JP2007059419A - Led package with compound semiconductor light emitting element - Google Patents

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JP2007059419A
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film
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JP2005239322A
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Inventor
Kenzo Hanawa
Hisayuki Miki
Kazuhiro Mitani
久幸 三木
和弘 三谷
健三 塙
Original Assignee
Showa Denko Kk
昭和電工株式会社
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    • H01L2924/181Encapsulation

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an LED package exhibiting high resistance against breakdown of a semiconductor element due to conduction of superfluous current and high resistance against mechanical impact.
SOLUTION: In the resin sealed LED package incorporating a semiconductor light emitting element, a film composed of a transparent inorganic material is formed on the surface of the resin. A diamond-like carbon film is particularly preferable as the film.
COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は化合物半導体発光素子を有し、樹脂で封止されたLEDパッケージに関し、静電気などにより過大な電流が流れ込んだ場合による半導体素子の破壊に対して高い耐性を持ち、また、機械的な衝撃に対しても高い耐性を持つLEDパッケージに関する。 The present invention has a compound semiconductor light-emitting device, relates to an LED package sealed with a resin has a high resistance to breakdown of the semiconductor device according to if the flowing excessive current due to static electricity or the like, also, mechanical shock an LED package with a high resistance to.

近年、発光ダイオードを用いた発光デバイスの進歩が目覚しく、液晶のバックライト、大型ディスプレイのほか、自動車のヘッドライトや室内外の照明器具にも用いられるようになっている。 Recently, remarkable progress in light emitting devices using light-emitting diodes, liquid crystal backlight, in addition to large display, adapted to be used in headlights or interior and exterior lighting equipment of a motor vehicle.
特に、短波長光発光素子用の半導体材料としてGaN系化合物半導体材料が注目を集めている。 In particular, GaN-based compound semiconductor material has attracted attention as semiconductor materials for short wavelength light-emitting element. GaN系化合物半導体材料発展により、短波長の光を得ることができたために、これを用いて蛍光体を励起してより多様な波長の光を得ることができるようになった。 The GaN-based compound semiconductor material development, because it has been possible to obtain light with a short wavelength, it has become possible to obtain light of a more diverse wavelengths excites a phosphor using the same. 特に、白色の光を発光ダイオードから得ることができたのにはGaN系化合物半導体が不可欠であった。 In particular, we were able to obtain white light from the light emitting diode is a GaN-based compound semiconductor was essential.

GaN系化合物半導体は、サファイア単結晶を始めとして、種々の酸化物やIII−V族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法(MOCVD法)や分子線エピタキシー法(MBE法)等によって形成される。 GaN-based compound semiconductor, including the sapphire single crystal, various oxides or Group III-V compound as a substrate, the organic metal chemical vapor deposition method (MOCVD method) or molecular beam epitaxy method (MBE method) It is formed by, for example.

多くの場合LEDのパッケージは、樹脂によって封止される。 Often LED package is sealed with a resin. 良く知られた砲弾型と呼ばれるランプ形状のパッケージを始め、実装基盤にリフレクタを備えたトップパッケージと呼ばれるパッケージ、サイドビューと呼ばれる横に倒して使用されるパッケージ、あるいは、素子に樹脂をかぶせて成型し封止するサーフェイスマウントタイプと呼ばれるパッケージなどが、その例である。 Started well lamp shape of package called known shell type, package called top package having a reflector mounting base, the package is used by tilting laterally called side-view or molded is covered with a resin in the element such packages called surface mount type of sealing, are examples.

しかし、樹脂は機械的な接触によるダメージに弱く、磨耗を伴うような使用環境にある場合はもちろん、製造工程でのハンドリング時の衝撃などによっても傷を生じてしまう問題があった。 However, the resin is weak in damage due to mechanical contact, when in use environments involving any wear, of course, also there is a problem that a scratch occurred, such as by impact during handling in the manufacturing process.

また、GaN系化合物半導体に限らず、半導体デバイスは過大な電流が流れ込んだときに破壊されやすい。 Further, not limited to the GaN-based compound semiconductor, a semiconductor device is easily broken when the flowing excessive current. 短時間に過大な電流が流れる現象は、蓄積された静電気の放出などによって引き起こされる日常的なものであり、生活の中で半導体デバイスを使用する場合には対策を取らなければならない。 Phenomenon short time an excessive current flows are those of routine caused by such release of accumulated static electricity, must take measures when using the semiconductor device in life.
特に、GaN系化合物半導体は、上述のように絶縁性のサファイア単結晶基板上に作製されることが多く、過大な電流が流れ込んだときに逃がすためのパスが限られている。 In particular, GaN-based compound semiconductor are often fabricated on an insulating sapphire single crystal substrate as described above, have limited path for escape when an excessive current flowed. このため、一般的に静電気などに対して耐性を持たない。 For this reason, generally do not have the resistance to static electricity.

また、半導体デバイスのパッケージは、空気中の水分や酸素などの浸透によって内部の素子が劣化するという問題を持っている。 The semiconductor device package has the problem that the interior of the device is deteriorated by penetration of moisture or oxygen in the air. パッケージは透明な樹脂などで封止されることが多いが、封止に用いられる樹脂は必ずしもガスや水分の浸透を防ぐことができていない。 Packages often be sealed with a transparent resin, but the resin used in the sealing is not necessarily able to prevent penetration of gas or moisture. このため、空気中の水分やガスの浸透によりチップの劣化が発生して、信頼性を落とすことが多い。 Therefore, deterioration of the chips generated by the penetration of moisture and gases in the air, often degrading the reliability. 信頼性の悪化とは、リーク電流の増大でモニターすることができる。 The reliability deterioration, can be monitored by increase in the leakage current.
本発明の目的は過大な電流による半導体素子の破壊に対して高い耐性を持ち、また、機械的な衝撃に対しても高い耐性を持つLEDパッケージを提供することにある。 An object of the present invention has a high resistance to breakdown of the semiconductor device due to excessive current, also to provide an LED package with a high resistance to mechanical shock.

本発明は、上記の目的を達成するためになされたもので、下記の発明からなる。 The present invention has been made in order to achieve the above object, it consists of the following inventions.
(1)半導体発光素子を内部に有し、樹脂にて封止されたLEDパッケージにおいて、樹脂表面に透明な無機材料からなる皮膜が形成されていることを特徴とするLEDパッケージ。 (1) it has a semiconductor light emitting device therein, the LED package is sealed with a resin, the LED package, wherein a film made of a transparent inorganic material in the resin surface is formed.
(2)皮膜が、モース硬度7以上の材料でからなることを特徴とする上記(1)に記載のLEDパッケージ。 (2) coating, LED package according to (1), characterized in that it consists in Mohs hardness of 7 or more materials.
(3)皮膜が、抵抗率0.1Ωcmから1000kΩcmであることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のLEDパッケージ。 (3) coating, LED package according to (1) or (2), characterized in that the resistivity of 0.1Ωcm is 1000Keiomegacm.

(4)皮膜が、抵抗率1000Ωcmから1000kΩcmであることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載のLEDパッケージ。 (4) coating, LED package according to any one of the above, wherein the the resistivity 1000Ωcm a 1000kΩcm (1) ~ (3).
(5)皮膜の膜厚が5nmから100nmであることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のLEDパッケージ。 (5) LED package according to any one of the above film thickness of the coating is characterized in that it is a 100nm from 5nm (1) ~ (4).
(6)皮膜を構成する材料がダイヤモンドライクカーボン、アルミナ、酸化シリコン、窒化シリコン、フッ化カルシウム、窒化ホウ素よりなる群より選ばれた少なくとも一種類の材料を含んでいることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載のLEDパッケージ。 (6) the material is diamond-like constituting the film of carbon, alumina, silicon oxide, silicon nitride, above, characterized in that it contains calcium fluoride, at least one kind of material selected from the group consisting of boron nitride ( the LED package according to any one of 1) to (5).

(7)皮膜を構成する材料がダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載のLEDパッケージ。 (7) LED package according to any one of the above materials constituting the coating, characterized in that a diamond-like carbon (1) to (6).
(8)皮膜を構成するダイヤモンド・ライク・カーボンがCVDで成膜されたものであることを特徴とする上記(7)に記載のLEDパッケージ。 (8) LED package according to (7), wherein the diamond-like carbon constituting the coating is one which is formed by CVD.
(9)皮膜を構成するダイヤモンド・ライク・カーボンがスパッタで成膜されたものであることを特徴とする上記(7)に記載のLEDパッケージ。 (9) LED package according to (7), wherein the diamond-like carbon constituting the coating is one which is formed by a sputtering.

(10)封止する樹脂が、(メタ)アクリル酸系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン架橋樹脂、UV硬化樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂なる群から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする上記(1)〜(9)のいずれかに記載のLEDパッケージ。 (10) above the sealing with resin, characterized in that at least one selected from (meth) acrylic acid-based resins, epoxy resins, urethane crosslinked resins, UV curable resins, urea resins, the group consisting of silicone resin ( the LED package according to any one of 1) to (9).
(11)半導体が、III−V族化合物半導体であることを特徴とする上記(1)〜(10)のいずれかに記載のLEDパッケージ。 (11) semiconductor, LED package according to any one of the above (1) to (10), which is a group III-V compound semiconductor.
(12)III−V族化合物半導体が、窒化ガリウム系化合物半導体であることを特徴とする上記(11)に記載のLEDパッケージ。 (12) III-V group compound semiconductor is, LED packages according to the above (11), which is a gallium nitride-based compound semiconductor.
(13)蛍光体を有する上記(1)〜(12)のいずれかに記載のLEDパッケージ。 (13) LED package according to any one of the above (1) to (12) having a phosphor.

本発明は樹脂で封止したパッケージ表面を適度な硬度と透明度を持つ無機材料の皮膜で覆うことにより、機械的な接触によるダメージに対する強度が向上する効果が得られる。 The present invention is by covering with a film of an inorganic material having a suitable hardness and clarity the sealed package surface with a resin, the effect of improving the strength against damage due to mechanical contact is obtained.
また、パッケージ表面を適度な導電性を持つ皮膜で覆うことにより、過大な電流の流入による半導体素子の破壊に対して高い耐性を持ち、また、摩擦係数の小さい皮膜を選択することで機械的な衝撃に対しても高い耐性を持つLEDパッケージが得られる。 Further, by covering with a film having an appropriate conductivity package surface, it has high resistance to breakdown of the semiconductor device according to the inflow of an excessive current, also mechanical by selecting a small film coefficient of friction LED package is obtained having a high resistance to impact.
さらに、ガスや水分に対し不浸透性の皮膜で覆うことにより、空気中の水分やガスの浸透を防止し、信頼性のあるLEDパッケージが得られる。 Further, by covering with an impermeable film to gases and water, to prevent the penetration of moisture and gases in the air, LED packages with reliability.

以下図面を参照して本発明を詳しく説明する。 With reference to the drawings illustrating the present invention in detail.
図1に、本発明の実施形態の一例を示す。 Figure 1 shows an example embodiment of the present invention. この図は一般にトップパッケージと呼ばれるLEDパッケージ1の断面図である。 This figure is a cross-sectional view of the LED package 1, commonly referred to as a top package.
半導体デバイスであるLEDチップ11に対し、配線12が形成されて導通がパッケージ外に引き出されている。 To LED chip 11 is a semiconductor device, conduction is drawn to outside of the package wiring 12 is formed. デバイスの周囲にはリフレクタ13と呼ばれる外縁が形成されていて、その内部が樹脂14で封止されている。 Around the device be formed outer edge, called a reflector 13, the inside is sealed with a resin 14. リフレクタ13は、チップ11からの発光を効率的に外部へ取り出す役割を持つと共に、樹脂14を封じ込める役割も持っている。 The reflector 13, along with the role of taking out light emission from the chip 11 to efficiently outside, also has the role to contain the resin 14.

本発明のLEDパッケージは、この樹脂14の上とリフレクタ13の上面を覆って、透明な無機材料からなる皮膜15が形成されている。 LED package of the present invention, covers the upper surface of the upper and the reflector 13 of the resin 14, coating 15 consisting of a transparent inorganic material are formed. この皮膜はモース硬度7以上の材料で構成されえいるのが好ましい。 The coating is preferably are configured Saree Mohs hardness of 7 or more materials. これにより、LEDパッケージへの機械的な接触に対する強度を向上させることができる。 Thus, it is possible to improve the strength against mechanical contact to the LED package. また、材料として透明な材料を選ぶことにより、LEDデバイスから発光される光を減じることがない。 Further, by selecting a transparent material as a material, it is not to reduce the light emitted from the LED device.
導電性の皮膜そのものは、配線と接触しても構わない。 Conductive coating itself, may be in contact with the wiring. 導電率を適正に制御することにより、通常の動作に必要な程度の電流はリークせず、過大電流が注入されたときにだけ電荷を拡散させる機能を持たせることが可能である。 By properly controlling the conductivity, the degree of current needed for normal operation without leakage, it is possible to have only the function of diffusing the charge when an excessive current is injected.

本発明では、無機材料の抵抗率は、広い範囲で選ぶことができる。 In the present invention, the resistivity of the inorganic material may be selected in a wide range. 具体的には、0.1Ωcmから1000kΩcmである材料を用いることができる。 Specifically, it is possible to use a material that is 1000kΩcm from 0.1? Cm.
しかしながら、上記のように通常動作では電流リークは発生せず過大電流が注入されたときに電荷を拡散させる機能を持たせる目的では、皮膜の導電性を適正に制御する必要がある。 However, in normal operation as described above the current leakage in order to have the function of diffusing the charge when an excessive current is injected does not occur, it is necessary to properly control the conductivity of the coating. 具体的には、1kΩcmから1000kΩcmであることが望ましい。 Specifically, it is desirable that 1000kΩcm from 1 k? Cm. これよりも小さいと配線に接触した場合にリーク電流の原因となるし、これよりも大きいと過大電流を逃がす効果を持たなくなる。 It causes leakage current when in contact with wiring thereto is smaller than, not have the effect of releasing a large excessive current than this. 更に望ましくは5kΩcmから500kΩcmであり、特に、10kΩcmから100kΩcmである場合にバランスが良く、弊害なく特段の効果を発揮することが可能である。 Further desirably a 500kΩcm from 5Keiomegacm, in particular, well-balanced when it is 100kΩcm from 10Keiomegacm, it is possible to exhibit the special effect without harmful.

LEDから出た発光を効率よく外部へ取り出すためには、皮膜は発光された波長に対して透明であることが必要である。 For extracting luminescence emitted from the LED effectively to the outside, the coating should be transparent to the emission wavelength. 本発明において透明あるいは透光性とは、300〜800nmの波長領域における光に対して、透過率70%以上であることを意味する。 The transparent or translucent in the present invention, it means that with respect to light in the wavelength region of 300 to 800 nm, is transmittance of 70% or more.
もちろん、封入される発光素子が発光する光の波長に対して透過率が良好であることが必要である。 Of course, it is necessary that the transmittance is good for the wavelength of the light emitting element emits light to be sealed. 発光が白色である場合には、波長400〜800nmに渡って透明であることが望ましい。 When light emission is white, it is desirable that the transparent over the wavelength 400 to 800 nm.

皮膜の透過率は、皮膜の膜厚を制御することによっても変化させることが可能である。 Transmittance of the film is able to be changed by controlling the film thickness of the coating. 皮膜の膜厚が薄ければそれだけ透明性を発揮することになるが、機械的な強度も低下し、導電性も小さくなる。 Although so that the film thickness of the coating to exhibit much transparency if thin, also decreases the mechanical strength, electrical conductivity is also reduced.
本発明の効果を発揮するのに最適な膜厚は、5nmから100nmの間である。 Optimal thickness in order to achieve the effects of the present invention is between 5nm of 100 nm. これよりも薄いと皮膜は機械的な強度を失い、保護膜としての機能を失う。 Thinner film than that loses mechanical strength, losing a function as a protective film. これよりも厚い場合には、いたずらに膜形成時の処理時間が長くなり、生産性が落ちるばかりである。 In the case thicker than this, is just unnecessarily processing time at the time of film formation is increased, falls productivity. また、皮膜の材料によっては透過率の低下や導電性の増大を招き、不都合である。 Also, it causes an increase and a decrease in conductivity of the transmittance depending on the material of the coating is disadvantageous.
LEDパッケージの形状は必ずしも平坦ではないので、ここでいう膜厚とは、ばらつきを持っても良く、その最も厚い部分と薄い部分での膜厚が上記を満たしている場合に、本発明の効果を良く発揮する。 The shape of the LED package is not always flat, where the film thickness as referred to herein may have a variation, if the film thickness at the thickest part and a thin part meets the above, the effect of the present invention well to exert.

皮膜を形成する材料としては、上記抵抗率を満たすような既存の材質を問題なく使用することができる。 As a material for forming a film can be used without problems of existing material such as to satisfy the above resistivity. 例えば、ダイヤモンドライクカーボン、アルミナ、酸化シリコン、窒化シリコン、フッ化カルシウム、窒化ホウ素などである。 For example, diamond-like carbon, alumina, silicon oxide, silicon nitride, calcium fluoride, and the like boron nitride.
特に、ダイヤモンドライクカーボンが機械的な強度に優れ、可視光の全波長に透明であり、導電性も適正であって、望ましい。 In particular, diamond-like carbon is excellent in mechanical strength, is transparent to all wavelengths of visible light, conductive even appropriate, desirable. また、空気中の水分や酸素などの遮断性にも優れている。 It is also excellent in barrier properties such as moisture and oxygen in the air.

ダイヤモンドライクカーボンとは、グラファイト構造とダイヤモンド構造の入り混じった構造を持つカーボン結晶である。 The diamond-like carbon, a carbon crystal with intermingled structure of the graphite structure and diamond structure. 高い機械強度を持っている。 Have a high mechanical strength. 多くの場合黒色を呈するが、膜厚を薄く形成することで、透明性を持たせることが可能である。 While exhibiting many cases black, by forming the thin film thickness, it is possible to have transparency. また製造の条件によって抵抗率を制御することができ、0.1Ωcmから1000kΩcmまでの抵抗率の制御も可能である。 Also it is possible to control the resistivity of the manufacturing conditions, it is possible control the resistivity of the 0.1Ωcm to 1000Keiomegacm. また、封止性に優れ、多くの液体や気体の浸入を防ぐことが可能である。 Also, excellent sealing properties, it is possible to prevent the penetration of many liquids and gases.
製造方法としては基板を加熱したり、電極として用いてのCVDが一般的であるが、近年、同等の性質の膜をスパッタ法で作製できるようになった。 Or by heating the substrate as a manufacturing method, CVD of using as an electrode is generally in recent years, has become a film of comparable properties can be produced by sputtering. 技術の分類としてはスパッタで作製したものをダイヤモンドライクカーボンと呼ばないが、本明細書では、同等の物性を持つ皮膜をダイヤモンドライクカーボンと呼ぶこととする。 Although not called diamond-like carbon a disk produced by sputtering as the classification technique, in this specification, a film having the same physical properties is referred to as diamond-like carbon.

皮膜は、知られているどのような方法を持って形成しても構わない。 Coating, may be formed with any method known.
例えば、蒸着やスパッタ、CVDなどの方法を用いることができる。 For example, it is possible to use vapor deposition or sputtering, a method such as CVD. LEDパッケージは樹脂を含んでいるため、被皮膜形成体の温度が目安として100℃よりも上がらないことが望ましい。 Since LED package that contains the resin, it is desirable that the temperature of the film-forming material does not increase than 100 ° C. as a guide.
特に、蒸着やスパッタを用いると、被皮膜形成体の温度が上昇することがないので、パッケージに使用された樹脂が受けるダメージが少なくすることができて好適である。 In particular, the use of vapor deposition or sputtering, since no temperature of the film-forming material is increased, it is preferable to be able to reduce damage to the resin is subjected that is used for package. また、皮膜の材料となる物質を溶剤に分散させておき、この溶液を被皮膜形成体に塗布して加熱する事で溶剤を飛ばし、皮膜を形成する方法も利用できる。 Also, a substance which is a material of the film advance is dispersed in a solvent, skip solvent by heating and coating the solution onto a film-forming material can also be used a method of forming a film.

本明細書で開示する技術は、多様な種類の形態のパッケージに適用することが可能である。 Technology disclosed herein can be applied to various kinds of forms of packaging. 一例を挙げると、一般的な砲弾型のLEDランプのほか、前述のトップパッケージやサイドビューパッケージ、サーフェイスマウントデバイスと呼ばれるパッケージなどがある。 As an example, other general bullet-shaped LED lamp, and the like package called top package or a side-view package described above, the surface mount device. また、チップをボードに直接実装し、樹脂で封止するような実装の場合でも、本発明の技術を適用することができる。 Further, by directly mounting the chip on the board, even if such is sealed with resin implementation, it is possible to apply the technique of the present invention.

封止するための樹脂としては、温度、湿度などに対する耐久性が高いことは言うまでもない。 As the resin for sealing, the temperature, of course, is highly durable against such humidity. 窒化ガリウム系材料からなる発光素子を使用する場合には、それに加えて窒化ガリウム系材料からの短波長領域の発光に対する劣化も小さいことが望まれる。 When using a light emitting element comprising a gallium nitride-based material, it less degradation to the emission of a short wavelength region of a gallium nitride-based material is desired in addition to. また、固化する際の変形や体積変化は少ない方が良い。 Also, deformation and volume change upon solidification less better. そのような観点から、(メタ)アクリル酸系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン架橋樹脂、UV硬化樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などが望ましい。 From this viewpoint, (meth) acrylic acid-based resins, epoxy resins, urethane crosslinked resins, UV curable resins, urea resins, and silicone resins are preferable.

使用するチップは、どのような形態のものでも構わない。 Chip to be used, it may be of any form. チップの上下にそれぞれ電極を形成したワンワイヤータイプ、チップの一つの面に2つの電極を形成したフェイスアップタイプ、一つの面に2つの電極を形成しておいて、電極面を実装し基板面から発光を取り出すフリップチップタイプなどがある。 One wire type respectively forming electrodes on top and bottom of the chip, face-up type forming two electrodes on one face of the chip and allowed to form two electrodes on one surface, the substrate surface mounted with the electrode surface there is such a flip-chip type in which light is extracted from.
チップの大きさも、どのような大きさのものでも利用できる。 The size of the chips, be of any size can be utilized. 具体的には100μm角程度から、4mm角程度の大きさのものまで考えられる。 Specifically contemplated from about 100μm square, until of a size of about 4mm square. サージ電流に対する耐性は大きなチップほど弱いことが知られており、特に、500μm角以上の大きさのものに対して効果を発揮する。 Resistance to surge current is known to be weak enough large chip, in particular, be effective against those 500μm square or larger in size.

半導体結晶積層構造体は、p層とn層との間に発光層を積層した、一般的な素子構造であることが望ましい。 The semiconductor crystal layered structures were laminated luminescent layer between the p layer and the n layer, it is desirable that the general device structure. n型半導体層、発光層およびp型半導体層は各種構造のものが周知であり、これら周知のものを何ら制限なく用いることができる。 n-type semiconductor layer, light emitting layer and a p-type semiconductor layer are well known those of various structures can be used without these things known any limitation. 例えばIII−V族化合物半導体を用いることができる。 For example it is possible to use a group III-V compound semiconductor.
なかでも本発明の効果は、サファイアを基板として持つ窒化ガリウム系化合物半導体に対して特に有効である。 Above all the effect of the present invention is particularly effective sapphire against gallium nitride-based compound semiconductor having a substrate. 窒化ガリウム系化合物半導体としても、一般式Al x In y Ga 1-xy N(0≦x<1,0≦y<1,0≦x+y<1)で表わされる各種組成の半導体が周知であり、本発明におけるn型半導体層、発光層およびp型半導体層を構成する窒化ガリウム系化合物半導体としても、一般式Al x In y Ga 1-xy N(0≦x<1,0≦y<1,0≦x+y<1)で表わされる各種組成の半導体を何ら制限なく用いることができる。 Gallium nitride as a compound semiconductor represented by the general formula Al x In y Ga 1-xy N semiconductor having various compositions represented by (0 ≦ x <1,0 ≦ y <1,0 ≦ x + y <1) are known, n-type semiconductor layer in the present invention, even if the light-emitting layer and a p-type semiconductor layer constituting the gallium nitride-based compound semiconductor, the general formula Al x in y Ga 1-xy n (0 ≦ x <1,0 ≦ y <1, the 0 ≦ x + y <semiconductor having various compositions represented by 1) any may be used without limitation.

これらの化合物半導体の成長方法は特に限定されず、MOCVD(有機金属化学気相成長法)、HVPE(ハイドライド気相成長法)、MBE(分子線エピタキシー法)、などIII族窒化物半導体を成長させることが知られている全ての方法を適用できる。 Method for growing these compound semiconductor is not particularly limited, MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), HVPE (hydride vapor phase epitaxy), MBE (molecular beam epitaxy), growing the Group III nitride semiconductor such as it can be applied any process known. 好ましい成長方法としては、膜厚制御性、量産性の観点からMOCVD法である。 Preferred growth method, film thickness controllability, a MOCVD method from the viewpoint of mass productivity.

また、本構造には、蛍光体を含む領域を形成することができる。 Further, the present structure can be formed a region including a phosphor. GaN系化合物半導体材料からの短波長の光を蛍光体に当てることで波長を変換する技術が広く用いられている。 A technology has been widely used for converting a wavelength by applying the short-wavelength light from the GaN-based compound semiconductor material to the phosphor. 波長の変換を利用する技術としては、窒化ガリウム系発光素子からの青色の光を黄色を発光する蛍光体に照射して発光させ、青色と黄色とを混色して白色の光を得る技術、或いは窒化ガリウム系発光素子から紫外線を発光させ、その光を赤色、緑色、青色を発光する蛍光体に照射して発光させ、白色を得る技術などがある。 As a technique for utilizing the conversion of wavelength, the blue light from the GaN-based light emitting device to emit light by irradiating the phosphor emitting yellow, techniques to obtain white light by mixing blue and yellow, or a gallium nitride-based light emitting device to emit light with ultraviolet rays, the light of red, green, emit light by irradiating the phosphor emitting blue, and the like technique to obtain white. また、それ以外にも、窒化ガリウム系発光素子からの青色の光を赤色の光を発光する蛍光体に照射し、青色と赤色とを混色してピンク色の発光を得たり、窒化ガリウム発光素子からの紫外線を緑色の光を発光する蛍光体に照射して緑色を得る技術などがある。 In addition to it, it is irradiated with blue light from the GaN-based light emitting device to the phosphor which emits red light, or give a pink light by mixing the blue and red, gallium nitride light emitting element ultraviolet is irradiated on the phosphor emitting green light from the like technique to obtain a green.
蛍光体をLEDパッケージに用いる方法としては、蛍光体を例えば樹脂に分散させてもよく、また無機材料中に含ませることもできる。 As a method of using the phosphor to the LED package and may be a phosphor is dispersed in a resin, also it is included in the inorganic material.

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Next, further detailed explanation of the present invention embodiment, the present invention is not limited to these examples.
(実施例1) (Example 1)
図1は本実施例で作製したLEDパッケージの断面図である。 Figure 1 is a cross-sectional view of an LED package manufactured in this example.
発光素子は、サファイア基板上に形成した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を用い、ITOからなるp電極とCr/Ti/Auからなるn電極を形成した。 Emitting element, using a gallium nitride-based compound formed on a sapphire substrate a semiconductor light-emitting device, to form an n electrode made of p electrode and the Cr / Ti / Au formed of ITO.
窒化ガリウム系化合物半導体層の積層は、MOCVD法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。 Stacking the gallium nitride-based compound semiconductor layer by MOCVD was carried out in ordinary conditions well known in the art. また、正極および負極の形成、ウエーハの分割もよく知られた通常の条件で行なった。 The formation of the positive electrode and the negative electrode, the division of the wafer is also performed by the well-known conventional conditions.

これをセラミック製のリードフレームに銅を用いてプリント配線したボードと、Alを蒸着して反射率を高めたリフレクタを有するトップパッケージに、ダイボンダで接着した。 A board with printed wiring using copper it to ceramic lead frame, the top package having a reflector having an increased reflectance by depositing Al, was bonded with a die bonder. 更に、ワイヤボンダを用いて金線でプリント基板に配線した。 Furthermore, the wiring on the printed circuit board with gold wire using a wire bonder.
続いて、リフレクタ内にガラスエポキシ樹脂を流し込んで、加熱することにより固化した。 Subsequently, by pouring the glass epoxy resin in the reflector, which solidified by heating. 樹脂の量と粘度を、事前に実験して適性に制御することにより、固化した後の樹脂の表面形状は少し膨らみを持つ擬似レンズ形状とすることとした。 The amount and viscosity of the resin, by controlling the suitability to experiment in advance, the surface shape of the resin after solidification was that the pseudo lens shape with a bulge slightly.

続いて、このLEDパッケージをスパッタ機内に導入した。 It was subsequently introduced this LED package to a sputtering machine. LEDパッケージは、金属製の基板の上に半田を用いて接着し、保持した。 LED package, bonded using solder on a metal substrate, and held.
チャンバ内を真空とし、アルゴンガスプラズマを発生させ、これをマイナスの電位としたダイヤモンドライクカーボンのターゲットに当てることにより、スパッタを実施した。 The chamber was evacuated to generate an argon gas plasma, which by applying a negative diamond-like carbon that the potential of the target was carried out sputtering. アルゴンプラズマによりターゲットの材料が削られ、LEDパッケージ上に積層した。 Material of the target is ground by the argon plasma, it was laminated on the LED package.
別途行った実験により成膜の速度を把握していたので、膜厚が40nm程度になったと思われる時間に達したところでアルゴンプラズマの発生を止め、LEDパッケージをロードロック室よりチャンバ外へ引き出した。 Because we know the speed of film formation by the experiments carried out separately, the film thickness is to stop the occurrence of argon plasma was reached in time that seems to have become the order of 40nm, was pulled out of the LED package to the chamber outside than the load lock chamber .

上記の成膜時に、モニタの目的でガラスの板をチャンバ内に入れておいた。 During the film forming, the plates of glass were placed in the chamber for the purpose of monitoring. このガラス板上に成膜された膜を分光光度計とシート抵抗測定機にて測定したところ、成膜されたカーボン膜の透過率は96%であり、抵抗率は10kΩcmであった。 This deposited film on the glass plate was measured by a spectrophotometer and the sheet resistance measuring instrument, the transmittance of the formed carbon film is 96%, the resistivity was 10Keiomegacm.
以上の操作により図1に断面図を示すような構造を持つLEDパッケージを作製した。 To prepare a LED package having a structure as shown in the sectional view of FIG. 1 by the above operation. このLEDパッケージを直径20μmのガラスビーズと共に水中に入れ、30分間攪拌したが、目視で傷のついたパッケージは見られなかった。 Placed in water the LED package with glass beads having a diameter of 20 [mu] m, was stirred for 30 minutes, scratches marked with package was visually observed.

また、ESDテスターと呼ばれる、電荷を短時間で注入する機能を持つテスターにて、p、n電極間に短時間で過大な電流を通じることで静電気耐性を測定した。 Also called ESD tester at a tester having a function of injecting a short time charge was measured resistance to static electricity by leading p, a short time overcurrent between the n-electrode. それによると、LEDパッケージ50個をテストした結果、全てのパッケージがヒューマンボディモデルで4000Vの電圧を加えても破壊しなかった。 According to the report, LED package 50 results of testing, all packages were not broken even by adding a voltage of 4000V in the Human Body Model.
更に、このLEDパッケージを温度85℃、湿度85%の高温・恒湿槽で500時間、20mAで通電して輝度と低電流でのVf、逆電圧でのリーク電流値の変化を測定した。 Moreover, the LED package temperature 85 ° C., 500 hours at a high temperature and humidity bath of 85% humidity, Vf of energization to luminance and low current at 20 mA, and measuring the change in leakage current in the reverse voltage. 低電流でのリークの変化は1%、逆方向に電圧を掛けたときの電流の変化は3%にとどまり、信頼性に問題のないことが判った。 Change in leakage in the low current 1%, the change in current when a voltage is applied in the opposite direction remains 3%, it was found that no problem in reliability.

(実施例2) (Example 2)
実施例1と同様のLEDパッケージをCVD装置に導入した。 Similar LED package as in Example 1 was introduced into the CVD apparatus.
CH とH とのガスを200sccm、50sccm導入し、名バルブの開度を調節して2Paにガス圧を調節した。 200sccm a gas of CH 4 and H 2, and 50sccm introduced to adjust the gas pressure to 2Pa by adjusting the opening degree of the name valve. 基板側パワーと電極側パワーを30Wと150Wに調節し、0秒、30秒、60秒、120秒の成膜を行った。 The substrate-side power and electrode-side power adjusted to 30W and 150 W, 0 seconds, 30 seconds, 60 seconds, a film was formed of 120 seconds.
モニタのために同時に入れておいたガラス基板へも成膜を行い、エリプソメーターで厚さを測定したところ4.9nm、10.5nm、22.3nmであった。 It performs a deposition also to the glass substrate, which had been put at the same time for the monitor, where the thickness was measured with an ellipsometer 4.9nm, 10.5nm, was 22.3nm. 同じく光の透過率を測定したところ97%、94%、89%であった。 Also 97% was measured for transmittance of light, 94%, was 89%. またガラス基板上への成膜品でシート抵抗を測定したところ235kΩ/□、1480Ω/□、750kΩ/□であった。 Also was measuring the sheet resistance in the film product onto the glass substrate 235kΩ / □, 1480Ω / □, was 750kΩ / □.
このLEDパッケージを直径20μmのガラスビーズと共に水中に入れ、30分間攪拌したが、実施例1と同様に、目視で傷のついたパッケージは見られなかった。 Placed in water the LED package with glass beads having a diameter of 20 [mu] m, was stirred for 30 minutes, in the same manner as in Example 1, the scratches marked with package was visually observed.

このLEDパッケージを温度85℃、湿度85%の高温・恒湿槽で500時間、20mAで通電して輝度と低電流でのVf、逆電圧でのリーク電流値の変化を測定した。 The LED package temperature 85 ° C., 500 hours at a high temperature and humidity bath of 85% humidity, and current at 20mA in luminance and low current Vf, and measuring the change in leakage current in the reverse voltage. 各特性の変化率を以下の表に纏める。 The rate of change of the characteristics summarized in the table below.
成膜時間 輝度 低電流Vf 逆電圧でのリーク電流0秒 8% 11% 9% 0 seconds leakage current in the film forming time luminance low current Vf reverse voltage 8% 11% 9%
30秒 7% 9% 7% 30 seconds 7% 9% 7%
60秒 5% 5% 6% 60 seconds 5% 5% 6%
120秒 3% 2% 3% 120 seconds 3% 2% 3%
以上の結果よりCVDカーボンで保護膜をつけることにより外部からのガス進入が防げられ、LEDパッケージの信頼性が飛躍的に向上したことがわかる。 Gas entry from the outside is prevented by attaching a protective film from the CVD carbon above results, the reliability of the LED package it can be seen that significantly improved.

(比較例) (Comparative Example)
途中までは実施例1と同様に作製し、最後に実施例1で行ったスパッタによるダイヤモンドライクカーボン皮膜の形成を施さなかったLEDパッケージを作製した。 Halfway was produced in the same manner as in Example 1 to prepare an LED package was not subjected to the formation of diamond-like carbon coating by the last sputtering was performed in Example 1. このLEDパッケージを直径20μmのガラスビーズと共に水中に入れ、30分間攪拌したところ、全てのパッケージに目視で傷が見られた。 Placed in water the LED package with glass beads having a diameter of 20 [mu] m, was stirred for 30 minutes, scratches visually observed on all packages.
また、パッケージ50個を、実施例1と同様にESDテスタにて試験したところ、47個のパッケージはヒューマンボディモデルで2000Vで破壊され、リークを発生した。 Also, the 50 packages was tested by ESD tester in the same manner as in Example 1, 47 of the package destroyed in 2000V Human Body Model, it produced a leak.

また、実施例1と同様にLEDパッケージを温度85℃、湿度85%の高温・恒湿槽で500時間、20mAで通電して、輝度と低電流でのVf、逆電圧でのリーク電流値の変化を測定したところ、低電流での電圧で13%、逆方向のリーク電流値で20%の劣化が見られた。 The temperature 85 ° C. The LED package in the same manner as in Example 1, 500 hours at a high temperature and humidity bath of 85% humidity, and current at 20 mA, at a luminance and low current Vf, the leakage current in the reverse voltage It was measured changes, 13% voltage at low current, 20% degradation in the reverse direction leakage current was observed.

本発明のLEDパッケージは、高い静電気耐性を持つため、照明用途、自動車用途ディスプレイ用途およびバックライト用途など、一般的な生活の場で使用する場合に優れた信頼性を発揮する。 LED package of the present invention, because of its high resistance to static electricity, lighting applications, such as automotive applications display applications and backlight applications, exhibits excellent reliability when used in place of common life.

実施例1で作製した本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面を示した模式図である。 It is a schematic view showing a cross section of a gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device of the present invention produced in Example 1.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 本発明で作製したLEDパッケージ11 半導体チップ12 金線13 リフレクタ14 樹脂15 ダイヤモンドライクカーボン皮膜 LED package 11 the semiconductor chip 12 gold wire 13 reflector 14 resin 15 diamond-like carbon film produced in one invention

Claims (13)

  1. 半導体発光素子を内部に有し、樹脂にて封止されたLEDパッケージにおいて、樹脂表面に透明な無機材料からなる皮膜が形成されていることを特徴とするLEDパッケージ。 Has a semiconductor light emitting device therein, the LED package is sealed with a resin, the LED package, wherein a film made of a transparent inorganic material in the resin surface is formed.
  2. 皮膜が、モース硬度7以上の材料でからなることを特徴とする請求項1に記載のLEDパッケージ。 Coating, LED package according to claim 1, characterized in that it consists in Mohs hardness of 7 or more materials.
  3. 皮膜が、抵抗率0.1Ωcmから1000kΩcmであることを特徴とする請求項1または2に記載のLEDパッケージ。 The LED package according to claim 1 or 2 coating, characterized in that the resistivity of 0.1Ωcm is 1000Keiomegacm.
  4. 皮膜が、抵抗率1000Ωcmから1000kΩcmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のLEDパッケージ。 The LED package according to claim 1, coating, characterized in that the resistivity 1000Ωcm is 1000Keiomegacm.
  5. 皮膜の膜厚が5nmから100nmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のLEDパッケージ。 The LED package according to claim 1, the thickness of the coating is characterized in that it is a 100nm from 5 nm.
  6. 皮膜を構成する材料がダイヤモンドライクカーボン、アルミナ、酸化シリコン、窒化シリコン、フッ化カルシウム、窒化ホウ素よりなる群より選ばれた少なくとも一種類の材料を含んでいることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のLEDパッケージ。 Claim material constituting the coating, characterized in that it includes the diamond-like carbon, alumina, silicon oxide, silicon nitride, calcium fluoride, at least one kind of material selected from the group consisting of boron nitride 1-5 the LED package according to any one of.
  7. 皮膜を構成する材料がダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のLEDパッケージ。 The LED package according to claim 1, the material constituting the coating, characterized in that a diamond-like carbon.
  8. 皮膜を構成するダイヤモンド・ライク・カーボンがCVDで成膜されたものであることを特徴とする請求項7に記載のLEDパッケージ。 The LED package of claim 7 in which the diamond-like carbon that constitutes the film is characterized in that which is formed by CVD.
  9. 皮膜を構成するダイヤモンド・ライク・カーボンがスパッタで成膜されたものであることを特徴とする請求項7に記載のLEDパッケージ。 The LED package of claim 7 in which the diamond-like carbon that constitutes the film is characterized in that deposited by sputtering.
  10. 封止する樹脂が、(メタ)アクリル酸系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン架橋樹脂、UV硬化樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂なる群から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のLEDパッケージ。 Claim resin for sealing, characterized in that at least one selected from (meth) acrylic acid-based resins, epoxy resins, urethane crosslinked resins, UV curable resins, urea resins, the group consisting of silicone resins 1-9 the LED package according to any one of.
  11. 半導体が、III−V族化合物半導体であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のLEDパッケージ。 Semiconductor, LED package according to claim 1, characterized in that a group III-V compound semiconductor.
  12. III−V族化合物半導体が、窒化ガリウム系化合物半導体であることを特徴とする請求項11に記載のLEDパッケージ。 The LED package according to claim 11, III-V compound semiconductor, characterized in that a gallium nitride-based compound semiconductor.
  13. 蛍光体を有する請求項1〜12のいずれかに記載のLEDパッケージ。 The LED package according to any one of claims 1 to 12 having a phosphor.
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