JP7011142B2 - 発光装置、発光装置用パッケージ及び発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
また、光反射材を準備する工程と、光反射材を備えるパッケージを準備する工程と、パッケージに発光素子を実装する工程を備え、光反射材を準備する工程は、母材を準備し、母材に非晶質の金属である非晶質層をめっきで形成し、非晶質層の上にAg含有層をめっきで形成することを含む、発光装置の製造方法である。
本実施形態の発光装置100は、平面視において矩形である発光素子2と、Ag含有層を表面に備える一対の板状の光反射材1と、光反射材1の一部が埋め込まれた樹脂成形体3と、を備える。
本実施形態の樹脂成形体3は、平面視において横長である形状であり、その側面に光反射材1が底面に露出された横長の凹部を有する。樹脂成形体3の外面には、一対の板状の光反射材1の一部が外部端子部として露出し、外部端子部は樹脂成形体3の下面に沿って折り曲げられている。
そして、これらの部材を被覆するよう樹脂成形体の凹部内に充填された封止部材5を有している。封止部材5は蛍光体を含有した透光性樹脂である。
光反射材1は、発光素子2からの光を反射する部材であり、Ag含有層1dを表面に有しており、発光素子2または後述する波長変換部材からの発光を反射するよう、発光装置100に設けられる。
Ag含有層1dは、光反射材1の表面に設けられる。Ag含有層1dの厚みは、約0.05μm~約1.0μmであることが好ましい。Ag含有層1dの厚みが0.05μmより薄くなると、光反射率が極端に低下し、光反射材1の表面の材料として用いるメリットが少なくなる。また、1.0μmより厚くなると材料コストが増加するためである。また、材料コスト及びワイヤボンディング性などの組立信頼性の観点および硫化防止の観点では、Ag含有層1dの厚みは、約0.1μm~約0.5μmとすることが好ましい。光反射率を高めるためには、約0.2μm~約0.5μmとすることが好ましい。下地層1c1,1c2からの拡散を防止するためには0.5μm~1.0μmとすることが好ましい。
Ag含有層1dは、本実施形態のように光反射材1の上面とその上面と向かい合う底面との両方に設けられていてもよく、ある面のみに設けられ他の面には設けられていなくてもよい。また、一つ面の中で一部のみに設けられてもよい。また、Ag含有層1dは、設けられている全領域にわたって同等の厚みであってもよく、厚みが異なっていてもよい。厚みを異ならせることにより、より効果的にコストを低減することができる。例えば、Ag含有層1dが光反射材1の上面と底面とに設けられ、一方の面での厚みが他方よりも厚くてもよい。発光素子2が搭載される上面や発光素子2の近傍の部分に厚いAg含有層1dを設けることが光取り出し効率向上の観点から好ましい。これにより、Ag等の材料の量を減らし、コストを低減することができる。
光反射材1は、Ag含有層1dがその上に積層される母材1aを備える。
本実施形態の光反射材1は、結晶質の母材1aとAg含有層1dの間に非晶質層1bを有する。
非晶質層1bの材料としては、例えば、NiP、NiS、NiB、NiWP合金を用いることができる。なかでも、容易に製造可能なNiP合金を用いることが好ましい。NiP合金中のPの量を11wt%以上とすることで非晶質のNiP合金とすることができる。非晶質層1b中のPの割合は、例えば約11wt%~約25wt%程度とすることが好ましく、約12wt%~約15wt%程度とすることがより好ましい。Pの量が増えると層がもろくなる傾向があり、光反射材1の加工がしづらくなるためである。
Ag含有層1dと非晶質層1bとの間には、種々の目的で、別の材料の下地層1cを備えることができる。本実施形態においては、第1下地層1c1と第2下地層1c2が設けられている。
Cuを含む材料を母材1aとする場合、母材1aの上にNiP合金である非晶質層1bを設け、その上にPdの第1下地層1c1、Auの第2下地層1c2層を順に積層させることが好ましい。このような構成とすることで、母材1aのCuが、Ag含有層1d中に拡散するのを抑制するとともに、Ag含有層1dの密着性やワイヤボンディング性を高めることができる。
発光素子2は、発光素子2から出射された光が光反射材1に反射される位置に設けられる。本実施形態においては、光反射材1を底面に露出させる樹脂成形体3の凹部内に設けられている。
発光素子2は、任意の波長の半導体発光素子を選択することができる。例えば、青色、緑色発光の発光素子2としては、InGaN、GaN、AlGaN等の窒化物系半導体や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発光素子2を用いることもできる。用いる発光素子2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。
本実施形態の発光装置100は、少なくとも光反射材1を備えるパッケージを有する。これらのパッケージは、光反射材1のほか、基体3を備えることができる。
本実施形態の発光装置100は、基体として樹脂成形体3を備える。樹脂成形体3は、一対の光反射材1を一体的に保持する樹脂を基材とする部材である。樹脂成形体3の平面視形状は、図1及び図2に示すような横長の外形の他、四角形、多角形、更にそれらを組み合わせたような形状とすることができる。発光装置100の樹脂成形体3が凹部を有する場合、凹部の側壁部は、その内側面は図1Bに示すような底面に対して傾斜した角度で設けるほか、略垂直な角度であってもよく、段差面を有していてもよい。また、その高さや開口部の形状等についても、目的や用途に応じて適宜選択することができる。凹部の内部には光反射材1が設けられることが好ましく、本実施形態のように底面部のほか、側壁部に光反射材を備えてもよい。
接合部材4は、発光素子2を発光装置100に固定し実装する部材である。好ましい材料としては、導電性の接合部材4としては、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストや、Au-Sn、Sn-Ag-Cuなどの共晶はんだ材料、低融点金属等のろう材、Cu、Ag、Au粒子や皮膜を用いた同材料間の接合等を用いることができる。絶縁性の接合部材4としては、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物やその変性樹脂、ハイブリッド樹脂等を用いることができる。これらの樹脂を用いる場合は、発光素子2からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子2の実装面にAl膜やAg膜などの反射率の高い金属層や誘電体反射膜を設けることができる。
本実施形態の発光装置100は、封止部材5を備えていてもよい。封止部材5を発光素子2、光反射材1、ワイヤ6や保護膜等の部材を被覆するよう設けることで、被覆した部材を塵芥や水分、更には外力などから保護することができ、発光装置100の信頼性を高めることができる。特に、保護膜を形成した後に封止部材5を保護膜上に設けることで、保護膜を保護することができるため、信頼性が高まり好ましい。
ワイヤ6は発光素子2と光反射材1等の導電部材とを接続する。ワイヤ6の材料は、Au、Al、Cu等及びこれらの合金が好適に用いられる。また、コアの表面にコアと別の材料で被覆層を設けたもの、例えば、Cuのコアの表面にPdやPdAu合金等を被覆層として設けたものを用いることができる。なかでも、信頼性の高いAu、Ag、Ag合金のいずれか1種から選ばれることが好ましい。また、特に、光反射率の高いAgまたはAg合金であることが好ましい。この場合は特に、ワイヤ6は保護膜によって被覆されることが好ましい。これにより、Agを含むワイヤの硫化や断線を防止し、発光装置100の信頼性を高めることができる。
また、母材1aがCuであり、ワイヤ6がAgまたはAg合金である場合、その間に非晶質層1bを備えることによって、CuとAgでの間の局部電池の形成を抑制することができる。これにより、光反射材1またはワイヤ6の劣化のおそれを低減し、信頼性の高い発光装置100とすることができる。
発光装置100はさらに、保護膜を備えてもよい。保護膜は、光反射材1の表面に設けられたAg含有層1dを少なくとも被覆する、主として光反射材1の表面のAg含有層1dの変色または腐食を抑制する部材である。さらに、任意に、発光素子2、接合部材4、ワイヤ6、基体(樹脂成形体3)等の光反射材1以外の部材の表面、やAg含有層1dが設けられていない光反射材1の表面を被覆してもよい。
まず、図4Aに示すように、光反射材1を準備する。具体的には、母材であるCuの金属板をパンチングして一対のリードを複数備えたリードフレームを形成する。次に、ウェットエッチングにより、リードフレームの所定の位置に段差を形成する。段差を形成した後に、母材の表面にNiPの非晶質層、PdおよびAuの下地層、Ag含有層を順にめっきで形成し、リードフレームを形成する。
そして、図4Dに示すようなリードフレーム1と樹脂成形体3を、ダイシングソー等を用いて切断し、図3A及び図3Bに示すような個々の発光装置に個片化する。この切断により、発光装置200の外側面に光反射材1の断面が露出する。この断面においては、Cuの母材と、NiPの非晶質層、PdおよびAuの下地層、Ag含有層が露出している。
このようにすれば、屈曲部を有さない平板状の光反射材1を有する発光装置200を製造することができる。
硫酸ニッケル=150g/L
塩化ニッケル=40g/L
クエン酸ナトリウム=147g/L
亜燐酸=82g/L
ほう酸=30g/L
pH3.0
の浴組成を用いて、液温60℃、電流密度5A/dm2でめっきして作成した。
スルファミン酸ニッケル=450g/L
塩化ニッケル=10g/L
ほう酸=30g/L
pH4.0
の浴組成を用いて、液温55℃、電流密度5A/dm2でめっきして作成した。
いずれの実施例によっても、Ag含有層の反射率が向上され、発光装置の光取り出し効率が向上することが期待できる。
1…光反射材
1a、101a、201b…母材
1b、101b、201b…非晶質層
101c、201c…下地層
1c1…第1下地層
1c2…第2下地層
1d、101d、201d…Ag含有層
2…発光素子
3…基体(樹脂成形体)
31…側壁部
32…底面部
4…接合部材
5…封止部材
6…ワイヤ
Claims (10)
- 発光素子と、
結晶質の金属である母材と、前記母材上に設けられた非晶質のNiP合金である非晶質層と、前記非晶質層上に設けられたAg含有層と、を備え、前記発光素子から出射された光を反射する光反射材と、
を有し、
前記Ag含有層と前記非晶質層の間に下地層を有し、
前記下地層が、非晶質層側からPd、Auの順に積層されており、
前記非晶質層、前記下地層、前記Ag含有層がこの順で積層されており、
前記NiP合金中のPの割合が11wt%以上15wt%以下であり、
前記Ag含有層は、厚みが0.05μm以上1μm以下であり、光沢度が1.6以上である発光装置。 - 前記発光素子と前記光反射材を接続するワイヤをさらに有し、前記ワイヤの材料はAu、Ag、Ag合金のいずれか1種である請求項1に記載の発光装置。
- 前記光反射材の上面に前記Ag含有層を有し、前記光反射材の上面に発光素子が実装されている請求項1または2に記載の発光装置。
- 前記光反射材が前記Ag含有層が露出されるように埋め込まれている樹脂成形体を備える、請求項1から3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記光反射材が略平板状であって屈曲部を有さない、請求項1から4のいずれか1項に記載の発光装置。
- 光反射材を準備する工程と、
前記光反射材を備えるパッケージを準備する工程と、
前記パッケージに発光素子を実装する工程を備え、
前記光反射材を準備する工程は、母材を準備し、前記母材に非晶質のNiPである非晶質層をめっきで形成し、前記非晶質層の上にPd、Auの順に積層されてなる下地層をめっきで形成し、前記下地層の上にAg含有層をめっきで形成することを含み、
前記非晶質層、前記下地層、前記Ag含有層をこの順で積層し、
前記非晶質層を、前記NiP中のPの割合が11wt%以上15wt%以下となるように形成し、
前記Ag含有層を、0.05μm以上1μm以下の厚みで、且つ光沢度が1.6以上となるように形成する、発光装置の製造方法。 - 前記非晶質層を、NiPめっき液を用いて形成する請求項6に記載の発光装置の製造方法。
- 前記非晶質層は、電解めっきで形成する請求項6または7に記載の発光装置の製造方法。
- 前記母材は圧延で形成される、請求項6から8のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 結晶質の金属である母材と、前記母材上に設けられた非晶質のNiP合金である非晶質層と、前記非晶質層上に設けられたAg含有層と、を備える光反射材と、
前記光反射材を支持する基体と、
を有し、
前記Ag含有層と前記非晶質層の間に下地層を有し、
前記下地層が、非晶質層側からPd、Auの順に積層されており、
前記非晶質層、前記下地層、前記Ag含有層がこの順で積層されており、
前記NiP合金中のPの割合が11wt%以上15wt%以下であり、
前記Ag含有層は、厚みが、0.05μm以上1μm以下であり、光沢度が1.6以上である、発光装置用パッケージ。
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