JP2013211462A - 発光ダイオード用封止樹脂フィルムおよび発光ダイオードパッケージ - Google Patents
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Abstract
【課題】より安価で取り扱いの容易な発光ダイオードの封止方法と、簡便に、かつ高いスループットで製造可能な発光ダイオードパッケージを提供する。
【解決手段】発光ダイオードパッケージにおいて、発光ダイオード全面を封止するための発光ダイオード用封止樹脂フィルムであって、少なくとも樹脂中に光反射物質を含む封止樹脂からなる封止樹脂層を有し、前記封止樹脂層における前記光反射物質の濃度ばらつきが±５％以内であることを特徴とする発光ダイオード用封止樹脂フィルムとする。
【選択図】図１
【解決手段】発光ダイオードパッケージにおいて、発光ダイオード全面を封止するための発光ダイオード用封止樹脂フィルムであって、少なくとも樹脂中に光反射物質を含む封止樹脂からなる封止樹脂層を有し、前記封止樹脂層における前記光反射物質の濃度ばらつきが±５％以内であることを特徴とする発光ダイオード用封止樹脂フィルムとする。
【選択図】図１
Description
本発明は、発光ダイオードパッケージにおいて、発光ダイオード全面を封止するための発光ダイオード用封止樹脂フィルム、およびこれを用いた発光ダイオードパッケージに関するものである。
近年、照明機器等の光源として、従来の白熱電球や蛍光灯などと比較して省電力かつ長寿命である発光ダイオードの重要が高まっている。とくに、従来の低輝度の発光ダイオードに代わり、自動車用ヘッドライトにも使用できる高輝度の白色発光ダイオードが開発されたことにより、その普及が急速に進んでいる。
このような発光ダイオードの例として、図９（ａ）に示す発光ダイオードパッケージ９０のように、光透過性基板９３の上に設けられた発光ダイオード９１を、金属製の缶９４に充填された封止樹脂９２で封止する発光ダイオードが挙げられる。発光ダイオード９１で発生した光は、缶９４により反射され、光透過性基板９３側から出射する。
また、発光ダイオードの例として、図９（ｂ）に示す発光ダイオードパッケージ１００のように、光透過性基板１０３の上に設けられた発光ダイオード１０１の周りに壁１０６を設け、壁１０６で区切られた区画内に封止樹脂１０４を充填し、光透過性基板１０３の対面に封止基板１０４を設ける。発光ダイオード１０１の上面には反射層１０５が設けられ、発光ダイオード１０１で発生した光は、反射層１０５または封止基板１０２により反射され、光透過性基板１０３側から出射する（例えば、特許文献１を参照）。
また、封止樹脂としては、高い光透過性や耐候性、低透水性等が要求されることから、一般に、シリコーン樹脂や特殊な透明エポキシ樹脂が使用されている（例えば、特許文献２を参照）。
しかしながら、図９（ａ）に示す発光ダイオードパッケージ９０では、缶９４を用いるため、缶９４へ封止樹脂９２を充填した後に発光ダイオード９１と貼り合わせる工程の作業性が悪いことや、缶９４を用いることから重量が重く、さらに薄型化が困難であるという問題点があった。
また、図９（ｂ）に示す発光ダイオードパッケージ１００では、壁１０６を形成する工程や、封止樹脂１０２を封入する際の作業が煩雑であるという問題点があった。
また、特許文献２に記載の封止樹脂では、近年需要の増加しつつある高輝度の白色ダイオードにおいては、光と熱によりエポキシ樹脂の劣化が起こりやすいという問題があり、通常は、とくに耐久性に優れるシリコーン樹脂が採用される。しかし、シリコーン樹脂は高価である上、常温での保存安定性が悪いため、必然的に発光ダイオードパッケージの製造コストが高くなるという問題があった。
また、図９（ｂ）に示す発光ダイオードパッケージ１００では、壁１０６を形成する工程や、封止樹脂１０２を封入する際の作業が煩雑であるという問題点があった。
また、特許文献２に記載の封止樹脂では、近年需要の増加しつつある高輝度の白色ダイオードにおいては、光と熱によりエポキシ樹脂の劣化が起こりやすいという問題があり、通常は、とくに耐久性に優れるシリコーン樹脂が採用される。しかし、シリコーン樹脂は高価である上、常温での保存安定性が悪いため、必然的に発光ダイオードパッケージの製造コストが高くなるという問題があった。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために、缶９４や壁１０６の内部に封止樹脂を充填する従来の発光ダイオードパッケージ９０の構造から脱却し、より安価で取り扱いの容易な発光ダイオードの封止方法を提供することを課題としている。さらに、本発明は、簡便に、かつ高いスループットで製造可能な発光ダイオードパッケージを提供することをも課題とする。
前述した目的を達するために、本願は以下の発明を提供する。
（１）発光ダイオードパッケージにおいて、発光ダイオード全面を封止するための発光ダイオード用封止樹脂フィルムであって、少なくとも樹脂中に光反射物質を含む封止樹脂からなる封止樹脂層を有し、前記封止樹脂層における前記光反射物質の濃度ばらつきが±５％以内であることを特徴とする発光ダイオード用封止樹脂フィルム。
（２）前記光反射物質は、酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、硫化亜鉛、炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも一つ以上の光反射物質であることを特徴とする（１）に記載の封止樹脂フィルム。
（３）前記光反射物質は、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、シリカゲルからなる群より選択される少なくとも一つ以上の吸湿性光反射物質であることを特徴とする（１）に記載の封止樹脂フィルム。
（４）前記光反射物質として、酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、硫化亜鉛、炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも一つ以上の光反射物質と、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、シリカゲルからなる群より選択される少なくとも一つ以上の吸湿性光反射物質の両方を有することを特徴とする（１）に記載の封止樹脂フィルム。
（５）前記吸湿性光反射物質の粒径１μｍ未満の粒径累積分布が９０％以下であることを特徴とする（３）〜（４）のいずれかに記載の封止樹脂フィルム。
（６）前記封止樹脂層における発光ダイオード接着面側に、樹脂中に光反射物質を０．０１質量％以下の濃度で含むバッファ層を有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の封止樹脂フィルム。
（７）前記封止樹脂層における発光ダイオード接着面の反対側に、ガスバリア層を有することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の封止樹脂フィルム。
（８）水蒸気透過性が０．１ｇ／（ｍ２・２４ｈｒ）以下であることを特徴とする（７）に記載の封止樹脂フィルム。
（９）厚さが５μｍ以上であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の封止樹脂フィルム。
（１０）各層における厚みばらつきが３μｍ以下であることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の封止樹脂フィルム。
（１１）光透過性基板と、前記光透過性基板上に形成された発光ダイオードと、前記光透過性基板の前記発光ダイオード側に対向するように配置された封止用基板と、前記光透過性基板と前記封止用基板との間を、前記発光ダイオードの全面を覆うように封止する（１）〜（１０）のいずれかに記載の封止樹脂フィルムと、を具備することを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
（１２）前記光透過性基板と前記発光ダイオードとの間に、波長変換材料またはカラーフィルターが設けられることを特徴とする（１１）に記載の発光ダイオードパッケージ。
（１３）前記波長変換材料または前記カラーフィルターが、接着力を有し、前記発光ダイオードを前記光透過性基板に固定することを特徴とする（１２）に記載に発光ダイオードパッケージ。
（１）発光ダイオードパッケージにおいて、発光ダイオード全面を封止するための発光ダイオード用封止樹脂フィルムであって、少なくとも樹脂中に光反射物質を含む封止樹脂からなる封止樹脂層を有し、前記封止樹脂層における前記光反射物質の濃度ばらつきが±５％以内であることを特徴とする発光ダイオード用封止樹脂フィルム。
（２）前記光反射物質は、酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、硫化亜鉛、炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも一つ以上の光反射物質であることを特徴とする（１）に記載の封止樹脂フィルム。
（３）前記光反射物質は、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、シリカゲルからなる群より選択される少なくとも一つ以上の吸湿性光反射物質であることを特徴とする（１）に記載の封止樹脂フィルム。
（４）前記光反射物質として、酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、硫化亜鉛、炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも一つ以上の光反射物質と、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、シリカゲルからなる群より選択される少なくとも一つ以上の吸湿性光反射物質の両方を有することを特徴とする（１）に記載の封止樹脂フィルム。
（５）前記吸湿性光反射物質の粒径１μｍ未満の粒径累積分布が９０％以下であることを特徴とする（３）〜（４）のいずれかに記載の封止樹脂フィルム。
（６）前記封止樹脂層における発光ダイオード接着面側に、樹脂中に光反射物質を０．０１質量％以下の濃度で含むバッファ層を有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の封止樹脂フィルム。
（７）前記封止樹脂層における発光ダイオード接着面の反対側に、ガスバリア層を有することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の封止樹脂フィルム。
（８）水蒸気透過性が０．１ｇ／（ｍ２・２４ｈｒ）以下であることを特徴とする（７）に記載の封止樹脂フィルム。
（９）厚さが５μｍ以上であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の封止樹脂フィルム。
（１０）各層における厚みばらつきが３μｍ以下であることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の封止樹脂フィルム。
（１１）光透過性基板と、前記光透過性基板上に形成された発光ダイオードと、前記光透過性基板の前記発光ダイオード側に対向するように配置された封止用基板と、前記光透過性基板と前記封止用基板との間を、前記発光ダイオードの全面を覆うように封止する（１）〜（１０）のいずれかに記載の封止樹脂フィルムと、を具備することを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
（１２）前記光透過性基板と前記発光ダイオードとの間に、波長変換材料またはカラーフィルターが設けられることを特徴とする（１１）に記載の発光ダイオードパッケージ。
（１３）前記波長変換材料または前記カラーフィルターが、接着力を有し、前記発光ダイオードを前記光透過性基板に固定することを特徴とする（１２）に記載に発光ダイオードパッケージ。
本発明により、発光ダイオードパッケージの製造において、より安価に、かつ簡便に、樹脂による封止を行うことが可能となる。すなわち、本発明の発光ダイオード用封止樹脂フィルムは、フィルム状であることから、液状や流動性の樹脂の充填により封止を行う従来の封止材料に比較して、無駄が少なく、取扱や保管も容易となる。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の発光ダイオード用封止樹脂フィルム１の態様を示す断面図である。すなわち、本発明の発光ダイオード用封止樹脂フィルム１ａは、図１（ａ）に示すように、少なくとも樹脂２１１中に光反射物質２２１を含む封止樹脂２１からなる封止樹脂層２ａを有するものであり、封止樹脂層２ａにおける光反射物質２２１の濃度ばらつきが±５％以内であることを特徴とするものである。
図１は、本発明の発光ダイオード用封止樹脂フィルム１の態様を示す断面図である。すなわち、本発明の発光ダイオード用封止樹脂フィルム１ａは、図１（ａ）に示すように、少なくとも樹脂２１１中に光反射物質２２１を含む封止樹脂２１からなる封止樹脂層２ａを有するものであり、封止樹脂層２ａにおける光反射物質２２１の濃度ばらつきが±５％以内であることを特徴とするものである。
このとき、光反射物質２２１としては、酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、硫化亜鉛、炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも一つ以上のものが好ましく適用される。あるいは、図１（ｂ）に示すように、本発明の発光ダイオード用封止樹脂フィルム１ｂは、封止樹脂層２ｂにおける光反射物質として、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、シリカゲルからなる群より選択される少なくとも一つ以上の吸湿性光反射物質２２２を使用してもよい。中でも、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の化学吸着系乾燥剤は、水との反応により水酸化物へ不可逆的に変化し、水分を再放出しないことから、吸湿性光反射物質２２２としてとくに好ましい。
または、本発明の発光ダイオード用封止樹脂フィルム１ｃは、図１（ｃ）に示すように、封止樹脂層２ｃ中に、酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、硫化亜鉛、炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも一つ以上の光反射物質２２１と、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、シリカゲルからなる群より選択される少なくとも一つ以上の吸湿性光反射物質２２２の両方を有するものとしてもよい。この場合でも、光反射物質２２１と吸湿性光反射物質２２２の両方を合わせて、濃度ばらつきが±５％以内となるようにする。濃度ばらつきが±５％以内より多い場合には、発光ダイオード６１からの光反射が不均一となり、発光ダイオードパッケージ６が照明器具や液晶ディスプレイで使用された際に、照度のムラなどが発生し、使用者が疲労感や不快感を生じる場合があり、好ましくない。
なお、光反射物質として吸湿性光反射物質２２２を使用する場合には、封止樹脂中に含まれる吸湿性光反射物質は、粒径１μｍ未満の粒径累積分布を９０％以下とすることが好ましい。これは、吸湿性光反射物質２２２中に小粒径成分が多いと、吸湿反応の反応速度が高くなり、製造中に吸湿しきってしまい、封止樹脂フィルム１中での吸湿能力を失ったり、封止樹脂層２の端部でのみ吸湿が起こり、局所的な粒径の膨張が起こって、封止樹脂層が剥離する要因になったりする恐れがあるからである。
また、本発明の封止樹脂フィルム１において、樹脂２１１の種類はとくに限定されないが、好ましくは、安価なアクリル系樹脂やポリエステル系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、透明性の低い安価なエポキシ樹脂の混合組成物などが適用される。さらに、本発明の封止樹脂フィルム１において、封止樹脂層２を構成する封止樹脂２１には、樹脂２１１と反射性物質２２１や吸湿性光反射物質２２２以外にも、流動性や粘度の調整、着色、硬化等の種々の目的を達成するための添加剤等が含まれていてもよい。具体的には、ガラス、マイカ等の各種無機フィラー、ポリスチレン、ＰＥＴ、シリコーン等の各種有機フィラー、カップリング剤、ゲル化剤、オリゴマー、反応触媒等が例示される。
また、本発明の封止樹脂フィルム１における封止樹脂層２は、原料となる樹脂成分、光反射物質および／または吸湿性光反射物質を、分散溶媒やその他の成分とともにまたは別々に配合し、必要に応じて冷加熱処理を行いながら、攪拌、溶解、混合、分散を行なうことによって得られる封止樹脂２１、もしくはその有機溶媒溶液を、例えば、表面離型処理された保護フィルムの上に、キャスティング、スピンコート、ロールコート等の方法により適切な厚みに製膜し、さらに、樹脂の反応が進まない程度の温度で乾燥させることにより、シート状に成形することができる。
なお、前記の攪拌、溶解、混合、分散等の工程では、ディスパーやプラネタリーミキサー、ボールミル、ビーズミル、３本ロール等を効果的に組み合わせて使用してもよい。
なお、前記の攪拌、溶解、混合、分散等の工程では、ディスパーやプラネタリーミキサー、ボールミル、ビーズミル、３本ロール等を効果的に組み合わせて使用してもよい。
さらに、図２に示すように、本発明の封止樹脂フィルム１ｄは、前記封止樹脂層２における発光ダイオード接着面１１側に、さらに、樹脂中に光反射物質を０．０１質量％以下の濃度で含むバッファ層３を有することにより、封止樹脂フィルム１ｄと発光ダイオード６１との密着性が向上し、光反射物質２２１による発光ダイオード６１への損傷も減少できる。
本発明の封止樹脂フィルム１ｅは、また、図３（ａ）に示すように、封止樹脂層２における発光ダイオード１１接着面の反対側に、さらに、ガスバリア層４を有するものとしてもよい。これにより、ガスバリア層４が発光ダイオード６１への水分の浸入を防止し、発光ダイオード６１の劣化を抑えることが可能となる。もちろん、図３（ｂ）に示すように、封止樹脂層２における発光ダイオード接着面１１側に、前記のバッファ層３を有し、反対側にガスバリア層４を有する封止樹脂フィルム１ｆとしてもよい。このようなガスバリア層４としては、金属酸化物や窒化物の薄膜をＣＶＤ法などにより形成させたものが例示される。また、ガスバリア性フィルムを封止樹脂層２に貼合することにより、ガスバリア層４としてもよい。さらに、あらかじめガスバリア性フィルムを準備し、その上に封止樹脂層２を形成して、封止樹脂フィルム１ｅとしてもよい。
具体的には、封止樹脂フィルム１の水蒸気透過性を０．１ｇ／（ｍ２・２４ｈｒ）以下とすることにより、さらに水分の浸入を抑えることが可能となる。水分の浸入を十分に抑えることにより、ボンティングワイヤ７や同様の機能を果たす導電性樹脂、金属膜で接続された発光ダイオード６１の電極部分の酸化や劣化が防止される。
一方、本発明の封止樹脂フィルム１の厚さは、５μｍ以上とすることが好ましい。これにより、さらに水分の浸入を防ぐことができるとともに、封止樹脂層２における樹脂流動性が適度に確保され、発光ダイオード６１やボンディングワイヤ７が十分に封止されるようになる。なお、封止樹脂フィルム１において、各層の厚みばらつきは、３μｍ以下とすることが望ましい。これにより、封止樹脂フィルム１による光反射率のばらつきを抑えることができ、より好ましい。
さらに、本発明の発光ダイオード用封止樹脂フィルム１は、両面に保護フィルム５を施すことにより、汚れや傷から保護することができる。また、保護フィルム５により、封止樹脂層２が互いに、あるいはバッファ層３やガスバリア層４に接着してしまうことを防ぎながら、ロール状に巻き取ることが可能となる。封止樹脂フィルム１をこのようなロール状とすることにより、封止樹脂フィルム１の搬送や保存、使用が極めて容易となる。
本発明では、さらに、図５および図６に示すように、光透過性基板８２と、前記光透過性基板８２上に形成された発光ダイオード６１と、前記光透過性基板８２の前記発光ダイオード６１側に対向するように配置された封止用基板８１と、前記光透過性基板８２と前記封止用基板８１との間を、前記発光ダイオード６１の全面を覆うように、前記の本発明の封止樹脂フィルム１によって封止する発光ダイオードパッケージ６をも提供する。このような発光ダイオードパッケージ６では、液状や流動性の高い樹脂を封止材料として充填する必要がないため、封止の作業が簡便なものとなる。また、封止材料の漏れなどによる無駄もなく、コストを抑える上でも効果的である。
発光ダイオードパッケージ６において、光透過性基板８２は、可視光を透過する材料からなるものであればよく、その材質はとくに限定されない。例えば、ガラスや樹脂等から適宜選択される。光透過性基板８２として樹脂製の基板を使用する場合は、ガス透過性を抑えるための処理がされていると基板厚みを薄くすることができ、好ましい。
また、このような発光ダイオードパッケージ６における封止用基板８１としては、ガラスや金属の薄膜、樹脂フィルム等が適宜選択される。発光ダイオードパッケージ６の封止が破壊されないためには、線膨張率の近い前記の光透過性基板８２と同素材のものを封止基板８１として選択すること好ましい。さらに、発光ダイオードパッケージ６の軽量化のためには、ガスバリア性能の強化された樹脂フィルムを選択することが好ましい。一方、発光ダイオード６１からの発熱が問題となる場合には、放熱性の良い銅やアルミ、鉄などの金属を放熱板として封止用基板８１上に設置しても良い。さらに、封止用基板８１は、発光ダイオードパッケージ６の使用環境中の水分が、封止樹脂層２に直接接することの無いように、その水蒸気透過性を、ＪＩＳ Ｋ７１２９−２００８Ｂ、４０℃／９０％ＲＨの条件で０．０１ｇ／ｍ2・２４ｈｒ以下としてもよい。
さらに、このような発光ダイオードパッケージ６においては、前記光透過性基板８２と前記発光ダイオード６１との間に、波長変換材料６２（またはカラーフィルター）を設けてもよい。これにより、省スペースで所望の色を照射することが可能となる。波長変換材料６２としては、各種のものが適用されるが、例えば、蛍光体粒子が分散された樹脂が好ましく挙げられる。あるいは、カラーフィルターとして、光透過性基板８２上に蒸着等によって形成されたものを使用してもよい。
さらに、このような発光ダイオードパッケージ６においては、前記光透過性基板８２と前記発光ダイオード６１との間に、波長変換材料６２（またはカラーフィルター）を設けてもよい。これにより、省スペースで所望の色を照射することが可能となる。波長変換材料６２としては、各種のものが適用されるが、例えば、蛍光体粒子が分散された樹脂が好ましく挙げられる。あるいは、カラーフィルターとして、光透過性基板８２上に蒸着等によって形成されたものを使用してもよい。
また、これらの波長変換材料６２やカラーフィルターを、接着力を有するものとすることにより、発光ダイオード６１を光透過性基板８２に固定することが可能となり、別途接着剤等を使用する必要がなくなり、作業性が向上するとともにコストが抑えられる。例えば、シリコーン系やエポキシ系の樹脂に前記の蛍光体粒子を分散したものが接着性を有する波長変換材料６２として適用できる。なお、波長変換材料６２は、前記の光透過性基板８２に添加したり、塗布したりしてもよい。
なお、本発明の発光ダイオードパッケージ６では、封止樹脂フィルム１により発光ダイオード６１やボンディングワイヤ７を封止した際に、図５に示されるように、封止樹脂フィルム１のバッファ層のみの中に発光ダイオード６１やボンディングワイヤ７が埋設され、光透過性基板８２には、封止樹脂フィルム１のバッファ層３のみが接着するようにしてもよいし、図６に示されるように、封止樹脂フィルム１で発光ダイオード６１やボンディングワイヤ７を包み込むように封止し、光透過性基板８２に封止樹脂層２とバッファ層３が接着するようにしてもよい。図６に示されるような、バッファ層３が発光ダイオードの全面を覆い、その全面をさらに封止樹脂層２が覆っているような形態では、とくに、光の拡散性を制御することが可能になり、かつ、吸湿性光反射物質２２２を用いた場合には水分の浸入経路を完全に防ぐことが可能となり、パッケージの耐湿性が高まる。
本発明の発光ダイオードパッケージ６は、封止シート１０におけるいずれかの保護フィルム５を剥がして、封止基板８１または発光ダイオード６１が実装された光透過性基板８２と貼合することにより製造される。具体的には、図７に示されるように、最初に封止シート１０の封止樹脂層２側の保護フィルム５を剥がし、封止樹脂層２側に封止基板８１を貼合する。次いで、バッファ層３側の保護フィルム５も剥がし、光透過性基板８２上に設置された発光ダイオード６１および発光ダイオード６１と光透過性基板８２の各電極部を接続するボンディングワイヤ７とをバッファ層３で覆うように貼合する方法が例示される。
あるいは、図８に示されるように、最初に封止シート１０のバッファ層３側の保護フィルム５を剥がし、光透過性基板８２上に設置された発光ダイオード６１および発光ダイオード６１と光透過性基板８２の各電極部を接続するボンディングワイヤ７とをバッファ層３で覆うように貼合し、その後、封止樹脂層２側の保護フィルム５を剥がし、封止樹脂層２側に封止基板８１を貼合するようにしてもよい。なお、図７と図８では、バッファ層３を有する封止樹脂フィルム１ｄを用いているが、バッファ層を有しない封止樹脂フィルム１ａをそのまま発光ダイオード６１の封止に用いてもよい。
以上の通りの貼合工程は、減圧下、不活性ガス中、または減圧下不活性ガス中で実施されるのが好ましい。また、貼合工程を加熱状態で行うことにより、封止樹脂層２における樹脂２１１が低粘度化され、より良好な貼合が達成される。ただし、あまり高温の条件下では、封止樹脂層２の流動性が大きくなりすぎて厚さの調整が困難になったり、封止樹脂層に熱硬化性樹脂が含まれている場合にはその貼合性が悪化したりするといった不具合が発生しやすくなる。したがって、貼合を加熱下で行う場合には、４０〜１５０℃とすることが好ましく、より好ましくは６０〜１００℃とする。
次に、本発明の効果をさらに明確にするために、実施例および比較例について詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
〔封止樹脂フィルムの作製〕
以下の表１、表２の配合で原料を混合し、３重量倍のメチルエチルケトン（溶媒）を加えて攪拌混合することにより封止樹脂ワニスを調製した。なお、比較例では、撹拌混合後の封止樹脂ワニスを静置し、光反射物質を沈降させた後、光反射物質の濃度が不均一な状態で使用し、封止樹脂フィルムを作成した。
以下の表１、表２の配合で原料を混合し、３重量倍のメチルエチルケトン（溶媒）を加えて攪拌混合することにより封止樹脂ワニスを調製した。なお、比較例では、撹拌混合後の封止樹脂ワニスを静置し、光反射物質を沈降させた後、光反射物質の濃度が不均一な状態で使用し、封止樹脂フィルムを作成した。
光反射物質としては、ＴｉＯ2（平均粒径１．０μｍ）を、吸湿性光反射物質としては、ＣａＯ（平均粒径１．３μｍ）、ＭｇＯ（平均粒径１．５μｍ）、ゼオライト（平均粒径２．０μｍ）を使用した。
また、ポリマーＡとは、エポキシ基を含有するアクリル酸エステル共重合体（エポキシ価０．２ｅｑ／ｋｇ、分子量８０万、Ｔｇ１０℃）を表し、ポリマーＢとは、水酸基を含有するアクリル酸エステル共重合体（酸価７ｍｇＫＯＨ／ｇ、分子量８０万、Ｔｇ−４℃）を表す。
さらに、オリゴマーとしては、エポキシ当量１８０〜２００の液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と水酸基当量１１０〜１４０のフェノールノボラック樹脂を、反応触媒としては、イミダゾールを使用した。
また、ポリマーＡとは、エポキシ基を含有するアクリル酸エステル共重合体（エポキシ価０．２ｅｑ／ｋｇ、分子量８０万、Ｔｇ１０℃）を表し、ポリマーＢとは、水酸基を含有するアクリル酸エステル共重合体（酸価７ｍｇＫＯＨ／ｇ、分子量８０万、Ｔｇ−４℃）を表す。
さらに、オリゴマーとしては、エポキシ当量１８０〜２００の液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と水酸基当量１１０〜１４０のフェノールノボラック樹脂を、反応触媒としては、イミダゾールを使用した。
得られた封止樹脂ワニスを、剥離シート上に、乾燥後の厚さが２０μｍになるように塗工し、１１０℃で３分間乾燥させて封止樹脂フィルムを作製した。なお、比較例では、前記のとおり、封止樹脂ワニスを撹拌混合した後、静置し、光反射物質を沈降させて、光反射物質の濃度分布が不均一な状態で、手作業で封止樹脂ワニスをサンプリングし、同様の方法で封止樹脂フィルムを作製した。さらに、一枚一枚バーコーターを用いて手作業で作成し、押す圧力の変動等により封止樹脂層の厚みばらつきを変化させた。得られた封止樹脂フィルムの両面に保護フィルムを貼合し、封止シートとした。
〔評価用貼合品の作製〕
まず、７０℃に加熱したホットプレート上に第一のガラス板を置き、十分に温めた。次いで、封止シートの片面の保護フィルムを剥がし、その面を温めたガラス板に合わせ、硬質ゴムロールで加圧しながら貼合した。さらに、この第一のガラス板と貼合された封止シートのもう一方の面の保護フィルムを剥がし、この面に第二のガラス板を重ね合わせ、真空ラミネーター（ニチゴーモートン社製、小型加圧式真空ラミネーター モデルＶ１３０）に設置して、７０℃、０．２ＭＰａ、９０秒で圧着し、１２０℃、２時間で後硬化して評価用貼合品とした。
まず、７０℃に加熱したホットプレート上に第一のガラス板を置き、十分に温めた。次いで、封止シートの片面の保護フィルムを剥がし、その面を温めたガラス板に合わせ、硬質ゴムロールで加圧しながら貼合した。さらに、この第一のガラス板と貼合された封止シートのもう一方の面の保護フィルムを剥がし、この面に第二のガラス板を重ね合わせ、真空ラミネーター（ニチゴーモートン社製、小型加圧式真空ラミネーター モデルＶ１３０）に設置して、７０℃、０．２ＭＰａ、９０秒で圧着し、１２０℃、２時間で後硬化して評価用貼合品とした。
〔評価〕
１．光反射物質の濃度ばらつき
評価用貼合品の封止樹脂層を約１０ｍｇ、サンプル数１０でサンプリングし、示差熱−熱重量同時測定装置（ＳＩＩ社製 ＴＧ−ＤＴＡ２００）により６００℃まで５℃／ｍｉｎで昇温させ、６００℃昇温後の残渣量（重量％）のばらつきを測定した。
２．封止樹脂層厚みばらつき
評価用貼合品の断面をサンプリング数１０でサンプリングし、４０００倍で走査型電子顕微鏡（日立ハイテク社製 ＴＭ−１０００）により観察して各封止樹脂層における厚みの最大値と最小値を測定した。
１．光反射物質の濃度ばらつき
評価用貼合品の封止樹脂層を約１０ｍｇ、サンプル数１０でサンプリングし、示差熱−熱重量同時測定装置（ＳＩＩ社製 ＴＧ−ＤＴＡ２００）により６００℃まで５℃／ｍｉｎで昇温させ、６００℃昇温後の残渣量（重量％）のばらつきを測定した。
２．封止樹脂層厚みばらつき
評価用貼合品の断面をサンプリング数１０でサンプリングし、４０００倍で走査型電子顕微鏡（日立ハイテク社製 ＴＭ−１０００）により観察して各封止樹脂層における厚みの最大値と最小値を測定した。
３．粒径累積分布測定
評価用貼合品の封止樹脂層をるつぼ中に入れて５００℃以下で完全燃焼させた。得られた残渣を、乾燥エタノールを分散媒として粒度分布計（堀場製作所製 ＬＡ−９２０）で測定し、１μｍ以下の累積分率を求めた。
４．照度ムラ
Ａ４サイズの評価用貼合品を平面板上に置き、蛍光灯下、目視で照度のムラを評価した。全ての貼合品で照度のムラが全く見られなかったものを◎、１〜７個にムラがあると判断されたものを△、さらに８個以上にムラがあると判断されたものを×とした。
評価用貼合品の封止樹脂層をるつぼ中に入れて５００℃以下で完全燃焼させた。得られた残渣を、乾燥エタノールを分散媒として粒度分布計（堀場製作所製 ＬＡ−９２０）で測定し、１μｍ以下の累積分率を求めた。
４．照度ムラ
Ａ４サイズの評価用貼合品を平面板上に置き、蛍光灯下、目視で照度のムラを評価した。全ての貼合品で照度のムラが全く見られなかったものを◎、１〜７個にムラがあると判断されたものを△、さらに８個以上にムラがあると判断されたものを×とした。
５．ＩＲリフローテスト
評価用貼合品（１０×１０ｃｍ）をＪＥＤＥＣ ＬＥＶＥＬ３に従い、６０℃／６０％ＲＨの恒温恒湿槽で４０時間処理した後、ＩＲリフロー炉で２６０℃に加熱した。その後、得られた評価用貼合品における封止樹脂フィルムの剥離の有無を光学顕微鏡で観察した。１０個のサンプルのうち、剥離が発生したものをカウントした。剥離したサンプルが０個のものを◎、１〜７個のものを△、８個以上のものを×とした。
評価用貼合品（１０×１０ｃｍ）をＪＥＤＥＣ ＬＥＶＥＬ３に従い、６０℃／６０％ＲＨの恒温恒湿槽で４０時間処理した後、ＩＲリフロー炉で２６０℃に加熱した。その後、得られた評価用貼合品における封止樹脂フィルムの剥離の有無を光学顕微鏡で観察した。１０個のサンプルのうち、剥離が発生したものをカウントした。剥離したサンプルが０個のものを◎、１〜７個のものを△、８個以上のものを×とした。
〔結果〕
各封止樹脂ワニスを使用して作製した評価用貼合品について、上記の評価を行った結果を表１および表２に示した。
各封止樹脂ワニスを使用して作製した評価用貼合品について、上記の評価を行った結果を表１および表２に示した。
表１より、封止樹脂層における光反射物質の濃度ばらつきが±５％以内である
発光ダイオード用封止樹脂フィルム（実施例１〜１４）では、照度のムラが見られず、均一な反射が得られた。また、リフローテストより、封止樹脂層の厚みばらつきが少ない場合に、とくに剥離が見られず、高い封止性能を有する封止樹脂フィルムが得られることが明らかになった。とくに、光反射物質として吸湿性光反射物質を含有し、その１μｍ未満の粒径累積分布が９０％以下となっている封止樹脂フィルム（実施例５〜７、１０、１３）では、照度が均一となり、かつリフローテストにおける剥離も一切見られなかったことから、高い封止性が確認された。
発光ダイオード用封止樹脂フィルム（実施例１〜１４）では、照度のムラが見られず、均一な反射が得られた。また、リフローテストより、封止樹脂層の厚みばらつきが少ない場合に、とくに剥離が見られず、高い封止性能を有する封止樹脂フィルムが得られることが明らかになった。とくに、光反射物質として吸湿性光反射物質を含有し、その１μｍ未満の粒径累積分布が９０％以下となっている封止樹脂フィルム（実施例５〜７、１０、１３）では、照度が均一となり、かつリフローテストにおける剥離も一切見られなかったことから、高い封止性が確認された。
一方、表２より、封止樹脂層における光反射物質の濃度ばらつきが±５％の範囲から逸脱したもの（比較例１〜６）では、照度のムラが顕著となり、また、基板からの剥離も生じやすいことが明らかとなった。したがって、発光ダイオード封止樹脂フィルムとしてふさわしくない結果となった。
また、封止樹脂層における光反射物質として、吸湿性光反射物質を使用した場合、その１μｍ未満の粒径累積分布が９０％を超える場合（比較例５〜６）には、リフローテストの結果より、封止樹脂フィルムの使用中に基板からの剥離が生じやすくなり、十分な封止性が得られないことが明らかとなった。
以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１・・・封止樹脂フィルム
１０・・・封止シート
１１・・・発光ダイオード接着面
２・・・封止樹脂層
２１・・・封止樹脂
２１１・・・樹脂
２２１・・・光反射物質
２２２・・・吸湿性光反射物質
３・・・バッファ層
４・・・ガスバリア層
５・・・保護フィルム
６・・・発光ダイオードパッケージ
６１・・・発光ダイオード
６２・・・波長変換材料
７・・・ボンディングワイヤ
８１・・・封止基板
８２・・・光透過性基板
９０・・・発光ダイオードパッケージ（従来品）
９１・・・発光ダイオード
９２・・・封止樹脂
９３・・・光透過性基板
９４・・・缶
１００・・・発光ダイオードパッケージ（従来品）
１０１・・・発光ダイオード
１０２・・・封止樹脂
１０３・・・光透過性基板
１０４・・・封止基板
１０５・・・反射層
１０６・・・壁
１０・・・封止シート
１１・・・発光ダイオード接着面
２・・・封止樹脂層
２１・・・封止樹脂
２１１・・・樹脂
２２１・・・光反射物質
２２２・・・吸湿性光反射物質
３・・・バッファ層
４・・・ガスバリア層
５・・・保護フィルム
６・・・発光ダイオードパッケージ
６１・・・発光ダイオード
６２・・・波長変換材料
７・・・ボンディングワイヤ
８１・・・封止基板
８２・・・光透過性基板
９０・・・発光ダイオードパッケージ（従来品）
９１・・・発光ダイオード
９２・・・封止樹脂
９３・・・光透過性基板
９４・・・缶
１００・・・発光ダイオードパッケージ（従来品）
１０１・・・発光ダイオード
１０２・・・封止樹脂
１０３・・・光透過性基板
１０４・・・封止基板
１０５・・・反射層
１０６・・・壁
Claims (13)
- 発光ダイオードパッケージにおいて、発光ダイオード全面を封止するための発光ダイオード用封止樹脂フィルムであって、
少なくとも樹脂中に光反射物質を含む封止樹脂からなる封止樹脂層を有し、
前記封止樹脂層における前記光反射物質の濃度ばらつきが±５％以内である
ことを特徴とする発光ダイオード用封止樹脂フィルム。 - 前記光反射物質は、酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、硫化亜鉛、炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも一つ以上の光反射物質であることを特徴とする請求項１に記載の封止樹脂フィルム。
- 前記光反射物質は、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、シリカゲルからなる群より選択される少なくとも一つ以上の吸湿性光反射物質であることを特徴とする請求項１に記載の封止樹脂フィルム。
- 前記光反射物質として、酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、硫化亜鉛、炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも一つ以上の光反射物質と、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、シリカゲルからなる群より選択される少なくとも一つ以上の吸湿性光反射物質の両方を有することを特徴とする請求項１に記載の封止樹脂フィルム。
- 前記吸湿性光反射物質の粒径１μｍ未満の粒径累積分布が９０％以下であることを特徴とする請求項３または４に記載の封止樹脂フィルム。
- 前記封止樹脂層における発光ダイオード接着面側に、樹脂中に光反射物質を０．０１質量％以下の濃度で含むバッファ層を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の封止樹脂フィルム。
- 前記封止樹脂層における発光ダイオード接着面の反対側に、ガスバリア層を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の封止樹脂フィルム。
- 水蒸気透過性が０．１ｇ／（ｍ２・２４ｈｒ）以下であることを特徴とする請求項７に記載の封止樹脂フィルム。
- 厚さが５μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の封止樹脂フィルム。
- 各層における厚みばらつきが３μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の封止樹脂フィルム。
- 光透過性基板と、
前記光透過性基板上に形成された発光ダイオードと、
前記光透過性基板の前記発光ダイオード側に対向するように配置された封止用基板と、
前記光透過性基板と前記封止用基板との間を、前記発光ダイオードの全面を覆うように封止する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の封止樹脂フィルムと、
を具備することを特徴とする発光ダイオードパッケージ。 - 前記光透過性基板と前記発光ダイオードとの間に、波長変換材料またはカラーフィルターが設けられることを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオードパッケージ。
- 前記波長変換材料または前記カラーフィルターが、接着力を有し、前記発光ダイオードを前記光透過性基板に固定することを特徴とする請求項１２に記載に発光ダイオードパッケージ。
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