JP2017069457A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコーン封止樹脂により発光素子が被覆されている発光装置であって、シリコーン封止樹脂のガスバリア性が向上した発光装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】発光素子とその発光素子を被覆するシリコーン封止樹脂とを有する発光装置であって、
（１）前記シリコーン封止樹脂は、平均粒子径が１０μｍ以上３５μｍ以下で且つアスペクト比が５５以上３５０以下であるフィラーを含有し、且つ、前記フィラー濃度が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の高濃度層と５ｖｏｌ％未満の低濃度層との２層からなり、
（２）前記高濃度層は、前記発光素子の一部を被覆している、
ことを特徴とする発光装置。
【選択図】なし

Description

本発明は、発光装置及びその製造方法に関する。

発光装置は、発光装置内に組み込まれたワイヤーなどの導電部材、発光素子を保護し、且つ光取り出し効率を改善するために、一般に透光性の封止樹脂で封止されている。

従来、ガスバリア性に優れ、樹脂強度も十分なエポキシ樹脂などによる封止がなされているが、発光素子の高出力化及び発光装置の高寿命化のニーズに伴いエポキシ樹脂の光劣化が問題となっている。この問題を解決するために、耐光性に優れるシリコーン樹脂が好んで用いられるようになっている（例えば、特許文献１、２参照）。

また、シリコーン封止樹脂を凸レンズ状に形成した発光装置や、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）と呼ばれる、半導体発光素子をシリコーン封止樹脂で封止しただけのパッケージレス（基体なし）の小型発光装置が出現し、シリコーン封止樹脂のタック性（表面粘着性）の削減が必要となっている。タック性は、硬度と相関があり、高硬度とするほどタック性は減少するため、高硬度シリコーン封止樹脂の必要性が高まっている。

特開２００７−１０３４９４号公報 特開２０１０−２６５４１０号公報

シリコーン樹脂は、従来のエポキシ樹脂に比べて、一般的に、ガスバリア性に乏しく、熱膨張係数が大きくワイヤー、発光素子等の界面で熱応力が発生し易い等の特性を有する。

とりわけ銀材料を発光装置内に配置する場合には、シリコーン樹脂がガスバリア性に乏しいことで硫化性ガスが侵入し、銀材料が硫化銀となり黒色化することにより、硫化銀が光を大きく吸収する。その結果、発光装置が不灯に至ることがある。

他方、シリコーン樹脂を高硬度、即ち弾性率を大きくすると、熱膨張係数が大きくなり熱応力が著しく増大する。よって、ワイヤーが変形を起こし最終的に断線に至ってしまう。また、シリコーン樹脂は樹脂強度が低いため、発光素子との熱応力増大により発光素子を起点としてシリコーン封止樹脂にクラックが生じる懸念があり、特に凝集強度の弱いジメチルシリコーン樹脂では顕著となる。凝集強度の強いフェニルシリコーン樹脂では、光劣化により経時的に凝集強度が低下し、同様に樹脂クラックが発生してしまう。

よって、本発明は、シリコーン封止樹脂により発光素子が被覆されている発光装置であって、シリコーン封止樹脂のガスバリア性が向上した発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は下記の発光装置及びその製造方法に関する。
１．発光素子と前記発光素子を被覆するシリコーン封止樹脂とを有する発光装置であって、
（１）前記シリコーン封止樹脂は、平均粒子径が１０μｍ以上３５μｍ以下で且つアスペクト比が５５以上３５０以下であるフィラーを含有し、且つ、前記フィラー濃度が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の高濃度層と５ｖｏｌ％未満の低濃度層との２層からなり、
（２）前記高濃度層は、前記発光素子の少なくとも一部を被覆している、
ことを特徴とする発光装置。
２．前記発光装置は、底面及び側面を有する凹形状の基体を更に備え、
（１）前記発光素子は、前記底面に配置され、
（２）前記凹形状内に前記シリコーン封止樹脂が配置され、
（３）前記高濃度層は、前記発光素子の全体を被覆している、
上記項１に記載の発光装置。
３．前記発光装置は、前記発光素子と前記基体とを接続する導電部材を更に備え、
前記高濃度層は、前記凹形状の底面から露出されている前記導電部材の全体を被覆している、上記項２に記載の発光装置。
４．前記高濃度層は、前記低濃度層よりも厚い厚みを有する、上記項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
５．前記高濃度層は、前記発光素子の高さの１．５倍以上２．５倍以下の厚みを有する、上記項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
６．前記フィラーは、ガラスである、上記項１〜５のいずれか一項に記載の発光装置。
７．前記シリコーン封止樹脂は、樹脂成分としてジメチルシリコーンを含有する、上記項１〜６のいずれか一項に記載の発光装置。
８．前記アスペクト比は、７０以上３００以下である、上記項１〜７のいずれか一項に記載の発光装置。
９．発光装置の製造方法であって、
（１）シリコーン樹脂に、平均粒子径が１０μｍ以上３５μｍ以下で且つアスペクト比が５５以上３５０以下であるフィラーを添加することにより液状シリコーン封止樹脂組成物を調製する工程１、
（２）底面及び側面を有する凹形状の基体であって前記底面に発光素子が配置された基体の内側に、前記液状シリコーン封止樹脂組成物を充填することにより前記発光素子の全体を被覆する工程２、
（３）前記基体を、前記底面に遠心力がかかる方向に遠心回転させることにより、前記フィラーを前記底面側に遠心沈降させる工程３、
を有することを特徴とする発光素子の製造方法。
１０．前記遠心沈降により、前記充填した液状シリコーン封止樹脂組成物が、前記フィラー濃度が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の高濃度層と５ｖｏｌ％未満の低濃度層との２層に分かれる、上記項９に記載の製造方法。
１１．前記工程１で調製する液状シリコーン封止樹脂組成物は、前記フィラーを１ｖｏｌ％以上１５ｖｏｌ％以下含有する、上記項９又は１０に記載の製造方法。

本発明によれば、シリコーン封止樹脂により発光素子が被覆されている発光装置であって、シリコーン封止樹脂のガスバリア性が向上した発光装置及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る発光装置の一例を示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法のフローの一例を示す断面模式図である。 実施例１で作製した発光装置における、シリコーン封止樹脂の高濃度層の上限とＬＥＤチップとの位置関係を示すＳＥＭ観察像である。 実施例２で作製した発光装置における、シリコーン封止樹脂の高濃度層の上限とＬＥＤチップとの位置関係を示すＳＥＭ観察像である。 実施例３で作製した発光装置における、シリコーン封止樹脂の高濃度層の上限とＬＥＤチップとの位置関係を示すＳＥＭ観察像である。 実施例４で作製した発光装置における、シリコーン封止樹脂の高濃度層の上限とＬＥＤチップとの位置関係を示すＳＥＭ観察像である。 実施例５で作製した発光装置における、シリコーン封止樹脂の高濃度層の上限とＬＥＤチップとの位置関係を示すＳＥＭ観察像である。 参考例２で作製した発光装置における、シリコーン封止樹脂とＬＥＤチップとの位置関係を示すＳＥＭ観察像である。

以下、本発明の実施形態に係る発光装置及びその製造方法について適宜図面を参照して説明する。但し、光学素子、リードフレーム、配線基板及び発光装置に関する図示及びそれに対応する記載は本発明の技術思想を具体化するための一例であってこれらに限定されない。また、図面に示される各部材の大きさや位置関係は、説明の便宜のために誇張している場合がある。

１．本発明の実施形態に係る発光装置
本発明の実施形態に係る発光装置は、発光素子とその発光素子を被覆するシリコーン封止樹脂とを有し、
（１）前記シリコーン封止樹脂は、平均粒子径が１０以上３５μｍ以下で且つアスペクト比が５５以上３５０以下であるフィラーを含有し、且つ、前記フィラー濃度が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の高濃度層と５ｖｏｌ％未満の低濃度層との２層からなり、
（２）前記高濃度層は、前記発光素子の少なくとも一部を被覆している。

なお、明細書において特に断りのない限り「発光素子の全体」とは、発光素子が配線基板やリードフレームに実装されている下面側を除いた部分を意味し、主に発光素子の上面と側面を意味する。

この発光装置は、特に発光素子の全体を被覆するシリコーン封止樹脂が特定の高濃度層と低濃度層の２層からなり、高濃度層が発光素子の少なくとも一部を被覆していることにより、シリコーン封止樹脂のガスバリア性を向上することができる。また、シリコーン封止樹脂の強度を改善することもできる。更に、シリコーン封止樹脂からの光取り出し効率を向上することができる。特に高濃度層はガスバリア性及び強度の改善に寄与し、リードフレームや基板に銀材料が使用される場合にも硫化性ガスの侵入による硫化銀の生成を抑制でき、また、発光素子と基体とを接続する導電部材を備える場合にも導電部材と基体との接続部の信頼性を高めることができる。低濃度層は空気との界面で反射光が光散乱することにより、反射光が発光素子方向に戻ることを抑制することができるため光取り出し効率を改善することができる。本実施形態の発光装置の製造方法は、かかる本実施形態の発光装置の製造に適している。

以下、本実施形態の発光装置の各構成要素について説明する。
（発光装置）
発光装置はリード挿入型でもよいが、表面実装型であることが好ましい。表面実装型の発光装置はリフロー半田付け等の熱履歴が厳しく、大きな熱応力が生じるためである。
（発光素子）
発光素子は、ＬＥＤ素子などの半導体発光素子を用いることができる。

発光素子は、種々の半導体で構成される素子構造に正負一対の電極が設けられたものであればよい。特に蛍光体を効率良く励起可能な窒化物半導体（Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を用いた発光素子が好ましい。その他、ガリウム砒素系、ガリウム燐系半導体の発光素子でもよい。

正負一対の電極が同一面側に設けられた発光素子は、各電極をワイヤーでリード電極や配線と接続するフェイスアップ実装されるか、各電極を導電性接着剤でリード電極や配線と接続するフェイスダウン（フリップチップ）実装される。正負一対の電極が互いに反対の面に各々設けられた発光素子は、下面電極が導電性接着剤でリード電極や配線に接着され、上面電極がワイヤーでリード電極や配線と接続される。１つの発光装置に搭載される発光素子の個数は限定的ではなく、１つでも複数でもよい。複数の発光素子は、直列又は並列に接続することができる。
（シリコーン封止樹脂）
発光装置は、発光素子の全体がシリコーン封止樹脂で被覆されている。なお、本明細書におけるシリコーン封止樹脂は、ケイ素と酸素が結合してなるシロキサン結合を主成分として化学構造中に含有するシリコーン樹脂と、後述するフィラーとを含有し、シリコーン樹脂が三次元架橋硬化していることを意味する。他方、本明細書における液状シリコーン封止樹脂組成物とは、シリコーン封止樹脂の硬化前の液状組成物を意味する。

シリコーン樹脂は、屈折率が１．４０以上１．５４以下であるものが長寿命の発光装置を得る観点から好ましく、その中でも屈折率１．４０以上１．４５以下のジメチルシリコーンが特に耐光性に優れ長寿命な発光装置が得られるため好ましい。

シリコーン樹脂は、シロキサン結合を含まない有機成分を部分的に含んでもよい。また、シリコーン封止樹脂は、シランカップリング剤、蛍光体、真球若しくは不定形のフィラー、その他の公知の添加剤を含んでもよい。

蛍光体は、発光素子から出射される一次光の少なくとも一部を吸収して一次光とは異なる波長の二次光を出射する物質である。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又は酸窒化物系蛍光体；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付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類硫化物蛍光体、アルカリ土類チオガレート蛍光体、アルカリ土類窒化ケイ素蛍光体、ゲルマン酸塩蛍光体、フッ化物蛍光体；Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩蛍光体、希土類ケイ酸塩蛍光体；並びに、Ｅｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等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。蛍光体が含まれる場合には、発光装置の色調変換層として利用することもできる。

シリコーン封止樹脂は、平均粒子径が１０μｍ以上３５μｍ以下で且つアスペクト比が５５以上３５０以下であるフィラーを含有し、且つ、前記フィラー濃度が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の高濃度層と５ｖｏｌ％未満の低濃度層との２層からなる。

フィラーの長辺は１０μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、その中でも１５μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。フィラーの短辺は０．１μｍ以上１μｍ以下が好ましく、その中でも０．１μｍ以上０．７μｍ以下が好ましい。フィラーのアスペクト比は５５以上３５０以下であればよいが、その中でも７０以上３００以下が好ましい。

フィラーの形状としては、扁球状、扁平状、円盤状、板状、針状、繊維状、又は棒状のものを好適に使用することができ、これらは単独でも、２種以上の組み合わせでも使用することができる。なかでも、透光性及び／又はガスバリア性の観点から、扁平状のフィラーを使用することが好ましい。

ここで本発明のアスペクト比とは、三次元体の最短寸法に対する最長寸法の比のことであり、例えば、扁平状フィラーであれば厚さに対する最長直径の比であり、繊維状フィラーであれば繊維の直径に対する長さの比である。

フィラーの最長寸法、最短寸法、及びアスペクト比の測定方法としては、電子顕微鏡等により測定する方法が好ましい。

シリコーン封止樹脂の高濃度層は、フィラー濃度が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であればよいが、その中でも１０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下が好ましい。また、シリコーン封止樹脂の低濃度層は、フィラー濃度が５ｖｏｌ％未満であればよいが、その中でも２ｖｏｌ％以下が好ましい。高濃度層のガスバリア性も強度もフィラー間の重なりや交差が多いほど有利であるため、上記のアスペクト比を有するフィラーを含有することが効果発現のために必要となる。低濃度層はフィラーが含有されていなくてもよい。

高濃度層及び低濃度層は、詳細は後述するが、発光素子の全体を被覆するように充填されたシリコーン封止樹脂を遠心回転することにより、発光素子側にフィラーを遠心沈降させることで形成することができる。高濃度層及び低濃度層の界面は、断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察することにより特定することができる。

フィラーの材質は限定的ではないが、無機物、有機物、またその混合物が挙げられる。その中でも、耐光性に優れ、高強度、低線膨張係数である無機物で無色透明であるものが好ましい。具体的には、ガラス、マイカ、ワラストナイト、チタン酸カリウム繊維、酸化亜鉛等が挙げられる。この中でもガラスからなるフィラーは、組成調整により屈折率をシリコーン樹脂に容易に近づけることができ、それにより過剰な光散乱による損失を抑制でき光取り出し効率に優れているため最も好ましい。また、フィラーとシリコーン樹脂の屈折率を近づけることにより添加量を多く確保することができ、高濃度層の厚みを増加させ易くなるという利点もある。

本実施形態において、高濃度層は、発光素子の少なくとも一部を被覆していればよく、発光素子の全体を被覆していてもよい。その中でも、発光装置の反りを抑制するためには高濃度層が低濃度層よりも厚い厚みを有することが好ましい。高濃度層の厚みを厚くすることにより発光装置の構造がハーフモールド構造の場合でも反りを抑制することができる。

また、発光素子の全体が高濃度層に被覆される態様では、高濃度層が発光素子の高さの１．５倍以上２．５倍以下（より好ましくは１．７倍以上２．５倍以下）の厚みを有することが好ましい。高濃度層の高さをかかる範囲に設定することにより、仮にシリコーン封止樹脂に小さなクラックが発生してもクラックを導電部材又はシリコーン封止樹脂の表面まで伝播することを抑制することができる。
（発光装置の具体例）
本実施形態の発光装置は、底面及び側面を有する凹形状の基体を更に備え、
（１）前記発光素子は、前記底面に配置され、
（２）前記基体内に前記シリコーン封止樹脂が配置され、
（３）前記高濃度層は、前記発光素子の全体を被覆している、
態様であるものが好ましい。なお、ここで、「前記発光素子の全体」とは、凹形状の底面から露出されている、発光装置の上面及び側面を意味する。

図１に上記態様の発光装置の一例の模式断面図を示す。図１では、リードフレームを耐熱性樹脂でインサート成形した基体１０７が使用されており、底面に配置された発光素子１０３の全体がシリコーン封止樹脂により被覆されて発光装置１００を構成する。

支持体である基体１０７には発光素子１０３を電気的に接続させるためのリード１０４、リード１０５がリードフレームに組み込まれている。リード１０４、リード１０５は、光反射性を高め、且つワイヤーボンディング性を高めるため最表面が銀めっきされている。発光素子１０３上に設けられた二つの電極とリード１０４、リード１０５はそれぞれ導電部材である金線１０６によりワイヤーボンディングされている。

基体１０７内には透光性のシリコーン封止樹脂が注入されており、シリコーン封止樹脂はフィラー濃度により区別される高濃度層１０１と低濃度層１０２とに分かれている。図１は、発光素子１０３の全体が高濃度層１０１に被覆されている態様を示している。この一例のように、発光素子１０３の全体が高濃度層１０１に被覆されていることにより、光取り出し効率を低下させることなく、ガス透過性を更に低減し、且つ強度向上によってシリコーン封止樹脂のクラックを抑制することができる。
（リード）
リード材料としては、発光素子に接続されて導電可能な金属を用いることができる。

具体的には、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、又はこれらの合金、燐青銅、鉄入り銅等が挙げられる。リード電極は、これらの金属の積層体で構成されてもよいが、単層で構成されるのが簡便である。特に銅を主成分とする銅合金が好ましい。

リード電極の厚さは、任意に選択できるが、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、好ましくは０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。また、リード最表面は、耐酸化性のある金属でめっきされていてもよい。例えば銀、銀合金、金、金合金であり、銀、銀合金が光線反射率に優れているため好ましい。
（耐熱性樹脂）
凹部を形成しリードを保持する耐熱性樹脂の母材は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、又はこれらの変性樹脂やハイブリッド樹脂などの熱硬化性樹脂、若しくは、脂環族ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂、ポリシクロヘキサンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。また、耐熱性樹脂は、これらの母材中に、充填剤又は着色顔料として、ガラス、珪酸カルシウム、チタン酸カリウム、酸化チタン、カーボンブラックなどの粒子又は繊維を含有していてもよい。
（ワイヤー）
ワイヤーは、発光素子の電極とリードとを接続する導電部材である。具体的には、金、銅、銀、白金、アルミニウム又はこれらの合金の金属線を用いることができる。その中でも展延性に優れ、熱応力により破断が生じにくい金線が好ましい。

発光装置は、高濃度層が導電部材の全体を被覆する場合には、導電部材の材料として光反射性に優れる銀、銀合金が好ましい。高濃度層により被覆されている場合には硫化性ガスの侵入による硫化銀の生成を抑制できるため、最も明るく耐久性の良好な発光装置を得ることができる。また、高濃度層と導電部材の線膨張係数が近接するため熱応力を低減でき、導電部材の変形や断線を抑制することができる。

明細書において特に断りのない限り「前記凹形状の底面から露出されている導電部材の全体」とは、凹形状の底面から露出されている導電部材であって、発光素子が配線基板やリードフレームに実装されている部分を除いた部分を意味する。

２．本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法
本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法は限定的ではないが、例えば、底面及び側面を有する凹形状の基体を使用し、その底面に発光素子が配置されており、シリコーン封止樹脂により発光素子の全体を被覆する態様の場合には、
（１）シリコーン樹脂に、平均粒子径が１０μｍ以上３５μｍ以下で且つアスペクト比が５５以上３５０以下であるフィラーを添加することにより液状シリコーン封止樹脂組成物を調製する工程１、
（２）底面及び側面を有する凹形状の基体であって前記底面に発光素子が配置された基体の内側に、前記液状シリコーン封止樹脂組成物を充填することにより前記発光素子の全体を被覆する工程２、
（３）前記基体を、前記底面に遠心力がかかる方向に遠心回転させることにより、前記フィラーを前記底面側に遠心沈降させる工程３、
を有することを特徴とする製造方法が好ましいものとして挙げられる。

発光装置、発光素子、シリコーン封止樹脂、基体等については、前記本実施形態の発光装置の項目で説明したものと同じである。

工程１では、シリコーン樹脂に、平均粒子径が１０μｍ以上３５μｍ以下で且つアスペクト比が５５以上３５０以下であるフィラーを添加することにより液状シリコーン封止樹脂組成物を調製する。液状シリコーン封止樹脂組成物中の前記フィラーの濃度は限定的ではないが、１ｖｏｌ％以上１５ｖｏｌ％以下であることが好ましい。かかる濃度範囲であれば、液状シリコーン封止樹脂組成物の粘度をディスペンサーで容易に注入可能なレベルとすることができる。これにより作業性が向上するため、注入作業時間が短縮でき、発光装置の製造費用を下げることができる。

工程２では、底面及び側面を有する凹形状の基体であって前記底面に発光素子が配置された基体の内側に、前記液状シリコーン封止樹脂組成物を充填することにより前記発光素子の全体を被覆する。液状シリコーン封止樹脂組成物の充填は、ディスペンサーを用いたポッティングにより行うことができる。

工程３では、前記基体を、前記底面に遠心力がかかる方向に遠心回転させることにより、前記フィラーを前記底面側に遠心沈降させる。この遠心沈降により、フィラー間を自然沈降では得ることのできないレベルまで近接させることができ、フィラー濃度が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の高濃度層と、５ｖｏｌ％未満の低濃度層と、の２層に分けることができる。即ち、本実施形態の製造方法によれば、液状シリコーン封止樹脂組成物の一度の充填作業と遠心沈降とにより十分なガスバリア性と強度を有する高濃度層と光取り出し効率を改善する低濃度層を同時に形成することができるため、工程数を削減できる。ちなみに、フィラー濃度が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の高濃度層を単独形成し、その上に低濃度層を形成することも可能ではあるが、液状シリコーン封止樹脂組成物のポッティングでは、高濃度層は高粘度となり作業性の確保が難しい。

図２は本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法のフローの一例を示す断面模式図である。

金ワイヤーボンディングにより電気的に接続された発光素子を備える基体２０４の内側に液状シリコーン封止樹脂組成物２０１を注入する。次に遠心分離器を用いて液状シリコーン封止樹脂組成物２０１中のフィラーを遠心沈降させ、フィラー濃度が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の高濃度層２０２と、５ｖｏｌ％未満の低濃度層２０３と、の２層に分かれさせる。２層に分かれた状態で、オーブンにて硬化させ発光装置２００を得る。

以下、実施例及び比較例、参考例を示して本発明の実施形態に係る発光装置を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。

実施例１
図１は、実施例１に係る発光装置１００を示す断面模式図である。

実施例１は、縦１．４ｍｍ、横４．０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの基体を備えた、トップビューと呼ばれる上面発光式の表面実装型ＬＥＤである。基体は、表面に銀めっきが施された銅合金製の正負一対のリードフレームである導電部材に、酸化チタンの白色顔料とガラス繊維の充填剤を含むポリフタルアミド樹脂製の成形体が一体成形されて構成されている。このような基体は、金型内に、導電部材を設置して、成形体の構成材料を注入し固化させることで作製される。なお、導電部材は、その表面の一部が凹部底面の一部を構成し、かつ成形体の外側に延出している。

基体の凹部底面には、２つの発光素子が、負極側の導電部材上に透光性シリコーン樹脂である接着剤で接着され、その各電極が金のワイヤーにより正負両極の導電部材と各々接続されている。この発光素子は、サファイア基板上に、窒化物半導体のｎ型層、活性層、ｐ型層が順次積層された、青色（発光ピーク波長約４６０ｎｍ）に発光するＬＥＤチップである。

基体の凹部へ、ジメチルシリコーン樹脂よりなる東レ・ダウコーニング製ＯＥ６３５１シリコーン樹脂（屈折率１．４１）に、ガラスフレークを２．４ｖｏｌ％となるよう添加し均一分散した液状シリコーン封止樹脂組成物を、ディスペンサーを用いて注入した。ガラスフレークは、平均粒子径２５μｍ、アスペクト比６３、屈折率１．５７のものを使用する。

次に、遠心分離機へ、未硬化状態で凹部に存在する液状シリコーン封止樹脂組成物を含む基体を載置し、遠心力により強制的にガラスフレークを沈降させた。ガラスフレークを沈降させた状態で、なるべく対流が起こらないよう低温加熱でゲル化させ、高温加熱により液状シリコーン封止樹脂組成物を完全に硬化させた。

比較例１
比較例１の発光装置は、シリコーン樹脂へフィラー添加が成されていないこと、製造工程に遠心分離工程が存在しないこと以外は、実施例１の発光装置と同じ構成である。

実施例２
実施例２の発光装置は、ガラスフレークの添加量が３．８ｖｏｌ％であること以外は、実施例１の発光装置と同じ構成である。

実施例３
実施例３の発光装置は、ガラスフレークの添加量が５．６ｖｏｌ％であること以外は、実施例１の発光装置と同じ構成である。

実施例４
実施例４の発光装置は、ガラスフレークの添加量が７．４ｖｏｌ％であること以外は、実施例１の発光装置と同じ構成である。

実施例５
実施例５の発光装置は、ガラスフレークの添加量が８．７ｖｏｌ％であること以外は、実施例１の発光装置と同じ構成である。

参考例２
参考例２の発光装置は、製造法中に遠心分離工程が存在しないこと以外は、実施例５の発光装置と同じ構成である。

試験例１（発光装置の特性評価）
実施例１〜５、比較例１、参考例２で作製した発光装置について、１)初期出力の測定、２）反りの有無の確認、３）硫化試験後出力の測定を行った。これらの結果を表１に示す。

なお、初期出力は、比較例１の発光装置の初期出力を１００とした相対値で、結果を示している。また、硫化試験後の出力は、実施例、比較例、参考例の各初期出力を１００とした際の相対値である。

上記硫化試験の手順は次の通りである。発光装置を、硫化ナトリウム１ｇを加えた容量２００ｍｌの耐熱容器中に載置し８０℃、２４時間放置した。この条件下に硫化性ガスに暴露させたうえで、再度出力を測定した。

初期出力は、シリコーン封止樹脂へフィラーが添加された発光装置が遠心沈降の有無にかかわらず、フィラー無添加の比較例１の発光装置を上回っていた。これは凹部を有する基体よりなる発光装置では、封止樹脂中の適度な光散乱が、必ずしも光取り出し効率に悪影響及ぼさず、却って光取り出し効率に優れていることを示している。参考例２と実施例５の比較より、フィラー低濃度層が存在する実施例５が、同じフィラー添加量でも光取り出しに優れており、フィラー低濃度層の存在が、光取り出し効率へ好影響していることを示している。

実施例１〜５、比較例１、参考例２の発光装置は、リードフレーム上面方向にしか樹脂成形体を有しておらず、ＬＥＤチップが載置されたリードの裏底面が露出しているため放熱性がよい反面で、線膨張係数の異なる異種材料を張り合わせた構造の一種と見なせるため、反りが発生しやすい。しかしながら、実施例３、実施例４、実施例５の発光装置は、反りが確認できなかった。これは封止樹脂中のフィラー高濃度層が、フィラー低濃度層より厚みを有するため、リードフレーム材料である銅合金に線膨張係数がより近いフィラー高濃度層に、封止樹脂物性が支配されるためであることを示している。よってフィラーの添加量は５ｖｏｌ％以上であることが好ましい。実施例１〜５と参考例２の封止樹脂断面写真を図３〜８に示す。

表面に銀めっきが施されたリードフレームを内包する発光装置は、封止樹脂より拡散してくる硫化性ガスにより、銀めっきが硫化し黒色の硫化銀化合物を生成する。この黒色硫化銀化合物が光を吸収するため、硫化の発生は出力低下を引き起こす。従って、出力低下より封止樹脂のガスバリア性を評価することができる。実施例１〜５では、フィラー添加量の増加に伴い、緩やかではあるがガスバリア性の向上が認められ、全てにおいてフィラー無添加である比較例１よりガスバリア性に優れている。実施例５と参考例２を比較すると、フィラー添加量が同じであるが実施例５がガスバリア性に優れている。これは、遠心沈降によるフィラー高濃度層の形成が、ガスバリア性付与に有効性あることを示している。

１００．発光装置
１０１．高濃度層
１０２．低濃度層
１０３．発光素子
１０４．リード
１０５．リード
１０６．導電部材（ワイヤー）
１０７．基体
２０４．基体

Claims (11)

1. 発光素子と前記発光素子を被覆するシリコーン封止樹脂とを有する発光装置であって、
   （１）前記シリコーン封止樹脂は、平均粒子径が１０μｍ以上３５μｍ以下で且つアスペクト比が５５以上３５０以下であるフィラーを含有し、且つ、前記フィラー濃度が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の高濃度層と５ｖｏｌ％未満の低濃度層との２層からなり、
   （２）前記高濃度層は、前記発光素子の少なくとも一部を被覆している、
   ことを特徴とする発光装置。
2. 前記発光装置は、底面及び側面を有する凹形状の基体を更に備え、
   （１）前記発光素子は、前記底面に配置され、
   （２）前記凹形状内に前記シリコーン封止樹脂が配置され、
   （３）前記高濃度層は、前記発光素子の全体を被覆している、
   請求項１に記載の発光装置。
3. 前記発光装置は、前記発光素子と前記基体とを接続する導電部材を更に備え、
   前記高濃度層は、前記凹形状の底面から露出されている前記導電部材の全体を被覆している、請求項２に記載の発光装置。
4. 前記高濃度層は、前記低濃度層よりも厚い厚みを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記高濃度層は、前記発光素子の高さの１．５倍以上２．５倍以下の厚みを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 前記フィラーは、ガラスである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光装置。
7. 前記シリコーン封止樹脂は、樹脂成分としてジメチルシリコーンを含有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光装置。
8. 前記アスペクト比は、７０以上３００以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発光装置。
9. 発光装置の製造方法であって、
   （１）シリコーン樹脂に、平均粒子径が１０μｍ以上３５μｍ以下で且つアスペクト比が５５以上３５０以下であるフィラーを添加することにより液状シリコーン封止樹脂組成物を調製する工程１、
   （２）底面及び側面を有する凹形状の基体であって前記底面に発光素子が配置された基体の内側に、前記液状シリコーン封止樹脂組成物を充填することにより前記発光素子の全体を被覆する工程２、
   （３）前記基体を、前記底面に遠心力がかかる方向に遠心回転させることにより、前記フィラーを前記底面側に遠心沈降させる工程３、
   を有することを特徴とする発光素子の製造方法。
10. 前記遠心沈降により、前記充填した液状シリコーン封止樹脂組成物が、前記フィラー濃度が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の高濃度層と５ｖｏｌ％未満の低濃度層との２層に分かれる、請求項９に記載の製造方法。
11. 前記工程１で調製する液状シリコーン封止樹脂組成物は、前記フィラーを１ｖｏｌ％以上１５ｖｏｌ％以下含有する、請求項９又は１０に記載の製造方法。