JPWO2008111504A1 - 高出力発光装置及びそれに用いるパッケージ - Google Patents

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Abstract

本発明は、発熱によるパッケージの変色を抑制して、高出力で長寿命な発光装置を提供することを目的とする。本発明の発光装置１は、発光素子１０と、熱硬化性樹脂から形成され、前記発光素子１０を実装する凹部４３を有するパッケージ４０と、前記パッケージ４０の凹部４３の底面４１から露出し、前記発光素子１０が載置される第１リード電極２０と、前記パッケージ４０の凹部４３の底面４１から露出し、前記発光素子１０と電気的に接続される第２リード電極３０と、を備えており、前記発光素子１０が、共晶層７０を介して前記第１リード電極２０に共晶接合され、少なくとも前記第１リード電極２０の表面がＡｇ膜２２によって被覆されており、前記Ａｇ膜２２の膜厚が、０．５μｍ〜２０μｍであることを特徴とする。

Description

本発明は、照明器具、ディスプレイ、携帯電話のバックライト、動画照明補助光源、その他の一般的民生用光源などに用いられる表面実装型発光装置及びそれに適した樹脂成型体に関する。
発光素子を用いた表面実装型発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、この発光素子は半導体素子であるため球切れなどの心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。
従来の表面実装型発光装置では、発光素子と、これを搭載する搭載用リードフレームと、発光素子に導線を介して接続される結線用リードフレームと、各リードフレームの大部分を覆うパッケージとを備えている（例えば、特許文献１参照）。この表面実装型発光装置は、量産性を確保するために、パッケージ用の成型材料として成型性の良好な熱可塑性樹脂（例えば液晶ポリマー、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ナイロン等）を用いることがあった。また、一般に、パッケージに用いられる熱可塑性樹脂は、リフロー半田を溶融するための昇温に耐えうる耐熱性が必要なため、熱可塑性樹脂のうちでも比較的耐熱性の良好な半芳香族ポリアミド、液晶ポリマー、ＰＰＳ等のエンジニアリングポリマーが使用されていた。
最近、発光素子の出力が高くなり、それに伴って発光時の発熱量も非常に大きくなっている。そして、凹部内の発光素子で発生した熱によりパッケージは高温にさらされ、従来の樹脂パッケージではその熱に耐えられずに変色や変形を生じていた。
そこで、パッケージの材料をさらに耐熱性の高いものに変更し（例えば、特許文献２参照）、又は発光素子で発生した熱がパッケージ内にこもらないような放熱構造を設けることがなされている（例えば、特許文献３参照）。発光素子をリードフレームにダイボンドする際に、ダイボンド樹脂により接着する代わりにハンダ材料により共晶接合する（例えば、特許文献３〜５）ことによっても、発光素子からの放熱性を高めることもできる。
また、発光素子からの光を効率よく取出すために、リードフレームの表面に銀メッキを施すことも知られている（例えば、特許文献２及び５参照）。銀メッキによりリードフレームの反射率が向上すると、発光装置内での光の吸収が抑制されることになるので、ハウジング温度上昇を抑制する効果も期待される。
特開平１１−８７７８０号公報 特開２００６−１５６７０４号公報 特開２００６−４９４４２号公報 特開２００５−２５９９７２号公報 特開２００５−３５３９１４号公報
パッケージの材料を耐熱性材料にすることにより、パッケージの変色や変形はかなり抑えることができたが、現在提供できる発光素子の出力からするとそれでも未だ十分ではなく、使用時間と共にパッケージが徐々に変色する。パッケージが変色するとパッケージが光を吸収する量が急激に増加し、吸収された光は熱に変換されるためパッケージの温度はさらに上昇し、パッケージの変色がさらに促進される、という悪循環が起こる。パッケージの変色が進行すると、発光装置の発光強度が著しく低下して、発光装置の交換を余儀なくされる。つまり、発光装置の寿命を延ばすためには、パッケージのわずかな変色をも抑制することが重要である。
そこで、本発明は、発熱によるパッケージの変色を抑制して、高出力で長寿命な発光装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の発光装置は、発光素子と、熱硬化性樹脂から形成され、前記発光素子を実装する凹部を有するパッケージと、前記パッケージの凹部の底面から露出し、前記発光素子が載置される第１リード電極と、前記パッケージの凹部の底面から露出し、前記発光素子と電気的に接続される第２リード電極と、を備えた発光装置であって、前記発光素子が、共晶層を介して前記第１リード電極に共晶接合され、少なくとも前記第１リード電極の表面がＡｇ膜によって被覆されており、前記Ａｇ膜の膜厚が、０．５μｍ〜２０μｍであることを特徴とする。
Ａｇ膜の膜厚が０．５μｍ未満であると、Ａｇ膜の結晶性が低く、硫化や酸化を受けて変色しやすい。変色した部分は光を吸収して発熱するため、パッケージの温度上昇に寄与するおそれがある。
また、Ａｇ膜の膜厚が２０μｍより厚いと、ハンダ材料で発光素子を接合する時、基板に発光装置を実装する時などに発生する熱応力により、Ａｇ膜の剥離が起こりやすくなる。すなわち、Ａｇ膜が厚くなると、ハンダ材料を用いて発光素子を実装する時にＡｇ膜の熱膨張や収縮が大きくなり、Ａｇ膜がリード電極から剥がれやすくなる。
本発明では、Ａｇ膜を０．５μｍ以上にすることにより、結晶性が高く、緻密で、変色しにくいＡｇ膜が得られる。よって、Ａｇ膜が光を吸収するのを抑制でき、結果としてパッケージ内に発生する熱を減少する効果がある。また、Ａｇ膜の膜厚を２０μｍ以下にすることにより、Ａｇ膜の剥離を抑えられつつ、Ａｇ膜と共晶層との接合面積を十分に確保できる。これにより、発光素子の熱が共晶層を介してリード電極に伝導しやすくなり、発光装置の放熱性を向上させる効果がある。また、発光素子とリード電極との接合強度が高くなり、発光装置の故障率を抑制できる効果もある。
本発明の第２の発光装置は、発光素子と、熱硬化性樹脂から形成され、前記発光素子を実装する凹部を有するパッケージと、前記パッケージの凹部の底面から露出し、前記発光素子が載置される第１リード電極と、前記パッケージの凹部の底面から露出し、前記発光素子と電気的に接続される第２リード電極と、を備えた発光装置であって、前記発光素子が、共晶層を介して前記第１リード電極に共晶接合され、少なくとも前記第１リード電極の表面がＡｇ膜によって被覆されており、前記第１リード電極及び前記第２リード電極の表面のうち、発光素子と接合する領域の平坦度が、０．００１〜５０μｍであることを特徴とする。
本発明において、「平坦度」とは、測定する領域の３隅を計測して、その３隅を含む面を基準面とし、基準面から、測定領域の中央の高さを計測して、その高さを指している。
共晶層は、Ａｇ膜との接合力が低く、Ａｇ膜に対する濡れ性が低く、そしてダイボンド樹脂に比べて流動性が乏しい等の性質がある。そのため、例えば、メッキ前のリードの平坦度や、Ａｇ膜の形成条件や、成型加工時の状態等の影響が重なって、リード電極のうち発光素子を接合する接合領域の平坦度が大きくなる（すなわち、表面が粗くなる）と、共晶層とＡｇ膜との隙間に共晶層が十分に流れ込めず、共晶層とＡｇ膜との間で十分な接合面積が得られない。特に、平坦度が５０μｍより大きくなると、接合面積の低下が顕著になり、発光装置の放熱性の低下と、発光素子とリードフレームとの接合強度の低下の影響が大きくなる。
その反面、Ａｇ膜の平坦度が０．００１μｍ未満と小さくなると、Ａｇ膜の表面が滑らかすぎて、共晶層のアンカー効果を高めるのに適した微小な凹凸さえ存在しなくなる。その結果、逆に共晶層とＡｇ膜とが剥離しやすくなり、接合強度の低下につながる。
本発明では、Ａｇ膜の平坦度（すなわちＡｇ膜を被覆したリード電極の表面の平坦度）を、０．００１〜５０μｍの範囲にすることにより、発光素子からの熱を効率よく放熱できる効果と、且つ発光素子とリード電極との接合強度を高くして、発光装置の故障率を抑制できる効果が得られる。
このように、本発明によれば、発光装置内にこもる熱を減らしてパッケージの変色を抑制できるので、高出力で長寿命な発光装置が得られる。さらに、本発明によれば、発光素子とリードフレームとの接合強度が高くなるので、故障率の少ない発光装置とすることができる。
第１の実施の形態に係る発光装置を示す概略上面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って切断した発光装置の概略断面図である。 第１の実施の形態に係る表面実装型発光装置の製造工程を示す概略断面図である。 第１の実施の形態に係る表面実装型発光装置の製造工程を示す概略断面図である。 第１の実施の形態に係る表面実装型発光装置の製造工程を示す概略断面図である。 第１の実施の形態に係る表面実装型発光装置の製造工程を示す概略断面図である。 第１の実施の形態に係る表面実装型発光装置の製造工程を示す概略断面図である。
符号の説明
１ 発光装置
１０ 発光素子
１１ 発光素子の第１電極
１２ 発光素子の第２電極
２０ 第１リード電極
２０ａ 第１リード電極のインナーリード部
２０ｂ 第１リード電極のアウターリード部
２２ Ａｇ膜
３０ 第２リード電極
３０ａ 第２リード電極のインナーリード部
３０ｂ 第２リード電極のアウターリード部
３２ Ａｇ膜
４０ パッケージ
４１ 底面
４２ 側面
４３ 凹部
５０ 封止部材
６０ 導電ワイヤ
７０ 共晶層
８０ 蛍光物質
９０ 絶縁膜
１２０ 上金型
１２１ 下金型
以下に、本発明に係る発光装置を実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
＜実施の形態１＞
図１及び図２に示す本実施の形態の発光装置１は、発光素子１０と、発光素子１０を載置する凹部４３を有するパッケージ４０と、発光素子１０を被覆する封止部材５０とを有している。
パッケージ４０には２つのリード電極（第１リード電極２０と第２リード電極３０）が固定されており、各リード電極２０、３０の一端（インナーリード部２０ａ、３０ａ）の表面が凹部４３の底面４１から露出している。
また、各リード電極２０、３０の他端（アウターリード部２０ｂ、３０ｂ）は、パッケージ４０より外側に突出している。
発光素子１０は、パッケージ４０の凹部４３内で、第１リード電極２０のインナーリード部２０ａの上面２０ｃ側に、共晶層７０を介して載置されている。図示されている発光素子１０は、表面に２つの電極１１、１２が形成されたタイプであり、第１電極１１は、第１リード電極２０のインナーリード部２０ａの上面２０ｃに、ワイヤ６０を介して電気的に接続される。また、発光装置１の第２電極１２は、第２リード電極３０のインナーリード部３０ａの上面３０ｃに、ワイヤ６０を介して電気的に接続されている。
なお、本発明には上面と下面とから正負一対の電極を有する発光素子１０も使用できる。
本発明の発光装置１では、発光素子１０を載置する第１リード電極２０のインナーリード２０ａの表面が、Ａｇ膜２２によって被覆されている。また、第２リード電極３０の上面３０ｃもＡｇ膜３２によって被覆されているのが好ましい。Ａｇ膜２２、３２は、発光がリード電極２０、３０に到達する前に反射する光反射機能を有している。一般的に利用されるリード電極２０、３０は、銅などの導電率の高い材料から形成されているが、それらの導電率の高い材料の多くは光の反射率がそれほど高くない。そのため、発光素子１０からの発光がリード電極２０、３０に到達すると、光の一部を吸収して熱に変換するため、発光装置１内の温度を上昇させる一因になる。また、リード電極２０、３０での光吸収は、発光装置１の光損失になるので、発光装置１の発光強度を低下させる原因にもなる。よって、リード電極２０、３０に光反射率の高いＡｇ膜を被覆することにより、発光装置１内の温度上昇を抑制し、発光装置１の発光強度を向上させることができる。
本願の第１の発光装置では、第１リード電極２０の表面のＡｇ膜２２の膜厚を、０．５μｍ〜２０μｍとしている。その作用効果は次のとおりである。
本発明では、Ａｇ膜を０．５μｍ以上にすることにより、結晶性が高く、緻密で、変色しにくいＡｇ膜が得られる。よって、Ａｇ膜が光を吸収するのを抑制でき、結果としてパッケージ内に発生する熱を減少する効果がある。また、Ａｇ膜の膜厚を２０μｍ以下にすることにより、Ａｇ膜の剥離を抑えられつつ、Ａｇ膜と共晶層との接合面積を十分に確保できる。これにより、発光素子の熱が共晶層を介してリード電極に伝導しやすくなり、発光装置の放熱性を向上させる効果がある。また、発光素子とリード電極との接合強度が高くなり、発光装置の故障率を抑制できる効果もある。
また、本願の第２の発光装置では、第１リード電極２０の平坦度は５０μｍ〜０．００１μｍとすることにより、発光素子１０での発熱を効率よく熱引きして、パッケージ４０の黄変を抑えることができる。以下に第２の発光装置の作用効果を詳述する。
発光素子１０を第１リード電極２０に固定する共晶層７０は、金属のハンダ材料から形成することができる。共晶層７０は金属から形成されているので熱伝導率が高く、発光装置１の点灯時に発光素子１０で発生した熱は、共晶層７０を介して第１リード電極２０まで効率よく伝わる。そして、その熱は、第１リード電極２０のアウターリード２０ｂから外部に放熱できる。よって、共晶層７０によって、発光装置１の温度上昇を抑制することができる。
発光素子１０から共晶層７０を介して第１リード電極２０で行われる放熱では、各材料の熱伝導率の他に、材料間の界面での熱伝導の効率が重要になる。特に、共晶層７０と第１リード電極２０との界面には気泡が形成されやすく、そのため熱伝導の効率が容易に低下すると考えられる。よって、本発明の発光装置１では、共晶層７０と第１リード電極２０との界面の気泡を減少させることにより、発光装置１内で発生した熱を効率よく外部に放熱できるようにすることを重視している。
共晶層７０と第１リード電極２０との界面の気泡の発生は、主に、第１リード電極２０の表面粗さと、溶融した共晶層７０の濡れ性の低さとに影響を受けるものと考えられる。
共晶層７０による発光素子１０の実装では、まず、共晶層７０を発光素子１０の裏面に物理的又は化学的成膜法によって形成し、次いで第１リード電極２０の上面に発光素子１０を配置する。このとき、共晶層７０が第１リード電極２０に接触するような状態で配置する。そして、共晶層７０をリフローし、溶融した共晶層７０が第１リード電極２０の表面に密着したところで冷却されて、発光素子１０が第１リード電極２０に実装される。共晶層７０は、従来から発光素子の実装に使用されているダイボンド樹脂に比べると、リード電極２０の表面に形成されたＡｇ膜に対して濡れ性が低く、またダイボンド樹脂に比べて薄膜で使用されるので、リード電極の表面に多少の凹凸があるだけで界面に気泡が残ってしまう。そこで、第１リード電極２０の表面の凹凸を少なくして、気泡の発生を抑制するのがよい。
本発明では、第１リード電極２０の平坦度を５０μｍ以下と滑らかにすることにより、接合面積の減少を効果的に抑制している。これにより、発光素子１０での発熱を効率よく熱引きして、パッケージ４０の黄変を抑えることができる。
しなしながら、第１リード電極２０及び第２リード電極３０の表面が平坦すぎると、パッケージ４０との密着性が悪化してしまう。そこで、本発明では、第１リード電極２０及び第２リード電極３０の平坦度を０．００１μｍ以上とすることにより、パッケージ４０からリード電極２０が剥離するのを防止している。よって、裏面にリード電極２０、３０が露出した発光装置１であっても、リード電極２０、３０が剥がれにくくすることができる。
第１リード電極２０の表面の凹凸を減らすには、リード電極２０、３０の表面を研磨等によって平坦にすることもできるが、Ａｇ膜２２の膜厚を厚くすることによっても達成することができる。しかしながら、Ａｇは軟質材料であるので、Ａｇ膜２２の膜厚が厚くなり過ぎると膜内での剥離や亀裂が生じやすくなる。よって、Ａｇ膜２２の膜厚は、０．５μｍ〜２０μｍとするのがよい。Ａｇ膜２２が０．５μｍ以上であれば第１リード電極２０の表面の凹凸を平坦にする効果が現れ、また２０μｍ以下であれば膜内の剥離等が起こりにくい。さらに、Ａｇ膜２２の膜厚が１μｍ〜１５μｍであるとより好ましい。
リード電極２０、３０のアウターリード部２０ｂ、３０ｂは、広義には「リード電極の外部電極と接続する部分」と解釈されるので、外部に露出しているリード電極部分は全てアウターリード部とすることもできる。つまり、本実施の形態のような発光装置１では、リード電極２０、３０の下面２０ｄ、３０ｄもアウターリード部２０ｂ、３０ｂとなりうる。第１のアウターリード部２０ｂは、外部電極と電気的に接続されるとともに発光装置１内の熱を放熱する機能も有する。
パッケージ４０は、耐熱性に優れた熱硬化性樹脂から形成するのが好ましい。本発明に適した熱硬化性樹脂は、硬化後の耐熱温度が１００℃以上のものであり、例えば、トリアジン誘導体エポキシ樹脂、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、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも１種により形成されるものが挙げられる。特に、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂が好ましい。
使用される熱硬化性樹脂が透明な場合には、発光素子からの発光を効率よく反射するために光反射材を混入するのが好ましい。
本実施の形態では、パッケージ４０の凹部４３を開口方向に拡径して発光素子１０の指向性の制御及び光取出しの向上を図っている。そのため、凹部４３の側面４２が傾斜している。凹部４３の側面の傾斜を、底面４１から凹部４３の内部を通って側面４２まで測定した傾斜角度θ（図２参照）により規定した場合、θ＝９５°〜１５０°が好ましく、特にθ＝１００°〜１２０°がより好ましい。これにより、広範囲の光源として使用しやすい指向性を有する発光装置１を得ることができる。なお、側面４２を傾斜させなくてもよく、側面４２を底面に対して垂直にした形態も好ましく利用できる。
凹部４３の側面４２の表面を平滑にすることもできるが、表面に凹凸を設ければパッケージ４０と封止部材５０との界面の密着性を向上する効果が期待できる。
パッケージ４０の主面側の形状は矩形であるが、楕円、円形、五角形、六角形等とすることもできる。凹部４３の主面側の形状は、楕円であるが、略円形、矩形、五角形、六角形等とすることも可能である。パッケージ４０の表面には、発光素子１０の正極の方向を示すためにカソードマークを付けることができる。
第１リード電極２０と第２リード電極３０との間には、パッケージ４０の一部が介在しており、電極間の短絡を防止している。
本実施の形態では、発光装置１は表面実装用に使用することができるので、リード電極２０、３０の裏面側（アウターリード部２０ｂ、３０ｂ）が実質的に同一平面を形成していると、実装安定性を向上させることができる。また、発光装置１をリード電極２０、３０の裏面側で実装基板にハンダ付けする場合には、第１リード電極２０と第２リード電極３０との間にハンダが広がって短絡を起こす恐れがあるので、第１リード電極２０と第２リード電極３０との間に介在しているパッケージ４０の一部（これを離間部材４４と称する）の裏面側に、電気絶縁性の絶縁膜９０を薄くコーティングするとよい。
共晶層７０は、融点が２００℃〜３５０℃のハンダ材料から成るのが好ましい。共晶層７０の融点が２００℃未満であると、発光装置１を点灯して使用している間に共晶層７０の表面が酸化や硫化して変色してしまう。共晶層７０が変色すると、発光素子からの発光の吸収率が上昇して、発光装置１内の温度上昇や発光装置１の発光強度の低下を誘発するので好ましくない。また、融点が３５０℃より高いと、パッケージ４０に使用する熱硬化性樹脂の耐熱温度よりも高くなる可能性があり、後述する発光素子１０の実装時において、共晶層７０をリフローするための加熱によってパッケージ４０が黄変する恐れがあるので好ましくない。
本発明では、発光素子の発光波長が、リード電極２０、３０によって吸収されやすく、且つＡｇ膜２２、３２による反射率の高い場合に、発光装置１の温度上昇抑制効果や発光強度向上の効果が高い。よって、本発明は、発光波長が４００ｎｍ〜５３０ｎｍの発光素子１０に好適である。そして、その発光波長領域において、パッケージ４０の反射率が７０％以上であるのが好ましい。パッケージ４０の反射率が７０％未満であると、パッケージ４０が発光素子からの発光を吸収して、発光装置１内の温度上昇や発光装置１の発光強度の低下を誘発するので好ましくない。
本実施の形態では、パッケージ４０の凹部４３内部には、発光素子１０を被覆するように封止部材５０が充填されている。封止部材５０は、外部環境からの外力や埃、水分などから発光素子１０を保護するために設けられている。また、発光素子１０と封止部材５０との屈折率差を調節することにより、発光素子１０から出射される光を効率よく外部に放出させることもできる。封止部材５０は、パッケージ４０の凹部４３内に配置している。
封止部材５０は、耐熱性に優れた熱硬化性樹脂を用いるのが好ましく、パッケージ４０と同様に温度上昇による黄変を抑制することができる。また、封止部材５０がパッケージ４０に使用する熱硬化性樹脂と同等の又は近い物性を備えていると、封止部材５０とパッケージ４０との界面の密着性や、熱膨張時の剥離しにくさが向上するので好ましい。
封止部材５０には、蛍光物質８０を混入することができる。蛍光物質８０は、発光装置１の発光色を発光素子１０の発光色と異ならせたい場合に使用されるものである。例えば、青色発光する発光素子１０と、青色光を吸収して黄色光を発光する発色蛍光物質８０とを組み合わせると、補色の関係によって白色に発光する発光装置１を得ることができる。
蛍光物質８０は、図２で模式的に図示されているように封止部材５０の内部に均一に分散することもできる。しかしながら、一般的に使用される蛍光物質８０は、封止部材５０よりも比重が大きいので、蛍光物質８０はパッケージ４０の凹部４３の底面４１側に沈降した状態で封止部材５０内に封入されている。
以下、各構成部材について詳述していく。
＜発光素子１０＞
発光素子１０は、基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。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良い。
屋外などでの使用を考慮する場合、高輝度な発光素子を形成可能な半導体材料として窒化ガリウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色ではガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアルミニウム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用いることが好ましいが、用途によって種々利用することもできる。
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯやＧａＮ単結晶等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。窒化物系化合物半導体を用いた発光素子１０例を示す。サファイヤ基板上にＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファー層を形成する。その上にＮ或いはＰ型のＧａＮである第１のコンタクト層、量子効果を有するＩｎＧａＮ薄膜である活性層、Ｐ或いはＮ型のＡｌＧａＮであるクラッド層、Ｐ或いはＮ型のＧａＮである第２のコンタクト層を順に形成した構成とすることができる。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。
一方、Ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化ガリウム系半導体は、Ｐ型ドーパントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させる必要がある。こうして形成された半導体ウエハーを部分的にエッチングなどさせ正負の各電極を形成させる。その後半導体ウエハーを所望の大きさに切断することによって発光素子を形成させることができる。
こうした発光素子１０は、適宜複数個用いることができ、その組み合わせによって白色表示における混色性を向上させることもできる。例えば、緑色系が発光可能な発光素子１０を２個、青色系及び赤色色系が発光可能な発光素子１０をそれぞれ１個ずつとすることが出来る。なお、表示装置用のフルカラー発光装置として利用するためには赤色系の発光波長が６１０ｎｍから７００ｎｍ、緑色系の発光波長が４９５ｎｍから５６５ｎｍ、青色系の発光波長が４３０ｎｍから４９０ｎｍであることが好ましい。本発明の表面実装型発光装置において白色系の混色光を発光させる場合は、蛍光物質からの発光波長との補色関係や透光性樹脂の劣化等を考慮して発光素子の発光波長は４３０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がより好ましい。発光素子と蛍光物質との励起、発光効率をそれぞれより向上させるためには、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。なお、比較的紫外線により劣化されにくい部材との組み合わせにより４００ｎｍより短い紫外線領域或いは可視光の短波長領域を主発光波長とする発光素子を用いることもできる。
発光素子１０の大きさは□６００μｍである。そのほか、□１ｍｍ、□４５０μｍ、□３２０μｍサイズ等のものも実装可能である。
＜パッケージ４０＞
パッケージ４０の材質は熱硬化性樹脂の硬化物である。熱硬化性樹脂のうち、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、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも１種により形成することが好ましく、特にエポキシ樹脂、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好ましい。例えば、トリグリシジルイソシアヌレート（化１）、水素化ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（化２）他よりなるエポキシ樹脂と、ヘキサヒドロ無水フタル酸（化３）、３−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（化４）、４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（化５）他よりなる酸無水物とを、エポキシ樹脂へ当量となるよう溶解混合した無色透明な混合物１００重量部へ、硬化促進剤としてＤＢＵ（1,8-Diazabicyclo(5,4,0) undecene-7）（化６）を０．５重量部、助触媒としてエチレングリコール（化７）を１重量部、酸化チタン顔料を１０重量部、ガラス繊維を５０重量部添加し、加熱により部分的に硬化反応させＢステージ化した固形状エポキシ樹脂組成物を使用することができる。
Figure 2008111504
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パッケージ４０は、パッケージとしての機能を有するため硬質のものが好ましい。また、パッケージ４０は透光性の有無を問わないが、用途等に応じて適宜設計することは可能である。例えば、パッケージ４０に遮光性物質を混合して、パッケージ４０を透過する光を低減することができる。一方、表面実装型発光装置からの光が主に前方及び側方に均一に出射されるように、フィラーや拡散剤を混合しておくこともできる。また、光の吸収を低減するために、暗色系の顔料よりも白色系の顔料を添加しておくこともできる。このように、パッケージ４０は、所定の機能を持たせるため、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、遮光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。
＜第１リード電極２０及び第２リード電極３０＞
第１リード電極２０及び第２リード電極３０は、鉄、リン青銅、銅合金等の電気良導体を用いて構成することができる。また、発光素子１０からの光の反射率を向上させるため、第１リード電極２０及び第２リード電極３０の表面に銀、アルミニウム、銅や金等の金属メッキを施すこともできる。また、第１リード電極２０及び第２リード電極３０の表面の反射率を向上させるため、平滑にすることが好ましい。また、放熱性を向上させるため第１リード電極２０及び第２リード電極３００の面積は大きくすることができる。これにより発光素子１０の温度上昇を効果的に抑えることができ、発光素子１０に比較的多くの電気を流すことができる。また、第１リード電極２０及び第２リード電極３０を肉厚にすることにより放熱性を向上することができる。この場合、第１リード電極２０及び第２リード電極３０を折り曲げるなどの成形工程が困難であるため、所定の大きさに切断する。また、第１リード電極２０及び第２リード電極３０を肉厚にすることにより、第１リード電極２０及び第２リード電極３０のたわみが少なくなり、発光素子１０の実装をし易くすることができる。これとは逆に、第１リード電極２０及び第２リード電極３０を薄い平板状とすることにより折り曲げる成形工程がし易くなり、所定の形状に成形することができる。
第１リード電極２０及び第２リード電極３０は、一対の正負の電極である。第１リード電極２０及び第２リード電極３０は、少なくとも１つずつあれば良いが、複数設けることもできる。また、第１リード電極２０に複数の発光素子１０を載置する場合は、複数の第２リード電極３０を設ける必要もある。
＜封止部材５０＞
封止部材５０の材質は熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂のうち、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、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも１種により形成することが好ましく、特にエポキシ樹脂、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好ましい。封止部材５０は、発光素子１０を保護するため硬質のものが好ましい。また、封止部材５０は、耐熱性、耐候性、耐光性に優れた樹脂を用いることが好ましい。封止部材５０は、所定の機能を持たせるため、フィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、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。封止部材５０中には拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等を好適に用いることができる。また、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることができる。さらに、封止部材５０は、発光素子１０からの光を吸収し、波長変換する蛍光物質８０を含有させることもできる。
＜蛍光物質８０＞
蛍光物質８０は、発光素子１０からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体・サイアロン系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。また、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：ＥｕのほかＭＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、Ｍ１．８Ｓｉ５Ｏ０．２Ｎ８：Ｅｕ、Ｍ０．９Ｓｉ７Ｏ０．１Ｎ１０：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、ＭＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活されるサイアロン系蛍光体は、Ｍｐ／２Ｓｉ１２−ｐ−ｑＡｌｐ＋ｑＯｑＮ１６−ｐ：Ｃｅ、Ｍ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。ｑは０〜２．５、ｐは１．５〜３である。）などがある。
Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、Ｍ５（ＰＯ４）３Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、Ｍ２Ｂ５Ｏ９Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｒ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｒ、ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｒ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｒ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ１２：Ｒ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｒ（Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
アルカリ土類硫化物蛍光体には、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどがある。
Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体などがある。また、Ｙの一部若しくは全部をＴｂ、Ｌｕ等で置換したＴｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅなどもある。
その他の蛍光体には、ＺｎＳ：Ｅｕ、Ｚｎ２ＧｅＯ４：Ｍｎ、ＭＧａ２Ｓ４：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。
上述の蛍光体は、所望に応じてＥｕに代えて、又は、Ｅｕに加えてＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉから選択される１種以上を含有させることもできる。
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。
これらの蛍光体は、発光素子１０の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有する蛍光体を使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有する蛍光体も使用することができる。これらの蛍光体を種々組み合わせて使用することにより、種々の発光色を有する表面実装型発光装置を製造することができる。
例えば、青色に発光するＧａＮ系化合物半導体を用いて、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ若しくは（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅの蛍光物質に照射し、波長変換を行う。発光素子１０からの光と、蛍光体８０からの光との混合色により白色に発光する表面実装型発光装置を提供することができる。
例えば、緑色から黄色に発光するＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、又はＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕと、蛍光体である青色に発光する（Ｓｒ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、赤色に発光する（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕと、からなる蛍光体８０を使用することによって、演色性の良好な白色に発光する表面実装型発光装置を提供することができる。これは、色の三源色である赤・青・緑を使用しているため、第１の蛍光体及び第２の蛍光体の配合比を変えることのみで、所望の白色光を実現することができる。
（その他）
表面実装型発光装置には、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１０と離れて凹部４３の底面４１の第１リード電極２０に載置することができる。また、ツェナーダイオードは、凹部４３の底面４１の第１リード電極２０に載置され、その上に発光素子１０を載置する構成を採ることもできる。□２８０μｍサイズの他、□３００μｍサイズ等も使用することができる。
ワイヤ６０は、発光素子１０の第２の電極１２と第２リード電極３０、発光素子１０の第１の電極１１と第１リード電極２０、を電気的に接続するものである。ワイヤ６０は、発光素子１０の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性が良いものが求められる。熱伝導率として０．０１ｃａｌ／（Ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／（Ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。発光素子１０の直上から、メッキを施した配線パターンのワイヤボンディングエリアまで、ワイヤを張り、導通を取っている。
＜表面実装型発光装置の製造方法＞
図３Ａ〜図３Ｅを参照しながら、本発明に係る発光装置の製造方法について説明する。
（１．リード電極２０、３０の形成）
まず、第１リード電極２０及び第２リード電極３０の表面にＡｇ膜を被覆する。Ａｇ膜の被覆方法としては、電気Ａｇメッキ法、無電解Ａｇメッキ法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などを用いることができる。特に、コスト、品質のバランスから、電気Ａｇメッキが好ましい。本明細書では、「電気Ａｇメッキ法」とは、金属イオンを含む電解溶液中でリード電極を陰極として通電し、リード電極の表面にＡｇ（必要に応じて下地用の金属）を電析させることを指す。電気Ａｇメッキ法の詳細を以下に説明する。
まず、リード電極２０、３０をアルカリ浸漬脱脂溶液・アルカリ電解脱脂溶液に浸漬し、油分を除去する。次いで、リード電極２０、３０を酸溶液に浸漬し、酸化膜を除去する。必要に応じて、アルカリ中和溶液に浸漬して中和する。その後、Ａｇメッキ前の下地処理として、電気Ｃｕストライクメッキ、電気Ｃｕメッキ、及び電気Ａｇストライクメッキ等を行う。各下地処理に適した電解溶液にリード電極２０、３０を順次浸漬し、表面に下地金属を電析させる。そして、下地処理が完了したリード電極２０、３０を、Ａｇメッキ用の電解溶液に浸漬してＡｇを電析させる。なお、各電解溶液で電析を行った後には、リード電極２０、３０を純水で洗浄する。最後のＡｇメッキ後の純水洗浄を行った後、リード電極２０、３０を乾燥させる。
この一連の工程により、リード電極２０、３０の表面には、Ａｇ膜２２、３２が被覆される。
（２．金型１２０、１２１によるリード電極２０、３０の挟持）
図３Ａ及び図３Ｂに図示するように、Ａｇ膜を被覆した面を上側にして、第１リード電極２０と第２リード電極３０を、上金型１２０と下金型１２１とで上下から挟み込む。上金型１２０はパッケージ４０の形状に対応した内部空隙１２２と、パッケージの凹部を形成するための凸部１２３とを備えている。ここで、パッケージ４０に使用される熱硬化性樹脂は型流れがよく、第１リード電極２０及び第２リード電極３０と凸部１２３との隙間に侵入することがある。熱硬化性樹脂が第１リード電極２０及び第２リード電極３０の上面に付着すると、それらのリード電極２０、３０の表面に絶縁膜を形成してしまうので、そのような熱硬化性樹脂の侵入は好ましくない。そこで、リード電極２０、３０の裏面を下金型１２１で押し上げて、凸部１２３に前記第１リード電極２０及び前記第２リード電極３０を押し当てるのがよい。
なお、この例では下金型は平坦になっているが、パッケージ４０の種類によっては内部空隙を備えることもできる。その場合には、下金型１２１によりリード電極２０、３０を押し上げにくくなるので、下金型の一部に押し上げ用の突条部材を設けたり、又は下金型を貫通する別部材を設けてリード電極２０、３０を押し上げたりすることができる。
（３．パッケージの成型）
図３Ｃに図示するように、上金型１２０の空隙１２２に熱硬化性樹脂を注入し、加熱硬化してパッケージを成型する。熱硬化性樹脂の注入方法として、トランスファ・モールドを利用できる。
トランスファ・モールドは、所定の大きさを有するペレット状の熱硬化性樹脂を所定の容器に入れる。その所定の容器に圧力を加える。その所定の容器から繋がる上金型１２０と下金型１２１とで挟み込まれた凹み部分に、溶融状態の熱硬化性樹脂を流し込む。上金型１２０と下金型１２１とを所定の温度に温め、その流し込まれた熱硬化性樹脂を硬化する。この一連の工程をトランスファ・モールドという。
第１リード電極２０及び第２リード電極３０は、金型で挟み込まれているので、熱硬化性樹脂を流し込む際にリード電極２０、３０がばたつくことがなく、バリの発生を抑制できる。
（４．バリ取り工程）
成型後のパッケージ４０は、パッケージ４０の外周や凹部４３の内部にバリが発生する場合がある。これらのバリは、発光素子１０を実装する前に除去される。バリの除去には、電解処理、ケミカルディッピング、ドライブラスト、ウォータージェット、液体ホーニングなどのバリ取り除去関連装置を組み合わせて用いることができる。
（５．共晶層７０の成膜）
加熱硬化が終わったパッケージ４０は、上金型１２０及び下金型１２１から取り外されて、発光素子１０等が実装される。発光素子１０の実装に先立って、発光素子１０の裏面に、金属のハンダ材料から成る共晶層７０を成膜しておく。共晶層７０の成膜方法としては、ペースト材を使用した印刷、ディスペンス、転写、プリフォーム、箔成形、メタライズ、ボール形成などがある。
（６．発光素子１０の実装）
図３Ｄのように、パッケージ４０の凹部４３の内部に、発光素子１０を配置する。このとき、発光素子１０の共晶層７０が、第１リード電極２０の上面に接触するよう発光素子１０を配置しなくてはならない。パッケージ４０ごと加熱処理して共晶層７０を溶融（リフロー）し、その後に放冷すると発光素子１０は第１リード電極２０の表面に固定される。
そして、発光素子１０の電極１１、１２と、第１リード電極２０及び第２リード電極３０とを導電ワイヤ６０によって、電気的に接続する。
（７．封止部材５０の充填）
発光素子１０の固定後に、凹部４３内に封止部材５０用の熱硬化性樹脂を充填する。熱硬化性樹脂の充填は、滴下手段や射出手段、押出手段などにより行うが、特に滴下手段を用いることが好ましい。滴下手段では、熱硬化性樹脂の充填と同時に、凹部４３内に残存する空気を効果的に追い出すことができるからである。熱硬化性樹脂には蛍光物質８０を混合しておくことが好ましい。これにより発光装置の色調調整を容易に行うことができる。
注入が完了したら、熱硬化性樹脂を加熱硬化して封止部材５０を形成する。
＜実施例１〜１０、比較例１〜６＞
（１．原料の配合）
表１〜表３の配分に沿って各試料を調整する。表中の各符号は以下の材料を示している。
（Ａ）エポキシ樹脂
（Ａ１）トリアジン誘導体エポキシ樹脂
トリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアネート（ＴＥＰＩＣ−Ｓ：日産化学（株）製商品名、エポキシ当量１００）
（Ａ２）水素添加エポキシ樹脂
ビスフェノールＡ型水素添加エポキシ樹脂（ＹＬ−７１７０：ジャパンエポキシレジン（株）製商品名、エポキシ当量１２００）
（Ａ３）その他の芳香族エポキシ樹脂
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（Ｅ１００４：ジャパンエポキシレジン（株）製商品名、エポキシ当量８９０）
（Ｂ）酸無水物
（Ｂ１）非炭素炭素二重結合酸無水物；メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（リカシッドＭＨ：新日本理化（株）製商品名）
（Ｂ２）含炭素炭素二重結合酸無水物；テトラヒドロ無水フタル酸（リカシッドＴＨ：新日本理科（株）製商品名）
（Ｃ）酸化防止剤
（Ｃ１）リン系酸化防止剤；亜リン酸トリフェニル（和光純薬(株)製商品名）
（Ｃ２）フェノール系酸化防止剤；２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ：和光純薬（株）製商品名）
（Ｄ）二酸化チタン；ルチル型（タイペーク、ＣＲ−９０：石原産業（株）製商品名）
（Ｅ）無機充填剤；破砕溶融シリカ（（株）龍森製商品名）
（Ｆ）硬化触媒
（Ｆ１）リン系硬化触媒；メチル−トリブチルホスホニウム−ジメチルホスフェイト（ＰＸ−４ＭＰ：日本化学（株）製商品名）
（Ｆ２）イミダゾール系触媒；２−エチル−４−メチルイミダゾール（２Ｅ４ＭＺ：四国化成（株）製商品名）
Figure 2008111504
Figure 2008111504
Figure 2008111504
（２．測定用試料の作製）
まず、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）酸無水物及び（Ｃ）酸化防止剤を、予め反応釜により８０℃にて５時間溶融混合し、冷却固化させた後に粉砕する。粉砕した混合物に、（Ｄ）光反射剤、（Ｅ）無機充填剤、及び（Ｆ）硬化触媒を所定の組成比にて配合し、熱２本ロールにて均一に溶融混合し、冷却、粉砕してパッケージ４０用の熱硬化性樹脂を調整した。
銅合金よりなるリードフレームの表面にＡｇ膜を成膜し、金型で挟持し、上記で調整した熱硬化性樹脂をトランスファ・モールドにより金型内に注入して、パッケージ４０を成型した。発光素子１０には、青色発光ダイオード（サファイヤ基板上にＩｎＧａＮの発光層を有する半導体層を積層して形成）を使用し、融点の異なる複数種類のハンダ材料を用いて第１リード電極２０に実装する。
なお、表１〜表３の配分におけるハンダ材料の各符号は以下の材料を示している。
（Ｇ）ハンダ材料
ハンダ材料としては、Ｓｎ−Ｐｂ（融点２８５℃）、Ａｕ−Ｓｎ（融点２８２℃）、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ（融点２２０℃）、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−ｘ（ｘ＝Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｎｉ、融点２００〜２３０℃）、Ｓｎ−Ｚｎがあげられる。
（Ｇ１）Ａｕ−Ｓｎ（融点２８２℃）
（Ｇ２）Ｓｎ−Ｐｂ（融点２８５℃）
（Ｇ３）Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ(融点２２０℃)
（Ｇ４）Ｓｎ−Ｐｂ（融点１８３℃）
（Ｇ５）Ａｕ−Ｓｉ（融点３６３℃）
発光素子１０とリード電極２０、３０との導通には、直径３０μの金線ワイヤを用いた。その後、パッケージ４０の凹部４３に封止部材５０用の熱硬化性樹脂を滴下する。熱硬化性樹脂には、シリコーン樹脂１００重量部に対しＹＡＧ蛍光体３０重量部と酸化珪素よりなる光拡散剤５重量部を含むものを使用し、室温から１５０℃まで３時間かけ昇温、１５０℃で５時間硬化させる。最後にリードフレームより切り出しを行い、白色発光の発光装置１を得る。
（３．発光装置の評価）
発光素子１０の実装によるパッケージ４０の黄変について目視にて観察した。その結果、共晶層７０に融点３６３℃のハンダ材料を用いた比較例３において、黄変が確認された。これは、ハンダ材料を溶融させるための加熱温度が高く、その温度では、熱硬化性エポキシ樹脂の硬化物が、酸化劣化して黄変してしまったためである。
（４．加熱実験）
パッケージ４０に使用した原料を用いて試料片を作製し、加熱下での変色の有無を調べた。試料片は、１７５℃、６．９Ｎ／ｍｍ２、成型時間２ｍｉｎの条件で、直径５０×３ｍｍの円盤状に成型した。この試料片を１８０℃で２４時間放置し、黄変性を比較したところ、比較例４及び５の試料に黄変が確認された。この実験により、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を含まない熱硬化性エポキシ樹脂では、樹脂の耐熱性が低いため、１８０℃程度の温度であっても黄変することがわかった。
（５．点灯実験）
実施例及び比較例の発光装置１を長時間点灯させたときの共晶層７０の変色とパッケージの黄変性とを調べた。点灯実験は、８５℃−８５％ＲＨで、１０００ｈｒの条件で行った。実験後の試料の観察では、共晶層７０の変色確認は、発光素子１０を剥がした後に光学顕微鏡で観察し、パッケージ４０の黄変観察は目視で確認した。
共晶層７０に変色が確認されたのは、共晶層７０に融点１８３℃のハンダ材料を用いた比較例２であった。ハンダ材料の融点が、約２００℃以下になると、ハンダ材料が酸化劣化しやすくなり、黄変しやすくなるためと考えられる。
また、パッケージ４０に黄変が確認されたのは、比較例１、４及び５であった。
比較例１のＡｇ層は厚みが薄いことから、Ａｇの結晶性が悪くて容易に酸化劣化して着色する可能性、又は、Ａｇ膜の下地としてメッキしたＣｕがＡｇ膜の表面に拡散して酸化銅になり、Ａｇ膜の表面が変色した可能性がある。Ａｇ膜の表面が着色すると、発光素子からの発光を吸収して熱に変換し、パッケージ内の温度上昇を助長する。その結果、パッケージが、若干黄変したと考えられる。
比較例４及び５は、熱硬化性エポキシ樹脂の耐熱性が低いため、樹脂が酸化劣化し、パッケージが黄変したと考えられる。
（６．シェア強度測定）
発光素子１０と第１リード電極２０との接合力を調べるために、シェア強度を測定した。測定には、シェアテスターを使用した。まず、サンプルをシェアテスターのステージに固定し、次に、シェアツールを所定の位置にセットして、シェアツールを移動させて発光素子を剥がす。シェアツールにかかる強度を測定し、剥離時の強度（ピーク強度）をシェア強度とした。
実施例で使用した□６００μｍの発光素子１０の場合、望まれるシェア強度は１．０ｋｇｆ〜８．０ｋｇｆである。このシェア強度を満たさなかった比較例１は、メッキ表面が平坦でなく、共晶接合部分に気泡が多く含まれ、接合強度が低くなったと考えられる。
（７．平坦度の測定）
レーザー式の測定顕微鏡を使用して、リード電極２２のうち、発光素子１０を実装する領域の平坦度を測定した。実装領域の３隅を計測し、その３隅を含む面を基準面としたときの実装エリアの中央の高さを平坦度とした。
この測定結果と、シェア強度及びパッケージの変色との関係をみると、Ａｇ膜の平坦度が大きくなる（すなわち、表面が粗くなる）と、シェア強度が低下する傾向がみられる。平坦度の小さい（すなわち、表面の滑らかな）実施例８では、パッケージの黄変なく、シェア強度も高い。平坦度が５５μｍと大きくなっている比較例６では、パッケージの黄変が確認された。これは、平坦度が大きすぎた結果、発光素子とリード電極との間に十分な接合面積が得られず、発光素子の放熱性が悪化して黄変したと考えられる。さらに、比較例６の試料は、シェア強度も小さい。
平坦度は、チップの寸法によって影響の程度が異なると考えられる。例えば、同じ平坦度（同じ凹凸の状態）であっても、大寸法のチップに比べて小寸法のチップのほうが、平坦度の影響を受けやすい。そこで、平坦度をチップ寸法によって規格化した相対平坦度αを、実施例及び比較例の各々について求めた。ここで、相対平坦度α（％）とは、α＝（平坦度（μｍ）／発光素子のサイズ（μｍ））×１００として算出した。「発光素子のサイズ」とは、発光素子が正方形の場合には発光素子の底面の一辺の長さを指し、発光素子が長方形の場合には長辺の長さを指すものとする。
相対平坦度αが最も小さいのは、α＝０．１％（実施例８）であり、シェア強度は３．４ｋｇｆと高く、パッケージの黄変もない。α＝１．７（実施例１〜７）、α＝３．３（実施例９）、及びα＝８．３（実施例１０）では、パッケージの黄変は見られないが、α＝９．２（比較例６）では、パッケージの黄変が確認された。また、α＝９．２の比較例６は、シェア強度も低い。このことから、相対平坦度αは約９％以下であるのが好ましいと考えられる。
本発明の表面実装型発光装置は、照明器具、ディスプレイ、携帯電話のバックライト、カメラのフラッシュライト、動画照明補助光源などに利用することができる。

Claims (8)

  1. 発光素子と、
    熱硬化性樹脂から形成され、前記発光素子を実装する凹部を有するパッケージと、
    前記パッケージの凹部の底面から露出し、前記発光素子が載置される第１リード電極と、
    前記パッケージの凹部の底面から露出し、前記発光素子と電気的に接続される第２リード電極と、を備えた発光装置であって、
    前記発光素子が、共晶層を介して前記第１リード電極に共晶接合され、
    少なくとも前記第１リード電極の表面がＡｇ膜によって被覆されており、
    前記Ａｇ膜の膜厚が、０．５μｍ〜２０μｍであることを特徴とする発光装置。
  2. 前記Ａｇ膜の膜厚が、１μｍ〜１５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 発光素子と、
    熱硬化性樹脂から形成され、前記発光素子を実装する凹部を有するパッケージと、
    前記パッケージの凹部の底面から露出し、前記発光素子が載置される第１リード電極と、
    前記パッケージの凹部の底面から露出し、前記発光素子と電気的に接続される第２リード電極と、を備えた発光装置であって、
    前記発光素子が、共晶層を介して前記第１リード電極に共晶接合され、
    少なくとも前記第１リード電極の表面がＡｇ膜によって被覆されており、
    前記第１リード電極及び前記第２リード電極の表面のうち、前記発光素子と接合する領域の平坦度が０．００１〜５０μｍであることを特徴とする発光装置。
  4. 前記共晶層は、融点が２００℃〜３５０℃のハンダ材料から成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。
  5. 前記パッケージが、トリアジン誘導体エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂を含有する熱硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物から成型されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
  6. 前記パッケージは、波長４３０ｎｍ以上の光に対する反射率が７０％以上であり、
    前記発光素子は、発光ピーク波長が４３０ｎｍ〜５３０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
  7. 前記発光装置が、さらに発光素子を封止する透光性の封止部材を備えており、
    前記封止部材が、熱硬化性樹脂から成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。
  8. 発光素子と、
    熱硬化性樹脂から形成され、前記発光素子を実装する凹部を有するパッケージと、
    前記パッケージの凹部の底面から露出し、前記発光素子が載置される第１リード電極と、
    前記パッケージの凹部の底面から露出し、前記発光素子と電気的に接続される第２リード電極と、
    少なくとも前記第１リード電極の表面を被覆するＡｇ膜と、
    前記発光素子と、前記第１リード電極との間に介在された共晶層と、を備えた発光装置の製造方法であって、
    前記第１リード電極の表面にＡｇ膜を被覆する工程と、
    前記パッケージの形状に対応した内部空隙を備えた上金型及び下金型によって前記第１リード電極と前記第２リード電極とを挟持し、パッケージの凹部を形成するために前記上金型に備えられた凸部に前記第１リード電極及び前記第２リード電極を押し当てる工程と、
    前記上金型及び前記下金型の内部空隙に熱硬化性樹脂を注入し、加熱硬化してパッケージを形成する工程と、
    前記発光素子の裏面に、金属のハンダ材料から成る前記共晶層を成膜する工程と、
    前記形成したパッケージの前記凹部の内部に、前記共晶層が前記第１リード電極の上面に接触するよう前記発光素子を載置し、前記共晶層を加熱溶融して前記発光素子を前記第１リード電極に固定する工程と、
    前記発光素子と前記第１リード電極及び前記第２リード電極とが、電気的に接続される工程と、を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
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