JP5821316B2 - 半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法及び該半導体発光装置用樹脂パッケージを有してなる半導体発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
また、上記半導体発光装置用樹脂パッケージは、通常、リードを成形金型により挟み込み、閉じられた金型内に溶融した熱可塑性樹脂組成物を注入した後に、室温に戻して当該樹脂組成物を硬化させ、これらを一体化することにより製造される。
そこで、熱可塑性樹脂に代え耐熱性に優れたエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂をパッケージに使用することが提案されている(特許文献4参照)。また、同特許文献4には、トランスファーモールド法により発光素子を載置する基台とリードと樹脂とを一体的に成形した量産性に優れた樹脂成形体および表面実装型発光装置の製造方法が記載されている。
また、特許文献5には基台を支持したリードフレームと上述のような熱硬化性樹脂組成物又は熱可塑性樹脂組成物を射出成形により一体成形した放熱性に優れるパッケージが開示されている。
しかしながら、半導体発光装置用樹脂パッケージに使用される樹脂の耐熱性、耐光性、密着性や量産性の面で更なる改良が求められており、また半導体発光装置用樹脂パッケージを構成するリードや樹脂成形体の構造及びその構造に適合した成形方法についても更なる改善が求められていた。
また、従来この用途に用いられる熱可塑性樹脂は高いガラス転移温度(Tg)を確保するために紫外吸収があり耐熱耐光性に劣る芳香族成分を多く含むので、屈折率が高くなるため、用いることができる白色顔料もバインダ樹脂との屈折率差が大きく少量添加にて高い反射率を得られるチタニア等に限られていた。チタニアは可視光領域において少量にて高い反射率が得られるが、紫外領域に吸収があるため青〜紫外領域においては反射率が低くなる。この結果、射出成形に用いるためには「芳香族基含有樹脂+チタニア」に代表される組成しか選択できず、結果的に耐熱・耐光性が劣り、反射率の低いパッケージしか得ることができなかった。
また、特許文献5のパッケージにおいても、樹脂そのものは従来と同様なものが用いられており、樹脂本体の性質に由来する前記と同様の問題が解決されたとは言い難い。
<1> 半導体発光素子を載置するための凹部を有する半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法であって、
該樹脂パッケージの凹部は底面と側面とからなり、少なくとも前記凹部側面を形成する(A)ポリオルガノシロキサン、(B)一次粒子のアスペクト比が1.2以上4.0以下、一次粒子径が0.1μm以上2.0μm以下の白色顔料、および(C)硬化触媒を含有する熱硬化性シリコーン樹脂組成物から形成される樹脂成形体と、
前記凹部底面の一部を形成するように対応して配置された少なくとも1対の正及び負のリードとを、
液状射出成形法によって、両者の接合面を隙間なく一体化して形成する工程を有し、
前記熱硬化性シリコーン樹脂組成物の25℃における剪断速度100s-1での粘度が10Pa・s以上10,000Pa・s以下である半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
<2> 前記熱硬化性シリコーン樹脂組成物の25℃における剪断速度100s-1での粘度に対する剪断速度1s-1での粘度の比が15以上である前記<1>に記載の半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
<3> 前記(B)白色顔料の二次粒子の中心粒径が0.2μm以上5μm以下である前記<1>又は<2>に記載の半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
<4> 前記(B)白色顔料がアルミナ、チタニア、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムの少なくともいずれか1種である前記<1>から<3>のいずれかに記載の半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
<5> 前記(B)白色顔料の合計量が、前記熱硬化性シリコーン樹脂組成物全体に対して、60重量%以上90重量%以下である前記<1>から<4>のいずれかに記載の半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
<6> 前記樹脂成形体が、厚さ0.4mmの成形体試料について波長400nmの条件で測定した光反射率が60%以上である樹脂成形体である前記<1>から<5>のいずれかに記載の半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
<7> 前記熱硬化性シリコーン樹脂組成物から得られる成形品の200℃以上250℃以下における平均線膨張係数が100ppm/℃以上200ppm/℃以下であり、かつ、0℃以上50℃以下における平均線膨張係数に対する200℃以上250℃以下における平均線膨張係数の比が1以上1.3以下である前記<1>から<6>のいずれかに記載の半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
<8> 請求項1から7のいずれか1項に記載の製造方法によって、半導体発光素子を載置するための凹部を有する半導体発光装置用パッケージを製造する工程と、前記パッケージの凹部底面に搭載された半導体発光素子と組み立てる工程と、前記凹部内の半導体発光素子を封止する工程を有する半導体発光装置の製造方法。
<1.1.パッケージ概要>
本発明の半導体発光装置用樹脂パッケージは、半導体発光素子を載置するための凹部を有する半導体発光装置用樹脂パッケージであって、該樹脂パッケージの凹部は底面と側面とからなり、少なくとも前記凹部側面を形成する(A)ポリオルガノシロキサン、(B)一次粒子のアスペクト比が1.2以上4.0以下、一次粒子径が0.1μm以上2.0μm以下の白色顔料、および(C)硬化触媒を含有する熱硬化性シリコーン樹脂組成物から形成される樹脂成形体と、前記凹部底面の一部を形成するように対応して配置された少なくとも1対の正及び負のリードとを、液状射出成形法によって、両者の接合面を隙間なく一体化して形成されてなることを特徴とする。
また、「半導体発光装置」とは、上記半導体発光装置用樹脂パッケージと、半導体発光素子(以下、単に「発光素子」と記載する場合がある。)及び該半導体発光素子を被覆する封止材等を含む発光装置である。
また、本発明において「リード」は、いわゆる「リード線」、即ち、導電配線の他に、所謂「リードフレーム」といわれる、電気的な接続に用いられる板状その他の任意の形状に成形された導電体をも含むものである。
「アウターリード部」は樹脂成形体の凹部が形成された面(以下「主面」ということがある)と反対の面(以下「裏面」ということがある)または樹脂成形体から外部に露出するリードの部分をいい、放熱効率の向上と外部電極との電気的接続に用いられ、このアウターリード部を所定の長さとして折り曲げて使用する等により、照明器具等にそのまま実装することも可能となる。
そのため、この樹脂成形体と、前記凹部底面の一部を形成するように対応して配置された少なくとも1対の正及び負のリードとを液状射出成形法によって、両者の接合面を隙間なく一体化して形成すると、樹脂成形体とリード付近で応力が緩和され、剥離しにくいので、樹脂成形体とリードとの密着性に優れたパッケージとなる。そして、該樹脂成形体は、(B)白色顔料として、一次粒子のアスペクト比が1.2以上4.0以下、一次粒子径が0.1μm以上2.0μm以下の白色顔料を使用していることにより、反射率に優れる。
パッケージ10は、第1のリード11及び第2のリード12と、樹脂成形体13とから構成されている。
第1のアウターリード部11bは、樹脂成形体13から露出している部分である。第1のアウターリード部11bは、外部電極(図示せず)と電気的に接続されるとともに熱伝達する作用も有する。そのため、材質としては、金属等の導電性部材を用いる。
第2のリード12は、樹脂成形体13の側面外側に露出する第2のアウターリード部12bを有しており、第2のアウターリード部12bは、外部電極(図示せず)と電気的に接続されるため、材質としては、金属等の導電性部材を用いる。
パッケージ10を他の配線基板上に表面実装する場合には、各リード11,12を露出させることにより側面のみならず裏面側からも電気接続することができる。
また、放熱効率をより高くするためにインナーリード部11a,12aの裏面に当たる部分をパッケージ10から露出させることもできる。インナーリード部11a,12aの裏面露出部はアウターリード部11b,12bと同様に電気的接続が可能となる。
図1、2に示すように底面14aは、第1のインナーリード部11a及び第2のインナーリード部12aのそれぞれ一部、及び、樹脂成形体13の連結部13aからなり、また、側面14bは、樹脂成形体13に形成された開口した連通穴の壁面からなる。
なお、凹部14の開口部は、底面14aよりも広口になっており、樹脂成形体13で形成される側面14bには傾斜が設けられていることが好ましい。
また、側面14bの末端部分が、稜角部を有していないことが好ましい。このような構成とすることにより、硬化後の成形品の金型からの剥離(脱型)が容易になる。
樹脂成形体13は、第1のリード11と第2のリード12と一体的に成形されパッケージ10を構成する。樹脂成形体13は、液状射出成形(LIM)法により成形することができる。樹脂成形体13用の樹脂組成物としては、後述する熱硬化性シリコーン樹脂組成物が用いられる。
樹脂成形体の反射率は、具体的には、厚さ0.4mmの成形体試料について460nmの光の反射率が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。
また、厚さ0.4mmの成形体試料について波長400nmの光の反射率が60%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。
ここで、上記厚さ0.4mmの成形体試料は、原料である液状熱硬化性シリコーン樹脂組成物を例えば、10kg/cm2の圧力下、180℃で4分間、硬化させることにより行うことができる。
この反射率は、厚さ0.4mmの成形体試料を作製し、コニカミノルタ社製SPECTROPHOTOMETER CM−2600dのような測色計を用いて測定することができる。パッケージのように小型の形状の成形体しか入手できない場合は、パッケージを研磨するなどして厚さ0.4mmの試料を作製し、反射率測定装置として日本電色VSR400のような微小面反射率計を用いて、0.05mmφ以上の面積における反射率を測定することにより得ることができる。
なお、樹脂成形体の反射率は、樹脂の種類やフィラーの種類、フィラーの粒径や含有量などにより制御することができる。
成形品の平均線膨張係数がこのような範囲であると、リードを構成する金属材料との膨張率の違いによる応力の発生が特に抑制され、樹脂成形体とリードとの接着性の低下を回避できる。
<2.1.熱硬化性シリコーン樹脂組成物の特性>
<2.1.1.熱硬化性シリコーン樹脂組成物の組成>
熱硬化性シリコーン樹脂組成物は、(A)ポリオルガノシロキサン、(B)白色顔料、(C)硬化触媒を主成分とし、必要に応じてその他の成分を含む。
その他の成分としては、(D)硬化速度制御剤、(E)流動性調整剤などが挙げられる。
特に(A)ポリオルガノシロキサン、(B)一次粒子のアスペクト比が1.2以上4.0以下、一次粒子径が0.1μm以上2.0μm以下の白色顔料、および(C)硬化触媒を含有してなる熱硬化性シリコーン樹脂組成物が好適である。
上記(A)乃至(C)成分の、本発明に用いる半導体発光装置用樹脂成形体用の熱硬化性シリコーン樹脂組成物の好ましい組成は以下のとおりである。
本発明に用いる熱硬化性シリコーン樹脂組成物中における(A)ポリオルガノシロキサンの含有量は、樹脂成形体用材料として通常用いることができる範囲であれば限定されないが、通常組成物全体の15重量%以上、50重量%以下であり、好ましくは20重量%以上、40重量%以下であり、より好ましくは25重量%以上、35重量%以下である。
また、上記組成物中の(B)白色顔料の含有量は、樹脂成形体用材料として通常用いることができる範囲であれば限定されないが、例えば組成物全体の30重量%以上、85重量%以下であり、好ましくは40重量%以上80重量%以下であり、より好ましくは45重量%以上、70重量%以下である。
本発明に用いる熱硬化性シリコーン樹脂組成物は、25℃における剪断速度100s-1での粘度が10Pa・s以上10,000Pa・s以下であることが好ましい。上記粘度は、半導体装置用樹脂成形体を成形する際の成形効率の観点から、150Pa・s以上1,000Pa・s以下であることがより好ましい。
剪断速度100s-1での粘度が10,000Pa・sより大きいと、樹脂の流れが悪いため金型への充填が不十分となったり、射出成形を行う際に前記液状樹脂組成物供給に時間がかかるため成形サイクルが長くなったりするなどして、成形効率が低下する傾向にある。
また、上記粘度が10Pa・sより小さいと、金型の隙間から前記液状樹脂組成物が漏れてバリが発生したり、金型の隙間に射出圧力が逃げやすくなるため成形が安定しにくくなったりして、やはり成形効率が低下する傾向にある。特に成形体が小さい場合にはバリを除去するための後処理も困難になるため、バリの発生を抑えることは成形性には重要である。
これらの25℃における剪断速度100s-1での粘度と剪断速度1s-1での粘度は、例えばARES−G2−歪制御型レオメータ(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて測定することができる。
<(A)ポリオルガノシロキサン>
本発明におけるポリオルガノシロキサンとは、ケイ素原子が酸素を介して他のケイ素原子と結合した部分を持つ構造に有機基が付加している高分子物質を指す。ここでポリオルガノシロキサンは、常温常圧下において液体であることが好ましい。これは、半導体発光装置用樹脂成形体を成形する際に、材料の扱いが容易となるからである。また、常温常圧下において固体のポリオルガノシロキサンは、一般的に硬化物としての硬度は比較的高いが、破壊に要するエネルギーが小さく靭性が低いものや、耐光性、耐熱性が不十分で光や熱により変色しやすいものが多い傾向にあるからである。
(R1R2R3SiO1/2)M(R4R5SiO2/2)D(R6SiO3/2)T(SiO4/2)Q ・・・(1)
ここで、上記式(1)において、R1からR6は独立して、有機官能基、水酸基、水素原子から選択される。またM、D、TおよびQは0以上1未満であり、M+D+T+Q=1を満足する数である。
有機官能基としては、得られる樹脂成形体の光・熱に対する耐久性や硬化特性、反射特性を損じない範囲で公知の1価有機基より任意に選択して良いが、中でも炭素数1〜10のアルキル基・芳香族基・アルケニル基、炭素数1〜3のアルコキシ基が樹脂成形体が熱により着色しにくいため好ましく、中でもメチル基、フェニル基、ビニル基が工業的に入手しやすく光に対して安定であるため好ましく、ポリオルガノシロキサン及び樹脂成形体の2官能ケイ素含有量を高くすることが出来、柔軟な樹脂成形体を与えることができる観点からメチル基主体とすることが特に好ましい。
主なポリオルガノシロキサンを構成する単位は、1官能型[R3SiO0.5](トリオルガノシルヘミオキサン)、2官能型[R2SiO](ジオルガノシロキサン)、3官能型[RSiO1.5](オルガノシルセスキオキサン)、4官能型[SiO2](シリケート)であり、これら4種の単位の構成比率を変えることにより、ポリオルガノシロキサンの性状の違いが出てくるので、所望の特性が得られるように適宜選択すればよい。
ポリオルガノシロキサンは、硬化のメカニズムにより分類すると、通常、付加重合硬化タイプ、縮重合硬化タイプ、紫外線硬化タイプ、パーオキサイド架硫タイプなどのポリオルガノシロキサンを挙げることができる。これらの中では、付加重合硬化タイプ(付加型ポリオルガノシロキサン)、および縮合硬化タイプ(縮合型ポリオルガノシロキサン)が好適である。中でも、副生物が無く、また、反応が非可逆性のヒドロシリル化(付加重合)によって硬化するポリオルガノシロキサンのタイプがより好適である。これは、成形加工時に副生成物が発生すると、成形容器内の圧を上昇させたり、硬化材料中に泡として残存したりする傾向にあるからである。
本発明において用いる(B)白色顔料としては、一次粒子のアスペクト比が1.2以上4.0以下、一次粒子径が0.1μm以上2.0μm以下のものが好ましく、樹脂の硬化を阻害しない公知の白色顔料を適宜選択する事ができる。白色顔料としては無機および/または有機の材料を用いる事ができる。ここで白色とは、無色であり透明ではない事をいう。すなわち可視光領域に特異な吸収波長を持たない物質により入射光を乱反射させる事ができる色をいう。
中でも白色度が高く少量でも光反射効果が高く変質しにくい点からは、アルミナ、チタニア、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムなどが好ましく、特にアルミナ、チタニアが好ましい。また、材料硬化時の熱伝導率向上の点からは、アルミナ、窒化ホウ素などが特に好ましい。また、近紫外線の光反射効果が高く、近紫外線による変質が小さい観点からも、アルミナが特に好ましい。チタニアは、光触媒性、分散性、白色性等の問題が出ない程度に含有する事ができる。
これらの白色顔料は、単独もしくは2種以上混合して用いる事ができる。
アルミナ結晶の結晶子サイズが上記範囲であると、成形時の配管、スクリュー、金型などの磨耗が少なく、磨耗による不純物が混入しにくい点で好ましい。なお、上記結晶子サイズは、X線回折測定により確認することができる。
そこで、アルミナに同程度以下のチタニアを添加すると、チタニアの比率から予測される程度より大きく反射率が向上し、材料の反射率を高くしつつ、耐久性の低下を極力抑制することができる。
チタニアは屈折率が高く、ポリオルガノシロキサンとの屈折率差が大きいため少ない添加量でも高反射となりやすいことから、アルミナとチタニアを50:50〜95:5(重量比)のような割合で併用してもよい。
アスペクト比は、粒子等の形状を定量的に表現する簡便な方法として一般に用いられており、本発明ではSEMなどの電子顕微鏡観察により計測した粒子の長軸長さ(最大長径)を短軸長さ(長径に垂直方向で最も長い部分の長さ)で除して求めるものとする。軸長さにばらつきがある場合は、複数点(例えば10点)をSEMで計測し、その平均値から算出することができる。あるいは、30点、100点を計測しても同様の算出結果を得ることができる。
好ましいアスペクト比は、1.25以上であり、より好ましくは1.3以上、特に好ましくは1.4以上である。一方、上限は、3.0以下が好ましく、2.5以下がより好ましく、2.2以下が更に好ましく、2.0以下が特に好ましく、1.8以下であることが最も好ましい。
アスペクト比が上記範囲であると、散乱により高反射率を発現しやすく、特に近紫外領域の短波長の光の反射が大きい。これにより、この樹脂成形体を用いた半導体発光装置において、LED出力を向上させることができる。
また、アスペクト比が上記範囲の白色顔料を使用することは、金型の磨耗が少ないなど、成形上も好ましい。アスペクト比が上記範囲を超えて大きい場合、顔料粒子との接触により金型の磨耗が激しくなることがあり、逆に、アスペクト比が小さい白色顔料を使用する場合も材料中の顔料の充填密度を高くできるため金型と顔料との接触頻度が上がり、金型が磨耗しやすくなる。さらに、アスペクト比が上記範囲の白色顔料を使用すると、材料粘度の調整が容易で、成形に適した粘度に調整できるので、成形サイクルの短縮や、バリの防止が可能となる等、成形性に優れた材料となる。
本発明では、アスペクト比が上記範囲に含まれる粒子が(B)白色顔料全体の60体積%以上、より好ましくは70体積%以上、特に好ましくは80体積%以上を占めることが好ましく、必ずしも全ての(B)白色顔料が上記アスペクト比の範囲を満たさなければいけないわけではないことは当業者が当然に理解できる事項である。
一次粒子径が上記範囲である場合には、後方散乱傾向と散乱光強度を兼ね備えることで材料が高反射率を発現しやすく、特に近紫外領域等の短波長の光に対する反射が大きくなり、好ましい。
白色顔料は、一次粒子径が小さすぎると散乱光強度が小さいため反射率は低くなる傾向にあり、一次粒子径が大きすぎると散乱光強度は大きくなるが、前方散乱傾向になるため反射率は小さくなる傾向にある。
また、一次粒子径が上記範囲である場合には、成形に適した粘度への調整が容易である上、金型の磨耗が少ないなど、成形性の観点からも好ましい。一次粒子径が上記範囲よりも大きい場合、顔料粒子との接触による金型への衝撃が大きく金型の磨耗が激しくなる傾向があり、一次粒子径が上記範囲よりも小さい白色顔料を使用する場合には、材料が高粘度になりやすく、白色顔料の充填量を上げられないため、高反射等の材料特性と成形性との両立が難しくなる傾向にある。
特に、液状射出成形に好適に使用できる材料とするためには材料にある程度以上のチキソトロピー性を持たせることが必要である。一次粒子径が0.1μm以上2.0μm以下の白色顔料を組成物中に添加するとチキソトロピー性付与効果が大きく、バリやショートが少なく成形しやすい組成物とするために、粘度とチキソトロピー性を容易に調整することができる。
なお、樹脂組成物中の白色顔料の充填率を上げる等の目的で、一次粒子径が2μmよりも大きい白色顔料を併用することもできる。
二次粒径が上記範囲であると、液状射出成形の成形性が良好となり、好ましい。また、成形に適した粘度への調整が容易で、金型の磨耗が少ない。加えて、白色顔料が金型の隙間を通過しにくいためバリが発生しにくく、かつ、金型のゲートに詰まりにくいため成形時のトラブルが起こりにくい。二次粒径が上記範囲よりも大きい場合には、白色顔料の沈降により材料が不均一となる傾向にあり、金型の磨耗やゲートの詰まりにより成形性が損なわれたり、成形品の反射の均一性が損なわれたりすることがある。
なお、樹脂組成物中の白色顔料の充填率を上げる等の目的で、二次粒径が10μmよりも大きい白色顔料を併用することもできる。なお、中心粒径とは体積基準粒度分布曲線の体積積算値が50%になる粒子径をいい、一般的に50%粒子径(D50)、メディアン径と呼ばれるものを指す。
上記範囲内であると反射率、成形性等が良好である。上記下限未満である場合には光線が透過してしまい半導体発光装置の反射効率が低下する傾向にあり、上限よりも大きい場合には材料の流動性が悪化することにより成形性が低下する傾向にある。
また、熱硬化性シリコーン樹脂組成物の熱伝導率を例えば、0.4以上3.0以下の範囲のように高くするためには、(B)白色顔料としてアルミナ及び/又はチタニアを樹脂成形体用材料全体量に対して40重量部以上90重量部以下添加することが好ましい。
または(B)白色顔料として窒化ホウ素を樹脂成形体用材料全体量に対して30重量部以上90重量部以下添加することが好ましい。なお、アルミナ、チタニア、窒化ホウ素を併用してもよい。
本発明における(C)硬化触媒とは、(A)のポリオルガノシロキサンを硬化させる触媒である。この触媒はポリオルガノシロキサンの硬化機構により付加重合用触媒、縮合重合用触媒がある。
触媒の添加量が上記範囲であると半導体発光装置用樹脂成形体材料の硬化性、保存安定性が良好であり、加えて成形した樹脂成形体の品質が良好である。添加量が上限値を超えると樹脂成形体材料の保存安定性に問題が生じる場合があり、下限値未満では硬化時間が長くなり樹脂成形体の生産性が低下し、未硬化成分により樹脂成形体の品質が低下する傾向にある。
これらの触媒は半導体発光装置用樹脂組成物の安定性、被膜の硬度、無黄変性、硬化性などを考慮して選択される。
本発明の半導体発光装置用樹脂成形体用材料は、さらに(D)硬化速度制御剤を含有することが好ましい。ここで(D)硬化速度制御剤とは、樹脂成形体用材料を成形する際に、その成形効率を向上させるために硬化速度を制御するためのものであり、硬化遅延剤または硬化促進剤が挙げられる。
付加重合反応における硬化遅延剤としては、脂肪族不飽和結合を含有する化合物、有機リン化合物、有機イオウ化合物、窒素含有化合物、スズ系化合物、有機過酸化物等が挙げられ、これらを併用してもかまわない。
脂肪族不飽和結合を含有する化合物としては、3−ヒドロキシ−3−メチル−1−ブチン、3−ヒドロキシ−3−フェニル−1−ブチン、3−(トリメチルシリルオキシ)−3−メチル−1−ブチン、1−エチニル−1−シクロヘキサノール等のプロパギルアルコール類、エン−イン化合物類、ジメチルマレート等のマレイン酸エステル類等が例示される。
縮合重合反応における硬化遅延剤としては、炭素数1〜5の低級アルコール、分子量500以下のアミン類、窒素や硫黄含有する有機化合物、エポキシ基含有化合物などシラノールと反応あるいは水素結合する化合物が挙げられる。
例えば、熱硬化性シリコーン樹脂組成物の流動性コントロールや白色顔料の沈降抑制の目的で、(E)流動性調整剤を含有させることができる。
(E)流動性調整剤としては、添加により熱硬化性シリコーン樹脂組成物の粘度が高くなる常温から成形温度付近で固体の粒子であれば特に限定されないが、例えば、シリカ微粒子、石英ビーズ、ガラスビーズなどの無機粒子、ガラス繊維などの無機物繊維、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等が挙げられる。
液状増粘剤としてのポリオルガノシロキサンの配合量は(A)ポリオルガノシロキサン全体を100重量部とした時、通常、0〜10重量部、好ましくは0.1〜5重量部、より好ましくは0.5〜3重量部程度を(A)と置き換えて使用することができる。
これらを添加する場合の含有量は、少なすぎると目的の効果か得られず、多すぎると熱硬化性シリコーン樹脂組成物の粘度が上がり、加工性に影響するので、十分な効果が発現し、材料の加工性を損なわない範囲で適宜選択できる。通常、ポリオルガノシロキサン100重量部に対し500重量部以下、好ましくは200重量部以下である。
上記熱硬化性シリコーン樹脂組成物における(A)ポリオルガノシロキサンの含有量は、通常、樹脂組成物全体の15重量%以上、50重量%以下であり、好ましくは20重量%以上、40重量%以下であり、より好ましくは25重量%以上、35重量%以下である。なお、該樹脂組成物中に含まれる硬化速度制御剤やその他成分である液状増粘剤がポリオルガノシロキサンである場合は上記(A)の含有量に含まれるものとする。
上記熱硬化性シリコーン樹脂組成物における(B)白色顔料の含有量は、上述の通り該樹脂組成物が、樹脂成形体用材料として用いることができる範囲であれば限定されないが、通常樹脂組成物全体の30重量%以上90重量%以下であり、好ましくは60重量%以上90重量%以下であり、より好ましくは60重量%以上85重量%以下である。
上記熱硬化性シリコーン樹脂組成物における流動性調整剤の含有量は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば限定されないが、通常樹脂組成物全体の55重量%以下であり、好ましくは2重量%以上50重量%以下であり、より好ましくは5重量%以上45重量%以下である。
本発明のパッケージは、実装使用時においてリードと樹脂成形体が隙間無く一体化されており、かつ長期使用時にもリードから樹脂成形体が剥離せず、隙間が出来ないことを特徴とする。本発明のパッケージの構成及び構成部材の一般的な説明について上述したが、本発明のパッケージを製造するには、例えば下記に説明する液状射出成形のような方法を取れば良い。
また、エポキシ樹脂等を用いた熱硬化性樹脂トランスファー成形においては半硬化状のペレットを加熱溶融し、金型内でさらに加熱して硬化させる。このような熱硬化性樹脂は、熱可塑性樹脂より低い温度で成形するため硬化時の収縮応力が熱可塑性樹脂を用いた場合より小さく成形直後はリードと隙間が出来にくい。しかしながら、成形後の樹脂は硬いため、リードとの接着界面にて応力緩和できず、依然として外部応力や熱衝撃により剥離する頻度が高い。また、エポキシ樹脂は耐熱性、耐光性に劣り、高輝度の半導体発光素子用パッケージの成形体材料には不適である。
これに対し、本発明では上述の熱硬化性ポリオルガノシロキサン樹脂組成物を用いて液状射出成形を行うので、硬化時収縮が熱可塑性樹脂より小さく硬化時の剥離が起きにくい。また、比較的低硬度の樹脂を構成成分とすることにより、応力緩和能力大きく外部応力や熱衝撃によりリードが剥離することのないパッケージを得ることができる。
次いで、本発明の半導体発光装置について説明する。
本発明の半導体発光装置は、上述の本発明のパッケージと、前記パッケージの凹部底面に搭載された半導体発光素子と、前記凹部内の半導体発光素子を覆う封止材とを有することを特徴とする。
以下、図1及び図2の実施形態のパッケージを有する半導体発光装置に基づき説明する。
図3に図1及び図2の実施形態のパッケージを有する半導体発光装置の概略断面図を示す。
図3の半導体発光装置1においては、同一面側に正負一対の電極を有するものについて説明するが、発光素子の下面側を導電性のダイボンド剤を用いて第1のリードと接着することにより発光素子の上面と下面とから正負一対の電極を有するものを用いることもできる。
封止材30は、熱硬化性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を主成分とする組成物(以下、「封止材用熱硬化性樹脂組成物」と総称する。)を用いており、発光素子20の光を直接利用する場合には透明封止するが、発光素子20の光を任意の波長に変換する場合には、通常、蛍光体を含有している。
発光素子20は、近紫外領域の波長を有する光を発する近紫外半導体発光素子、紫領域の波長の光を発する紫半導体発光素子、青領域の波長の光を発する青色半導体発光素子などを用いることが可能であり、通常、これらの発光素子は350nm以上520nm以下の波長を有する光を発する。
半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やPN接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としてもよい。
窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でN型導電性を示す。なお、発光効率を向上させる等所望のN型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、N型ドーパントとしてSi、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。
なお、発光効率を向上させるために、発光層直下に蒸着等により金属反射膜を設けサファイア等の基板を剥離除去し、新たな支持基板となるGeやSiなどのウエハーに貼り替えた裏面メタル反射層付き発光素子を用いることもできる。
封止材30は、発光素子20が載置されたパッケージ10における凹部14内に装入され、これにより発光素子20を被覆する。
封止材30は、外部環境からの外力や埃、水分などから発光素子20を保護すると共に発光素子20から出射される光を効率よく外部に放出することを可能とする。
また、発光素子20の屈折率と空気の屈折率とは大きく異なるため、発光素子20から出射された光は効率よく外部に出力されてこないのに対し、封止材30で発光素子20を被覆することにより、発光素子20から出射された光を効率よく外部に出力することができる。また、発光素子20から出射された光の一部は凹部14の底面14a及び側面14bに照射され、反射して、発光素子20が載置されている主面側に出射される。これにより主面側の発光出力の向上を図ることができる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂等が例示され、その一種又は二種以上が使用できる。この中でもエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂が透明性、電気絶縁性に優れ、化学的に安定な点で好ましく、特にシリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂は耐光性、耐熱性に優れ前記樹脂成形体と同種類の樹脂であることから密着性等に優れ好適に使用される。
封止材30は、発光素子20を保護するため硬質のものが好ましい。本発明に係る樹脂成形体はジオルガノシロキサン単位を多く含み応力緩和能に優れるので、硬質の封止材との接着面において外部応力や繰り返し点灯使用による剥離を起こしにくい。一方、特に熱衝撃が激しい環境で使用する場合には封止材自身がクラックや電極剥離を起こしやすいので、封止材4としてショアA15〜60程度のゴム弾性有する柔軟なものを好ましく用いることが出来る。
また、封止材30は、所望の機能を持たせるため、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光体、反射性物質からなる群から選択される少なくとも1種を混合することもできる。ここで用いることができる拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等が好ましい。また、所望外の波長の光をカットする目的で有機や無機の染料や顔料を含有させることができる。さらに、封止材30に、発光素子20からの光の波長を変換する蛍光体の一種又は二種以上を含有させることも好ましい。
また、封止材30は上記の助剤以外に紫外線吸収剤、及び酸化防止剤を含んでいてもよい。
以下に説明する蛍光体と、封止材との組成物を、半導体発光デバイスのカップ内に注入して成型したり、適当な透明支持体に薄膜上に塗布したりすることにより、波長変換部材として用いることができる。
蛍光体としては、上述の半導体発光素子の発する光に直接的または間接的に励起され、異なる波長の光を発する物質であれば特に制限はなく、無機系蛍光体であっても有機系蛍光体であっても用いることができる。例えば、以下に例示するような青色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体、橙色ないし赤色蛍光体の1種または2種以上を用いることができる。所望の発光色を得られるよう、用いる蛍光体の種類や含有量を適宜調整することが好ましい。
青色蛍光体としては、発光ピーク波長が、通常420nm以上、中でも430nm以上、更には440nm以上、また、通常490nm以下、中でも480nm以下、更には470nm以下の範囲にあるものが好ましい。
具体的には、(Ca,Sr,Ba)MgAl10O17:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6(Cl,F)2:Eu、(Ba,Ca,Mg,Sr)2SiO4:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6(Cl,F)2:Eu、(Ba,Ca,Sr)3MgSi2O8:Euが好ましく、(Ba,Sr)MgAl10O17:Eu、(Ca,Sr,Ba)10(PO4)6(Cl,F)2:Eu、Ba3MgSi2O8:Euがより好ましい。
緑色蛍光体としては、発光ピーク波長が、通常500nm以上、中でも510nm以上、更には515nm以上、また、通常550nm以下、中でも542nm以下、更には535nm以下の範囲にあるものが好ましい。
具体的には、Y3(Al,Ga)5O12:Ce、CaSc2O4:Ce、Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce、(Sr,Ba)2SiO4:Eu、β型サイアロン、(Ba,Sr)3Si6O12:N2:Eu、SrGa2S4:Eu、BaMgAl10O17:Eu,Mnが好ましい。
黄色蛍光体としては、発光ピーク波長が、通常530nm以上、中でも540nm以上、更には550nm以上、また、通常620nm以下、中でも600nm以下、更には580nm以下の範囲にあるものが好適である。
黄色蛍光体としては、Y3Al5O12:Ce、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、(Sr,Ca,Ba,Mg)2SiO4:Eu、(Ca,Sr)Si2N2O2:Eu、(La,Y,Gd,Lu)3(Si,Ge)6N11:Ceが好ましい。
橙色ないし赤色蛍光体としては、発光ピーク波長が、通常570nm以上、中でも580nm以上、更には585nm以上、また、通常780nm以下、中でも700nm以下、更には680nm以下の範囲にあるものが好ましい。
具体的には、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O)2:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu、(Sr,Ba)3SiO5:Eu、(Ca,Sr)S:Eu、(La,Y)2O2S:Eu、Eu(ジベンゾイルメタン)3・1,10−フェナントロリン錯体等のβ−ジケトン系Eu錯体、カルボン酸系Eu錯体、K2SiF6:Mnが好ましく、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Sr,Ca)AlSi(N,O):Eu、(La,Y)2O2S:Eu、K2SiF6:Mnがより好ましい。
また、橙色蛍光体としては、(Sr,Ba)3SiO5:Eu、(Sr,Ba)2SiO4:Eu、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Ceが好ましい。
半導体発光装置1には、さらに保護素子としてツェナーダイオードを設けることもできる。ツェナーダイオードは、発光素子20から離れて凹部14の底面14aの第1のリード11に載置することもできる。また、保護素子は第1のリード又は第2のリードの表面若しくは裏面に載置し、透光性封止材で被覆することもできる他、樹脂成形体13で被覆することもできる。
半導体発光装置1の裏面側に放熱接着剤を介してヒートシンクを設けることができる。この放熱接着剤は、樹脂成形体13の材質よりも熱伝導性が高いものが好ましい。放熱接着剤の材質は、電気絶縁性のエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを用いることができる。 ヒートシンクの材質は熱伝導性の良好なアルミ、銅、タングステン、金などが好ましい。半導体発光装置1の裏面側は平坦とすることにより、ヒートシンクの実装時の安定性を保持することができる。
以下、既に図1及び図2に例をとって説明した実施態様以外の本発明の半導体発光装置用樹脂パッケージを用いた半導体発光装置の具体的な実施形態を図を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
図4として概略断面図が示される半導体発光装置1Aは、いわゆるフリップチップ実装のサーフェスダウン型実装例であり、発光素子20は、半田バンプ41により第1のインナーリード11a上に設けられた金属メッキ11c、第2のインナーリード12a上に設けられた金属メッキ12cにより電気的に接続される。
本実施形態では、発光素子20の電極を下側にして実装するため、ワイヤや電極が光をさえぎらないので高い輝度をえることができる。
一方で、パッケージ10におけるリード電極間距離(連結部13a)を狭くする必要あり、発光素子20の載置位置にも高い精度が必要となる。
図5として概略断面図が示される半導体発光装置1Bは、第1のアウターリード11b、第2のアウターリード12bが折り曲げられた構造を有するものである。
樹脂成形体13を構成する樹脂組成物として、ポリフタルアミド等の熱硬化性樹脂を用いた場合には、この構造をとる際アウターリード折り曲げ時や、熱衝撃を与えた際に樹脂成形体13と第1のリード、あるいは樹脂成形体13と第2のリード12との接触部分で剥離が起き、隙間ができるという問題がある。
これに対し、本願発明のパッケージの樹脂成形体13を形成する上述の熱硬化性シリコーン樹脂組成物は、柔軟性が高いため、リード付近で応力を緩和し、剥離しにくいので、図5に示す構造でも好適に使用できる。
柔らかい熱硬化性シリコーン樹脂組成物を用いる際には予め上記の構造にアウターリードを曲げ加工したリードを用いて成形すると、リード折り曲げ時による成形体のゆがみが生じないのでより好ましい。
図6として概略断面図が示される半導体発光装置1Cは、リード11,12と樹脂成形体13とから構成されるパッケージ10の構造が液状射出成形(LIM)法に適しており、また、放熱が良好な構成となっている。
本発明のパッケージ成形においてはパッケージ材バインダとなるシリコーン樹脂が従来のエンプラ樹脂と比較して柔らかくタックがあるため型離れしにくかったり、成形体の薄肉部が離型時に千切れて型内に残ったりして連続成形を妨げる要因となりやすい。そのため、側面リフレクタ部の上縁やパッケージの角は角部を無くし曲面に近い形状とすることが好ましい。また、リフレクタの内壁面及び外壁面はパッケージ底面から離れるほどリフレクタが肉薄となるように、パッケージ底面に対して垂直に立ち上げた線から3±1度程度の傾斜を有することが好ましい。また、リードフレーム型では成形・型抜け時、パーツフィーダー・ロボットアーム等によるパッケージ個片移送時、また発光素子実装時などにパッケージへのねじり外力がかかりリードが成形体から剥離・脱落することがあるので、正負のインナーリードは例えばパッケージ上から見て凸型と凹型のようにパッケージ底面において相互に入りこみ、ねじり応力やワイヤボンディング時の局部応力に対して強い構造となっていることが好ましい。さらに、リードフレームは上下から成形体に挟まれた部分の面積が多い構造であることが好ましく、図6の実施態様では側面部と底面部の樹脂成形体がアウターリードを挟む構造になっている。
リードフレームがあらかじめ折り曲げてあると図5等のように成形後に折り曲げ加工するよりパッケージとリードフレームの界面に応力がかからず破損しにくいため好ましい。本実施態様においてはアウターリードは完成形状に予め折り曲げてあり、かつアウターリード裏面はパッケージ実装面と同一平面上にあり、実装安定性が高く放熱が良好である。
また、比較例1として、ポリフタルアミド樹脂組成物(チタニア系顔料、ガラス繊維を含有)である、ソルベイアドバンストポリマーズ株式会社製アモデルA4122を用いて製造された図5の実施形態の形状の市販品のパッケージ及び試験片を使用した。
それぞれのパッケージ及び試験片を用いて、反射率、発光素子実装時の初期輝度及び輝度維持率を比較した。
ビニル基含有ポリジメチルシロキサン組成物(ビニル基:0.3mmol/g含有、粘度3500mPa・s、白金錯体触媒8ppm含有)と、ヒドロシリル基含有ポリジメチルシロキサン組成物(ビニル基:0.1mmol/g含有、ヒドロシリル基:4.6mmol/g含有、粘度600mPa・s)と、硬化遅延成分((D)硬化速度制御剤)含有ポリジメチルシロキサン(ビニル基:0.2mmol/g含有、ヒドロシリル基:0.1mmol/g含有、アルキニル基:0.2mmol/g含有、500mPa・s)とを、100:10:5で混合し、(C)硬化触媒として白金濃度7ppmを含有する液状熱硬化性ポリオルガノシロキサン(1)を得た。
なお、この液状熱硬化性ポリオルガノシロキサン(1)の屈折率は、1.41であった。
(A)上記で得られた液状熱硬化性ポリオルガノシロキサン(1)60重量部、(B)白色顔料として一次粒子径0.3μm、二次粒子の中心粒径D501.2μm、アスペクト比1.48のα結晶形破砕状アルミナを35重量部、(E)流動性調整剤としてシリカ微粒子「AEROSIL RX200」(比表面積140m2/g)を5重量部の割合で配合し、自転公転式ミキサーを用いた攪拌により白色顔料とシリカ微粒子を前記(1)に分散させ、白色の樹脂成形体用材料を得た。これらの材料を、熱プレス機にて180℃、10kg/cm2、硬化時間240秒の条件で硬化させ、直径13mm、厚さ410μmの実施例1の円形の試験片(テストピース)を得た。
比較例1のポリフタルアミド樹脂については、ソルベイアドバンストポリマーズ株式会社製アモデルA4122の2mm厚のテストパネルを約10mm角の大きさに切り出したものを、試験片(テストピース)とした。
実施例で用いた白色顔料(アルミナ粉体)のSEM観察により一次粒子径を計測した。粒子径にばらつきがある場合は、数点(例えば10点)をSEM観察し、その平均値を粒子径としてもとめた。特にばらつきが大きく、例えば、極微量含まれる微小粒子や粗大粒子を除き、小粒径と大粒径の差が5倍程度以上あるような場合には、その最大値および最小値を記録した。また、長軸長さ(最大長径)と短軸長さ(長径に垂直方向で最も長い部分の長さ)も計測し、一次粒子径については長軸の長さを採用し、長軸長さ(最大長径)を短軸長さ(長径に垂直方向で最も長い部分の長さ)で除した値をアスペクト比とした。
10〜20mgの白色顔料(アルミナ粉体)に0.2%のポリリン酸ナトリウム水溶液10gを加え、超音波振動でアルミナを分散させた。この分散液を用いて白色顔料の二次粒子の体積基準の中心粒径D50を日機装株式会社製 マイクロトラックMT3000IIにて測定した。なお、中心粒径D50は、積算%の体積基準粒度分布曲線が50%の横軸と交差するポイントの粒子径をいう。
上記実施例1および比較例1の各試験片について、コニカミノルタ社製SPECTROPHOTOMETER CM−2600dを用いて測定径6mmにて360nmから740nmの波長における反射率を測定した。リード電極単独の反射率の値と合わせて、測定結果を図7、表1に示す。本発明の樹脂成形体用材料は、従来のパッケージ材であるポリフタルアミド樹脂やLED用に多用される銀メッキ銅リードフレームよりもバインダとして用いている樹脂及び反射材フィラーの種類・粒子径に由来し反射率高いため、長期使用時に着色劣化しやすい銀メッキ表面の電極露出面積を少なくすることが可能である。
実施例1の樹脂成形体用材料について、レオメトリクス社製RMS−800にてパラレルプレートを用い、測定温度25℃で粘度測定を行った。
その結果を表2、および図8に示す。実施例1の材料は、25℃における剪断速度1s-1および100s-1での粘度、並びにその傾きが樹脂成形体の液状射出成形に適していることがわかる。
実施例1の樹脂成形体用材料を用いて、全面銀メッキした銅リードフレームと共に液状射出成形により半導体発光装置用樹脂パッケージを成形した。該パッケージは、樹脂部が縦3.2mm×横2.7mm×高さ1.4mm、開口部の直径2.4mmの凹部を有するカップ状、図6の実施形態の形状を有する表面実装型パッケージであった。成形は金型温度170℃、硬化時間20秒の条件で行った。成形したパッケージを観察したところ、バリの発生はなく、ショートモールド、離型不良の無いパッケージであった。成形したパッケージを液体窒素で凍結した状態でミクロトームにより切削し、パッケージ断面のSEM観察を行った。断面に露出したアルミナの一次粒子径は0.3μm、一次粒子のアスペクト比は1.48であった。
モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製両末端シラノールジメチルシリコーンオイルXC96−723を385g、メチルトリメトキシシランを10.28g、及び、触媒としてジルコニウムテトラアセチルアセトネート粉末0.791gを、攪拌翼と、分留管、ジムロートコンデンサ及びリービッヒコンデンサとを取り付けた500ml三つ口フラスコ中に計量し、室温にて15分間触媒の粗大粒子が溶解するまで攪拌した。この後、反応液を100℃まで昇温して触媒を完全溶解し、ジムロートコンデンサを用いて100℃全還流下で30分間500rpmで攪拌しつつ初期加水分解を行った。
窒素の吹き込みを停止し反応液をいったん室温まで冷却した後、ナス型フラスコに反応液を移し、ロータリーエバポレーターを用いてオイルバス上120℃、圧力1kPaで50分間、微量に残留しているメタノール及び水分、低沸点ケイ素化合物を留去し、粘度230mPa・s、屈折率1.41の無溶剤の封止材液を得た。
[9−1.発光装置の組み立て]
実施例1及び比較例1のパッケージを用い、次のようにして各々3種の発光装置を組み立てた。360nm、406nm、460nmの発光波長を有する半導体発光素子1個(定格電流20mA)をパッケージの凹部に露出しているインナーリード上の所定位置にシリコーンダイボンド材(信越化学工業(株)製 KER−3000−M2)を介して設置した後、該シリコーンダイボンド材を100℃で1時間、さらに150℃で2時間硬化させた。こうして半導体発光素子をパッケージ上に搭載した後、金線で該パッケージのリード電極と半導体発光素子を接続した。
9−1にて製造した発光装置のパッケージ凹部へ、開口部上縁と同じ高さになるように前述の封止材を滴下した後、恒温器にて90℃×2時間、次いで110℃×1時間、150℃×3時間の加熱硬化を行い半導体発光素子を透明(クリア)封止し、実施例1、比較例1のパッケージ各々について360nm、406nm、460nmの発光素子を有する3種の半導体発光装置を得た。
上記[9.発光装置の製造]にて製造した実施例1及び比較例1のパッケージを用いたクリア封止半導体発光装置を点灯電源にセットし、60mAの駆動電流を通電して点灯20秒後の輝度の測定を行った。結果を表3に示す。
表3に示すように、実施例1のパッケージを用いた透明封止の半導体発光装置は従来構成の比較例1のパッケージを用いた半導体発光装置と比較して、360nm、406nm、460nm何れの波長においても高い輝度を示すことがわかる。
なお、輝度の測定には、オーシャンオプティクス社製分光器「USB2000」(積算波長範囲:350−800nm、受光方式:100mmφの積分球)を用い、分光器本体を25℃恒温槽内に保持して測定した。なお、実施例1、比較例1ではLED装置の温度上昇を防ぐために、熱伝導性絶縁シートを介し3mm厚のアルミ板にて放熱を行なった。
実施例1及び比較例1のパッケージを用いて、樹脂成形体とリードとの接着性の評価を行った。
具体的には、実施例1及び比較例1のパッケージの凹部に赤インクを滴下した後、70℃に設定したホットプレート上で6時間加熱し、デジタルスコープにて、樹脂成形体とリードの間から赤インクの漏れだしの有無を評価した。比較例1のパッケージでは、加熱前からインクの漏れだしが確認されたのに対し、実施例1のパッケージでは、加熱後もインクの漏れだしが確認されなかった。
このことから、実施例1のパッケージは、樹脂成形体とリードとの接着性が高く、加熱によっても隙間が生じないことが確認された。
実施例1及び比較例1の試料反射率の測定に用いたものと同じものを準備し、下記の条件にて線膨張係数の測定を行った。
分析装置 ブルカー・エイエックスエスTMA4000(圧縮法(3mmφ))
測定温度範囲 25〜300℃
昇温速度 10℃/min
荷重 10g
雰囲気 100mL/min 窒素気流下
なお、試料面積はプローブ(3mmφ)におさまる大きさとした。
測定結果を表4に示す。また、0〜50℃における平均線膨張係数と200〜250℃における平均線膨張係数の比を表5に示す。
このことから、実施例1の成形体は、高温使用時にも従来パッケージ成形体より膨張しにくく、成形時にも内部応力発生しにくいことがわかる。
10 (半導体発光装置用)パッケージ
11 第1のリード
11a 第1のインナーリード部
11b 第1のアウターリード部
11c 金属メッキ
12 第2のリード
12a 第2のインナーリード部
12b 第2のアウターリード部
12c 金属メッキ
13 (半導体発光装置用)樹脂成形体
13a (樹脂成形体の)連結部
14 凹部
14a 底面
14b 側面
20 発光素子
21 第1の電極
22 第2の電極
30 封止材
40 ワイヤ
Claims (8)
- 半導体発光素子を載置するための凹部を有する半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法であって、
該樹脂パッケージの凹部は底面と側面とからなり、少なくとも前記凹部側面を形成する(A)ポリオルガノシロキサン、(B)一次粒子のアスペクト比が1.2以上4.0以下、一次粒子径が0.1μm以上2.0μm以下の白色顔料、および(C)硬化触媒を含有する熱硬化性シリコーン樹脂組成物から形成される樹脂成形体と、
前記凹部底面の一部を形成するように対応して配置された少なくとも1対の正及び負のリードとを、
液状射出成形法によって、両者の接合面を隙間なく一体化する工程を有し、
前記工程の熱硬化性シリコーン樹脂組成物の25℃における剪断速度100s-1での粘度が10Pa・s以上10,000Pa・s以下であることを特徴とする半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。 - 前記熱硬化性シリコーン樹脂組成物の25℃における剪断速度100s-1での粘度に対する剪断速度1s-1での粘度の比が15以上であることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
- 前記(B)白色顔料の二次粒子の中心粒径が0.2μm以上5μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
- 前記(B)白色顔料がアルミナ、チタニア、酸化亜鉛、酸化ジルコニウムの少なくともいずれか1種であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
- 前記(B)白色顔料の合計量が、前記熱硬化性シリコーン樹脂組成物全体に対して、60重量%以上90重量%以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
- 前記樹脂成形体が、厚さ0.4mmの成形体試料について波長400nmの条件で測定した光反射率が60%以上である樹脂成形体であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
- 前記熱硬化性シリコーン樹脂組成物から得られる成形品の200℃以上250℃以下における平均線膨張係数が100ppm/℃以上200ppm/℃以下であり、かつ、0℃以上50℃以下における平均線膨張係数に対する200℃以上250℃以下における平均線膨張係数の比が1以上1.3以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体発光装置用樹脂パッケージの製造方法。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載の製造方法によって、半導体発光素子を載置するための凹部を有する半導体発光装置用パッケージを製造する工程と、前記凹部底面に搭載された半導体発光素子と組み立てる工程と、前記凹部内の半導体発光素子を封止する工程を有することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
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