JP3939177B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、発光装置の製造方法は、図3に示すように、基板101上に、Ag(銀)ペースト102によって固定した半導体発光素子103と、この半導体発光素子103にボンディングされると共に図示しない電極に接続された金線104と、上記半導体発光素子103の周囲に配置されて、その半導体発光素子103からの光を反射する2つの反射体107を設け、この2つの反射体107,107の間に樹脂109を配置して、この樹脂109で上記発光素子103および金線104を封止している。上記反射体107は、上記半導体発光素子103からの熱の影響を考慮して、耐熱性が高い液晶ポリマーによって形成し、この反射体107の半導体発光素子103側の面である光反射面107aは、表面処理を施さないか、あるいは鏡面仕上げを施している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の発光装置の製造方法では、上記反射体の光反射面107aは、表面処理を施さないか、あるいは鏡面仕上げであるので、上記反射体107と樹脂109との間の密着性が悪い。したがって、この発光装置の取付け時の熱や、発光装置の動作時の熱などによって、反射体107と樹脂109とが剥離する虞がある。この反射体107と樹脂109との剥離が進行すると、上記基板101と樹脂109との剥離を誘発し、その結果、この基板101と樹脂109との剥離に起因する応力によって、上記半導体発光素子103と金線104との接続が破壊されるなどの深刻な問題を引き起こす。また、上記反射体107と樹脂109との間の密着性が悪いと、上記反射体107と樹脂109との剥離部分に水が侵入するなどの不都合が生じる。
【0004】
そこで、本発明の目的は、反射体と樹脂とが剥離し難い発光装置を容易かつ効率的に製造できる発光装置の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の発光装置の製造方法は、
基体上に、発光素子と、この発光素子の出射光を反射する反射体とを取り付け、上記発光素子と反射体の間に樹脂を配置する発光装置の製造方法であって、
上記反射体は、カルシウム酸化物を含む液晶ポリマーを含み、
上記反射体を上記基体に取り付ける前または取り付けた後に、上記反射体の上記発光素子の出射光を反射すべき面に、アルカリ液によって粗面を形成する工程を有することを特徴とする。
【0006】
本発明の発光装置の製造方法によって製造された発光装置では、上記反射体の少なくとも上記発光素子の出射光を反射すべき面に粗面が形成されているので、この反射体の粗面による上記反射体と樹脂との間の密着力が比較的大きくなる。したがって、例えば発光装置を基板などに取付ける際に発光装置が熱を受け取ったり、発光装置が動作時に発熱しても、上記反射体と樹脂とは剥離し難い。その結果、上記基体と樹脂とが剥離したり、この基体と樹脂との剥離に起因して発光素子に接続されたボンディングワイヤなどが断線したり、反射体と樹脂との間の剥離部から水が侵入して発光装置が故障するといった不都合が、確実に回避される。
【0007】
また、本発明の発光装置の製造方法では、上記反射体は、液晶ポリマーを含むので、良好な耐熱性能を有して安定した光反射機能を奏する反射体が形成される。
【0008】
また、本発明の発光装置の製造方法では、上記反射体の上記面に、アルカリ液によって粗面を形成しているので、容易かつ効率的に粗面が形成される。したがって、発光装置が容易かつ効率的に製造される。
【0009】
また、本発明の発光装置の製造方法では、上記反射体は、カルシウム酸化物を含む液晶ポリマーを含むので、上記アルカリ液によって上記反射体に安定して粗面が形成される。
【0010】
1実施形態の発光装置の製造方法では、上記アルカリ液は、KOH(水酸化カリウム)を20wt%以上50wt%以下の割合で含み、かつ、温度が50℃以上であり、このアルカリ液に上記反射体の上記面を1分間以上曝して粗面を形成する。
【0011】
上記実施形態によれば、上記液晶ポリマーを含む反射体に、適切な粗さの粗面が形成される。
【0012】
1実施形態の発光装置の製造方法は、上記液晶ポリマーは、上記カルシウム酸化物を0wt%を越えて50wt%以下の割合で含む。
【0013】
上記実施形態によれば、上記反射体は、カルシウム酸化物を含む液晶ポリマーを含むので、安定して粗面を形成できると共に、樹脂と良好な密着性を有する粗面が形成できる。ここで、上記液晶ポリマーに含まれるカルシウム酸化物の割合が50wt%よりも大きいと、反射体の液晶ポリマーの含有率が低下することによって、反射体の耐熱性および強度が低下してしまう。
【0014】
1実施形態の発光装置の製造方法は、上記液晶ポリマーは、ガラスを5wt%以上25wt%以下の割合で含み、かつ、酸化チタンを5wt%以上25wt%以下の割合で含み、かつ、上記カルシウム酸化物を5wt%以上25wt%以下の割合で含む。
【0015】
上記実施形態によれば、上記液晶ポリマーによって、良好な強度と光反射率を有する反射体が形成できると共に、この反射体に安定して粗面が形成でき、また、この粗面と樹脂 との間に良好な密着性が得られる。ここで、上記ガラスの割合が5wt%よりも小さいと、反射体の強度が不十分になり、上記ガラスの割合が25wt%よりも大きいと、反射体の光透過率が上昇して、発光装置の輝度の不足や発光装置側面への光の漏れなどの不都合が生じる。また、上記酸化チタンの割合が5wt%よりも小さいと、反射体の光反射率が低下し、上記酸化チタンの割合が25wt%よりも大きいと、反射体の成型時の樹脂の流れが悪化して、反射体が安定して形成し難くなる。また、上記カルシウム酸化物の割合が5wt%よりも小さいと、反射体に安定して粗面が形成し難くなり、上記カルシウム酸化物の割合が25wt%よりも大きいと、反射体の耐熱性および強度が低下する。
【0016】
上記反射体の上記粗面は、算術平均粗さが1μm以上20μm以下であるのが望ましい。
【0017】
その場合、この反射体の粗面による反射体と樹脂との間の密着力が、適切な大きさになる。ここで、上記粗面の算術平均粗さが1μmよりも小さいと、反射体と樹脂との密着力が不十分になって、反射体と樹脂との剥離などの問題が回避できない。一方、上記粗面の算術平均粗さが20μmよりも大きいと、この粗面が形成された反射面での光の反射量が不十分になって、発光装置が出射する光の輝度が不十分になる。
【0018】
上記液晶ポリマーは、ガラスを0wt%を越えて30wt%以下の割合で含むのが望ましい。
【0019】
その場合、上記反射体は、ガラスを含む液晶ポリマーを含むので、良好な強度の反射体が得られる。ここで、上記液晶ポリマーに含まれるガラスの割合が30wt%よりも大きいと、この反射体を透過する発光素子の出射光が増大して発光装置の輝度が低下したり、発光装置の側面に光の漏れが生じる虞があり、また、この反射体を例えば射出成型によって作成する場合、金型の摩耗が著しくなるという不都合がある。
【0020】
上記液晶ポリマーは、酸化チタンを0wt%を越えて30wt%以下の割合で含むのが望ましい。
【0021】
その場合、上記反射体は、酸化チタンを含む液晶ポリマーを含むので、光の反射率が向上する。ここで、上記液晶ポリマーに含まれる酸化チタンの割合が30wt%よりも大きいと、この反射体の例えば射出成型による作成時に、上記酸化チタンおよび液晶ポリマーを含む樹脂の流れが悪くなり、安定して成型できなくなる。
【0022】
上記液晶ポリマーは、ガラスを20wt%以上30wt%以下の割合で含み、かつ、酸化チタンを20wt%以上30wt%以下の割合で含むのが望ましい。
【0023】
その場合、上記液晶ポリマーによって、良好な強度と光反射率を有する反射体が得られる。ここで、上記ガラスの割合が20wt%よりも小さいと、反射体の耐熱性および機械的強度が低下してしまい、上記ガラスの割合が30wt%よりも大きいと、反射体の光透過量が増大して発光装置の輝度が低下したり、発光装置の側面に光の漏れが生じたり、反射体の成型時に金型の摩耗が著しくなる。また、上記酸化チタンの割合が20wt%よりも小さいと、反射体の光の反射率が低下すると共に強度が低下し、上記酸化チタンの割合が30wt%よりも大きいと、反射体の成型時の液晶ポリマーおよび酸化チタンを含む樹脂の流れが悪化して、安定して反射体が作成できなくなる。
【0024】
上記樹脂は、ガラス転移温度が40℃以上100℃以下のエポキシ樹脂であるのが望ましい。
【0025】
その場合、上記樹脂は、ガラス転移温度が40℃以上100℃以下のエポキシ樹脂であるので、良好な耐温度サイクル性と耐リフロー性が得られる。また、上記樹脂の線膨張率を反射体の線膨張率と略同じにできるので、発光装置の温度が上昇しても、上記樹脂と反射体との間に剥離が生じ難い。ここで、上記ガラス転移温度が40℃よりも小さいと、一般的な環境における発光装置の使用で樹脂が変形する虞があり、上記ガラス転移温度が100℃よりも大きいと、耐リフロー性が悪化する虞がある。
【0026】
上記発光素子は金線によってワイヤボンディングされており、上記金線は常温における破断強度が100mN以上であるのが望ましい。
【0027】
その場合、上記破断強度が100mN以上の金線は耐温度サイクル性能が良好であるので、この金線によって発光素子がワイヤボンディングされた上記発光装置は、発光装置の動作が繰り返されて温度の上昇と下降が繰り返される状態の下で、長期に亘って性能が安定に保持される。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0029】
図1は、本発明の一実施形態の発光装置の製造方法によって製造される発光装置を示す図である。この発光装置は、基体としての樹脂基板1上に、Agペースト2によって半導体発光素子3を固定している。この半導体発光素子3は、金線4によってワイヤボンディングされて、図示しない電極に接続されている。上記金線4は、常温における破断強度が100mN以上である。上記基板1上に、上記半導体発光素子3の図1において左右両側に位置するように、この半導体発光素子3からの光を反射して上方に導く2つの反射体7,7を配置している。この反射体7は、液晶ポリマーによって形成されており、この液晶ポリマーは、ガラスを5wt%以上25wt%以下の割合で含み、かつ、酸化チタンを5wt%以上25wt%以下の割合で含み、かつ、カルシウム酸化物を5wt%以上25wt%以下の割合で含む。この反射体7の上記半導体発光素子3側の面である反射面7a,7aは、算術平均粗さが1μm以上20μm以下の粗面に形成されている。上記反射体7,7は、上記基板1にエポキシ接着剤によって貼り付けられている。上記基板1上、かつ上記2つの反射体7,7の間に、ガラス転移温度が40℃以上100℃以下であって透明のエポキシ樹脂9を配置して、このエポキシ樹脂9によって上記発光素子3および金線4を封止している。
【0030】
図2は、上記反射体7を構成する液晶ポリマーに粗面を形成する工程を説明する工程図である。この液晶ポリマーに粗面を形成する工程は、液晶ポリマーがアルカリ溶液と反応し易い性質を利用している。まず、ステップ1において、KOHを20wt%以上50wt%以下の割合で含むと共に温度が50℃以上のアルカリ溶液に、液晶ポリマーの所定の面であって反射体の反射面7aに相当する面を1分間以上浸して、その面を粗面化する。このアルカリ溶液に含まれるKOHの割合は、形成すべき粗面の粗さに応じて20wt%以上50wt%以下の間で調節すればよく、35wt%以上45wt%以下であるのが好ましい。また、上記アルカリ溶液の温度は、80℃以上90℃以下であるのが好ましい。また、上記アルカリ溶液に液晶ポリマーを浸す時間は、3分間以上7分間以下であるのが好ましい。この粗面化工程に先行して、液晶ポリマーの強度保持や寸法安定のために、アニール処理を施してもよい。
【0031】
続いて、ステップ2に進み、流水によって液晶ポリマーに付着したアルカリ溶液を除去する。
【0032】
その後、ステップ3に進み、希硫酸などを用いて、ステップ1において液晶ポリマーに残留したアルカリ溶液を中和する。液晶ポリマーにアルカリ溶液が残留したままの状態で発光装置を形成すると、他の電子部品に悪影響を与える虞があるので、残留したアルカリ溶液を中和する工程は不可欠である。
【0033】
引き続いて、ステップ4では、ステップ3の中和工程で用いられて液晶ポリマーに残留した希硫酸を、水と超音波によって除去する。
【0034】
最後に、ステップ5において、粗面が形成された液晶ポリマーを乾燥する。
【0035】
上記液晶ポリマーに粗面を形成する工程は、液晶ポリマーを基板に取付ける前と取付けた後とのいずれの時期に実施してもよい。
【0036】
上記方法によって粗面が反射体の反射面7aに形成された発光装置は、この粗面によって、上記反射体7とエポキシ樹脂9とが比較的大きい密着力で密着されている。したがって、この発光装置を所定の基板などに取付ける際や、発光装置の動作時などに、発光装置が熱を受け取っても、上記反射体7とエポキシ樹脂9とが剥離することがない。その結果、発光装置の基板1とエポキシ樹脂9とが剥離したり、基板1とエポキシ樹脂9との剥離に起因して発光素子3に接続された金線4が断線するといった不都合や、反射体7とエポキシ樹脂9との間の剥離部から水が侵入して発光装置が故障する不都合などが、確実に回避される。
【0037】
上記実施形態において、上記反射体7を形成する液晶ポリマーは、ガラスを5wt%以上25wt%以下の割合で含み、かつ、酸化チタンを5wt%以上25wt%以下の割合で含み、かつ、カルシウム酸化物を5wt%以上25wt%以下の割合で含んだが、ガラスのみを0wt%を越えて30wt%以下の割合で含んでもよく、酸化チタンのみを0wt%を越えて30wt%以下の割合で含んでもよく、また、ガラスを20wt%以上30wt%以下の割合で含むと共に酸化チタンを20wt%以上30wt%以下の割合で含んでもよい。
【0038】
また、上記反射体7に形成した粗面は、上記反射面7aのみに限られず、反射体の上面および下面に形成してもよい。この反射体7の上面に粗面を形成した場合、この上面に印刷される配線パターンと反射体7との密着力を、効果的に増加することができる。また、上記反射体7の下面に粗面を形成した場合、この反射体7の下面に接着剤を配置して反射体7と基板1とを接着する場合の接着力を、効果的に増加できる。
【0039】
また、上記エポキシ樹脂9は、透明に限られず乳白色であってもよく、また、他の色が着色されていてもよい。
【0040】
上記基板1は樹脂からなるが、金属で形成してもよい。この場合、インサート成形によって、上記金属からなる基板上に液晶ポリマーからなる反射体を効果的に形成できる。
【0041】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の発光装置の製造方法によれば、反射体と樹脂とが剥離し難い発光装置を容易かつ効率的に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の発光装置の製造方法によって製造される発光装置を示す図である。
【図2】 反射体に粗面を形成する工程を説明する工程図である。
【図3】 従来の発光装置の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
1 基板
2 Agペースト
3 半導体発光素子
4 金線
7 反射体
7a 反射面
9 エポキシ樹脂
Claims (4)
- 基体上に、発光素子と、この発光素子の出射光を反射する反射体とを取り付け、上記発光素子と反射体の間に樹脂を配置する発光装置の製造方法であって、
上記反射体は、カルシウム酸化物を含む液晶ポリマーを含み、
上記反射体を上記基体に取り付ける前または取り付けた後に、上記反射体の上記発光素子の出射光を反射すべき面に、アルカリ液によって粗面を形成する工程を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項1に記載の発光装置の製造方法において、
上記アルカリ液はKOHを20wt%以上50wt%以下の割合で含み、かつ、温度が50℃以上であり、このアルカリ液に上記反射体の上記面を1分間以上曝して粗面を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項1または2に記載の発光装置の製造方法において、
上記液晶ポリマーは、上記カルシウム酸化物を0wt%を越え50wt%以下の割合で含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項1または2に記載の発光装置の製造方法において、
上記液晶ポリマーは、ガラスを5wt%以上25wt%以下の割合で含み、かつ、酸化チタンを5wt%以上25wt%以下の割合で含み、かつ、上記カルシウム酸化物を5wt%以上25wt%以下の割合で含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
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