JP5626019B2

JP5626019B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5626019B2
Application number: JP2011043306A
Authority: JP
Inventors: 大湯　孝寛; 孝寛大湯
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: JP2012182256A

Description

本発明は、発光装置に関し、特に、基体に発光素子が載置される発光装置に関する。

従来、基体に発光素子が載置される発光装置において、銀めっきが施されたリードフレームを、その銀めっきを保護するためにゾルゲルガラスで被覆する発明が提案された（特許文献１参照）

特開２００７−３２４２５６号公報

しかしながら、上記従来の発光装置では、ゾルゲルガラスを厚く形成するとこれにクラックが入って銀めっきが露出してしまい、他方、ゾルゲルガラスを薄く形成するとゾルゲルガラスが薄くなりすぎたり形成されなかったりする部分が生じてしまうため、銀めっきが十分に保護されないという問題があった。

そこで、本発明は、配線上に形成された銀部材を十分に保護することができる発光装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。

本発明は、配線を有する基体に発光素子が載置される発光装置であって、前記配線上に形成された銀部材と、前記銀部材を被覆する絶縁性部材と、前記銀部材を被覆するシリコーンオイルが変性したシリコーンオイル変性部材と、を備えたことを特徴とする発光装置である。

また、本発明は、前記シリコーンオイル変性部材は、前記絶縁性部材を被覆する上記の発光装置である。

また、本発明は、前記シリコーンオイル変性部材は、ジメチルシリコーンオイル及びメチルシリコーンオイルの少なくとも一つを含むシリコーンオイルが変性した部材であることを特徴とする上記の発光装置である。

また、本発明は、前記絶縁性部材は、空隙を有する上記の発光装置である。

また、本発明は、前記絶縁性部材は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｇＯ、ＳｒＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＴａＯ_２、ＨｆＯ、ＳｅＯ、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ＭｇＦ_２から選択される少なくとも１種を含む上記の発光装置である。

本発明によれば、配線上に形成された銀部材を十分に保護することができる発光装置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概略断面図である。

以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態を説明する。

［発光装置］
図１は、本発明の実施形態に係る発光装置の概略断面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る発光装置１は、配線１１を有する基体１０に発光素子１２が載置される発光装置であり、配線１１上に形成された銀部材１３と、銀部材１３の一部が露出するよう被覆する絶縁性部材１４と、銀部材１３のうち絶縁性部材１４により被覆されていない部分（露出部）を被覆するシリコーンオイル変性部材１５と、発光素子１２を銀部材１３に固定する固定部材１６と、発光素子１２と銀部材１３を導通させるワイヤ１７と、発光素子１２を封止する封止部材１８と、を備える。

銀部材１３上に、スパッタ等を用いて粒子状の絶縁性部材１４を設ける場合、構造的に粒子が入り込みにくい領域があると（例えばワイヤの下方など）、銀部材１３の表面を十分に被覆（保護）することが難しい。

しかしながら、本発明の実施形態に係る発光装置１によれば、シリコーンオイル変性部材１５を用いるため、上記部分でも被覆することが可能となる。これは、変性（硬化）させる前が液状であるシリコーンオイルを用いることで、絶縁性部材が設けられず銀部材が露出している領域に入り込ませる（浸漬させる）ことができるためである。

シリコーンオイルを硬化させるためには紫外線を照射する必要があり、その照射時間はシリコーンオイルの組成や膜厚に依存する。膜厚を厚くし過ぎると、内部の硬化が不十分になるため、薄い膜を複数層形成する必要がある。ここで、本実施の形態のように、粒子状の絶縁性部材を併用することによって、その硬化時間を短縮できるとともに、粒子状の絶縁性部材によって光取り出し効率を向上させることも可能である。

したがって、本発明の実施形態に係る発光装置１によれば、銀部材１３のうち絶縁性部材１４で被覆できる部分については絶縁性部材１４で保護し、銀部材１３のうち絶縁性部材１４で被覆し難い部分についてはシリコーンオイル変性部材１５により保護することにより、配線１１上に形成された銀部材１３を十分に保護することができる。

［各部材］
以下、各部材を詳細に説明する。

（発光素子）
発光素子１２としては、例えば、発光ダイオードを用いる。なお、本発明の実施形態では、発光素子１２が表面実装される形態について説明するが、発光素子１２はフリップチップ実装してもよい。

（基体）
基体１０としては、例えば凹部を有するものを用いる。この場合、発光素子１２は、基体１０が有する凹部に収容される。

（配線）
配線１１としては、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属、鉄―ニッケル合金、りん青銅、鉄入り銅、モリブデン等を用いる。なお、基体１０と配線１１を同一の部材で構成してもよい。

（銀部材）
銀部材１３としては、銀単体を用いることもできるし、銅、金、アルミニウム、ロジウム等の光反射率の高い金属と銀との合金または多層膜等を用いることもできる。

銀部材１３は、配線１１上の一部に形成されていればよいが、配線１１上の全部に形成されていることが好ましい。なお、銀部材１３は、配線１１上に加えて、基体１０が有する凹部の側壁などの配線１１が形成されていない部分に形成することもできる。この場合、配線１１が形成されていない部分に形成された銀部材１３は、絶縁性部材１４やシリコーンオイル変性部材１５により被覆して保護することが好ましい。

（絶縁性部材）
絶縁性部材１４は、例えば、スパッタ法、蒸着法等の乾式法により形成することができる。なお、スパッタ法によれば、発光素子１２等の陰となる部分などの一般に被覆が難しい部分にもある程度絶縁性部材１４を形成することができるため、発光素子１２からの光がより一層反射されるようになり、好ましい。

ただし、発光素子１２や基体１０の形状などによっては、このようにしても絶縁性部材１４により銀部材１３の全面を被覆し難い場合がある。

そこで、本発明の実施形態に係る発光装置１は、上述したように、シリコーンオイル変性部材１５を用いることにより、絶縁性部材１４により被覆し難かった部分を被覆し、当該部分を保護する。

絶縁性部材１４としては、例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｇＯ、ＳｒＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＴａＯ_２、ＨｆＯ、ＳｅＯ、Ｙ_２Ｏ_３等の酸化物や、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ等の窒化物、ＭｇＦ_２等のフッ化物を用いる。これらは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。あるいは、積層させるようにしてもよい。スパッタなどの方法によって形成する際、粒子状のものが堆積するように形成されており、粒子間に空隙を有するような絶縁性部材が形成される。後述のシリコーンオイルは、この空隙を充填するように設けられる。

絶縁性部材１４の膜厚は、約１ｎｍ〜１００ｎｍであるのが好ましい。多層とする場合は、層全体の膜厚が約１ｎｍ〜１００ｎｍであるのが好ましい。このようにすれば、封止部材１８／絶縁性部材１４／銀部材１３などの各部材の界面での多重反射で光の損失を防止することができる一方、硫黄等のガスの通過を防止することもできる。

（シリコーンオイル変性部材）
シリコーンオイル変性部材１５は、シリコーンオイルが変性（硬化や石英化など）した部材である。シリコーンオイル変性部材１５は、シリコーンオイルの変性途中で生成された中間生成物（半硬化物など）や未変性のシリコーンオイルが混在しているものを含んでいてもよい。

シリコーンオイル変性部材１５は、例えば、流動性のある液状又はゾル状のシリコーンオイルに真空紫外〜紫外領域に波長がある光を照射することによって、該シリコーンオイルを活性酸素と反応させて変性させることにより、形成する。

シリコーンオイルとしては、［ＳｉＯ（ＣＨ_３）_２］_ｎを含むシリコーンオイルが好ましく、特にｎが２０００以下程度で常温において流動性を有するものが好ましい。

このようなシリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル及びメチルシリコーンオイルの少なくとも一つを含むシリコーンオイルを一例として挙げることができる。

シリコーンオイル中に、拡散材や波長変換部材等を混入させてもよい。また、上述の絶縁性部材を、シリコーンオイル中に混入させてもよい。

シリコーンオイル変性部材１５の膜厚は、絶縁性部材１４上において２μｍ程度とし、銀部材１３上において同様に２μｍ程度とすることが好ましい。これにより、シリコーンオイルの内部にも光が到達し易くなり、硬化状態が安定し易い。また、シリコーンオイル変性部材を更に厚く設けたい場合は、２μｍ程度の厚みのシリコーンオイルを変性（硬化）後、同様の作業を繰り返すことで２層構造とし、総膜厚を４μｍ程度とするなど、厚く形成することができる。膜厚を厚くすることで硫黄等のガスの透過を抑制する効果を高くすることができる。

（固定部材）
固定部材１６としては、発光素子１２や基体１０の材料に応じて、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂などの絶縁性の固定部材や、銀、金、パラジウム等を樹脂に混合した導電性ペーストや、Ａｕ−Ｓｎ共晶等の半田、低融点を有する金属等のろう材などの導電性の固定部材を用いることができる。

（ワイヤ）
ワイヤ１７としては、例えば、金、銅、白金、アルミニウム、銀等の種々の金属およびそれらの合金を用いる。

なお、発光素子１２をフリップチップ実装する場合は、Ａｕ等の金属バンプやＡｕＳｎ等により発光素子１２を銀部材１３に導通させる。

（封止部材）
封止部材１８としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等を用いることができる。封止部材１８には、例えば、着色剤、光拡散剤、フィラー、波長変換部材（蛍光部材）等を含有させることもできる。

実施例１として、本発明の実施形態に係る発光装置について検討する。

実施例１に係る発光装置では、Ｃｕを母体とする配線上に形成された銀部材と、銀部材の一部が露出するよう被覆するＡｌ_２Ｏ_３からなり、厚さ約６０ｎｍの絶縁性部材と、銀部材のうち絶縁性部材により被覆されていない部分（露出部）を被覆する厚さ約２μｍのシリコーンオイル変性部材と、発光素子を銀部材に固定する固定部材と、発光素子と銀部材を導通させるワイヤと、発光素子を封止する封止部材と、を備える。シリコーンオイル変性部材により、銀部材のうち絶縁性部材によって被覆し難い部分、すなわち、露出部が被覆される。

したがって、実施例１に係る発光装置によれば、銀部材１３のうち絶縁性部材１４で被覆できる部分は絶縁性部材１４で保護され、銀部材１３のうち絶縁性部材１４で被覆し難い部分はシリコーンオイル変性部材１５で保護される。このとき、光の取り出し効率は約９０．５％であり、絶縁性部材を用いずにシリコーンオイルを重ね塗りした場合の光取り出し効率８７．５％に比して、高い光取り出し効率を得ることができる。

［比較例２］
比較例２として、銀部材をゾルゲルガラスで厚く被覆する発光装置について検討する。

比較例２に係る発光装置では、ゾルゲルガラスにクラックが入り易いため、銀部材を十分に保護することができない。

［比較例３］
比較例３として、銀部材をゾルゲルガラスで薄く被覆する発光装置について検討する。

比較例３に係る発光装置では、ゾルゲルガラスが薄くなりすぎたり形成されなかったりする部分が生じるため、銀部材を十分に保護することができない。

［比較］
以上から明らかなように、実施例１に係る発光装置によれば、比較例１〜３に係る発光装置と比較して、銀部材を十分に保護することが可能となる。

以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。

１発光装置
１０基体
１１配線
１２発光素子
１３銀部材
１４絶縁性部材
１５シリコーンオイル変性部材
１６固定部材
１７ワイヤ
１８封止部材

Claims

配線を有する基体に発光素子が載置される発光装置であって、
前記配線上に形成された銀部材と、
前記銀部材を被覆する絶縁性部材と、
前記銀部材を被覆するシリコーンオイルが変性したシリコーンオイル変性部材と、
を備え、
前記シリコーンオイル変性部材は、真空紫外〜紫外領域に波長がある光を照射することによってシリコーンオイルが活性酸素との反応により少なくとも一部が石英化されたものである、
ことを特徴とする発光装置。
前記シリコーンオイル変性部材は、前記絶縁性部材を被覆する請求項１記載の発光装置。
前記シリコーンオイル変性部材は、ジメチルシリコーンオイル及びメチルシリコーンオイルの少なくとも一つを含むシリコーンオイルが変性した部材であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
前記絶縁性部材は、空隙を有する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
前記絶縁性部材は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｇＯ、ＳｒＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＴａＯ_２、ＨｆＯ、ＳｅＯ、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ＭｇＦ_２から選択される少なくとも１種を含む請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。