(57)【要約】      （修正有）【課題】セラミックス回路基板およびセラミックス回路基板を有するパッケージングＬＥＤモジュールを提供する。【解決手段】セラミックス回路基板１０は酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムから製作された基板２０を備える。基板は表面２２および表面を陥没させて形成した溝２４を有する。溝は粗さＲａが１μｍから２０μｍの底面２４２と、底面に形成された複数の峰部２４２ａおよび複数の谷部２４２ｂとを有する。峰部は仮想平面Ｐに位置付けられる。仮想平面は基板の表面に平行し、１μｍから１００μｍの距離を置く。パッケージングＬＥＤモジュールは、二つの導線３０を有するセラミックス回路基板と、二つの導線の頂面に別々に配置される二つのボンディングパッドと、二つのボンディングパッドに別々に電気的に接続される二つの接点を有するＬＥＤチップとを備える。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
基板および導線を備え、
前記基板は、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムから製作され、表面とおよび前記表面を陥没させて形成した溝を有し、前記溝は粗さＲａが１μｍから２０μｍの底面と、前記底面に形成された複数の峰部および複数の谷部とを有し、前記峰部は仮想平面に位置付けられ、前記仮想平面は前記基板の前記表面に平行し、１μｍから１００μｍの距離を置き、
前記導線は、前記基板の前記溝内に充填され、前記基板の前記表面と並ぶ頂面を有することを特徴とするセラミックス回路基板。
【請求項２】
前記基板の前記溝の前記底面は、粗さＲａが１μｍから１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス回路基板。
【請求項３】
前記基板の前記溝の前記底面は、粗さＲａが５μｍから１０μｍであることを特徴とする請求項２に記載のセラミックス回路基板。
【請求項４】
前記仮想平面と前記基板の前記表面との間の距離は１μｍから７０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス回路基板。
【請求項５】
前記仮想平面と前記基板の前記表面との間の距離は１μｍから３０μｍであることを特徴とする請求項４に記載のセラミックス回路基板。
【請求項６】
一つの基板、二つの導線、二つのボンディングパッドおよび一つのＬＥＤチップを備え、
前記基板は、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムから製作され、表面および前記表面を陥没させて形成した二つの溝を有し、前記溝は粗さＲａが１μｍから２０μｍの底面と、前記底面に形成された複数の峰部および複数の谷部とを有し、前記峰部は仮想平面に位置付けられ、前記仮想平面は前記基板の前記表面に平行し、１μｍから１００μｍの距離を置き、
二つの前記導線は、前記基板の二つの前記溝内に別々に充填され、それぞれ前記基板の前記表面と並ぶ頂面を有し、
二つの前記ボンディングパッドは、二つの前記導線の前記頂面に別々に配置され、
前記ＬＥＤチップは、二つの接点を有し、二つの前記接点は二つの前記ボンディングパッドに別々に電気的に接続されることを特徴とするパッケージングＬＥＤモジュール。
【請求項７】
前記基板の前記溝の前記底面は、粗さＲａが１μｍから１０μｍであることを特徴とする請求項６に記載のパッケージングＬＥＤモジュール。
【請求項８】
前記基板の前記溝の前記底面は、粗さＲａが５μｍから１０μｍであることを特徴とする請求項７に記載のパッケージングＬＥＤモジュール。
【請求項９】
前記仮想平面と前記基板の前記表面との間の距離は１μｍから７０μｍであることを特徴とする請求項６に記載のパッケージングＬＥＤモジュール。
【請求項１０】
前記仮想平面と前記基板の前記表面との間の距離は１μｍから３０μｍであることを特徴とする請求項９に記載のパッケージングＬＥＤモジュール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、回路基板、特にセラミックス回路基板およびセラミックス回路基板を有するパッケージングＬＥＤモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のセラミックス回路基板は、セラミックス材料から製作された基板と、基板の表面に付着した複数の導線とを備える。セラミックス基板は熱伝導性、耐熱性および電気絶縁性が従来の基板に優れたため、発熱量の比較的高い電子製品、例えば高輝度ＬＥＤに適用することができる。
【０００３】
セラミックス回路基板を製作する際、スパッタ工程によって基板の表面に導電材料（例えば銅）を分布させ、シード層（seed layer）を生成する。続いてリソグラフィーおよび電気めっき工程によってシード層に金属材料（例えば銅）を分布させ、導線を生成する。このときセラミックス回路基板の用途（例えばパッケージングＬＥＤモジュールに使用する場合）に応じ、めっき工程によって導線上の所定位置にボンディングパッドを生成し、そののちエッチング工程によってシード層の余分な部分（即ち導線から遮蔽されず外部に露出した部分）を除去する。
【０００４】
前述したセラミックス回路基板は、導線が基板の表面に突出したため、回路基板の構造が不安定になる。特に、電子部品が小型化されるのに対し、セラミックス回路基板の導線は使用の状況に応じて細くなることが求められるが、導線と基板との接触面積が小さければ小さいほど、構造が不安定になる。一方、シード層の余分な部分を除去すると同時に、導線と基板との間のシード層を腐食して剥離させてしまうことが起こりやすいため、基板に付着した導線の安定度を低下させてしまう。また導線の幅が狭くスパッタ工程によって生成された導線の厚さが大きくないと、許容電流が制限される。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案は、導線と基板の構造が安定し、許容電流が比較的大きいセラミックス回路基板を提供することを主な目的とする。
【０００６】
本考案は、構造が安定し、比較的大きい電流に耐えられるパッケージングＬＥＤモジュールを提供することをもう一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本考案によるセラミックス回路基板は基板および導線を備える。基板は酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムから製作され、表面および表面を陥没させて形成した溝を有する。溝は粗さＲａが１μｍから２０μｍの底面と、底面に形成された複数の峰部および複数の谷部とを有する。峰部は仮想平面に位置付けられる。仮想平面は基板の表面に平行し、１μｍから１００μｍの距離を置く。導線は基板の溝内に充填され、基板の表面と並ぶ頂面を有する。
【０００８】
導線は基板の溝内に完全に嵌め込まれ、溝は相当な深さを有し、底面が起伏状を呈するため、導線と基板の結合構造が安定する。一方、導線は相当な厚さを有するため、許容電流が比較的大きい。
【０００９】
上述の目的を達成するために、本考案によるパッケージングＬＥＤモジュールは、一つの基板、二つの導線、二つのボンディングパッドおよび一つのＬＥＤチップを備える。基板は酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムから製作され、表面および表面を陥没させて形成した二つの溝を有する。溝は粗さＲａが１μｍから２０μｍの底面と、底面に形成された複数の峰部および複数の谷部とを有する。峰部は仮想平面に位置付けられる。仮想平面は基板の表面に平行し、１μｍから１００μｍの距離を置く。二つの導線は基板の二つの溝内に別々に充填され、それぞれ基板の表面と並ぶ頂面を有する。二つのボンディングパッドは二つの導線の頂面に別々に配置される。ＬＥＤチップは二つの接点を有する。二つの接点は二つのボンディングパッドに別々に電気的に接続される。
【００１０】
上述したとおり、導線と基板の結合構造は安定し、導線は従来のものより厚さおよび許容電流が比較的大きいため、パッケージングＬＥＤモジュールは構造が安定し、比較的大きい電流に耐えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の一実施形態により提示されるセラミックス回路基板を示す平面図である。
【図２】本考案の一実施形態により提示されるセラミックス回路基板を示す断面図である。
【図３】セラミックス回路基板を有するパッケージングＬＥＤモジュールを示す平面図である。
【図４】セラミックス回路基板を有するパッケージングＬＥＤモジュールを示す断面図である。
【図５】比較例１により提示されるセラミックス回路基板を示す断面図である。
【図６】比較例１により提示されるセラミックス回路基板の実物を示す写真である。
【図７】比較例２により提示されるセラミックス回路基板を示す断面図である。
【図８】比較例２により提示されるセラミックス回路基板の実物を示す写真である。
【図９】比較例３により提示されるセラミックス回路基板を示す断面図である。
【図１０】比較例３により提示されるセラミックス回路基板の実物を示す写真である。
【図１１】第１実施形態により提示されるセラミックス回路基板の実物を示す写真である。
【図１２】第２実施形態により提示されるセラミックス回路基板の実物を示す写真である。
【図１３】第３実施形態により提示されるセラミックス回路基板の実物を示す写真である。
【図１４】第４実施形態により提示されるセラミックス回路基板の実物を示す写真である。
【図１５】第５実施形態により提示されるセラミックス回路基板の実物を示す写真である。
【図１６】第６実施形態により提示されるセラミックス回路基板の実物を示す写真である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
図１および図２に示すように、本考案の一実施形態によるセラミックス回路基板１０は、基板２０と、基板２０に固定された二つの導線３０とを備える。
【００１３】
基板２０は、セラミックス材料、即ち酸化アルミニウム（Al2O3）または窒化アルミニウム（AlN）から製作され、表面２２および表面２２を陥没させて形成した二つの溝２４を有する。溝２４は底面２４２を有する。底面２４２は粗さＲａが１μｍから２０μｍである。言い換えれば、溝２４の底面２４２は起伏状を呈し、複数の峰部２４２ａおよび複数の谷部２４２ｂを有する。溝２４の底面２４２の峰部２４２ａは仮想平面Ｐに位置付けられる。仮想平面Ｐは基板２０の表面２２に平行し、１μｍから１００μｍの距離を置く。つまり、溝２４は深さＤ、即ち仮想平面Ｐと表面２２との間の距離を定義する。深さＤは１μｍから１００μｍである。
【００１４】
二つの導線３０は、導電性のよい金属、例えば銅（Cu）、銀（Ag）、金（Au）から製作され、それぞれ基板２０の二つの溝２４内に充填される。導線３０の頂面３２は基板２０の表面２２と並ぶ。言い換えれば、導線３０の形と基板２０の溝２４の形とは相互に対応する。本実施形態において、導線３０は幅の比較的大きい長方形の第一結合部３４と、幅の比較的小さい長方形の第二結合部３６と、第一結合部３４と第二結合部３６を連結した連結部３８とを有する。
【００１５】
図２において、二つの導線３０の隣り合う第一結合部３４と第二結合部３６のみは表示される。二つの導線３０の別の部分は図２には表示されない。
【００１６】
溝２４の深さＤおよび底面２４２の粗さと、導線３０を基板２０の表面２２に並列に配置し、溝２４内に充填することとが本考案の重点である。溝２４および導線３０は数および基板２０の表面２２に分布する形が限られず、セラミックス回路基板１０の用途に応じて変更されてもよい。
【００１７】
図３および図４に示したのは、前述したセラミックス回路基板１０を有するパッケージングＬＥＤモジュール４０である。パッケージングＬＥＤモジュール４０は前述した基板２０および導線３０と、二つのボンディングパッド５０と、一つのＬＥＤチップ６０とを備える。
【００１８】
二つのボンディングパッド５０は、めっき工程によって二つの導線３０の頂面３２に別々に配置される。本実施形態において、二つのボンディングパッド５０は隣り合う第一結合部３４と第二結合部３６（図１参照）の上方に別々に位置付けられる。図４において、二つのボンディングパッド５０に連結される二つの導線３０の第一結合部３４および第二結合部３６のみは表示される。二つの導線３０の別の部分は図４には表示されない。ボンディングパッド５０は、銀（An）またはスズ（Sn）から構成されるか、一層のニッケル（Ni）に一層の金（Au）か一層の銀（Ag）を加えることによって構成される。
【００１９】
ＬＥＤチップ６０は、フリップチップ（flip chip）方式によって二つのボンディングパッド５０に固定される。つまり、ＬＥＤチップ６０は下方に突出した二つの接点６２を有する。二つの接点６２ははんだ付けによって二つのボンディングパッド５０に配置され、二つのボンディングパッド５０に電気的に接続されると同時に二つの導線３０に間接的に電気的に接続される。
【００２０】
セラミックス回路基板１０において、導線３０は基板２０の溝２４内に完全に嵌め込まれ、溝２４は相当な深さ（１μｍから１００μｍの深さＤ）を有し、底面２４２が起伏状（１μｍから２０μｍの粗さＲａ）を呈するため、導線３０と基板２０の結合構造が安定する。一方、導線３０は厚さが比較的大きいため、許容電流が比較的大きい。上述したセラミックス回路基板１０の特性により、パッケージングＬＥＤモジュール４０は構造が安定し、比較的大きい電流に耐えられる。
【００２１】
導線３０と基板２０とをより安定的に結合させるために、溝２４の底面２４２の粗さＲａが１μｍから１０μｍであれば好ましい。特に粗さＲａが５μｍから１０μｍであれば最も好ましい。一方、導線３０に使う金属量および電気めっきの時間を減らし、製造コストを削減するために、溝２４の深さＤ、即ち仮想平面Ｐと基板２０の表面２２との間の距離が１μｍから７０μｍであれば好ましい。特に深さＤが１μｍから３０μｍであれば最も好ましい。
【００２２】
以下、本考案によって製作されたセラミックス回路基板をテストした結果により、本考案の提示した数値範囲によって導線を基板に安定的に付着させることができることを説明する。
【００２３】
図５、図７および図９は、比較例１により提示されたセラミックス回路基板７１、比較例２により提示されたセラミックス回路基板７２および比較例３により提示されたセラミックス回路基板７３、即ち本考案の提示した数値に応じない三つのタイプを示した断面図である。セラミックス回路基板７１、７２、７３は基板７１２、７２２、７３２と、基板７１２、７２２、７３２の溝内に充填された導線７１４、７２４、７３４とを有する。図６、図８および図１０はセラミックス回路基板７１、７２、７３の実物を示す写真である。そのうちの基板の溝は相互に平行し、１０個の区域を構成する。区域は左側に近ければ近いほど幅が大きくなる。
【００２４】
図５に示すように、比較例１により提示されたセラミックス回路基板７１において、基板７１２の溝は深さ（前述した内容と同じでＤで表示される）および底面の粗さＲａが１μｍ以下、即ち本考案の提示した数値範囲より低いである。図６に示すように、セラミックス回路基板７１の実物により、金属は溝の三分の一の部分にしか付着できない、即ち溝内に導線を完全に生成できないことが判明した。
【００２５】
図７に示すように、比較例２により提示されたセラミックス回路基板７２において、基板７２２の溝は深さが１μｍ以下、底面の粗さＲａが１μｍ以上である。つまり、底面の粗さＲａは本考案の提示した数値範囲であるが、深さは本考案の提示した数値範囲ではない。図８に示すように、セラミックス回路基板７２の実物により、金属は溝の約二分の一の部分にしか付着できない、即ち溝内に導線を完全に生成できないことが判明した。
【００２６】
図９に示すように、比較例３により提示されたセラミックス回路基板７３において、基板７３２の溝は深さが１μｍ以上、底面の粗さＲａが１μｍ以下である。つまり、深さは本考案の提示した数値範囲であるが、底面の粗さＲａは本考案の提示した数値範囲ではない。図１０に示すように、セラミックス回路基板７２の実物により、金属は溝の約三分の二の部分にしか付着できない、即ち溝内に導線を完全に生成できないことが判明した。
【００２７】
第１実施形態から第６実施形態により提示されたセラミックス回路基板のパラメーターは表１によって表示される。表１により、第１実施形態から第６実施形態の溝の深さＤは異なるが、いずれも１μｍから１００μｍの間である。第１実施形態から第６実施形態の溝の底面の粗さＲａはいずれも１μｍから２０μｍの間である。図１１から図１６に示すように、第１実施形態から第６実施形態により提示されたセラミックス回路基板の実物により、いずれも金属は溝内に充填され、導線を完全に生成できることが判明した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
以上、本考案は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、考案の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０：セラミックス回路基板、
２０：基板、
２２：表面、
２４：溝、
２４２：底面、
２４２ａ：峰部
２４２ｂ：谷部、
３０：導線、
３２：頂面、
３４：第一結合部
３６：第二結合部、
３８：連結部、
４０：パッケージングＬＥＤモジュール、
５０：ボンディングパッド
６０：ＬＥＤチップ、
６２：接点、
７１、７２、７３：セラミックス回路基板
７１２、７２２、７３２：基板、
７１４、７２４、７３４：導線、
Ｐ：仮想平面、
Ｄ：深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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