TWI570970B

TWI570970B - Construction of the substrate

Info

Publication number: TWI570970B
Application number: TW104133491A
Authority: TW
Inventors: 福井勇貴; 泉谷淳子; 大川忠行
Original assignee: 村田製作所股份有限公司
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2017-02-11
Also published as: TW201622188A; CN106796979A; CN106796979B; US10177289B2; JPWO2016063590A1; US20170213943A1; WO2016063590A1; JP6222377B2

Description

構裝基板

本發明係關於一種在表面構裝發光元件之構裝基板。

在專利文獻1揭示有用以在母基板構裝半導體發光二極體(LED元件)之LED用副安裝座。專利文獻1記載之LED用副安裝座，在LED用副安裝座之Si製底基板與構裝於其之LED元件之間形成有反射膜(Al薄膜)。藉此，從LED元件往Si製底基板側輸出之光被反射膜反射。其結果，LED元件之發光效率提升。

專利文獻1：日本特開2006-86176號公報

在專利文獻1，反射膜係以露出之狀態設置。因此，會有反射膜因LED用副安裝座之保存狀況或利用環境受到水分等之影響而變質之虞。當反射膜變質時，即導致反射率降低，引起品質劣化，其結果，會有發光效率降低之虞。

因此，本發明之目的在於提供一種防止反射膜變質以抑制發光效率降低之構裝基板。

本發明之構裝基板，具備：基材，具有貫通孔；外部連接用電極，形成在該基材之第1主面；構裝用電極，形成在該基材之第2主面，用以構裝構裝零件；連接導體，形成在該貫通孔，將該外部連接用電極、及該構裝用電極加以電性連接；導電薄膜之反射膜，形成在該第2主面；以及絕緣膜層，覆蓋該反射膜；該構裝用電極係形成在該絕緣膜層上。

在此構成，可藉由以絕緣膜層覆蓋反射膜，保護反射膜免於受到周圍環境之影響。其結果，可防止反射膜變質。再者，由於能使導電薄膜之膜厚均勻地成膜，因此構裝時之發光元件之高度均勻化，能保持發光元件對構裝用電極之構裝性。又，藉由使用導電薄膜，可期待散熱性之提升。

較佳為，該外部連接用電極具有分離形成之第1外部連接用導體及第2外部連接用導體；該構裝用電極具有分離形成之第1零件構裝用導體及第2零件構裝用導體；該連接導體，具有：第1連接導體，將該第1外部連接用導體及該第1零件構裝用導體加以連接；以及第2連接導體，將該第2外部連接用導體及該第2零件構裝用導體加以連接；該反射膜係以被該基材與該第1零件構裝用導體及該第2零件構裝用導體夾著之方式形成，在俯視時，在形成有該第1連接導體及該第2連接導體之區域具有第1開口及第2開口；該第1開口及該第2開口，在俯視時，小於該第1零件構裝用導體及該第2零件構裝用導體。

在此構成，反射膜係以進入至少第1零件構裝用導體及第2零件構裝用導體之外周下側(基材側)之方式形成。亦即，成為在俯視時，基材之第2主面未在第1零件構裝用導體及第2零件構裝用導體周圍露出之構成。因此，從發光元件往基材側射出之光被反射膜反射，不會往基材側透射。其結果，能使來自發光元件之光高效率地反射，可提高發光元件之發光效率。

較佳為，該外部連接用電極具有分離形成之第1外部連接用導體及第2外部連接用導體；該構裝用電極具有分離形成之第1零件構裝用導體及第2零件構裝用導體；該連接導體，具有：第1連接導體，將該第1外部連接用導體及該第1零件構裝用導體加以連接；以及第2連接導體，將該第2外部連接用導體及該第2零件構裝用導體加以連接；該反射膜係以被該基材與該第1零件構裝用導體及該第2零件構裝用導體夾著之方式形成，在俯視時，在形成有該第1連接導體及該第2連接導體之區域具有第1開口及第2開口；該第1開口及該第2開口，在俯視時，大於該第1零件構裝用導體及該第2零件構裝用導體。

在此構成，在俯視時，由於反射膜與第1零件構裝用導體及第2零件構裝用導體不會重疊，因此可防止有在此等之間產生之虞之短路缺陷，可確保絕緣性。

較佳為，該反射膜係含有Al、Ag或Rh之薄膜。

在此構成，可藉由構成為具有高反射率之薄膜，進一步提升發光元件之發光效率。又，由於不易產生溼度等之環境因素造成之變質，因此可長期間獲得穩定之反射特性。

較佳為，該反射膜係形成在該基材之該第2主面之周緣部內側。

在此構成，不將反射膜形成在基材之第2主面整面，而藉由絕緣膜層被覆反射膜，即可抑制在以樹脂膜直接被膜之情形時容易產生之應力造成之變質。

較佳為，在該基材之該第1主面，具備形成在該第1外部連接用導體及第2外部連接用導體之間之靜電保護元件。

在此構成，可保護構裝在構裝基板之發光元件免於受到ESD放電造成之損傷。又，從發光元件發出之光藉由形成在基材之第2主面之反射膜不會往基材側漏出，因此可保護靜電保護元件。

較佳為，該基材具有複數個該貫通孔；在複數個該貫通孔之各個形成有該連接導體。在此構成，可提高構裝電極及外部連接用電極間之導電率。

根據本發明，從發光元件往基材側放出之光被反射膜反射，不會往基材側透射。其結果，能使來自發光元件之光高效率地反射，可提高發光元件之發光效率。此外，可藉由以絕緣膜層覆蓋反射膜，保護反射膜免於受到周圍環境之影響，可防止反射膜變質，抑制發光效率降低。

10,10A‧‧‧構裝基板

20‧‧‧基材

21,22,23,25‧‧‧高絕緣膜

30‧‧‧增納二極體

31‧‧‧井層

32‧‧‧n型摻雜層

33‧‧‧p型摻雜層

40,42‧‧‧反射膜

40A,40B‧‧‧開口

42A,42B‧‧‧開口

41‧‧‧絕緣膜層

41A‧‧‧開口

51,52‧‧‧孔內電極

53‧‧‧構裝區域

61,62‧‧‧外部連接用電極

71,72‧‧‧構裝用電極

200‧‧‧半導體發光元件

201,202‧‧‧連接電極

圖1係實施形態1之構裝基板之剖面圖。

圖2係構裝基板之俯視圖。

圖3係顯示反射膜含有Al、Ag、Rh之情形之反射率之圖表。

圖4係依序顯示構裝基板之製程之圖。

圖5係依序顯示構裝基板之製程之圖。

圖6係形成有複數個孔內電極之構裝基板之俯視圖。

圖7係實施形態2之構裝基板之剖面圖。

圖8係構裝基板之俯視圖。

圖9係形成有複數個孔內電極之構裝基板之俯視圖。

(實施形態1)

圖1係本實施形態之構裝基板10之剖面圖。圖2係構裝基板10之俯視圖。圖1係圖2之I-I線剖面圖。又，圖2係透視一部分(後述構裝用電極71,72)之圖。

構裝基板10係構裝半導體發光元件200之基板。半導體發光元件200，表面側發光，在背面側具備連接電極201,202。此連接電極201,202焊接在構裝基板10，半導體發光元件200構裝在構裝基板10。

構裝基板10具備基材20。基材20係具有與厚度方向正交之表面(第2主面)與背面(第1主面)之長方體形狀，由單晶矽等絕緣性半導體構成。此外，基材20並不一定要絕緣性，亦可為由半導體成之基材。基材20之表面係構裝半導體發光元件200側之面。又，基材20之背面係構裝在未圖示之母基板側之面。

在基材20之背面形成有井層31。在井層31之一部分形成有n型摻雜層32與p型摻雜層33。藉由此n型摻雜層32與p型摻雜層33之層構造形成增納二極體30。此增納二極體30具有靜電保護元件之功能，保護構裝在構裝基板10之半導體發光元件200免於受到ESD放電造成之損傷。

在基材20之背面及表面整體形成有高絕緣膜21,22。高絕緣膜21,22係例如SiOx膜。

在高絕緣膜21之表面形成有外部連接用電極61,62。外部連接用電極61,62，在基材20之背面上，分離既定距離形成。在外部連接用電極61,62之端部附近，高絕緣膜21被除去。在該高絕緣膜21被除去之部分，外部連接用電極61連接於n型摻雜層32，外部連接用電極62連接於p型摻雜層33。藉此，成為在與外部連接用電極61,62之間連接有增納二極體30之構造。

在高絕緣膜21之表面以覆蓋外部連接用電極61,62之方式形成有聚醯亞胺等之高絕緣膜25。在高絕緣膜25以外部連接用電極61,62之一部分露出之方式形成有開口25A。在高絕緣膜25之表面設有透過開口25A連接於外部連接用電極61,62之未圖示之引出電極，該電極焊接於母基板(未圖示)之電極，藉此構裝基板10構裝在母基板。外部連接用電極61,62相當於本發明之「第1外部連接用導體」及「第2外部連接用導體」。

在高絕緣膜22之表面形成有反射膜40。以被覆該反射膜40之方式形成有絕緣膜層41。關於反射膜40及絕緣膜層41，將於之後詳細說明。

在絕緣膜層41之表面，分離既定距離形成有構裝用電極71,72。構裝用電極71隔著基材20與外部連接用電極61對向。構裝用電極72隔著基材20與外部連接用電極62對向。半導體發光元件200之連接電極201,202藉由焊料構裝在構裝用電極71,72。構裝用電極71,72相當於本發明之「第1零件構裝用導體」及「第2零件構裝用導體」。

在外部連接用電極61與構裝用電極71重疊之區域及外部連接用電極62與構裝用電極72重疊之區域之各個，分別形成有在基材20之厚度方向貫通之孔(未圖示)。在各孔之內壁面形成有SiOx等之高絕緣膜23。此外，在該孔形成有孔內電極51,52。孔內電極51將外部連接用電極61與構裝用電極71加以連接。孔內電極52將外部連接用電極62與構裝用電極72加以連接。孔內電極51,52相當於本發明之「第1連接導體」及「第2連接導體」。

形成在高絕緣膜22之表面之反射膜40係含有Al之薄膜，例如AlSiCu或AlCu等。從構裝在構裝基板10之半導體發光元件200往基材20側放出之光被反射膜40反射。反射膜40，在俯視時，小於基材20之表面整面，在構裝用電極71,72周圍，基材20以未露出之方式形成。

具體而言，反射膜40係以被基材20與構裝用電極71,72夾著之方式形成，在內側具有配置孔內電極51,52之開口40A,40B。開口40A,40B之大小及形狀並未特別限定，但至少在俯視時小於構裝用電極71,72。因此，成為反射膜40與構裝用電極71,72之外周部重疊之構成。藉此，在俯視時，基材20在構裝用電極71,72之周圍未露出。如上述，藉由形成反射膜40，從半導體發光元件200往基材20側放出之光被反射膜40反射，不會往基材20側透射。

開口40A,40B相當於本發明之「第1開口」及「第2開口」。

此外，反射膜40係以在俯視時與構裝用電極71,72重疊之方式形成，但亦可不與構裝用電極71,72重疊。此處，圖2中，將半導體發光元件200構裝在構裝基板10之區域設為構裝區域53。反射膜40，只要以在俯視時在構裝用電極71,72周圍被覆與至少構裝區域53對向之區域之方式形成即可。藉此，在俯視時，基材20在構裝用電極71,72周圍未露出。其結果，從半導體發光元件200往基材20側放出之光被反射膜40反射，不會往基材20側透射。

絕緣膜層41係以覆蓋反射膜40之方式形成在基材20表面整體。絕緣膜層41，與高絕緣膜21,22同樣地，為例如SiOx膜。如上述，反射膜40未形成在基材20表面之外周部。因此，藉由在基材20表面整體形成絕緣膜層41，反射膜40整體被絕緣膜層41被覆。藉此，可防止反射膜因使用時之環境、尤其是濕度影響而變質，又，可緩和來自半導體發光元件構裝時使用之樹脂之應力。

由於反射膜40為含有Al之薄膜、亦即導電薄膜，因此可膜厚均勻地成膜。因此，形成在被覆反射膜40之絕緣膜層41表面之構裝用電極71,72平坦，構裝時之半導體發光元件200之高度均勻化，可保持半導體發光元件200之構裝性。又，由於構裝用電極71,72平坦，因此構裝用電極71,72與連接電極201,202之密合面積變廣，散熱性提升。再者，本實施形態中，由於形成有絕緣膜層41，因此構裝用電極71,72不會透過反射膜40導通。

尤其是，本實施形態中，反射膜40為含有Al之薄膜，被絕緣膜層41被覆。因此，可抑制應力、濕度等環境因素造成之變質，能穩定地反射光。又，由於Al因波長造成之反射率變動較小，因此能穩定地反射光。此外，反射膜40，除了Al以外，亦可為含有具有高反射率之Ag或Rh之薄膜。

又，從構裝在構裝基板10之半導體發光元件200發出之光，不僅往前方(表面側)，亦往構裝基板10側放出。往基材20側放出之光被反射膜40反射。此時，在俯視時，由於基材20之表面未露出，因此往基材20側放出之光不會往基材20側透射。假設，在反射膜40形成有狹縫等，基材20之表面露出時，光會往基材20透射，其結果，導致半導體發光元件200之發光效率降低。本實施形態中，由於可抑制光往基材20透射，因此可高效率地反射來自半導體發光元件200之光，可提高半導體發光元件200之發光效率。

圖3係顯示反射膜含有Al、Ag、Rh之情形之反射率之圖表。圖3所示之圖表之橫軸為光之波長[μm]，縱軸為反射膜之反射率[%]。Al之情形，與光之波長無關，可獲得大致90%之反射率。Ag之情形，可獲得大致95%之反射率，Rh之情形，可獲得大致77%之反射率。如上述，在反射膜40使用Al、Ag、Rh，與光之波長無關，可獲得大致一定之高反射率，因此可提高半導體發光元件200之發光效率。

此外，此處，作為反射膜40雖顯示導電膜，但只要具有反射光之功能，則不限於導電膜，亦可由樹脂等絕緣體構成。

以下，說明構裝基板10之製造方法。

圖4及圖5係依序顯示構裝基板10之製程之圖。圖4及圖5中，以構裝基板10之剖面圖顯示。

在基材20之背面形成由上述n型摻雜層32與p型摻雜層33構成之增納二極體30。n型摻雜層32及p型摻雜層33係例如使用離子注入法等形成。對基材20形成孔(未圖示)。在基材20背面及較高之內壁面，藉由熱氧化法等形成高絕緣膜21,23。在孔形成孔內電極51,52，在基材20背面形成與孔內電極51,52導通之外部連接用電極61,62。

具體而言，藉由濺鍍法在基材20背面形成電鍍種子層。電鍍種子層係藉由對例如鈦(Ti)、銅(Cu)依序進行濺鍍形成。此外，藉由光微影法使電鍍種子層圖案化，在圖案化之電鍍種子層表面，使銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)依序鍍敷成長，形成外部連接用電極61,62。

在基材20之背面形成被覆外部連接用電極61,62之高絕緣膜25。在高絕緣膜25形成使外部連接用電極61,62之一部分露出之開口25A。

接著，在基材20表面藉由熱氧化法等形成高絕緣膜22。接著，在高絕緣膜22表面形成反射膜40。形成方法為例如剝離(lift off)或乾式蝕刻等。在此反射膜40形成時，較佳為，在Al薄膜下形成含有20nm以下之Ti之層。藉此，提升密合性。又，藉由使Ti層成膜，能使Al薄膜均勻，其結果，可提高在反射膜40之反射率。

接著，以覆蓋反射膜40之方式形成絕緣膜層41，在高絕緣膜22及絕緣膜層41形成開口41A。接著，在絕緣膜層41形成由鈦(Ti)、銅(Cu)構成之電鍍種子層後，進行圖案化，進一步地，藉由使銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)依序鍍敷成長，形成構裝用電極71,72。構裝用電極71,72係透過形成在高絕緣膜22及絕緣膜層41之開口41A與孔內電極51,52連接。藉由此步驟，形成構裝基板10。

此外，本實施形態之構裝基板10中，孔內電極51,52雖分別形成有一個，但為了提高外部連接用電極61,62與構裝用電極71,72之間之導電率，孔內電極51,52亦可形成有複數個。

圖6係形成有複數個孔內電極51,52之構裝基板10之俯視圖。在此例，在形成在反射膜40之開口40A內形成有三個孔內電極51，在開口40B內形成有三個孔內電極52。三個孔內電極51將構裝用電極71與外部連接用電極61(圖6中未圖示)加以連接，三個孔內電極52將構裝用電極72與外部連接用電極62(圖6中未圖示)加以連接。即使形成有複數個孔內電極51,52之情形，在構裝用電極71,72周圍亦以在俯視時基材20不會露出之方式形成有反射膜40。藉此，從半導體發光元件200往基材20側放出之光被反射膜40反射，不會往基材20側透射，可提高半導體發光元件200之發光效率。

(實施形態2)

圖7係本實施形態之構裝基板10A之剖面圖。圖8係構裝基板10A之俯視圖。圖7係圖8之VII-VII線剖面圖。本實施形態中，形成在反射膜42之開口42A,42B之大小與實施形態1不同。以下，僅說明反射膜42。由於其他構成與實施形態1相同，因此省略說明。

反射膜42係含有Al之薄膜，形成在高絕緣膜22表面。以被覆該反射膜42之方式形成有絕緣膜層41。反射膜42係以被基材20與構裝用電極71,72夾著之方式形成，在內側具有配置孔內電極51,52之開口42A,42B。開口42A,42B之形狀並未特別限定，但其大小在俯視時大於構裝用電極71,72。又，開口42A,42B為不超過構裝區域53之大小。

藉由使在俯視時之開口42A,42B之大小大於構裝用電極71,72，反射膜42與構裝用電極71,72不會重疊，因此可防止有在此等之間產生之虞之短路缺陷，可確保絕緣性。反射膜42為含有Al之薄膜，被絕緣膜層41被覆，藉此，可抑制應力、濕度等環境因素造成之變質，能穩定地反射光。

圖9係形成有複數個孔內電極51,52之構裝基板10A之俯視圖。在此例，在形成在反射膜42之開口42A內形成有三個孔內電極51，在開口42B內形成有三個孔內電極52。三個孔內電極51將構裝用電極71與外部連接用電極61(圖9中未圖示)加以連接，三個孔內電極52將構裝用電極72與外部連接用電極62(圖9中未圖示)加以連接。即使形成有複數個孔內電極51,52之情形，在俯視時，反射膜42之開口42A,42B亦大於構裝用電極71,72。因此，反射膜42與構裝用電極71,72不會重疊，因此可防止有在此等之間產生之虞之短路缺陷，又，反射膜42為含有Al之薄膜，被絕緣膜層41被覆，藉此，可抑制應力、濕度等環境因素造成之變質，能穩定地反射光。

10‧‧‧構裝基板