JP5609026B2

JP5609026B2 - 発光装置およびその製造方法

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Publication number: JP5609026B2
Application number: JP2009153821A
Authority: JP
Inventors: 元孝伊延
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2029-06-29
Also published as: JP2011009635A

Description

本発明は、発光装置、特に導電性部材により接続され、優れた信頼性を有する発光装置およびその製造方法に関する。

従来から、半導体発光素子を用いた発光装置について、より高性能化するために様々な工夫がなされている。

例えば、導電部材としては、導電性のよい金属部材が用いられており、この表面に銀を鍍金することで発光素子からの光を効率よく反射させることができる。また、封止部材としては、発光素子からの光を透過しやすい樹脂が適しており、中でも耐候性、耐熱性に優れたシリコーン樹脂を用いることで、長寿命化を図ることができる。

しかしながら、シリコーン系材料の構造を含有する樹脂は、耐候性、耐熱性が優れている反面、ガス透過性が大きいという問題がある。銀は大気中の硫黄成分等によって劣化し易いという傾向があるため、シリコーン系材料の構造を含有する樹脂を封止材に使用する場合、金属からなる光反射層の変色および反射率の低下が顕著になり、長期信頼性の維持が困難になることが、近年課題として挙げられている。そのため、例えば特許文献１には、有機化合物からなる有機皮膜を設けることにより、銀表面の化学的変化を抑制することが開示されている。他にも、無機物であるゾルゲルガラスで被覆すること（特許文献２）などが開示されている。

一方、反射層を実装面全体に形成せず、実装面の一部を導電性材料により、残部を透明材料によりボンディングすることにより、基板（支持体）側に進んだ光を透明樹脂により吸収させないで反射して利用することで光の取り出し効率を高めることができることが知られている（例えば、特許文献３）。

特開２００７−２６６３４３号公報。

特開２００７―３２４２５６号公報。

特開２０００−３３２３０５号公報。

しかしながら、特許文献１のように、有機物で銀を被覆した場合、有機物は熱や光により劣化しやすいため、長期に渡って金属の反射率低下を抑えられるものではない上に、有機物自体の着色も避けられない。特許文献３の場合も同様に、発光素子をボンディングする透明樹脂の劣化・着色によって、長期的には光の取り出し効率が低下する。また、特許文献２のゾルゲルガラスでは、緻密な膜の作製が困難で、多孔質の膜になりやすく、緻密化のためには熱処理を行う必要があり、その際には収縮が起こる。また厚みの制御が困難であり、金属や封止樹脂との熱膨張率差も大きいため、厚みにムラのある部分からの亀裂や剥離の発生が避けられず、長期に渡って特性を保持できるものではない。さらに、発光素子の高効率化のために、実装面の一部を導電性材料により被覆せずに残す場合、発光素子下部の導電性材料により接続されない部位にゾルゲルガラスが入り込むと、発光素子もろとも剥離させてしまう危険性もある。

そこで、本発明は、上記の問題を解決するべく、発光素子からの光を効率良く取り出し、長期に渡ってその特性を維持する発光装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、反射部を有する支持体と、前記反射部に導電性部材により接続される発光素子と、を備え、前記反射部は、前記発光素子の下部であって前記導電性部材に被覆されていない露出部を有し、前記露出部は第１の樹脂により被覆されており、前記第１の樹脂は無機部材により被覆されており、前記無機部材は第２の樹脂により被覆されており、前記第１の樹脂は前記第２の樹脂よりも、ＳまたはＯを含むガスに対する透過率が低いことを特徴とする。

また、本発明に係る発光装置は、反射部を有する支持体と、前記反射部に導電性部材により接続される発光素子と、を備え、前記反射部は、前記発光素子の下部であって前記導電性部材に被覆されていない露出部を有し、前記露出部は第１の樹脂により被覆されており、前記第１の樹脂の少なくとも一部と前記反射部の少なくとも一部とが無機部材により連続して被覆されており、前記無機部材は第２の樹脂により被覆されており、前記第１の樹脂は前記第２の樹脂よりも、ＳまたはＯを含むガスに対する透過率が低いことを特徴とする。

さらに、上述した発光装置は、以下のいずれか１以上の構成を備えることが好ましい。
前記無機部材は、前記発光素子の上面から前記反射部まで連続して被覆されている。
前記無機部材が、前記発光素子の上面と前記反射部との間で途切れている。
前記第１の樹脂は、前記発光素子よりも下方に位置する。
前記発光素子の下部において、前記発光素子が前記第２の樹脂により被覆されている。
前記第１の樹脂は内側に凹形状である。

また、本発明に係る発光装置の製造方法は、反射部を有する支持体に発光素子が接合されてなる発光装置の製造方法であって、前記接合に半田と総称される低融点金属接合部剤と半田付け用フラックスを使用して、接合後に前記フラックスにより前記反射部の一部を被覆するように、前記発光素子を前記反射部に接合する第１の工程と、前記第１の工程において被覆された部分および被覆されなかった前記反射部の残余部を無機部材により被覆する第２の工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の発光装置によれば、発光素子の実装面となる支持体の反射部に、導電性部材により被覆されていない露出部を有しているため、発光素子からの光を効率良く取り出すことができる。また、前記露出部は、封止樹脂よりもＳまたはＯを含む化合物ガスに対する透過率が低い樹脂で被覆されており、かつ、反射部のうち樹脂で被覆されない領域は無機部材が形成されているため、反射部材の劣化を抑制することができ、長期に渡ってその特性を維持する発光装置とすることができる。

本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す概略断面図である。図１の発光装置における発光素子の接続について説明するための図である。図１の発光装置の、発光素子近辺の拡大断面図である。本発明の発光装置に用いることのできる発光素子を示す図である。本発明の実施の形態２に係る発光装置を説明するための図である。本発明の実施の形態３に係る発光装置を説明するための図である。本発明の実施の形態４に係る発光装置を説明するための図である。本発明の実施の形態５に係る発光装置を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

＜実施の形態１＞
図１に、本実施の形態１の発光装置１００の概略断面図を示す。図２は、発光素子１０１と、反射部１０５との接続を示す概略図である。図３（ａ）は図１に示す発光素子１０１の周囲を拡大したものであり、図３（ｂ）は図３（ａ）の部分拡大図である。
本実施の形態に係る、図１に示す発光装置１００は、反射部１０５を有する支持体１０２と、反射部１０５に接続される発光素子１０１と、を備えている。特に、本発明において発光素子１０１の下面に形成された金属部１０６は、図３（ｂ）に示すように、導電性部材１０８を介して、反射部１０５と接続されている。反射部１０５は、発光素子１０１の下部であって導電性部材１０８に被覆されていない露出部１０５ｂを有しており、露出部１０５ｂは第１の樹脂１０４により被覆されている。さらに、第１の樹脂１０４は無機部材１０９により被覆されており、無機部材１０９は第２の樹脂１０３により被覆されており、前記第１の樹脂１０４は第２の樹脂１０３よりも、ＳまたはＯを含むガスに対する透過率が低い。

言い換えると、本発明において、発光素子１０１は、図２に示されるように、反射部１０５上に、発光素子１０１の下面に形成された金属部１０６と対向する、接続部１０５ａを有しており、発光素子１０１の下部であって、接続部１０５ａの周辺に露出部１０５ｂを有している。接続部１０５ａと、金属部１０６とは、図３に示されるように、導電性部材１０８によって接続され、固定される。露出部１０５ｂは、前述のように、第１の樹脂１０４によって被覆される。なお、ここで、反射部１０５であって、接続部１０５ａにも露出部１０５ｂにも属さず、発光素子１０１と対向しない領域を、外部領域１０５ｃというものとする。この外部領域１０５ｃは、その一部が第１の樹脂１０４に被覆され、残余部が無機部材１０９により被覆される。これにより、反射部１０５は、反射部の劣化の原因となる、例えばＳまたはＯを含むガスを透過させにくい（以下、「ガスバリア性が高い」ともいう）導電性部材１０８、第１の樹脂１０４、無機部材１０９によって被覆されることとなり、反射部１０５の化学的変化による劣化を抑制することができる。本実施の形態のように、発光素子１０１の反射部１０５への接続を、導電性部材１０８及び第１の樹脂１０４で行うことにより、光の取り出し効率を向上させることができる。ここで、第１の樹脂１０４の少なくとも一部は、無機部材１０９により被覆される構成とされる。言い換えると、第１の樹脂１０４の少なくとも一部と反射部１０５の少なくとも一部とが、無機部材１０９により連続して被覆されている。これにより、確実に反射部１０５をガスバリア性の高い部材により被覆する。

無機部材１０９は、発光素子１０１を被覆していても被覆していなくてもよい。本実施の形態のように、無機部材により、発光素子の上面から反射部まで連続して被覆されている場合は、第１の樹脂１０４を無機部材１０９で完全に覆うことができる。これにより、第１の樹脂１０４が、発光素子からの光や熱によって劣化したとしても、酸素を遮断することができるため、第１の樹脂１０４が着色し難く、好ましい。仮に第１の樹脂１０４が着色したとしても、その反射率の低下の度合いは反射部１０５が劣化する場合に比べて程度を小さくすることができる。

第１の樹脂は、有機物であるため、光で劣化していくのは避けられないため、限られた範囲にのみ形成されることが好ましく、前述の露出部１０５ｂを被覆することが可能である限り、外部領域１０５ｃには、なるべく形成されないことが好ましい。また、発光素子の側面や光取り出し面となる下面にも、直接接していないことが好ましいため、第１の樹脂１０４は、図３、図６、図７に示すように、発光素子１０１よりも下方に位置するように形成されることが好ましい。言い換えると、発光素子１０１の側面には第１の樹脂１０４が接しないように形成されていることが好ましい。さらに、図６のように、第１の樹脂１０４が、発光素子１０１には接していないことが好ましい。言い換えると、発光素子１０１の下部において、発光素子１０１が第２の樹脂１０３により被覆されていることにより、耐熱性・耐候性に優れた樹脂により発光素子を被覆することができるため、好ましい。

（発光素子１０１の接合）
本発明に係る発光装置は、反射部１０５に、導電性部材１０８及び第１の樹脂１０４を用いてダイボンドし、第１の樹脂１０４を覆うように無機部材１０９で反射部１０５を被覆することにより形成することができる。具体的には、図２に示す反射部１０５の接続部１０５ａに導電性部材を塗布して、または発光素子の金属部１０６に導電性ペーストを塗布して、接続させてからその周囲に第１の樹脂１０４を流し込んで硬化させたり、導電性部材と第１の樹脂とを塗布してその上に発光素子を載置し、双方を硬化させたりすることもできる。また、発光素子の電極を、反射部に直接フリップチップ実装してもよい。具体的な材料としては、銀、金、パラジウムなどのペーストやバンプ、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの半田、低融点金属等のろう材などを用いることができる。なかでも、後述するように半田付け用フラックスを併用することで、実装と同時に第１の樹脂１０４を形成可能なＡｕ−Ｓｎ共晶などの半田などを用いることが好ましい。

（第１の樹脂１０４）
第１の樹脂１０４は、後述の第２の樹脂１０３よりも、ＳまたはＯを含むガスに対する透過率が低い。これにより、反射部材の劣化を抑制しつつ、発光素子の信頼性を高めることができる。反射部１０５を劣化させる要因として、大気汚染物質と総称されるＮＯｘ（窒素酸化物）、ＳＯｘ（硫黄酸化物）や、Ｈ_２Ｓ（硫化水素）、Ｏ_２（酸素）などがあり、これらの透過率が低いものが好ましい。一般的にシリコーン系樹脂に比べ、炭化水素系樹脂の方が、分子間力が高く、高分子鎖同士が密になっているため、ガス透過率は低い傾向にある。例えば、ポリエチレンの酸素透過率はシリコーンゴムの１／２００程度である。

具体的な材料としては、ポリエチレン等のオレフィン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂、ＰＥＴなどのポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂など、熱可塑性・熱硬化性に関わらず一般的な樹脂を挙げることができる。樹脂の劣化による着色を低減する意味で、樹脂の骨格中にはビニル基やベンゼン環などの炭素・炭素間二重結合、三重結合が残存しないことが望ましい。樹脂は粉体やシートなど固体状で用いることもでき、溶剤に溶解させた状態で用いることもできる。また樹脂は単体で用いてもよく、異種の樹脂との混合物として用いてもよい。添加剤、光拡散剤、フィラーを含有させても良い。また、さらに、発光素子からの光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光部材を含有させることもできる。

第１の樹脂１０４は、前述したように、限られた範囲にのみ形成されることが好ましい。このように、限られた範囲にのみ第１の樹脂１０４を形成する方法としては、発光素子１０１と反射部１０５との接合に半田などの低融点金属接合部材と半田付け用フラックスを使用し、接合後にフラックスにより前記反射部の一部を被覆するように、発光素子１０１を反射部１０５に接合し、この接合によって被覆された部分および被覆されなかった反射部１０５の残余部（外部領域１０５ｃ）を無機部材１０９により被覆する第２の工程とを備えることが好ましい。このような方法によれば、接合と同時に第１の樹脂１０４を配置することができ、工程を増加させることもないため、簡便に、かつ、限られた範囲に第１の樹脂１０４を配置することができる。

より具体的には、接合部１０５ａまたは発光素子１０１の金属部１０６、もしくはその両方に、導電性部材１０８としてＡｕ−Ｓｎ共晶半田及び半田付け用フラックスを塗布し、リフロー装置などで加熱して接合させる。フラックスは、半田と混合してペースト状にしたものを用いてもよいし、導電性部材とは別に塗布してもよい。半田接合に用いられるフラックスは、接合後のフラックス残渣が発光装置の信頼性を低下させるため、このフラックス残渣を洗浄除去することが通常であるが、近年、フラックス残渣を洗浄しなくとも電子部品の信頼性を低下させない無洗浄タイプのフラックスが開発されている。本発明においては、このような無洗浄タイプのフラックスであって、半田接合後においては、フラックス残渣が樹脂となるタイプのフラックスを使用することができる。半田接合後にはフラックスとしての活性を失い、反射部１０５を腐食させないタイプのものが好ましい。このようなフラックスを使用して接合することにより、発光素子の接合部１０５ａにおいては導電性部材１０８により接合され、接合部の周囲には、樹脂からなるフラックス残渣が配置される。このフラックス残渣を前述の第１の樹脂１０４として用いることで、第１の樹脂１０４を容易に形成することができる。したがって、フラックス残渣は第１の樹脂１０４と同様の特性を有することが好ましく、特に、第２の樹脂１０３よりもＳまたはＯを含むガスに対する透過率が低いことが好ましい。

（無機部材１０９）
無機部材１０９は、透光性のものが好ましい。具体的には、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｇＯ、ＳｒＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＨｆＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３等の酸化物や、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ等の窒化物、ＭｇＦ_２等のフッ化物があげられる。これらは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。或いは、積層させるようにしてもよい。発光素子１０１に形成される絶縁保護膜と同じ材料を用いることにより、絶縁保護膜が設けられた発光素子との界面において、反射してロスされる光の量が少なくなると考えられることから、後述する発光素子１０１の絶縁保護膜と同じ材料であることが好ましい。

無機部材１０９の膜厚については、第２の樹脂１０３、支持体１０２、反射部１０５などの各界面での多重反射で光の損失が起きないよう薄くするのが好ましい一方で、化合物ガスが通過しないような厚みも必要である。これは、用いる材料によって好ましい膜厚は多少変化するが、約１ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。多層とする場合は、層全体の膜厚がこの範囲内とするのが好ましい。また、化合物ガスが通過しにくいよう、緻密な膜として形成するのが好ましい。例えばスパッタや蒸着などによって形成され、粉末状、或いは針状の無機部材が、部分的に空隙を有しつつも略全体に設けられている状態を含み、無機粉体からなる膜（層）を含む。そして、これら無機部材によって反射部表面に設けられる金属に対して変質作用を有するガスや水分等を遮断することができ、金属からなる反射部の劣化を効率よく抑制することができる。

以下に、上記に述べた以外の、本発明における発光装置１００の各部材及び構造について説明する。

（発光素子１０１）
本発明に用いられる発光素子１０１は、特に限定されず、公知のものを利用できるが、本発明においては、発光素子１０１として発光ダイオードを用いるのが好ましい。

発光素子は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ＺｎＳｅや窒化物系半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。

本実施の形態１の発光素子１０１は、図４に示すように、同一面側に正負一対の電極を有するものである。この発光素子１０１は、透光性の成長用サファイア基板１１１にｎ型半導体１１２、活性層１１３、ｐ型半導体１１４を積層させて形成された発光素子であり、正電極１１６および負電極１１５側が上面となり、光取り出し側とされている。正電極および負電極は、例えば図１に示すように、導電性ワイヤ１１０等により、隣接する発光素子や反射部、導体配線等と電気的に接続される。なお、正電極及び負電極を露出させ、その他の部分に短絡等を防止するための絶縁保護膜を設けていてもよい。さらに、発光素子１０１の下面であって、サファイア基板１１１側には、支持体１０２上の反射部１０５と接続される金属部１０６が形成されている。金属部１０６は、発光素子１０１によって発光した光を効率的に発光素子内部に反射させることができることが好ましい。また、発光素子の発光波長による変質等のないものにより形成されることが好ましい。具体的には、金属材料及び／又はそれらの合金、金属酸化物、これらの混合物等があげられる。好ましくは、本発明の発光素子の波長において光反射率の高い金属又はこれらの合金を用いるものであり、更には加工等が容易にできる材料、放熱性のよい材料を用いると、所望の形状とし易く、発光素子の放熱性向上に寄与できる。例えば半導体層を窒化物で形成した場合、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ，Ｐｄ等を用いることが好ましい。銀又は銀合金を用いると、反射率が高く、光取り出しの良好な素子を得ることができる。また、放熱性の良好な発光装置を得ることができ、大電流を流したときの発熱を緩和し、素子を高出力化することが可能となる。Ａｌ又はＡｌを含む合金を用いると、反射率及び放熱性を満足させると同時に、サファイア基板との密着性が良く、反射層の剥がれによる不良等の起こらない発光素子を得ることができる。Ｒｈ又はＲｈ合金を用いると、上記ＡｇとＡｌの中間的な特性が得られ、比較的安定性に優れた金属部とできる。ここで、金属部１０６は、実装面側の全面に形成するのではなく、金属部１０６が形成されない部分（図４における１０７部）が残されている。これにより、発光素子から出射され、発光素子側へ戻って吸収される光を、１０７部から取り出すことができる。

また、ここでは、金属部１０６について単一層として説明しているが、これに限らず、多層構造とすることもできる。また、金属部１０６と発光素子との間に密着層など他の機能を持たせた層を介在させても良いが、この場合発光素子と金属部との間で光の反射・伝搬を阻害しないような層、例えば透光性の層、を用いることが好ましい。

金属部１０６の最外部は、発光素子１０１の最外部から突出しないことが好ましい。金属部１０６が突出していると、突出部を起点に、発光素子１０１と金属部１０６とが剥離する可能性があるためである。また、多層構造とする場合、金属部１０６の最外層はＡｕ、Ｐｔなど化学的に安定な金属の層で覆われていること、またＷ、Ｍｏなどの比較的融点が高い金属層を含むことが好ましい。導電性部材との接続領域において、数種類の金属が混ざると、変色の可能性が高くなるためであり、具体的には、端面などの一部で内部の層が露出していないことが好ましい。

金属部１０６の形成方法としては、当該分野で公知の方法、例えば、蒸着法、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法、めっき法等によって形成することができる。その膜厚としては、ここに照射された光を十分に反射させることのできる膜厚であればよく、具体的には、０．０５μｍ〜１μｍ、好ましくは０．１μｍ〜０．３μｍである。

なお、サファイア基板１１１面内で発光素子の隅（周縁部１０７）、角の部分では特に光が集まりやすいので、その部分には金属部１０６を形成せず、該部分から光を取り出すことで、発光素子内に戻って吸収される光を減少させることができるため、好ましい。

以上、同一面側に正負一対の電極を有し、サファイア基板１１１側を反射部１０５に接続・固定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、電極側を反射部１０５に接続・固定する、いわゆるフリップチップ実装であってもよいし、上下面のそれぞれで正負の電極と接続を取るようなものであってもよい。本発明においては、導電性部材１０８によって、発光素子１０１が支持体１０２の反射面１０５に接続され、かつ発光素子１０１と反射部１０５との対向面を、第１の樹脂１０４によって被覆することができることが重要であり、このような接続方法を採る場合であれば、同様に本発明を適用することができる。

（支持体１０２）
支持体１０２は、その表面に反射部１０５を有しており、この反射部１０５上に発光素子１０１を搭載可能なものであり、通常、耐熱性及び適度な強度を有し、発光素子からの光や、外光などが透過しにくいものであれば、特に限定されない。発光素子を搭載するための凹部を形成していてもよいし、板状であってもよい。

例えば、具体的な材料としては、セラミックス、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などをあげることができる。特に、セラミックスを主な材料として用いることで、耐候性、耐熱性に優れた支持体とすることができる。

セラミックスは、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを用いることができる。これらを主成分として製造する場合、例えば、アルミナの場合は、原料粉末としてアルミナを９０〜９６重量％程度用い、これに焼結助剤として粘土、タルク、マグネシア、カルシア、シリカ等を４〜１０％程度添加したものを１５００℃〜１７００℃程度の温度範囲で焼結させたセラミックスを用いることができる。或いは、原料粉末として４０〜６０重量％程度のアルミナ、ジルコニア、チタニア等のセラミックスと、６０〜４０重量％程度の硼珪酸ガラス、コージュライト、フォルステライト、ムライト等の珪酸塩ガラス系材料を混合したものを８００℃〜１２００℃程度の温度範囲で焼結させたガラスセラミックス等を用いることができる。

また、セラミックスの粉体と、バインダー樹脂を混合して得られる材料をシート状に成型して得られるセラミックスグリーンシートを積層させて焼成することにより、所望の形状の支持体とすることもできる。或いは、セラミックスグリーンシートに種々の大きさのスルーホールを形成して積層させることにより、凹部を有する支持体とすることができる。このような支持体に配される導体配線は、未焼成のセラミックスグリーンシートの段階で、金属の微粒子を含む導体ペーストを所定のパターンに塗布したものを焼成することにより得ることができる。更に、セラミックスグリーンシートを焼成した後、あらかじめ形成させておいた導体配線にニッケル、金、銀などをメッキすることにより、反射部１０５を形成することができる。

尚、セラミックスを材料とする支持体は、上述のように導体配線とセラミックスとを一体的に形成する他、あらかじめ焼成されたセラミックスの板材に、導体配線を形成することもできる。

支持体として、ガラスエポキシ樹脂を用いる場合は、硝子クロス入りエポキシ樹脂やエポキシ樹脂を半硬化させたプリプレグに銅板を張り付けて熱硬化させる。その後フォトリソグラフィー法を用いて銅を所望の形状にパターニングする事により形成することができる。この場合、銅が導体配線および反射部１０５となる。その上に、反射部として更に別の金属層を形成してもよい。

また、支持体１０２はリードフレームがインサート成形された樹脂成形体であってもよい。この場合、リードフレームに反射部１０５をメッキ等により形成することができる。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等、具体的には、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ＢＴ樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂等が挙げられる。

これらの材料には、着色剤又は光拡散剤として、種々の染料又は顔料等を混合して用いてもよい。着色剤としては、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、カーボンブラック等が挙げられ、光拡散剤としては、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン等が挙げられる。また、フィラーを混入していてもよい。フィラーの混入により、線膨張係数の調整が容易となり、後述の第２の樹脂と成形体との線膨張係数を近似したものとすることもできる。フィラーを多く含有させると、熱膨張による変形が小さくなるため、リフローなど熱処理を含む過程に適した信頼性が得られやすい。また、成形体の強度を向上させることもできる。このようなフィラーとしては、ＳｉＯ_２等が挙げられる。

なお、支持体は、リードフレームそのものであってもよい。具体的には、砲弾型と呼ばれるランプタイプのもの等であり、リードフレームの表面に反射部１０５が形成され、その上に発光素子が搭載される。この場合は、リードフレームが導体配線の役割も兼ねることとなる。

（反射部１０５）
反射部１０５は、支持体に設けられ、発光素子からの光を反射させることができる金属により形成される。発光素子の載置面に設けられるものの他、支持体に凹部が形成される場合、該凹部の内側面に形成されるリフレクタなども含まれる。例えば、金、銀、銅、パラジウム、アルミニウム、ロジウム、クロム、ニッケル、スズなどの金属から選ばれる少なくとも一つを含むものが用いられる。その表面は鏡面化されて光反射率の向上が図られていることが好ましい。これらの中で青色光に対して高い反射率を持つ銀を用いることが好ましい。銀は特に変質し易いため、本発明を適用することにより、飛躍的にその信頼性を高めることができる。

（第２の樹脂１０３）
第２の樹脂１０３は、発光素子１０１や、その他の部材、例えば保護素子、導電性ワイヤなどの電子部品を、塵芥、水分や外力などから保護する部材である。支持体に形成されたキャビティに充填することで配置することができるし、トランスファーモールド法、ライン塗布法、孔版印刷またはスクリーン印刷などの種々の成型方法により形成することもできる。発光素子からの光を透過可能な透光性を有し、且つ、それらによって劣化のしにくい耐光性を有するものが好ましい。具体的な材料としては、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等発光素子からの光を透過可能な透光性を有する絶縁樹脂組成物を挙げることができる。更に、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂及びこれらの樹脂を少なくとも１種以上含むハイブリッド樹脂等も用いることができる。このような材料に加え、所望に応じて着色剤、光拡散剤、フィラー、波長変換部材（蛍光部材）などを含有させることもできる。第２の樹脂の充填量は、上記電子部品が被覆される量であればよい。また、本実施の形態によれば、第２の樹脂を高屈折率化するために、硫黄化合物を含有させる場合であっても、第１の樹脂により、硫黄が露出部１０５ｂに侵入することを抑制することができる。なお、第２の樹脂が高屈折率化のための硫黄を含む樹脂である場合、第一の樹脂は硫黄原子や硫黄化合物を含まない、あるいは、より含有量が少ない、もしくは、含有していても高分子中に固定化されている一般的な炭化水素系樹脂であれば、いずれでも良い。

（波長変換部材）
上記第１の樹脂１０４、第２の樹脂１０３には、波長変換部材として発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有する光を発する蛍光部材を含有させることもできる。

蛍光部材としては、発光素子からの光を、より長波長に変換させるものの方が効率がよい。蛍光部材は、１種の蛍光物質等を単層で形成してもよいし、２種以上の蛍光物質等が混合された単層を形成してもよいし、１種の蛍光物質等を含有する単層を２層以上積層させてもよいし、２種以上の蛍光物質等がそれぞれ混合された単層を２層以上積層させてもよい。

＜実施の形態２＞
図５に、本実施の形態２の発光装置を説明する図を示す。図５（ａ）は本実施の形態２の発光素子１０１の周囲を拡大したものであり、図５（ｂ）は図５（ａ）の部分拡大図である。本実施の形態２では、第１の樹脂２０４が、発光素子１０１の側面を一部覆うように形成されている点が、実施の形態１の発光装置と異なる。このように形成されていても、第１の樹脂２０４が無機部材１０９によって覆われているため、実施の形態１と同様に、第１の樹脂２０４の変色を抑制することが可能である。

＜実施の形態３＞
図６に、本実施の形態３の発光装置を説明する図を示す。図６（ａ）は本実施の形態３の発光素子１０１の周囲を拡大したものであり、図６（ｂ）は図６（ａ）の部分拡大図である。本実施の形態３では、第１の樹脂３０４が、発光素子の光出射面となる下面であって、金属部１０６が形成されない部分（以下、周縁部１０７ともいう）に接しないように形成されており、周縁部１０７は、第２の樹脂１０３により被覆されている。これにより、第１の樹脂３０４の発光素子１０１からの熱や光による影響を少なくすることができる。また、本実施の形態においては、無機部材１０９が発光素子１０１の上面と反射部１０５との間で途切れている。実施の形態１のように、無機部材により、発光素子の上面から反射部まで連続して被覆されている場合は、第１の樹脂１０４の変色を抑えることができる一方、第１の樹脂と無機部材との熱膨張率の違いにより、無機部材１０９に亀裂が入ったり、第１の樹脂と無機部材の間で剥離が生じたりすることが懸念される。これらの亀裂や剥離の起点となり得る部分を予め途切れさせ、亀裂や剥離を生じにくくさせることができる。このような観点から、無機部材１０９が途切れている位置は、接続部１０５ａの周辺、すなわち、発光素子１０１の下部であることが好ましい。接合部１０５ａの近辺で、無機部材１０９に亀裂や剥離が生じると、発光素子１０１の接続に問題を生じる懼れがあるためである。

＜実施の形態４＞
図７に、本実施の形態４の発光装置を説明する図を示す。図７（ａ）は本実施の形態４の発光素子１０１の周囲を拡大したものであり、図７（ｂ）は図７（ａ）の部分拡大図である。本実施の形態４では、第１の樹脂４０４が、内側（発光素子の中心側）に向かって凹形状となっており、無機部材１０９が、発光素子１０１の上面と反射部１０５との間で途切れている点が、実施の形態１の発光装置と異なる。このように、第１の樹脂４０４を内側（発光素子の中心側）に向かって凹形状とすることにより、無機部材を簡便に途切れさせることができる。

＜実施の形態５＞
図８に、本実施の形態５の発光装置を説明する図を示す。図８（ａ）は本実施の形態５の発光素子１０１の周囲を拡大したものであり、図８（ｂ）は図８（ａ）の部分拡大図である。本実施の形態５では、発光素子１０１の電極１１６および１１７を、反射部１０５に直接フリップチップ実装している点が、実施の形態１の発光装置と異なる。このように、発光素子の電極を直接反射部に導電性部材１０８を介して接続し、露出している反射部を第１の樹脂５０４、無機部材１０９で被覆する構成としても良い。これにより、露出部１０５ｂが広いフリップチップ接続タイプの発光装置であっても、反射部１０５の劣化を抑制することができる。第１の樹脂５０４が光拡散剤を含有している場合、素子の下部に迷い込む光を低減でき、上面側に光を効率良く取り出すことができるため、好適である。

以下、本発明に係る発光装置の一実施例について、図１および図２を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

＜実施例１＞
実施例１として、図１に示す発光装置を製造する。
まず、セラミックスに、タングステンを下地層として、ニッケル、金および銀を順に鍍金して形成することで、表面が銀からなる反射部１０５を持ち、発光素子を収納するキャビティを有する支持体を形成する。

発光素子は、窒化ガリウム系化合物半導体を材料とする青色系の光を発する９個の発光素子１０１である。これらの発光素子１０１は、それぞれ、上面を平面視したときの外形が５００μｍ×２９０μｍ（縦×横）の長方形であり、下面側にスパッタにより形成されたＡｇ、Ａｌ、Ｒｈなどからなる高反射率層、概してＷ、Ｍｏなど高融点金属からなるバリア層、Ａｕ、Ｐｔなど化学的に安定かつＡｕＳｎ共晶と接合する金属からなる最外層をこの順に有する金属部１０６が形成されている。発光素子１０１の隅（周縁部）、角の部分には金属部１０５を形成せず、該部分から光を取り出すことで、より光取り出し効率を上げることができるようにされている。発光素子の下面の面積が５００μｍ×２９０μｍ（縦×横）なのに対し、金属部は下面の中心に４４０μｍ×２３０μｍ（縦×横）で形成されている。

反射部１０５に、Ａｕが８０ｗｔ％、Ａｕ−Ｓｎ粒子とフラックスからなるペーストを適量塗布し、その上に発光素子１０１の金属部１０６を載置し、仮固定する。その後、３４０℃のリフロー炉に通して、フラックス中の溶剤成分を揮発させ、Ａｕ−Ｓｎを溶融し、さらに凝固させて導電性部材１０８とし、金属部１０６に接着融接合させる。本実施例に用いたフラックスは、反応性原料がはんだ付時の加熱により活性化剤となる有機酸や高分子ポリマーと重合反応し、安定した熱可塑性高分子樹脂に変化するものを使用している（株式会社日本スペリア社製ＮＳ−５０１Ａ）。

このように、接続に使用するフラックスにより、接続後に反射部１０５の一部を被覆するように、発光素子１０１を反射部１０５に接合する。接続後は、露出部１０５ｂがフラックスの残渣である第１の樹脂１０４により被覆される。この第１の樹脂１０４は、後に形成する第２の樹脂よりもＳまたはＯを含むガスに対する透過率が低い。

次に、発光素子１０１の電極と、支持体に設けられている導体配線（反射部１０５の外部領域１０５ｃ）と、導電性ワイヤ１１０を用いて電気的に接続する。さらに、第１の樹脂１０４の少なくとも一部を被覆し、外部領域１０５ｃ、すなわち、前記工程により被覆された反射部１０５のうちの残余部を無機部材１０９で被覆する。無機部材１０９は、ＳｉＯ_２膜を約６０μｍの膜厚で、スパッタにより形成させる。最後に、支持体の凹部にシリコーン樹脂からなる第２の樹脂１０３を充填して、発光素子１０１を封止する。

＜比較例１＞
フラックスとして、ロジン系のフラックス（荒川化学工業株式会社製ＷＨＰ−００２）を用いて発光素子１０１を反射部１０５に接続した後、フラックス残渣を洗浄除去してから次の工程に進む以外は実施例１と同様にして発光装置を作成した。

＜比較例２＞
フラックスとして、比較例２と同様に、ロジン系のフラックス（荒川化学工業株式会社製ＷＨＰ−００２）を用いて発光素子１０１を反射部１０５に接続した後、フラックス残渣を洗浄除去せずに次の工程に進む以外は実施例１と同様にして発光装置を作成した。

実施例１により作成した発光装置１００は、一定時間駆動させた後も、反射部の変色が殆どなく、長期に渡って特性を保持することが可能な発光装置とすることができる。さらに、実施例１の発光装置は、比較例１および比較例２に比べてダイシェア強度が高い傾向が見られ、発光素子１０１が反射部から剥離しにくいという結果となった。

照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。

１００発光装置
１０１発光素子
１０２支持体
１０３第２の樹脂
１０４、２０４、３０４、４０４第１の樹脂
１０５反射部
１０５ａ接続部
１０５ｂ露出部
１０５ｃ外部領域
１０６金属部
１０７周縁部
１０８導電性部材
１０９無機部材
１１０導電性ワイヤ
１１１サファイア基板
１１２ｎ型半導体
１１３活性層
１１４ｐ型半導体
１１５負電極
１１６正電極

Claims

反射部を有する支持体と、
前記反射部に導電性部材により接続される発光素子と、を備え、
前記反射部は、前記発光素子の下部であって前記導電性部材に被覆されていない露出部を有し、
前記露出部は第１の樹脂により被覆されており、
前記発光素子の側面および下面は前記第１の樹脂と直接接しておらず、
前記第１の樹脂の少なくとも一部と前記反射部の少なくとも一部とが無機部材により連続して被覆されており、
前記無機部材は第２の樹脂により被覆されており、
前記第１の樹脂は前記第２の樹脂よりも、ＳまたはＯを含むガスに対する透過率が低いことを特徴とする発光装置。
前記無機部材が、前記発光素子の上面と前記反射部との間で途切れている請求項１に記載の発光装置。
前記第１の樹脂は、前記発光素子よりも下方に位置する請求項１又は２に記載の発光装置。
前記発光素子の下部において、前記発光素子が前記第２の樹脂により被覆されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。