JP2012019062A - 発光半導体装置、実装基板及びそれらの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極がリードの電極にフリップチップ方式で接続され、素子とリードフレームとの間隙部がアンダーフィル材で充填硬化されていると共に、上記発光半導体素子及びリフレクターの表面を覆って０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする発光半導体装置。
【効果】本発明によれば、ガス透過性を大幅に改善することでリフレクターの反射率低下を防止し、腐食性ガスの侵入による腐食を防止することができ、これにより長期の信頼性を確保した発光半導体装置を提供することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、ガス透過性を大幅に改善することでリフレクターの反射率低下に伴う輝度の低下を防止し得、また腐食性ガスの侵入による腐食を防止し得て、長期の信頼性を確保した発光半導体装置及びその製造方法、並びに該発光半導体装置が実装された実装基板及びその製造方法に関するものである。
従来、光半導体素子を封止するために、エポキシ樹脂組成物やシリコーン樹脂組成物が広く用いられている。この種の樹脂組成物は、通常、キャスティング、トランスファー成形等により、光半導体素子が配置された金型に流しこみ硬化させることにより、光半導体素子を封止する。
近年、ＬＥＤの輝度アップ、及びパワーアップに伴い、エポキシ樹脂の変色劣化の問題が起こっている。特に、透明エポキシ樹脂は、青色光や紫外線により黄変するため素子の寿命を短くするという問題があった。
特開２００８−１０５９１号公報（特許文献１）では、銀メッキ表面をＨ2Ｓの透過性の低い樹脂にて薄膜コートすることにより銀面の硫化を防ぐ装置を提案しているが、有機樹脂では光、熱に弱く長期の信頼性に劣る問題点があった。特開２００９−３３１０７号公報（特許文献２）では、Ｓｉ−Ｎ結合を必須とするガラス膜により金属反射部分をコートする装置を提案しているが、Ｓｉ−Ｎ結合をもつガラスは完全に反応が済んでいないことから不安定であり、加水分解等による経時変化等により硬化被膜の柔軟性が低下しミクロクラック等が発生し、パッケージへのダメージやバリア性が低下するという問題があった。
そこで、耐熱性及び耐光性に優れたシリコーン樹脂が使用されるようになっているが、エポキシ樹脂に比べ硬化した樹脂のガス透過性が大きい上、強度が弱いという問題があった。このため、高硬度ゴム状シリコーン樹脂を封止用途に使用したものが提案されている（特開２００２−３１４１３９号公報：特許文献３、特開２００２−３１４１４３号公報：特許文献４）。
しかし、これらの高硬度シリコーン樹脂は接着性が乏しく、ケース型の発光半導体装置、即ち、セラミックス及び／又はプラスチック筐体内に発光素子を配置し、その筐体内部をシリコーン樹脂で充填した装置では、−４０〜１２０℃での熱衝撃試験で、シリコーン樹脂が筐体のセラミックスやプラスチックから剥離してしまう問題点があった。
また、高硬度ゴム状シリコーン樹脂でも、ガスの透過性はエポキシ樹脂等に比べ大きく、窒素酸化物やイオウ酸化物等の腐食性ガスがシリコーン樹脂を透過し、リフレクター表面の銀メッキ部と反応する。その結果、光反射率が低下し輝度低下の原因となった。
一方、耐熱衝撃性を増すために、エポキシ基を有するシリコーン樹脂が提案されている（特開平７−９７４３３号公報：特許文献５）。しかし、該シリコーン樹脂は、エポキシ基を有するシランと、シラノールとを縮合させて合成されるものであり、その硬化物の弾性率が低くかつ脆い。そのため、この種の樹脂で封止したＬＥＤは、温度サイクル試験において樹脂にクラックが入りやすいという問題があった。
これを解決するものとして、エポキシ樹脂と、エポキシ環を少なくとも２つ有するシルセスキオキサンを含む組成物（特開２００５−２６３８６９号公報：特許文献６）、及び、エポキシ樹脂とイソシアヌル酸誘導体基を有するシリコーン樹脂を含む組成物（特開２００４−９９７５１号公報：特許文献７）が知られている。しかし、これらのいずれも、硬化物の温度サイクル試験での耐クラック性が満足のいくものとはいえない。
特開２００８−１０５９１号公報 特開２００９−３３１０７号公報 特開２００２−３１４１３９号公報 特開２００２−３１４１４３号公報 特開平７−９７４３３号公報 特開２００５−２６３８６９号公報 特開２００４−９９７５１号公報
本発明は、上記問題点を改善するためになされたもので、ガス透過性を大幅に改善することでリフレクターの反射率低下に伴う輝度の低下を防止し、腐食性ガスの侵入による腐食を防止することができ、これにより長期の信頼性を確保した発光半導体装置及びその製造方法並びに該発光半導体装置を実装した実装基板及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、ポリシラザンを硬化させることによって形成される酸化ケイ素硬化被膜により発光半導体素子、それにリフレクターや導電細線あるいはこれらを封止する封止樹脂の表面を被覆することによってガス透過性が顕著に改善され、上記目的が効果的に達成されることを知見し、本発明をなすに至った。
従って、本発明は、下記のガス透過性を改善した発光半導体装置、発光半導体装置を実装した実装基板、及びそれらの製造方法を提供する。
請求項１：
発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極がリードの電極にフリップチップ方式で接続され、素子とリードフレームとの間隙部がアンダーフィル材で充填硬化されていると共に、上記発光半導体素子及びリフレクターの表面を覆って０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする発光半導体装置。
請求項２：
更に、上記発光半導体素子が透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止された請求項１記載の発光半導体装置。
請求項３：
発光半導体素子用リフレクターに収容され、ダイボンド材でダイパッドに固定された発光半導体素子の電極とリード電極とが導電細線で接続され、かつ上記発光半導体素子、導電細線及びリフレクターの表面を覆って０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする発光半導体装置。
請求項４：
更に、上記発光半導体素子が透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止された請求項３記載の発光半導体装置。
請求項５：
発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極がリードの電極にフリップチップ方式で接続され、素子とリードフレームとの間隙部がアンダーフィル材で充填硬化され、更に上記発光半導体素子が透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止されていると共に、該封止樹脂及びリフレクターの表面を覆って０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする発光半導体装置。
請求項６：
発光半導体素子用リフレクターに収容され、ダイボンド材でダイパッドに固定された発光半導体素子の電極とリード電極とが導電細線で接続され、更に上記発光半導体素子及び導電細線が透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止されていると共に、該封止樹脂及びリフレクターの表面を覆って０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする発光半導体装置。
請求項７：
透明樹脂が、シリコーン樹脂を３０質量％以上含有するものである請求項２，４，５又は６記載の発光半導体装置。
請求項８：
透明樹脂が、熱硬化性エポキシ−シリコーン樹脂組成物の硬化物である請求項７記載の発光半導体装置。
請求項９：
酸化ケイ素硬化被膜が、パーハイドロポリシラザンを硬化することによって形成されたものである請求項１乃至８のいずれか１項記載の発光半導体装置。
請求項１０：
発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極がリードの電極にフリップチップ方式で接続され、素子とリードフレームとの間隙部がアンダーフィル材で充填硬化され、更に上記発光半導体素子が透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止された発光半導体装置が、実装基板上にリード電極を導電接合材料で接合することによって実装されていると共に、実装基板上の装置表面に０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする実装基板。
請求項１１：
発光半導体素子用リフレクターに収容され、ダイボンド材でダイパッドに固定された発光半導体素子の電極とリード電極とが導電細線で接続され、上記発光半導体素子及び導電細線を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止された発光半導体装置が、実装基板上にリード電極を導電接合材料で接合することによって実装されていると共に、実装基板上の装置表面に０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする実装基板。
請求項１２：
透明樹脂が、シリコーン樹脂を３０質量％以上含有するものである請求項１０又は１１記載の実装基板。
請求項１３：
透明樹脂が、熱硬化性エポキシ−シリコーン樹脂組成物の硬化物である請求項１２記載の実装基板。
請求項１４：
酸化ケイ素硬化被膜が、パーハイドロポリシラザンを硬化することによって形成されたものである請求項１０乃至１３のいずれか１項記載の実装基板。
請求項１５：
発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極をリードの電極にフリップチップ方式で接続し、素子とリードフレームとの間隙部をアンダーフィル材で充填硬化させた後、上記発光半導体素子及びリフレクターの表面を覆ってパーハイドロポリシラザン溶液を噴霧又は注型塗布し、パーハイドロポリシラザンを硬化させて０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜を形成することを特徴とする発光半導体装置の製造方法。
請求項１６：
更に、上記発光半導体素子を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止する請求項１５記載の製造方法。
請求項１７：
発光半導体素子用リフレクターに収容され、ダイボンド材でダイパッドに固定された発光半導体素子の電極とリード電極とを導電細線で接続した後、上記発光半導体素子、導電細線及びリフレクターの表面を覆ってパーハイドロポリシラザン溶液を噴霧又は注型塗布し、パーハイドロポリシラザンを硬化させて０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜を形成することを特徴とする発光半導体装置の製造方法。
請求項１８：
更に、上記発光半導体素子を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止する請求項１７記載の製造方法。
請求項１９：
発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極をリードの電極にフリップチップ方式で接続し、素子とリードフレームとの間隙部をアンダーフィル材で充填硬化させた後、上記発光半導体素子を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止し、次いで該封止樹脂及びリフレクターの表面を覆ってパーハイドロポリシラザン溶液を噴霧又は注型塗布し、パーハイドロポリシラザンを硬化させて０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜を形成することを特徴とする発光半導体装置の製造方法。
請求項２０：
発光半導体素子用リフレクターに収容され、ダイボンド材でダイパッドに固定された発光半導体素子の電極とリード電極とを導電細線で接続した後、上記発光半導体素子及び導電細線を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止し、次いで該封止樹脂及びリフレクターの表面を覆ってパーハイドロポリシラザン溶液を噴霧又は注型塗布し、パーハイドロポリシラザンを硬化させて０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜を形成することを特徴とする発光半導体装置の製造方法。
請求項２１：
透明樹脂が、シリコーン樹脂を３０質量％以上含有するものである請求項１６、１８、１９又は２０記載の製造方法。
請求項２２：
透明樹脂が、熱硬化性エポキシ−シリコーン樹脂組成物の硬化物である請求項２１記載の製造方法。
請求項２３：
発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極をリードの電極にフリップチップ方式で接続し、素子とリードフレームとの間隙部をアンダーフィル材で充填硬化させた後、上記発光半導体素子を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止し、得られた発光半導体装置を実装基板上にリード電極を導電接合材料で接合して実装し、次いで実装基板上の装置表面にパーハイドロポリシラザン溶液を噴霧又は注型塗布し、パーハイドロポリシラザンを硬化させて０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜を形成することを特徴とする実装基板の製造方法。
請求項２４：
発光半導体素子用リフレクターに収容され、ダイボンド材でダイパッドに固定された発光半導体素子の電極とリード電極とを導電細線で接続した後、上記発光半導体素子及び導電細線を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止し、得られた発光半導体装置を実装基板上にリード電極を導電接合材料で接合して実装し、次いで実装基板上の装置表面にパーハイドロポリシラザン溶液を噴霧又は注型塗布し、パーハイドロポリシラザンを硬化させて０．０５〜１０μｍの酸化ケイ素硬化被膜を形成することを特徴とする実装基板の製造方法。
請求項２５：
透明樹脂が、シリコーン樹脂を３０質量％以上含有するものである請求項２３又は２４記載の製造方法。
請求項２６：
透明樹脂が、熱硬化性エポキシ−シリコーン樹脂組成物の硬化物である請求項２３記載の製造方法。
本発明によれば、ガス透過性を大幅に改善することでリフレクターの反射率低下を防止し、腐食性ガスの侵入による腐食を防止することができ、これにより長期の信頼性を確保した発光半導体装置を提供することができる。
代表的なリフレクターの構造を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。 フリップチップ方式で素子をリードフレーム上に接合した態様を示す断面図である。 パーハイドロポリシラザンを塗布し酸化ケイ素硬化被膜を形成した第１の態様を示す発光半導体装置の断面図である。 リフレクターの凹部に透明封止材を注型硬化した第２の態様を示す発光半導体装置の断面図である。 リフレクターの凹部に透明封止材を注型硬化後、パーハイドロポリシラザンを塗布し硬化した第３の態様を示す発光半導体装置の断面図である。 金線で結線した別の態様の発光半導体装置の断面図である。 金線で素子電極とリード電極を接続後、パーハイドロポリシラザンを塗布し硬化させた第４の態様を示す発光半導体装置を示す断面図である。 リフレクター凹部に透明封止材を注型し硬化させた第５の態様を示す発光半導体装置を示す断面図である。 実装基板上に発光半導体装置を実装後、パーハイドロポリシラザンを塗布し硬化させた発光半導体搭載実装基板の一例を示す断面図である。
本発明に係る発光半導体装置は、発光半導体素子用リフレクターと、発光半導体素子と、リードフレームとを有する。
光半導体素子用リフレクターは、発光半導体素子を実装するためのダイパッドと、発光半導体素子電極と外部電極とを接続するためのリードを有する金属リードフレームのリードとの間の空隙部分を有機樹脂で充填した平面状、あるいはパッド表面とリードの先端表面部分が露出した底面をなす凹形状であるものである。
一般に表面銀メッキ銅のリードフレームをＰＰＡ（ポリフタルアミド）樹脂で成形した図１で示されるものが代表的なものである。光反射率を高めるため、リフレクターの底面や側面もまた銀でメッキされている。なお、図１において、１はリフレクター、２はリードフレームを示す。
この種のリフレクターを用い、青色ＬＥＤ等の発光半導体素子をリフレクターのダイパッド上に金属や樹脂ダイボンド材を用いて接合する。更に、最近ではフリップチップ方式でＬＥＤ素子にハンダボールや金バンプ等を取り付け、ボールやバンプを介して素子をパッドとリード電極に接合する方法も多く採用されている。
図２，３は、上記フリップチップ方式による本発明の一実施形態を示すもので、図１で示されるリフレクター１に収容された発光半導体素子１０の電極とリードフレーム２，２におけるリード電極とをハンダや金、金／錫、あるいは他の金属のボール１２を介してフリップチップ方式で接続し、発光半導体素子１０を接合する。接合後、発光半導体素子１０下部の間隙にシリコーンやエポキシ樹脂系アンダーフィル材１４を侵入させ、隙間を充填し、熱で硬化させる（図２）。
アンダーフィル材が硬化した後、パーハイドロポリシラザン溶液を発光半導体素子１０、リフレクター１の表面を覆うようにスプレー塗布や注型する。その後、１８０〜２５０℃の温度で溶剤の揮散と酸化硬化反応を行い、酸化ケイ素被膜１６を形成する。被膜１６の厚みは０．０５〜１０μｍ、望ましくは０．１〜５μｍである（図３）。
図３で示される発光半導体装置は、リフレクターの凹部に透明樹脂を注型する必要もない。この発光半導体装置は、発光素子上には透明樹脂が存在しないことから、近紫外領域の光を発する発光半導体素子用として非常に有益なものである。
青色ＬＥＤを使用し、白色に変換する場合は、発光素子表面に蛍光体を含有するシリコーンや蛍光体を含有するセラミックス基板を貼り合わせた後、パーハイドロポリシラザンを塗布すればよい。
また、図３の発光半導体装置を作製した後、凹部に透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂１８を注型、硬化させることで、図４の発光半導体装置を製造することができる。例えば、透明樹脂１８が付加硬化型のシリコーン樹脂組成物の場合は、１００〜１５０℃の温度で３０分〜２時間硬化させることで、信頼性に優れた発光半導体装置が得られる。
更に、異なる製造工程で製造できる発光半導体装置として、図５の装置も例示できる。この方法は図２で示されるように、発光半導体素子１０をフリップチップ方式でリフレクター１のリードフレーム２，２上に接合した後、図４で使用した透明樹脂１８を図４同様にリフレクターの凹部に注型し硬化させる。透明樹脂１８が硬化後、パーハイドロポリシラザンやその溶液をスプレー塗布や刷毛塗り等の方法で発光半導体装置の表面に塗布し、熱や湿気等でパーハイドロポリシラザンを硬化させて透明樹脂１８、リフレクター１表面に酸化ケイ素の被膜１６を作製する（図５）。
図６は、上記フリップチップ方式とは異なり、発光素子電極とリード電極とを金線等の導電細線で結合する場合の態様を示す。即ち、リフレクター１のリードフレーム２上に発光半導体素子１０を熱硬化性のエポキシダイボンド材やシリコーンダイボンド材等を用いて接着固定する（ダイパッド２０）。その後、金線２２で素子電極とリード電極を結線し、導通させる（図６）。
図６の発光半導体装置表面にパーハイドロポリシラザンやその溶液を塗布し、硬化させて酸化ケイ素被膜１６を生成させる（図７）。必要により、その後透明樹脂や蛍光体を含有する透明樹脂１８を図７の凹部に注型し、硬化させ、発光半導体装置を作製する（図８）。
更に、基板に実装した状態でもパーハイドロポリシラザンやその溶液を使用して酸化ケイ素被膜を生成させることができる。図９にその例を示した。
なお、図示していないが、図５の場合と同様に、図６の状態において、透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂により発光素子、金線を樹脂封止した後、この封止樹脂、リフレクターの表面に酸化ケイ素被膜を形成するようにしてもよい。
図９は複数の発光半導体装置を実装基板上に実装した態様を示すもので、この例にあっては、図２の発光半導体装置の凹部に透明樹脂１８を流し込み、硬化させた発光半導体装置を有機基板やセラミックス基板等の実装基板３０上にハンダ３２を使用して実装する。その後、発光装置が多数実装されている実装基板上にパーハイドロポリシラザンやその溶液をスプレー等で均一に塗布し硬化させる。これにより硬化後は基板やパッケージ上に酸化ケイ素被膜１６が形成された発光半導体装置を実装した基板を容易に作製することができる。
なお、発光半導体装置として図２のものを用いる代りに図６のものを用い、図９の場合と同様にして実装基板を作製することもできる。
ここで、本発明で使用するパーハイドロポリシラザンとは、原料であるジクロルシランとアンモニアガスを反応させることで得られる下記構造を有するものである。
−（ＳｉＨ2ＮＨ）−
より具体的には、下記構造にて表すことができる。
Figure 2012019062
このパーハイドロポリシラザンの重合度あるいは分子量は適宜選定されるが、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算重量平均分子量が１００〜３０，０００であることが好ましい。
このパーハイドロポリシラザンとしては市販品を用いることができ、例えばＡＺエレクトロニックマテリアルズ（株）製アクアミカ（Ａｑｕａｍｉｃａ）等を使用することができる。
このパーハイドロポリシラザンを脱水処理した有機溶剤やシリコーン系溶剤と混合して使用する。パーハイドロポリシラザンの濃度としては形成する膜厚にもよるが、０．１〜３０質量％の濃度としたほうがよく、０．０５〜１０μｍ程度の膜厚の酸化被膜を作製するには０．１〜３０質量％の濃度にしたものを使用する。
なお、使用する溶剤としては、極性溶剤、例えばエーテル誘導体、ケトン系溶剤やテトラメチルジシロキサン、オクタメチルテトラシクロシロキサン等の環状シロキサンなどが使用可能である。これら溶剤の中でもジブチルエーテルが望ましい。
塗布方法としては、発光半導体装置上に刷毛やスプレーガン又は注型等で容易に塗布コートできる。また、パーハイドロポリシラザンを原料として使用することから、通常のシランカップリング剤やテトラメトキシシラン等を用いてケイ素含有被膜を生成する場合に対し、硬化時の収縮応力も少なく、クラック等も入らない良好な被膜が得られる。また、パーハイドロポリシラザンを使用することで、硬化した透明樹脂であるシリコーン樹脂、発光素子表面、リフレクター表面等に対する接着も強く、硬化被膜の硬さも硬く、鉛筆硬度で８Ｈ以上の強固な被膜が得られる。
パーハイドロポリシラザンの硬化方法としては、以下の反応で空気中の水分と反応することで硬化させる方法や、１５０〜２５０℃の熱をかけて硬化させる方法で容易に良質な酸化ケイ素の薄膜が生成できる。
Figure 2012019062
次に、封止材料として使用する透明樹脂としては、シリコーン樹脂、更にはシリコーン樹脂と有機樹脂の混成樹脂等が例示される。
シリコーン樹脂としては、縮合硬化型や付加硬化型の熱硬化性シリコーン樹脂組成物を代表的なものとして例示することができる。
縮合硬化型のシリコーン樹脂組成物としては、下記平均組成式（１）
Ｒ1 aＳｉ（ＯＲ2）b（ＯＨ）cＯ(4-a-b-c)/2 （１）
（式中、Ｒ1は同一又は異種の炭素数１〜２０の一価炭化水素基等の有機基、Ｒ2は同一又は異種の炭素数１〜４の一価炭化水素基等の有機基を示し、０．８≦ａ≦１．５、０≦ｂ≦０．３、０．００１≦ｃ≦０．５、０．８０１≦ａ＋ｂ＋ｃ＜２を満たす数である。）
で示されるようなシリコーン樹脂（オルガノポリシロキサン）が用いられ、これに縮合触媒等を配合した公知の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を使用することができる。
付加硬化型シリコーン樹脂組成物は、ビニル基を含有するシリコーン樹脂（オルガノポリシロキサン）、硬化剤としてヒドロシリル基を有するシリコーン樹脂（オルガノハイドロジェンポリシロキサン）、白金触媒を含むシリコーン樹脂組成物を挙げることができる。
混成樹脂としては、トリアジン誘導体エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、酸無水物、硬化促進剤からなる熱硬化性エポキシ−シリコーン樹脂組成物が硬化性に優れ、耐熱性、耐光性に優れると共に、良好な強度を有することから望ましい。
更に、本発明は成形性や良好な硬化物物性を得るために、予めエポキシ樹脂及び／又は一分子中に少なくとも１個のエポキシ基を有するシリコーン樹脂と酸無水物とを予め予備反応させ重合度を高めたものを使用することもできる。
耐熱性や耐光性、強度の面からシリコーン成分と有機樹脂成分の質量比率は２０／８０〜８０／２０の範囲のものが望ましい。
本発明に係る透明樹脂には、後述する蛍光体の他に無機充填剤を含有させることができる。無機充填剤としては、溶融シリカ粉末、結晶シリカ粉末、アエロジルのような微粉末シリカ、微粉末アルミナ、球状の溶融シリカやクリストバライト、アルミナ粉末、ガラス粉末等が代表的なものである。これら粉末の平均粒径としては、２〜１０μｍ程度のものが望ましい。微粉末シリカや微粉末アルミナは蛍光体等の沈降防止のために組成物中１〜１０質量％使用したほうがよい。酸化チタン微粉末のような光散乱剤等を添加することもできる。なお、この平均粒径は、例えばレーザー光回折法等の分析手段を使用した粒度分布計により、重量平均値（メジアン径）として求めることができる。
また、本発明の樹脂組成物に波長変更するための蛍光体を添加することもできる。
例えば、青色ＬＥＤを用いて白色化するために各種公知の蛍光体粉末を添加することができる。代表的な黄色蛍光体として一般式Ａ3Ｂ50Ｏ12：Ｍ（式中、成分Ａは、Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｌａ，Ｌｕ，Ｓｅ及びＳｍからなるグループからなる少なくとも１つの元素を有し、成分Ｂは、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎからなるグループからなる少なくとも１つの元素を有し、成分ＭはＣｅ，Ｐｒ，Ｅｕ，Ｎｄ及びＥｒからなるグループからなる少なくとも１つの元素を有する）のガーネットのグループからなる蛍光体粒子を含有するのが特に有利である。青色光を放射する発光ダイオードチップを備えた白色光を放射する発光ダイオード素子用に蛍光体として、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体及び／又は（Ｙ，Ｇｄ、Ｔｂ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体が適している。その他の蛍光体として、例えば、ＣａＧａ2Ｓ4：Ｃｅ3+及びＳｒＧａ2Ｓ4：Ｃｅ3+、ＹＡｌＯ3：Ｃｅ3+，ＹＧａＯ3：Ｃｅ3+、Ｙ（Ａｌ，Ｇａ）Ｏ3：Ｃｅ3+、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｃｅ3+等が挙げられる。また、混合色光を作製するためにはこれらの蛍光体の他に希土類でドープされたアルミン酸塩や希土類でドープされたオルトケイ酸塩等が適している。青色発光ダイオード（ＬＥＤ）の封止樹脂として使用し、白色化する場合は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系（ＹＡＧ）、ナイトライドシリケート類、更に希土類でドープされたチオガレート等の蛍光体を含有してもよい。蛍光体の含有量については限定されないが、組成物中１〜３０質量％の範囲内が望ましい。特に望ましくは５〜２０質量％である。
上記のようにポリシラザンを硬化させた０．０５μｍ以上の酸化ケイ素被膜を有する発光半導体装置は、ＳＯxやＮＯx等の腐食性ガスの透過を抑制することから、リフレクターの銀メッキ部の硫化銀等の生成が抑制され、輝度低下を防止することができる。
また、シリコーン樹脂の硬化物表面は粘着性があり、ゴミの付着や発光半導体装置同士が固着するといった不具合が発生している。しかし、本発明のポリシラザンを用いて発光半導体装置表面に酸化ケイ素被膜を作製したものは、この種の不具合が全く発生しないものである。
以下、本発明について実施例で詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
［実施例１］
熱硬化性シリコーン樹脂組成物（ＳＷＣ７２００Ｔ、信越化学工業（株）製）で成形した図１の構造のリフレクターに青色ＬＥＤをシリコーンダイボンド剤（ＫＪＲ−６３２ＤＡ−１、信越化学工業（株）製）を用いて固定し、１５０℃で１時間加熱することで発光素子をダイパッド状に固着させた。
その後、金線で素子とリード先端を電気的に接続した（図６）。その後、透明なシリコーン樹脂組成物（ＬＰＳ−３４１０、信越化学工業（株）製）にＹＡＧ系蛍光体を５質量％配合したシリコーン樹脂組成物をポッティングによりリフレクターの凹部に流し込み、１２０℃で１時間、更に１５０℃で２時間加熱硬化させることで封止した。
得られた発光半導体装置をパーハイドロポリシラザン（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ（株）の商品名：アクアミカ）を２５質量％含有するテトラブチルエーテル溶液でスプレー塗布した。塗布後、発光半導体装置を２００℃で２０分処理し、硬化させることで、クラックのない透明な酸化ケイ素被膜を形成させた。膜厚は約１μｍであった。これを発光半導体装置Ｎｏ．１とした。
［比較例１］
実施例１で作製したパーハイドロポリシラザンで処理をしていない発光半導体装置をＮｏ．２とした。
［実施例２］
熱硬化性シリコーン樹脂組成物（ＳＷＣ７２００Ｔ、信越化学工業（株）製）で成形した図１の構造のリフレクターに青色ＬＥＤを金バンプを介して図２のように接続した。接続後、平均粒径が５μｍの球状シリカを５０質量％含有するシリコーン樹脂組成物（製品名、信越化学工業（株）製）を素子と基板の間隙に流し込み、１２０℃で１時間硬化させた。シリコーン樹脂組成物が硬化した後、リフレクター凹部にパーハイドロポリシラザン（アクアミカ）を２５質量％含有するテトラブチルエーテル溶液を流し込み、１８０℃で３０分硬化させた。その後、再度パーハイドロポリシラザン溶液を流し込み、１８０℃で１時間硬化させることで、膜厚平均２μｍのクラックのない透明な酸化ケイ素被膜を生成した（図３）。これを発光半導体装置Ｎｏ．３とした。
［実施例３］
Ｎｏ．３の発光半導体装置を用い、凹部に実施例１で使用した付加型シリコーン樹脂組成物をポッティングによりリフレクターの凹部に流し込み、１２０℃で１時間、更に１５０℃で２時間加熱硬化させることで封止した（図４）。これを発光半導体装置Ｎｏ．４とした。
［実施例４］
フリップチップ方式で素子をリードフレーム上に接合した後（図２）、実施例１で使用した付加型シリコーン樹脂組成物をポッティングによりリフレクターの凹部に流し込み、１２０℃で１時間、更に１５０℃で２時間加熱硬化させることで封止した。
得られた発光半導体装置をパーハイドロポリシラザン（アクアミカ）を２５質量％含有するテトラブチルエーテル溶液でスプレー塗布した。塗布後、発光半導体装置を２００℃で２０分処理し、硬化させることでクラックのない透明な酸化ケイ素被膜を形成させた（図５）。膜厚は約１μｍであった。これを発光半導体装置Ｎｏ．５とした。
［実施例５］
フリップチップ方式で素子をリードフレーム上に接合した後（図２）、実施例１で使用した付加型シリコーン樹脂組成物をポッティングによりリフレクターの凹部に流し込み、１２０℃で１時間、更に１５０℃で２時間加熱硬化させることで封止した。
得られた３個の発光半導体装置をセラミックス製実装基板上にハンダを使用し、リフレクターの電極と基板電極を接続させた。その後、パーハイドロポリシラザン（アクアミカ）を２５質量％含有するテトラブチルエーテル溶液でスプレー塗布した。塗布後、発光半導体装置を２００℃で２０分処理し、硬化させることでクラックのない透明な酸化ケイ素被膜を形成させた（図９）。膜厚は約１μｍであった。これを発光半導体装置Ｎｏ．６とした。
［実施例６］
タック性試験
実施例１と比較例１の発光半導体装置Ｎｏ．１とＮｏ．２を用い、シリコーン樹脂表面のタック性を比較した。評価方法は粒度１μｍのアルミニウム粉末５ｇをそれぞれの発光半導体装置上に振りかけて、シリコーン樹脂表面に付着した度合いで行った。
パーハイドロポリシラザン（アクアミカ）で表面に酸化被膜を形成させたＮｏ．１は全くアルミニウム粉末が付着しないのに対し、Ｎｏ．２は表面全体に粉末が付着した。
［実施例７］
耐硫化試験結果
密閉することができるガラス容器（３０ｃｍ×１０ｃｍ×１５ｃｍ）中に実施例１〜５、比較例１で製造した発光半導体装置、及び硫化アンモニウム４０グラムと水４０グラムを入れて、室温で４８時間放置し、銀メッキ表面の変色状態を観察した。
実施例１〜５で製造した発光半導体装置Ｎｏ．１、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６はいずれも銀メッキ表面は全く変色しないが、Ｎｏ．２は黒色に変色していた。
１ リフレクター
２ リードフレーム
１０ 発光半導体素子
１２ ボール
１４ アンダーフィル材
１６ 酸化ケイ素被膜
１８ 透明樹脂
２０ ダイパッド
２２ 金線
３０ 実装基板
３２ ハンダ

Claims (26)

  1. 発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極がリードの電極にフリップチップ方式で接続され、素子とリードフレームとの間隙部がアンダーフィル材で充填硬化されていると共に、上記発光半導体素子及びリフレクターの表面を覆って０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする発光半導体装置。
  2. 更に、上記発光半導体素子が透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止された請求項１記載の発光半導体装置。
  3. 発光半導体素子用リフレクターに収容され、ダイボンド材でダイパッドに固定された発光半導体素子の電極とリード電極とが導電細線で接続され、かつ上記発光半導体素子、導電細線及びリフレクターの表面を覆って０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする発光半導体装置。
  4. 更に、上記発光半導体素子が透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止された請求項３記載の発光半導体装置。
  5. 発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極がリードの電極にフリップチップ方式で接続され、素子とリードフレームとの間隙部がアンダーフィル材で充填硬化され、更に上記発光半導体素子が透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止されていると共に、該封止樹脂及びリフレクターの表面を覆って０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする発光半導体装置。
  6. 発光半導体素子用リフレクターに収容され、ダイボンド材でダイパッドに固定された発光半導体素子の電極とリード電極とが導電細線で接続され、更に上記発光半導体素子及び導電細線が透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止されていると共に、該封止樹脂及びリフレクターの表面を覆って０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする発光半導体装置。
  7. 透明樹脂が、シリコーン樹脂を３０質量％以上含有するものである請求項２，４，５又は６記載の発光半導体装置。
  8. 透明樹脂が、熱硬化性エポキシ−シリコーン樹脂組成物の硬化物である請求項７記載の発光半導体装置。
  9. 酸化ケイ素硬化被膜が、パーハイドロポリシラザンを硬化することによって形成されたものである請求項１乃至８のいずれか１項記載の発光半導体装置。
  10. 発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極がリードの電極にフリップチップ方式で接続され、素子とリードフレームとの間隙部がアンダーフィル材で充填硬化され、更に上記発光半導体素子が透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止された発光半導体装置が、実装基板上にリード電極を導電接合材料で接合することによって実装されていると共に、実装基板上の装置表面に０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする実装基板。
  11. 発光半導体素子用リフレクターに収容され、ダイボンド材でダイパッドに固定された発光半導体素子の電極とリード電極とが導電細線で接続され、上記発光半導体素子及び導電細線を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止された発光半導体装置が、実装基板上にリード電極を導電接合材料で接合することによって実装されていると共に、実装基板上の装置表面に０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜が形成されてなることを特徴とする実装基板。
  12. 透明樹脂が、シリコーン樹脂を３０質量％以上含有するものである請求項１０又は１１記載の実装基板。
  13. 透明樹脂が、熱硬化性エポキシ−シリコーン樹脂組成物の硬化物である請求項１２記載の実装基板。
  14. 酸化ケイ素硬化被膜が、パーハイドロポリシラザンを硬化することによって形成されたものである請求項１０乃至１３のいずれか１項記載の実装基板。
  15. 発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極をリードの電極にフリップチップ方式で接続し、素子とリードフレームとの間隙部をアンダーフィル材で充填硬化させた後、上記発光半導体素子及びリフレクターの表面を覆ってパーハイドロポリシラザン溶液を噴霧又は注型塗布し、パーハイドロポリシラザンを硬化させて０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜を形成することを特徴とする発光半導体装置の製造方法。
  16. 更に、上記発光半導体素子を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止する請求項１５記載の製造方法。
  17. 発光半導体素子用リフレクターに収容され、ダイボンド材でダイパッドに固定された発光半導体素子の電極とリード電極とを導電細線で接続した後、上記発光半導体素子、導電細線及びリフレクターの表面を覆ってパーハイドロポリシラザン溶液を噴霧又は注型塗布し、パーハイドロポリシラザンを硬化させて０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜を形成することを特徴とする発光半導体装置の製造方法。
  18. 更に、上記発光半導体素子を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止する請求項１７記載の製造方法。
  19. 発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極をリードの電極にフリップチップ方式で接続し、素子とリードフレームとの間隙部をアンダーフィル材で充填硬化させた後、上記発光半導体素子を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止し、次いで該封止樹脂及びリフレクターの表面を覆ってパーハイドロポリシラザン溶液を噴霧又は注型塗布し、パーハイドロポリシラザンを硬化させて０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜を形成することを特徴とする発光半導体装置の製造方法。
  20. 発光半導体素子用リフレクターに収容され、ダイボンド材でダイパッドに固定された発光半導体素子の電極とリード電極とを導電細線で接続した後、上記発光半導体素子及び導電細線を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止し、次いで該封止樹脂及びリフレクターの表面を覆ってパーハイドロポリシラザン溶液を噴霧又は注型塗布し、パーハイドロポリシラザンを硬化させて０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜を形成することを特徴とする発光半導体装置の製造方法。
  21. 透明樹脂が、シリコーン樹脂を３０質量％以上含有するものである請求項１６、１８、１９又は２０記載の製造方法。
  22. 透明樹脂が、熱硬化性エポキシ−シリコーン樹脂組成物の硬化物である請求項２１記載の製造方法。
  23. 発光半導体素子用リフレクターに収容された発光半導体素子の電極をリードの電極にフリップチップ方式で接続し、素子とリードフレームとの間隙部をアンダーフィル材で充填硬化させた後、上記発光半導体素子を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止し、得られた発光半導体装置を実装基板上にリード電極を導電接合材料で接合して実装し、次いで実装基板上の装置表面にパーハイドロポリシラザン溶液を噴霧又は注型塗布し、パーハイドロポリシラザンを硬化させて０．０５〜１０μｍ厚さの酸化ケイ素硬化被膜を形成することを特徴とする実装基板の製造方法。
  24. 発光半導体素子用リフレクターに収容され、ダイボンド材でダイパッドに固定された発光半導体素子の電極とリード電極とを導電細線で接続した後、上記発光半導体素子及び導電細線を透明樹脂又は蛍光体を含有する透明樹脂で封止し、得られた発光半導体装置を実装基板上にリード電極を導電接合材料で接合して実装し、次いで実装基板上の装置表面にパーハイドロポリシラザン溶液を噴霧又は注型塗布し、パーハイドロポリシラザンを硬化させて０．０５〜１０μｍの酸化ケイ素硬化被膜を形成することを特徴とする実装基板の製造方法。
  25. 透明樹脂が、シリコーン樹脂を３０質量％以上含有するものである請求項２３又は２４記載の製造方法。
  26. 透明樹脂が、熱硬化性エポキシ−シリコーン樹脂組成物の硬化物である請求項２３記載の製造方法。
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