JP2011100905A - 発光装置および発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光装置100は、基体101に設けられた導電部材102A,102Bと、導電部材102A,102B上に形成された銀含有部材103と、基体101の凹部109に接着層123により固定された発光素子104と、凹部109内にて銀含有部材103を介して導電部材102A,102Bと発光素子104の電極とを接続するワイヤ106と、基体101、発光素子104、ワイヤ106および導電部材102A,102B上の銀含有部材103を上から被覆するように設けられた絶縁部材110と、発光素子104、ワイヤ106および導電部材102A,102Bの表面、銀含有部材103において絶縁部材110が形成されていない部位を被覆するように電解めっきにより設けられ発光素子104の光を高効率で反射するロジウム等を含む金属層112と、凹部9を封止する封止部材108とを備える。
【選択図】図8
Description
本発明の発光装置の製造方法によれば、導電部材等を絶縁部材で保護すると共に、この絶縁部材の上から電解めっきにより金属の金属層を形成するので、高出力かつ高信頼性の発光装置を容易に製造することができる。
本発明の実施形態に係る発光装置の構成の概略について図1〜図3を適宜参照して説明する。図1に示す発光装置100は、その基体101が、例えば積層された複数のセラミックスグリーンシートを焼成して構成されている。基体101は、凹部109を有している。凹部109は、上面が開口し、側面と底面とを有する。凹部109に発光素子104(図2参照)が載置された後で凹部109は、樹脂等からなる封止部材108で封止されている。
さらに、発光装置100は、ワイヤ106の裏面が、高反射率の金属層112により被覆されているので、ワイヤ106の下方に配置された発光素子104を発光させたときに、ワイヤ106の裏面側において光吸収量を低減させることができる。このとき、ワイヤ106の裏面を被覆している高反射率の金属層112は、発光素子104の発光を反射するので、外部に効率よく光を取り出すことができる。以上の動作により、高出力、高信頼性、長寿命の発光装置を実現することができる。
次に、本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法について説明する。図1〜図3に示す発光装置100は、例えば、図4〜図8に示す製造工程を経て得ることができる。すなわち、発光装置の製造方法は、主として、ダイボンディング工程(図4参照)と、ワイヤボンディング工程(図5参照)と、絶縁部材形成工程(図6参照)と、金属層形成工程(図7参照)とを有する。さらに、封止部材8を形成する場合には、封止部材形成工程(図8参照)を行う。
第1工程は、発光装置100の導電部材102A、102B上に銀含有金属103を設けるまでの工程である。ここでは、2−1−A.導電部材形成工程と、2−1−B.銀めっき工程とを行う。
図4に示すように、本実施形態において発光装置100の基体101は凹部109を有している。基体101の凹部109の底面には、導電部材102A、102Bが露出するように形成する。
続いて、前記のようにして形成された導電部材102A、102B上に、銀含有金属103を設ける。なお、基体101内に埋設されている導電部材上にまでは銀含有金属103を設けるものではない。
第2工程は、発光装置100の導電部材102A、102B上に樹脂組成物等のダイボンド部材を介して発光素子104を接合する工程である。ここでは、2−2−A.樹脂組成物形成工程と、2−2−B.加熱工程とを行う。
樹脂組成物は、導電部材102A、102Bと発光素子104との間に介在するように形成すればよい。そのため、樹脂組成物を形成する部位は、次の(A1)〜(A3)のいずれでもよい。
(A1)導電部材102A、102B上のうち発光素子104を載置する領域
(A2)発光素子104の裏面
(A3)A1とA2の両方
(B1)発光素子の基板104aとして導電性のシリコン(Si)基板を使用し、窒化ガリウム系半導体層を積層させて積層半導体構造104bを構成して作製された発光素子104を用いて、この窒化ガリウム系半導体発光素子の正極側または負極側となる層を接合面とする場合
(B2)発光素子の基板104aとして絶縁性のサファイア基板を使用し、窒化ガリウム系半導体層を積層させて積層半導体構造104bを構成して作製された発光素子104を用いて、この窒化ガリウム系半導体発光素子のサファイア面を接合面とする場合
加熱工程は、前記のようにして形成した樹脂組成物の少なくとも一部が揮発する温度より高い温度で加熱するものである。樹脂組成物が含有する物質に応じて加熱温度は異なる。例えば、次の(C1)〜(C3)を挙げることができる。
(C1)樹脂組成物が熱硬化性樹脂を含有する場合には、樹脂の硬化が起こる温度以上に加熱することが好ましい。
(C2)樹脂組成物がロジンを含有し、かつ、発光素子104または銀含有金属103上に低融点を有する金属膜が設置されている場合には、低融点を有する金属が溶融する温度以上に加熱することが好ましい。
(C3)樹脂組成物がロジンと低融点を有する金属との双方を含有する場合にも、同様に、低融点を有する金属が溶融する温度以上に加熱することが好ましい。
第3工程は、第2工程において銀含有金属103で被覆された電極としての導電部材102A、102Bと、発光素子104上部にある電極端子とを導電性のあるワイヤ106で電気的に接続する工程であり、図5はこの第3工程が完了した状態を示している。なお、図5に示す接着層123は、図4に示す接着層123が発光素子104の載置により変形したものである。
第4工程は、第3工程に続いて、銀含有金属103で被覆された導電部材102A、102B上、発光素子104上部およびワイヤ106を上から被覆するように、絶縁性の保護膜である絶縁部材110を設けるものであり、図6はこの第4工程が完了した状態を示している。
第5工程は、第4工程において成膜した絶縁部材110が形成されていない部位、かつ、銀等の導体部が露出した部位に、銀以外の高反射率金属を含む金属層112を電解めっきにより設けるものであり、図7はこの第5工程が完了した状態を示している。金属層112の材料としては、めっきが可能な金属を用いることができる。
第6工程は、発光素子104を被覆する封止部材108を形成し硬化するものである。図8は、凹部109内に封止部材108を充填し、発光素子104を被覆したことを示す図である。このように基体101に凹部109が形成されている場合は、凹部109内に溶融樹脂を注入することで、容易に封止部材108を形成することができる。形成された封止部材108は、加熱や光照射等によって硬化させることができる。封止部材108を硬化する条件は、用いる封止部材108の材料によって適宜選択することができる。なお、封止部材108は単一の部材で形成することもできるし、または、2層以上の複数の層として形成することもできる。
ここでは、3−1.基体、3−2.導電部材、3−3.銀含有金属、3−4.絶縁部材、3−5.金属層、3−6.ダイボンド部材(樹脂組成物および金属接合部材)、3−7.封止部材、3−8.ワイヤ、3−9.波長変換部材、3−10.発光素子、3−11.金属膜、の各節に分けて、発光装置100を構成する各部材について順次説明する。
本実施形態において、基体101は、発光素子104や保護素子105等の電子部品を保護するとともに、これら電子部品に外部からの電流を供給するための導電部材102A,102Bを備えているものである。基体101の材料としては、絶縁性部材が好ましく、発光素子104からの光や外光等が透過しにくい部材が好ましい。また、ある程度の強度を有するものが好ましく、より具体的には、セラミックス(Al2O3、AlN等)、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、BTレジン(bismaleimide triazine resin)、PPA(ポリフタルアミド)等の樹脂が挙げられる。基体101の材料が樹脂である場合には、ガラス繊維や無機フィラー(SiO2、TiO2、Al2O3等)を混合し、機械的強度の向上や熱膨張率の低減、光反射率の向上等を図ることもできる。
導電部材102A、102Bは、外部と発光素子104とを電気的に接続させるためのものである。導電部材102A、102Bの好ましい材料としては、基体101の材料や基体101の製造方法等に応じて適宜選択することができる。
銀含有金属103は、基体101から露出している導電部材102A、102Bの表面に設けられる。銀含有金属103の形成方法は、めっき法、スパッタ法、蒸着法等を用いることができる。銀含有金属103の材料としては、銀のみでもよいし、銀と、銅、金、アルミニウム、ロジウム等の光反射率の高い金属との合金、もしくは、銀と光反射率の高い金属との多層膜等でもよい。好ましくは、銀単体で構成する。また、銀含有金属103の膜厚は、発光素子104からの光を効率よく反射可能な膜厚とするのが好ましく、具体的には、1nm〜50μm程度が好ましい。なお、銀含有金属103を多層膜とする場合には、多層膜全体の厚さをこの範囲内とすることが好ましい。
絶縁部材110は、主として銀含有金属103上に設けられるものである。絶縁部材110を作製する前の状態において基体101から露出されている銀含有金属103のほぼ全域を被覆するように絶縁部材110を設けることが好ましい。絶縁部材110の材料としては、透光性のものが好ましく、また、主として無機化合物を用いることが好ましい。具体的には、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、ZnO2、Nb2O5、MgO、SrO、In2O3、TaO2、HfO、SeO、Y2O3等の酸化物や、SiN、AlN、AlON等の窒化物、MgF2等のフッ化物が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、または、混合して用いてもよい。もしくは、積層させるようにしてもよい。
金属層112は、銀以外の高反射率金属を含む反射膜である。金属層112は、基体101の凹部109内の銀含有金属103を含む導体上に設けられる。金属層112を作製する前の状態において、凹部109内で露出されている銀含有金属103のほぼ全域を被覆するように金属層112を設けることが好ましい。金属層112の材料としては、光の反射率が大きいものが好ましい。具体的には、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、クロム、ニッケル、チタン、亜鉛が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、または、混合して用いてもよい。もしくは、積層させるようにしてもよい。また、金属層112の膜厚は1nm〜10μm程度であることが好ましい。また、ワイヤ106の下面に形成される金属層112は、その反射率が、430nm〜490nmの波長域の光(青色光)に対して50%以上であることが好ましい。なお、金属層112の材料は、上記の金属に限定されるものではなく、例えば、Cu、Al等でもよい。
ダイボンド工程に用いる樹脂組成物(ダイボンド部材)は、基体101の凹部109内の導電部材102A、102B上に銀含有金属103を介して発光素子104や保護素子105等を接合させるための接合部材である。
発光装置の製造方法の章にて説明したように、樹脂組成物の上に発光素子104を載置した後に、少なくとも樹脂組成物の一部が揮発する温度で加熱する。
さらに、これら絶縁性、導電性のダイボンド部材のうち、特に透光性のダイボンド部材を用いる場合は、その中に発光素子104からの光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光部材を含有させることもできる。
封止部材108は、基体101の凹部109に載置された発光素子104やワイヤ106等を、塵芥、水分や外力等から保護する部材であり、発光素子104からの光を透過可能な透光性を有するものが好ましい。封止部材108の材料としては、具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等を挙げることができる。このような材料に加え、例えば、着色剤、光拡散剤、フィラー、波長変換部材(蛍光部材)等を含有させることもできる。
ワイヤ106は、発光素子104の電極端子104c(図4参照)と、基体101の凹部109に配される導電部材102A,102Bとを銀含有金属103を介して接続するものである。ワイヤ106の材料は、金、銅、白金、アルミニウム等の金属およびそれらの合金が挙げられる。特に、熱抵抗等に優れた金を用いることが好ましい。
封止部材108中に、波長変換部材として発光素子104からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有する光を発する蛍光部材を含有させることもできる。蛍光部材としては、発光素子104からの光を、より長波長に変換させるものの方がよい。蛍光部材は、1種の蛍光物質等を単層で形成してもよいし、2種以上の蛍光物質等が混合された単層を形成してもよいし、1種の蛍光物質等を含有する単層を2層以上積層させてもよいし、2種以上の蛍光物質等がそれぞれ混合された単層を2層以上積層させてもよい。
蛍光物質は、例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体を用いることができる。より具体的には、大別して下記(D1)〜(D3)にそれぞれ記載された中から選ばれる少なくともいずれか1以上であることが好ましい。
(D1)Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活される、アルカリ土類ハロゲンアパタイト、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン、アルカリ土類金属アルミン酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩等の蛍光体
(D2)Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される、希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、アルカリ土類金属希土類ケイ酸塩等の蛍光体
(D3)Eu等のランタノイド系元素で主に賦活される、有機または有機錯体等の蛍光体
(D21)Y3Al5O12:Ce
(D22)(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce
(D23)Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce
(D24)(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce
本実施形態においては、発光素子104として発光ダイオードを用いることが好ましい。発光素子104は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色(波長430nm〜490nmの光)や緑色(波長490nm〜570nmの光)の発光素子を用いる場合には、ZnSeや窒化物系半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaPを用いたものを用いることができる。また、赤色(波長620nm〜750nmの光)の発光素子としては、GaAlAs、AlInGaP等を用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数等は目的に応じて適宜選択することができる。
発光素子104の下面(裏面)に成膜することができる金属膜は、例えば、図4に示す反射層121、バリア層122、接着層123等として機能させることができる。
反射層121は、発光素子104によって発光した光を効率的に基板104aや積層半導体構造104bの内部に反射させる層である。このようにすることで、発光素子104の別の露出端面から光を外部に取り出すことができる。具体的な材料としては、Ag、Al、Rh、Pt,Pd等を用いることが好ましい。例えば銀または銀合金を用いると、反射率が高く、光取り出しの良好な素子を得ることができる。
101 基体
101A 基体露出部
101B 凹部の側壁
101C 基体の上面
102A、102B 導電部材
103 銀含有金属
104 発光素子
104a 基板
104b 積層半導体構造
104c 電極端子
105 保護素子
106 ワイヤ
107 カソードマーク
108 封止部材
109 凹部
110 絶縁部材
111 樹脂組成物
112 金属層
121 反射層
122 バリア層
123 接着層
131 ピンホール
Claims (9)
- 基体と、
前記基体に設けられた導電部材と、
前記導電部材の少なくとも一部に設けられた銀含有金属と、
前記基体上に載置された発光素子と、
前記発光素子および前記銀含有金属の表面において、一部を被覆する絶縁部材と、前記絶縁部材が形成されていない部位を被覆するように設けられる銀以外の金属を含む金属層と、
を備えることを特徴とする発光装置。 - 前記導電部材の電極となる部位と前記発光素子の電極端子とを電気的に接続するワイヤを有し、前記ワイヤの上面に前記絶縁部材が形成されており、前記ワイヤの下面に前記金属層が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記ワイヤの下面に形成される金属層の反射率は、430nm〜490nmの波長域の光に対して50%以上であることを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
- 前記発光素子及び前記ワイヤをさらに被覆する封止部材を備えることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の発光装置。
- 前記発光素子の下面側に、当該発光素子の下面よりも面積が小さい反射層を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の発光装置。
- 基体と、
前記基体に設けられた導電部材と、
前記基体上に載置された発光素子と、
前記導電部材の電極となる部位と前記発光素子の電極端子とを電気的に接続するワイヤと、
前記発光素子および前記ワイヤを上から被覆するように設けられた絶縁部材と、
前記発光素子および前記ワイヤの表面において前記絶縁部材が形成されていない部位を被覆するように設けられる銀以外の金属を含む金属層と、
を備えることを特徴とする発光装置。 - 前記金属層は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、クロム、ニッケル、チタン、亜鉛からなる群から選択された金属またはその金属を少なくとも含む合金であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の発光装置。
- 銀含有金属で少なくとも一部が被覆された導電部材が設けられた基体に発光素子を接合するダイボンディング工程と、
前記発光素子および前記銀含有金属の表面の一部に絶縁部材を形成する絶縁部材形成工程と、
前記絶縁部材が形成されていない部位を被覆するように銀以外の金属を含む金属層を電解めっきにより形成する金属層形成工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記ダイボンディング工程の後に、前記銀含有金属を介して前記導電部材の電極となる部位と前記発光素子の電極端子とをワイヤにより電気的に接続するワイヤボンディング工程を有し、
前記絶縁部材形成工程において、前記発光素子、前記銀含有金属および前記ワイヤを上から被覆するように絶縁部材を形成し、
前記金属層形成工程において、前記発光素子、前記銀含有金属および前記ワイヤの表面において前記絶縁部材が形成されていない部位を被覆するように銀以外の金属を含む金属層を電解めっきにより形成することを特徴とする請求項8に記載の発光装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009255633A JP5413137B2 (ja) | 2009-11-09 | 2009-11-09 | 発光装置および発光装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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