JP2013251504A

JP2013251504A - 発光装置

Info

Publication number: JP2013251504A
Application number: JP2012127410A
Authority: JP
Inventors: Shoken Koseki; 正賢古関; Yuichi Yano; 雄一矢野
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-06-04
Also published as: US20130320391A1; JP5949180B2; US9123646B2

Abstract

【課題】信頼性が高く、製造コストが抑えられた封止材を有する発光装置を提供する。
【解決手段】本発明の一態様に係る発光装置１０は、発光素子２と、発光素子２を封止する封止材６と、を有し、封止材６は、発光素子２に接するラジカル重合型樹脂からなる第１の層６ａと、第１の層６ａの上面を覆う非ラジカル重合型樹脂からなる第２の層６ｂとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関する。

従来の発光装置として、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を発光素子の封止材として用いた発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

通常、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂は、発光素子が設置されたケース樹脂の凹部内に流し込まれた後、加熱により硬化させて使用する。しかし、これらの熱硬化性樹脂は室温下でも徐々に反応が進んで粘度が上昇するため、製造工程において、ケース樹脂内に流し込む前に硬化し、廃棄せざるを得なくなる部分が発生するという欠点がある。これにより、結果的に封止材の製造コストが高くなる。

一方、室温下で安定であり、高温で重合が瞬時に進行するラジカル重合型樹脂が知られている。しかし、ラジカル重合型樹脂は、空気との接触面が酸素による硬化阻害を受けやすく、硬化不良を起こしてタック性を生じやすいことが知られている（例えば、特許文献２参照）。そのため、ラジカル重合型樹脂を封止材として用いる場合、硬化炉内に窒素ガス等の不活性ガスを流して酸素を排除する必要があり、製造コストが増加するという問題がある。

特開２０１０−１９９２２９号公報特開２００７−１８４４０４号公報

本発明の目的は、信頼性が高く、製造コストが抑えられた封止材を有する発光装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、発光素子と、前記発光素子を封止する封止材と、を有し、前記封止材は、前記発光素子に接するラジカル重合型樹脂からなる第１の層と、前記第１の層の上面を覆う非ラジカル重合型樹脂からなる第２の層とを有する、発光装置を提供する。

上記発光装置において、前記非ラジカル重合型樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。

上記発光装置において、前記非ラジカル重合型樹脂は、非ラジカル重合型のシリコーン樹脂であってもよい。

上記発光装置において、前記非ラジカル重合型樹脂は、非ラジカル重合型のエポキシ樹脂であってもよい。

上記発光装置において、前記第１の層の最も薄い部分の厚さは前記第２の層の最も厚い部分の厚さよりも厚いことが好ましい。

本発明によれば、信頼性が高く、製造コストが抑えられた封止材を有する発光装置を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。

〔実施の形態〕
図１は、実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。発光装置１０は、リードフレーム１に実装された発光素子２と、発光素子２を封止する封止材６と、を有する。リードフレーム１、発光素子２、及び封止材６は、ケース５内に形成される。

リードフレーム１は、例えば、全体またはその表面がＡｇ、Ｃｕ、又はＡｌからなる。

発光素子２は、ＬＥＤチップ等の発光素子である。発光素子２の図示しないｎ電極及びｐ電極は、ワイヤー３を介してリードフレーム１に接続される（ワイヤボンディング）。また、発光素子２は、ダイボンディングペースト４によりリードフレーム１に固定される。

なお、図１に示される発光装置１０は、フェイスアップ型のＬＥＤチップを発光素子２として用いたトップビュー型表面実装装置であるが、サイドビュー型、砲弾型、ＣＯＢ（Chip on Board）型等、他の構成を有してもよい。発光素子２も、フェイスアップ型に限られず、例えば、フリップチップ型であってもよい。

封止材６は、発光素子２に接するラジカル重合型樹脂からなる第１の層６ａと、第１の層６ａの上面を覆う非ラジカル重合型樹脂からなる第２の層６ｂとを有する。

第１の層６ａ及び第２の層６ｂは、ケース５内に液状のラジカル重合型樹脂及び非ラジカル重合型樹脂を順番にポッティングした後、これらの樹脂を加熱して硬化させることにより形成される。また、第１の層６ａのラジカル重合型樹脂が完全に硬化していない状態で第２の層６ｂの非ラジカル重合型樹脂を注入し、両方の樹脂を硬化させることにより、第１の層６ａと第２の層６ｂの密着性を高めることができる。

第１の層６ａを構成するラジカル重合型樹脂は、例えば、東亞合成株式会社製のアロニックス、又は、ダイソー株式会社製のダップである。ラジカル重合の開始剤としては、ベンゾイルパ−オキサイド、又は、ジクミルパ−オキサイド等を添加する。なお、第１の層６ａは２種以上のラジカル重合型樹脂から構成されてもよい。

ラジカル重合型樹脂は、室温（例えば、２５℃）下で安定であり、高温で重合が瞬時に進行して硬化するため、ケース５内に流し込む前に硬化してしまうおそれが少なく、廃棄量を抑えることができる。また、ラジカル重合型樹脂は、高温で瞬時に重合反応が効率よく完結できるため、発光装置１０の動作中に反応が進行して第１の層６ａの特性が変化することがなく、発光装置１０の信頼性を向上させることができる。

一方、ラジカル重合型樹脂は、空気との接触面が酸素による硬化阻害を受けやすいが、本実施の形態においては、第１の層６ａの上面を第２の層６ｂが覆っているため、ラジカル重合型樹脂からなる第１の層６ａへの酸素の接触を抑えることができる。このため、第１の層６ａを形成する際に硬化炉内に窒素ガス等の不活性ガスを流して酸素を排除する必要がなく、製造コストを抑えることができる。なお、第１の層６ａの側面及び底面はケース５に覆われているため、酸素が接触するおそれはほとんどない。

第２の層６ｂを構成する非ラジカル重合型樹脂は、例えば、非ラジカル重合型のシリコーン樹脂や非ラジカル重合型のエポキシ樹脂である。また、シリコーン骨格の中にエポキシ基を有するエポキシとシリコーンのハイブリッド樹脂を用いてもよい。なお、第２の層６ｂは２種以上の非ラジカル重合型樹脂から構成されてもよい。

第２の層６ｂは、熱可塑性樹脂を用いることもできるが、取扱いの容易さから熱可塑性樹脂よりも、熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。

また、第２の層６ｂを構成する非ラジカル重合型樹脂は、酸素の透過を防いでラジカル重合型樹脂からなる第１の層６ａへの酸素の接触を抑えるため、ガスバリア性の高い樹脂からなることが好ましい。ガスバリア性の高い樹脂としては、例えば、ベンゼン環を含む樹脂や、脂環式骨格を含む樹脂を用いることができる。

非ラジカル重合型のシリコーン樹脂の中では、例えば、ジメチルシリコーンよりも、フェニルシリコーンや有機変性シリコーンの方がガスバリア性が高く、また、熱や光による黄変が少ないため、第２の層６ｂの材料として優れている。また、非ラジカル重合型のシリコーン樹脂よりも非ラジカル重合型のエポキシ樹脂の方がガスバリア性が高く、第２の層６ｂの材料として優れている。

本実施の形態によれば、室温下である程度粘度が上昇し、封止材６全体を形成することができないような非ラジカル重合型樹脂であっても、封止材６の一部である第２の層６ｂを形成することができる。このため、非ラジカル重合型樹脂の廃棄量を抑えることができる。これは、例えば、第２の層６ｂの厚さが封止材６全体の厚さよりもかなり薄く、樹脂の注入量が少ないため、粘度の上昇により樹脂の注入速度が落ちても影響が少ないためであり、また、第１の層６ａ上の第２の層６ｂが形成される領域の形状は、ケース５内の形状よりもなだらかであるため、樹脂の粘度が高くても容易に埋め込むことができる（空隙等が生じにくい）ためである。

第１の層６ａの最も薄い部分の厚さ（例えば、中心の厚さ）は、第２の層６ｂの最も厚い部分の厚さ（例えば、中心の厚さ）よりも厚い。これは、封止材６の大部分を非ラジカル重合型樹脂からなる第１の層６ａで構成することにより、樹脂の廃棄量を低減し、また、発光装置１０の信頼性を向上させるためである。また、上記のように、第２の層６ｂが薄い方が樹脂の埋め込みが容易であり、室温下である程度粘度が上昇した非ラジカル重合型樹脂を第２の層６ｂの材料として用いることができるため、樹脂の廃棄量を低減することができる。また、第２の層６ｂの厚さが薄く、樹脂の注入量が少ないため、第２の層６ｂの形成に際し、第１の層１ａ上への硬化前の液状状態での樹脂の印刷や、フィルム状態での樹脂の貼り付け等を適用することができる。

また、ワイヤー３は、第１の層６ａと第２の層６ｂとの界面に接触しないことが好ましい。すなわち、ワイヤー３の全部分が、第１の層６ａに含まれることが好ましい。ワイヤー３が第１の層６ａと第２の層６ｂとの界面に接触すると、界面に発生する応力により損傷するおそれがあるためである。

第２の層６ｂの厚さは、２０μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましい。第２の層６ｂの厚さが２０μｍよりも薄い場合は、第１の層６ａの上面への酸素の接触を効果的に抑えることができないおそれがあり、５００μｍよりも厚い場合は、製造工程に要する時間との関係から、第２の層６ｂを構成する非ラジカル重合型の樹脂の粘度特性に制約が生じるため、第２の層６ｂの樹脂の選定の自由度が低くなるためである。

封止材６は、蛍光体を含有してもよい。また、蛍光体を分散させるための分散材を含有してもよい。蛍光体は封止材６中に分散してもよいし、ケース５の凹部の底に沈降してもよい。

また、封止材６は、フィラーを含有してもよい。フィラーの含有量は特に限定されない。フィラーは、発光装置１０の製造条件や性能の点から、耐熱性に優れることが好ましく、例えば、１５０℃以上の温度条件下でも使用できることが好ましい。また、熱や光による黄変の少ないものが好ましい。シリカ、シリコーン、ガラスビーズ、ガラス繊維等の透明フィラーや、酸化チタン、チタン酸カリウム等の白色フィラーを用いることができる。フィラーの形状は限定されず、例えば、破砕状、球状、鱗片状、棒状、又は繊維状である。反射材としては、白色フィラーや、屈折率の異なる多種のフィラーを用いることが好ましく、耐熱性、耐光性、及び反射率の観点から、酸化チタン、又はチタン酸カリウムを用いることが特に好ましい。

（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、封止材６の大部分を占める第１の層６ａをラジカル重合型樹脂で形成することにより、樹脂材料の廃棄量を減らし、また、発光装置１０の信頼性を向上させることができる。そして、第１の層６ａの上面を覆う非ラジカル重合型樹脂からなる第２の層６ｂを形成することにより、第１の層６ａの硬化不良を抑えることができる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

２発光素子
６封止材
６ａ第１の層
６ｂ第２の層
１０発光装置

Claims

発光素子と、
前記発光素子を封止する封止材と、
を有し、
前記封止材は、前記発光素子に接するラジカル重合型樹脂からなる第１の層と、前記第１の層の上面を覆う非ラジカル重合型樹脂からなる第２の層とを有する、発光装置。
前記非ラジカル重合型樹脂は、熱硬化性樹脂である、
請求項１に記載の発光装置。
前記非ラジカル重合型樹脂は、非ラジカル重合型のシリコーン樹脂である、
請求項２に記載の発光装置。
前記非ラジカル重合型樹脂は、非ラジカル重合型のエポキシ樹脂である、
請求項２に記載の発光装置。
前記第１の層の最も薄い部分の厚さは前記第２の層の最も厚い部分の厚さよりも厚い、請求項３又は４に記載の発光装置。