JP2002299699A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

発光装置およびその製造方法

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JP2002299699A JP2001097860A JP2001097860A JP2002299699A JP 2002299699 A JP2002299699 A JP 2002299699A JP 2001097860 A JP2001097860 A JP 2001097860A JP 2001097860 A JP2001097860 A JP 2001097860A JP 2002299699 A JP2002299699 A JP 2002299699A
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秀樹 松原
Toshihiko Takebe
敏彦 武部
Hiromoto Ishinaga
宏基 石長
Mamoru Maekawa
守 前川
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Rohm Co Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インジウム層を介して電極上に実装されたZn
Se系LEDチップを有する発光装置において、該LEDチップ
を封止する樹脂の硬化収縮時の応力による素子の劣化を
抑制し、かつインジウム層が劣化して発光装置の駆動電
圧値が変化することをも防止する。 【解決手段】 本発明の発光装置は、電極１６，１７
と、この電極１６，１７上にインジウム層８を介して実
装されn型ZnSe単結晶からなる基板と該基板上に設けら
れ電流注入により発光しZnSeを母体とする混晶化合物か
らなるエピタキシャル発光構造とを有するLED５と、LED
５を封止する封止樹脂６とを備え、封止樹脂６のガラス
転移温度を80℃以下またはLED５近傍の封止樹脂６を常
温でも弾性をもつような柔らかい樹脂とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単一素子で、白色
や、赤と青の中間色である赤紫色やピンク色の光を発す
ることのできる新規な半導体発光素子に関し、特に、該
半導体発光素子にかかる応力を低減するための構造に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】高輝度の発光ダイオード（LED）の材料
としては、赤色としてAlGaAsやGaAsP等を発光層とする
素子が実用化され、数Cd（カンデラ）以上の輝度が低コ
ストのLEDで実現されている。また赤色以外のLEDについ
ては、緑色・黄緑色用のGaP、青色・緑色用のGaInN、橙
色・黄色用のAlGaInP等が、いずれも低コストのLEDとし
て実用化されている。
【０００３】しかしながら、これらのLEDは、全て単一
の半導体材料を発光層に用いていることから、原理上、
単色の発光素子しか形成できない。そのため、通常のLE
D構造では、赤色、橙色、黄色、黄緑色、緑色、青緑
色、青色、青紫色、紫色といった、原色及び赤と緑の中
間色及び緑と青の中間色を発光させることは可能である
ものの、赤と青の中間色もしくは赤と緑と青の中間色を
発光させることはできなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】照明用途や装飾用など
の一部の表示用途には、上記の単色の光源ではなく、赤
と青の中間色（赤紫色やピンク色）や赤と青と緑の中間
色（白色）の光源が求められている。上述の通り通常の
LEDでは単色の光源しか出来ないことから、これらの光
源には蛍光灯や白熱灯などが用いられ、光源の寿命の短
さやサイズの大きさ及び発光効率の低さが問題となって
いた。
【０００５】これに対して、本発明者等は、既に特願平
10-194156及び特願平10-321605に示したように、ZnSe基
板上に形成したZnSe系ホモエピタキシャル層を用いたLE
Dにより白色光やピンク色光や赤紫色光を得ることに成
功している。
【０００６】ZnSe基板は、ヨウ素やアルミニウムや塩素
や臭素やガリウムやインジウム等をドーピングすること
により、ｎ型の導電性が得られるとともに、510nm以短
の光を当てることで、ＳＡ（self-activated）発光と呼
ばれる、550nmから650nmの範囲に発光波長の中心をもつ
ブロードな発光を起こさせることができる。この発光は
黄色や橙色に見える。
【０００７】ＳＡ発光の発光中心波長及び発光スペクト
ルの半値幅は、ドーパントの種類やドーピング量により
調整することが可能である。またZnSeを母体とする発光
構造は、ホモエピタキシャル技術によりZnSe基板上に形
成することが可能である。この発光構造では、活性層に
ZnSeまたはZnCdSeまたはZnSeTeを用いることにより、46
0nmから510nmの波長で発光する青色または青緑色の高輝
度LEDを形成することができる。
【０００８】図１に本LED５の概念図を示す。図中のエ
ピタキシャル発光構造２からの青色もしくは青緑色発光
のうち、基板方向に放出されたものは、ZnSe基板１に吸
収されて、光励起発光を起こして黄色もしくは橙色もし
くは赤色の光を発する。この両者の発光を組み合わせる
ことで、白色やピンク色や赤紫色等の中間色の発光を得
ることができる。
【０００９】本LED５では、材料としてII-VI族化合物半
導体であるZnSeを主として使用する。しかし、このZnSe
は、結晶学的強度が通常のLEDに用いられるGaPやGaAs等
のIII-V族化合物半導体よりも著しく小さい。
【００１０】そのため、実装工程の各プロセスにおいて
LEDチップに強い応力がかかると、ZnSe基板結晶やエピ
タキシャル発光構造２の一部が破損したりひび割れを起
こし、極端な素子劣化を招くという問題点があった。
【００１１】図２に、上記LED５を有する発光装置の一
例を示す。図２に示すように、パターン配線（電極）４
を有する樹脂基体３にインジウム層８を介してLED５が
実装されている。LED５は、金ワイヤ７を介してパター
ン配線４と接続され、透明樹脂６で封止されている。
【００１２】上記の低コストLED５の製造には透明樹脂
６が不可欠であるが、透明樹脂６によるチップ封止工程
において、透明樹脂６の硬化収縮時の応力が素子の劣化
を引き起こす大きな原因となっていた。
【００１３】さらに、本LED５では特願平11-132924に示
したように、ハンダ材であるインジウム層８をオーミッ
ク電極材としても使用するという技術を採用している。
【００１４】このインジウム層８の融点と透明樹脂６の
軟化点が似通っている場合、LEDランプ完成後に、ラン
プ実装のためのリフロープロセスやソルダリングプロセ
スを通したあとにインジウム層（電極）８が劣化し、LE
Dランプの駆動電圧値が変化してしまうという問題も生
じていた。
【００１５】これらの課題は、ZnSe系の白色LED及びピ
ンク色や赤紫色といった中間色LEDに共通の課題であ
る。
【００１６】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものである。本発明の目的は、ZnSe系LEDチップ
を電極上にインジウム層を用いて固着する実装方式の発
光装置において、LEDチップを封止する樹脂の硬化収縮
時の応力による素子の劣化を抑制するとともに、インジ
ウム層が劣化してLEDランプの駆動電圧値が変化するこ
とをも防止することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る発光装置
は、１つの局面では、電極と、この電極上にインジウム
層を介して実装されn型ZnSe単結晶からなる基板と該基
板上に設けられ電流注入により発光しZnSeを母体とする
混晶化合物からなるエピタキシャル発光構造とを有する
発光素子と、発光素子を封止する封止樹脂とを備え、封
止樹脂のガラス転移温度を80℃以下とした。
【００１８】上記封止樹脂は、ガラス転移温度が30℃以
上80℃以下であり透明もしくはそれに光拡散剤を混入し
たエポキシ系樹脂を含む。
【００１９】本発明に係る発光装置は、他の局面では、
電極と、この電極上にインジウム層を介して実装されn
型ZnSe単結晶からなる基板と該基板上に設けられ電流注
入により発光しZnSeを母体とする混晶化合物からなるエ
ピタキシャル発光構造とを有する発光素子と、発光素子
を封止する封止樹脂とを備える。そして、封止樹脂は、
発光素子を覆い室温において伸び率が４０％以上あるよ
うな弾性を有する透明もしくはそれに光拡散剤を混入し
た第１樹脂と、該第１樹脂を覆い該第１樹脂よりも硬度
が高く透明もしくはそれに光拡散剤を混入した第２樹脂
を含む。
【００２０】上記第１樹脂はシリコーン系樹脂を含み、
第２樹脂はエポキシ系樹脂を含む。また、本発明の発光
装置は絶縁材料よりなる基体を備える、いわゆる表面実
装型のものであってもよい。この場合、上記電極は、基
体上に形成されたパターン電極を含む。
【００２１】本発明の発光装置は、発光素子を囲むよう
に上記基体上に設けられ、基板からの蛍光を反射させる
ための反射構造を備えるものであってもよい。この場
合、封止樹脂は、反射構造で囲まれる領域内に形成され
る。
【００２２】本発明に係る発光装置の製造方法は、１つ
の局面では、次の各工程を備える。電極上にインジウム
層を介して、n型ZnSe単結晶からなる基板と、該基板上
に設けられ電流注入により発光しZnSeを母体とする混晶
化合物からなるエピタキシャル発光構造とを有する発光
素子を実装する。この発光素子にガラス転移温度が80℃
以下のエポキシ樹脂の液滴を滴下した後に硬化させるこ
とにより発光素子を封止する封止樹脂を形成する。
【００２３】本発明に係る発光装置の製造方法は、他の
局面では、次の各工程を備える。電極上にインジウム層
を介して、n型ZnSe単結晶からなる基板と、該基板上に
設けられ電流注入により発光しZnSeを母体とする混晶化
合物からなるエピタキシャル発光構造とを有する発光素
子を実装する。この発光素子をシリコーン樹脂で覆う。
トランスファモールド法により、上記シリコーン樹脂を
覆うようにエポキシ樹脂を形成する。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の対象となる、ZnSe系基板
発光型多色LEDのベアチップは、図２に示すように、パ
ターン配線（電極）４付き樹脂基体３上にインジウム層
８を介して設置され、さらに透明封止樹脂６で封止され
る。
【００２５】一般のLEDの実装工程では、樹脂の封止法
はキャスティング法、インジェクション法（トランスフ
ァーモールド法）、ポッティング法など多岐にわたる
が、使用される透明樹脂に関してはエポキシ系樹脂を使
う場合が圧倒的に多い。これはその高透明度、高強度、
扱い易さ、耐候性の良さ、低コスト等の理由による。
【００２６】ところが本発明の対象となるZnSe系 LED
（チップ）５に対し、通常の熱硬化型エポキシ樹脂、例
えばガラス転移温度（Tg）が120℃以上と高い樹脂を用
いると、熱硬化時の樹脂の収縮による応力が直接チップ
にかかることにより、図３に示すようにLED５中のエピ
タキシャル発光構造がひび割れを起こして、亀裂９が入
ってしまう。そのため、素子の寿命が急速に短くなると
いう現象が起こる。
【００２７】これは通常のGaP等を用いたLEDではまず起
きることのない、結晶学的強度の弱いZnSe系 LED５に特
有の問題である。そこで、この封止樹脂６の応力を緩和
して、ZnSe系 LED５のベアチップが本来持つ寿命をラン
プ（発光装置）において再現させることが、本発明の第
一の課題である。
【００２８】さらに、本LED５では先述したとおり、低
コスト化のためにハンダ材であるインジウムをオーミッ
ク電極材としても使用するという技術を採用している。
通常のLEDの実装工程では、このハンダ材には熱硬化型
のエポキシ系銀ペーストを使うので、本LEDでは全く別
の工程を採用していることになる。
【００２９】ハンダ材であるインジウムの融点は約155
℃と非常に低いため、通常の透明封止樹脂である上記の
Tgが120℃以上の樹脂とは、軟化する温度が近い。
【００３０】一般にLEDランプは、ランプ実装のための
リフロープロセスやソルダリングプロセス等の高温プロ
セスを経ることが必要となるが、本LEDは、こういった
高温環境（例えば230℃）下では、透明封止樹脂６が軟
化するとともにハンダ材であるインジウムまでもが溶け
だしてしまうことになる。
【００３１】よって、この高温に曝される時と、さらに
高温環境からの冷却時に透明樹脂とハンダ材であるイン
ジウムが固化してゆく過程において、その中にあるLED
チップが動いてしまうという現象が起こりうる（通常の
銀ペーストを使う系では起こらない）。
【００３２】特に冷却時において、インジウムが未だ柔
らかいうちに樹脂の方が固まり出すと、LEDチップを上
昇させる方向に応力がかかり、その結果LEDチップがイ
ンジウム電極から浮き気味となる。そのため、図４に示
すようにインジウム層８内にボイド１０が発生するなど
して、大きな直列抵抗成分が発生する。それにより、LE
Dランプの駆動電圧値が上昇してしまうという問題も起
こっていた。このインジウムハンダ特有の問題を解決す
るのが本発明の第二の課題である。
【００３３】本発明は、本LED５を封止する透明封止樹
脂６について、樹脂の軟化点に相当するガラス転移温度
が充分低い、具体的には80℃以下（好ましくは30℃以上
80℃以下）のものを使用すること、もしくは室温におい
ても弾性を有するような柔らかい樹脂（たとえば伸び率
が４０％を越えるような樹脂）を使用することにより上
記の２つの課題を一挙に解決しようというものである。
【００３４】なお、封止樹脂６のガラス転移温度を80℃
以下とするには、たとえばエポキシ樹脂の場合、硬化の
際に硬化剤の比率を調整することにより樹脂内の架橋密
度を小さくする方法や、樹脂の主鎖構造部分を極端に高
分子化する方法等が挙げられる。
【００３５】第一の課題である、LED５への応力緩和に
ついては、封止樹脂６の硬化収縮の割合を低減すること
が有効であることは容易に想像される。この手段として
は、封止樹脂６に、特に熱可塑性樹脂のガラス転位温度
を低いものを使用することが公知の技術として存在す
る。例えば本発明者等は、特開2000-101149に示すよう
に、LED５のパッケージへの応力を低減させる手段とし
て、低Tgのエポキシ樹脂を使用するという技術を有して
いる。
【００３６】しかしこの技術は、パッケージと封止樹脂
６との間の応力の緩和を目的としたものであり、また一
般の技術としても低Tgの樹脂を使用するのは、ワイヤー
の断線防止等を目的とするものが多い。
【００３７】本発明では、通常のLED素子では問題にな
らないレベルの、LED５と透明封止樹脂６間に発生する
非常に小さな応力の緩和を目的として、この技術を応用
し、ガラス転位温度が80℃以下の透明な熱可塑性樹脂、
特にエポキシ樹脂を使用すれば、発光装置の寿命の極端
な短縮を防げることを確認した。
【００３８】同様の効果を得る方法としては、硬化後も
弾性をもつような柔らかい樹脂である、シリコーン樹脂
（たとえば伸び率２００％）やエポキシアクリレート樹
脂（たとえば伸び率５０％）などを封止樹脂６として使
用しても、やはり発光装置の寿命の短縮を防ぐことが出
来ることが分かった。
【００３９】これらの柔らかい樹脂は、概して透湿性が
高いため、素子の信頼性の点で問題が起こる場合があ
る。そこで、保護層としてさらに柔らかい樹脂の周りを
固い透明樹脂で封止する。この場合も寿命短縮のないラ
ンプ構造を作ることが出来ることを確認した。
【００４０】第二の課題である、リフロー等の高温プロ
セス時のインジウム層８内での直列抵抗の発生を押さえ
る手段も、透明封止樹脂６の特性を変えることにより、
解決できることが実験により判明した。
【００４１】上記の通り、この直列抵抗の発生は、リフ
ロー等のプロセスにおいて、温度を降温する際に、チッ
プに対して浮き上がる方向の力が働くことが原因である
ことが分かっていた。このチップを浮き上がらせる力の
原因は、高温暴露時にインジウムが融けるか、もしくは
柔らかくなっている状態で、封止樹脂の方が固まり始め
るためである。
【００４２】これを防ぐには、インジウムが充分に固ま
る温度まで、硬化しない樹脂、つまりはガラス転位温度
が低い樹脂か、常温でも弾性をもつような柔らかい樹脂
にて、LED５の封止を行えばよいものと考えられた。
【００４３】そこで、実験の結果、Tgが80℃以下のエポ
キシ樹脂やシリコーン樹脂、弾性のあるエポキシアクリ
レート樹脂を用いてLED５を封止したところ、インジウ
ム層８の高抵抗化が防げることが判明した。
【００４４】これらの封止方法は、第一の課題を解決し
た方法と同一であるので、上記２つの課題を同時に解決
出来たわけである。
【００４５】上記の実験では、透明樹脂封止の手段とし
ては主にポッティング法を用いて確認を行ったが、封止
手段はこれに限られるわけではなく、キャスティング法
などでも同様の効果が得られる。
【００４６】またトランスファーモールド法は、使用す
る樹脂のTgや種類をほとんど変更できないので、本ZnSe
系LED５を直接封止するには向かない。しかし、LED５を
シリコーン等の柔らかい樹脂（ジャンクションコートレ
ジン）で封止して、その周りを封止する際にトランスフ
ァーモールドを使うことは問題ない。
【００４７】よって、本技術により、通常のLED５に使
用される、低コストの透明樹脂封止技術が十分利用でき
ることとなる。また、封止樹脂６は必ずしも透明である
必要はなく、光散乱体を混ぜ込んだものを使用しても差
し支えない。さらにパッケージの形状についても、本技
術では何ら制限を与えるものではない。
【００４８】したがって、上記の技術を用いれば、従来
と同様の低コストな樹脂封止技術により、充分な信頼性
を有する種々の色調の白色や、赤紫色やピンク色等の中
間色の光源を作製することができる。
【００４９】
【実施例】以下、図５〜図１０を用いて、本発明の実施
例について説明する。 （実施例１）図５に示すように、ヨウ素をドープしたn
型ZnSe基板１上に、発光ピーク波長が485nmであるよう
な青色のエピタキシャル発光構造２を、ホモエピタキシ
ャル技術を用いて、MBE法により形成した。
【００５０】本エピタキシャル発光構造２は、p型にド
ープされたZnTeとZnSeの積層超格子構造からなるp型コ
ンタクト層１５、p型にドープされたZn0.85Mg0.15S0.10
Se0.9 0層からなるp型クラッド層１４、ZnSe層とZn0.88C
d0.12Se層の積層構造からなる単一量子井戸活性層１
３、n型にドープされたZn0.85Mg0.15S0.10Se0.90層から
なるn型クラッド層１２、n型ZnSeバッファ層１１より形
成される。
【００５１】本エピタキシャルウェハのp型コンタクト
層１５上に、Ti/Auからなる格子状のパターンp型電極を
形成し、さらに20nm以下の厚みからなる薄膜全面Au電極
を形成する。ZnSe基板１の裏面側にはInからなるn型電
極を形成した。電極形成後のエピタキシャルウェハを40
0μmｘ400μm角で厚みが200μmのサイズのチップ（タイ
プ１）とした。これは白色の発光色をもつタイプのLED
チップである。
【００５２】さらに全く同様の手順で、Alをドープした
n型ZnSe基板１上に、発光ピーク波長が475nmであるよう
な青色のエピタキシャル発光構造２を形成したものも、
チップ化（タイプ２）した。これはピンク色及び赤紫色
の発光色をもつタイプのLEDチップである。
【００５３】これらのチップを図６に示すように、電極
１６，１７を有するTo-18タイプのステム上に実装し、
ポッティング法により７種類の樹脂封止を行った。
【００５４】素子A（タイプ１）、A'（タイプ２）はTg=
120℃の一般的な透明エポキシ樹脂による封止、素子B
（タイプ１）、B'（タイプ２）はTg=80℃の透明エポキ
シ樹脂による封止、素子C（タイプ１）、C'（タイプ
２）はTg=60℃の透明エポキシ樹脂による封止、素子D
（タイプ１）、D'（タイプ２）はTg=40℃の透明エポキ
シ樹脂による封止、素子E（タイプ１）、E'（タイプ
２）は伸び率が２５０％あるシリコーン樹脂（ゲルタイ
プ）による封止、素子F（タイプ１）、F'（タイプ２）
は伸び率が５０％あるエポキシアクリレート樹脂による
封止、素子G（タイプ１）、G'（タイプ２）は図７に示
すように、LED５の最近傍のみを弾性のあるシリコーン
樹脂（ジャンクションコートレジン）１８で封止し、さ
らにその周りをTg=120℃の一般的な透明樹脂（エポキシ
樹脂）６による封止を行った。また参照用として、樹脂
封止無しの実装品、素子H（タイプ１）、H'（タイプ
２）も準備した。
【００５５】いずれの素子も、樹脂封止後まず動作電圧
（Vf）を測定し、その後リフロープロセス対応の熱処理
として250℃・10秒間のアニールを行い、さらに動作電
圧の変化を調べた。続いて、信頼性試験として60℃にお
ける通電試験（加速劣化試験）を実施し、実装法の違い
による素子寿命の変化を追った。
【００５６】表１に、それぞれの素子の5mA通電時の初
期動作電圧、アニール後の5mA通電時の動作電圧、60℃
・5mA通電時の輝度半減寿命を示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】表１から分かるとおり、250℃のアニール
によって、素子A及びA'のみVfが大きく上昇している
が、その他の素子はほとんど変化がない。つまり、Tgが
80℃以下のエポキシ樹脂か室温でも柔らかい樹脂をLED
５の封止に使用すれば、アニールによるLED５の浮き上
がり現象を防ぐことができ、Vf上昇問題が起こらないこ
とが分かった。
【００５９】さらに、素子寿命についても、ベアチップ
状態である素子H及びH'と比較して、素子A及びA'のみが
極端に短縮していることが表１より分かるが、その他は
ほとんど問題がない。B及びB'の寿命は幾分短縮してい
るが許容範囲と思われる。この結果から、Tgが80℃以下
のエポキシ樹脂か室温でも柔らかい樹脂をLED５の封止
に使用すれば、輝度寿命短縮の問題も起こらないことが
分かった。
【００６０】実験全般を通して言えるのは、白色のチッ
プと、ピンク色や赤紫色のチップとの差は全くなく、Zn
Se系多色発光のチップの特徴として、Tgが80℃以下のエ
ポキシ樹脂で封止を行なえば、リフロープロセス時のVf
上昇問題や、封止後の輝度寿命短縮問題を解決できると
いうことである。
【００６１】また同様の実験を、シリカの微粒子を光拡
散剤として透明封止樹脂６に混ぜ込んで（重量比で約20
%）封止する方法で行ったが、全く同じ結果を得ること
が出来た。 （実施例２）実施例１に用いたタイプ１のチップと同様
のものを準備した。このチップを図８に示す形状の、リ
フレクター（反射構造）１９付きパッケージに実装し、
ポッティング法により５種類の樹脂封止を行った。
【００６２】素子IはTg=120℃の一般的な透明エポキシ
樹脂による封止、素子JはTg=80℃の透明エポキシ樹脂に
よる封止、素子KはTg=60℃の透明エポキシ樹脂による封
止、素子LはTg=40℃の透明エポキシ樹脂による封止、素
子Mは図９に示すように、LED５の最近傍のみを弾性のあ
る伸び率１５０％のシリコーン樹脂（ジャンクションコ
ートレジン）１８で封止し、さらにその周りをTg=120℃
の一般的な透明樹脂（エポキシ樹脂）６による封止を行
った。また参照用として、樹脂封止無しの実装品、素子
Nも準備した。
【００６３】いずれの素子も、樹脂封止後にまずVfを測
定し、通常のリフロープロセス（最高温度250℃・10秒
間）を４回繰り返して行ったのちに、Vfの変化を調べ
た。続いて、信頼性試験として60℃における通電試験
（加速劣化試験）を実施し、実装法の違いによる素子寿
命の変化を調べた。
【００６４】表２に、それぞれの素子の5mA通電時の初
期動作電圧、リフロー後の5mA通電時の動作電圧、60℃
・5mA通電時の輝度半減寿命を示す。
【００６５】
【表２】
【００６６】表２から分かるとおり、250℃のリフロー
によって、素子IのみVfが大きく上昇しているが、その
他の素子はほとんど変化がない。つまり、実施例１と同
様にリフレクター型パッケージにおいても、Tgが80℃以
下のエポキシ樹脂か室温でも柔らかい樹脂をLED５の封
止に使用すれば、高温リフロープロセスによるLED５の
浮き上がり現象を防ぐことができ、Vf上昇問題が起こら
ないことが分かった。
【００６７】さらに、素子寿命についても、ベアチップ
状態である素子Nと比較して、素子Iのみが極端に短縮し
ていることが表２より読み取れるが、その他はほとんど
問題がない。素子Jの寿命は幾分短縮しているが許容範
囲である。
【００６８】この結果から、やはりTgが80℃以下のエポ
キシ樹脂か室温でも柔らかい樹脂をLED５の封止に使用
すれば、輝度寿命短縮の問題も起こらないことが分かっ
た。 （実施例３）実施例１に用いたタイプ１のチップと同様
のものを準備した。このチップを図２に示す形状の、フ
ラット型パッケージに実装し、トランスファーモールド
法ならびにキャスティング法による４種類の樹脂封止を
行った。
【００６９】素子OはTg=130℃の一般的な透明エポキシ
樹脂によるトランスファーモールド封止、素子Pは図１
０に示すように、LED５の最近傍のみを弾性のある伸び
率１２０％のシリコーン樹脂（ジャンクションコートレ
ジン）１８で封止し、さらにその周りをTg=130℃の一般
的な透明樹脂（エポキシ樹脂）６によるトランスファー
モールド封止し、素子QはTg=120℃の一般的な透明エポ
キシ樹脂によるキャスティング封止、素子RはTg=50℃の
透明エポキシ樹脂によるキャスティング封止を行った。
また参照用として、樹脂封止無しの実装品、素子Sも準
備した。
【００７０】トランスファーモールドを行う際は、樹脂
成型用の金型の温度を、インジウムの融点より充分低い
140℃程度とした。またキャスティングを行う際は、樹
脂成型用にはプラスチックケースを使用し、樹脂漏れ防
止のためにケースと基板の界面にゴム系材料を挟み込ん
で樹脂を硬化させた。
【００７１】いずれの素子も、樹脂封止後にまずVfを測
定し、通常のリフロープロセス（最高温度250℃・10秒
間）を４回繰り返して行ったのちに、Vfの変化を調べ
た。続いて、信頼性試験として60℃における通電試験
（加速劣化試験）を実施し、実装法の違いによる素子寿
命の変化を調べた。
【００７２】表３に、それぞれの素子の5mA通電時の初
期動作電圧、リフロー後の5mA通電時の動作電圧、60℃
・5mA通電時の輝度半減寿命を示す。
【００７３】
【表３】
【００７４】表３から分かるとおり、250℃のリフロー
によって、素子OとQにおいてVfが大きく上昇している
が、その他の素子はほとんど変化がない。つまり、実施
例１と同様にフラット型パッケージにおいても、Tgが80
℃以下のエポキシ樹脂か室温でも柔らかい樹脂をLED５
近傍の封止に使用すれば、高温リフロープロセスによる
LED５の浮き上がり現象を防ぐことができ、Vf上昇問題
が起こらないことが分かった。
【００７５】さらに、素子寿命についても、ベアチップ
状態である素子Sと比較して、素子Qの寿命が極端に短縮
しており、素子Oの寿命も半分以下に短縮していること
が結果から読み取れるが、その他は問題がない。
【００７６】この結果から、やはりTgが80℃以下のエポ
キシ樹脂か室温でも柔らかい樹脂をチップ近傍の封止に
使用すれば、輝度寿命短縮の問題も起こらないことが分
かった。
【００７７】以上のように本発明の実施の形態について
説明したが、今回開示した実施の形態は全ての点で例示
であって制限的なものではないと考えられるべきであ
る。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、
特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変
更が含まれる。
【００７８】
【発明の効果】上述の通り、本発明によれば、封止樹脂
のガラス転移温度を80℃以下あるいは硬化後も弾性を有
するような柔らかい樹脂で発光素子を覆うことにより、
発光素子を封止する樹脂の硬化収縮時の応力による素子
の劣化を抑制するとともに、インジウム層が劣化して発
光装置の駆動電圧値が変化することをも防止することが
できる。また、上記樹脂封止には、簡単で低コストなプ
ロセスを採用することも可能である。
【００７９】したがって、信頼性の高い種々の色調の白
色や、赤紫色やピンク色等の中間色の発光装置を低コス
トで作製することができ、特に携帯機器類の表示用、液
晶バックライト用、装飾用などの用途に大きな需要が期
待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基板発光型多色LEDの断面図である。
【図２】 基板発光型多色LEDを有する発光装置の断面
図である。
【図３】 封止樹脂の収縮による応力でLEDチップに亀
裂が入っている状態を示す図である。
【図４】 リフロー後にインジウム層内にボイドが発生
している状態を示す図である。
【図５】 本発明の実施例１のLEDにおけるZnSe基板お
よびエピタキシャル発光構造を示す断面図である。
【図６】 本発明の実施例１の発光装置の側面図であ
る。
【図７】 本発明の実施例１の発光装置の変形例の側面
図である。
【図８】 本発明の実施例２の発光装置の断面図であ
る。
【図９】 本発明の実施例２の発光装置の変形例の断面
図である。
【図１０】 本発明の実施例３の発光装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
１ ZnSe基板、２ エピタキシャル発光構造、３ 樹脂
基体、４ パターン配線、５ LED、６ 透明樹脂、７
金ワイヤ、８ インジウム層、９ 亀裂、１０ ボイ
ド、１１ n型 ZnSeバッファ層、１２ n型クラッド
層、１３ 単一量子井戸層、１４ p型クラッド層、１
５ p型コンタクト層、１６，１７ リードフレーム、
１８ シリコーン樹脂、１９ リフレクター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武部 敏彦 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 石長 宏基 京都府京都市右京区西院溝崎町21番地 ロ ーム株式会社内 (72)発明者 前川 守 京都府京都市右京区西院溝崎町21番地 ロ ーム株式会社内 Ｆターム(参考） 4M109 AA01 CA21 EE11 GA01 5F041 AA14 AA40 CA05 CA41 CA43 CA57 CA66 DA07 DA17 DA44 DA45 DA46 DA58 DB09 FF01 FF11 5F061 AA01 CB03 FA01

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電極と、 前記電極上にインジウム層を介して実装され、n型ZnSe
    単結晶からなる基板と、該基板上に設けられ電流注入に
    より発光しZnSeを母体とする混晶化合物からなるエピタ
    キシャル発光構造とを有する発光素子と、 前記発光素子を封止する封止樹脂とを備え、 前記封止樹脂のガラス転移温度を80℃以下とした、発光
    装置。
  2. 【請求項２】 前記封止樹脂は、ガラス転移温度が30℃
    以上80℃以下であり透明もしくはそれに光拡散剤を混入
    したエポキシ系樹脂を含む、請求項１に記載の発光装
    置。
  3. 【請求項３】 電極と、 前記電極上にインジウム層を介して実装され、n型ZnSe
    単結晶からなる基板と、該基板上に設けられ電流注入に
    より発光しZnSeを母体とする混晶化合物からなるエピタ
    キシャル発光構造とを有する発光素子と、 前記発光素子を封止する封止樹脂とを備え、 前記封止樹脂は、前記発光素子を覆い室温において伸び
    率が４０％以上あるような弾性を有する透明もしくはそ
    れに光拡散剤を混入した第１樹脂と、該第１樹脂を覆い
    該第１樹脂よりも硬度が高く透明もしくはそれに光拡散
    剤を混入した第２樹脂を含む、発光装置。
  4. 【請求項４】 前記第１樹脂はシリコーン系樹脂を含
    み、 前記第２樹脂はエポキシ系樹脂を含む、請求項３に記載
    の発光装置。
  5. 【請求項５】 絶縁材料よりなる基体を備え、 前記電極は、基体上に形成されたパターン電極を含む、
    請求項１から請求項４のいずれかに記載の発光装置。
  6. 【請求項６】 前記発光素子を囲むように前記基体上に
    設けられ、前記基板からの蛍光を反射させるための反射
    構造を備え、 前記封止樹脂は、前記反射構造で囲まれる領域内に形成
    される、請求項５に記載の発光装置。
  7. 【請求項７】 電極上にインジウム層を介して、n型ZnS
    e単結晶からなる基板と、該基板上に設けられ電流注入
    により発光しZnSeを母体とする混晶化合物からなるエピ
    タキシャル発光構造とを有する発光素子を実装する工程
    と、 前記発光素子にガラス転移温度が80℃以下のエポキシ樹
    脂の液滴を滴下した後に硬化させることにより前記発光
    素子を封止する封止樹脂を形成する工程と、を備えた、
    発光装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 電極上にインジウム層を介して、n型ZnS
    e単結晶からなる基板と、該基板上に設けられ電流注入
    により発光しZnSeを母体とする混晶化合物からなるエピ
    タキシャル発光構造とを有する発光素子を実装する工程
    と、 前記発光素子をシリコーン樹脂で覆う工程と、 トランスファモールド法により、前記シリコーン樹脂を
    覆うようにエポキシ樹脂を形成する工程と、を備えた、
    発光装置の製造方法
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