JP2008226909A - 発光装置及び発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リードフレーム20に固定された発光素子10がシリコン樹脂22で封止され、さらにその上からエポキシ樹脂24で封止されている。シリコン樹脂22とエポキシ樹脂24との間にはSiO2皮膜23が設けられる。この皮膜は有機ケイ素化合物を原材料とし燃焼化学気相蒸着によって形成される。
【選択図】図1
Description
効果が顕著であり、特に好ましい。
すなわち、本発明の発光装置の製造方法は、発光素子をシリコン樹脂で封止する第1封止工程と、該第1封止工程後、有機ケイ素化合物の燃焼化学気相蒸着によって該シリコン樹脂の表面にSiO2皮膜を形成する皮膜形成工程と、該皮膜形成工程後、該SiO2皮膜の上から第2の樹脂で封止する第2封止工程と、を備えることを特徴とする。
発光素子はリードフレームに形成されたカップ内にシリコンペースト等によって固定され、ワイヤボンディングによってリード配線がなされた後、カップ内にシリコン樹脂が充填される。
発光素子を封止するシリコン樹脂としては、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、シリコーンエラストマー等のオルガノポリシロキサンが挙げられる。オルガノポリシロキサンは、耐熱性及び対光性に優れるため、発光素子から発せられる光や熱によってシリコン樹脂が変色することを防止することができる。これらのオルガノポリシロキサンの中でも、特許文献2及び特許文献3に記載の発光素子封止用のメチル系のオルガノポリシロキサンは特に好適に用いることができる。
シリコン樹脂によって発光素子が封止された後、有機ケイ素化合物の燃焼化学気相蒸着が行われる。有機ケイ素化合物は燃焼用空気の中に気化させ、空気と一緒にガスバーナへ供給される。このガスバーナは液化石油ガス等を燃料としており、フレーム中に空気と共に供給された有機ケイ素化合物は、フレームの熱によって酸化され、ナノオーダーのSiO2微粒子となる。このフレーム上にシリコン封止部の表面をかざすことにより、シリコン封止部の表面にSiO2皮膜が形成される。
そして、さらにSiO2皮膜の上から第2の樹脂が被覆される。第2の樹脂としては、取り扱い易さや汎用性、耐衝撃性などの観点からエポキシ樹脂が好適である。被覆の方法は特に制限されるものではないが、実施例のように、上記の工程で得られたワークをインサートとして第2の封止樹脂を型成形してもよい。また、第2の樹脂をポッティングその他の方法でシリコン封止部の上へ積層してもよい。
なお、第2の樹脂の充填に先立って、SiO2皮膜を各種のシラン系カップリング剤、各種のチタネート系カップリング剤、各種のアルミネート系カップリング剤等のカップリング剤によって表面処理を行っておくことも好ましい。これにより、SiO2皮膜に数多く存在するシラノール基がビニル基などの疎水基によって修飾され、第2の樹脂とのなじみが良くなり、SiO2皮膜と第2の樹脂との間の密着性を高めることができる。
また、III族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。n型不純物として、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、セレン(Se)、テルル(Te)、カーボン(C)等を用いることができる。p型不純物として、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、ベリリウム(Be)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)等を用いることができる。なお、p型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができるが必須ではない。
III族窒化物系化合物半導体層はMOCVD(有機金属気相成長)法により形成される。素子を構成する全ての半導体層を当該MOCVD法で形成する必要はなく、分子線結晶成長法(MBE法)、ハライド系気相成長法(HVPE法)、スパッタ法、イオンプレーティング法等を併用することが可能である。
発光素子の構成としては、MIS接合、PIN接合やpn接合を有したホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルへテロ構造のものを用いることができる。発光層として量子井戸構造(単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造)を採用することもできる。かかるIII族窒化物系化合物半導体発光素子として、主たる光受発光方向(電極面)を光デバイスの光軸方向にしたフェイスアップタイプや主たる光受発光方向を光軸方向と反対方向にして反射光を利用するフリップチップタイプを用いることができる。
(実施例1)
実施例1の発光装置は、図1に示すように、砲弾型LED1である。発光素子10はリードフレーム20の先端に設けられたカップ状部20aにメチル系シリコン樹脂からなるシリコンペースト13を用いてマウントされている。発光素子10のn電極10a及びp電極10bは、それぞれワイヤ11及び12によりリードフレーム20及び21にワイヤボンディングされている。さらに、カップ状部20aにはシリコン樹脂22が充填されており、シリコン樹脂22の表面は有機ケイ素化合物の燃焼化学気相蒸着によってSiO2皮膜23が形成されている。そして、さらにSiO2皮膜23の上から、エポキシ樹脂24が砲弾形状にシリコン樹脂22を封止している。シリコン樹脂22がシリコン封止部であり、エポキシ樹脂24が第2封止部である。
以上のように構成された実施例1の砲弾型LED1は、次のようにして製造される。
先端にカップ状部20aが設けられたリードフレーム20及びリードフレーム21を用意し、図2に示すように、シリコンペースト13によってカップ形状部20aに発光素子10を固定する。さらに、図3に示すように、カップ状部20aにシリコン樹脂22を充填し、加熱硬化させて、LED本体26を得る。
図4に示すように、帯形状のガスバーナ30に液化石油ガスと空気と有機シリコンガスの混合気体を導入し、点火して帯状の炎31とする。そして、LED本体26のシリコン樹脂22の表面を炎31にかざし、短時間で通過させる。ここで、液化石油ガス及び空気とともにガスバーナ30に導入された有機シリコンガスは、液化石油ガスの燃焼熱によって空気酸化され、極めて微小なSiO2粒子となり、図5に示すように、シリコン樹脂22の表面にSiO2皮膜23が形成される。
さらに、SiO2皮膜23の上からエポキシ樹脂24を砲弾型形状に型成形して、図1に示す実施例1の発光装置1が完成する。
また、発光素子がメチル系シリコン樹脂からなるシリコンペースト13で固定されているため、エポキシ樹脂で発光素子を固定した場合に生じるようなシリコン樹脂22の黒変を防止することができる。
皮膜形成工程を行うことによる接着性の向上効果を調べるために、以下の剥離試験を行った。
シリコン樹脂片を用意し、このシリコン樹脂片に対して、上述の皮膜形成工程を行ってシリコン樹脂片上にSiO2皮膜を形成した後、エポキシ接着剤(ファインポリマーズ製 X−1787:H−678)を用いてエポキシ樹脂を接着し(接着面積10×10mm)、硬化させた(一次硬化:120℃,1時間、二次硬化:150℃,4時間)その後、引張試験機によってせん断力を測定した。
また、比較のために、皮膜形成工程を行っていないシリコン樹脂片を用いて同様にエポキシ樹脂との接着を行い、せん断力を測定した。
22…シリコン樹脂(シリコン封止部)
24…エポキシ樹脂(第2封止部)
23…SiO2皮膜
13…シリコン樹脂
20…リードフレーム
Claims (7)
- 発光素子をシリコン樹脂で封止するシリコン封止部と、該シリコン封止部をさらに第2の樹脂で封止する第2封止部とを備えた発光装置発光装置において、
前記シリコン封止部と前記第2封止部との間には、有機ケイ素化合物の燃焼化学気相蒸着によって形成されたSiO2皮膜が存在することを特徴とする発光装置。 - シリコン封止部は、表面改質処理がなされていることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- SiO2皮膜は、カップリング剤による表面処理がなされていることを特徴とする請求項1又は2記載の発光装置。
- 発光素子はシリコン樹脂によってリードフレームに固定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の発光装置。
- 発光素子をシリコン樹脂で封止する第1封止工程と、
該第1封止工程後、有機ケイ素化合物の燃焼化学気相蒸着によって該シリコン樹脂の表面にSiO2皮膜を形成する皮膜形成工程と、
該皮膜形成工程後、該SiO2皮膜の上から第2の樹脂で封止する第2封止工程と、
を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。 - 第1封止工程後、シリコン樹脂表面を改質する表面改質処理工程を行ってから皮膜形成工程を行うことを特徴とする請求項5記載の発光装置の製造方法。
- 皮膜形成工程後、SiO2皮膜をカップリング剤で表面処理してから第2封止工程を行うことを特徴とする請求項5又は6記載の発光装置の製造方法。
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