JPH09213997A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH09213997A JPH09213997A JP1370896A JP1370896A JPH09213997A JP H09213997 A JPH09213997 A JP H09213997A JP 1370896 A JP1370896 A JP 1370896A JP 1370896 A JP1370896 A JP 1370896A JP H09213997 A JPH09213997 A JP H09213997A
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- epoxy resin
- light emitting
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温高湿環境下における通電の信頼性を向上
させる。 【解決手段】 アルミニウムまたはニッケルからなる電
極層が形成された発光素子を、脂環式エポキシ樹脂、も
しくは、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂またはビスフ
ェノールＦ型エポキシ樹脂の少なくともいずれか一方と
脂環式エポキシ樹脂とが混合され、脂環式エポキシ樹脂
の配合比が４０〜１００重量部（１００重量部を除く）
であるエポキシ樹脂に、酸無水物硬化剤、硬化促進剤、
及びその他の添加剤を添加して熱硬化させて封止した。
そしてまた、硬化促進剤、及びその他の添加剤に起因す
るハロゲン元素を含まないものを使用した。これによ
り、高温高湿環境下でのエポキシ樹脂からの加水分解性
塩素、及び硬化促進剤や他の添加剤に起因するハロゲン
イオンによる電極材料の電気的腐食に基づく輝度劣化を
低減することができ、発光ダイオードの性能が著しく向
上した。
させる。 【解決手段】 アルミニウムまたはニッケルからなる電
極層が形成された発光素子を、脂環式エポキシ樹脂、も
しくは、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂またはビスフ
ェノールＦ型エポキシ樹脂の少なくともいずれか一方と
脂環式エポキシ樹脂とが混合され、脂環式エポキシ樹脂
の配合比が４０〜１００重量部（１００重量部を除く）
であるエポキシ樹脂に、酸無水物硬化剤、硬化促進剤、
及びその他の添加剤を添加して熱硬化させて封止した。
そしてまた、硬化促進剤、及びその他の添加剤に起因す
るハロゲン元素を含まないものを使用した。これによ
り、高温高湿環境下でのエポキシ樹脂からの加水分解性
塩素、及び硬化促進剤や他の添加剤に起因するハロゲン
イオンによる電極材料の電気的腐食に基づく輝度劣化を
低減することができ、発光ダイオードの性能が著しく向
上した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体を樹
脂封止するのに適したパッケージ材料としてのエポキシ
樹脂組成物を用いた発光ダイオードに関するものであ
る。
脂封止するのに適したパッケージ材料としてのエポキシ
樹脂組成物を用いた発光ダイオードに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）は高輝
度化にともない用途が拡大している。１９８０年代前半
まではＬＥＤの輝度は１００ｍｃｄにすぎず、用途はオ
ーディオ機器やＯＡ機器のパイロットランプ等の屋内使
用のインジケータに限られていたが、１９８３年頃から
ＧａＡｌＡｓＬＥＤの開発により赤色の輝度が一気に高
まり、屋外用の光源としての実用化が始まった。ここ数
年来、高輝度ＧａＡｌＡｓＬＥＤの輝度は、２０００〜
３０００ｍｃｄまでに達し、車載用のハイマウントスト
ップランプに用いられている。また、赤色ＬＥＤの高輝
度化とともに、緑色ＧａＰＬＥＤについても高輝度化が
進み、その輝度が８００ｍｃｄまで達している。
度化にともない用途が拡大している。１９８０年代前半
まではＬＥＤの輝度は１００ｍｃｄにすぎず、用途はオ
ーディオ機器やＯＡ機器のパイロットランプ等の屋内使
用のインジケータに限られていたが、１９８３年頃から
ＧａＡｌＡｓＬＥＤの開発により赤色の輝度が一気に高
まり、屋外用の光源としての実用化が始まった。ここ数
年来、高輝度ＧａＡｌＡｓＬＥＤの輝度は、２０００〜
３０００ｍｃｄまでに達し、車載用のハイマウントスト
ップランプに用いられている。また、赤色ＬＥＤの高輝
度化とともに、緑色ＧａＰＬＥＤについても高輝度化が
進み、その輝度が８００ｍｃｄまで達している。
【０００３】このように赤色及び緑色のＬＥＤの高輝度
化により、屋内に限られていた用途が道路情報板や大面
積表示板といった屋外にまで広がった。
化により、屋内に限られていた用途が道路情報板や大面
積表示板といった屋外にまで広がった。
【０００４】さらに近年では、青色ＬＥＤ、青色レーザ
ーダイオード等の青色発光デバイスが注目されている。
ーダイオード等の青色発光デバイスが注目されている。
【０００５】一例をＧａＮを用いた青色ＬＥＤの製造方
法に沿って簡単に説明すると、透明基板としてサファイ
ア基板を用い、このサファイア基板上に、ｎ型ＧａＮ
層、ｎ型ＩｎＧａＮ層及びｐ型ＧａＮ層を順次積層し、
次いでｎ型ＩｎＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層及びｎ型ＧａＮ
層の一部をエッチングにより取り除き、露出されたｎ型
ＧａＮ層上及びｐ型ＧａＮ層上に、アルミニウム及びニ
ッケルからなる電極層を形成した発光素子の、透明基板
側を接着剤によりリードフレーム上に固定し、ワイヤー
ボンドによって、それぞれの電極とリードフレームは電
気的に接続されている。
法に沿って簡単に説明すると、透明基板としてサファイ
ア基板を用い、このサファイア基板上に、ｎ型ＧａＮ
層、ｎ型ＩｎＧａＮ層及びｐ型ＧａＮ層を順次積層し、
次いでｎ型ＩｎＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層及びｎ型ＧａＮ
層の一部をエッチングにより取り除き、露出されたｎ型
ＧａＮ層上及びｐ型ＧａＮ層上に、アルミニウム及びニ
ッケルからなる電極層を形成した発光素子の、透明基板
側を接着剤によりリードフレーム上に固定し、ワイヤー
ボンドによって、それぞれの電極とリードフレームは電
気的に接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このようにＬＥＤの用
途の拡大により、ＬＥＤに対する信頼性の要求レベルも
高まっている。屋外でＬＥＤは温度や湿度が変化する環
境にさらされ、温度変化により発生する封止樹脂ストレ
スによる発光素子の劣化、リードフレームと封止樹脂と
の界面から浸入する水分、及び樹脂自体を通して浸入す
る水分によって発光素子が劣化することが明らかになっ
た。特に、ＧａＮを用いた発光素子の場合、電極材料と
してアルミニウム、またはニッケルを用いており、高温
高湿環境下で電極材料の電気的腐食に基づく輝度劣化が
発生し、さらに劣化が進行すると、断線するといった不
都合が起こる。
途の拡大により、ＬＥＤに対する信頼性の要求レベルも
高まっている。屋外でＬＥＤは温度や湿度が変化する環
境にさらされ、温度変化により発生する封止樹脂ストレ
スによる発光素子の劣化、リードフレームと封止樹脂と
の界面から浸入する水分、及び樹脂自体を通して浸入す
る水分によって発光素子が劣化することが明らかになっ
た。特に、ＧａＮを用いた発光素子の場合、電極材料と
してアルミニウム、またはニッケルを用いており、高温
高湿環境下で電極材料の電気的腐食に基づく輝度劣化が
発生し、さらに劣化が進行すると、断線するといった不
都合が起こる。
【０００７】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、電極材料としてアルミニウム、ま
たはニッケルを用いた発光素子の高温高湿環境下での信
頼性に優れ、電極材料の電気的腐食を低減するエポキシ
樹脂組成物を提供することを課題とする。
なされたものであり、電極材料としてアルミニウム、ま
たはニッケルを用いた発光素子の高温高湿環境下での信
頼性に優れ、電極材料の電気的腐食を低減するエポキシ
樹脂組成物を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明の発光ダイオードでは、電極材料としてア
ルミニウムまたはニッケルを用いた発光素子を、脂環式
エポキシ樹脂、もしくは、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂またはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の少なくと
もいずれか一方と脂環式エポキシ樹脂とが混合され、脂
環式エポキシ樹脂の配合比が４０〜１００重量部（１０
０重量部を除く）であるエポキシ樹脂に、酸無水物硬化
剤、硬化促進剤、及びその他の添加剤を添加して熱硬化
させて封止したものである。
めに、本発明の発光ダイオードでは、電極材料としてア
ルミニウムまたはニッケルを用いた発光素子を、脂環式
エポキシ樹脂、もしくは、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂またはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の少なくと
もいずれか一方と脂環式エポキシ樹脂とが混合され、脂
環式エポキシ樹脂の配合比が４０〜１００重量部（１０
０重量部を除く）であるエポキシ樹脂に、酸無水物硬化
剤、硬化促進剤、及びその他の添加剤を添加して熱硬化
させて封止したものである。
【０００９】また、上記ＬＥＤを封止するエポキシ樹脂
において、硬化促進剤、及びその他の添加剤に起因する
ハロゲン元素を含まないことを特徴とする、ＬＥＤを提
供することで、上記問題点を解決できるものである。
において、硬化促進剤、及びその他の添加剤に起因する
ハロゲン元素を含まないことを特徴とする、ＬＥＤを提
供することで、上記問題点を解決できるものである。
【００１０】以上のような構成にしたことにより、Ｇａ
Ｎ素子ＬＥＤの高温高湿環境下でのエポキシ樹脂からの
加水分解性塩素、及び硬化促進剤や他の添加剤に起因す
るハロゲンイオンによる電極材料の電気的腐食に基づく
輝度劣化を低減することができ、ＧａＮ素子ＬＥＤの性
能を著しく向上させることができる。
Ｎ素子ＬＥＤの高温高湿環境下でのエポキシ樹脂からの
加水分解性塩素、及び硬化促進剤や他の添加剤に起因す
るハロゲンイオンによる電極材料の電気的腐食に基づく
輝度劣化を低減することができ、ＧａＮ素子ＬＥＤの性
能を著しく向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】これまでＩＣパッケージの分野で
は、高温高湿環境下でのアルミニウム配線の腐食といっ
た問題があり、この要因として樹脂のバルク及び樹脂と
リードフレームの界面からの水の浸入、さらにイオン性
不純物の存在があげられ、それぞれにおいて取り組みが
なされてきており、ほぼ解決された状況にある。
は、高温高湿環境下でのアルミニウム配線の腐食といっ
た問題があり、この要因として樹脂のバルク及び樹脂と
リードフレームの界面からの水の浸入、さらにイオン性
不純物の存在があげられ、それぞれにおいて取り組みが
なされてきており、ほぼ解決された状況にある。
【００１２】一方ＬＥＤの場合、屋内向けの需要が主で
あったことから屋外環境下での信頼性向上の取り組みが
立ち遅れている。ＬＥＤ用エポキシ樹脂のような透明性
を要求される樹脂では、素子への低ストレス化も容易で
はなく、低ストレス化を進めていくと樹脂の吸水率が高
くなることが多く、ある程度水の浸入は避けられない。
したがって、イオン性不純物に着目した改善が必要とな
ってくる。
あったことから屋外環境下での信頼性向上の取り組みが
立ち遅れている。ＬＥＤ用エポキシ樹脂のような透明性
を要求される樹脂では、素子への低ストレス化も容易で
はなく、低ストレス化を進めていくと樹脂の吸水率が高
くなることが多く、ある程度水の浸入は避けられない。
したがって、イオン性不純物に着目した改善が必要とな
ってくる。
【００１３】発明者らはこのような視点から鋭意研究し
た結果、以下のことを見い出した。エポキシ樹脂組成物
硬化物中のイオン性不純物、つまり加水分解性塩素、及
び硬化促進剤等の微量添加剤に起因するハロゲンイオン
に着目し、その量を低減することで、上述の課題を解決
することができることを見い出した。
た結果、以下のことを見い出した。エポキシ樹脂組成物
硬化物中のイオン性不純物、つまり加水分解性塩素、及
び硬化促進剤等の微量添加剤に起因するハロゲンイオン
に着目し、その量を低減することで、上述の課題を解決
することができることを見い出した。
【００１４】以下その詳細について説明する。 例１ ＧａＮＬＥＤを封止するために、ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂４０重量部、脂環式エポキシ樹脂６０重量部
に対して、エポキシ樹脂に対して当量比が１.０になる
酸無水物硬化剤に、アミン系硬化促進剤を２重量部添加
するとともに、ハロゲン元素を含まないその他の添加剤
を添加してなる硬化剤を、エポキシ樹脂と十分混合し、
温度１２０〜１５０℃、硬化時間４〜５時間の条件で硬
化させる。
ポキシ樹脂４０重量部、脂環式エポキシ樹脂６０重量部
に対して、エポキシ樹脂に対して当量比が１.０になる
酸無水物硬化剤に、アミン系硬化促進剤を２重量部添加
するとともに、ハロゲン元素を含まないその他の添加剤
を添加してなる硬化剤を、エポキシ樹脂と十分混合し、
温度１２０〜１５０℃、硬化時間４〜５時間の条件で硬
化させる。
【００１５】例２ ＧａＮＬＥＤを封止するために、脂環式エポキシ樹脂１
００重量部に対して、エポキシ樹脂に対し当量比が１.
０になる酸無水物硬化剤に、アミン系硬化促進剤を２重
量部添加するとともに、ハロゲン元素を含まないその他
の添加剤を添加してなる硬化剤を、エポキシ樹脂と十分
混合し、温度１２０〜１５０℃、硬化時間４〜５時間で
硬化させる。
００重量部に対して、エポキシ樹脂に対し当量比が１.
０になる酸無水物硬化剤に、アミン系硬化促進剤を２重
量部添加するとともに、ハロゲン元素を含まないその他
の添加剤を添加してなる硬化剤を、エポキシ樹脂と十分
混合し、温度１２０〜１５０℃、硬化時間４〜５時間で
硬化させる。
【００１６】例３ ＧａＮＬＥＤを封止するために、脂環式エポキシ樹脂１
００重量部に対して、エポキシ樹脂に対して当量比が
１.０になる酸無水物硬化剤に、リン系ブロム塩硬化促
進剤を２重量部添加するとともに、ハロゲン元素を含ま
ないその他の添加剤を添加してなる硬化剤を、エポキシ
樹脂と十分混合し、温度１２０〜１５０℃、硬化時間４
〜５時間で硬化させる。
００重量部に対して、エポキシ樹脂に対して当量比が
１.０になる酸無水物硬化剤に、リン系ブロム塩硬化促
進剤を２重量部添加するとともに、ハロゲン元素を含ま
ないその他の添加剤を添加してなる硬化剤を、エポキシ
樹脂と十分混合し、温度１２０〜１５０℃、硬化時間４
〜５時間で硬化させる。
【００１７】比較例 ＧａＮＬＥＤを封止するために、ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂３０重量部、脂環式エポキシ樹脂７０重量部
に対して、エポキシ樹脂に対して当量比が１.０になる
酸無水物硬化剤に、リン系ブロム塩硬化促進剤を２重量
部添加するとともに、ハロゲン元素を含まないその他の
添加剤を添加してなる硬化剤を、エポキシ樹脂と十分混
合し、温度１２０〜１５０℃、硬化時間４〜５時間で硬
化させる。
ポキシ樹脂３０重量部、脂環式エポキシ樹脂７０重量部
に対して、エポキシ樹脂に対して当量比が１.０になる
酸無水物硬化剤に、リン系ブロム塩硬化促進剤を２重量
部添加するとともに、ハロゲン元素を含まないその他の
添加剤を添加してなる硬化剤を、エポキシ樹脂と十分混
合し、温度１２０〜１５０℃、硬化時間４〜５時間で硬
化させる。
【００１８】これら本発明の実施の形態および比較例に
基づくサンプルを作製し、高温高湿通電試験（温度８５
℃、相対湿度８５％、電流５ｍＡ）で、それぞれに対し
て１０００時間連続通電を行い、評価した。
基づくサンプルを作製し、高温高湿通電試験（温度８５
℃、相対湿度８５％、電流５ｍＡ）で、それぞれに対し
て１０００時間連続通電を行い、評価した。
【００１９】その結果、比較例では試験サンプルの１０
０％が電気的腐食により断線したのに対し、本発明の実
施の形態の例１，２では断線が認められず、例３におい
て１５％の断線が認められた。
０％が電気的腐食により断線したのに対し、本発明の実
施の形態の例１，２では断線が認められず、例３におい
て１５％の断線が認められた。
【００２０】なお、上述の発明の実施の形態ではビスフ
ェノールＡ型のエポキシ樹脂を用いたが、ビスフェノー
ルＦ型とＡ型はその構造と特性が類似しており、ビスフ
ェノールＦ型も同様に使用することができる。さらに、
光半導体素子としてＧａＮＬＥＤを用いたが、他の電極
材料としてアルミニウム、またはニッケルを使用する光
半導体に対しても同様な効果がある。
ェノールＡ型のエポキシ樹脂を用いたが、ビスフェノー
ルＦ型とＡ型はその構造と特性が類似しており、ビスフ
ェノールＦ型も同様に使用することができる。さらに、
光半導体素子としてＧａＮＬＥＤを用いたが、他の電極
材料としてアルミニウム、またはニッケルを使用する光
半導体に対しても同様な効果がある。
【００２１】
【発明の効果】本発明の発光ダイオードでは、電極材料
としてアルミニウム、またはニッケルを使用する発光素
子を、脂環式エポキシ樹脂、もしくは、ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂またはビスフェノールＦ型エポキシ樹
脂の少なくともいずれか一方と脂環式エポキシ樹脂とが
混合され、脂環式エポキシ樹脂の配合比が４０〜１００
重量部（１００重量部を除く）であるエポキシ樹脂に、
酸無水物硬化剤、硬化促進剤、及びその他の添加剤を添
加して熱硬化させて封止したので、ＧａＮ素子ＬＥＤの
高温高湿環境下でのエポキシ樹脂からの加水分解性塩素
による電極材料の電気的腐食に基づく輝度劣化を低減す
ることができ、ＧａＮ素子ＬＥＤの性能を著しく向上さ
せることができる。
としてアルミニウム、またはニッケルを使用する発光素
子を、脂環式エポキシ樹脂、もしくは、ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂またはビスフェノールＦ型エポキシ樹
脂の少なくともいずれか一方と脂環式エポキシ樹脂とが
混合され、脂環式エポキシ樹脂の配合比が４０〜１００
重量部（１００重量部を除く）であるエポキシ樹脂に、
酸無水物硬化剤、硬化促進剤、及びその他の添加剤を添
加して熱硬化させて封止したので、ＧａＮ素子ＬＥＤの
高温高湿環境下でのエポキシ樹脂からの加水分解性塩素
による電極材料の電気的腐食に基づく輝度劣化を低減す
ることができ、ＧａＮ素子ＬＥＤの性能を著しく向上さ
せることができる。
【００２２】また、上記ＬＥＤを封止するエポキシ樹脂
が、硬化促進剤、及びその他の添加剤に起因するハロゲ
ン元素を含まないことから、ＧａＮ素子ＬＥＤの高温高
湿環境下での硬化促進剤、及びその他の添加剤に起因す
るハロゲン元素による電極材料の電気的腐食に基づく輝
度劣化を低減することができ、ＧａＮ素子ＬＥＤの性能
を著しく向上させることができる。
が、硬化促進剤、及びその他の添加剤に起因するハロゲ
ン元素を含まないことから、ＧａＮ素子ＬＥＤの高温高
湿環境下での硬化促進剤、及びその他の添加剤に起因す
るハロゲン元素による電極材料の電気的腐食に基づく輝
度劣化を低減することができ、ＧａＮ素子ＬＥＤの性能
を著しく向上させることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 電極材料としてアルミニウムまたはニッ
ケルを用いた発光素子を、脂環式エポキシ樹脂、もしく
は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂またはビスフェノ
ールＦ型エポキシ樹脂の少なくともいずれか一方と脂環
式エポキシ樹脂とが混合され、前記脂環式エポキシ樹脂
の配合比が４０〜１００重量部（１００重量部を除く）
であるエポキシ樹脂に、酸無水物硬化剤、硬化促進剤、
及びその他の添加剤を添加して熱硬化させて封止したこ
とを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項２】 上記発光ダイオードを封止するエポキシ
樹脂において、硬化促進剤、及びその他の添加剤に起因
するハロゲン元素を含まないことを特徴とする請求項１
に記載の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1370896A JPH09213997A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1370896A JPH09213997A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09213997A true JPH09213997A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11840735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1370896A Pending JPH09213997A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09213997A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1117134A3 (en) * | 2000-01-11 | 2002-05-29 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Encapsulant for light-emitting devices |
| WO2005028536A1 (ja) | 2003-09-22 | 2005-03-31 | Mitsubishi Chemical Corporation | 脂環式エポキシ樹脂、その製造方法、その組成物、エポキシ樹脂硬化体および脂環式エポキシ樹脂組成物の用途 |
| CN100334706C (zh) * | 2002-03-11 | 2007-08-29 | 株式会社瑞萨科技 | 半导体器件以及半导体器件的制造方法 |
| KR20130112694A (ko) | 2010-06-11 | 2013-10-14 | 닛뽄 가야쿠 가부시키가이샤 | 경화성 수지 조성물 및 그 경화물 |
| KR20150101932A (ko) | 2014-02-27 | 2015-09-04 | 신닛테츠 수미킨 가가쿠 가부시키가이샤 | 플루오렌 골격 함유 에폭시 수지의 제조 방법, 에폭시 수지 조성물, 및 경화물 |
| KR20160067036A (ko) | 2014-12-03 | 2016-06-13 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 광반도체 소자 밀봉용 열경화성 에폭시 수지 조성물 및 그것을 사용한 광반도체 장치 |
| EP3118235A1 (en) | 2015-07-14 | 2017-01-18 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Heat-curable epoxy resin composition for optical semiconductor element encapsulation and optical semiconductor device using same |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP1370896A patent/JPH09213997A/ja active Pending
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| EP3118235A1 (en) | 2015-07-14 | 2017-01-18 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Heat-curable epoxy resin composition for optical semiconductor element encapsulation and optical semiconductor device using same |
| US10008646B2 (en) | 2015-07-14 | 2018-06-26 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Heat-curable epoxy resin composition for optical semiconductor element encapsulation and optical semiconductor device using same |
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