JP6366467B2

JP6366467B2 - 発光装置の製造方法

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Publication number: JP6366467B2
Application number: JP2014223440A
Authority: JP
Inventors: 瑞惠福島; 福島　　瑞惠
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2034-10-31
Also published as: JP2016092139A

Description

本発明は、発光装置の製造方法に関する。

発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）を用いた発光装置（ＬＥＤパッケージ）では、基板上に実装されたＬＥＤ素子が、蛍光体を含む封止樹脂により封止される。例えば、照明用などに用いられる複数のＬＥＤ素子を含むＬＥＤパッケージでは、ＬＥＤ素子の高輝度化に伴い、熱応力を緩和させ、素子同士を電気的に接続するワイヤボンドの切断を防止するために、封止樹脂として、耐熱性と耐光性が高く比較的柔らかいゴム状、ゲル状のシリコーン樹脂が広く用いられている。しかしながら、柔らかいシリコーン樹脂には、タック性（粘着性）が高いものが多いため、製造時に取り扱いにくく（ハンドリング性が悪く）、パッケージ表面に埃などの異物が付着しやすいといった不具合がある。

そこで、特許文献１には、発光ダイオードを被覆する硬化性シリコーンゴム組成物の硬化物からなる第１の封止部材と、その第１の封止部材を被覆するより硬い硬化シリコーン樹脂層からなる第２の封止部材とを設けることで表面タック性を低減させたシリコーンゴム封止型発光装置およびその製造方法が記載されている。また、特許文献２には、硬化したシリコーンゴム成形体に１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍの波長の紫外線を積算光量５００〜３５，０００ｍＪ／ｃｍ^２、放射照度２００ｍＷ／ｃｍ^２未満で照射し、オゾンを発生させてその酸化力で表面を改質させることにより、表面の粘着性を解消させたシリコーンゴム成形体が記載されている。

特開２００７−１０３４９４号公報特許第２７０００９１号公報

しかしながら、シリコーン樹脂は他の材料との密着性が低いため、特許文献１のようにタック性を持たない硬いシリコーンゴムなどの樹脂層で表面を被覆する手法では、その表面のシリコーンゴムに剥離やクラック（割れ）が発生しやすいという不具合がある。また、特許文献１の手法では、硬いシリコーンゴムで封止樹脂を覆ってしまうため、封止樹脂に熱膨張が発生したときに封止樹脂の内圧が高くなってワイヤボンドが切断され、ＬＥＤ素子と電極とが電気的に切断してしまうおそれもある。

また、特許文献２のようにオゾンを用いてシリコーン樹脂の表面を酸化させると、タック性が除去される前に表面が変色するという不具合がある。照明用途のＬＥＤパッケージでは、透明性の封止樹脂に蛍光体を分散混入させ、ＬＥＤ素子からの光と、それにより蛍光体を励起させて得られる光とを混合させることで白色光を得るため、封止樹脂に変色が発生すると発光特性に悪影響を与えてしまう。

そこで、本発明は、本構成を有しない場合と比較して、発光ダイオードを封止するシリコーン樹脂にクラックが発生することを防ぎつつ、シリコーン樹脂の表面のタック性を低減させた発光装置の製造方法を提供することを目的とする。

発光装置の製造方法は、基板上に発光ダイオードを実装する工程と、実装された発光ダイオードをシリコーン樹脂により封止する工程と、シリコーン樹脂の最表面における照射エネルギーが２８０ｍＪ／ｃｍ^２〜１５００ｍＪ／ｃｍ^２になるように、シリコーン樹脂の表面に波長が１００ｎｍ〜２００ｎｍの紫外光を照射する工程とを有する。
上記の照射する工程では、酸素濃度が０％〜５％の環境においてシリコーン樹脂の表面に紫外光を照射することが好ましい。
上記の封止する工程では、ＪＩＳＫ６２５３で規定されているタイプＤ硬度が３０以下のシリコーン樹脂を基板上に充填することが好ましい。

上記の発光装置の製造方法によれば、本構成を有しない場合と比較して、発光ダイオードを封止するシリコーン樹脂にクラックが発生することを防ぎつつ、シリコーン樹脂の表面のタック性を低減させることが可能になる。

ＬＥＤパッケージ１と、エキシマランプ２による照射工程とを説明するための模式図である。水滴と樹脂表面との接触角について説明する図である。酸素濃度１％の環境下での照射工程における照射エネルギーと照射後のシリコーン樹脂の表面に垂らした水滴の接触角との関係を示すグラフである。エキシマランプの照射エネルギーによるシリコーン樹脂の表面状態の変化を示す写真である。処理時間を一定とした照射工程における環境の酸素濃度と照射後のシリコーン樹脂の表面に垂らした水滴の接触角との関係を示すグラフである。処理時間を一定とした照射工程における環境の酸素濃度とシリコーン樹脂の最表面における照射エネルギーとの関係を示すグラフである。ＵＶオゾン処理装置を光源に使用した場合の、照射工程における照射エネルギーと照射後のシリコーン樹脂の表面に垂らした水滴の接触角との関係を示すグラフである。照射工程が行われた後のシリコーン樹脂５０の表面５１の模式図である。シリコーン樹脂５０に対してＸ線光電子分光分析を行って得られた、Ｃ原子、Ｏ原子およびＳｉ原子のナロースペクトルを示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ、発光装置の製造方法について説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。

本製造方法は、基板上にＬＥＤ素子を実装する工程と、実装されたＬＥＤ素子をシリコーン樹脂により封止する工程と、シリコーン樹脂の表面に紫外光を照射する工程とを有する。最後の照射工程にて、適切な照射エネルギーおよび波長の紫外光で発光装置（ＬＥＤパッケージ）の封止樹脂であるシリコーン樹脂の極表面を酸化する（改質させる）ことにより、封止樹脂にクラックや変色が発生することを防ぎつつ、その表面のタック性を低減させる。こうして、本製造方法では、簡便な後処理で、ＬＥＤパッケージのハンドリング性を向上させるとともに、封止樹脂の表面に埃などの異物が付着することを防止する。

本製造方法では、封止樹脂としてＪＩＳＫ６２５３で規定されているタイプＤ硬度（ショアＤ３０）が３０以下のシリコーン樹脂を使用する場合を対象とする。ここで、タイプＤ硬度（ショアＤ３０）とは、ＪＩＳＫ６２５３で規定されているデュロメータＤタイプを用いて測定された硬さを意味する。ショアＤ３０以下の硬さのシリコーン樹脂は、柔らかくタック性が顕著であるが、それより硬い樹脂であればタック性は必ずしも問題にならないため、上記の照射工程は必要に応じて行えばよい。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、ＬＥＤパッケージ１と、エキシマランプ２による照射工程とを説明するための模式図である。図１（Ａ）は、ＬＥＤパッケージ１の上面図を示し、図１（Ｂ）は、ＬＥＤパッケージ１のＩＢ−ＩＢ線断面図と、エキシマランプ２を用いてＬＥＤパッケージ１に紫外光を照射する工程を示す。なお、本製造方法で製造される発光装置は、基板上にシリコーン樹脂を用いてＬＥＤ素子が封止されるものであればよく、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示したものには限定されない。

図１（Ａ）に示すように、ＬＥＤパッケージ１は、照明用途などに用いられる発光装置であり、主要な構成要素として、実装基板１０、回路基板２０、ＬＥＤ素子３０、反射枠４０およびシリコーン樹脂５０を有する。

実装基板１０は、一例として正方形の形状を有する、耐熱性および放熱性に優れたアルミニウム製の金属基板である。

回路基板２０は、一例として、実装基板１０と同じ大きさの正方形の形状を有し、その中心部には、ＬＥＤパッケージ１の凹部となる円形の開口部が形成される。回路基板２０の対角線上で向かい合う２つの頂点付近には固定用貫通穴２２Ａ，２２Ｂが設けられており、回路基板２０は、それらの位置が実装基板１０の図示しない固定用貫通穴と合うように、下面が実装基板１０上に貼り付けられて固定される。また、回路基板２０の上面には、図示しない配線パターンが形成されており、この配線パターンは、固定用貫通穴２２Ａ，２２Ｂが設けられていない残りの２つの頂点付近に形成された、外部電源との接続用の電極２４Ａ，２４Ｂに接続される。

ＬＥＤ素子３０は、回路基板２０の開口部から露出している実装基板１０の上面に、絶縁性の接着剤などにより実装される。ＬＥＤパッケージ１は複数のＬＥＤ素子３０を有し、図１（Ａ）では１６個のＬＥＤ素子３０が実装される場合の例を示している。ＬＥＤ素子３０は上面に一対の素子電極を有し、図１（Ｂ）に示すように、隣接するＬＥＤ素子３０の素子電極は、ワイヤボンド３１により相互に接続される。開口部の外周側に位置するＬＥＤ素子３０から出たワイヤボンド３１は、回路基板２０の図示しない配線パターンに接続される。

反射枠４０は、開口部の大きさに合わせて白色の樹脂で構成された円形の枠体であり、シリコーン樹脂５０を実装基板１０上に固定する。反射枠４０は、ＬＥＤ素子３０から側方に出射された光を、ＬＥＤパッケージ１の上方（ＬＥＤ素子３０から見て実装基板１０とは反対側）に向けて反射させる。

シリコーン樹脂５０は、開口部に注入されて、ＬＥＤ素子３０を一体に被覆し保護する無色かつ透明な樹脂であり、ＬＥＤパッケージ１の封止樹脂として機能する。例えば、ＬＥＤ素子３０が青色ＬＥＤである場合には、シリコーン樹脂５０には、ＹＡＧ（yttrium aluminum garnet）などの黄色蛍光体が分散混入される。この場合、ＬＥＤパッケージ１は、青色ＬＥＤからの青色光と、それによって黄色蛍光体を励起させて得られる光とを混合させることで得られる、疑似白色といわれる昼光色の白色光を出射する。暖色光が求められる場合には、シリコーン樹脂５０にはさらに赤色蛍光体が添加分散される。また、照明光の色再現性が重視される場合には、シリコーン樹脂５０にはＹＡＧ以外に緑色蛍光体と赤色蛍光体が分散混入され、これにより演色性の高いＬＥＤパッケージとなる。なお、シリコーン樹脂５０には蛍光体を混入させず、ＬＥＤ素子３０の色をそのまま出射させてもよい。

ＬＥＤパッケージ１の製造時には、まず、実装基板１０上にＬＥＤ素子３０が実装され、開口部内にシリコーン樹脂５０を充填してＬＥＤ素子３０が封止される。そして、その後で、図１（Ｂ）に示すように、エキシマランプ２を用いて、ＬＥＤパッケージ１の上方からシリコーン樹脂５０の表面５１に紫外光Ｌ１が照射される。これにより、シリコーン樹脂５０の極表面を酸化させる表面処理が行われる。

照射工程でシリコーン樹脂５０の表面のみを酸化させるためには、照射エネルギーを適切な範囲内に設定する必要がある。そこで、基板上にＬＥＤ素子が実装され、そのＬＥＤ素子がシリコーン樹脂により封止された複数のＬＥＤパッケージを用意し、そのそれぞれについて異なる照射エネルギーで照射工程を実施して、シリコーン樹脂のタック性と照射エネルギーとの関係を調べた。タック性は、下記の２つの実験により判定した。

第１の実験として、ＬＥＤパッケージの上に直径が等しい複数のビーズを配置し、ＬＥＤパッケージを傾けたときにビーズが転がるか否かによりシリコーン樹脂の表面のタック性を判定した。その際は、シリコーン樹脂の上に、直径が０．６ｍｍのジルコニアビーズを５個配置し、ＬＥＤパッケージを鉛直方向に対して３０度傾けて、１０秒後にシリコーン樹脂の上に残っているビーズの個数を計測した。また、ビーズの直径を１．２ｍｍに代えて、上記と同じ実験を行った。

第２の実験として、照射後のシリコーン樹脂の表面に水滴（純水）を垂らして、その水滴と樹脂表面との接触角を計測することにより、間接的にタック性を評価した。接触角については、図２（Ａ）および図２（Ｂ）を参照して次に説明する。別途行った主観試験により、接触角が概ね４０度を超えるとタック性が認められるが、接触角が４０度以下になるとタック性が低減することが確かめられている。そこで、水滴の接触角が４０度を超えていればタック性が残存しており、４０度以下であればタック性が低減したと判定した。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、水滴と樹脂表面との接触角について説明する図である。接触角は、水滴６０の内側における、水滴６０の表面とシリコーン樹脂の表面５１とのなす角度θとして定義される。図２（Ａ）は接触角θが４０度以上でタック性がある場合を、図２（Ｂ）は接触角が０度でタック性がなく、滴下後に水滴６０が瞬時に濡れ広がった場合をそれぞれ示す。

以下では、照射工程の照射エネルギーを変化させて第１および第２の実験を行った結果について説明する。

基板上にＬＥＤ素子が実装され、そのＬＥＤ素子がシリコーン樹脂により封止されたＬＥＤパッケージを用意し、エキシマランプにより酸素濃度１％の環境下で照射工程を実施した。エキシマランプとしては、株式会社エム・ディ・コム製の高照度エキシマ照射装置ＭＥＩＲＨ−Ｍ−１−１５２−Ｈ１（ピーク波長１７２ｎｍ）を使用した。浜松ホトニクス株式会社製のＨ８０２５−１７２、Ｃ８０２６を使用して照射エネルギーを測定したところ、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーは２８５．８ｍＪ／ｃｍ^２であった。

実施例１の照射後のシリコーン樹脂について第１の実験を行ったところ、直径がどちらの場合もすべてのビーズが転がるという結果になった。また、第２の実験における水滴の接触角は４０度であった。したがって、実施例１の照射後のシリコーン樹脂ではタック性が低減したことが確かめられた。また、実施例１の照射後のシリコーン樹脂では、クラックと変色は発生しなかった。

図３は、酸素濃度１％の環境下での照射工程における照射エネルギーと照射後のシリコーン樹脂の表面に垂らした水滴の接触角との関係を示すグラフである。グラフの横軸は照射エネルギー（ｍＪ／ｃｍ^２）を示し、縦軸は水滴の接触角（度）を示す。照射エネルギーの数値は、シリコーン樹脂の表面における値である。図３に、実施例１ならびに後述する実施例２〜４および比較例１，２についての、第２の実験の結果をまとめて示す。

実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、酸素濃度１％の環境下で、エキシマランプにより、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーが４２８．７ｍＪ／ｃｍ^２になるように照射工程を実施した。エキシマランプと照射エネルギーの測定装置は実施例１と同一のものを使用し、測定環境の酸素濃度も実施例１と同一に設定した。実施例２の照射後のシリコーン樹脂について第１の実験を行ったところ、直径がどちらの場合もすべてのビーズが転がるという結果になった。また、第２の実験における水滴の接触角は３４度であった。したがって、実施例２の照射後のシリコーン樹脂でもタック性が低減したことが確かめられた。また、実施例２の照射後のシリコーン樹脂では、クラックと変色は発生しなかった。

実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、酸素濃度１％の環境下で、エキシマランプにより、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーが５７１．６ｍＪ／ｃｍ^２になるように照射工程を実施した。エキシマランプと照射エネルギーの測定装置は実施例１と同一のものを使用し、測定環境の酸素濃度も実施例１と同一に設定した。実施例３の照射後のシリコーン樹脂について第１の実験を行ったところ、直径がどちらの場合もすべてのビーズが転がるという結果になった。また、第２の実験における水滴の接触角は２３度であった。したがって、実施例３の照射後のシリコーン樹脂でもタック性が低減したことが確かめられた。また、実施例３の照射後のシリコーン樹脂では、クラックと変色は発生しなかった。

実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、酸素濃度１％の環境下で、エキシマランプにより、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーが７１５ｍＪ／ｃｍ^２になるように照射工程を実施した。エキシマランプと照射エネルギーの測定装置は実施例１と同一のものを使用し、測定環境の酸素濃度も実施例１と同一に設定した。実施例４の照射後のシリコーン樹脂について第１の実験を行ったところ、直径がどちらの場合もすべてのビーズが転がるという結果になった。また、第２の実験における水滴の接触角は０度であった。したがって、実施例４の照射後のシリコーン樹脂でもタック性が低減したことが確かめられた。また、実施例４の照射後のシリコーン樹脂では、クラックと変色は発生しなかった。

実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、酸素濃度１％の環境下で、エキシマランプにより、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーが１０００ｍＪ／ｃｍ^２になるように照射工程を実施した。エキシマランプと照射エネルギーの測定装置は実施例１と同一のものを使用し、測定環境の酸素濃度も実施例１と同一に設定した。実施例５の照射後のシリコーン樹脂について第１の実験を行ったところ、直径がどちらの場合もすべてのビーズが転がるという結果になった。また、第２の実験における水滴の接触角は０度であった。したがって、実施例５の照射後のシリコーン樹脂でもタック性が低減したことが確かめられた。また、実施例５の照射後のシリコーン樹脂では、クラックと変色は発生しなかった。

実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、酸素濃度１％の環境下で、エキシマランプにより、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーが１４３０ｍＪ／ｃｍ^２になるように照射工程を実施した。エキシマランプと照射エネルギーの測定装置は実施例１と同一のものを使用し、測定環境の酸素濃度も実施例１と同一に設定した。実施例６の照射後のシリコーン樹脂について第１の実験を行ったところ、直径がどちらの場合もすべてのビーズが転がるという結果になった。また、第２の実験における水滴の接触角は０度であった。したがって、実施例６の照射後のシリコーン樹脂でもタック性が低減したことが確かめられた。

図４（Ａ）は、実施例６の照射後のシリコーン樹脂の表面状態を示す写真である。実施例６の照射後のシリコーン樹脂では、クラックと変色は発生しなかった。

実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、エキシマランプにより酸素濃度３％の環境下で照射工程を実施した。エキシマランプと照射エネルギーの測定装置は実施例１と同一のものを使用し、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーを５１３．５ｍＪ／ｃｍ^２とした。実施例７の照射後のシリコーン樹脂について第１の実験を行ったところ、直径がどちらの場合もすべてのビーズが転がるという結果になった。また、第２の実験における水滴の接触角は１５度であった。したがって、実施例７の照射後のシリコーン樹脂でもタック性が低減したことが確かめられた。また、実施例７の照射後のシリコーン樹脂では、クラックと変色は発生しなかった。

図５は、処理時間を一定とした照射工程における環境の酸素濃度と照射後のシリコーン樹脂の表面に垂らした水滴の接触角との関係を示すグラフである。グラフの横軸は酸素濃度（％）を示し、縦軸は水滴の接触角（度）を示す。図５に、実施例４，７および後述する実施例８についての、第２の実験の結果をまとめて示す。

実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、エキシマランプにより酸素濃度５％の環境下で照射工程を実施した。エキシマランプと照射エネルギーの測定装置は実施例１と同一のものを使用し、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーを３４０．０ｍＪ／ｃｍ^２とした。実施例８の照射後のシリコーン樹脂について第１の実験を行ったところ、直径がどちらの場合もすべてのビーズが転がるという結果になった。また、第２の実験における水滴の接触角は３８度であった。したがって、実施例８の照射後のシリコーン樹脂でもタック性が低減したことが確かめられた。また、実施例８の照射後のシリコーン樹脂では、クラックと変色は発生しなかった。

（比較例１）
実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、照射工程を実施せずに第１の実験を行ったところ、直径がどちらの場合も、すべてのビーズが転がらないという結果になった。また、第２の実験における水滴の接触角は９５度であった。したがって、エキシマランプを用いた照射工程を実施しない比較例１ではタック性が残存していることが確かめられた。

図４（Ｂ）は、比較例１のシリコーン樹脂の表面状態を示す写真である。比較例１のシリコーン樹脂では、クラックと変色は発生しなかった。

（比較例２）
実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、エキシマランプにより、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーが１４２．９ｍＪ／ｃｍ^２になるように照射工程を実施した。エキシマランプと照射エネルギーの測定装置は実施例１と同一のものを使用し、測定環境の酸素濃度も実施例１と同一に設定した。比較例２の照射後のシリコーン樹脂について第１の実験を行ったところ、直径がどちらの場合も、５個のうちの３個のビーズが転がらずに残るという結果になった。また、第２の実験における水滴の接触角を測定すると、７２度であった。したがって、比較例２の照射後のシリコーン樹脂では、タック性が残存していることが確かめられた。また、比較例２の照射後のシリコーン樹脂では、クラックと変色は発生しなかった。

（比較例３）
実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、エキシマランプにより酸素濃度１０％の環境下で照射工程を実施した。エキシマランプと照射エネルギーの測定装置は実施例１と同一のものを使用し、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーを１９０．０ｍＪ／ｃｍ^２とした。比較例３の照射後のシリコーン樹脂について第１の実験を行ったところ、直径がどちらの場合も、５個のうちの２個のビーズが転がらずに残るという結果になった。また、第２の実験における水滴の接触角は６０度であった。したがって、比較例３の照射後のシリコーン樹脂では、タック性が残存していることが確かめられた。また、比較例３の照射後のシリコーン樹脂では、クラックと変色は発生しなかった。

図６は、処理時間を一定とした照射工程における環境の酸素濃度とシリコーン樹脂の最表面における照射エネルギーとの関係を示すグラフである。グラフの横軸は酸素濃度（％）を示し、縦軸はシリコーン樹脂の最表面における照射エネルギー（ｍＪ／ｃｍ^２）を示す。環境の酸素濃度が高くなるほど、エキシマランプからの紫外光は空気中の酸素に吸収されやすくなり、シリコーン樹脂の表面まで届きにくくなる。このことに起因して、図６からわかるように、環境の酸素濃度が高くなるほど樹脂表面への照射エネルギーが減少し、タック性を除去することが難しくなる。

（比較例４）
実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、エキシマランプにより、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーが２１４５ｍＪ／ｃｍ^２になるように照射工程を実施した。エキシマランプと照射エネルギーの測定装置は実施例１と同一のものを使用し、測定環境の酸素濃度も実施例１と同一に設定した。

図４（Ｃ）は、比較例４の照射後のシリコーン樹脂の表面状態を示す写真である。比較例４では、主観試験によりシリコーン樹脂のタック性が低減していることが確かめられ、またシリコーン樹脂の変色は確認されなかったが、樹脂にクラックが発生した。

（比較例５）
実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、エキシマランプにより、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーが２８６０ｍＪ／ｃｍ^２になるように照射工程を実施した。エキシマランプと照射エネルギーの測定装置は実施例１と同一のものを使用し、測定環境の酸素濃度も実施例１と同一に設定した。

図４（Ｄ）は、比較例５の照射後のシリコーン樹脂の表面状態を示す写真である。比較例５でも、主観試験によりシリコーン樹脂のタック性が低減していることが確かめられ、またシリコーン樹脂の変色は確認されなかったが、樹脂にクラックが発生した。

（比較例６）
実施例１と同様のＬＥＤパッケージを用意し、ピーク波長が１７２ｎｍのエキシマランプに代えて、表面改質に関わる主な波長が１８５ｎｍと２５４ｎｍである低圧水銀ランプを光源とするＵＶオゾン処理装置を使用して、照射工程を実施した。照射エネルギーは、シリコーン樹脂の表面において２４０００ｍＪ／ｃｍ^２となるように設定した。また、照射エネルギーの測定装置は実施例１と同一のものを使用し、測定環境の酸素濃度も実施例１と同一に設定した。ただし、波長が１８５ｎｍの光は波長が２５４ｎｍの光に対して非常に弱いことから、酸素に阻まれてほとんどシリコーン樹脂の表面に到達していないため、実質的には波長２５４ｎｍの光のみがシリコーン樹脂の表面に照射されている。比較例６の照射後のシリコーン樹脂について第２の実験を行ったところ、水滴の接触角は８３度であった。したがって、比較例６の照射後のシリコーン樹脂は、タック性が残存していることが確かめられた。また、比較例６のシリコーン樹脂では、クラックは発生しなかったが、黄色く変色していた。

図７は、表面改質に関わる主な波長が１８５ｎｍと２５４ｎｍであるＵＶオゾン処理装置を光源に使用した場合の、照射工程における照射エネルギーと照射後のシリコーン樹脂の表面に垂らした水滴の接触角との関係を示すグラフである。グラフの横軸は照射エネルギー（ｍＪ／ｃｍ^２）を示し、縦軸は水滴の接触角（度）を示す。照射エネルギーの数値は、シリコーン樹脂の表面における値である。照射エネルギーが２４０００ｍＪ／ｃｍ^２の結果は、上記の比較例６に対応する。図７からわかるように、ＵＶオゾン処理装置を光源に使用した場合には、照射エネルギーにかかわらず、水滴の接触角は約８０度以上であり、照射工程によってタック性は変化しなかった。しかも、図示しないが、照射エネルギーが２４０００ｍＪ／ｃｍ^２，３５０００ｍＪ／ｃｍ^２，４８０００ｍＪ／ｃｍ^２の場合には、照射工程によってシリコーン樹脂が黄色く変色することが確認された。

以上説明した、実施例１〜８および比較例１〜６の結果を表１にまとめて示す。なお、表１における実験１の結果の表記は、「（転がらずに残ったビーズ数）／（実験した全ビーズ数）」という意味である。

表１からわかるように、エキシマランプを用いて、シリコーン樹脂の最表面における照射エネルギーが２８０ｍＪ／ｃｍ^２〜１５００ｍＪ／ｃｍ^２になるようにシリコーン樹脂の表面に紫外光を照射すれば、封止樹脂にクラックが発生することを防ぎつつ、その表面のタック性を低減させることが可能である。特に、この照射エネルギーは、５００ｍＪ／ｃｍ^２〜１０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲であることが好ましい。

照射エネルギーが下限の２８０ｍＪ／ｃｍ^２より低いと、シリコーン樹脂の表面の改質が不十分であり、タック性が残ってしまう。一方、照射エネルギーが上限の１５００ｍＪ／ｃｍ^２より高いと、表面だけでなく、シリコーン樹脂の内部まで改質が進んでしまう。この場合には、タック性はなくなるが、シリコーン樹脂が硬くなって、熱応力を緩和させるなどの機能を果たせなくなり、クラックが発生するという不具合がある。照射エネルギーを高くしすぎると、シリコーン樹脂の表面におけるＳｉＯ_２の比率が高くなり、表面収縮と高硬度化に起因してクラックが発生すると考えられる。また、照射エネルギーを高くしすぎると、シリコーン樹脂に変色が発生し、ＬＥＤパッケージ１の発光特性に悪影響を及ぼすことも考えられる。したがって、本製造方法では、エキシマランプ２による照射エネルギーは、シリコーン樹脂の表面において２８０ｍＪ／ｃｍ^２〜１５００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内に設定される。

また、照射工程における環境の酸素濃度は、０％〜５％であることが好ましく、特に１〜３％であることがより好ましい。ここで、酸素濃度０％とは、有効数字１桁の値であり、必ずしも酸素を全く含まないという意味ではない。酸素濃度が５％を超えると、図６を用いて説明したように、環境の酸素濃度が高くなるほどエキシマランプからの紫外光が空気中の酸素に吸収されやすくなるため、樹脂表面への照射エネルギーが減少し、タック性を除去することが難しくなる。また、エキシマランプ２からの紫外光が空気中の酸素に吸収されてオゾンが発生し、このオゾンによってシリコーン樹脂が酸化されることで、タック性が残ったままシリコーン樹脂５０に変色が発生する場合がある。したがって、環境の酸素濃度はなるべく低いことが好ましい。また、このような紫外光の吸収を避けるためには、照射工程の際に、ＬＥＤパッケージ１をエキシマランプ２になるべく接触させておくことが好ましい。

また、エキシマランプ２の発光波長（ピーク波長）は、１００ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。一般に、波長が長くなると物質の内部にまで光が入り込むが、逆に波長が短くなれば、物質内部には光が入り込まなくなる。照射工程ではシリコーン樹脂の表面のみを酸化させたいため、紫外光（紫外線）の中でも、特に２００ｎｍ以下の真空紫外線を照射することが好ましい。また、代表的なエキシマランプとしては、ピーク波長（放射波長）が１２６ｎｍ（Ａｒ_２＊）、１４６ｎｍ（Ｋｒ_２＊）、１７２ｎｍ（Ｘｅ_２＊）、２２２ｎｍ（ＫｒＣｌ＊）および３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ＊）のものが知られている。そこで、本製造方法では、このうち、ピーク波長が１００ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲に含まれる、１２６ｎｍ、１４６ｎｍまたは１７２ｎｍのものを使用することがさらに好ましい。

図８は、照射工程が行われた後のシリコーン樹脂５０の表面５１の模式図である。上記した範囲内の照射エネルギーで表面を処理することによって、実施例１〜８における照射後のシリコーン樹脂５０の表面５１には、シリコーン樹脂５０のＳｉ原子とＯ原子から生成されたＳｉＯ_２（二酸化ケイ素、あるいはシリカ）の層５２が、多数の島状に点在していると考えられる。こうして、もとの柔らかいシリコーン樹脂の部分と、硬く変化したシリカの部分とがまだら模様に混在することにより、シリカの部分によってタック性が低減されるとともに、もとの柔らかい部分がバネ成分として機能することで、表面のクラックの発生が抑制される。

図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、それぞれ、シリコーン樹脂５０に対してＸ線光電子分光分析を行って得られた、Ｃ原子、Ｏ原子およびＳｉ原子のナロースペクトルを示すグラフである。各グラフの横軸は光電子の結合エネルギー（ｅＶ）を示し、縦軸は計測された１秒当たりの光電子の個数（ｃ／ｓ）を示す。また、各グラフの曲線ａ〜ｃは、それぞれ、照射工程の実施前、シリコーン樹脂の表面における照射エネルギーが７１５ｍＪ／ｃｍ^２になるように照射工程を実施した後、および同じ照射エネルギーが１４３０ｍＪ／ｃｍ^２になるように照射工程を実施した後に、シリコーン樹脂に対してＸ線光電子分光分析を行った結果を示す。なお、Ｘ線源にはＡｌＫα線（１４８６．６ｅＶ）を使用した。

図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すように、Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓおよびＳｉ２ｐのピーク位置は、照射工程の実施前にはそれぞれ２８３．５ｅＶ、５３１．４ｅＶおよび１０１．２ｅＶであるのに対し、照射工程の実施後にはそれぞれ２８３．８ｅＶ、５３２．０ｅＶおよび１０２．５〜１０２．８ｅＶとなった。特に、Ｏ１ｓおよびＳｉ２ｐのピーク位置は、照射工程の実施前にはメチル基２個のものと同じであったが、照射工程の実施後にはメチル基０個のものと同じになった。このことから、エキシマランプを用いた表面処理によって、シリコーン樹脂内のメチル基が減少したと考えられる。また、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すように、照射工程を実施することによってＣ原子の検出強度が弱くなるとともに、Ｏ原子とＳｉ原子の検出強度が強くなることから、シリコーン樹脂内のＳｉ−Ｃ結合およびＣ−Ｃ結合の解裂ならびに炭素基の脱離などが生じたと推測される。これらの結果から、エキシマランプを用いた表面処理によって、シリコーン樹脂の表面には、シリコーン樹脂のＳｉ原子とＯ原子から生成されたＳｉＯ２の層が島状に点在していることが推定される。

なお、上記の各実施例では光源としてエキシマランプを用いたが、光源は真空紫外線を照射できるものであればどのようなものでもよく、例えばピーク波長が１５７ｎｍのＦ_２レーザなどを用いてもよい。

１ＬＥＤパッケージ
２エキシマランプ
１０実装基板
２０回路基板
３０ＬＥＤ素子
５０シリコーン樹脂
５１表面

Claims

基板上に発光ダイオードを実装する工程と、
実装された前記発光ダイオードをシリコーン樹脂により封止する工程と、
前記シリコーン樹脂の最表面における照射エネルギーが２８０ｍＪ／ｃｍ^２〜１５００ｍＪ／ｃｍ^２になるように、酸素濃度が０％〜５％の環境において前記シリコーン樹脂の表面に波長が１００ｎｍ〜２００ｎｍの紫外光を照射して、前記シリコーン樹脂の表面をもとのシリコーン樹脂の中にＳｉＯ _２が多数の島状に点在した状態に変化させる工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
前記封止する工程では、ＪＩＳＫ６２５３で規定されているタイプＤ硬度が３０以下のシリコーン樹脂を前記基板上に充填する、請求項１に記載の製造方法。