JP2010283244A - Semiconductor light emitting device, lighting device and image display - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light emitting device which has high luminance and light emission efficiency, and maintain them for a long period. <P>SOLUTION: The semiconductor light emitting device includes a semiconductor light emitting element and a substrate having a wiring pattern, and is characterized in that a surface of the substrate and/or wiring pattern right below the semiconductor light emitting element is covered with a light diffuse reflecting material-containing layer, the light diffuse reflecting material having a concentration of 30 to 70 wt.%. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体発光装置、並びにこれを用いた照明装置及び画像表示装置に関する。詳しくは、本発明は、半導体発光素子と、配線パターンを有する基板とを含む半導体発光装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and an illumination device and an image display device using the same. Specifically, the present invention relates to a semiconductor light emitting device including a semiconductor light emitting element and a substrate having a wiring pattern.

半導体発光装置は、携帯端末を始めとして、家電等の表示装置、室内用、医療用等の照明装置として、広く用いられている。半導体発光装置は、例えば、所定の配線パターンを設けた基板上に、正負一対の電極を設け、その電極上に半導体発光素子(以下、適宜「LEDチップ」ともいう。)を接着することにより構成される。また、例えば、シリコーン樹脂等の封止部に蛍光体を含有させて半導体発光素子上、または、半導体発光素子の周辺に配置することにより、半導体発光素子から発光される光の波長を変換し、異なる波長の光を出すことも可能となる(例えば、特許文献1〜3)。   A semiconductor light-emitting device is widely used as a display device for home appliances and the like, a lighting device for indoor use, medical use and the like including a portable terminal. A semiconductor light emitting device is configured, for example, by providing a pair of positive and negative electrodes on a substrate provided with a predetermined wiring pattern, and bonding a semiconductor light emitting element (hereinafter also referred to as “LED chip” as appropriate) to the electrodes. Is done. In addition, for example, by including a phosphor in a sealing part such as a silicone resin and placing the phosphor on or around the semiconductor light emitting element, the wavelength of light emitted from the semiconductor light emitting element is converted, It is also possible to emit light having different wavelengths (for example, Patent Documents 1 to 3).

特開平11−168235JP-A-11-168235 特開2003−110144JP2003-110144A 特開2006−308859JP 2006-308859 A

しかしながら、従来の半導体発光装置においては、電極や基板上の配線パターンに用いられている金属の反射効率が悪いために半導体発光装置の輝度が十分に上がらないことがあった。また、蛍光体からのアルカリイオン流出等により上記電極や配線パターンに用いられている金属の劣化、あるいは変色等により使用時に輝度が低下する、またこれらにより封止部の剥離が起こる等の課題があった。
また、セラミック等の絶縁材料を基板あるいは反射部位として用いた場合に、半導体発光装置の輝度が十分に上がらないという課題もあった。
However, in the conventional semiconductor light emitting device, the luminance of the semiconductor light emitting device may not be sufficiently increased due to poor reflection efficiency of the metal used for the wiring pattern on the electrode and the substrate. In addition, there are problems such as deterioration of the metal used in the electrodes and wiring patterns due to alkali ion outflow from the phosphor, etc., or deterioration in brightness due to discoloration, etc., and peeling of the sealing part due to these. there were.
In addition, when an insulating material such as ceramic is used as the substrate or the reflective portion, there is a problem that the luminance of the semiconductor light emitting device is not sufficiently increased.

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、半導体発光素子と、配線パターンを有する基板とを含む半導体発光装置において、半導体発光素子直下の基板や配線パターンの表面を、特定の光拡散反射材含有層で被覆することにより、半導体発光装置の輝度を上昇させることができると共に、長期にわたって、半導体発光装置の輝度を維持させることができることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have identified a substrate directly below the semiconductor light emitting element and the surface of the wiring pattern in a semiconductor light emitting device including a semiconductor light emitting element and a substrate having a wiring pattern. It has been found that the brightness of the semiconductor light-emitting device can be increased by covering with the light diffusive reflecting material-containing layer, and the brightness of the semiconductor light-emitting device can be maintained over a long period of time, and the present invention has been completed.

即ち、本発明の要旨は、半導体発光素子と、配線パターンを有する基板とを含む半導体発光装置において、該半導体発光素子直下の該基板及び/または該配線パターンの表面が、光拡散反射材の濃度が30重量%以上、70重量%以下である光拡散反射材含有層で被覆されていることを特徴とする、半導体発光装置に存する。   That is, the gist of the present invention is that in a semiconductor light emitting device including a semiconductor light emitting element and a substrate having a wiring pattern, the substrate and / or the surface of the wiring pattern immediately below the semiconductor light emitting element has a concentration of a light diffusing reflector. Is coated with a light diffusive reflector-containing layer of 30 wt% or more and 70 wt% or less.

また、本発明の別の要旨は、半導体発光素子と、配線パターンを有する基板とを含む半導体発光装置において、該半導体発光素子直下の該基板及び/または該配線パターンの表面が、光拡散反射材の濃度が10体積%以上、40体積%以下である光拡散反射材含有層で被覆されていることを特徴とする、半導体発光装置に存する。   Another aspect of the present invention is a semiconductor light emitting device including a semiconductor light emitting element and a substrate having a wiring pattern, wherein the substrate and / or the surface of the wiring pattern immediately below the semiconductor light emitting element is a light diffusing reflector. The semiconductor light emitting device is characterized in that it is coated with a light diffusing reflector containing layer having a concentration of 10 volume% or more and 40 volume% or less.

上記いずれの半導体発光装置においても、該光拡散反射材が、金属酸化物又は金属窒化物であることが好ましい。
また、該光拡散反射材の平均中心粒径が、50nm以上、5000nm以下であることが好ましく、該光拡散反射材の屈折率が、1.5以上、3.0以下であることが好ましい。
また、該半導体発光素子が、該基板上にフリップチップ型に配置されていることが好ましい。
In any of the above semiconductor light emitting devices, the light diffusing reflector is preferably a metal oxide or a metal nitride.
Moreover, it is preferable that the average center particle diameter of this light-diffusion reflection material is 50 nm or more and 5000 nm or less, and it is preferable that the refractive index of this light-diffusion reflection material is 1.5 or more and 3.0 or less.
In addition, it is preferable that the semiconductor light emitting element is disposed on the substrate in a flip chip type.

また、該光拡散反射材含有層が、シリコーン樹脂を含むことが好ましい。さらに、該配線パターンを被覆した該光拡散反射材含有層の反射率が、70%以上であることが好ましい。また、該半導体発光素子が、紫外から近紫外までの間の発光波長を有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that this light-diffusion reflection material content layer contains a silicone resin. Furthermore, it is preferable that the reflectance of the light diffusing reflector containing layer covering the wiring pattern is 70% or more. Further, it is preferable that the semiconductor light emitting device has an emission wavelength between ultraviolet and near ultraviolet.

また本発明の別の要旨は、上述の半導体発光装置を光源として用いたことを特徴とする、照明装置に存する。   Another gist of the present invention resides in an illumination device characterized by using the above-described semiconductor light emitting device as a light source.

さらに本発明の別の要旨は、上述の半導体発光装置を備えた光源と、前記光源からの光の照射を受ける、光シャッタを備えた表示パネルと、を有することを特徴とする、画像表示装置に存する。   Furthermore, another gist of the present invention is an image display device comprising: a light source including the above-described semiconductor light-emitting device; and a display panel including an optical shutter that is irradiated with light from the light source. Exist.

本発明によれば、上記光拡散反射材含有層が、半導体発光素子直下の基板や配線パターンを被覆している。したがって、半導体発光素子からの光を光拡散反射材含有層が拡散反射するものとすることができ、半導体発光装置の発光効率及び輝度を高いものとすることができる。またさらに、上記光拡散反射材含有層によって、長時間使用しても発光効率及び輝度が低下しない半導体発光装置とすることができ、長期にわたって輝度が高い照明装置や画像表示装置を得ること等も可能となる。   According to the present invention, the light diffusing and reflecting material-containing layer covers the substrate and the wiring pattern directly under the semiconductor light emitting element. Therefore, the light diffuse reflection material-containing layer can diffusely reflect light from the semiconductor light emitting element, and the light emission efficiency and luminance of the semiconductor light emitting device can be increased. Furthermore, the light-diffusing reflector-containing layer can provide a semiconductor light-emitting device in which the light emission efficiency and luminance do not decrease even when used for a long time, and it is possible to obtain a lighting device or an image display device that has high luminance over a long period of time. It becomes possible.

本発明の半導体発光装置の構造を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the structure of the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光装置の構造を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the structure of the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光装置の構造を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the structure of the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の半導体発光装置の構造を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the structure of the semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の実施例及び比較例における、光拡散反射材含有層中の光拡散反射材濃度及び光取り出し効率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the light-diffusion reflection material density | concentration in the light-diffusion reflection material content layer, and light extraction efficiency in the Example and comparative example of this invention. 実施例1及び比較例3の初期輝度に対する経時の輝度維持率を示すグラフである。It is a graph which shows the brightness | luminance maintenance factor with time with respect to the initial stage brightness of Example 1 and Comparative Example 3. 光拡散反射材含有層中の光拡散反射材の屈折率と光取り出し効率との関係のシミュレーション結果である。It is a simulation result of the relationship between the refractive index of the light diffusive reflector in the light diffusive reflector containing layer, and light extraction efficiency. 光拡散反射材含有層中の光拡散反射材の粒径及び屈折率と光取り出し効率との関係のシミュレーション結果である。It is a simulation result of the relationship between the particle size and refractive index of the light diffusion reflection material in the light diffusion reflection material containing layer, and the light extraction efficiency.

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内であれば種々に変更して実施することができる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

[1]半導体発光装置
本発明による半導体発光装置は、少なくとも1つの半導体発光素子と、配線パターンを有する基板と、発光素子直下の基板及び/または配線パターンを被覆する光拡散反射材含有層を有するものである。
すなわち、例えば図1に示すように、本発明の半導体発光装置10は、配線パターン12を有する基板11と、半導体発光素子13と、半導体発光素子13直下の基板11及び/または配線パターン12を被覆する光拡散反射材含有層21とを少なくとも有するものである。
本発明の半導体発光装置は、本発明の目的及び効果を損なわない限り、上記以外の部材を有していてもよく、図2に示すように、特に半導体発光素子13を封止する封止部15を有することが好ましい。また、必要に応じて、例えば基板11と半導体発光素子13との間に絶縁層等、他の層を有していてもよい。なお、本発明の半導体発光装置の好ましい構造等については後で詳しく説明する。
[1] Semiconductor Light-Emitting Device The semiconductor light-emitting device according to the present invention has at least one semiconductor light-emitting element, a substrate having a wiring pattern, a substrate directly under the light-emitting element and / or a light diffusing reflector-containing layer that covers the wiring pattern. Is.
That is, for example, as shown in FIG. 1, the semiconductor light emitting device 10 of the present invention covers a substrate 11 having a wiring pattern 12, a semiconductor light emitting element 13, and a substrate 11 and / or a wiring pattern 12 immediately below the semiconductor light emitting element 13. And a light diffusing and reflecting material containing layer 21.
The semiconductor light emitting device of the present invention may have members other than those described above as long as the objects and effects of the present invention are not impaired, and as shown in FIG. 15 is preferable. Moreover, you may have other layers, such as an insulating layer, for example between the board | substrate 11 and the semiconductor light-emitting element 13 as needed. The preferred structure of the semiconductor light emitting device of the present invention will be described in detail later.

ここで、本発明の半導体発光装置は、(A)半導体発光素子の発光色をそのまま利用するものであってもよく、また(B)半導体発光素子の近傍に蛍光体や蛍光成分を含有する部材を設け、半導体発光素子からの光により、該部材中の蛍光体や蛍光成分を励起させ、蛍光を利用して所望の波長の光を発光するものであってもよい。本発明の半導体発光装置が、(B)蛍光を利用して所望の波長の光を発光するものである場合、上記封止部が、半導体発光素子からの光によって励起される蛍光体を含有することが好ましい。
以下、半導体発光装置を構成する各部材について、詳細に説明する。
Here, the semiconductor light emitting device of the present invention may be (A) one that uses the light emission color of the semiconductor light emitting element as it is, and (B) a member that contains a phosphor or a fluorescent component in the vicinity of the semiconductor light emitting element. The phosphor and the fluorescent component in the member may be excited by light from the semiconductor light emitting element, and light having a desired wavelength may be emitted using fluorescence. When the semiconductor light emitting device of the present invention emits light of a desired wavelength using (B) fluorescence, the sealing portion contains a phosphor that is excited by light from the semiconductor light emitting element. It is preferable.
Hereinafter, each member which comprises a semiconductor light-emitting device is demonstrated in detail.

[1−1]半導体発光素子
本発明の半導体発光装置における半導体発光素子は、紫外波長領域から赤外波長領域まで、いずれの波長の光を発するものを用いてもよいが、半導体発光装置が、上述の(B)蛍光を利用するものである場合には、蛍光体や蛍光成分(以下、単に「蛍光体」ともいう。)を励起させる光を発光するものが用いられる。この場合、半導体発光素子の発光波長は、蛍光体の吸収波長と重複するものであれば、特に制限されず、幅広い発光波長領域の半導体発光素子を使用することができる。本発明においては、特に、青から近紫外領域、好ましくは紫外から近紫外領域までの間の発光波長を有する半導体発光素子を使用することが好ましい。
[1-1] Semiconductor Light Emitting Element The semiconductor light emitting element in the semiconductor light emitting device of the present invention may emit light of any wavelength from the ultraviolet wavelength region to the infrared wavelength region. In the case of using the above-described (B) fluorescence, one that emits light that excites a phosphor or a fluorescent component (hereinafter also simply referred to as “phosphor”) is used. In this case, the emission wavelength of the semiconductor light emitting element is not particularly limited as long as it overlaps with the absorption wavelength of the phosphor, and a semiconductor light emitting element having a wide emission wavelength region can be used. In the present invention, it is particularly preferable to use a semiconductor light emitting element having an emission wavelength between blue and the near ultraviolet region, preferably between the ultraviolet and the near ultraviolet region.

半導体発光素子が発する光のピーク発光波長の具体的数値としては、通常350nm以上、好ましくは380nm以上、また、好ましくは500nm以下、より好ましくは430nm以下、さらに好ましくは420nm以下である。この半導体発光素子としては、具体的には発光ダイオード(以下、適宜「LED」と略称する。)や半導体レーザダイオード(以下、適宜「LD」と略称する。)等が使用できる。   The specific numerical value of the peak emission wavelength of light emitted from the semiconductor light emitting device is usually 350 nm or more, preferably 380 nm or more, preferably 500 nm or less, more preferably 430 nm or less, and further preferably 420 nm or less. As the semiconductor light emitting element, specifically, a light emitting diode (hereinafter appropriately referred to as “LED”), a semiconductor laser diode (hereinafter appropriately referred to as “LD”), or the like can be used.

中でも、半導体発光素子としては、基板上にGaN系化合物半導体層が形成されたGaN系LEDやLDが好ましい。なぜなら、GaN系LEDやLDは、この領域の光を発するSiC系LED等に比し、発光出力や外部量子効率が格段に大きく、前記蛍光体と組み合わせることによって、非常に低電力で非常に明るい発光が得られるからである。例えば、20mAの電流負荷に対し、通常GaN系LEDやLDはSiC系の100倍以上の発光強度を有する。GaN系LEDやLDにおいては、AlGaN発光層、GaN発光層、又はInGaN発光層を有しているものが好ましい。GaN系LEDにおいては、それらの中でInGaN発光層を有するものが発光強度が非常に強いので、特に好ましい。GaN系LDにおいては、InGaN層とGaN層の多重量子井戸構造のものが発光強度が非常に強いので、特に好ましい。 Among these, GaN-based LEDs and LDs in which a GaN-based compound semiconductor layer is formed on a substrate are preferable as the semiconductor light emitting device. This is because GaN-based LEDs and LDs have significantly higher light emission output and external quantum efficiency than SiC-based LEDs that emit light in this region, and are extremely bright with very low power when combined with the phosphor. This is because light emission can be obtained. For example, for a current load of 20 mA, GaN-based LEDs and LDs usually have a light emission intensity 100 times or more that of SiC-based. GaN-based LEDs and LDs preferably have an Al X Ga Y N light emitting layer, a GaN light emitting layer, or an In X Ga Y N light emitting layer. Among the GaN-based LEDs, those having an In X Ga Y N light emitting layer are particularly preferable because the light emission intensity is very strong. Of the GaN-based LDs, those having a multiple quantum well structure of an In X Ga Y N layer and a GaN layer are particularly preferred because the emission intensity is very strong.

なお、上記においてX+Yの値は通常0.8〜1.2の範囲の値である。GaN系LEDにおいて、これら発光層にZnやSiをドープしたものやドーパント無しのものが発光特性を調節する上で好ましいものである。   In the above, the value of X + Y is usually a value in the range of 0.8 to 1.2. In the GaN-based LED, those in which the light emitting layer is doped with Zn or Si or those without a dopant are preferable for adjusting the light emission characteristics.

GaN系LEDとしては、通常、これら発光層、p層、n層、電極、及び半導体発光素子用基板を基本構成要素としたものとすることができ、発光層をn型及びp型のAlGaN層、GaN層、又はInGaN層などでサンドイッチにしたヘテロ構造を有しているものが、発光効率が高く、好ましく、さらにヘテロ構造を量子井戸構造にしたものが、発光効率がさらに高く、より好ましい。 As a GaN-based LED, these light emitting layer, p layer, n layer, electrode, and substrate for a semiconductor light emitting element can be used as basic components, and the light emitting layer is made of n-type and p-type Al X. Those having a heterostructure sandwiched between Ga Y N layers, GaN layers, In X Ga Y N layers, etc. have high luminous efficiency, and those having a hetero structure in a quantum well structure emit light. Higher efficiency and more preferable.

また、本発明に用いられる半導体発光素子は、動作時の電力量が1素子あたり通常5W以下、好ましくは4W以下、更に好ましくは3W以下であり、通常0.060W以上、好ましくは0.065W以上、更に好ましくは0.070W以上である。動作時の電力量が小さすぎると光出力が総じて少なくなりコスト的にも不利となる傾向があり、大きすぎると放熱が困難となり、蛍光体や封止部、半導体発光素子等が熱劣化したり電極マイグレーションによる故障を誘起する可能性がある。またこれらにより、得られる半導体発光装置の寿命が短くなる可能性がある。   In addition, the semiconductor light emitting device used in the present invention has a power consumption during operation of usually 5 W or less, preferably 4 W or less, more preferably 3 W or less, usually 0.060 W or more, preferably 0.065 W or more. More preferably, it is 0.070 W or more. If the amount of power during operation is too small, the light output tends to decrease overall, which tends to be disadvantageous in terms of cost, and if it is too large, heat dissipation becomes difficult, and phosphors, sealing parts, semiconductor light emitting elements, etc. are thermally deteriorated. Failure due to electrode migration may be induced. Moreover, the lifetime of the obtained semiconductor light-emitting device may be shortened by these.

上記半導体発光素子において、半導体発光素子用基板がSiCやGaNなど導電性材料である場合には、例えば上面の電極を1個とする(シングルワイヤボンディング)構成とすることができる。また半導体発光素子用基板をサファイアなどの低屈折率絶縁性材料とする場合には、例えば発光層を上面、半導体発光素子用基板を下面とし、後述する基板に接着した後、発光層にp、n2個の電極を設けて金線等で基板にボンディングする(ダブルワイヤボンディング)構成、または発光層を下面、半導体発光素子用基板側を上面とし、金バンプなどで後述する基板に接合する(フリップチップボンディング)構成等とすることができ、いずれの構成も好ましい。   In the semiconductor light emitting device, when the semiconductor light emitting device substrate is made of a conductive material such as SiC or GaN, for example, a single electrode (single wire bonding) may be used. When the semiconductor light emitting element substrate is made of a low refractive index insulating material such as sapphire, for example, the light emitting layer is the upper surface and the semiconductor light emitting element substrate is the lower surface, and is bonded to the substrate to be described later. A structure in which n2 electrodes are provided and bonded to the substrate with a gold wire or the like (double wire bonding), or the light emitting layer is the lower surface and the substrate side for the semiconductor light emitting element is the upper surface, and is bonded to a substrate to be described later with a gold bump or the like (flip) Chip bonding) configuration and the like, and any configuration is preferable.

中でも後者のフリップチップボンディングが光取り出し効率高く、サブパッドに直接接合するため省スペースであることから高集積化が容易であり、半導体発光素子下部に反射部材を設けやすいことから特に好ましい。半導体発光素子の使用目的に応じ、半導体発光素子の上面及び側面に向けて出射する光の割合は、半導体発光素子上面や側面のカット形状により制御することが出来る。例えば半導体発光素子側面を、発光層から出射する光の全反射を抑制する形状にカッティングすることにより、側面へ向けて出射する光の割合が多くなり光取り出し効率も向上する。   Among them, the latter flip chip bonding is particularly preferable because it has high light extraction efficiency and is space-saving because it is directly bonded to the subpad, so that high integration is easy and a reflective member can be easily provided under the semiconductor light emitting element. Depending on the purpose of use of the semiconductor light emitting device, the ratio of light emitted toward the upper surface and side surface of the semiconductor light emitting device can be controlled by the cut shape of the upper surface and side surface of the semiconductor light emitting device. For example, by cutting the side surface of the semiconductor light emitting element into a shape that suppresses total reflection of light emitted from the light emitting layer, the ratio of the light emitted toward the side surface increases and the light extraction efficiency is improved.

[1−2]基板
本発明の半導体発光装置における基板は、配線パターンを有するものであれば、特に制限はなく、例えば、絶縁性の基板上に、プリント配線が施されたもの等とすることができる。また、例えば基板上には、配線パターンだけでなく、反射部材や放熱部材等が形成されていてもよい。
[1-2] Substrate The substrate in the semiconductor light-emitting device of the present invention is not particularly limited as long as it has a wiring pattern. For example, a substrate in which printed wiring is applied on an insulating substrate. Can do. Further, for example, not only the wiring pattern but also a reflecting member, a heat radiating member, or the like may be formed on the substrate.

(基板)
絶縁性の基板としては、例えばセラミック基板や、樹脂基板、ガラスエポキシ基板等が挙げられる。特に、半導体発光素子の発熱を効率よく放熱するためには高放熱基板が好ましく、例えばアルミナや窒化アルミニウム等のセラミック基板などを好適に用いることができる。
また基板の形状は、平板状に限定されるものではなく、後述する半導体発光装置の構造の項で説明するように、半導体発光装置の種類や用途等に合わせて、種々の形状を採用することができる。
(substrate)
Examples of the insulating substrate include a ceramic substrate, a resin substrate, a glass epoxy substrate, and the like. In particular, in order to efficiently dissipate heat generated by the semiconductor light emitting device, a high heat dissipation substrate is preferable. For example, a ceramic substrate such as alumina or aluminum nitride can be suitably used.
In addition, the shape of the substrate is not limited to a flat plate shape, and various shapes may be adopted according to the type and application of the semiconductor light emitting device, as will be described later in the section of the structure of the semiconductor light emitting device. Can do.

また、基板上には、半導体発光素子から発光される光を反射するための反射部材が形成されていてもよい。反射部材は、本発明の目的及び効果を損なわない位置であれば特にその形成位置や形状に制限はない。反射部材としては、例えば後述する配線パターンと同時にプリントされた金属からなる層等であってもよく、またセラミック、銀、アルミニウムなどの金属やコバール、銀−白金、銀−パラジウム等の合金、白色ソルダーレジスト等からなる層等であってもよい。またこれらは組み合わせて用いられてもよい。
さらに、基板上には半導体発光素子から発生する熱を放熱させるための放熱部材が形成されていても良い。放熱部材は例えば銅、アルミニウムなどの金属からなる層等であって良く、また高放熱性の金属やセラミックスフィラーを高密度に分散した樹脂等であっても良い。
In addition, a reflective member for reflecting light emitted from the semiconductor light emitting element may be formed on the substrate. The reflecting member is not particularly limited in its formation position and shape as long as it does not impair the object and effect of the present invention. The reflective member may be, for example, a layer made of a metal printed at the same time as a wiring pattern described later, or a metal such as ceramic, silver, or aluminum, or Kovar, an alloy such as silver-platinum or silver-palladium, or white. It may be a layer made of a solder resist or the like. These may be used in combination.
Furthermore, a heat radiating member for radiating heat generated from the semiconductor light emitting element may be formed on the substrate. The heat radiating member may be, for example, a layer made of a metal such as copper or aluminum, or may be a resin in which a high heat radiating metal or a ceramic filler is dispersed at a high density.

本発明においては、例えば基板や反射部材等として、セラミック等を用いた場合であっても、後述の光拡散反射材含有層が、基材や配線パターンを被覆するものとすることから、半導体発光装置の輝度を十分なものとすることが可能となる。   In the present invention, even if a ceramic or the like is used as a substrate or a reflection member, for example, a light diffusing reflective material-containing layer to be described later covers a base material or a wiring pattern. It becomes possible to make the brightness | luminance of an apparatus sufficient.

(配線パターン)
配線パターンは、基板上に形成されたものであれば特に制限はなく、半導体発光装置の種類や目的等に合わせて、適宜選択される。なお、本発明において、配線パターンには、基板上に形成される電極やバンプ等も含むこととし、例えばこれらが、後述する光拡散反射材含有層によって、被覆されていてもよい。
(Wiring pattern)
The wiring pattern is not particularly limited as long as it is formed on the substrate, and is appropriately selected according to the type and purpose of the semiconductor light emitting device. In the present invention, the wiring pattern includes electrodes, bumps, and the like formed on the substrate, and these may be covered with, for example, a light diffusing reflector containing layer described later.

本発明において、配線パターンに用いられる材料として好ましいものとしては、反射率が高いものであることが好ましい。具体的には、波長400nmの光の反射率が70%以上であることが好ましく、より好ましくは75%以上、さらに好ましくは80%以上である。これにより、半導体発光装置の輝度を良好なものとすることができる。ただし、半導体発光素子直下の光拡散反射材含有層に被覆される領域においては、配線パターン材料の反射率が上記の範囲を下回っていても、これを被覆する光拡散反射材含有層が後述する範囲の反射率を有するため、半導体発光装置の輝度を良好なものとすることが出来る。
上記反射率の測定方法は、積分球等を用いて正反射光とともに拡散反射光も含めて測定する方法が好ましく、例えばコニカミノルタセンシング株式会社製分光測色計CM2600d等を用いて測定することが出来る。
In the present invention, it is preferable that the material used for the wiring pattern has a high reflectance. Specifically, the reflectance of light having a wavelength of 400 nm is preferably 70% or more, more preferably 75% or more, and further preferably 80% or more. Thereby, the brightness | luminance of a semiconductor light-emitting device can be made favorable. However, in the region covered with the light diffusing reflector-containing layer immediately below the semiconductor light emitting element, even if the reflectance of the wiring pattern material is below the above range, the light diffusing reflector-containing layer covering this will be described later. Since it has the reflectance of the range, the brightness | luminance of a semiconductor light-emitting device can be made favorable.
The method of measuring the reflectance is preferably a method that uses an integrating sphere or the like to include both regular reflection light and diffuse reflection light. For example, the reflectance can be measured using a spectrocolorimeter CM2600d manufactured by Konica Minolta Sensing Co., Ltd. I can do it.

また、配線パターンに用いられる材料としては、通常、金、銀、銅、アルミニウム等が挙げられ、中でも金、銀、銅が本発明による輝度向上や輝度の維持効果を得やすいという面から好ましい。これらは1種のみを用いてもよく、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Moreover, as a material used for a wiring pattern, gold | metal | money, silver, copper, aluminum etc. are mentioned normally, Gold | metal | money, silver, copper are especially preferable from the surface that the brightness | luminance improvement by this invention and the maintenance effect of a brightness | luminance are easy to be obtained. These may use only 1 type and may use it in combination of 2 or more type.

[1−3]光拡散反射材含有層
本発明の半導体発光装置においては、上述の半導体発光素子直下の、基板及び/または
配線パターンは、特定の光拡散反射材含有層で被覆されている。すなわち、上述の基板及び配線パターンのうち、いずれか一方のみを光拡散反射材含有層が被覆していてもよく、また両方を被覆していてもよい。また、光拡散反射材含有層は、基板や配線パターンの全領域を被覆するものであってもよく、また一部領域のみを被覆するものであってもよい。特に、光拡散反射による輝度向上の目的からは、半導体発光素子の直下の全ての領域が光拡散反射材含有層によって被覆されていることが好ましい。
[1-3] Light Diffuse Reflecting Material Containing Layer In the semiconductor light emitting device of the present invention, the substrate and / or the wiring pattern immediately below the semiconductor light emitting element is covered with a specific light diffusing reflecting material containing layer. That is, only one of the above-described substrate and wiring pattern may be covered with the light diffusing and reflecting material-containing layer, or both may be covered. Further, the light diffusing and reflecting material-containing layer may cover the entire region of the substrate or the wiring pattern, or may cover only a partial region. In particular, for the purpose of improving luminance by light diffuse reflection, it is preferable that all regions immediately below the semiconductor light emitting element are covered with a light diffuse reflector containing layer.

ここで、半導体発光素子直下の基板及び/または配線パターンとは、半導体発光素子と積層されている領域の基板及び/または配線パターンをいうこととする。なお、半導体発光素子と基板との間に、例えば絶縁層等の他の層が形成されている場合や、間隙がある場合であっても、半導体発光素子と積層されている領域、すなわち他の層や間隙を介して半導体発光素子と積層されている領域であれば、半導体発光素子の直下ということとする。   Here, the substrate and / or wiring pattern immediately below the semiconductor light emitting element refers to a substrate and / or wiring pattern in a region where the semiconductor light emitting element is stacked. Note that even when another layer such as an insulating layer is formed between the semiconductor light emitting element and the substrate, or when there is a gap, a region where the semiconductor light emitting element is stacked, that is, other layers A region that is stacked with a semiconductor light emitting element through a layer or a gap is directly under the semiconductor light emitting element.

本発明において、光拡散反射材含有層は、光拡散反射材の含有量が、下記の(1)または(2)のいずれか一方、もしくは両方の条件を満たす。
(1)光拡散反射材含有層中の光拡散反射材の濃度が、30重量%以上、70重量%以下である。
(2)光拡散反射材含有層中の光拡散反射材の濃度が、10体積%以上、40体積%以下である。
In the present invention, the light diffusive reflecting material-containing layer satisfies the following conditions (1) or (2), or both, in the content of the light diffusing reflective material.
(1) The concentration of the light diffusing reflector in the light diffusing reflector containing layer is 30% by weight or more and 70% by weight or less.
(2) The density | concentration of the light-diffusion reflection material in a light-diffusion reflection material content layer is 10 volume% or more and 40 volume% or less.

光拡散反射材含有層に含まれる光拡散反射材の重量%濃度は、通常30重量%以上であり、好ましくは35重量%以上であり、より好ましくは40重量%以上である。また通常70重量%以下、好ましくは60重量%以下、さらに好ましくは50重量%以下である。この値よりも濃度が高いと、隠蔽性が高すぎるために輝度が低下したり粘度が高く塗布しにくくなる可能性があり、濃度が低いと拡散反射の効果が小さすぎて輝度が向上しない可能性がある。   The weight% concentration of the light diffusing reflector contained in the light diffusing reflector containing layer is usually 30% by weight or more, preferably 35% by weight or more, and more preferably 40% by weight or more. Moreover, it is 70 weight% or less normally, Preferably it is 60 weight% or less, More preferably, it is 50 weight% or less. If the concentration is higher than this value, the concealability is too high and the brightness may decrease or the viscosity may be high, making it difficult to apply. If the concentration is low, the effect of diffuse reflection may be too small to improve the brightness. There is sex.

また、光拡散反射材含有層に含まれる光拡散反射材の体積%濃度は、通常10体積%以上であり、さらに好ましくは15体積%以上である。また、通常40体積%以下であり、さらに好ましくは30体積%以下である。この値よりも濃度が高いと、隠蔽性が高すぎるために輝度が低下したり粘度が高く塗布しにくくなる可能性があり、濃度が低いと拡散反射の効果が小さすぎて輝度が向上しない可能性がある。   The volume% concentration of the light diffusing reflector contained in the light diffusing reflector containing layer is usually 10% by volume or more, and more preferably 15% by volume or more. Moreover, it is 40 volume% or less normally, More preferably, it is 30 volume% or less. If the concentration is higher than this value, the concealability is too high and the brightness may decrease or the viscosity may be high, making it difficult to apply. If the concentration is low, the effect of diffuse reflection may be too small to improve the brightness. There is sex.

(光拡散反射材)
光拡散反射材とは、光拡散反射材含有層に入射した光を拡散反射させるものであればよく、本発明の目的及び効果を損なわないものであれば特に制限はないが、半導体発光素子の発光波長の吸収が少ないものであることが好ましい。
光拡散反射材として具体的には、金属酸化物又は金属窒化物が好ましい。これらは、高屈折率であり、反射率が高いため、光拡散反射材含有層を設けた半導体発光装置の光取り出し効率を良好なものとすることができるからである。またさらに、これらの材料は後述するバインダ樹脂等より、通常高屈折率であるため、上記効果が得られやすい。
(Light diffuse reflector)
The light diffusing reflector is not particularly limited as long as it diffuses and reflects the light incident on the light diffusing reflector containing layer and does not impair the object and effect of the present invention. It is preferable that the light emission wavelength is less absorbed.
Specifically, a metal oxide or a metal nitride is preferable as the light diffusing reflector. This is because the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device provided with the light diffusive reflecting material-containing layer can be improved because the refractive index is high and the reflectance is high. Furthermore, since these materials usually have a higher refractive index than a binder resin or the like, which will be described later, the above effects are easily obtained.

金属酸化物としては、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等が挙げられ、中でも酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウムが好ましく、紫外から青の光吸収が少ないことから酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムが特に好ましい。また、金属窒化物としては例えば窒化ガリウム、窒化ケイ素等が挙げられ、中でも窒化ガリウムが好ましい。これらは、高屈折率であり、反射率が高いため、本発明の効果が得られやすい。また、金属酸窒化物も同様に好ましい。これらは1種のみを用いてもよく、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the metal oxide include zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, magnesium oxide, etc. Among them, zirconium oxide, titanium oxide, and aluminum oxide are preferable, and oxidation is possible because there is little absorption of ultraviolet to blue light. Zirconium and aluminum oxide are particularly preferred. Examples of the metal nitride include gallium nitride and silicon nitride. Among these, gallium nitride is preferable. Since these have a high refractive index and a high reflectance, the effects of the present invention are easily obtained. Metal oxynitrides are also preferred. These may use only 1 type and may use it in combination of 2 or more type.

光拡散反射材の平均中心粒径は、通常50nm以上であり、好ましくは70nm以上、さらに好ましくは100nm以上である。また通常5000nm以下であり、好ましくは3000nm以下、より好ましくは1000nm以下である。上記範囲内とすることにより、光拡散反射作用が十分に確保できるであるからである。なお、平均中心粒径は重量基準粒度分布曲線から求めることが出来る。重量基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により粒度分布を測定し得られる値である。   The average center particle diameter of the light diffusing reflector is usually 50 nm or more, preferably 70 nm or more, and more preferably 100 nm or more. Moreover, it is 5000 nm or less normally, Preferably it is 3000 nm or less, More preferably, it is 1000 nm or less. This is because, within the above range, the light diffusive reflection effect can be sufficiently secured. The average center particle size can be obtained from a weight-based particle size distribution curve. The weight-based particle size distribution curve is a value obtained by measuring the particle size distribution by a laser diffraction / scattering method.

また、光拡散反射材の屈折率は、1.5以上であることが好ましく、より好ましくは1.7以上、さらに好ましくは2.0以上である。また3.0以下であることが好ましく、より好ましくは2.9以下、さらに好ましくは2.8以下である。上記範囲内とすることにより屈折率をバインダ樹脂より高いものとすることができ、光拡散反射材の反射率を高いものとすることができるからである。屈折率は、ナトリウムD線波長(587.56nmにてエリプソメーター、アッべ屈折計、プリズムカプラー屈折計などを使用し測定することが出来る。粉体試料しか得られない場合にはナトリウムD線波長における屈折率にて値付けされた屈折率既知の屈折液を用いた液浸法によっても測定することが出来る。   Further, the refractive index of the light diffusive reflector is preferably 1.5 or more, more preferably 1.7 or more, and further preferably 2.0 or more. Moreover, it is preferable that it is 3.0 or less, More preferably, it is 2.9 or less, More preferably, it is 2.8 or less. It is because a refractive index can be made higher than binder resin by being in the said range, and the reflectance of a light-diffusion reflection material can be made high. The refractive index can be measured using a sodium D-line wavelength (at 587.56 nm using an ellipsometer, Abbe refractometer, prism coupler refractometer, etc. If only a powder sample is obtained, the sodium D-line wavelength can be measured. It can also be measured by a liquid immersion method using a refractive liquid with a known refractive index valued by the refractive index at.

なお、光拡散反射材を後述のバインダ樹脂等へ混合させる方法は特に制限はなく、例えば遊星攪拌ミキサー等を用いて脱泡しつつ混合すること等ができる。また、例えば小粒子の光拡散反射材を混合する場合には、粒子混合後必要に応じ、ビーズミルや三本ロールなどを用いて混合してもよい。   In addition, there is no restriction | limiting in particular in the method of mixing a light-diffusion reflection material with the binder resin etc. which are mentioned later, For example, it can mix, defoaming using a planetary stirring mixer etc. Further, for example, when mixing a light scattering reflector of small particles, it may be mixed using a bead mill or a three roll as required after mixing the particles.

(バインダ樹脂)
光拡散反射材含有層は、上記光拡散反射材のほかに、通常、バインダ樹脂を含有するものとすることができる。バインダ樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂や、光硬化性樹脂等が挙げられる。
(Binder resin)
The light diffusive reflective material-containing layer can usually contain a binder resin in addition to the light diffusive reflective material. Examples of the binder resin include a thermosetting resin and a photocurable resin.

このようなバインダ樹脂として具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸メチル等の(メタ)アクリル樹脂;ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリエステル樹脂;フェノキシ樹脂;ブチラール樹脂;ポリビニルアルコール;エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂;フェノール樹脂等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては特に、耐熱、耐光性に優れたシリコーン樹脂を含むことが好ましい。光拡散反射材含有層は半導体発光素子の直下に配置されるため、バインダ樹脂にシリコーン樹脂を含有することにより発光素子の発する高密度の熱や光によるバインダ樹脂の着色や収縮、クラック、剥離を軽減することが出来る。
Specific examples of such binder resins include silicone resins, epoxy resins, (meth) acrylic resins such as poly (meth) methyl acrylate; styrene resins such as polystyrene and styrene-acrylonitrile copolymers; polycarbonate resins; polyester resins Phenoxy resin; butyral resin; polyvinyl alcohol; cellulose resin such as ethyl cellulose, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate; phenol resin and the like. These may use only 1 type and may use it in combination of 2 or more type.
In the present invention, it is particularly preferable to include a silicone resin excellent in heat resistance and light resistance. Since the light diffusive reflective material-containing layer is disposed directly under the semiconductor light emitting device, the binder resin contains a silicone resin so that the binder resin can be colored, shrunk, cracked, and peeled by the high-density heat and light emitted from the light emitting device. It can be reduced.

シリコーン樹脂の具体例としては、後述する封止部の封止部材として用いられるシリコーン樹脂が挙げられる。シリコーン樹脂の含有量は、光拡散反射材含有層中に、30重量%以上であることが好ましく、より好ましくは40重量%以上であり、さらに好ましくは50重量%以上である。また、70重量%以下であることが好ましく、より好ましくは、65重量%以下、さらに好ましくは60重量%以下である。バインダ樹脂が多くなると、拡散反射の効果が小さすぎて輝度が向上しない可能性がある。またこれより少ないと、隠蔽性高くなりすぎて輝度低下したり、粘度が高く塗布しにくくなる可能性がある。   As a specific example of the silicone resin, a silicone resin used as a sealing member of a sealing portion to be described later can be given. The content of the silicone resin is preferably 30% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, and still more preferably 50% by weight or more in the light diffusing / reflecting material-containing layer. Moreover, it is preferable that it is 70 weight% or less, More preferably, it is 65 weight% or less, More preferably, it is 60 weight% or less. If the binder resin is increased, the effect of diffuse reflection may be too small to improve the luminance. On the other hand, if the amount is less than this, the concealability may become too high, resulting in a decrease in luminance or a high viscosity that makes it difficult to apply.

(ガラス)
また、上記光拡散反射材含有層には、バインダ樹脂にかわり低融点ガラスやゾルゲルガラス等を用いてもよい。ガラスを含有することにより、光拡散反射材含有層が高い放熱性や耐光性等を得ることが出来る。上記の中でも半導体発光素子の耐熱温度以下の温度での塗布、硬化が容易で、光拡散反射材含有層形成用塗布液の粘度を低くすることが容易なゾルゲルガラスが特に好ましい。また架橋度を調整し、もろさやクラック、剥離を軽減するためにガラスに例えばメチル基やフェニル基等が導入されていても良く、これらを導入する場合は耐熱性、耐光性等の観点から、メチル基主体で導入することが好ましい。
ガラスの含有量としては、光拡散反射材含有層中に通常35重量%以上、より好ましくは45重量%以上、さらに好ましくは55重量%以上である。また75重量%以下であることが好ましく、より好ましくは70重量%以下、さらに好ましくは65重量%以下である。
(Glass)
The light diffusing and reflecting material-containing layer may be made of low-melting glass or sol-gel glass instead of the binder resin. By containing glass, the light diffusive reflector-containing layer can obtain high heat dissipation, light resistance, and the like. Among these, sol-gel glass is particularly preferable because it can be easily applied and cured at a temperature lower than the heat resistant temperature of the semiconductor light-emitting element, and can easily reduce the viscosity of the coating solution for forming a light diffusing reflector-containing layer. In addition, in order to adjust the degree of cross-linking and reduce brittleness, cracks, peeling, for example, a methyl group or a phenyl group may be introduced into the glass, and when these are introduced, from the viewpoint of heat resistance, light resistance, etc. It is preferable to introduce mainly a methyl group.
The content of the glass is usually 35% by weight or more, more preferably 45% by weight or more, and further preferably 55% by weight or more in the light diffusing / reflecting material-containing layer. Moreover, it is preferable that it is 75 weight% or less, More preferably, it is 70 weight% or less, More preferably, it is 65 weight% or less.

(ダイボンド剤)
また、半導体発光素子がワイヤボンディング型とされている場合には、上記光拡散反射材含有層は、白色のダイボンド剤として機能するものであってもよい。光拡散反射材含有層がダイボンド剤として機能することにより、半導体発光素子を強固に基板に接着するとともに、入射した光を拡散反射させる層として働き、半導体発光素子の輝度を向上させ、長期にわたり輝度を維持することができる。
(Die bond agent)
Further, when the semiconductor light emitting element is of a wire bonding type, the light diffusing and reflecting material-containing layer may function as a white die bonding agent. The light diffusive reflective material-containing layer functions as a die bond agent, so that the semiconductor light emitting element is firmly adhered to the substrate and acts as a layer that diffusely reflects incident light, improving the brightness of the semiconductor light emitting element and maintaining the luminance over a long period of time. Can be maintained.

(光拡散反射材含有層の特性)
光拡散反射材含有層の膜厚としては、通常5μm以上であることが好ましく、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは15μm以上である。また通常30μm以下、より好ましくは25μm以下、さらに好ましくは20μm以下である。下限値以上とすることにより、光拡散反射材含有層の反射率を良好なものとすることができる。また上限値以下とすることにより半導体発光装置を薄型とすることが出来、これを光源とする照明や画像表示装置を小型化することが出来る。
(Characteristics of light diffusive reflective material containing layer)
The film thickness of the light diffusing and reflecting material-containing layer is usually preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and further preferably 15 μm or more. Moreover, it is 30 micrometers or less normally, More preferably, it is 25 micrometers or less, More preferably, it is 20 micrometers or less. By setting it to the lower limit value or more, the reflectance of the light diffusing reflector-containing layer can be made favorable. Moreover, by setting it as the upper limit value or less, the semiconductor light emitting device can be made thin, and the illumination and image display device using this as a light source can be miniaturized.

また、上述の基板上に形成された配線パターンを被覆した光拡散反射材含有層の反射率、すなわち、配線パターンと積層された光拡散反射材含有層の反射率は、通常70%以上であり、好ましくは75%以上、さらに好ましくは80%以上である。上記範囲内とすることにより、半導体発光装置の輝度を向上させることができる。反射率の測定方法は、積分球等を用いて正反射光とともに拡散反射光も含めて測定する方法が好ましく、例えばコニカミノルタセンシング株式会社製分光測色計CM2600dを用いて測定することが出来る。   Further, the reflectance of the light diffusing reflector-containing layer covering the wiring pattern formed on the substrate, that is, the reflectance of the light diffusing reflector-containing layer laminated with the wiring pattern is usually 70% or more. , Preferably 75% or more, more preferably 80% or more. By setting it within the above range, the luminance of the semiconductor light emitting device can be improved. The method for measuring the reflectance is preferably a method that uses an integrating sphere or the like to include diffusely reflected light as well as regular reflected light. For example, the reflectance can be measured using a spectrocolorimeter CM2600d manufactured by Konica Minolta Sensing Co., Ltd.

(光拡散反射材含有層の形成方法)
光拡散反射材含有層の形成方法は、光拡散反射材含有層が、上述の半導体発光素子直下の、基板及び/または配線パターンの表面を被覆するように形成可能な方法であれば特に制限はない。例えば上記光拡散反射材や、バインダ樹脂等を含有する光拡散反射材含有層形成用塗布液を、一般的な塗布法により塗布する方法であってもよい。
(Method for forming light diffusive reflective material-containing layer)
The method for forming the light diffusing reflector-containing layer is not particularly limited as long as the light diffusing reflector-containing layer can be formed so as to cover the surface of the substrate and / or the wiring pattern immediately below the semiconductor light emitting element. Absent. For example, a method of applying the light diffusion reflection material-containing coating solution for forming the light diffusion reflection material-containing layer containing the light diffusion reflection material or a binder resin by a general application method may be used.

本発明においては、特に、基板の所定の位置に半導体発光素子をフリップチップ実装した後、該半導体発光素子の近傍の基板上に、上記光拡散反射材含有層形成用塗布液を塗布する方法が好ましい。これにより、半導体発光素子の基板や、基板上に設けられた配線パターンの間に、毛細管現象により光拡散反射材含有層形成用塗布液が侵入するものとすることができ、容易に光拡散反射材含有層を形成することができる。なお、光拡散反射材含有層形成用塗布液は、必要に応じて、熱や光等により硬化させる。硬化方法は、上述のバインダ樹脂の種類等に応じて適宜選択される。光拡散反射材含有層形成用塗布液の硬化は、後述する封止部を形成するための塗布液を塗布する前に行ってもよく、該塗布液と同時に硬化しても良い。例えば上記バインダ樹脂がUV硬化型である場合には、封止部を形成するための塗布液を塗布する前に光硬化させることが好ましく、上記バインダ樹脂が熱硬化型である場合には、該塗布液より前に硬化させてもよく、また同時に硬化させてもよい。   In the present invention, in particular, there is a method in which after the semiconductor light emitting element is flip-chip mounted at a predetermined position of the substrate, the above-described coating liquid for forming a light diffusing reflector containing layer is applied onto the substrate in the vicinity of the semiconductor light emitting element. preferable. As a result, the coating liquid for forming the light diffusive reflector-containing layer can enter between the substrate of the semiconductor light emitting element and the wiring pattern provided on the substrate by a capillary phenomenon, and light diffuse reflection can be easily performed. A material-containing layer can be formed. In addition, the coating liquid for forming the light diffusive reflecting material-containing layer is cured by heat, light, or the like as necessary. The curing method is appropriately selected according to the type of the binder resin described above. Curing of the coating liquid for forming the light diffusive reflecting material-containing layer may be performed before coating a coating liquid for forming a sealing portion described later, or may be cured simultaneously with the coating liquid. For example, when the binder resin is a UV curable type, it is preferably photocured before applying a coating liquid for forming a sealing portion, and when the binder resin is a thermosetting type, It may be cured before the coating solution, or may be cured at the same time.

光拡散反射材含有層形成用塗布液には、必要に応じて、適宜溶剤や、添加剤等を含有させてもよい。   The coating liquid for forming a light diffusive reflecting material-containing layer may contain a solvent, an additive, or the like as necessary.

[1−4]封止部
本発明の半導体発光装置に用いられる封止部は、半導体発光素子を封止するための部材であり、封止部材を含有するものである。
本発明において、封止部は必要に応じチキソ剤や屈折率調整剤、光拡散剤を含有する透明導光層としても良く、さらに発光素子の発光波長を吸収し任意の波長に波長変換する無機または有機蛍光体を含有させ、光源(半導体発光素子)から伝送される光の発光色と蛍光体の発光色とを混色して所望の発光色を得るための蛍光体含有層としてもよい。
[1-4] Sealing Part The sealing part used in the semiconductor light emitting device of the present invention is a member for sealing the semiconductor light emitting element, and contains a sealing member.
In the present invention, the sealing portion may be a transparent light-guiding layer containing a thixotropic agent, a refractive index adjusting agent, or a light diffusing agent as necessary, and further absorbs the emission wavelength of the light-emitting element and converts it to an arbitrary wavelength. Or it is good also as a fluorescent substance containing layer for containing organic fluorescent substance and mixing the luminescent color of the light transmitted from a light source (semiconductor light emitting element), and the luminescent color of fluorescent substance, and obtaining a desired luminescent color.

例えば、封止部の一実施形態としては、封止部を、少なくとも1種、好ましくは複数種の蛍光体を含有する単一層の蛍光体含有層とすることができる。これらの蛍光体は蛍光体含有層中に均一に、あるいは連続した濃度分布を持って含有される。   For example, as one embodiment of the sealing part, the sealing part can be a single-layer phosphor-containing layer containing at least one, preferably plural kinds of phosphors. These phosphors are contained in the phosphor-containing layer uniformly or with a continuous concentration distribution.

さらに別の実施形態としては、封止部を、実質的に蛍光体を含有せず、半導体発光素子からの光の波長を変えることなく、半導体発光素子より発せられた光を蛍光体を含有する蛍光体含有層へ導く導光層と、前述の蛍光体含有層とを積層した多層構造とすることができる。このように、半導体発光素子と蛍光体含有層との間に導光層を介在させることにより、半導体発光素子を直接蛍光体含有層で覆う単一層構造の半導体発光装置に比べ、蛍光体を半導体発光素子から離して配することができる。その結果、蛍光体の紫外線による劣化を低減することができ、長期間、安定した機能を有する半導体発光装置とすることができる。また、導光層は実質的に蛍光体を含有しないので、半導体発光素子の発熱等により導光層の温度が上昇しても、蛍光体に与える影響は少ない。よって、温度による蛍光体の劣化も抑制することができる。   In still another embodiment, the sealing portion contains substantially no phosphor, and the phosphor emits light emitted from the semiconductor light emitting device without changing the wavelength of light from the semiconductor light emitting device. It can be set as the multilayered structure which laminated | stacked the light guide layer led to a fluorescent substance containing layer and the above-mentioned fluorescent substance containing layer. Thus, by interposing the light guide layer between the semiconductor light-emitting element and the phosphor-containing layer, the phosphor is made to be a semiconductor compared to a semiconductor light-emitting device having a single layer structure in which the semiconductor light-emitting element is directly covered with the phosphor-containing layer. It can be arranged away from the light emitting element. As a result, deterioration of the phosphor due to ultraviolet rays can be reduced, and a semiconductor light emitting device having a stable function for a long time can be obtained. In addition, since the light guide layer substantially does not contain a phosphor, even if the temperature of the light guide layer rises due to heat generation of the semiconductor light emitting element, the influence on the phosphor is small. Therefore, deterioration of the phosphor due to temperature can also be suppressed.

上記蛍光体含有層が発光色(発光波長ピーク)の異なる複数種の蛍光体を含有しており、特に、その蛍光体が、点灯使用条件において電気、熱、および光に対して不安定な特定の蛍光体を含む場合には、その特定の蛍光体のみを半導体発光素子から離し、他の安定な蛍光体を半導体発光素子近傍に配置した層構造としても良い。   The phosphor-containing layer contains a plurality of types of phosphors having different emission colors (emission wavelength peaks), and in particular, the phosphors are unstable with respect to electricity, heat, and light under lighting use conditions. When the phosphor is included, a layer structure in which only the specific phosphor is separated from the semiconductor light emitting element and another stable phosphor is disposed in the vicinity of the semiconductor light emitting element may be employed.

(封止部材)
封止部に用いる封止部材は特に限定されず、通常、半導体発光素子を覆ってモールディングすることのできる硬化性材料を用いることができる。硬化性材料とは、流体状の材料であって、何らかの硬化処理を施すことにより硬化する材料のことをいう。ここで、流体状とは、例えば液状又はゲル状のことをいう。
封止部材としては、半導体発光素子を封止可能なものであれば、具体的な種類に制限は無いが、下記に示す特性を有することが好ましい。
(Sealing member)
The sealing member used for the sealing portion is not particularly limited, and a curable material that can be molded over the semiconductor light emitting element can be used. The curable material is a fluid material that is cured by performing some kind of curing treatment. Here, the fluid state means, for example, a liquid state or a gel state.
The sealing member is not particularly limited as long as it can seal the semiconductor light emitting device, but preferably has the following characteristics.

1)半導体発光素子と接する面、及び/又は封止部が多層構造である場合には他の層との界面に、極性基を含有すること、
2)硬度が、ショアAで5以上100以下、または、ショアDで0以上85以下であること、および
3)シロキサン結合を有すること。
1) When the surface in contact with the semiconductor light emitting element and / or the sealing portion has a multilayer structure, it contains a polar group at the interface with other layers,
2) Hardness is 5 or more and 100 or less in Shore A, or 0 or more and 85 or less in Shore D, and 3) It has a siloxane bond.

以下、これらの特性1)〜3)について説明する。なお、上述のように、封止部が蛍光体含有層及び導光層を含む多層構造である場合、蛍光体含有層について詳細は後述するとおり、蛍光体含有層も導光層と同じ封止部材を含有することができる。   Hereinafter, these characteristics 1) to 3) will be described. As described above, when the sealing portion has a multilayer structure including the phosphor-containing layer and the light guide layer, the phosphor-containing layer is sealed in the same manner as the light guide layer, as will be described in detail later. Members can be included.

・特性1):極性基
本発明で用いる封止部材は、半導体発光素子と接する面、及び/又は封止部が多層構造である場合には隣接する他の層との界面に、極性基を含有することが好ましい。即ち、封止部材は、接着界面に極性基を有するよう、当該極性基を有する化合物を含有することが好ましい。このような極性基の種類に制限は無いが、例えば、シラノール基、アミノ基及びその誘導基、アルコキシシリル基、カルボニル基、エポキシ基、カルボキシ基、カルビノール基(−COH)、メタクリル基、シアノ基、スルホン基などが挙げられる。なお、封止部材は、上記いずれか1種の極性基のみを含有していてもよく、2種以上の極性基を任意の組み合わせ及び比率で含有していても良い。
-Characteristic 1): Polar group The sealing member used in the present invention has a polar group at the surface in contact with the semiconductor light emitting element and / or the interface with other adjacent layers when the sealing part has a multilayer structure. It is preferable to contain. That is, it is preferable that the sealing member contains a compound having the polar group so that the adhesive interface has a polar group. Although there is no restriction | limiting in the kind of such a polar group, For example, a silanol group, an amino group, its derivative group, an alkoxy silyl group, a carbonyl group, an epoxy group, a carboxy group, a carbinol group (-COH), a methacryl group, cyano Group, sulfone group and the like. Note that the sealing member may contain only one of the above polar groups, or may contain two or more polar groups in any combination and ratio.

このように、封止部材が接着界面に極性基を有することにより、封止部材と光拡散反射材含有層、半導体発光素子、及び基板とが強く密着する。封止部材が積層構造を有する場合には二層が強く密着し、重ね塗りによる積層面での剥離等が起こりにくく、有利である。   Thus, when a sealing member has a polar group in an adhesion interface, a sealing member, a light-diffusion reflection material content layer, a semiconductor light emitting element, and a board | substrate adhere | attach strongly. When the sealing member has a laminated structure, the two layers are in close contact with each other, and it is advantageous that peeling on the laminated surface due to overcoating hardly occurs.

本発明に係る封止部材に含まれる極性基は、ポリフタルアミドなどの樹脂、セラミック又は金属の表面に存在する所定の官能基(例えば、水酸基、メタロキサン結合中の酸素など)と水素結合が可能であり、高い密着性を発現することができる。上述したように、基板は、例えば樹脂、セラミック又は金属等で形成されている。また、セラミックや金属の表面には、通常は水酸基が存在する。一方、封止部材は、通常、当該水酸基と水素結合可能な官能基を有している。したがって、前記水素結合により、基板に対する封止部の密着性を優れたものとすることができる   The polar group contained in the sealing member according to the present invention is capable of hydrogen bonding with a predetermined functional group (for example, hydroxyl group, oxygen in a metalloxane bond, etc.) present on the surface of a resin such as polyphthalamide, ceramic or metal. And can exhibit high adhesion. As described above, the substrate is made of, for example, resin, ceramic, metal, or the like. Moreover, a hydroxyl group usually exists on the surface of ceramic or metal. On the other hand, the sealing member usually has a functional group capable of hydrogen bonding with the hydroxyl group. Therefore, the adhesion of the sealing portion to the substrate can be made excellent by the hydrogen bond.

なお、封止部における実質的な極性基の有無は、IR(赤外分光)分析及びNMR(核磁気共鳴)により確認することができる。
これらの極性基は、封止部の中にはじめから含まれていても良く、プライマーの塗布や表面処理などにより封止部の表面に後から付加されたものでもよい。
The presence or absence of a substantial polar group in the sealing portion can be confirmed by IR (infrared spectroscopy) analysis and NMR (nuclear magnetic resonance).
These polar groups may be included in the sealing portion from the beginning, or may be added later to the surface of the sealing portion by primer application or surface treatment.

・特性2):硬度測定値
硬度測定値は、本発明で用いる封止部材の硬度を評価する指標であり、以下の硬度測定方法により測定される。
Characteristic 2): Hardness measurement value The hardness measurement value is an index for evaluating the hardness of the sealing member used in the present invention, and is measured by the following hardness measurement method.

本発明で用いられる封止部材は、比較的硬度の低い部材、好ましくはエラストマー状を呈する部材であることが好ましい。即ち、本発明では、半導体発光素子、基板(実装基板)、及び複数の層で構成される封止部など、熱膨張係数の異なる部材を複数使用することになるが、封止部材が比較的硬度が低く、好ましくはエラストマー状を呈することにより、封止部が上記の各部材の伸縮による応力を緩和することができる。したがって、使用中に剥離、クラック、断線などを起こしにくく、耐リフロー性及び耐温度サイクル性に優れる半導体発光装置を提供することができる。   The sealing member used in the present invention is preferably a member having a relatively low hardness, preferably a member having an elastomeric shape. That is, in the present invention, a plurality of members having different thermal expansion coefficients, such as a semiconductor light emitting element, a substrate (mounting substrate), and a sealing portion composed of a plurality of layers, are used. When the hardness is low, and preferably exhibits an elastomeric shape, the sealing portion can relieve stress due to expansion and contraction of each member. Therefore, it is possible to provide a semiconductor light emitting device that is less likely to be peeled, cracked, disconnected, or the like during use and is excellent in reflow resistance and temperature cycle resistance.

具体的には、封止部材は、デュロメータタイプAによる硬度測定値(ショアA)が、通常5以上、好ましくは7以上、より好ましくは10以上、また、通常100以下、好ましくは80以下、より好ましくは70以下である。上記範囲の硬度測定値を有することにより、封止部を有する半導体発光装置は、クラックが発生しにくく、耐リフロー性及び耐温度サイクル性に優れるという利点を得ることができる。
また、半導体発光装置が直接露出する状態で使用される場合には、封止部の材料は外力によるワイヤの切断や半導体発光素子の破損を防止するに足りる機械的強度を有することが好ましい。この場合は、デュロメータタイプDによる硬度測定値(ショアD)が、通常0以上、好ましくは7以上、より好ましくは10以上、また、通常85以下、好ましくは70以下、より好ましくは60以下である。ただしこのような高硬度の部材は前述の低硬度の部材と比較すると耐リフロー性や耐温度サイクル性に劣る場合があるので、半導体発光素子や配線の近傍に低硬度、外周部に高硬度の部材を用いて層構造としても良い。例えば上述した特性1)〜3)のうち1つ以上を有する縮合型シリコーン系材料は、接着性に優れるため、層構造としても層間剥離することなく長期にわたり使用することができる。
また、封止部材を塗布する基板(実装基板)が例えばフレキシブル基板等の薄手の基板である場合には、封止部の積層により硬化収縮応力がかかって基板及び封止部が反る可能性がある。このため、封止部は、ショアAが5以上80以下のゴム弾性を有する材料で形成されていることが好ましい。
Specifically, the sealing member has a durometer type A hardness measurement value (Shore A) of usually 5 or more, preferably 7 or more, more preferably 10 or more, and usually 100 or less, preferably 80 or less. Preferably it is 70 or less. By having the hardness measurement value in the above range, the semiconductor light-emitting device having the sealing portion is less likely to generate cracks, and has the advantage of being excellent in reflow resistance and temperature cycle resistance.
When the semiconductor light emitting device is used in a state where it is directly exposed, it is preferable that the material of the sealing portion has a mechanical strength sufficient to prevent the wire from being cut by an external force or the semiconductor light emitting element from being damaged. In this case, the hardness measurement value (Shore D) by durometer type D is usually 0 or more, preferably 7 or more, more preferably 10 or more, and usually 85 or less, preferably 70 or less, more preferably 60 or less. . However, such a high-hardness member may be inferior in reflow resistance and temperature cycle resistance compared to the above-mentioned low-hardness member, so low hardness near the semiconductor light emitting element and wiring, and high hardness in the outer periphery. It is good also as a layer structure using a member. For example, a condensation type silicone material having one or more of the above-described properties 1) to 3) is excellent in adhesiveness, and therefore can be used for a long period of time without delamination as a layer structure.
In addition, when the substrate (mounting substrate) to which the sealing member is applied is a thin substrate such as a flexible substrate, the substrate and the sealing portion may be warped due to curing shrinkage stress due to the lamination of the sealing portion. There is. For this reason, it is preferable that the sealing part is formed of a material having a rubber elasticity of Shore A of 5 or more and 80 or less.

〔硬度測定方法〕
硬度測定値(ショアA)は、JIS K6253に記載の方法により測定することができる。具体的には、古里精機製作所製のA型ゴム硬度計を用いて測定を行なうことができる。
[Hardness measurement method]
The hardness measurement value (Shore A) can be measured by the method described in JIS K6253. Specifically, the measurement can be performed using an A-type rubber hardness meter manufactured by Furusato Seiki Seisakusho.

一方、硬度測定値(ショアD)は、JIS K6253に記載の方法により測定することができる。具体的には、古里精機製作所製のD型プラスチック硬度計を用いて測定を行なうことができる。   On the other hand, the hardness measurement value (Shore D) can be measured by the method described in JIS K6253. Specifically, the measurement can be performed using a D-type plastic hardness meter manufactured by Furusato Seiki Seisakusho.

・特性3):シロキサン結合
本発明において、封止部材は、シロキサン結合を含有することが好ましい。即ち、封止部は、シロキサン結合を有する化合物を含んで形成されていることが好ましい。
-Characteristic 3): Siloxane bond In this invention, it is preferable that a sealing member contains a siloxane bond. That is, the sealing portion is preferably formed including a compound having a siloxane bond.

シロキサン結合を有する化合物としては、後述の珪素含有化合物などが挙げられる。   Examples of the compound having a siloxane bond include a silicon-containing compound described later.

・その他の特性
封止部は、半導体発光素子から発せられた光を効率的に蛍光体含有層へ導く層(導光層)を含むことが好ましい。
-Other characteristics It is preferable that a sealing part contains the layer (light guide layer) which guides the light emitted from the semiconductor light emitting element efficiently to a fluorescent substance content layer.

そのため、封止部を形成する封止部材に含有される樹脂は膜厚1mmでの350nm以上500nm以下の発光波長における光透過率が、80%以上であることが好ましく、より好ましくは85%以上であり、また通常98%以下である。   For this reason, the resin contained in the sealing member forming the sealing portion preferably has a light transmittance of 80% or more, more preferably 85% or more at an emission wavelength of 350 nm to 500 nm at a film thickness of 1 mm. It is usually 98% or less.

また、封止部材は、上述の特性1)〜3)を満たすものであることが好ましい。これらの特性を得るうえで好適に用いられるのは硬化性材料である。また、封止部を形成するにあたって、上述の硬化性材料は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。硬化性材料としては、無機系材料及び有機系材料並びに両者の混合物のいずれを用いることも可能である。   Moreover, it is preferable that a sealing member satisfy | fills the above-mentioned characteristics 1) -3). A curable material is preferably used for obtaining these characteristics. Moreover, when forming a sealing part, the above-mentioned curable material may use only 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. As the curable material, any of an inorganic material, an organic material, and a mixture of both can be used.

無機系材料としては、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマー若しくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合して成る溶液、またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料(例えばシロキサン結合を有する無機系材料)等を挙げることができる。   As the inorganic material, for example, a solution obtained by hydrolytic polymerization of a solution containing a metal alkoxide, a ceramic precursor polymer or a metal alkoxide by a sol-gel method, or a combination thereof is solidified (for example, a siloxane bond). Inorganic materials having

一方、有機系材料としては、例えば、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が挙げられる。具体例を挙げると、ポリ(メタ)アクリル酸メチル等の(メタ)アクリル樹脂;ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリエステル樹脂;フェノキシ樹脂;ブチラール樹脂;ポリビニルアルコール;エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;シリコーン樹脂等が挙げられる。   On the other hand, examples of the organic material include a thermosetting resin and a photocurable resin. Specific examples include (meth) acrylic resins such as poly (meth) acrylic acid methyl; styrene resins such as polystyrene and styrene-acrylonitrile copolymer; polycarbonate resins; polyester resins; phenoxy resins; butyral resins; Cellulose resins such as cellulose acetate and cellulose acetate butyrate; epoxy resins; phenol resins; silicone resins and the like.

従来、半導体発光装置用の蛍光体分散材料としては、一般的にエポキシ樹脂が用いられてきたが、例えば高出力の半導体発光装置とする場合や、紫外・近紫外光励起の白色光を発する半導体発光装置とする場合、特に、半導体発光素子からの発光に対して劣化が少なく、耐熱性にも優れる珪素含有化合物を使用することが好ましい。   Conventionally, as a phosphor dispersion material for a semiconductor light emitting device, an epoxy resin has been generally used. However, for example, a semiconductor light emitting device that emits white light excited by ultraviolet or near ultraviolet light when used as a high output semiconductor light emitting device. In the case of an apparatus, it is particularly preferable to use a silicon-containing compound that has little deterioration with respect to light emitted from the semiconductor light emitting element and is excellent in heat resistance.

珪素含有化合物とは分子中に珪素原子を有する化合物をいい、ポリオルガノシロキサン等の有機材料(シリコーン系材料)、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等の無機材料、及びホウケイ酸塩、ホスホケイ酸塩、アルカリケイ酸塩等のガラス材料を挙げることができる。中でも、透明性、接着性、ハンドリングの容易さや、硬化物が応力緩和力を有する点から、シリコーン系材料が好ましい。半導体発光装置用シリコーン樹脂に関しては例えば特開平10−228249号公報や特許2927279号公報、特開2001−36147号公報などで封止剤への使用、特開2000−123981号公報において波長調整コーティングへの使用が試みられている。   A silicon-containing compound is a compound having a silicon atom in the molecule, organic materials such as polyorganosiloxane (silicone-based materials), inorganic materials such as silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride, and borosilicates and phosphosilicates. Examples thereof include glass materials such as salts and alkali silicates. Among these, silicone materials are preferable from the viewpoint of transparency, adhesiveness, ease of handling, and the point that the cured product has stress relaxation force. Regarding silicone resins for semiconductor light emitting devices, for example, use as a sealant in JP-A-10-228249, JP-A-2927279, JP-A-2001-36147, etc., and JP-A 2000-123981 to wavelength adjustment coating. The use of is being tried.

[シリコーン系材料]
シリコーン系材料とは、通常、シロキサン結合を主鎖とする有機重合体をいい、例えば、下記の式(1)で表わされる化合物及び/又はそれらの混合物が挙げられる。
(R123SiO1/2M(R45SiO2/2D(R6SiO3/2T(SiO4/2Q・・・式(1)
[Silicone materials]
The silicone material generally refers to an organic polymer having a siloxane bond as a main chain, and examples thereof include a compound represented by the following formula (1) and / or a mixture thereof.
(R 1 R 2 R 3 SiO 1/2 ) M (R 4 R 5 SiO 2/2 ) D (R 6 SiO 3/2 ) T (SiO 4/2 ) Q Formula (1)

式(1)において、R1からR6は、有機官能基、水酸基及び水素原子よりなる群から選択されるものを表わす。なお、R1からR6は、同じであってもよく、異なってもよい。 In the formula (1), R 1 to R 6 represent those selected from the group consisting of an organic functional group, a hydroxyl group and a hydrogen atom. R 1 to R 6 may be the same or different.

また、式(1)において、M、D、T及びQは、0以上1未満の数を表わす。ただし、M+D+T+Q=1を満足する数である。   In the formula (1), M, D, T, and Q represent a number of 0 or more and less than 1. However, the number satisfies M + D + T + Q = 1.

なお、シリコーン系材料を硬化性材料として用いる場合、その塗設に際しては、液状のシリコーン系材料を用いて半導体発光素子を封止した後、熱や光によって硬化させればよい。   When a silicone material is used as the curable material, the semiconductor light emitting element may be sealed using a liquid silicone material and then cured by heat or light.

[シリコーン系材料の種類]
シリコーン系材料を硬化のメカニズムにより分類すると、通常、付加重合硬化タイプ、縮重合硬化タイプ、紫外線硬化タイプ、パーオキサイド架硫タイプなどのシリコーン系材料を挙げることができる。これらの中では、付加重合硬化タイプ(付加型シリコーン樹脂)、縮合硬化タイプ(縮合型シリコーン樹脂)、紫外線硬化タイプが好適である。以下、付加型シリコーン系材料、及び縮合型シリコーン系材料について説明する。
[Types of silicone materials]
When silicone materials are classified according to the curing mechanism, silicone materials such as an addition polymerization curing type, a condensation polymerization curing type, an ultraviolet curing type, and a peroxide vulcanization type can be generally cited. Among these, addition polymerization curing type (addition type silicone resin), condensation curing type (condensation type silicone resin), and ultraviolet curing type are preferable. Hereinafter, the addition type silicone material and the condensation type silicone material will be described.

(i)付加型シリコーン系材料
付加型シリコーン系材料とは、ポリオルガノシロキサン鎖が、有機付加結合により架橋されたものをいう。代表的なものとしては、例えばビニルシランとヒドロシランとをPt触媒などの付加型触媒の存在下反応させて得られる、Si−C−C−Si結合を架橋点に有する化合物等を挙げることができる。これらは市販のものを使用することができ、例えば付加重合硬化タイプの具体的商品名としては信越化学工業社製「LPS−1400」「LPS−2410」「LPS−3400」等が挙げられる。
(I) Addition-type silicone material The addition-type silicone material refers to a material in which a polyorganosiloxane chain is crosslinked by an organic addition bond. Typical examples include compounds having a Si—C—C—Si bond at the cross-linking point obtained by reacting vinylsilane and hydrosilane in the presence of an addition catalyst such as a Pt catalyst. As these, commercially available products can be used. Specific examples of addition polymerization curing type trade names include “LPS-1400”, “LPS-2410”, and “LPS-3400” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.

上記付加型シリコーン系材料は、具体的には、例えば下記平均組成式(1a)で表されるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン(A)と下記平均組成式(2a)で表されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン(B)を(A)の総アルケニル基に対して(B)の総ヒドロシリル基量が通常0.5〜2.0倍となる量比で混合し、触媒量の付加反応触媒(C)の存在下反応させて得ることが出来る。   Specifically, the addition-type silicone material includes, for example, an alkenyl group-containing organopolysiloxane (A) represented by the following average composition formula (1a) and a hydrosilyl group-containing organo group represented by the following average composition formula (2a). The polysiloxane (B) is mixed with the total alkenyl group of (A) in an amount ratio such that the amount of the total hydrosilyl group of (B) is usually 0.5 to 2.0 times, and a catalytic amount of the addition reaction catalyst (C ) In the presence of.

(A)アルケニル基含有オルガノポリシロキサン
nSiO〔(4-n)/2〕 (1a)
(但し、式(1a)中、Rは同一又は異種の置換又は非置換の1価炭化水素基、アルコキシ基、又は水酸基であり、nは1≦n<2を満たす正数である。ただし、Rのうち少なくとも1つはアルケニル基である。)で示される1分子中に少なくとも2個のケイ素原子に結合したアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンである。
(A) Alkenyl group-containing organopolysiloxane R n SiO [(4-n) / 2] (1a)
(In the formula (1a), R is the same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, alkoxy group or hydroxyl group, and n is a positive number satisfying 1 ≦ n <2. And at least one of R is an alkenyl group.), An organopolysiloxane having an alkenyl group bonded to at least two silicon atoms in one molecule.

(B)ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサン
R’abSiO〔(4-a-b)/2〕 (2a)
(但し、式(2a)中、R’はアルケニル基を除く同一又は異種の置換又は非置換の1価の炭化水素基であり、a及びbは0.7≦a≦2.1、0.001≦b≦1.0かつ、0.8≦a+b≦2.6を満たす正数である。)で示される1分子中に少なくとも2個のケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。
(B) Hydrosilyl group-containing polyorganosiloxane R ′ a H b SiO [(4-ab) / 2] (2a)
(In the formula (2a), R ′ is the same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group excluding the alkenyl group, and a and b are 0.7 ≦ a ≦ 2.1, 0. (A positive number satisfying 001 ≦ b ≦ 1.0 and 0.8 ≦ a + b ≦ 2.6).) Organohydrogen poly having hydrogen atoms bonded to at least two silicon atoms in one molecule Siloxane.

以下、付加型シリコーン樹脂につき更に詳しく説明する。
上記式(1a)のRにおいて、アルケニル基とはビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基などの炭素数2〜8のアルケニル基である。Rが炭化水素基である場合はメチル基、エチル基などのアルキル基、ビニル基、フェニル基等の炭素数1〜20の1価炭化水素基から選択される。好ましくは、メチル基、エチル基、フェニル基である。それぞれは異なっても良いが、耐UV性が要求される場合にはRの80%以上はメチル基であることが好ましい。Rが炭素数1〜8のアルコキシ基や水酸基であってもよいが、アルコキシ基や水酸基の含有率は(A)の重量の3%以下であることが好ましい。
Hereinafter, the addition type silicone resin will be described in more detail.
In R of the above formula (1a), the alkenyl group is an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms such as vinyl group, allyl group, butenyl group or pentenyl group. When R is a hydrocarbon group, it is selected from alkyl groups such as methyl group and ethyl group, monovalent hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms such as vinyl group and phenyl group. Preferably, they are a methyl group, an ethyl group, and a phenyl group. Each may be different, but when UV resistance is required, 80% or more of R is preferably a methyl group. R may be an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms or a hydroxyl group, but the content of the alkoxy group or hydroxyl group is preferably 3% or less of the weight of (A).

nは1≦n<3を満たす正数であるが、この値が3以上であると封止部としての十分な強度が得られなくなる可能性があり、1未満であると合成上このオルガノポリシロキサンの合成が困難になることがある。   n is a positive number satisfying 1 ≦ n <3. If this value is 3 or more, sufficient strength as a sealing portion may not be obtained. The synthesis of siloxane can be difficult.

次に、(B)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサン(2a)は、(A)成分のオルガノポリシロキサン(1a)とヒドロシリル化反応により組成物を硬化させる架橋剤として作用するものであり、下記平均組成式(2a)
R’abSiO(4-a-b)/2 (2a)
(但し、式中R’はアルケニル基を除く一価の炭化水素基であり、a、bは0.7≦a≦2.1、0.001≦b≦1.0、かつ0.8≦a+b≦2.6、好ましくは0.8≦a≦2、0.01≦b≦1、1≦a+b≦2.4を満たす正数である。)で示される1分子中に少なくとも2個、好ましくは3個以上のSiH結合を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンが好ましい。
Next, the organohydrogenpolysiloxane (2a) as the component (B) acts as a crosslinking agent for curing the composition by hydrosilylation reaction with the organopolysiloxane (1a) as the component (A). Composition formula (2a)
R ′ a H b SiO (4-ab) / 2 (2a)
(In the formula, R ′ is a monovalent hydrocarbon group excluding an alkenyl group, and a and b are 0.7 ≦ a ≦ 2.1, 0.001 ≦ b ≦ 1.0, and 0.8 ≦ a + b ≦ 2.6, preferably 0.8 ≦ a ≦ 2, 0.01 ≦ b ≦ 1, 1 ≦ a + b ≦ 2.4.) at least two in one molecule An organohydrogenpolysiloxane having 3 or more SiH bonds is preferred.

ここで、R’としては、式(1a)中のRと同様の基を挙げることができるが、好ましくはアルケニル基を有さないものがよい。また、耐UV性要求される用途に用いる場合には少なくとも80%以上はメチル基であることが好ましい。   Here, examples of R ′ include the same groups as R in formula (1a), but those having no alkenyl group are preferable. Further, when used for applications requiring UV resistance, at least 80% is preferably a methyl group.

このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造のいずれであってもよいが、1分子中のケイ素原子の数(又は重合度)は通常3〜1000、好ましくは3〜300程度のものを使用することができる。   The molecular structure of the organohydrogenpolysiloxane may be any of linear, cyclic, branched, and three-dimensional network structures, but the number of silicon atoms in one molecule (or the degree of polymerization) is usually 3 to 3. One of about 1000, preferably about 3 to 300 can be used.

上記(B)成分のオルガノハイドロポリシロキサン(2a)の配合量は、(A)成分のオルガノポリシロキサン(1a)の総アルケニル基量に依存し、オルガノポリシロキサン(1a)の総アルケニル基に対して総SiH量が0.5倍以上、好ましくは0.8倍以上であり、また通常2.0倍以下、好ましくは1.5倍以下となる量とすればよい。   The blending amount of the organohydropolysiloxane (2a) as the component (B) depends on the total alkenyl group amount of the organopolysiloxane (1a) as the component (A) and is based on the total alkenyl groups of the organopolysiloxane (1a). The total SiH amount is 0.5 times or more, preferably 0.8 times or more, and is usually 2.0 times or less, preferably 1.5 times or less.

(C)成分の付加反応触媒は、(A)成分中のアルケニル基と(B)成分中のSiH基とのヒドロシリル化付加反応を促進するための触媒であり、この付加反応触媒としては、白金黒、塩化第2白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などの白金族金属触媒が挙げられる。なお、この付加反応触媒の配合量は触媒量とすることができるが、通常、白金族金属として(A)及び(B)成分の合計重量に対して通常1ppm以上、好ましくは2ppm以上配合することが好ましく、通常500ppm以下、好ましくは100ppm以下配合することが好ましい。   The addition reaction catalyst for component (C) is a catalyst for promoting the hydrosilylation addition reaction between the alkenyl group in component (A) and the SiH group in component (B). Black, platinum chloride, chloroplatinic acid, reaction product of chloroplatinic acid and monohydric alcohol, complex of chloroplatinic acid and olefins, platinum catalyst such as platinum bisacetoacetate, palladium catalyst, rhodium catalyst Platinum group metal catalysts such as In addition, although the compounding quantity of this addition reaction catalyst can be made into a catalytic quantity, it is normally 1 ppm or more normally with respect to the total weight of (A) and (B) component as a platinum group metal, Preferably it is 2 ppm or more. Preferably, it is usually 500 ppm or less, preferably 100 ppm or less.

付加型シリコーン系材料には、上記(A)〜(C)成分に加え、任意成分として硬化性、ポットライフを与えるために付加反応制御剤、硬度・粘度を調節するために例えばアルケニル基を有する直鎖状のジオルガノポリシロキサンの他にも直鎖状の非反応性オルガノポリシロキサン、ケイ素原子数が2〜10個程度の直鎖状又は環状の低分子オルガノポリシロキサンなどを本発明の効果を損なわない範囲で混合してもよい。   In addition to the above components (A) to (C), the addition-type silicone material has an addition reaction control agent for imparting curability and pot life as an optional component, and has, for example, an alkenyl group for adjusting hardness and viscosity. In addition to the linear diorganopolysiloxane, the linear non-reactive organopolysiloxane, the linear or cyclic low-molecular organopolysiloxane having about 2 to 10 silicon atoms, and the like are effective. You may mix in the range which does not impair.

なお、上記組成物の硬化条件は特に制限されないが、120℃〜180℃、30分〜180分の条件とすることが好ましい。得られる硬化物が硬化後にも柔らかいゲル状である場合には、ゴム状や硬質プラスチック状のシリコーン樹脂と比較して線膨張係数大きいため、室温付近の低温にて10時間〜30時間硬化することにより内部応力の発生を抑制することができる。   In addition, although the hardening conditions in particular of the said composition are not restrict | limited, It is preferable to set it as 120 to 180 degreeC and the conditions for 30 minutes to 180 minutes. If the resulting cured product is in a soft gel form after curing, it must be cured at a low temperature near room temperature for 10 to 30 hours because it has a larger coefficient of linear expansion than a rubber resin or hard plastic silicone resin. Therefore, generation of internal stress can be suppressed.

付加型シリコーン系材料は公知のものを使用することができ、さらには金属やセラミックスへの密着性を向上させる添加剤や有機基を導入しても良い。例えば、特許3909826号公報、特許3910080号公報、特開2003−128922号公報、特開2004−221308号公報、特開2004−186168号公報に記載のシリコーン材料が好適である。   As the addition-type silicone material, known materials can be used, and an additive or an organic group for improving adhesion to metal or ceramics may be further introduced. For example, silicone materials described in Japanese Patent No. 3909826, Japanese Patent No. 3910080, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-128922, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-221308, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-186168 are suitable.

(ii)縮合型シリコーン系材料
縮合型シリコーン系材料とは、例えば、アルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合で得られるSi−O−Si結合を架橋点に有する化合物を挙げることができる。具体的には、下記式(2)及び/又は(3)で表わされる化合物、及び/又はそのオリゴマーを加水分解・重縮合して得られる重縮合物が挙げられる。
(Ii) Condensation type silicone material Examples of the condensation type silicone material include a compound having a Si—O—Si bond obtained by hydrolysis and polycondensation of an alkylalkoxysilane at a crosslinking point. Specific examples include polycondensates obtained by hydrolysis and polycondensation of compounds represented by the following formula (2) and / or (3) and / or oligomers thereof.

m+n1 m-n (2)
(式(2)中、Mは、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、及びチタンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を表わし、Xは、加水分解性基を表わし、Y1は、1価の有機基を表わし、mは、Mの価数を表わす1以上の整数を表わし、nは、X基の数を表わす1以上の整数を表わす。但し、m≧nである。)
(Ms+t1 s-t-1u2 (3)
(式(3)中、Mは、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、及びチタンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を表わし、Xは、加水分解性基を表わし、Y1は、1価の有機基を表わし、Y2は、u価の有機基を表わし、sは、Mの価数を表わす1以上の整数を表わし、tは、1以上、s−1以下の整数を表わし、uは、2以上の整数を表わす。)
M m + X n Y 1 mn (2)
(In the formula (2), M represents at least one element selected from the group consisting of silicon, aluminum, zirconium, and titanium, X represents a hydrolyzable group, and Y 1 represents a monovalent group. Represents an organic group, m represents an integer of 1 or more representing the valence of M, and n represents an integer of 1 or more representing the number of X groups, provided that m ≧ n.
(M s + X t Y 1 st-1) u Y 2 (3)
(In Formula (3), M represents at least one element selected from the group consisting of silicon, aluminum, zirconium, and titanium, X represents a hydrolyzable group, and Y 1 represents a monovalent group. Y 2 represents an u-valent organic group, s represents an integer of 1 or more representing the valence of M, t represents an integer of 1 or more and s−1 or less, u represents Represents an integer of 2 or more.)

また、縮合型シリコーン系材料には、硬化触媒を含有させておいても良い。硬化触媒としては、本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを用いることができ、例えば、金属キレート化合物などを好適に用いることができる。金属キレート化合物は、アルミニウム、ジルコニウム、スズ、亜鉛、チタン、ハフニウム及びタンタルからなる群より選ばれるいずれか1以上を含むものが好ましく、Zrを含むものがさらに好ましい。なお、硬化触媒は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   The condensation type silicone material may contain a curing catalyst. Any curing catalyst can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. For example, a metal chelate compound can be suitably used. The metal chelate compound preferably contains one or more selected from the group consisting of aluminum, zirconium, tin, zinc, titanium, hafnium and tantalum, and more preferably contains Zr. In addition, only 1 type may be used for a curing catalyst and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

このような縮合型シリコーン系材料としては、例えば、特開2006−77234号公報、特開2006−291018号公報、特開2006−316264号公報、特開2006−336010号公報、特開2006−348284号公報、および国際公開2006/090804号パンフレットに記載の半導体発光デバイス用部材が好適である。   Examples of such condensation-type silicone materials include, for example, JP-A-2006-77234, JP-A-2006-291018, JP-A-2006-316264, JP-A-2006-336010, and JP-A-2006-348284. And a member for a semiconductor light emitting device described in International Publication No. 2006/090804 pamphlet are suitable.

シリコーン系材料は、一般に半導体発光素子や当該素子を配置する基板、パッケージ等との接着性が弱いことが多い。そこで、本発明に用いる硬化性材料としては密着性が高いシリコーン系材料を用いることが好ましく、特に、以下の特徴〈1〉〜〈3〉のうち、1つ以上を有する縮合型シリコーン系材料を用いることがより好ましい。   In general, silicone materials often have low adhesion to semiconductor light emitting elements, substrates on which the elements are arranged, packages, and the like. Therefore, it is preferable to use a silicone material having high adhesion as the curable material used in the present invention, and in particular, a condensed silicone material having one or more of the following features <1> to <3>. More preferably, it is used.

〈1〉ケイ素含有率が20重量%以上である。
〈2〉後に詳述する方法によって測定した固体Si−核磁気共鳴(NMR)スペクトルにおいて、下記(a)及び/又は(b)のSiに由来するピークを少なくとも1つ有する。
<1> The silicon content is 20% by weight or more.
<2> The solid Si-nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum measured by the method described in detail later has at least one peak derived from Si in the following (a) and / or (b).

(a)ピークトップの位置がジメチルシリコーンゴムを基準としてケミカルシフト−40ppm以上、0ppm以下の領域にあり、ピークの半値幅が0.3ppm以上、3.0ppm以下であるピーク。   (A) A peak whose peak top position is in the region of chemical shift of −40 ppm or more and 0 ppm or less with respect to dimethylsilicone rubber, and the peak half-value width is 0.3 ppm or more and 3.0 ppm or less.

(b)ピークトップの位置がジメチルシリコーンゴムを基準としてケミカルシフト−80ppm以上、−40ppm未満の領域にあり、ピークの半値幅が0.3ppm以上5.0ppm以下であるピーク。   (B) A peak whose peak top position is in a region where the chemical shift is −80 ppm or more and less than −40 ppm with respect to dimethylsilicone rubber, and the half width of the peak is 0.3 ppm or more and 5.0 ppm or less.

〈3〉シラノール含有率が0.01重量%以上、10重量%以下である。   <3> The silanol content is 0.01% by weight or more and 10% by weight or less.

本発明においては、上記の特徴〈1〉〜〈3〉のうち、特徴〈1〉を有するシリコーン系材料が好ましい。さらに好ましくは、上記の特徴〈1〉及び〈2〉を有するシリコーン系材料が好ましい。特に好ましくは、上記の特徴〈1〉〜〈3〉を全て有するシリコーン系材料が好ましい。以下、上記の特徴〈1〉〜〈3〉について説明する。   In the present invention, among the above features <1> to <3>, a silicone material having the feature <1> is preferable. More preferably, a silicone material having the above characteristics <1> and <2> is preferable. Particularly preferably, a silicone material having all of the above features <1> to <3> is preferable. Hereinafter, the features <1> to <3> will be described.

〔特徴〈1〉(ケイ素含有率)〕
本発明において好適なシリコーン系材料のケイ素含有率は、通常20重量%以上であり、中でも25重量%以上が好ましく、30重量%以上がより好ましい。一方、上限としては、SiO2のみからなるガラスのケイ素含有率が47重量%であるという理由から、通常47重量%以下の範囲である。
[Feature <1> (silicon content)]
The silicon content of the silicone material suitable in the present invention is usually 20% by weight or more, preferably 25% by weight or more, and more preferably 30% by weight or more. On the other hand, the upper limit is usually in the range of 47% by weight or less because the silicon content of the glass composed solely of SiO 2 is 47% by weight.

なお、シリコーン系材料のケイ素含有率は、例えば以下の方法を用いて誘導結合高周波プラズマ分光(inductively coupled plasma spectrometry:以下適宜「ICP」と略する。)分析を行ない、その結果に基づいて算出することができる。   Note that the silicon content of the silicone-based material is calculated based on the results obtained by performing inductively coupled plasma spectroscopy (hereinafter abbreviated as “ICP” as appropriate), for example, using the following method. be able to.

ケイ素含有率の測定:
シリコーン系材料を白金るつぼ中にて大気中、450℃で1時間、次いで750℃で1時間、950℃で1.5時間保持して焼成し、炭素成分を除去した後、得られた残渣少量に10倍量以上の炭酸ナトリウムを加えてバーナー加熱し溶融させ、これを冷却して脱塩水を加え、更に塩酸にてpHを中性程度に調整しつつケイ素として数ppm程度になるよう定容し、ICP分析を行なう。
Measurement of silicon content:
Silicone material is baked in a platinum crucible in the air at 450 ° C. for 1 hour, then at 750 ° C. for 1 hour, and at 950 ° C. for 1.5 hours to remove the carbon component, and then a small amount of residue is obtained. Add more than 10 times the amount of sodium carbonate and heat with a burner to melt, cool this, add demineralized water, and adjust the pH to neutral with hydrochloric acid to a few ppm as silicon. ICP analysis is performed.

〔特徴〈2〉(固体Si−NMRスペクトル)〕
本発明において好適なシリコーン系材料の固体Si−NMRスペクトルを測定すると、有機基の炭素原子が直接結合したケイ素原子に由来する前記(a)及び/又は(b)のピーク領域に少なくとも1本、好ましくは複数本のピークが観測される。
[Characteristic <2> (Solid Si-NMR spectrum)]
When a solid Si-NMR spectrum of a silicone material suitable for the present invention is measured, at least one peak in the peak region of (a) and / or (b) derived from a silicon atom to which a carbon atom of an organic group is directly bonded, Preferably, a plurality of peaks are observed.

ケミカルシフト毎に整理すると、本発明に用いる硬化性材料として好適なシリコーン系材料において、前記(a)に記載のピークの半値幅は、分子運動の拘束が小さいために全般に前記(b)に記載のピークの場合より小さく、通常3.0ppm以下、好ましくは2.0ppm以下、また、通常0.3ppm以上の範囲である。   When organized by chemical shift, in the silicone-based material suitable as the curable material used in the present invention, the half width of the peak described in (a) is generally the same as that in (b) above because the molecular motion is small. It is smaller than the peak described, and is usually 3.0 ppm or less, preferably 2.0 ppm or less, and usually 0.3 ppm or more.

一方、前記(b)に記載のピークの半値幅は、通常5.0ppm以下、好ましくは4.0ppm以下、また、通常0.3ppm以上、好ましくは0.4ppm以上の範囲である。   On the other hand, the half width of the peak described in (b) is usually 5.0 ppm or less, preferably 4.0 ppm or less, and usually 0.3 ppm or more, preferably 0.4 ppm or more.

上記のケミカルシフト領域において観測されるピークの半値幅が大きすぎると、分子運動の拘束が大きくひずみの大きな状態となり、クラックが発生し易く、耐熱・耐候耐久性に劣る部材となる場合がある。例えば、四官能シランを多用した場合や、乾燥工程において急速な乾燥を行ない大きな内部応力を蓄えた状態などにおいて、半値幅範囲が上記の範囲より大きくなることがある。   If the half-value width of the peak observed in the chemical shift region is too large, the molecular motion is constrained and strain is large, cracks are likely to occur, and the member may be inferior in heat resistance and weather resistance. For example, when a large amount of tetrafunctional silane is used, or when a large internal stress is accumulated by rapid drying in the drying process, the full width at half maximum may be larger than the above range.

また、ピークの半値幅が小さすぎると、その環境にあるSi原子はシロキサン架橋に関わらないことになり、三官能シランが未架橋状態で残留する例など、シロキサン結合主体で形成される物質より耐熱・耐候耐久性に劣る部材となる場合がある。   In addition, if the half width of the peak is too small, Si atoms in the environment will not be involved in siloxane crosslinking, and heat resistance is higher than substances formed mainly from siloxane bonds, such as examples where trifunctional silane remains in an uncrosslinked state. -It may be a member inferior in weather resistance.

但し、大量の有機成分中に少量のSi成分が含まれるシリコーン系材料においては、−80ppm以上に上述の半値幅範囲のピークが認められても、良好な耐熱・耐光性及び塗布性能は得られない場合がある。   However, in a silicone material containing a small amount of Si component in a large amount of organic component, good heat resistance / light resistance and coating performance can be obtained even if the peak of the above-mentioned half width range is observed at -80 ppm or more. There may not be.

本発明おいて好適なシリコーン系材料のケミカルシフトの値は、例えば、以下の方法を用いて固体Si−NMR測定を行ない、その結果に基づいて算出することができる。また、測定データの解析(半値幅やシラノール量解析)は、例えばガウス関数やローレンツ関数を使用した波形分離解析等により、各ピークを分割して抽出する方法で行なう。   The chemical shift value of the silicone material suitable in the present invention can be calculated based on the results of solid Si-NMR measurement using the following method, for example. In addition, analysis of measurement data (half-width or silanol amount analysis) is performed by a method of dividing and extracting each peak by, for example, waveform separation analysis using a Gaussian function or a Lorentz function.

[固体Si−NMRスペクトル測定]
シリコーン系材料について固体Si−NMRスペクトルを行なう場合、以下の条件で固体Si−NMRスペクトル測定及び波形分離解析を行なう。また、得られた波形データより、シリコーン系材料について、各々のピークの半値幅を求める。
[Solid Si-NMR spectrum measurement]
When performing a solid Si-NMR spectrum about a silicone type material, a solid Si-NMR spectrum measurement and waveform separation analysis are performed on condition of the following. Further, from the obtained waveform data, the half width of each peak is determined for the silicone material.

[装置条件]
装置:Chemagnetics社 Infinity CMX-400 核磁気共鳴分光装置
29Si共鳴周波数:79.436MHz
プローブ:7.5mmφCP/MAS用プローブ
測定温度:室温
試料回転数:4kHz
測定法:シングルパルス法
1Hデカップリング周波数:50kHz
29Siフリップ角:90゜
29Si90゜パルス幅:5.0μs
繰り返し時間:600s
積算回数:128回
観測幅:30kHz
ブロードニングファクター:20Hz
基準試料:ジメチルシリコーンゴム
[Equipment conditions]
Equipment: Chemagnetics Infinity CMX-400 Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer
29 Si resonance frequency: 79.436 MHz
Probe: 7.5 mmφ CP / MAS probe Measurement temperature: room temperature Sample rotation speed: 4 kHz
Measurement method: Single pulse method
1 H decoupling frequency: 50 kHz
29 Si flip angle: 90 °
29 Si 90 ° pulse width: 5.0μs
Repeat time: 600s
Integration count: 128 Observation width: 30 kHz
Broadening factor: 20Hz
Reference sample: Dimethyl silicone rubber

〔特徴〈3〉(シラノール含有率)〕
本発明に用いる硬化性材料として好適なシリコーン系材料は、シラノール含有率が、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.3重量%以上、また、通常10重量%以下、好ましくは8重量%以下、更に好ましくは5重量%以下の範囲である。シラノール含有率を低くすることにより、シラノール系材料は経時変化が少なく、長期の性能安定性に優れ、吸湿・透湿性何れも低い優れた性能を有する。但し、シラノールが全く含まれない部材は密着性に劣るため、シラノール含有率に上記のごとく最適な範囲が存在する。
[Feature <3> (silanol content)]
A silicone material suitable as a curable material used in the present invention has a silanol content of usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.3% by weight or more, and usually It is 10% by weight or less, preferably 8% by weight or less, more preferably 5% by weight or less. By reducing the silanol content, the silanol-based material has excellent performance with little change over time, excellent long-term performance stability, and low moisture absorption and moisture permeability. However, since a member containing no silanol is inferior in adhesion, there exists an optimum range for the silanol content as described above.

シリコーン系材料のシラノール含有率は、例えば、前記の[固体Si−NMRスペクトル測定]の項で説明した方法を用いて固体Si−NMRスペクトル測定を行ない、全ピーク面積に対するシラノール由来のピーク面積の比率より、全ケイ素原子中のシラノールとなっているケイ素原子の比率(%)を求め、別に分析したケイ素含有率と比較することにより算出することができる。   The silanol content of the silicone-based material is measured, for example, by measuring the solid Si-NMR spectrum using the method described in the above section [Measurement of solid Si-NMR spectrum], and the ratio of the peak area derived from silanol to the total peak area. Thus, the ratio (%) of silicon atoms which are silanols in all silicon atoms can be obtained and calculated by comparing with the silicon content analyzed separately.

また、本発明に用いる硬化性材料として好適なシリコーン系材料は、適当量のシラノールを含有しているため、発光素子やパッケージの表面に存在する極性部分にシラノールが水素結合し、密着性が発現する。極性部分としては、例えば、水酸基やメタロキサン結合の酸素等が挙げられる。   In addition, since the silicone material suitable as the curable material used in the present invention contains an appropriate amount of silanol, silanol is hydrogen-bonded to the polar portion present on the surface of the light emitting element or package, and adhesion is exhibited. To do. Examples of the polar part include a hydroxyl group and a metalloxane-bonded oxygen.

さらに、本発明においてて好適なシリコーン系材料は、適切な触媒の存在下で加熱することにより、発光素子やパッケージの表面の水酸基との間に脱水縮合による共有結合を形成し、更に強固な密着性を発現することができる。   Furthermore, a silicone material suitable in the present invention forms a covalent bond by dehydration condensation with a light-emitting element or a hydroxyl group on the surface of a package by heating in the presence of an appropriate catalyst, thereby further strengthening the adhesion. Sex can be expressed.

一方、シラノールが多過ぎると、系内が増粘して塗布が困難になったり、活性が高くなり加熱により軽沸分が揮発する前に固化したりすることによって、発泡や内部応力の増大が生じ、クラックなどを誘起する場合がある。   On the other hand, if there is too much silanol, the inside of the system will thicken and it will be difficult to apply, or it will become more active and solidify before the light-boiling components volatilize by heating, leading to increased foaming and internal stress. It may occur and induce cracks.

[その他の成分]
硬化性材料には、本発明の効果を著しく損なわない限り、上記の無機系材料及び/又は有機系材料などに、更にその他の成分を混合して用いることも可能である。なお、その他の成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
[Other ingredients]
As long as the effects of the present invention are not significantly impaired, the curable material may be used by further mixing other components with the above-described inorganic material and / or organic material. In addition, only 1 type may be used for another component and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

[無機粒子]
硬化性材料には、光学的特性や作業性を向上させるため、また、以下の〔1〕〜〔5〕の何れかの効果を得ることを目的として、更に無機粒子を含有させても良い。なお、無機粒子は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
〔1〕硬化性材料に無機粒子を光散乱剤として含有させることにより、当該硬化性材料で形成された層を散乱層とする。これにより、光源から伝送された光を散乱層において散乱させることができ、導光部材から外部に放射される光の指向角を広げることが可能となる。また、特に導光層に光散乱剤を含有させることで、蛍光体含有層において、発光素子からの照射が緩和されるので、蛍光体の劣化を抑制することができる。
〔2〕硬化性材料に無機粒子を結合剤として含有させることにより、当該硬化性材料で形成された層においてクラックの発生を防止することができる。
〔3〕硬化性材料に無機粒子を粘度調整剤として含有させることにより、当該硬化性材料の粘度を高くすることができる。
〔4〕硬化性材料に無機粒子を含有させることにより、当該硬化性材料で形成された層の収縮を低減することができる。
〔5〕硬化性材料に無機粒子を含有させることにより、当該硬化性材料で形成された層の屈折率を調整して、光取り出し効率を向上させることができる。
[Inorganic particles]
The curable material may further contain inorganic particles for the purpose of improving optical characteristics and workability and for the purpose of obtaining any of the following effects [1] to [5]. In addition, inorganic particle | grains may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
[1] By making the curable material contain inorganic particles as a light scattering agent, a layer formed of the curable material is used as a scattering layer. Thereby, the light transmitted from the light source can be scattered in the scattering layer, and the directivity angle of the light emitted from the light guide member to the outside can be widened. In particular, by including a light scattering agent in the light guide layer, irradiation from the light emitting element is mitigated in the phosphor-containing layer, so that deterioration of the phosphor can be suppressed.
[2] By containing inorganic particles as a binder in the curable material, it is possible to prevent the occurrence of cracks in the layer formed of the curable material.
[3] By containing inorganic particles as a viscosity modifier in the curable material, the viscosity of the curable material can be increased.
[4] By containing inorganic particles in the curable material, shrinkage of the layer formed of the curable material can be reduced.
[5] By incorporating inorganic particles in the curable material, the refractive index of the layer formed of the curable material can be adjusted, and the light extraction efficiency can be improved.

ただし、硬化性材料に無機粒子を含有させる場合、その無機粒子の種類及び量によって得られる効果が異なる。   However, when inorganic particles are included in the curable material, the effect obtained depends on the type and amount of the inorganic particles.

例えば、無機粒子が粒径約10nmの超微粒子状シリカ、ヒュームドシリカ(乾式シリカ、例えば、「日本アエロジル株式会社製、商品名:AEROSIL#200、同RX200、同RY200」、「トクヤマ社製、商品名:レオロシール」等)の場合、硬化性材料のチクソトロピック性が増大するため、上記〔3〕の効果が大きい。   For example, ultrafine silica particles having a particle size of about 10 nm, fumed silica (dry silica, such as “manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., trade names: AEROSIL # 200, RX200, RY200”, “manufactured by Tokuyama Corporation, In the case of “trade name: Leoloseal” etc.), the thixotropic property of the curable material is increased, so that the effect [3] is great.

また、例えば、無機粒子が粒径約数μmの破砕シリカ若しくは真球状シリカの場合、チクソトロピック性の増加はほとんど無く、当該無機粒子を含む層の骨材としての働きが中心となるので、上記〔2〕及び〔4〕の効果が大きい。   In addition, for example, when the inorganic particles are crushed silica or true spherical silica having a particle size of about several μm, there is almost no increase in thixotropic property, and the function as an aggregate of the layer containing the inorganic particles is the center. The effects [2] and [4] are great.

また、例えば、硬化性材料に用いられる他の化合物(前記の無機系材料及び/又は有機系材料など)とは屈折率が異なる粒径約1μmの無機粒子を用いると、前記化合物と無機粒子との界面における光散乱が大きくなるので、上記〔1〕の効果が大きい。   In addition, for example, when inorganic particles having a particle size of about 1 μm, which has a refractive index different from those of other compounds (such as the inorganic material and / or organic material) used in the curable material, Since the light scattering at the interface increases, the effect [1] is great.

また、例えば、硬化性材料に用いられる他の化合物より屈折率の大きな、中央粒径が通常1nm以上、好ましくは3nm以上、また、通常10nm以下、好ましくは5nm以下、具体的には発光波長以下の粒径をもつ無機粒子を用いると、当該無機粒子を含む層の透明性を保ったまま屈折率を向上させることができるので、上記〔5〕の効果が大きい。   In addition, for example, the median particle size is usually 1 nm or more, preferably 3 nm or more, and usually 10 nm or less, preferably 5 nm or less, specifically, the emission wavelength or less, having a larger refractive index than other compounds used in the curable material. When the inorganic particles having a particle size of are used, the refractive index can be improved while maintaining the transparency of the layer containing the inorganic particles, and thus the effect [5] is great.

従って、混合する無機粒子の種類は目的に応じて選択すれば良い。また、その種類は単一でも良く、複数種を組み合わせてもよい。また、分散性を改善するためにシランカップリング剤などの表面処理剤で表面処理されていても良い。   Accordingly, the type of inorganic particles to be mixed may be selected according to the purpose. Moreover, the kind may be single and may combine multiple types. Moreover, in order to improve dispersibility, it may be surface-treated with a surface treatment agent such as a silane coupling agent.

・無機粒子の種類
使用する無機粒子の種類としては、例えば、シリカ、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化イットリウムなどの無機酸化物粒子やダイヤモンド粒子、窒化ガリウムなどの無機窒化物粒子などが挙げられるが、目的に応じて他の物質を選択することもでき、これらに限定されるものではない。
-Types of inorganic particles Examples of the types of inorganic particles used include inorganic oxide particles such as silica, barium titanate, titanium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, aluminum oxide, cerium oxide, yttrium oxide, diamond particles, and nitriding Examples include inorganic nitride particles such as gallium, but other materials can be selected according to the purpose, and the present invention is not limited to these.

無機粒子の形態は粉体状、スラリー状等、目的に応じいかなる形態でもよいが、透明性を保つ必要がある場合は、当該無機粒子を含有させる層に含有されるその他の材料と屈折率を同等としたり、水系・溶媒系の透明ゾルとして硬化性材料に加えたりすることが好ましい。   The form of the inorganic particles may be any form such as powder, slurry, etc. depending on the purpose, but if it is necessary to maintain transparency, the refractive index of other materials contained in the layer containing the inorganic particles is set. It is preferable that they are equivalent or added to the curable material as a water-based or solvent-based transparent sol.

・無機粒子の中央粒径
これらの無機粒子(一次粒子)の中央粒径は特に限定されないが、通常、蛍光体粒子の1/10以下程度である。具体的には、目的に応じて以下の中央粒径のものが用いられる。例えば、無機粒子を光散乱材として用いるのであれば、その中央粒径は通常0.05μm以上、好ましくは0.1μm以上、また、通常50μm以下、好ましくは20μm以下である。また、例えば、無機粒子を骨材として用いるのであれば、その中央粒径は1μm〜10μmが好適である。また、例えば、無機粒子を増粘剤(チクソ剤)として用いるのであれば、その中央粒径は10〜100nmが好適である。また、例えば、無機粒子を屈折率調整剤として用いるのであれば、その中央粒径は1〜10nmが好適である。
なお、本発明において、導光層中の無機微粒子は封止部において光散乱剤として作用する。
-Median particle size of inorganic particles The median particle size of these inorganic particles (primary particles) is not particularly limited, but is usually about 1/10 or less of phosphor particles. Specifically, those having the following median particle diameter are used according to the purpose. For example, if inorganic particles are used as the light scattering material, the median particle size is usually 0.05 μm or more, preferably 0.1 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 20 μm or less. For example, if inorganic particles are used as the aggregate, the median particle diameter is preferably 1 μm to 10 μm. For example, if inorganic particles are used as a thickener (thixotropic agent), the median particle size is preferably 10 to 100 nm. For example, if inorganic particles are used as the refractive index adjuster, the median particle size is preferably 1 to 10 nm.
In the present invention, the inorganic fine particles in the light guide layer act as a light scattering agent in the sealing portion.

・無機粒子の混合方法
無機粒子を混合する方法は特に制限されない。通常は、蛍光体と同様に遊星攪拌ミキサー等を用いて脱泡しつつ混合することが推奨される。例えばアエロジルのような凝集しやすい小粒子を混合する場合には、粒子混合後必要に応じビーズミルや三本ロールなどを用いて凝集粒子の解砕を行なってから蛍光体等の混合容易な大粒子成分を混合しても良い。
-Mixing method of inorganic particles The method of mixing inorganic particles is not particularly limited. Usually, it is recommended to mix while defoaming using a planetary stirring mixer or the like in the same manner as the phosphor. For example, when mixing small particles that tend to aggregate, such as Aerosil, the aggregated particles are crushed using a bead mill or three rolls as necessary after mixing the particles and then large particles that can be easily mixed such as phosphors. You may mix an ingredient.

・無機粒子の含有率
硬化性材料中における無機粒子の含有率は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であり、その適用形態により自由に選定できる。ただし、当該無機粒子を含有する層における無機粒子の含有率は、その適用形態により選定することが好ましい。例えば、無機粒子を光散乱剤として用いる場合は、その層内における含有率は0.01〜10重量%が好適である。同じ光散乱剤であっても、本発明のように拡散反射層を設けるために無機粒子を用いる場合には、その含有率は隠蔽性を確保するため10重量%以上が好ましく、より好ましくは30重量%以上である。また70重量%以下が好ましく、より好ましくは50重量%以下である。
-Content rate of inorganic particle The content rate of the inorganic particle in a curable material is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably, and can be freely selected by the application form. However, the content of the inorganic particles in the layer containing the inorganic particles is preferably selected according to the application form. For example, when inorganic particles are used as the light scattering agent, the content in the layer is preferably 0.01 to 10% by weight. Even when the same light scattering agent is used, when inorganic particles are used to provide a diffuse reflection layer as in the present invention, the content is preferably 10% by weight or more, more preferably 30%, in order to ensure concealment. % By weight or more. Moreover, 70 weight% or less is preferable, More preferably, it is 50 weight% or less.

また、例えば、無機粒子を骨材として用いる場合は、その層内における含有率は1重量%〜50重量%が好適である。また、例えば、無機粒子を増粘剤(チクソ剤)として用いる場合は、その層内における含有率は0.1重量%〜20重量%が好適である。また、例えば、無機粒子を屈折率調整剤として用いる場合は、その層内における含有率は10重量%〜80重量%が好適である。無機粒子の量が少なすぎると所望の効果が得られなくなる可能性があり、多すぎると硬化物の密着性、透明性、硬度等の諸特性に悪影響を及ぼす可能性がある。また、流体状の硬化性材料における無機粒子の含有率は、各層における無機粒子の含有率が前記範囲に収まるように設定すればよい。したがって、流体状の硬化性材料が乾燥工程において重量変化しない場合は硬化性材料における無機粒子の含有率は形成される各層における無機粒子の含有率と同様になる。また、流体状の硬化性材料が溶媒等を含有している場合など、当該硬化性材料が乾燥工程において重量変化する場合は、その溶媒等を除いた硬化性材料における無機粒子の含有率が、形成される各層における無機粒子の含有率と同様になるようにすればよい。   For example, when inorganic particles are used as an aggregate, the content in the layer is preferably 1% by weight to 50% by weight. For example, when using inorganic particles as a thickener (thixotropic agent), the content in the layer is preferably 0.1% by weight to 20% by weight. Further, for example, when inorganic particles are used as a refractive index adjusting agent, the content in the layer is preferably 10% by weight to 80% by weight. If the amount of inorganic particles is too small, the desired effect may not be obtained, and if it is too large, various properties such as adhesion, transparency and hardness of the cured product may be adversely affected. Moreover, what is necessary is just to set the content rate of the inorganic particle in a fluid curable material so that the content rate of the inorganic particle in each layer may be settled in the said range. Therefore, when the fluid curable material does not change in weight in the drying step, the content of inorganic particles in the curable material is the same as the content of inorganic particles in each layer to be formed. Also, when the curable material changes in weight in the drying process, such as when the fluid curable material contains a solvent, the content of inorganic particles in the curable material excluding the solvent, What is necessary is just to make it become the same as the content rate of the inorganic particle in each layer formed.

なお、無機粒子の含有率は、後述の蛍光体の含有率と同様に測定することが出来る。   In addition, the content rate of an inorganic particle can be measured similarly to the content rate of the below-mentioned fluorescent substance.

また、封止部は蛍光体を含有する層(蛍光体含有層)であってもよい。
本発明の半導体発光装置に用いられる蛍光体は、紫外線〜青色光により励起される下記の赤色、黄色、緑色、および青色蛍光体等が挙げられ、これらより選択される1種以上を単独で、または2種以上を任意の組み合わせおよび任意の比率で使用することができる。
Further, the sealing portion may be a layer containing a phosphor (phosphor-containing layer).
Examples of the phosphor used in the semiconductor light emitting device of the present invention include the following red, yellow, green, and blue phosphors excited by ultraviolet to blue light, and one or more selected from these are used alone. Or 2 or more types can be used in arbitrary combinations and arbitrary ratios.

蛍光体の組成には特に制限はないが、母体結晶となる、Y、YVO、ZnSiO、YAl12、SrSiO等に代表される金属酸化物、(Ca,Sr)AlSiN等に代表される金属窒化物、Ca(POCl等に代表されるリン酸塩及びZnS、SrS、CaS等に代表される硫化物、YS、LaS等に代表される酸硫化物等にCe、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等の希土類金属のイオンやAg、Cu、Au、Al、Mn、Sb等の金属のイオンを付活元素又は共付活元素として組み合わせたものが挙げられる。表1に、好ましい結晶母体の具体例を示す。
なお、本発明の例示では、構造の一部のみが異なる蛍光体を、適宜省略して示している。例えば、「YSiO:Ce3+」、「YSiO:Tb3+」及び「YSiO:Ce3+,Tb3+」を「YSiO:Ce3+,Tb3+」と、「LaS:Eu」、「YS:Eu」及び「(La,Y)S:Eu」を「(La,Y)S:Eu」とまとめて示している。省略箇所はカンマ(,)で区切って示す。

Figure 2010283244
但し、上記の母体結晶及び付活元素又は共付活元素は、元素組成には特に制限はなく、同族の元素と一部置き換えることもでき、得られた蛍光体は近紫外から可視領域の光を吸収して可視光を発するものであれば用いることが可能である。 There is no particular limitation on the composition of the phosphor, but a metal oxide represented by Y 2 O 3 , YVO 4 , Zn 2 SiO 4 , Y 3 Al 5 O 12 , Sr 2 SiO 4, etc., which becomes a base crystal, Metal nitrides typified by (Ca, Sr) AlSiN 3 and the like, phosphates typified by Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl and the like, sulfides typified by ZnS, SrS, CaS and the like, Y 2 O 2 Rare earth metal ions such as Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Ag, Cu, and the like such as oxysulfides represented by S, La 2 O 2 S, etc. , Au, Al, Mn, Sb, and other metal ions may be combined as activators or coactivators. Table 1 shows specific examples of preferred crystal matrixes.
In the illustration of the present invention, phosphors that are different only in part of the structure are omitted as appropriate. For example, “Y 2 SiO 5 : Ce 3+ ”, “Y 2 SiO 5 : Tb 3+ ” and “Y 2 SiO 5 : Ce 3+ , Tb 3+ ” are changed to “Y 2 SiO 5 : Ce 3+ , Tb 3+ ”, “ “La 2 O 2 S: Eu”, “Y 2 O 2 S: Eu” and “(La, Y) 2 O 2 S: Eu” are collectively shown as “(La, Y) 2 O 2 S: Eu”. ing. Omitted parts are separated by commas (,).
Figure 2010283244
However, the matrix crystal and the activator element or coactivator element are not particularly limited in element composition, and can be partially replaced with elements of the same family, and the obtained phosphor is light in the near ultraviolet to visible region. Any material that absorbs and emits visible light can be used.

具体的には、蛍光体として以下に挙げるものを用いることが可能であるが、これらはあくまでも例示であり、本発明で使用できる蛍光体はこれらに限られるものではない。なお、以下の例示では、前述の通り、構造の一部のみが異なる蛍光体を、適宜省略して示している。   Specifically, the following phosphors can be used, but these are merely examples, and phosphors that can be used in the present invention are not limited to these. In the following examples, as described above, phosphors that differ only in part of the structure are omitted as appropriate.

[橙色ないし赤色蛍光体]
本発明の蛍光体と併用し得る橙色ないし赤色蛍光体としては、本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。
この際、同色併用蛍光体である橙色ないし赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常570nm以上、好ましくは580nm以上、より好ましくは585nm以上、また、通常780nm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは680nm以下の波長範囲にあることが好適である。
橙色ないし赤色蛍光体として使用できる蛍光体を表2に示す。

Figure 2010283244
[Orange to red phosphor]
Any orange or red phosphor that can be used in combination with the phosphor of the present invention can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
At this time, the emission peak wavelength of the orange to red phosphor, which is the same color combination phosphor, is usually 570 nm or more, preferably 580 nm or more, more preferably 585 nm or more, and usually 780 nm or less, preferably 700 nm or less, more preferably 680 nm. It is preferable to be in the following wavelength range.
Table 2 shows phosphors that can be used as orange to red phosphors.
Figure 2010283244

以上の中でも、赤色蛍光体としては、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O):Eu、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Ca,Sr)S:Eu、(La,Y)S:Eu、Eu(ジベンゾイルメタン)・1,10−フェナントロリン錯体等のβ−ジケトン系Eu錯体、カルボン酸系Eu錯体、KSiF:Mnが好ましく、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Sr,Ca)AlSi(N,O):Eu、(La,Y)S:Eu、KSiF:Mnがより好ましい。 Among these, as red phosphors, (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8 : Eu, (Ca, Sr, Ba) Si (N, O) 2 : Eu, (Ca, Sr , Ba) AlSi (N, O) 3 : Eu, (Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu, (Ca, Sr) S: Eu, (La, Y) 2 O 2 S: Eu, Eu (dibenzoylmethane) ) 3 · 1,10-phenanthroline complexes of β- diketone Eu complex, a carboxylic acid Eu complex, K 2 SiF 6: Mn is preferred, (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8: Eu, (Sr, Ca) AlSi (N, O): Eu, (La, Y) 2 O 2 S: Eu, and K 2 SiF 6 : Mn are more preferable.

また、橙色蛍光体としては、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O):Ceが好ましい。 As the orange phosphor, (Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu, (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu, (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8 : Eu, ( Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3 : Ce is preferred.

[青色蛍光体]
青色蛍光体を使用する場合、当該青色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常420nm以上、好ましくは430nm以上、より好ましくは440nm以上、また、通常500nm未満、好ましくは490nm以下、より好ましくは480nm以下、さらに好ましくは470nm以下、特に好ましくは460nm以下の波長範囲にあることが好適である。使用する青色蛍光体の発光ピーク波長がこの範囲にあると、本発明に好適な蛍光体の励起帯と重なり、当該青色蛍光体からの青色光により、他色の蛍光体を効率良く励起することができるからである。
[Blue phosphor]
When using blue fluorescent substance, the said blue fluorescent substance can use arbitrary things, unless the effect of this invention is impaired remarkably. At this time, the emission peak wavelength of the blue phosphor is usually 420 nm or more, preferably 430 nm or more, more preferably 440 nm or more, and usually less than 500 nm, preferably 490 nm or less, more preferably 480 nm or less, more preferably 470 nm or less, It is particularly preferable that the wavelength range is 460 nm or less. When the emission peak wavelength of the blue phosphor used is within this range, it overlaps with the excitation band of the phosphor suitable for the present invention, and the phosphors of other colors are efficiently excited by the blue light from the blue phosphor. Because you can.

このような青色蛍光体として使用できる蛍光体を表3に示す。

Figure 2010283244
以上の中でも、青色蛍光体としては、(Ca,Sr,Ba)MgAl1017:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO(Cl,F):Eu、(Ba,Ca,Mg,Sr)SiO:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO(Cl,F):Eu、(Ba,Ca,Sr)MgSi:Euが好ましく、(Ba,Sr)MgAl1017:Eu、(Ca,Sr,Ba)10(PO(Cl,F):Eu、BaMgSi:Euがより好ましく、Sr10(POCl:Eu、BaMgAl1017:Euが特に好ましい。 Table 3 shows phosphors that can be used as such blue phosphors.
Figure 2010283244
Among these, as the blue phosphor, (Ca, Sr, Ba) MgAl 10 O 17 : Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 (Cl, F) 2 : Eu, (Ba , Ca, Mg, Sr) 2 SiO 4 : Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 (Cl, F) 2 : Eu, (Ba, Ca, Sr) 3 MgSi 2 O 8 : Eu is preferred, (Ba, Sr) MgAl 10 O 17 : Eu, (Ca, Sr, Ba) 10 (PO 4 ) 6 (Cl, F) 2 : Eu, Ba 3 MgSi 2 O 8 : Eu is more preferred, Sr 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu are particularly preferable.

[緑色蛍光体]
緑色蛍光体を使用する場合、当該緑色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常500nm以上、中でも510nm以上、更には515nm以上、また、通常550nm未満、中でも542nm以下、更には535nm以下の範囲であることが好ましい。この発光ピーク波長が短過ぎると青味を帯びる傾向がある一方で、長過ぎると黄味を帯びる傾向があり、何れも緑色光としての特性が低下する場合がある。
[Green phosphor]
When the green phosphor is used, any green phosphor can be used as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. At this time, the emission peak wavelength of the green phosphor is preferably in the range of usually 500 nm or more, particularly 510 nm or more, more preferably 515 nm or more, and usually less than 550 nm, especially 542 nm or less, more preferably 535 nm or less. If this emission peak wavelength is too short, it tends to be bluish, while if it is too long, it tends to be yellowish, and the characteristics as green light may deteriorate.

このような緑色蛍光体として利用できる蛍光体を表4に示す。

Figure 2010283244
Table 4 shows phosphors that can be used as such green phosphors.
Figure 2010283244

以上の中でも、緑色蛍光体としては、Y(Al,Ga)12:Ce、CaSc:Ce、Ca(Sc,Mg)Si12:Ce、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Si,Al)(O,N):Eu(β−sialon)、(Ba,Sr)Si12:N:Eu、SrGa:Eu、BaMgAl1017:Eu,Mnが好ましい。 Among these, as the green phosphor, Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, CaSc 2 O 4 : Ce, Ca 3 (Sc, Mg) 2 Si 3 O 12 : Ce, (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu, (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu (β-sialon), (Ba, Sr) 3 Si 6 O 12 : N 2 : Eu, SrGa 2 S 4 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn is preferred.

本発明の半導体発光装置を照明装置に用いる場合には、Y(Al,Ga)12:Ce、CaSc:CeCa(Sc,Mg)Si12:Ce、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Si,Al)(O,N):Eu(β−sialon)、(Ba,Sr)Si12:N:Euが好ましい。 When the semiconductor light emitting device of the present invention is used for a lighting device, Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, CaSc 2 O 4 : CeCa 3 (Sc, Mg) 2 Si 3 O 12 : Ce, (Sr , Ba) 2 SiO 4 : Eu, (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu (β-sialon), (Ba, Sr) 3 Si 6 O 12 : N 2 : Eu are preferable.

また、本発明の半導体発光装置を画像表示装置に用いる場合には、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Si,Al)(O,N):Eu(β−sialon)、(Ba,Sr)Si12:N:Eu、SrGa:Eu、BaMgAl1017:Eu,Mnが好ましい。 When the semiconductor light emitting device of the present invention is used for an image display device, (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu, (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu (β-sialon), ( Ba, Sr) 3 Si 6 O 12 : N 2 : Eu, SrGa 2 S 4 : Eu, and BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn are preferable.

[黄色蛍光体]
黄色蛍光体を使用する場合、当該黄色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常530nm以上、好ましくは540nm以上、より好ましくは550nm以上、また、通常620nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲にあることが好適である。
[Yellow phosphor]
When a yellow phosphor is used, any yellow phosphor can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. At this time, the emission peak wavelength of the yellow phosphor is usually in the wavelength range of 530 nm or more, preferably 540 nm or more, more preferably 550 nm or more, and usually 620 nm or less, preferably 600 nm or less, more preferably 580 nm or less. Is preferred.

このような黄色蛍光体として利用できる蛍光体を下記表5に示す。

Figure 2010283244
The phosphors that can be used as such yellow phosphors are shown in Table 5 below.
Figure 2010283244

以上の中でも、黄色蛍光体としては、YAl12:Ce、(Y,Gd)Al12:Ce、(Sr,Ca,Ba,Mg)SiO:Eu、(Ca,Sr)Si:Euが好ましい。 More in even, as the yellow phosphor, Y 3 Al 5 O 12: Ce, (Y, Gd) 3 Al 5 O 12: Ce, (Sr, Ca, Ba, Mg) 2 SiO 4: Eu, (Ca, Sr) Si 2 N 2 O 2 : Eu is preferred.

[その他の蛍光体]
蛍光体としては、上述したもの以外の蛍光体を含有させることも可能である。例えば、蛍光体含有層自体をイオン状の蛍光物質や有機・無機の蛍光成分を均一・透明に溶解・分散させた蛍光性樹脂で形成することもできる。
[Other phosphors]
As the phosphor, it is possible to contain a phosphor other than those described above. For example, the phosphor-containing layer itself can be formed of a fluorescent resin in which an ionic fluorescent material or an organic / inorganic fluorescent component is dissolved and dispersed uniformly and transparently.

[蛍光体の粒径]
蛍光体の粒径は特に制限はないが、中央粒径(D50)で、通常0.1μm以上、好ましくは2μm以上、さらに好ましくは5μm以上である。また、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、さらに好ましくは20μm以下である。蛍光体の中央粒径(D50)が上記範囲にある場合は、蛍光体含有層において、光源から伝送された光が充分に散乱される。また、光源から伝達された光が充分に蛍光体粒子に吸収されるため、波長変換が高効率に行なわれると共に、蛍光体から発せられる光が全方向に照射される。これにより、複数種類の蛍光体からの一次光を混色して所望の色(例えば、白色)にすることができると共に、均一な色と照度が得られる。一方、蛍光体の中央粒径(D50)が上記範囲より大きい場合は、蛍光体が蛍光体含有層の空間を充分に埋めることができないため、光源から伝達された光が充分に蛍光体に吸収されない可能性がある。また、蛍光体の中央粒径(D50)が、上記範囲より小さい場合は、蛍光体の発光効率が低下するため、照度が低下する可能性がある。
[Particle size of phosphor]
The particle size of the phosphor is not particularly limited, but is the median particle size (D 50 ) and is usually 0.1 μm or more, preferably 2 μm or more, more preferably 5 μm or more. Moreover, it is 100 micrometers or less normally, Preferably it is 50 micrometers or less, More preferably, it is 20 micrometers or less. When the median particle diameter (D 50 ) of the phosphor is in the above range, the light transmitted from the light source is sufficiently scattered in the phosphor-containing layer. In addition, since the light transmitted from the light source is sufficiently absorbed by the phosphor particles, wavelength conversion is performed with high efficiency, and light emitted from the phosphor is irradiated in all directions. Thereby, primary light from a plurality of types of phosphors can be mixed to obtain a desired color (for example, white), and uniform color and illuminance can be obtained. On the other hand, when the median particle diameter (D 50 ) of the phosphor is larger than the above range, the phosphor cannot sufficiently fill the space of the phosphor-containing layer, so that the light transmitted from the light source is sufficiently contained in the phosphor. It may not be absorbed. Moreover, when the median particle diameter (D 50 ) of the phosphor is smaller than the above range, the luminous efficiency of the phosphor is lowered, and the illuminance may be lowered.

蛍光体粒子の粒度分布(QD)は、蛍光体含有層での粒子の分散状態をそろえるために小さい方が好ましいが、小さくするためには分級収率が下がってコストアップにつながるので、通常0.03以上、好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.07以上である。また、通常0.4以下、好ましくは0.3以下、更に好ましくは0.2以下である。   The particle size distribution (QD) of the phosphor particles is preferably smaller in order to align the dispersion state of the particles in the phosphor-containing layer, but in order to reduce the particle size, the classification yield is lowered and the cost is increased. 0.03 or more, preferably 0.05 or more, more preferably 0.07 or more. Moreover, it is 0.4 or less normally, Preferably it is 0.3 or less, More preferably, it is 0.2 or less.

なお、中央粒径(D50)および粒度分布(QD)は、重量基準粒度分布曲線から求めることが出来る。重量基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により粒度分布を測定し得られるもので、具体的には、例えば以下のように測定することが出来る。 The median particle size (D 50 ) and particle size distribution (QD) can be determined from a weight-based particle size distribution curve. The weight-based particle size distribution curve is obtained by measuring the particle size distribution by a laser diffraction / scattering method, and specifically, for example, can be measured as follows.

〔重量基準粒度分布曲線の測定方法〕
(1)温度25℃、湿度70%の環境下において、エチレングリコールなどの溶媒に蛍光体を分散させる。
(2)レーザ回折式粒度分布測定装置(堀場製作所製 LA−300)により、粒径範囲0.1μm〜600μmにて粒度分布を測定する。
(3)測定された重量基準粒度分布曲線において積算値が50%のときの粒径値を中央粒径D50と表記する。また、積算値が25%及び75%の時の粒径値をそれぞれD25、D75と表記し、QD=(D75−D25)/(D75+D25)と定義する。QDが小さいことは粒度分布が狭いことを意味する。
[Measurement method of weight-based particle size distribution curve]
(1) A phosphor is dispersed in a solvent such as ethylene glycol in an environment of a temperature of 25 ° C. and a humidity of 70%.
(2) The particle size distribution is measured in a particle size range of 0.1 μm to 600 μm with a laser diffraction particle size distribution measuring device (LA-300 manufactured by Horiba, Ltd.).
(3) the integrated value in the measured weight particle size distribution curve is denoted a particle size value when the 50% and median particle diameter D 50. Further, the particle diameter values when the integrated values are 25% and 75% are expressed as D 25 and D 75 , respectively, and defined as QD = (D 75 −D 25 ) / (D 75 + D 25 ). A small QD means a narrow particle size distribution.

また、蛍光体粒子の形状も、例えば、硬化性材料の流動性等、蛍光体含有層の形成に影響を与えない限り、任意である。   Also, the shape of the phosphor particles is arbitrary as long as it does not affect the formation of the phosphor-containing layer, such as the fluidity of the curable material.

[蛍光体の表面処理]
蛍光体は、耐水性を高める目的で、または蛍光体含有層中で蛍光体の不要な凝集を防ぐ目的で、表面処理が行なわれていてもよい。かかる表面処理の例としては、特開2002−223008号公報に記載の有機材料、無機材料、ガラス材料などを用いた表面処理、特開2000−96045号公報等に記載の金属リン酸塩による被覆処理、金属酸化物による被覆処理、シリカコート等の公知の表面処理などが挙げられる。
[Surface treatment of phosphor]
The phosphor may be subjected to a surface treatment for the purpose of improving water resistance or preventing unnecessary aggregation of the phosphor in the phosphor-containing layer. Examples of such surface treatment include surface treatment using an organic material, an inorganic material, a glass material and the like described in JP-A-2002-223008, and coating with a metal phosphate described in JP-A-2000-96045 and the like. Examples thereof include known treatments such as treatment, coating treatment with metal oxide, and silica coating.

表面処理の具体例を挙げると、例えば蛍光体の表面に上記金属リン酸塩を被覆させるには、以下の(i)〜(iii)の表面処理を行なう。
(i)所定量のリン酸カリウム、リン酸ナトリウムなどの水溶性のリン酸塩と、塩化カルシウム、硫酸ストロンチウム、塩化マンガン、硝酸亜鉛等のアルカリ土類金属、Zn及びMnの中の少なくとも1種の水溶性の金属塩化合物とを蛍光体懸濁液中に混合し、攪拌する。
(ii)アルカリ土類金属、Zn及びMnの中の少なくとも1種の金属のリン酸塩を懸濁液中で生成させると共に、生成したこれらの金属リン酸塩を蛍光体表面に沈積させる。
(iii)水分を除去する。
As specific examples of the surface treatment, for example, the following surface treatments (i) to (iii) are performed in order to coat the surface of the phosphor with the metal phosphate.
(I) a predetermined amount of a water-soluble phosphate such as potassium phosphate or sodium phosphate, and at least one of alkaline earth metals such as calcium chloride, strontium sulfate, manganese chloride and zinc nitrate, Zn and Mn The water-soluble metal salt compound is mixed in the phosphor suspension and stirred.
(Ii) The phosphate of at least one metal among alkaline earth metals, Zn and Mn is generated in the suspension, and the generated metal phosphate is deposited on the phosphor surface.
(Iii) Remove moisture.

また、表面処理の他の例のうち好適な例としてシリカコートが挙げられる。シリカコートには、水ガラスを中和してSiO2を析出させる方法、アルコキシシランを加水分解したものを表面処理する方法(例えば、特開平3−231987号公報)等があり、分散性を高める点においてはアルコキシシランを加水分解したものを表面処理する方法が好ましい。 Moreover, a silica coat is mentioned as a suitable example among the other examples of surface treatment. Silica coating includes a method of precipitating SiO 2 by neutralizing water glass, a method of surface treating a hydrolyzed alkoxysilane (for example, JP-A-3-231987), etc., and improving dispersibility. In terms of the point, a method of surface-treating a hydrolyzed alkoxysilane is preferable.

[蛍光体の混合方法]
蛍光体粒子を硬化性材料に含有させる際の混合方法は特に制限されない。例えば、蛍光体粒子の分散状態が良好な場合であれば、上述の硬化性材料に後混合するだけでよい。即ち、硬化性材料と蛍光体とを混合し、この蛍光体を含有する硬化性材料を用意して、この蛍光体を含有する硬化性材料を塗設して層を作製すればよい。また、例えばアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合を硬化性材料として用いる場合、その硬化性材料中で蛍光体粒子の凝集が起こりやすいのであれば、加水分解前の原料化合物を含む反応用溶液(以下適宜「加水分解前溶液」という。)に蛍光体粒子を前もって混合し、蛍光体粒子の存在下で加水分解・重縮合を行なうと、蛍光体粒子の表面が一部シランカップリング処理され、蛍光体粒子の分散状態が改善される。
[Phosphor mixing method]
There is no particular limitation on the mixing method used when the phosphor particles are contained in the curable material. For example, if the dispersed state of the phosphor particles is good, it only needs to be post-mixed with the above curable material. That is, a layer may be formed by mixing a curable material and a phosphor, preparing a curable material containing the phosphor, and coating the curable material containing the phosphor. Further, for example, when hydrolysis / polycondensation of alkylalkoxysilane is used as a curable material, if the phosphor particles are likely to aggregate in the curable material, a reaction solution containing a raw material compound before hydrolysis ( If appropriate, the phosphor particles are mixed in advance in a “pre-hydrolysis solution” below) and subjected to hydrolysis and polycondensation in the presence of the phosphor particles, and the surface of the phosphor particles is partially silane-coupled, The dispersed state of the phosphor particles is improved.

なお、蛍光体の中には加水分解性のものもあるが、上記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物を硬化性材料として用いた場合には、塗布前の流体状態において、水分はシラノール体として潜在的に存在し、遊離の水分はほとんど存在しないので、そのような蛍光体でも加水分解してしまうことなく使用することが可能である。また、加水分解・重縮合後の硬化性材料を脱水・脱アルコール処理を行なってから使用すれば、そのような蛍光体との併用が容易となる利点もある。   Some phosphors are hydrolyzable, but when the above-mentioned alkylalkoxysilane hydrolyzate / polycondensate is used as a curable material, the moisture in the fluid state before coating is silanol. Since it exists potentially as a body and there is almost no free water, such a phosphor can be used without being hydrolyzed. Further, if the curable material after hydrolysis / polycondensation is used after being subjected to dehydration / dealcoholation treatment, there is also an advantage that the combined use with such a phosphor becomes easy.

また、上記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物を硬化性材料として用い、さらに、蛍光体粒子や無機粒子を硬化性材料に含有させる場合には、粒子表面に分散性改善のため有機配位子による修飾を行なうことも可能である。他の付加型シリコーン樹脂は、このような有機配位子により硬化阻害を受けやすく、このような表面処理を行なった粒子を混合・硬化することができない場合がある。これは、付加反応型シリコーン樹脂に使用されている白金系の硬化触媒が、これらの有機配位子と強い相互作用を持ち、ヒドロシリル化の能力を失い、硬化不良を起こす傾向があるためである。このような被毒物質としてはN、P、S等を含む有機化合物の他、Sn、Pb、Hg、Bi、As等の重金属のイオン性化合物、アセチレン基等、多重結合を含む有機化合物(フラックス、アミン類、塩ビ、硫黄加硫ゴム)などが挙げられる。これに対し、前記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物は、これらの被毒物質による硬化阻害を起こしにくい縮合型の硬化機構によるものである。このため、上記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物は、有機配位子により表面改質した蛍光体粒子や無機粒子、さらには錯体蛍光体などの蛍光成分との混合使用の自由度が大きく、蛍光体バインダや高屈折率ナノ粒子導入透明材料として優れた特徴を備えるものである。   In addition, when the hydrolyzate / polycondensate of the above alkylalkoxysilane is used as a curable material and phosphor particles or inorganic particles are contained in the curable material, an organic coating is used on the particle surface to improve dispersibility. It is also possible to perform modification with a ligand. Other addition-type silicone resins are susceptible to curing inhibition by such organic ligands, and there are cases where particles subjected to such surface treatment cannot be mixed and cured. This is because platinum-based curing catalysts used in addition-reactive silicone resins have a strong interaction with these organic ligands, tend to lose hydrosilylation ability and cause poor curing. . Such poisonous substances include organic compounds containing multiple bonds, such as organic compounds containing N, P, S, etc., ionic compounds of heavy metals such as Sn, Pb, Hg, Bi, As, acetylene groups, etc. Amines, vinyl chloride, sulfur vulcanized rubber) and the like. On the other hand, the hydrolysis / polycondensation product of the alkylalkoxysilane is based on a condensation-type curing mechanism that hardly causes inhibition of curing by these poisoning substances. For this reason, the hydrolysis / polycondensation products of the above alkylalkoxysilanes have a high degree of freedom in mixing with fluorescent components such as phosphor particles and inorganic particles whose surface has been modified by organic ligands, and complex phosphors. It is large and has excellent characteristics as a phosphor binder and a transparent material with high refractive index nanoparticles.

[蛍光体の含有率]
硬化性材料中における蛍光体の含有率は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であり、その適用形態により自由に選定できる。ただし、蛍光体含有層中の蛍光体総量として、通常5重量%以上、好ましくは6重量%以上、より好ましくは7重量%以上、また、通常30重量%以下、好ましくは25重量%以下、より好ましくは20重量%以下である。また、流体状の硬化性材料における蛍光体の含有率は、蛍光体含有層における蛍光体の含有率が前記範囲に収まるように設定すればよい。したがって、流体状の硬化性材料が硬化性材料硬化工程において重量変化しない場合は硬化性材料における蛍光体の含有率は蛍光体含有層における蛍光体の含有率と同様になる。また、流体状の硬化性材料が溶媒等を含有している場合など、硬化性材料が硬化性材料硬化工程において重量変化する場合は、その溶媒等を除いた硬化性材料における蛍光体の含有率が蛍光体含有層における蛍光体の含有率と同様になるようにすればよい。なお、蛍光体含有層だけでなく導光層も蛍光体を含有する場合は、上述の蛍光体含有率は、封止部全体における平均蛍光体含有率の値である。
[Phosphor content]
The content of the phosphor in the curable material is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, and can be freely selected depending on the application form. However, the total amount of the phosphor in the phosphor-containing layer is usually 5% by weight or more, preferably 6% by weight or more, more preferably 7% by weight or more, and usually 30% by weight or less, preferably 25% by weight or less, more Preferably it is 20 weight% or less. The phosphor content in the fluid curable material may be set so that the phosphor content in the phosphor-containing layer falls within the above range. Therefore, when the fluid curable material does not change in weight in the curable material curing step, the phosphor content in the curable material is the same as the phosphor content in the phosphor-containing layer. In addition, when the curable material changes in weight in the curable material curing process, such as when the fluid curable material contains a solvent, the phosphor content in the curable material excluding the solvent, etc. May be the same as the phosphor content in the phosphor-containing layer. In addition, when not only a fluorescent substance content layer but a light guide layer contains a fluorescent substance, the above-mentioned fluorescent substance content rate is a value of the average fluorescent substance content rate in the whole sealing part.

蛍光体含有層の中の蛍光体含有率や濃度分布は、仕込みより計算できるほか、蛍光体含有層硬化物を化学溶解して蛍光体に特有な元素をICP分析したり、硬化物の断面を作製し、写真撮影後画像処理をおこなったりして求めることができる。以下に、画像処理による濃度分布を求める例を示す。
(1)LEDより蛍光体含有層を剥がし取り、カッターナイフなどで切断して深さ方向の観察が出来る断面を作製する。
(2)蛍光体含有層断面にブラックライトを照射し、蛍光体を各色に発光させた状態で写真を撮影する。
(3)断面写真を画像処理ソフトで処理し、RGB成分ごとに画像を分解して各蛍光体を強調した画像を取得し、蛍光体粒子の個数をカウントする。
(4)深さ方向の濃度分布を求める。
The phosphor content and concentration distribution in the phosphor-containing layer can be calculated from the preparation, and the phosphor-containing layer cured product is chemically dissolved to perform ICP analysis of elements unique to the phosphor, or the cross-section of the cured product It can be obtained by manufacturing and performing image processing after taking a picture. An example of obtaining the density distribution by image processing is shown below.
(1) The phosphor-containing layer is peeled off from the LED and cut with a cutter knife or the like to produce a cross section that can be observed in the depth direction.
(2) The cross section of the phosphor-containing layer is irradiated with black light, and a photograph is taken in a state where the phosphor emits light in each color.
(3) The cross-sectional photograph is processed by image processing software, the image is decomposed for each RGB component to obtain an image in which each phosphor is emphasized, and the number of phosphor particles is counted.
(4) A concentration distribution in the depth direction is obtained.

光源から伝送される光を全て蛍光体発光色に変換して所望の発光色を得る場合には、励起光抜けを抑制しするため光源から伝送される光の発光色と蛍光体の発光色とを混色して所望の発光色を得る場合より高濃度の蛍光体含有率が好ましい。また、横向き配光割合が高い小型の発光素子を多連装して用いる場合は、上向き配光高出力発光素子を単装した場合と比較して発光素子直上部の蛍光体含有層には高密度の励起光が照射されにくい。この場合、発光装置は励起光抜けにくくなるため、発光素子直上部の蛍光体含有率は上向き配光高出力発光素子単装の場合より低くすることが出来、蛍光体発熱蓄積による蛍光体や封止部の劣化を低減することが出来る。横向き発光割合高い発光素子を多連装する場合には、発光素子間の蛍光体が両隣の発光素子によって高密度の光にさらされるため、発光素子間の蛍光体含有量が低く発光装置出光面に近い側の蛍光体濃度が高くなる蛍光体配置により、発光素子間の蛍光体の熱消光、熱や光による劣化を低減することができる。蛍光体含有率が上記の範囲より多いと塗布性能が悪化したり、光学的な干渉作用により蛍光体の利用効率が低くなり、輝度が低くなったりする可能性がある。また、蛍光体含有率が上記の範囲より少ないと、蛍光体による波長変換が不十分となり、目的とする発光色を得られなくなる可能性がある。   When all the light transmitted from the light source is converted into the phosphor emission color to obtain the desired emission color, the emission color of the light transmitted from the light source and the emission color of the phosphor are suppressed in order to suppress excitation light omission. A higher phosphor content is preferred than when obtaining a desired luminescent color by mixing colors. In addition, when multiple small light emitting elements with a high horizontal light distribution ratio are used, the phosphor-containing layer immediately above the light emitting element has a higher density than the single light emitting element with an upward light distribution. The excitation light is difficult to be irradiated. In this case, since it becomes difficult for the light emitting device to pass through the excitation light, the phosphor content immediately above the light emitting element can be made lower than in the case of a single upward light distribution and high output light emitting element. Deterioration of the stop can be reduced. When multiple light-emitting elements with a high lateral emission ratio are installed, the phosphors between the light-emitting elements are exposed to high-density light by the light-emitting elements adjacent to each other. The phosphor arrangement in which the phosphor concentration on the near side is high can reduce the thermal quenching of the phosphor between the light emitting elements and the deterioration due to heat and light. If the phosphor content is more than the above range, the coating performance may be deteriorated, or the utilization efficiency of the phosphor may be lowered due to optical interference action, and the luminance may be lowered. On the other hand, if the phosphor content is less than the above range, wavelength conversion by the phosphor becomes insufficient, and the target emission color may not be obtained.

ただし、前記の蛍光体の含有率は、特に白色の光を得る場合に好適なものである。したがって、具体的な蛍光体含有率は目的色、蛍光体の発光効率、混色形式、蛍光体比重、塗布膜厚、光学部材の形状により多様であり、この限りではない。   However, the content ratio of the phosphor is particularly suitable for obtaining white light. Accordingly, the specific phosphor content varies depending on the target color, the luminous efficiency of the phosphor, the color mixture format, the specific gravity of the phosphor, the coating film thickness, and the shape of the optical member, and is not limited thereto.

[1−5]半導体発光装置の構成
上述したように、本発明の半導体発光装置は、配線パターンを有する基板と、半導体発光素子と、半導体発光素子直下の基板及び/または配線パターンを被覆する光拡散反射材含有層とを少なくとも有するものであれば、その構造は特に制限はなく、例えば封止部等を有するものとすることができる。
以下に、本発明による半導体発光装置の好ましい構造例について図1〜図4を用いて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、図1〜図4は、本発明の半導体発光装置の構造を説明するための図であり、各部材の縮尺等を正確に示すものではない。
[1-5] Configuration of Semiconductor Light-Emitting Device As described above, the semiconductor light-emitting device of the present invention includes a substrate having a wiring pattern, a semiconductor light-emitting element, and a light that covers the substrate and / or the wiring pattern immediately below the semiconductor light-emitting element. The structure is not particularly limited as long as it has at least the diffuse reflection material-containing layer, and can have, for example, a sealing portion.
Hereinafter, preferred structural examples of the semiconductor light emitting device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4, but the present invention is not limited thereto. 1 to 4 are diagrams for explaining the structure of the semiconductor light emitting device of the present invention, and do not accurately show the scales of the respective members.

例えば図1に示す半導体発光装置10は、平板状の基板11上に、配線パターン12が形成されている。また、半導体発光素子13は、電極(図示せず)が基板11側に配置されている。このような構成においては、基板11上の配線パターン12と半導体発光素子13とを電気的に接続するよう、実装した後、光拡散反射材22を含有する光拡散反射材含有層21を半導体発光素子13及び基板11の間に形成することによって作製することができる。なお、このような構成においては、サブマウントを用いて実装してもよく、また配線パターン12上に直接、半導体発光素子13の電極を電気的に接続することも可能である。   For example, the semiconductor light emitting device 10 shown in FIG. 1 has a wiring pattern 12 formed on a flat substrate 11. The semiconductor light emitting element 13 has an electrode (not shown) arranged on the substrate 11 side. In such a configuration, after the wiring pattern 12 on the substrate 11 and the semiconductor light emitting element 13 are mounted so as to be electrically connected, the light diffusing reflector containing layer 21 containing the light diffusing reflector 22 is made to emit semiconductor light. It can be manufactured by forming between the element 13 and the substrate 11. In such a configuration, it may be mounted using a submount, and the electrode of the semiconductor light emitting element 13 can be electrically connected directly on the wiring pattern 12.

また、図2に示す半導体発光装置10´は、基板11として、半導体発光素子13を包囲する形状を有するものを用いた場合の例である。このような構成においては、基板11の所定の位置に、半導体発光素子13を実装し、光拡散反射材含有層21を形成する。なお、光拡散反射材含有層21は、半導体発光素子13の実装前に形成してもよいが、フリップチップ型の場合には、上述したように、毛細管現象を利用して光拡散反射材含有層21を形成することが好ましく、この場合には、半導体発光素子13の実装後に光拡散反射材含有層21の形成が行なわれる。その後、基板11の内側に、封止部15を形成する硬化性材料を流し込み、流し込んだ硬化性材料を硬化させ、封止部15を形成して作製することができる。   2 is an example in which a substrate 11 having a shape surrounding the semiconductor light emitting element 13 is used as the substrate 11. In such a configuration, the semiconductor light emitting element 13 is mounted at a predetermined position of the substrate 11 to form the light diffusing and reflecting material containing layer 21. The light diffusing reflector containing layer 21 may be formed before mounting the semiconductor light emitting element 13, but in the case of the flip chip type, as described above, the light diffusing reflector containing layer 21 is utilized by utilizing the capillary phenomenon. The layer 21 is preferably formed. In this case, the light diffusing reflector containing layer 21 is formed after the semiconductor light emitting element 13 is mounted. Thereafter, a curable material for forming the sealing portion 15 is poured into the substrate 11, and the poured curable material is cured to form the sealing portion 15.

また図3に示すように、半導体発光装置10´´は、図2に示す半導体発光装置10´の封止部15に蛍光体16を含有する構成とすることも可能である。また図4に示すように、半導体発光装置10´´´は、図2に示す半導体発光装置10´の封止部15が、蛍光体16を含有しない層及び蛍光体16を含有する層を含むものとすることもできる。なお、蛍光体16を含有する層は、複数の蛍光体を単層中に含むものとしてもよく、また図示しないが、各色ごとに、複数の層を積層したものであってもよい。   As shown in FIG. 3, the semiconductor light emitting device 10 ″ may include a phosphor 16 in the sealing portion 15 of the semiconductor light emitting device 10 ′ shown in FIG. 2. Further, as shown in FIG. 4, the semiconductor light emitting device 10 ″ ″ includes the sealing portion 15 of the semiconductor light emitting device 10 ′ shown in FIG. 2 including a layer not containing the phosphor 16 and a layer containing the phosphor 16. It can also be used. In addition, the layer containing the phosphor 16 may include a plurality of phosphors in a single layer, and although not illustrated, a plurality of layers may be laminated for each color.

また、上述したような図2〜図4に示す半導体発光装置の封止部15の形状は、例えばドーム状等としてもよい。また上記封止部15をさらに可視光透光性樹脂(不図示)でドーム状に覆って、レンズ機能を持たせてもよい。可視光透光性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができ、それらの中でも特にエポキシ樹脂が好ましい。これらは1種単独で、または2種以上を用いることができる。またさらに、可視光透光性樹脂には、必要に応じて粘度調整剤、拡散剤、紫外線吸収剤等の添加剤を1種または2種以上を任意の比率及び組み合わせで含有させてもよい。   Moreover, the shape of the sealing portion 15 of the semiconductor light emitting device shown in FIGS. 2 to 4 as described above may be, for example, a dome shape. Further, the sealing portion 15 may be further covered with a visible light transmitting resin (not shown) in a dome shape so as to have a lens function. As the visible light translucent resin, for example, an epoxy resin, a urethane resin, a silicone resin or the like can be used, and among them, an epoxy resin is particularly preferable. These can be used alone or in combination of two or more. Furthermore, you may make visible light translucent resin contain 1 type, or 2 or more types of additives, such as a viscosity modifier, a diffusing agent, and an ultraviolet absorber, in arbitrary ratios and combinations as needed.

[1−6.半導体発光装置の特性]
本発明の半導体発光装置は、使用する蛍光体の種類、量を適宜定めることにより任意の色に発光させることが可能である。半導体発光装置を照明装置に用いる場合などは、白色光を発する半導体発光装置が有用である。本発明の半導体発光装置は、発光効率が通常20lm/W以上、好ましくは22lm/W以上、より好ましくは25lm/W以上であり、特に好ましくは28lm/W以上である。また、平均演色評価指数Raが80以上、好ましくは85以上、より好ましくは88以上である。
[1-6. Characteristics of semiconductor light emitting device]
The semiconductor light emitting device of the present invention can emit light in an arbitrary color by appropriately determining the type and amount of the phosphor used. When using a semiconductor light-emitting device for an illumination device, a semiconductor light-emitting device that emits white light is useful. The light emitting efficiency of the semiconductor light emitting device of the present invention is usually 20 lm / W or more, preferably 22 lm / W or more, more preferably 25 lm / W or more, and particularly preferably 28 lm / W or more. The average color rendering index Ra is 80 or more, preferably 85 or more, more preferably 88 or more.

平均演色評価数Raは、JISで定められている基準光で見たときに、どれだけ色ずれがあるかを数量的にとらえたものであり、演色評価用カラーチャートの演色評価数の平均値で表される。色ずれが小さいほどRaの値は大きく、100に近いほど演色性がよい。平均演色評価指数Raは、JIS Z 8726に準拠して算出される。   The average color rendering index Ra is a numerical value of how much color misregistration occurs when viewed with the reference light defined by JIS. The average value of the color rendering index of the color chart for color rendering evaluation It is represented by The smaller the color shift, the larger the Ra value, and the closer to 100, the better the color rendering. The average color rendering index Ra is calculated according to JIS Z 8726.

また、発光効率は、半導体発光装置の全光束(lm)を同装置の消費電力(W)で除することにより算出する。   The luminous efficiency is calculated by dividing the total luminous flux (lm) of the semiconductor light emitting device by the power consumption (W) of the device.

まず、測定対象となる半導体発光装置を、測定精度が保たれるように、積分球内部に面した半導体発光装置以外の部分(配線基板やヒートシンクなど)は白色など反射効率の高い色とし、積分球などがついた分光光度計に取り付ける。この分光光度計としては、例えばオーシャンオプティクス株式会社製「USB2000」等が挙げられる。積分球を用いるのは、半導体発光装置から出射した全方向の光を計測し積分する、すなわち、計測されずに測定系外に漏れる光をなくすためである。   First, in order to maintain the measurement accuracy of the semiconductor light emitting device to be measured, the parts other than the semiconductor light emitting device facing the inside of the integrating sphere (wiring board, heat sink, etc.) are colored with high reflection efficiency, such as white, and integrated. Attach to a spectrophotometer with a sphere. Examples of the spectrophotometer include “USB2000” manufactured by Ocean Optics Co., Ltd. The reason why the integrating sphere is used is to measure and integrate light in all directions emitted from the semiconductor light emitting device, that is, to eliminate light leaking out of the measurement system without being measured.

次に、この半導体発光装置を点灯し、その発光スペクトル及び全光束(lm)を測定する。測定されたスペクトルは、通常蛍光体含有層から漏れ出た励起用の半導体発光素子からの光(以下、単に「励起光」と記す。)と、蛍光体により波長変換された光が重なって観測される。   Next, this semiconductor light emitting device is turned on, and its emission spectrum and total luminous flux (lm) are measured. The measured spectrum is usually observed when light from the semiconductor light emitting element for excitation leaked from the phosphor-containing layer (hereinafter simply referred to as “excitation light”) and light that has been wavelength-converted by the phosphor overlap. Is done.

全光束(lm)は発光スペクトルの観測された全波長領域において各波長ごとの光束を積分することにより求めることが出来る。また、消費電力(W)は、半導体発光装置に流れる電流(A)と電圧(V)の積をとることにより求めることが出来る。   The total luminous flux (lm) can be obtained by integrating the luminous flux for each wavelength in the entire wavelength region where the emission spectrum is observed. The power consumption (W) can be obtained by taking the product of the current (A) flowing through the semiconductor light emitting device and the voltage (V).

そして、上記のようにして求めた全光束(lm)を消費電力(W)で除することにより、本発明で定義される発光効率を求めることが出来る。   The luminous efficiency defined in the present invention can be obtained by dividing the total luminous flux (lm) obtained as described above by the power consumption (W).

今日の半導体発光装置は大型化、高輝度化、低コスト化を目的として様々な工夫がなされている。例えば基板上に電極マイグレーションを抑制する金メッキ電極を使用したり、放熱性向上のため銅などのヒートシンクを設けたり窒化アルミなどの基板素材を使用することがある。また低コスト化のためにあえて熱・光による着色を免れない樹脂パッケージを使用するなど、上記の目的を達成するために反射率の低い部材や反射率が経時低下する部材の選択を迫られる場面が多い。本発明の光拡散反射材含有層を有する半導体発光装置は、半導体発光装置内に低反射率の部材を使用した場合においても高輝度を維持し、長寿命を達成することが出来る。   Today's semiconductor light emitting devices have been devised in various ways for the purpose of increasing the size, increasing the brightness, and reducing the cost. For example, a gold-plated electrode that suppresses electrode migration may be used on the substrate, a heat sink such as copper may be provided to improve heat dissipation, or a substrate material such as aluminum nitride may be used. In order to achieve the above objectives, such as using a resin package that cannot avoid coloring with heat and light in order to reduce costs, it is necessary to select a member with low reflectivity or a member whose reflectivity decreases with time. There are many. The semiconductor light emitting device having the light diffusive reflecting material-containing layer of the present invention can maintain a high luminance and achieve a long life even when a low reflectance member is used in the semiconductor light emitting device.

[2]照明装置、および画像表示装置
本発明の半導体発光装置の用途は特に制限されず、通常の発光装置が用いられる各種の分野に使用することが可能である。本発明の半導体発光装置の用途の具体例として、例えば、照明ランプや薄型照明などといった種々の照明装置用の光源、および液晶ディスプレイなどの画像表示装置用の光源(バックライトおよびフロントライトなど)が挙げられる。
画像表示装置は、半導体発光装置を備えた光源と、該光源からの光の照射を受ける、液晶パネルなどの光シャッタを備えた表示パネルを有するものとすることができる。画像表示装置がカラー画像を表示するものである場合、本発明の半導体発光装置をカラーフィルタと併用してもよい。また、本発明の半導体発光装置を照明装置や画像表示装置の光源として用いる場合、半導体発光装置を単独で用いてもよいし複数の半導体発光装置を組み合わせて用いてもよい。
[2] Illumination device and image display device The application of the semiconductor light-emitting device of the present invention is not particularly limited, and can be used in various fields in which ordinary light-emitting devices are used. Specific examples of uses of the semiconductor light emitting device of the present invention include light sources for various illumination devices such as illumination lamps and thin illuminations, and light sources for image display devices such as liquid crystal displays (backlights, front lights, etc.). Can be mentioned.
The image display device may include a light source including a semiconductor light emitting device and a display panel including an optical shutter such as a liquid crystal panel that receives light from the light source. When the image display device displays a color image, the semiconductor light emitting device of the present invention may be used in combination with a color filter. Moreover, when using the semiconductor light-emitting device of this invention as a light source of an illuminating device or an image display apparatus, a semiconductor light-emitting device may be used independently and you may use it combining several semiconductor light-emitting devices.

以下、実施例を用いて本発明をより具体的に詳説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to a following example, unless it deviates from the summary.

[合成例1](封止部材の製造)
モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製両末端シラノールジメチルシリコーンオイルXC96−723を385g、メチルトリメトキシシランを10.28g、及び、触媒としてジルコニウムテトラアセチルアセトネート粉末0.791gを、攪拌翼と、分留管と、ジムロートコンデンサ及びリービッヒコンデンサとを取り付けた500ml三つ口コルベン中に計量し、室温にて15分触媒の粗大粒子が溶解するまで攪拌した。この後、反応液を100℃まで昇温して触媒を完全溶解し、100℃全還流下で30分間500rpmで攪拌しつつ初期加水分解を行った。
[Synthesis Example 1] (Manufacture of sealing member)
Momentive Performance Materials Japan G.K. both ends silanol dimethyl silicone oil XC96-723 385g, methyltrimethoxysilane 10.28g, and zirconium tetraacetylacetonate powder 0.791g as a catalyst, The solution was weighed in a 500 ml three-necked Kolben equipped with a fractionating tube, a Dimroth condenser and a Liebig condenser, and stirred at room temperature for 15 minutes until the coarse particles of the catalyst were dissolved. Thereafter, the temperature of the reaction solution was raised to 100 ° C. to completely dissolve the catalyst, and initial hydrolysis was performed while stirring at 500 rpm for 30 minutes at 100 ° C. under total reflux.

続いて留出をリービッヒコンデンサ側に接続し、窒素をSV20で液中に吹き込み生成メタノール及び水分、副生物の低沸ケイ素成分を窒素に随伴させて留去しつつ100℃、500rpmにて1時間攪拌した。窒素をSV20で液中に吹き込みながらさらに130℃に昇温、保持しつつ5.5時間重合反応を継続し、粘度120mPa・sの反応液を得た。なお、ここで「SV」とは「Space Velocity」の略称であり、単位時間当たりの吹き込み体積量を指す。よって、SV20とは、1時間に反応液の20倍の体積のN2を吹き込むことをいう。 Subsequently, the distillate was connected to the Liebig condenser side, nitrogen was blown into the liquid with SV20, and methanol, water, and low-boiling silicon components of by-products were distilled off with nitrogen accompanying at 100 ° C. and 500 rpm for 1 hour. Stir. While nitrogen was blown into the liquid with SV20, the polymerization reaction was continued for 5.5 hours while the temperature was further raised and maintained at 130 ° C. to obtain a reaction liquid having a viscosity of 120 mPa · s. Here, “SV” is an abbreviation for “Space Velocity” and refers to the volume of blown volume per unit time. Therefore, SV20 refers to blowing N 2 in a volume 20 times that of the reaction solution in one hour.

窒素の吹き込みを停止し反応液をいったん室温まで冷却した後、ナス型フラスコに反応液を移し、ロータリーエバポレーターを用いてオイルバス上120℃、1kPaで30分間微量に残留しているメタノール及び水分、低沸ケイ素成分を留去し、粘度200mPa・sの無溶剤の封止部材(半導体デバイス用部材形成液)を得た。   Nitrogen blowing was stopped and the reaction solution was once cooled to room temperature, then transferred to an eggplant-shaped flask, and methanol and moisture remaining in a trace amount at 120 ° C. and 1 kPa for 30 minutes on an oil bath using a rotary evaporator. The low boiling silicon component was distilled off to obtain a solvent-free sealing member (semiconductor device member forming liquid) having a viscosity of 200 mPa · s.

<実施例及び比較例>
<1−1.半導体発光素子の作製>
半導体発光素子(以下、チップと言う)として、ピーク波長が405nm、半値幅30nm、サイズ350μm×350μmである方形の、サファイア基板上に発光層が形成された複数のGaN系発光ダイオード(LED)を用いた。より詳しくは、直径が8mmの表面実装型アルミナパッケージの底面の金メッキ電極に、405nmの発光波長を有する10個のフリップチップ型GaN系発光素子を金バンプにてフリップボンド実装し、第一の発光装置を作製した。
また直径が6mmの表面実装型アルミナパッケージ(第一の発光装置のパッケージと同素材)を使用し、半導体発光素子の数を3個とした他は同様にして、第二の半導体発光装置を作製した。
<Examples and Comparative Examples>
<1-1. Fabrication of semiconductor light emitting device>
As a semiconductor light emitting device (hereinafter referred to as a chip), a plurality of GaN-based light emitting diodes (LEDs) having a peak wavelength of 405 nm, a half width of 30 nm, and a size of 350 μm × 350 μm and having a light emitting layer formed on a sapphire substrate Using. More specifically, ten flip chip type GaN-based light emitting elements having a light emission wavelength of 405 nm are flip-bond mounted with gold bumps on a gold-plated electrode on the bottom surface of a surface-mount type alumina package having a diameter of 8 mm, and the first light emission A device was made.
A second semiconductor light-emitting device is manufactured in the same manner except that a surface-mount type alumina package (same material as the first light-emitting device package) having a diameter of 6 mm is used and the number of semiconductor light-emitting elements is three. did.

<1−2.蛍光体含有層形成液の調製>
前述の合成例1で合成した封止部材を使用し表6に示すチクソ剤及び蛍光体を封止部材に混合した後、シンキー社製攪拌脱泡装置「泡取り錬太郎ARV−200」にて混合し、蛍光体含有層形成液を得た。
<1-2. Preparation of phosphor-containing layer forming solution>
After using the sealing member synthesized in Synthesis Example 1 described above and mixing the thixotropic agent and phosphor shown in Table 6 with the sealing member, the stirring deaerator “Awatake Rentaro ARV-200” manufactured by Shinky Corp. Mixing was performed to obtain a phosphor-containing layer forming solution.

Figure 2010283244
Figure 2010283244

<1−3.光拡散反射材含有層形成用塗布液の調製>
粒子系0.7μmのアルミナ微粒子(アドマテックス製 AO−502)を下記の濃度となるように前述の合成例1で合成した封止部材に混合した後、シンキー社製攪拌脱泡装置「泡取り錬太郎ARV−200」にて混合し、白色の光拡散反射材含有層形成用塗布液を得た。
なお、下記のように、光拡散反射材含有層形成用塗布液のアルミナ微粒子の濃度を0重量%、10重量%、30重量%、50重量%と変化させ、前記第一の発光装置を用いて光拡散反射材含有層中のアルミナ微粒子含有量の異なる発光装置を4種類作製した。
<アルミナ微粒子含有量>
実施例1 50重量%
実施例2 30重量%
比較例1 10重量%
比較例2 0重量%
<1-3. Preparation of coating solution for forming light diffusive reflective material-containing layer>
Alumina fine particles (AO-502 manufactured by Admatechs Co., Ltd.) having a particle size of 0.7 μm were mixed with the sealing member synthesized in Synthesis Example 1 so as to have the following concentration, and then stirred and deaerated by “Sinky Corporation” The mixture was mixed with “Rentaro ARV-200” to obtain a white light-diffusing reflector-containing layer forming coating solution.
In addition, as described below, the concentration of the alumina fine particles in the coating solution for forming the light diffusing / reflecting material-containing layer was changed to 0 wt%, 10 wt%, 30 wt%, and 50 wt%, and the first light emitting device was used. Thus, four types of light emitting devices having different alumina fine particle contents in the light diffusing and reflecting material containing layer were produced.
<Alumina fine particle content>
Example 1 50% by weight
Example 2 30% by weight
Comparative Example 1 10% by weight
Comparative Example 2 0% by weight

<1−4.光拡散反射材含有層形成用塗布液の充填>
第一、第二の半導体発光装置いずれもGaN系半導体発光素子とアルミナパッケージの底面(基板)との間は約20μmの隙間があった。第一の発光装置にディスペンサを用いて1チップあたり約0.04mgの光拡散反射材含有層形成用塗布液をチップ近傍にディスペンスし、毛管現象によりチップ(半導体発光素子)下部に充填した。この際、光拡散反射材含有層形成用塗布液の半導体発光素子表面への付着は無く、かつ発光層側面への付着はごくわずかで、液のほとんどが発光層とパッケージ底面電極との隙間に位置する状態とした。
<1-4. Filling with coating solution for forming light diffusive reflective material-containing layer>
In both the first and second semiconductor light emitting devices, there was a gap of about 20 μm between the GaN-based semiconductor light emitting element and the bottom surface (substrate) of the alumina package. Using a dispenser for the first light-emitting device, about 0.04 mg of a coating solution for forming a light diffusing reflector containing layer per chip was dispensed in the vicinity of the chip and filled under the chip (semiconductor light-emitting element) by capillary action. At this time, the coating liquid for forming the light diffusing reflector containing layer does not adhere to the surface of the semiconductor light emitting element, and the adhesion to the side surface of the light emitting layer is negligible. It was in a position.

<1−5.封止部の作製>
ディスペンサを用いて、1−2で得られた蛍光体含有層形成液30μlを前出の光拡散反射材含有層が形成された各々の半導体発光装置に注液した。次いでこの半導体発光装置を、90℃で2時間、110℃で1時間、続いて150℃で3時間保持してこの蛍光体含有層形成液及び光拡散反射材含有層形成用塗布液を硬化させ、各実施例及び各比較例の半導体発光装置を得た。
<1-5. Production of sealing part>
Using a dispenser, 30 μl of the phosphor-containing layer forming solution obtained in 1-2 was injected into each semiconductor light-emitting device on which the light diffusing reflector-containing layer was formed. Next, the semiconductor light emitting device is held at 90 ° C. for 2 hours, at 110 ° C. for 1 hour, and then at 150 ° C. for 3 hours to cure the phosphor-containing layer forming solution and the light diffusing reflector-containing layer forming coating solution. The semiconductor light emitting devices of the examples and the comparative examples were obtained.

<1−6.輝度の測定>
輝度の測定には、オーシャンオプティクス社製分光器「USB2000」(積算波長範囲:355−800nm、受光方式:100mmφの積分球)を用い、分光器本体の温度変化によるデータ外乱を防ぐため分光器を25℃恒温槽内に保持して測定した。測定中は半導体発光装置の温度上昇を防ぐために、連続点灯試験に用いたアルミ製放熱基板・熱伝導シート及びヒートシンクをそのまま用いて放熱を行った。
<1-6. Measurement of brightness>
The brightness is measured using a spectroscope “USB2000” (integrated wavelength range: 355-800 nm, light receiving method: 100 mmφ integrating sphere) manufactured by Ocean Optics. Measurement was carried out by holding in a constant temperature bath at 25 ° C. During the measurement, in order to prevent the temperature rise of the semiconductor light emitting device, heat was radiated using the aluminum heat radiating substrate, the heat conductive sheet and the heat sink used in the continuous lighting test as they were.

図5は透明シリコーン樹脂のみで封止したときのデータで、横軸が光拡散反射材含有層のアルミナの濃度(重量%)、縦軸が光取り出し効率である。アルミナ濃度が0%〜10%の間は光取り出し効率は下がるが、10%〜30%〜50%と増えていくと、光取り出し効率が上がることが判る。特に30%〜50%で、光拡散反射材含有層を形成しない場合(0%)よりも、光取り出し効率が向上した。光拡散反射材含有層中の光拡散反射材の分布状況は、低粘度のバインダ樹脂に比重が大きな光拡散反射材を添加しているため、基板に近い側ほど光拡散反射材の濃度が高いゆるやかな濃度傾斜が起きていると考えられる。この結果、発光素子の側面からの出光は阻害せず、半導体発光素子直下において強い拡散反射効果を有するものと思われる。
また、グラフにはないが、アルミナ濃度50重量%の光拡散反射材含有層を形成したものを、蛍光体を含有する封止部材で封止したところ、光取り出し効率は約10%程度向上した。
FIG. 5 shows data when only the transparent silicone resin is sealed. The horizontal axis represents the concentration (% by weight) of alumina in the light diffusing reflector containing layer, and the vertical axis represents the light extraction efficiency. It can be seen that the light extraction efficiency decreases when the alumina concentration is 0% to 10%, but the light extraction efficiency increases as the alumina concentration increases from 10% to 30% to 50%. In particular, the light extraction efficiency was improved at 30% to 50%, compared with the case where the light diffusing reflector-containing layer was not formed (0%). The light diffusing reflector in the layer containing the light diffusing reflector is added with a light diffusing reflector having a large specific gravity to the low-viscosity binder resin, so that the concentration of the light diffusing reflector is higher on the side closer to the substrate. It seems that a gentle concentration gradient occurs. As a result, light emission from the side surface of the light emitting element is not hindered, and it is considered to have a strong diffuse reflection effect directly under the semiconductor light emitting element.
Further, although not shown in the graph, when the light diffusion reflector containing layer having an alumina concentration of 50% by weight was sealed with a sealing member containing a phosphor, the light extraction efficiency was improved by about 10%. .

<連続点灯試験>
実施例1の半導体発光装置と輝度維持率比較することを目的として、上記第二の半導体発光装置を使用し、光拡散反射材含有層を設けず上記1−2で得られた蛍光体含有層形成液をパッケージ上縁より凹みも盛り上がりもなく塗布し、上記1−5と同様の温度条件にて蛍光体含有層を硬化させ、比較例3の半導体発光装置を得た。
すなわち実施例1は発光素子直下にアンダーフィルとして光拡散反射材含有層を設け、その上に蛍光体含有層を設けたが、比較例3は光拡散反射材含有層を形成せず、直接蛍光体含有層形成液を塗布・硬化した。
実施例1及び比較例3の半導体発光装置をアルミ製放熱基板上に取り付け、さらに熱伝導シートを介して放熱基板下にヒートシンクを取り付け放熱基板とヒートシンクをネジ止め固定した。チップ(半導体発光素子)発光面の温度が100±10℃となる様に維持しながら実施例1の半導体発光装置には360mA、比較例3の半導体発光装置には120mAの駆動電流を通電して、温度60℃相対湿度90%にて連続点灯を行った。一定時間毎に取り出して後述の輝度測定方法にて初期輝度(Lumen)に対する経時の輝度の百分率(輝度維持率)を測定した。結果を図6に示す。
<Continuous lighting test>
For the purpose of comparing the luminance maintenance ratio with the semiconductor light-emitting device of Example 1, the phosphor-containing layer obtained in 1-2 above using the second semiconductor light-emitting device and not providing the light diffusing reflector-containing layer The forming liquid was applied from the upper edge of the package without any dents or rises, and the phosphor-containing layer was cured under the same temperature conditions as in 1-5 above to obtain a semiconductor light emitting device of Comparative Example 3.
That is, in Example 1, a light diffusing reflector-containing layer was provided as an underfill directly under the light emitting element, and a phosphor-containing layer was provided thereon, but in Comparative Example 3, a light diffusing reflector-containing layer was not formed, and direct fluorescence The body-containing layer forming solution was applied and cured.
The semiconductor light emitting devices of Example 1 and Comparative Example 3 were mounted on an aluminum heat dissipation substrate, and a heat sink was attached under the heat dissipation substrate via a heat conductive sheet, and the heat dissipation substrate and the heat sink were fixed with screws. While maintaining the temperature of the light emitting surface of the chip (semiconductor light emitting element) at 100 ± 10 ° C., a driving current of 360 mA was applied to the semiconductor light emitting device of Example 1 and 120 mA was applied to the semiconductor light emitting device of Comparative Example 3. Continuous lighting was performed at a temperature of 60 ° C. and a relative humidity of 90%. Taking out at regular intervals, the percentage of luminance over time (luminance maintenance rate) with respect to the initial luminance (Lumen) was measured by the luminance measuring method described later. The results are shown in FIG.

実施例1の半導体発光装置は、比較例3の発光装置より発光素子数が多く高輝度であるため、本来であれば比較例3の発光装置のほうが蛍光体や封止剤の劣化が小さく輝度維持率高くなるはずであるが、連続点灯試験においては実施例1の方が高い輝度維持率を示した。この理由は下記のように考えられる。
(1)比較例3の半導体発光装置は半導体発光素子の直下にも蛍光体が存在するため、発光素子からの高密度の光と熱により半導体発光素子直下の蛍光体が劣化し、輝度が低下した。
(2)実施例1の半導体発光装置は半導体発光素子直下に光拡散反射材含有層をアンダーフィルとして設けているため隠蔽性及び光拡散反射性が高く、半導体発光素子直下の蛍光体や封止剤(実施例1においては光拡散反射材含有層中のバインダ樹脂)・基板に強い光が照射されないために、これらの部材の光や熱による着色・変性・剥離が少なくそれらに起因する輝度低下が抑制された。
Since the semiconductor light emitting device of Example 1 has a larger number of light emitting elements and higher luminance than the light emitting device of Comparative Example 3, the light emitting device of Comparative Example 3 originally has less degradation of the phosphor and the sealant and has a higher luminance. Although the maintenance factor should be higher, Example 1 showed a higher luminance maintenance factor in the continuous lighting test. The reason is considered as follows.
(1) Since the phosphor in the semiconductor light emitting device of Comparative Example 3 also exists directly under the semiconductor light emitting element, the phosphor immediately under the semiconductor light emitting element deteriorates due to high-density light and heat from the light emitting element, and the luminance decreases. did.
(2) Since the semiconductor light emitting device of Example 1 is provided with a light diffusing reflector containing layer as an underfill directly under the semiconductor light emitting element, the concealing property and the light diffusing reflectivity are high. Since the agent (binder resin in the light diffusive reflector-containing layer in Example 1) and the substrate are not irradiated with strong light, these members are less likely to be colored, modified, or peeled off by light or heat, resulting in a decrease in luminance. Was suppressed.

以上のことから、本発明の光拡散反射材含有層は、半導体発光素子の輝度を向上させるのみならず、連続点灯における輝度維持率を向上させることがわかる。さらに信頼性高いパッケージや基板・封止剤と組み合わせることにより、各種照明用途ならびに画像表示装置の光源として好適に使用することが出来る。   From the above, it can be seen that the light diffusive reflecting material-containing layer of the present invention not only improves the luminance of the semiconductor light emitting device, but also improves the luminance maintenance rate in continuous lighting. Furthermore, by combining with a highly reliable package, substrate, or sealant, it can be suitably used as a light source for various lighting applications and image display devices.

<光学シュミレーション>
実施例1と同様の光学配置構成の発光装置について、光拡散反射材含有層に分散させる微粒子の屈折率、粒子径の影響を調べるために光学シュミレーションを行った。
前提条件:
発光素子 基板 サファイア(n=1.76、k=0)
発光部 GaN層 (n=2.55、k=0)
素子底面 ITO (n=2.12、k=4.35×10−2
パッケージ電極表面 Au (n=1.65、k=1.96)
封止部材 合成例1の樹脂 (n=1.41、k=0)
光拡散反射材 Al (n=1.76、k=0)
<Optical simulation>
For the light emitting device having the same optical arrangement as that of Example 1, optical simulation was performed in order to examine the influence of the refractive index and particle diameter of the fine particles dispersed in the light diffusing and reflecting material-containing layer.
Prerequisite:
Light-emitting element substrate Sapphire (n = 1.76, k = 0)
Light emitting part GaN layer (n = 2.55, k = 0)
Element bottom surface ITO (n = 2.12, k = 4.35 × 10 −2 )
Package electrode surface Au (n = 1.65, k = 1.96)
Sealing member Resin of Synthesis Example 1 (n = 1.41, k = 0)
Light Diffuse Reflector Al 2 O 3 (n = 1.76, k = 0)

図7及び下記表7は横軸が光拡散反射材含有層に含有させる光拡散反射材の屈折率、縦軸が光取り出し効率としたときのシュミレーション結果である。屈折率をシリコーン樹脂よりも少し高めの1.5〜2.75まで変えてみたところ、屈折率に対し取出し効率は単調増加し、屈折率が2.0以上で、光取り出し効率がほぼ一定となった。このことから、アルミナ(1.7)よりも高屈折率のジルコニア(2.1)、チタニア(2.2)、GaN(2.55)、などの粒子がより良いことが判る。

Figure 2010283244
FIG. 7 and Table 7 below show the simulation results when the horizontal axis represents the refractive index of the light diffusing reflector contained in the light diffusing reflector containing layer, and the vertical axis represents the light extraction efficiency. When the refractive index was changed from 1.5 to 2.75, which is slightly higher than that of the silicone resin, the extraction efficiency increased monotonously with respect to the refractive index, the refractive index was 2.0 or more, and the light extraction efficiency was almost constant. became. This shows that particles of zirconia (2.1), titania (2.2), GaN (2.55), etc. having a higher refractive index than alumina (1.7) are better.
Figure 2010283244

図8及び表8は横軸が光拡散反射材含有層に含有させる粒子の粒子径、縦軸が光取り出し効率としたときのシュミレーション結果である。屈折率を1.5〜2.75と変化させたときの光取り出し効率の変化をそれぞれ示してある。屈折率によって、光取り出し効率が最大になる粒子径が異なることが判る。表中、nは屈折率を表す。

Figure 2010283244
8 and Table 8 show the simulation results when the horizontal axis represents the particle diameter of the particles to be contained in the light diffusive reflector-containing layer, and the vertical axis represents the light extraction efficiency. The change in light extraction efficiency when the refractive index is changed from 1.5 to 2.75 is shown. It can be seen that the particle diameter that maximizes the light extraction efficiency varies depending on the refractive index. In the table, n represents the refractive index.
Figure 2010283244

本発明の半導体発光装置の用途は特に制限されないが、例えば照明装置、画像表示装置、薄型テレビなどの液晶バックライト用光源などの広範な分野において好適に使用することが出来る。特に輝度及び発光効率に優れ、これらを長期にわたり維持可能であることから、照明装置、及び画像表示装置等の各分野において、その産業上の利用可能性は極めて高い。   The application of the semiconductor light-emitting device of the present invention is not particularly limited, but can be suitably used in a wide range of fields such as lighting devices, image display devices, and light sources for liquid crystal backlights such as thin televisions. In particular, since it is excellent in luminance and luminous efficiency and can be maintained over a long period of time, its industrial applicability is extremely high in each field such as a lighting device and an image display device.

10、10´、10´´、10´´´ …半導体発光装置
11 …基板
12 …配線パターン
13 …半導体発光素子
15 …封止部
16 …蛍光体
21 …光拡散反射材含有層
22 …光拡散反射材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10 ', 10 ", 10"' ... Semiconductor light-emitting device 11 ... Board | substrate 12 ... Wiring pattern 13 ... Semiconductor light-emitting element 15 ... Sealing part 16 ... Phosphor 21 ... Light-diffusion reflection material containing layer 22 ... Light diffusion Reflective material

Claims (11)

半導体発光素子と、配線パターンを有する基板とを含む半導体発光装置において、
該半導体発光素子直下の該基板及び/または該配線パターンの表面が、光拡散反射材の濃度が30重量%以上、70重量%以下である光拡散反射材含有層で被覆されている
ことを特徴とする、半導体発光装置。
In a semiconductor light emitting device including a semiconductor light emitting element and a substrate having a wiring pattern,
The surface of the substrate and / or the wiring pattern immediately below the semiconductor light emitting element is coated with a light diffusing reflector containing layer having a light diffusing reflector concentration of 30 wt% or more and 70 wt% or less. A semiconductor light emitting device.
半導体発光素子と、配線パターンを有する基板とを含む半導体発光装置において、
該半導体発光素子直下の該基板及び/または該配線パターンの表面が、光拡散反射材の濃度が10体積%以上、40体積%以下である光拡散反射材含有層で被覆されている
ことを特徴とする、半導体発光装置。
In a semiconductor light emitting device including a semiconductor light emitting element and a substrate having a wiring pattern,
The surface of the substrate and / or the wiring pattern immediately below the semiconductor light emitting element is covered with a light diffusing reflector containing layer having a light diffusing reflector concentration of 10% by volume to 40% by volume. A semiconductor light emitting device.
該光拡散反射材が、金属酸化物又は金属窒化物である
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の半導体発光装置。
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light diffusive reflecting material is a metal oxide or a metal nitride.
該光拡散反射材の平均中心粒径が、50nm以上、5000nm以下である
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
4. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein an average center particle size of the light diffusive reflector is 50 nm or more and 5000 nm or less.
該光拡散反射材の屈折率が、1.5以上、3.0以下である
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
5. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a refractive index of the light diffusive reflecting material is 1.5 or more and 3.0 or less.
該半導体発光素子が、該基板上にフリップチップ型に配置されている
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light-emitting element is disposed on the substrate in a flip chip type.
該光拡散反射材含有層が、シリコーン樹脂を含む
ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the light diffusing and reflecting material-containing layer includes a silicone resin.
該配線パターンを被覆した該光拡散反射材含有層の反射率が、70%以上である
ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
8. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a reflectance of the light diffusing reflective material-containing layer covering the wiring pattern is 70% or more. 9.
該半導体発光素子が、紫外から近紫外までの間の発光波長を有する
ことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light-emitting element has an emission wavelength between ultraviolet and near ultraviolet.
請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体発光装置を光源として用いた
ことを特徴とする、照明装置。
An illumination device using the semiconductor light-emitting device according to claim 1 as a light source.
請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体発光装置を備えた光源と、前記光源からの光の照射を受ける、光シャッタを備えた表示パネルと、を有する
ことを特徴とする、画像表示装置。
An image, comprising: a light source including the semiconductor light emitting device according to claim 1; and a display panel including an optical shutter that receives irradiation of light from the light source. Display device.
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