the above preparation example, plasticizer 2.5 g of (di-2-ethylhexyl phthalate), 4.5 g of polyvinyl butyral (trade name: PVK # 3000K) as a binder resin, and further a dispersant (trade name: BYK180, manufactured by BYK Chemie) 0.5 g of was mixed and mixed to prepare slurry D. An element substrate 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the slurry D was used to produce the lower green sheet 2b. About the obtained element substrate 1, the amount of warpage was measured in the same manner as in Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, the difference between the area shrinkage ratio Db of the lower green sheet 2b and the area shrinkage ratio Da of the upper green sheet 2a: Da-Db was obtained. The results are shown in Table 1.

[実施例4]
実施例1において上側グリーンシート2aおよび下側グリーンシート2bをともにスラリーAを用いて作製し、積層の前に下側グリーンシート2bについて、WIP方式の等方圧加圧により、温度70℃、圧力条件35MPa、加圧時間10分間の処理を施した以外は、上記実施例1と同様にして素子基板1を製造した。得られた素子基板1について、実施例1と同様にして反り量を測定した。また、実施例1と同様にして下側グリーンシート2bの面積収縮率Dbと上側グリーンシート2aの面積収縮率Daの差:Da−Dbを求めた。結果を表1に示す。
[Example 4]
In Example 1, both the upper green sheet 2a and the lower green sheet 2b were prepared using the slurry A, and the lower green sheet 2b was laminated at the temperature of 70 ° C. by the isotropic pressure pressing of the WIP method before the lamination. An element substrate 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the treatment was performed under conditions of 35 MPa and a pressing time of 10 minutes. About the obtained element substrate 1, the amount of warpage was measured in the same manner as in Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, the difference between the area shrinkage ratio Db of the lower green sheet 2b and the area shrinkage ratio Da of the upper green sheet 2a: Da-Db was obtained. The results are shown in Table 1.

[比較例]
実施例1において上側グリーンシート2aおよび下側グリーンシート2bをともにスラリーAを用いて作製した以外は、上記実施例1と同様にして素子基板1を製造した。得られた素子基板1について、実施例1と同様にして反り量を測定した。また、実施例1と同様にして下側グリーンシート2bの面積収縮率Dbと上側グリーンシート2aの面積収縮率Daの差:Da−Dbを求めた。結果を表1に示す。
[Comparative example]
An element substrate 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the upper green sheet 2a and the lower green sheet 2b were both produced using the slurry A in Example 1. About the obtained element substrate 1, the amount of warpage was measured in the same manner as in Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, the difference between the area shrinkage ratio Db of the lower green sheet 2b and the area shrinkage ratio Da of the upper green sheet 2a: Da-Db was obtained. The results are shown in Table 1.

Figure 2012248593
Figure 2012248593

本発明の発光素子用基板は、凹部を有しその底面に発光素子を搭載する発光素子用基板において、反り量が30μm以内に低減された発光素子用基板である。本発明の発光装置は、このように反り量が低減された本発明の素子基板により、発光素子の位置ずれや傾きが低減し、光の指向性が設計と異なる等の問題や、ボンディングワイヤの位置ずれによる断線の発生等の問題が抑制された発光装置である。また、この発光装置をさらにプリント配線基板等に半田を用いて実装する際に、基板の反りが原因で発生していた断線や放熱性の悪化等の問題も低減できる。このような本発明の発光装置は、例えば携帯電話やパソコンや平面テレビの液晶ディスプレイ等のバックライト、自動車用あるいは装飾用の照明、一般照明、その他の光源として好適に使用できる。   The light-emitting element substrate of the present invention is a light-emitting element substrate in which the amount of warpage is reduced to within 30 μm in the light-emitting element substrate having a recess and mounting the light-emitting element on the bottom surface. In the light emitting device of the present invention, due to the element substrate of the present invention in which the amount of warpage is reduced in this way, the positional deviation and inclination of the light emitting element are reduced, the light directivity is different from the design, and the bonding wire This is a light emitting device in which problems such as occurrence of disconnection due to misalignment are suppressed. In addition, when the light emitting device is further mounted on a printed wiring board or the like using solder, problems such as disconnection and deterioration of heat dissipation, which are caused by the warpage of the board, can be reduced. Such a light-emitting device of the present invention can be suitably used as a backlight for a liquid crystal display of a mobile phone, a personal computer, or a flat television, for example, illumination for automobiles or decoration, general illumination, and other light sources.

1…素子基板、2…基体、3…枠体、4…凹部、5…素子接続端子、6…外部接続端子、7…貫通導体、8…サーマルビア
10…発光装置、11…発光素子、12…ボンディングワイヤ、13…封止層、14…ダイボンド剤
21…基体の主面、22…発光素子搭載部、23…基体の裏面、24…凹部の底面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Element board | substrate, 2 ... Base | substrate, 3 ... Frame, 4 ... Recessed part, 5 ... Element connection terminal, 6 ... External connection terminal, 7 ... Through-conductor, 8 ... Thermal via 10 ... Light-emitting device, 11 ... Light-emitting element, 12 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Bonding wire, 13 ... Sealing layer, 14 ... Die bond agent 21 ... Main surface of base | substrate, 22 ... Light emitting element mounting part, 23 ... Back surface of base | substrate, 24 ... Bottom face of recessed part

Claims (7)

第1の無機絶縁材料からなる主面が平坦な板状の基体と、前記基体の上側主面に接合された第2の無機絶縁材料からなる枠体とを有し、前記基体の上側主面の一部を底面とし前記枠体の内壁面を側面として形成される凹部の底面に発光素子の搭載部を有する発光素子用基板であって、
前記上側主面の中心点を通る主面に直交する基体の断面を用いて測定される、前記断面における上側主面の最高部と最低部の高さの差である反り量が30μm以下であることを特徴とする発光素子用基板。
A plate-like substrate having a flat main surface made of the first inorganic insulating material; and a frame made of a second inorganic insulating material joined to the upper main surface of the substrate, the upper main surface of the substrate A light emitting element substrate having a light emitting element mounting portion on a bottom surface of a recess formed with a part of the bottom surface as an inner wall surface of the frame body,
The amount of warpage, which is a difference in height between the highest portion and the lowest portion of the upper main surface in the cross section, measured using a cross section of the base perpendicular to the main surface passing through the center point of the upper main surface is 30 μm or less. A substrate for a light-emitting element.
前記反り量が25μm以下である請求項1記載の発光素子用基板。   The light emitting element substrate according to claim 1, wherein the amount of warpage is 25 μm or less. 前記基体および枠体が複数のセラミックスグリーンシートを積層した積層体の焼成体からなり、少なくとも前記基体となるグリーンシートの積層数が2以上であって、前記積層体の最下層を構成するグリーンシートの前記焼成時における面積収縮率が、前記最下層以外を構成するグリーンシートの前記焼成時における面積収縮率に比べて、小さい請求項1または2記載の発光素子用基板。   The base sheet and the frame body are made of a fired body of a laminate in which a plurality of ceramic green sheets are laminated, and at least the number of green sheets to be the base is two or more, and constitutes the lowermost layer of the laminate The substrate for a light-emitting element according to claim 1, wherein the area shrinkage rate at the time of firing is smaller than the area shrinkage rate at the time of firing of the green sheet constituting other than the lowermost layer. 前記基体主面の面積が16〜25mm、前記凹部底面の面積が前記基体主面の面積の50〜70%、前記基体と枠体の合計の厚さが0.6〜1.2mm、かつ前記基体の厚さが前記合計の厚さの40〜60%であって、前記最下層を構成するグリーンシートの焼成後の厚さが前記合計の厚さの10〜20%である請求項3に記載の発光素子用基板。 The area of the main surface of the substrate is 16 to 25 mm 2 , the area of the bottom surface of the recess is 50 to 70% of the area of the main surface of the substrate, the total thickness of the substrate and the frame is 0.6 to 1.2 mm; The thickness of the base is 40 to 60% of the total thickness, and the thickness after firing of the green sheet constituting the lowermost layer is 10 to 20% of the total thickness. A substrate for a light emitting device as described in 1. above. 前記面積収縮率を、主面の縦および横の長さが各40mm、厚さが1.0mmの平板状グリーンシートを焼成体とする際の主面の面積減少率とした場合に、前記積層体の最下層を構成するグリーンシートの面積収縮率が、前記最下層以外を構成するグリーンシートの面積収縮率よりも0.2〜1.0%小さい請求項4記載の発光素子用基板。   When the area shrinkage rate is defined as the area reduction rate of the main surface when a flat green sheet having a vertical and horizontal length of 40 mm and a thickness of 1.0 mm is used as the fired body, the laminate The substrate for light emitting elements according to claim 4, wherein the area shrinkage rate of the green sheet constituting the lowermost layer of the body is 0.2 to 1.0% smaller than the area shrinkage rate of the green sheet constituting other than the lowermost layer. 前記第1の無機絶縁材料および第2の無機絶縁材料がともにガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体である請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光素子用基板。   The light emitting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the first inorganic insulating material and the second inorganic insulating material are both sintered bodies of a glass ceramic composition containing glass powder and ceramic powder. substrate. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光素子用基板と、
前記発光素子用基板に搭載される発光素子と
を有することを特徴とする発光装置。
The light emitting element substrate according to any one of claims 1 to 6,
And a light emitting device mounted on the light emitting device substrate.
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JP2014179416A (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Ngk Insulators Ltd Method of manufacturing heat dissipation substrate, heat dissipation substrate manufactured by that method
WO2015019879A1 (en) * 2013-08-09 2015-02-12 日本電気硝子株式会社 Method for producing substrate for holding wafer, and substrate for holding wafer

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