KR101892753B1 - 발광 장치의 제조 방법 - Google Patents

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시유키 가니사와
히데아키 우마코시
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데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Abstract

발광 다이오드 (LED) 소자 등의 발광 소자를 배선판에 이방성 도전 접착제를 사용하여 플립 칩 실장하여 발광 장치를 제조할 때에, 제조 비용의 증대를 초래하는 광 반사층을 LED 소자에 형성하지 않아도 발광 효율을 개선할 수 있고, 또한 발광 소자에 균열이나 결손이 발생하지 않도록 한다. 그러기 위하여, 발광 소자와 그 발광 소자가 접속되어야 할 배선판 사이에, 열경화성 수지 조성물, 도전 입자 및 광 반사성 절연 입자를 함유하는 광 반사성 이방성 도전 접착제를 배치한 후, 배선판에 대해 발광 소자를, 가압면의 쇼어 A 고무 경도 (JIS K 6253) 가 40 이상 90 미만인 엘라스토머 헤드로 가열 가압하여 이방성 도전 접속을 실시한다.

Description

발광 장치의 제조 방법 {METHOD OF MANUFACTURING LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 LED 소자 등의 발광 소자가 배선판에 이방성 도전 접속되어 이루어지는 발광 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
LED 소자를 배선판에 실장하는 경우, 금 와이어 본딩법에 의해 접속시키는 것이 실시되고 있었지만, 금 와이어에 의한 접속 강도는 충분하다고는 말할 수 없고, 또, 밀봉 수지와의 사이의 열팽창 계수의 차이가 크기 때문에 접속 신뢰성이 낮다는 문제가 있었다. 또한, 금 와이어의 광 흡수에 의해 광 취출 효율 (발광 효율) 의 저하라는 문제나, LED 소자의 배선판에 대한 고정에 사용하는 다이 본드의 경화 속도가 느리기 때문에 실장 택트 타임의 증대라는 문제가 있었다.
그래서, 접속 신뢰성 및 택트 타임의 개선을 목적으로, 가열 가압용 금속 헤드를 구비한 본더를 사용하고, 이방성 도전 접착제를 개재하여 LED 소자를 배선판에 플립 칩 실장하는 것이 일반적으로 실시되고 있지만, 그 때, 이방성 도전 접착제 중의 도전 입자나 바인더 수지가, 발광 소자가 발한 광을 흡수하기 때문에, 발광 효율 향상을 위해서 LED 소자의 내부로부터 하방 (배선판측) 으로 출사한 광을 상방으로 취출하도록, 배선판에 면한 측의 LED 소자 표면의 한 쌍의 전극 간에 광 반사층을 형성하는 것이 제안되어 있다 (특허문헌 1).
일본 공개특허공보 평11-168235호
그러나, 그러한 광 반사층은 LED 소자의 표면의 한 쌍의 전극과 절연되도록 금속 증착법 등에 의해 형성하지 않으면 안되고, 제조상, 비용 상승을 피할 수 없다는 문제가 있었다. 또, 가열 가압 헤드로 플립 칩 실장을 실시했을 경우, 배선판이나 발광 소자의 접합면의 요철에 의해, 발광 소자에 대한 가열 가압 헤드의 가압의 면내 균일성이 저하되어, 발광 소자에 균열이나 결손이 발생한다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 이상의 종래 기술의 문제점을 해결하는 것이고, 발광 다이오드 (LED) 소자 등의 발광 소자를 배선판에 이방성 도전 접착제를 사용하여 플립 칩 실장하여 발광 장치를 제조할 때에, 제조 비용의 증대를 초래하는 광 반사층을 LED 소자에 형성하지 않아도, 발광 효율을 개선할 수 있고, 또한 발광 소자에 균열이나 결손이 발생하지 않도록 제조하는 것이다.
본 발명자들은 이방성 도전 접착제 그 자체에 광 반사 기능을 갖게 하면, 발광 효율을 저하시키지 않게 할 수 있다는 가정하에 예의 연구한 결과, 이방성 도전 접착제에, 광 반사성 절연 입자를 배합함으로써, 발광 소자의 발광 효율을 저하시키지 않게 할 수 있음을 알아냈다. 또, 본 발명자들은, 본더의 가열 가압 헤드의 재질을 금속에서 엘라스토머로 변경함으로써, 일반적으로는 접속 신뢰성을 해치는 경우 없이 발광 소자에 균열이나 결손을 발생시키지 않게 가압할 수 있는데, 이방성 도전 접착제에 상기 서술한 바와 같은 광 반사성 절연 입자를 배합하면, 발광 소자에 균열이나 결손이 발생하는 경우가 있음을 지견하고, 또한 그러한 균열이나 결손의 발생을 방지하려면, 사용할 엘라스토머로서 특정한 고무 경도의 것을 사용하면 되는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시키는데 이르렀다.
즉, 본 발명은 발광 소자를 배선판에 이방성 도전 접속시켜 이루어지는 발광 장치의 제조 방법에 있어서, 이하의 공정 (A) 및 (B) :
공정 (A)
발광 소자와 그 발광 소자가 접속되어야 할 배선판 사이에, 열경화성 수지 조성물, 도전 입자 및 광 반사성 절연 입자를 함유하는 광 반사성 이방성 도전 접착제를 배치하는 공정 ; 및
공정 (B)
배선판에 대해 발광 소자를, 가압면의 쇼어 A 고무 경도 (JIS K 6253) 가 40 이상 90 미만인 엘라스토머 헤드로 가열 가압함으로써 이방성 도전 접속을 실시하는 공정을 갖는 제조 방법을 제공한다. 또한, 이 제조 방법은, 추가로, 이하의 공정 (C)
공정 (C)
배선판 상에 이방성 도전 접속된 발광 소자를, 투명 수지를 사용하여 밀봉하는 공정을 갖고 있어도 된다.
또한, 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 제조된 발광 장치를 제공한다.
본 발명의 발광 장치의 제조 방법에 있어서 사용하는 광 반사성 이방성 도전 접착제는 광 반사성 절연 입자를 함유하기 때문에 발광 소자가 발하는 광을 반사할 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 장치의 제조 방법은, 발광 소자의 발광 효율을 저하시키는 경우 없이, 발광 소자를 배선판에 이방성 도전 접속시킬 수 있다.
또, 본 발명의 발광 장치의 제조 방법에 있어서 사용하는 가열 가압 헤드는 최적의 경도로 설정된 엘라스토머 헤드이기 때문에, 배선판에 대해 발광 소자를 최적의 가압으로 균일하게 가압 가열할 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 장치의 제조 방법은, 광 반사성 절연 입자를 함유하는 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 이방성 도전 접속시킬 때에, 발광 소자에 균열이나 결손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1a 는 본 발명의 제조 방법의 공정 설명도이다.
도 1b 는 본 발명의 제조 방법의 공정 설명도이다.
도 1c 는 본 발명의 제조 방법의 공정 설명도이다.
도 1d 는 본 발명으로 제조된 발광 장치의 개략 단면도이다.
도 1e 는 본 발명으로 제조된 발광 장치의 개략 단면도이다.
도 2a 는 본 발명에 사용하는 광 반사성 도전 입자의 단면도이다.
도 2b 는 본 발명에 사용하는 다층화 광 반사성 도전 입자의 단면도이다.
본 발명은 발광 소자를 배선판에 이방성 도전 접속시켜 이루어지는 발광 장치의 제조 방법이고, 발광 소자와 그 발광 소자가 접속되어야 할 배선판 사이에, 열경화성 수지 조성물, 도전 입자 및 광 반사성 절연 입자를 함유하는 광 반사성 이방성 도전 접착제를 배치하는 공정 (A) 와, 배선판에 대해 발광 소자를, 가압면의 쇼어 A 고무 경도 (JIS K 6253) 가 40 이상 90 미만인 엘라스토머 헤드로 가열 가압함으로써 이방성 도전 접속을 실시하는 공정 (B) 를 갖는다. 추가로, 배선판 상에 이방성 도전 접속된 발광 소자를, 투명 수지를 사용하여 밀봉하는 공정 (C) 를 가져도 되는 것이다.
이하, 도면을 참조하면서 공정 순서대로 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동일 부호는 동일하거나 또는 동등한 구성 요소를 나타내고 있다.
<공정 (A)>
먼저, 도 1a 에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 (1) 와 발광 소자 (1) 가 접속되어야 할 배선판 (2) 사이에, 통상적으로, 서로 접속되는 발광 소자 (1) 의 전극 (1a) 과 배선판의 전극 (2a) 을 서로 대향시킨 사이에, 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 를 그 형태 (액상, 페이스트상, 필름상 등) 등에 따라 공지된 수법, 예를 들어, 스크린 인쇄법, 패드 전사법, 디스펜스 도포법 등에 의해 배치한다. 구체적으로는, 배선판 (2) 의 적어도 전극 (2a) 상에 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 를 가첩착 (假貼着) 하고, 그 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 를 사이에 끼우도록 발광 소자 (1) 의 전극 (1a) 을 배선판 (2) 의 전극 (2a) 에 대향시킨다.
또한, 이들 전극 (1a) 과 전극 (2a) 중 어느 것 또는 쌍방에, 접속 신뢰성 향상을 위해서 공지된 수법으로 범프를 형성하고 있어도 된다.
본 발명에서 사용하는 발광 소자 (1) 로는, 종래의 발광 장치에 있어서 사용되고 있는 것과 동일한 발광 소자를 사용할 수 있고, 예를 들어, 발광 다이오드 소자 (LED 소자), 레이저 다이오드 소자 (LD 소자) 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용하는 배선판 (2) 으로도, 종래의 발광 장치에 있어서 사용되고 있는 것과 동일한 배선판을 사용할 수 있고, 예를 들어, 실리콘 반도체 기판, 유리 배선판, 세라믹 배선판 등을 사용할 수 있다. 또, 배선판 (2) 의 배선의 소재, L/S 피치 등에 대해서도 종래 공지된 구성을 채용할 수 있다.
공정 (A) 에서 사용하는 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 는 발광 소자 (1) 와 배선판 (2) 사이의 이방성 도전 접속에 기여할 뿐만 아니라 발광 소자 (1) 가 발한 광을 반사하여 발광 효율의 향상에도 기여하는 것으로, 열경화성 수지 조성물 (3a) 과, 그 중에 분산되어 있는 도전 입자 (3b) 와 광 반사성 절연 입자 (3c) 를 함유한다.
광 반사성 절연 입자 (3c) 는, 이방성 도전 접착제에 입사한 광을 외부로 반사하여, 이방성 도전 접착제인 광 반사성을 부여하는 것이다.
일반적으로, 광 반사성을 갖는 입자에는, 금속 입자, 금속 입자를 수지 피복한 입자, 자연광 하에서 회색 내지 백색인 금속 산화물, 금속 질소화물, 금속 황화물 등의 무기 입자, 수지 코어 입자를 무기 입자로 피복한 입자, 입자의 재질에 상관없이, 그 표면에 요철이 있는 입자가 포함된다. 그러나, 이들 입자 중에서, 본 발명에서 사용할 수 있는 광 반사성 절연 입자에는, 절연성을 나타내는 것이 요구되고 있는 관계상, 금속 입자는 포함되지 않는다. 또, 금속 산화물 입자 중, ITO 와 같이 도전성을 갖는 것은 사용할 수 없다. 또, 일반적으로, 굴절률이 1.4 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 광 반사성 절연 입자 (3c) 의 바람직한 구체예로는, 산화규소 (SiO2), 산화티탄 (TiO2), 질화붕소 (BN), 산화아연 (ZnO), 산화알루미늄 (Al203), 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 황화아연, 연백, 황산바륨, 산화마그네슘, 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 운모, 점도 광물 등을 들 수 있다. 이들 광 반사성 절연 입자 (3c) 는 2 종류 이상 병용할 수 있다. 여기서, 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 에 의해 높은 반사율을 부여하기 위해서는, 이들 광 반사성 절연 입자 (3c) 중에서도, 그 굴절률이 사용하는 열경화성 수지 조성물 (3a) 의 굴절률보다 높은 것을 바람직하게 사용할 수 있고, 구체적으로는, 산화티탄 (TiO2), 질화붕소 (BN), 산화아연 (ZnO) 및 산화알루미늄 (Al203) 등을 바람직하게 사용할 수 있고, 특히, 산화티탄 (TiO2) 을 바람직하게 사용할 수 있다.
광 반사성 절연 입자 (3c) 의 형상으로는, 구상, 인편상, 부정 형상, 침상 등이어도 되는데, 반사 효율을 고려하면, 구상, 인편상이 바람직하다. 또, 그 평균 입경으로는, 입경이 입사 파장의 1/2 일 때에 산란 효율이 가장 높아지는 Mie 영역이 되고, 입자에 대한 입사광이 로스 없이 반사되는 것 및 가시광 파장이 380 ∼ 780 ㎚ 인 것을 고려하면, 바람직하게는 150 ㎚ ∼ 500 ㎚, 보다 바람직하게는 190 ∼ 390 ㎚ 이다. 이 경우, 발광 소자의 발광 파장에 따라 입경을 결정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 청색 LED 소자를 사용하는 경우에는, 발광 파장이 400 ∼ 550 ㎚ 에 분포하므로, 바람직한 평균 입경은 200 ∼ 275 ㎚ 가 된다. 또한, 인편상 입자인 경우의 입경은 장경 (長徑) 을 기준으로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 「평균」입경은 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치 (예를 들어, SALD-2000J, 시마즈 제작소 제조) 로 측정한 평균 입경을 의미한다.
본 발명에 있어서, 이상 설명한 무기 입자를, 광 반사성 절연 입자로서 사용 해도 되는데, 인편상 또는 구상 금속 입자의 표면을 투명한 절연성 수지로 피복한 수지 피복 금속 입자를 광 반사성 절연 입자로서 사용해도 된다. 여기서, 금속 입자로는, 니켈, 은, 알루미늄 등을 들 수 있다. 입자의 형상으로는, 무정형, 구상, 인편상, 침상 등을 들 수 있는데, 그 중에서도, 광 확산 효과의 면에서 구상, 전체 반사 효과의 면에서 인편상의 형상이 바람직하다. 특히, 바람직한 것은 광의 반사율의 면에서 인편상 은 입자이다. 이들 금속 입자는, 절연성 수지로 피복되기 전에, 미리 실란 커플링제로 γ-글리시독시기나 비닐기 등이 금속 표면에 도입되어 있는 것이 바람직하다.
광 반사성 절연 입자로서의 수지 피복 금속 입자의 크기는 형상에 따라서도 상이한데, 일반적으로 지나치게 크면, 이방성 도전 입자에 의한 접속을 저해할 우려가 있고, 지나치게 작으면 광을 반사하기 어려워지므로, 구상인 경우에는, 평균 입경이 바람직하게는 0.1 ∼ 30 ㎛, 보다 바람직하게는 0.2 ∼ 10 ㎛ 이다. 또, 인편상인 경우에는, 상기와 동일한 관점에서, 평균 장경이 바람직하게는 0.1 ∼ 100 ㎛, 보다 바람직하게는 1 ∼ 50 ㎛ 이고, 평균 두께가 바람직하게는 0.01 ∼ 10 ㎛, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 5 ㎛ 이다. 여기서, 광 반응성 입자의 크기는, 절연 피복되어 있는 경우에는, 그 절연 피복도 포함한 크기이다.
이와 같은 수지 피복 금속 입자에 있어서의 피복용의 수지로는, 여러 가지 절연성 수지를 사용할 수 있다. 기계적 강도나 투명성 등의 면에서 아크릴계 수지의 경화물을 바람직하게 이용할 수 있다. 바람직하게는, 벤조일퍼옥사이드 등의 유기 과산화물 등의 라디칼 개시제의 존재하에서, 메타크릴산메틸과 메타크릴산2-하이드록시에틸을 라디칼 공중합시킨 수지를 들 수 있다. 이 경우, 2,4-톨릴렌디이소시아네이트 등의 이소시아네이트계 가교제로 가교되어 있는 것이 보다 바람직하다.
이와 같은 수지 피복 금속 입자는, 예를 들어, 톨루엔 등의 용매 중에 금속 입자와 실란 커플링제를 투입하고, 실온에서 약 1 시간 교반한 후, 라디칼 모노머와, 라디칼 중합 개시제와, 필요에 따라 가교제를 투입하고, 라디칼 중합 개시 온도로 가온하면서 교반함으로써 제조할 수 있다.
이상에 설명한 광 반사성 절연 입자 (3c) 의 광 반사성 이방성 도전 접착제 중의 배합량은, 지나치게 적으면 충분한 광 반사를 실현하지 못하고, 또 지나치게 많으면, 병용하고 있는 도전 입자에 기초하는 접속이 저해되므로, 열경화성 수지 조성물 중에, 바람직하게는 1 ∼ 50 체적％, 보다 바람직하게는 2 ∼ 25 체적％, 더욱 바람직하게는 3 ∼ 20 체적％ 이다.
본 발명에 사용하는 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 를 구성하는 도전 입자 (3b) 로는, 이방성 도전 접속용의 종래의 도전 입자에 있어서 사용되고 있는 금속 입자를 이용할 수 있다. 예를 들어, 금, 니켈, 구리, 은, 땜납, 팔라듐, 알루미늄, 그들의 합금, 그들의 다층화물 (예를 들어, 니켈 도금/금 플래시 도금물) 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 금, 니켈, 구리는 도전 입자를 갈색으로 하기 때문에, 본 발명의 효과를 다른 금속 재료보다 향수할 수 있다.
또, 도전 입자로서 수지 입자를 금속 재료로 피복한 금속 피복 수지 입자를 사용할 수 있다. 이와 같은 수지 입자로는, 스티렌계 수지 입자, 벤조구아나민 수지 입자, 나일론 수지 입자 등을 들 수 있다. 수지 입자를 금속 재료로 피복하는 방법으로도 종래 공지된 방법을 채용할 수 있고, 무전해 도금법, 전해 도금법 등을 이용할 수 있다. 또, 피복하는 금속 재료의 층두께는 양호한 접속 신뢰성을 확보하기에 충분한 두께이고, 수지 입자의 입경이나 금속의 종류에 따라 다르지만, 통상적으로, 0.1 ∼ 3 ㎛ 이다.
또, 수지 입자의 입경은, 지나치게 작으면 도통 불량이 발생하고, 지나치게 크면 패턴간 쇼트가 발생하는 경향이 있으므로, 바람직하게는 1 ∼ 20 ㎛, 보다 바람직하게는 3 ∼ 10 ㎛, 특히 바람직하게는 3 ∼ 5 ㎛ 이다. 이 경우, 코어 입자 (1) 의 형상으로는 구상이 바람직하지만, 플레이크 형상, 럭비볼 형상이어도 된다.
바람직한 금속 피복 수지 입자는 구상 형상이고, 그 입경은 지나치게 크면 접속 신뢰성의 저하가 되므로, 바람직하게는 1 ∼ 20 ㎛, 보다 바람직하게는 3 ∼ 10 ㎛ 이다.
본 발명에 있어서는, 상기 서술한 바와 같은 도전 입자에 대해 광 반사성을 부여하여 이루어지는 광 반사성 도전 입자를, 도전 입자로서 사용하는 것이 바람직하다. 도 2a 및 도 2b 는 이와 같은 광 반사성 도전 입자 (200) 및 다층화 광 반사성 도전 입자 (300) 의 단면도이다. 먼저, 도 2a 의 광 반사성 도전 입자부터 설명한다.
광 반사성 도전 입자 (200) 는 금속 재료로 피복되어 있는 코어 입자 (21) 와, 그 표면에 산화티탄 (TiO2) 입자, 산화아연 (ZnO) 입자 또는 산화알루미늄 (Al203) 입자에서 선택된 적어도 1 종의 무기 입자 (22) 로 형성된 광 반사층 (23) 으로 구성된다. 산화티탄 입자, 산화아연 입자 또는 산화알루미늄 입자는 태양광하에서는 백색을 나타내는 무기 입자이다. 따라서, 그것들로 형성된 광 반사층 (23) 은 백색 ∼ 회색을 나타낸다. 백색 ∼ 회색을 나타내고 있다는 것은, 가시광에 대한 반사 특성의 파장 의존성이 작고, 또한 가시광을 반사하기 쉽다는 것을 의미한다.
또한, 산화티탄 입자, 산화아연 입자 또는 산화알루미늄 입자 중, 경화된 이방성 도전 접착제의 열경화성 수지 조성물의 경화물의 광 열화가 우려되는 경우에는, 광 열화에 대해 촉매성이 없고, 굴절률도 높은 산화아연을 바람직하게 사용할 수 있다.
코어 입자 (21) 는 이방성 도전 접속에 제공되는 것이므로, 그 표면이 금속 재료로 구성되어 있다. 여기서, 표면이 금속 재료로 피복되어 있는 양태로는, 전술한 바와 같이, 코어 입자 (21) 그 자체가 금속 재료인 양태, 혹은 수지 입자의 표면이 금속 재료로 피복된 양태를 들 수 있다.
무기 입자 (22) 로 형성된 광 반사층 (23) 의 층두께는, 코어 입자 (21) 의 입경과의 상대적 크기의 관점에서 보면, 코어 입자 (21) 의 입경에 대해, 지나치게 작으면 반사율의 저하가 현저해지고, 지나치게 크면 도통 불량이 발생하므로, 바람직하게는 0.5 ∼ 50 ％, 보다 바람직하게는 1 ∼ 25 ％ 이다.
또, 광 반사성 도전 입자 (200) 에 있어서, 광 반사층 (23) 을 구성하는 무기 입자 (22) 의 입경은, 지나치게 작으면 광 반사 현상이 발생하기 어려워지고, 지나치게 크면 광 반사층의 형성이 곤란해지는 경향이 있으므로, 바람직하게는 0.02 ∼ 4 ㎛, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 1 ㎛, 특히 바람직하게는 0.2 ∼ 0.5 ㎛ 이다. 이 경우, 광 반사시키는 광 파장의 관점에서 보면, 무기 입자 (22) 의 입경은, 반사시켜야 할 광 (즉, 발광 소자가 발하는 광) 이 투과하지 않도록, 그 광 파장의 50 ％ 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 무기 입자 (22) 의 형상으로는 무정형, 구상, 인편상, 침상 등을 들 수 있는데, 그 중에서도, 광 확산 효과의 면에서 구상, 전체 반사 효과의 면에서 인편상의 형상이 바람직하다.
도 2a 의 광 반사성 도전 입자 (200) 는 크고 작은 분말끼리를 물리적으로 충돌시킴으로써 대입경 입자의 표면에 소입경 입자로 이루어지는 막을 형성시키는 공지된 막형성 기술 (이른바 메카노퓨전법) 에 의해 제조할 수 있다. 이 경우, 무기 입자 (22) 는 코어 입자 (21) 표면의 금속 재료에 파고들도록 고정되고, 한편, 무기 입자끼리가 융착 고정되기 어렵기 때문에, 무기 입자의 모노 레이어가 광 반사층 (23) 을 구성한다. 따라서, 도 2a 의 경우, 광 반사층 (23) 의 층두께는 무기 입자 (22) 의 입경과 동등하거나 내지는 약간 얇아지는 것으로 생각된다.
다음으로, 도 2b 의 다층화 광 반사성 도전 입자 (300) 에 대해 설명한다. 이 다층화 광 반사성 도전 입자 (300) 에 있어서는, 광 반사층 (23) 이 접착제로서 기능하는 열가소성 수지 (24) 를 함유하고, 이 열가소성 수지 (24) 에 의해 무기 입자 (22) 끼리도 고정되고, 무기 입자 (22) 가 다층화 (예를 들어 2 층 혹은 3 층으로 다층화) 되어 있는 점에서, 도 2a 의 광 반사성 도전 입자 (200) 와 상이하다. 이와 같은 열가소성 수지 (24) 를 함유함으로써, 광 반사층 (23) 의 기계적 강도가 향상되고, 무기 입자의 박락 (剝落) 등이 발생하기 어려워진다.
열가소성 수지 (24) 로는, 환경 저부하를 의도하여 할로겐 프리의 열가소성 수지를 바람직하게 사용할 수 있고, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀이나 폴리스티렌, 아크릴 수지 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
이와 같은 다층화 광 반사성 도전 입자 (300) 도 메카노퓨전법으로 제조할 수 있다. 메카노퓨전법에 적용하는 열가소성 수지 (24) 의 입경은, 지나치게 작으면 접착 기능이 저하되고, 지나치게 크면 코어 입자에 부착되기 어려워지므로, 바람직하게는 0.02 ∼ 4 ㎛, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 1 ㎛ 이다. 또, 이와 같은 열가소성 수지 (24) 의 배합량은, 지나치게 적으면 접착 기능이 저하되고, 지나치게 많으면 입자의 응집체가 형성되므로, 무기 입자 (22) 의 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.2 ∼ 500 질량부, 보다 바람직하게는 4 ∼ 25 질량부이다.
또, 본 발명에 사용하는 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 를 구성하는 열경화성 수지 조성물 (3a) 로는, 가능한 한 무색 투명한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이방성 도전 접착제 중의 광 반사성 절연 입자 등의 광 반사 효율을 저하시키지 않고, 또한 입사광의 광색을 바꾸지 않고 반사시키기 때문이다. 여기서, 무색 투명이란, 이방성 도전 접착제의 경화물이, 파장 380 ∼ 780 ㎚ 의 가시광에 대해 광로 길이 1 ㎝ 의 광 투과율 (JIS K 7105 에 준거하여 측정) 이 80 ％ 이상, 바람직하게는 90 ％ 이상이 되는 것을 의미한다.
본 발명에 사용하는 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 에 있어서, 열경화성 수지 조성물 (3a) 의 100 질량부에 대한 도전 입자 (3b) 의 배합량은, 지나치게 적으면 도통 불량이 발생하고, 지나치게 많으면 패턴간 쇼트가 발생하는 경향이 있으므로, 바람직하게는 1 ∼ 100 질량부, 보다 바람직하게는 10 ∼ 50 질량부, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 30 질량부이다.
본 발명에 사용하는 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 를 구성하는 열경화성 수지 조성물 (3a) 로는, 종래의 이방성 도전 접착제나 이방성 도전 필름에 있어서 사용되고 있는 것을 이용할 수 있다. 일반적으로, 이와 같은 열경화성 수지 조성물은 절연성 바인더 수지에 경화제를 배합한 것이다. 절연성 바인더 수지로는, 지환식 에폭시 화합물, 복소 고리계 에폭시 화합물 및 수소 첨가 에폭시 화합물 등을 주성분으로 한 에폭시계 수지를 바람직하게 들 수 있다.
지환식 에폭시 화합물로는, 분자 내에 2 개 이상의 에폭시기를 갖는 것을 바람직하게 들 수 있다. 이들은 액상이어도 되고, 고체상이어도 된다. 구체적으로는, 글리시딜헥사하이드로비스페놀 A, 3,4-에폭시시클로헥세닐메틸-3',4'-에폭시시클로헥센카르복실레이트 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 경화물에 LED 소자의 실장 등에 적절한 광 투과성을 확보할 수 있고, 빠른 경화성도 우수한 면에서, 글리시딜헥사하이드로비스페놀 A, 3,4-에폭시시클로헥세닐메틸-3',4'-에폭시시클로헥센카르복실레이트를 바람직하게 사용할 수 있다.
복소 고리계 에폭시 화합물로는, 트리아진 고리를 갖는 에폭시 화합물을 들 수 있고, 특히 바람직하게는 1,3,5-트리스(2,3-에폭시프로필)-1,3,5-트리아진-2,4,6-(1H,3H,5H)-트리온을 들 수 있다.
수소 첨가 에폭시 화합물로는, 상기 서술한 지환식 에폭시 화합물이나 복소 고리계 에폭시 화합물의 수소 첨가물이나, 그 외 공지된 수소 첨가 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
지환식 에폭시 화합물, 복소 고리계 에폭시 화합물 및 수소 첨가 에폭시 화합물 등은 단독으로 사용해도 되지만, 2 종 이상을 병용할 수 있다. 또, 이들 에폭시 화합물에 추가하여 본 발명의 효과를 해치지 않는 한, 다른 에폭시 화합물을 병용해도 된다. 예를 들어, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 테트라메틸비스페놀 A, 디아릴비스페놀 A, 하이드로퀴논, 카테콜, 레조르신, 크레졸, 테트라브로모비스페놀 A, 트리하이드록시비페닐, 벤조페논, 비스레조르시놀, 비스페놀헥사플루오로아세톤, 테트라메틸비스페놀 A, 테트라메틸비스페놀 F, 트리스(하이드록시페닐)메탄, 비크실레놀, 페놀노볼락, 크레졸노볼락 등의 다가 페놀과 에피클로로하이드린을 반응시켜 얻어지는 글리시딜에테르 ; 글리세린, 네오펜틸글리콜, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 지방족 다가 알코올과 에피클로로하이드린을 반응시켜 얻어지는 폴리글리시딜에테르 ; p-옥시벤조산, β-옥시나프토산과 같은 하이드록시카르복실산과 에피클로로하이드린을 반응시켜 얻어지는 글리시딜에테르에스테르 ; 프탈산, 메틸프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 테트라하이드로프탈산, 엔도메틸렌테트라하이드로프탈산, 엔도메틸렌헥사하이드로프탈산, 트리멜리트산, 중합 지방산과 같은 폴리카르복실산으로부터 얻어지는 폴리글리시딜에스테르 ; 아미노페놀, 아미노알킬페놀로부터 얻어지는 글리시딜아미노글리시딜에테르 ; 아미노벤조산으로부터 얻어지는 글리시딜아미노글리시딜에스테르 ; 아닐린, 톨루이딘, 트리브롬아닐린, 자일릴렌디아민, 디아미노시클로헥산, 비스아미노메틸시클로헥산, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐술폰 등으로부터 얻어지는 글리시딜아민 ; 에폭시화 폴리올레핀 등의 공지된 에폭시 수지류를 들 수 있다.
경화제로는, 산무수물계 경화제, 이미다졸 화합물계 경화제, 디시안계 경화제, 디안계 경화제 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 경화물을 변색시키기 어려운 산무수물계 경화제, 특히 지환식 산무수물계 경화제를 바람직하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 메틸헥사하이드로프탈산 무수물 등을 바람직하게 들 수 있다.
본 발명에 사용하는 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 의 열경화성 수지 조성물 (3a) 에 있어서, 지환식 에폭시 화합물과 지환식 산무수물계 경화제를 사용하는 경우, 각각의 사용량은, 지환식 산무수물계 경화제가 지나치게 적으면 미경화 에폭시 화합물이 많아지고, 지나치게 많으면 잉여 경화제의 영향으로 피착체 재료의 부식이 촉진되는 경향이 있으므로, 지환식 에폭시 화합물 100 질량부에 대해, 지환식 산무수물계 경화제를, 바람직하게는 80 ∼ 120 질량부, 보다 바람직하게는 95 ∼ 105 질량부의 비율로 사용한다.
에폭시계 수지와 산무수물계 경화제의 당량비 (산무수물 당량/에폭시 당량)는 바람직하게는 0.85 ∼ 1.2, 보다 바람직하게는 0.9 ∼ 1.1 이다. 이 범위이면, 양호한 내열 광특성을 실현할 수 있다.
광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 에는, 내열 광특성 향상을 위해서, DBU-p-톨루엔술폰산염, 제 4 급 암모늄염, 유기 포스핀류 등의 경화 촉진제를, 에폭시계 수지와 산무수물계 경화제의 합계 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.1 ∼ 5 질량부, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 3 질량부의 비율로 배합할 수 있다.
또한, 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 에는, 노화 방지제로서 1 차 산화 방지제 (열화 과정에서 생성되는 과산화 라디칼 (ROO·) 을 보충하는 라디칼 연쇄 금지제, 예를 들어, 페놀계 노화 방지제나 아민계 노화 방지제) 나, 2 차 산화 방지제 (불안정한 과산화물 (ROOH) 을 보충하고 적극적으로 분해하여 안정된 화합물로 바꾸는 과산화물 분해제, 예를 들어, 황계 산화 방지제, 인계 산화 방지제) 를 배합할 수 있다. 이와 같은 노화 방지제는, 에폭시계 수지와 산무수물계 경화제의 합계 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.1 ∼ 5 질량부, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 2 질량부의 비율로 배합할 수 있다.
광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 에는, 필요에 따라 자외선 흡수제, 커플링제, 난연제 등의 첨가제를 배합해도 된다.
본 발명에 사용하는 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 는 열경화성 수지 조성물 (3a) 과, 도전 입자 (3b) 와, 광 반사성 절연 입자 (3c) 를 균일하게 혼합함으로써 제조할 수 있다. 또, 필름상 형태의 광 반사성 이방성 도전 필름으로 하는 경우에는, 그것들을 톨루엔 등의 용매와 함께 분산 혼합하고, 박리 처리한 PET 필름에 소기의 두께가 되도록 도포하고, 약 80 ℃ 정도의 온도에서 건조시키면 된다.
이상 설명한 광 반사성 이방성 도전 접착제의 반사 특성은, 발광 소자의 발광 효율을 향상시키기 위해서, 광 반사성 이방성 도전 접착제의 경화물의 파장 380 ∼ 780 ㎚ 의 전역에 걸쳐 분광 반사율 (JIS K 7105 에 준거하여 측정) 이, 바람직하게는 30 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 50 ％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 80 ％ 이상인데, 반사 특성을 간편하게 평가하는 경우에는, 파장 450 ㎚ 의 광에 대한 분광 반사율 (JIS K 7105 에 준거하여 측정) 이 바람직하게는 30 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 50 ％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 80 ％ 이상이다. 이와 같은 분광 반사율로 하기 위해서는, 사용하는 광 반사성 절연 입자 등의 반사 특성이나 배합량, 열경화성 수지 조성물의 배합 조성 등을 적절히 조정하면 된다. 통상적으로, 반사 특성이 양호한 광 반사성 절연 입자 등의 배합량을 증량시키면, 반사율도 증대되는 경향이 있다.
또, 광 반사성 이방성 도전 접착제의 반사 특성은 굴절률이라는 관점에서 평가할 수도 있다. 즉, 그 경화물의 굴절률이, 도전 입자와 광 반사성 절연 입자를 제외한 열경화성 수지 조성물의 경화물의 굴절률보다 크면, 광 반사성 절연 입자와 그것을 둘러싸는 열경화성 수지 조성물의 경화물의 계면에서의 광 반사량이 증대되기 때문이다. 구체적으로는, 광 반사성 절연 입자의 굴절률 (JIS K 7142 에 준거하여 측정) 이, 열경화성 수지 조성물의 경화물의 굴절률 (JIS K 7142 에 준거하여 측정) 보다 큰 것이 바람직하고, 양자의 차이가 0.02 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.2 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 통상적으로, 에폭시 수지를 주체로 하는 열경화성 수지 조성물의 굴절률은 약 1.5 이다.
<공정 (B)>
공정 (A) 후에, 배선판에 대해 발광 소자를 가열 가압함으로써 이방성 도전 접속을 실시한다. 구체적으로는, 도 1b 에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 (1) 를 가압할 수 있는 위치에, 가열 가압하기 위한 엘라스토머 헤드 (4) 를 세팅하고, 도 1c 에 나타내는 바와 같이, 엘라스토머 헤드 (4) 의 가압면 (4a) 을, 필요에 따라 보호 필름 (도시 생략) 을 개재하여, 발광 소자 (1) 를 배선판 (2) 에 눌러 붙여 가열 가압한다. 이로써, 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 를 유동시킨 후 경화시켜 발광 소자 (1) 를 배선판 (2) 에 이방성 도전 접속시킬 수 있고, 도 1d 에 나타내는 발광 장치 (100) 를 얻을 수 있다. 이 발광 장치 (100) 에서는, 발광 소자 (1) 가 발한 광 중에 배선판 (2) 측을 향해 발한 광은, 광 반사성 이방성 도전 접착제의 경화물 (3') 중의 광 반사성 절연 입자 (3c) 로 반사하여, 발광 장치 (100) 의 상면으로부터 출사한다. 따라서, 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.
이 공정에서 사용하는 엘라스토머 헤드 (4) 는 이방성 도전 접속시에 변형되므로, 이방성 도전 접속부의 요철을 캔슬하여, 가압의 면내 균일성을 실현할 수 있다. 따라서, 엘라스토머 헤드 (4) 의 사용에 의해, 본원 발명의 제조 방법으로, 복수의 발광 소자를 배선판에 이방성 도전 접속시켜 발광 장치를 제조하는 경우에도, 그들 접속용 전극의 형상이나 두께의 차이, 치수 오차를 캔슬하고, 복수의 발광 소자를 배선판에 일괄하여 이방성 도전 접속시킬 수 있다. 또, 발광 소자 (1) 와 배선판 (2) 사이로부터 비어져 나온 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 로 형성되는 필렛부 (3d) 를 가열 가압하여 충분히 경화시킬 수도 있고, 발광 소자 (1) 의 밀착성을 향상시킬 수도 있다.
특히, 본 발명에 있어서는, 엘라스토머 헤드 (4) 로서 그 가압면 (4a) 의 경도가 쇼어 A 고무 경도 (JIS K 6253 (5 ∼ 35 ℃)) 40 이상 90 미만, 바람직하게는 65 이상 80 이하인 것을 사용한다. 이것은, 쇼어 A 고무 경도가 40 미만에서는, 발광 소자에 대한 압력이 불충분하여 초기 저항 및 접속 신뢰성이 저하되는 경향이 있고, 쇼어 A 고무 경도가 90 이상에서는, 발광 소자에 균열이나 결손이 발생하는 경향이 있기 때문이다. 따라서, 쇼어 A 고무 경도가 40 이상 90 미만인 엘라스토머 헤드 (4) 를 사용함으로써, 광 반사성 절연 입자 (3c) 나 도전 입자 (3b) 를 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 에 배합해도, 이방성 도전 접속시에 발광 소자 (1) 에 균열이나 결손을 발생시키지 않게 가열 가압할 수 있다.
이와 같은 엘라스토머로는, 천연 고무, 합성 고무, 열경화성 또는 열가소성 엘라스토머 등의 어떤 것도 사용할 수 있지만, 내열성, 내압성의 관점에서는, 실리콘 고무, 불소계 고무 등을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 엘라스토머 헤드 (4) 는, 도 1b 에 나타내는 바와 같이, 통상적으로, 가열용 히터 (도시 생략) 가 내장된 스테인리스 스틸 등의 금속 헤드 베이스 (5) 로 유지되어 있다. 엘라스토머 헤드 (4) 의 가압면 (4a) 의 크기는, 가압 했을 때에, 발광 소자 (1) 와 배선판 (2) 사이로부터 비어져 나온 광 반사성 이방성 도전 접착제의 필렛부를 가압할 수 있을 정도의 크기로 하는 것이 바람직하다. 또, 엘라스토머 헤드 (4) 의 두께는 적어도 발광 소자 (1) 의 최대 두께와 동등 이상인 것이 바람직하다.
또한, 이방성 도전 접속시의 가열 정도는, 접속 신뢰성 등을 향상시키기 위해서, 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 의 용융 점도가 바람직한 범위가 되도록, 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 를 가열하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 광 반사성 이방성 도전 접착제의 용융 점도가 1.0 × 102 mPa·s 미만인 경우, 가열 가압시의 바인더 수지의 유동성이 크고, 보이드가 발생하여 초기 저항 및 접속 신뢰성이 떨어지는 경향이 있고, 용융 점도가 1.0 × 105 mPa.s 보다 큰 경우, 가열 가압시에 접속용 전극 부분에 있어서 바인더 수지를 완전히 배제할 수 없고, 보이드가 발생하여 초기 저항 및 접속 신뢰성이 떨어지는 경향이 있기 때문에, 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 를, 그 용융 점도가 바람직하게는 1.0 × 102 ∼ 1.0 × 105 mPa·s, 보다 바람직하게는 1.0 × 103 ∼ 1.0 × 104 mPa·s 가 되도록 가열하는 것이 바람직하다.
이와 같은 용융 점도로 하기 위해서, 엘라스토머 헤드 (4) 의 표면 온도의 설정은 광 반사성 이방성 도전 접착제 (3) 의 조성 등에 의해 적절히 실시할 수 있고, 예를 들어, 엘라스토머 헤드 (4) 의 가압면 (4a) 의 표면 온도를 50 ∼ 350 ℃ 가 되도록 가열한다. 이 경우, 발광 소자 (1) 주위의 필렛부에 대해 충분히 가열하여 보이드의 발생을 확실하게 방지하는 관점에서는, 가열 가압시에, 배선판 (2) 측으로부터, 배선판 (2) 이 발광 소자 (1) 보다 고온이 되도록 가열하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 엘라스토머 헤드 (4) 의 가압면 (4a) 의 표면 온도를 100 ℃ 정도가 되도록 가열하는 한편, 광 반사성 이방 도전성 접착제 (3) 의 온도가 200 ℃ 정도가 되도록 배선판 (2) 측으로부터 가열하는 것이 바람직하다.
또, 이방성 도전 접속시의 압력은, 발광 소자 (1) 1 개당, 바람직하게는 2 ∼ 50 Pa 정도의 압력으로, 10 ∼ 60 초 정도의 시간 가압하는 것이 바람직하다.
<공정 (C)>
도 1d 에 나타내는, 공정 (B) 로 얻어진 발광 장치 (100) 에 대해, 도 1e 에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 (1) 전체를 덮도록, 투명 밀봉 수지 (6) 를 사용하여 밀봉해도 된다. 이로써, 내구성이 향상된 발광 장치 (110) 가 된다. 이 투명 밀봉 수지 (6) 로는, 발광 소자 (1) 의 수지 밀봉에 사용되는 일반적인 수지이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 경화물의 점착성이 낮고, 시간 경과적 열화가 적고, 경화 시간이 짧은 등의 관점에서, 실리콘계 또는 아크릴계의 투명 밀봉 수지를 바람직하게 사용할 수 있다.
또, 수지 밀봉의 공법도, 발광 소자의 수지 밀봉에 사용되는 일반적인 공법이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 캐스팅법, 포팅법, 몰딩법, 프린팅법 등의 공법을 들 수 있고, 포팅법이 바람직하다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시예 1
(광 반사성 이방성 도전 접착제의 조제)
주제로서 지환식 에폭시 수지 (2021P, 다이셀 화학 공업 (주)) 50 질량부와, 경화제로서 메틸헥사하이드로프탈산 무수물 50 질량부와, 도전 입자로서 평균 입경 5 ㎛ 의 Au 피복 수지 도전 입자 (평균 입경 4.6 ㎛ 의 구상 아크릴 수지 입자에 0.2 ㎛ 두께의 무전해 금 도금을 실시한 입자 (브라이트 20GNB4.6EH, 닛폰 화학 공업 (주))) 15 질량부와, 유기 포스핀계 경화 촉진제 (TPP-BF, 홋코 화학 공업 (주)) 3 질량부와, 인계 착색 방지제 (HCA, 산코 (주)) 0.5 질량부로 이루어지는 열 경화형 에폭시계 이방성 도전 접착제에, 광 반사성 절연 입자로서 평균 입경 210 ㎚ 의 이산화규소 분말 (시호스터 KE-E30, 닛폰 촉매 (주)) 을 15 체적％ 가 되도록 배합하고, 균일하게 혼합함으로써, 외관색이 백색인 페이스트상의 광 반사성 이방성 도전 접착제를 얻었다.
(발광 소자와 배선판의 이방성 도전 접속)
100 ㎛ 피치의 구리 배선에 Ni/Au (5.0 ㎛ 두께/0.3 ㎛ 두께) 도금 처리한 소정 형상의 배선을 갖는 유리 에폭시 배선판의 접속용 전극 상에, 범프 본더 (FB700, 카이조 (주)) 를 사용하여 15 ㎛ 높이의 금 범프를 형성했다. 이 금 범프가 형성된 유리 에폭시 배선판에, 상기에서 얻은 광 반사성 이방성 도전 접착제를 적용하고, 그 위에, 가로세로 0.3 ㎜ 로 0.1 ㎜ 두께의 청색 LED 소자 (피크 파장 455 ㎚, 정격 전류 20 ㎃, 정격 전압 3.2 V) 20 개를 배치하고, 쇼어 A 고무 경도 (JIS K 6253) 65 의 가압면을 갖는 엘라스토머 헤드 (세로 50 ㎜ × 가로 50 ㎜, 두께 10 ㎜) 를 사용하여 250 ℃ (엘라스토머 헤드 가압면 온도), 30 초, 1 N/칩이라는 조건으로 필립 칩 실장하여, 발광 장치로서 LED 모듈을 얻었다.
(투명 수지 밀봉)
상기에서 얻어진 발광 장치에 대해, 부가 경화형 메틸 실리콘 수지 (KER2500, 신에츠 화학 공업 (주)) 를 사용하여 캐스트법으로 수지 밀봉을 실시하여, 투명 수지 밀봉된 발광 장치 (LED 모듈) 를 얻었다.
실시예 2
광 반사성 절연 입자로서 이산화규소 분말 대신에, 평균 입경 225 ㎚ 의 산화아연 분말 (JIS 규격 산화아연 1 종, 하쿠수이텍크 (주)) 을 15 체적％ 로 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 외관색이 백색인 페이스트상의 광 반사성 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
실시예 3
광 반사성 절연 입자로서 이산화규소 분말 대신에, 평균 입경 210 ㎚ 의 이산화티탄 분말 (KR-380, 티탄 공업 (주)) 을 15 체적％ 로 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 외관색이 백색인 페이스트상의 광 반사성 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
실시예 4
광 반사성 절연 입자로서 이산화규소 분말 대신에, 평균 입경 190 ㎚ 의 이산화티탄 분말 (KR-380, 티탄 공업 (주)) 을 15 체적％ 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 외관색이 백색인 페이스트상의 광 반사성 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
실시예 5
광 반사성 절연 입자로서 이산화규소 분말 대신에, 평균 입경 300 ㎚ 의 이산화티탄 분말 (KR-380, 티탄 공업 (주)) 을 15 체적％ 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 외관색이 백색인 페이스트상의 광 반사성 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
실시예 6
광 반사성 절연 입자로서 이산화규소 분말 대신에, 평균 입경 210 ㎚ 의 이산화티탄 분말 (KR-380, 티탄 공업 (주)) 을 5 체적％ 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 외관색이 백색인 페이스트상의 광 반사성 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
실시예 7
광 반사성 절연 입자로서 이산화규소 분말 대신에, 평균 입경 210 ㎚ 의 이산화티탄 분말 (KR-380, 티탄 공업 (주)) 을 25 체적％ 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 외관색이 백색인 페이스트상의 광 반사성 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
실시예 8
광 반사성 절연 입자로서 이산화규소 분말 대신에, 평균 입경 210 ㎚ 의 이산화티탄 분말 (KR-380, 티탄 공업 (주)) 을 15 체적％ 사용하고, 또한 쇼어 A 고무 경도 60 인 엘라스토머 헤드 대신에 쇼어 A 고무 경도 40 인 엘라스토머 헤드를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 외관색이 백색인 페이스트상의 광 반사성 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
실시예 9
광 반사성 절연 입자로서 이산화규소 분말 대신에, 평균 입경 210 ㎚ 의 이산화티탄 분말 (KR-380, 티탄 공업 (주)) 을 15 체적％ 사용하고, 또한 쇼어 A 고무 경도 60 인 엘라스토머 헤드 대신에 쇼어 A 고무 경도 80 인 엘라스토머 헤드를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 외관색이 백색인 페이스트상의 광 반사성 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
실시예 10
광 반사성 절연 입자로서 이산화규소 분말 대신에, 이하에 설명한 바와 같이 조제한 평균 입경 1.2 ㎛ 의 광 반사성 절연 입자를 15 체적％ 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 외관색이 백색인 페이스트상의 광 반사성 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 투명 수지
밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
(광 반사성 절연 입자의 조제)
교반기가 달린 플라스크에 입상 은 입자 (평균 입경 1 ㎛) 5 g 과 톨루엔 50 ㎖ 를 투입하고, 교반하면서 플라스크에 실란 커플링제 (3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란) 0.25 g 을 투입하고, 25 ℃ 에서 60 분간 교반하였다. 다음으로, 이 혼합물에, 메타크릴산메틸 2 g 과, 메타크릴산-2-하이드록시에틸 2 g 과, 벤조일퍼옥사이드 0.04 g 과, 2,4-톨릴렌디이소시아네이트 1 g 을 투입하고, 80 ℃ 에서 12시간 교반함으로써, 광 반사성 절연 입자로서 절연 피복 은 입자를 얻었다. 절연 피복을 포함한 광 반사성 절연 입자의 평균 입경은 1.2 ㎛ 였다. 이 광 반사성 절연 입자의 외관색은 회색이었다.
실시예 11
Au 피복 수지 도전 입자 대신에, 이하에 설명하는 바와 같이 조제한 평균 입경 5 ㎛ 의 광 반사성 도전 입자를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 외관색이 백색인 페이스트상의 광 반사성 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
(광 반사성 도전 입자의 제작)
평균 입경 0.5 ㎛ 의 산화티탄 분말 (KR-380, 티탄 공업 (주)) 4 질량부와, 외관색이 갈색인 평균 입경 5 ㎛ 의 Au 피복 수지 도전 입자 (평균 입경 4.6 ㎛ 의 구상 아크릴 수지 입자에 0.2 ㎛ 두께의 무전해 금 도금을 실시한 입자) 20 질량부를, 메카노퓨전 장치 (AMS-GMP, 호소카와 미크론 (주)) 에 투입하고, 도전 입자의 표면에 산화티탄 입자로 이루어지는 약 0.5 ㎛ 두께의 광 반사층을 막형성함으로써, 광 반사성 도전 입자를 얻었다. 이 광 반사성 도전 입자의 외관색은 회색이었다.
비교예 1
(이방성 도전 접착제의 조제)
주제로서 비스페놀 A 형 에폭시 수지 (에피코트 828, JER (주)) 10 질량부와, 지방족 폴리아민계 경화제 (아데카 하드너 EH4357S, (주) ADEKA) 1 질량부와, 도전 입자로서 평균 입경 5 ㎛ 의 Au 피복 수지 도전 입자 (평균 입경 4.6 ㎛ 의 구상 아크릴 수지 입자에 0.2 ㎛ 두께의 무전해 금 도금을 실시한 입자 (브라이트 20GNB4.6EH, 닛폰 화학 공업 (주)) 10 질량부로 이루어지는, 외관색이 갈색인 페이스트상의 이방성 도전 접착제를 얻었다.
(LED 소자와 배선판의 이방성 도전 접속)
광 반사성 이방성 도전 접착제 대신에 상기에서 얻은 이방성 도전 접착제를 이용하고, 또한 쇼어 A 고무 경도가 65 인 엘라스토머 헤드 대신에 스테인리스 스틸제의 금속 헤드를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
비교예 2
광 반사성 이방성 도전 접착제 대신에, 상기의 비교예 1 로 얻은 이방성 도전 접착제를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
비교예 3
(이방성 도전 접착제의 조제)
부가 경화형 메틸 실리콘 수지 (KER2500, 신에츠 화학 공업 (주)) 100 질량부에, 도전 입자로서 평균 입경 5 ㎛ 의 Au 피복 수지 도전 입자 (평균 입경 4.6 ㎛ 의 구상 아크릴 수지 입자에 0.2 ㎛ 두께의 무전해 금 도금을 실시한 입자 (브라이트 20GNB4.6EH, 닛폰 화학 공업 (주)) 10 질량부를 균일하게 혼합함으로써, 외관색이 갈색인 페이스트상의 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하고, 실시예 1 과 동일하게 하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
비교예 4
광 반사성 절연 입자를 배합하지 않는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 외관색이 갈색인 페이스트상의 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
비교예 5
쇼어 A 고무 경도 60 인 엘라스토머 헤드 대신에 스테인리스 스틸제의 금속 헤드를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
비교예 6
광 반사성 절연 입자로서 이산화규소 분말 대신에, 평균 입경 210 ㎚ 의 이산화티탄 분말 (KR-380, 티탄 공업 (주)) 을 15 체적％ 사용하고, 또한 쇼어 A 고무 경도가 60 인 엘라스토머 헤드 대신에 쇼어 A 고무 경도가 90 인 엘라스토머 헤드를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 외관색이 백색인 페이스트상의 이방성 도전 접착제를 얻고, 또한 이 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 투명 수지 밀봉된 LED 모듈을 얻었다.
<평가>
(광 반사율 평가 시험)
실시예 및 비교예로 얻어진 이방성 도전 접착제를, 유리 에폭시 기판에, 가로세로 10 ㎜ 이고 건조 두께로 0.3 ㎜ 가 되도록 도포하고, 250 ℃ 에서 30 초간 가열하여 경화시켰다. 이 경화물에 대해, 크세논 램프 광원으로부터 광으로 조사하고, 적분구를 사용하는 분광 측색계 (CM3600d, 코니카 미놀타 (주)) 를 사용하여, 파장 450 ㎚ 의 광에 대한 반사율 (JIS K 7150) 을, 경화물에 수직인 축과 8 도 각도의 광에 대하여 측정했다. 반사율은 실용상 30 ％ 이상인 것이 요망된다.
(LED 소자의 결손 수의 평가)
실시예 및 비교예로 제작한 각 LED 모듈에 대해, 20 개의 LED 소자의 외관을 육안으로 관찰하고, 균열 또는 결손이 발생되어 있는 LED 소자의 개수를 카운트했다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타낸다. 또한, 「칩의 결손」평가의 「0 ∼ 1」의 의미는, 통상은 20 개의 LED 소자에 균열 또는 결손이 발생하는 경우가 없지만, 매우 드물게 칩의 결손이 발생하는 경우가 있음을 의미한다.
(LED 소자의 접착력 평가 시험)
실시예 및 비교예로 제작한 각 LED 모듈에 있어서의 LED 소자와 배선판의 접착력으로서, LED 모듈의 가로세로 300 ㎛ 인 LED 소자 1 칩당 다이 쉐어 강도를, 다이 쉐어 강도 시험기 (PTR-1100, (주) 레스카) 를 사용하여 전단 속도 20 ㎛/sec 의 조건으로 측정했다. 측정은, 점등 전의 초기 상태의 LED 모듈과, 85 ℃, 85 ％RH 의 고온 고습 환경하에 있어서 300 시간 연속 점등 후의 LED 모듈의 2 개의 샘플에 대해 실시하였다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타낸다. 다이 쉐어 강도는, 상기의 측정 방법으로 측정하여, 실용상 300 gf/칩 이상, 바람직하게는 400 gf/칩 이상인 것이 요망된다.
(전체 광속량 평가 시험)
실시예 및 비교예로 제작한 각 LED 모듈에 대해, 투명성 유지성의 평가로서 전체 광속 측정 시스템 (적분 전구) (LE-2100, 오오츠카 전자 (주)) 을 사용하여 전체 광속량을 측정했다 (측정 조건 : If ＝ 20 ㎃ (정전류 제어)). 측정은, 점등 전의 초기 상태의 LED 모듈과, 85 ℃, 85 ％RH 의 고온 고습 환경하에 있어서 300 시간 연속 점등 후의 LED 모듈의 2 개의 샘플에 대해 실시하였다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타낸다. 전체 광속량은, 상기의 측정 방법으로 측정하여, 실용상 200 mlm 이상, 바람직하게는 350 mlm 이상인 것이 요망된다.
Figure 112011060678148-pct00001
표 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 ∼ 11 로 제조한 발광 장치는, 분광 반사율이 60 ％ 를 초과하는 이방성 도전 접착제를 사용하고, 쇼어 A 경도가 40 이상 90 미만인 엘라스토머 헤드로 이방성 도전 접속을 실시했으므로, LED 소자에 결손은 발생하지 않거나 (실시예 1 ∼ 7 및 9 ∼ 11) 또는 거의 발생하지 않고 (실시예 8), 실용상, 문제가 없는 안정적인 전체 광속량을 나타내고, 또, 안정적인 양호한 다이 쉐어 강도를 나타내고 있었다. 이 안정적인 양호한 다이 쉐어 강도를 나타내고 있기 때문에, 실시예 1 ∼ 11 로 제조한 발광 장치에 있어서는, 양호한 접속 신뢰성이 실현되고 있음을 알 수 있다.
또한, 광 반사성 절연 입자로서 절연 피복 Ag 입자를 사용한 실시예 10 의 경우, 다른 실시예의 경우에 비해 입경이 1.2 ㎛ 로 크기 때문에, 입자에 대해 광이 정반사가 아니라 기하학 산란하는 비율이 증가하지만, 그러한 광 반사성 절연 입자를 사용하지 않는 것 이외에는 동일 조건의 비교예 4 에 비해 양호한 광특성을 나타냈다. 또, Au 피복 도전 입자의 표면에 광 반사층을 형성한 광 반사성 도전 입자를 사용한 실시예 11 의 경우, Au 피복 수지 도전 입자를 사용하고 있는 것 이외에는 동일 조건의 실시예 3 에 비해 약간 광학 특성이 저하되나, Au 피복 수지 도전 입자를 사용하고 있지만 광 반사성 절연 입자를 사용하고 있지 않은 비교예 4 에 비해 양호한 광특성을 나타냈다.
이에 대해, 이방성 도전 접속시에 금속 헤드로 가열 가압을 실시한 비교예 1, 5 의 경우, LED 소자에 결손이 발생하였다. 엘라스토머 헤드의 쇼어 A 경도가 90 인 비교예 6 의 경우에도, LED 소자에 결손이 발생하였다.
또한, 엘라스토머 헤드의 쇼어 A 경도가 40 인 실시예 8 의 경우, 고무 헤드가 유연하기 때문에, LED 소자 전체를 감싸도록 가압된다. 그 결과, LED 소자의 엣칭 부분에 부하가 걸리는 경우가 있고, 일괄 가압의 경우에는 극히 드물게 칩 결손이 발생하는 경우가 있었지만, 칩 결손 발생 빈도가 매우 낮기 때문에, 실시예로서 평가할 수 있다. 따라서, 이방성 도전 접속시에 쇼어 A 경도 40 (실시예 8) 이상 90 미만 (비교예 6, 실시예 9) 의 엘라스토머 헤드의 사용이 필요함을 알 수 있다.
또, 광 반사성 절연 입자를 사용하지 않은 비교예 1 ∼ 4 의 경우, 전체 광속량이 불충분했다. 따라서, 광 반사성 절연 입자의 사용이 필수임을 알 수 있다.
또한, 굴절률이 상이한 반사성 절연 입자를 사용한 실시예 1 (SiO2, 굴절률 1.46), 실시예 2 (ZnO, 1.9 ∼ 2.01), 실시예 3 (TiO2, 굴절률 2.72 또는 2.52) 의 경우, 굴절률이 커짐에 따라, 분광 반사율 및 LED 전체 광속량이 함께 향상하고 있음을 알 수 있다.
반사성 절연 입자의 함유량이 상의한 실시예 6 (5 체적％), 실시예 3 (15 체적％) 및 실시예 7 (25 체적％) 로부터, 광 반사성 절연 입자의 함유량이 많아지면, 수지 경화물이 지나치게 단단해짐과 동시에 깨지기 쉬워지기 때문에, 다이 쉐어 강도가 저하되는 경향이 있고, 또, 함유량이 적어지면, 전체 광속량이 저하되는 경향이 있음을 알 수 있다. 또한, 함유량이 적어지면, 페이스트상 접착제로서의 핸들링성이 저하되는 경향이 있다.
비교예 3 으로부터, 이방성 도전 접착제의 주제로서 부가 경화형 실리콘계 수지를 사용하면, 지환식 에폭시를 사용한 경우보다, 다이 쉐어 강도가 낮아지고, 접속 신뢰성이 저하됨을 알 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명의 발광 장치의 제조 방법에 있어서는, 발광 소자를 배선판에 실장할 때에 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하기 때문에 발광 소자의 발광 효율을 저하시키는 경우 없이, 발광 소자를 배선판에 이방성 도전 접속시킬 수 있다. 또, 이방성 도전 접속시의 가열 가압을 위해서 특정한 표면 경도를 갖는 엘라스토머 헤드를 사용하기 때문에, 발광 소자에 균열이나 결손이 발생하는 것을 방지하면서, 광 반사성 이방성 도전 접착제를 사용하여 우수한 접속 신뢰성의 이방성 도전 접속을 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 장치의 제조 방법, 및 그것에 의해 제조된 발광 장치는 LED 소자 등의 발광 소자를 사용하는 표시용 디스플레이 장치, 조명 장치, 백라이트, 검사 기기 광원 등의 전자 기기 및 그 제조 분야에 있어서 유용하다.
1 발광 소자
1a 발광 소자의 전극
2 배선판
2a 배선판의 전극
3 광 반사성 이방성 도전 접착제
3a 열경화성 수지 조성물
3b 도전 입자
3c 광 반사성 절연 입자
3d 필렛부
4 엘라스토머 헤드
4a 엘라스토머 헤드의 가압면
5 헤드 베이스
6 투명 밀봉 수지
21 코어 입자
22 무기 입자
23 광 반사층
24 열가소성 수지
100, 110 발광 장치
200 광 반사성 도전 입자
300 다층화 광 반사성 도전 입자

Claims (14)

  1. 발광 소자를 배선판에 이방성 도전 접속시켜 이루어지는 발광 장치의 제조 방법에 있어서, 이하의 공정 (A) 및 (B) :
    공정 (A)
    발광 소자와 그 발광 소자가 접속되어야 할 배선판 사이에, 열경화성 수지 조성물, 도전 입자 및 광 반사성 절연 입자를 함유하는 광 반사성 이방성 도전 접착제를 배치하는 공정 ; 및
    공정 (B)
    배선판에 대해 발광 소자를, 가압면의 쇼어 A 고무 경도 (JIS K 6253) 가 40 이상 90 미만인 엘라스토머 헤드로 가열 가압함으로써 이방성 도전 접속을 실시하는 공정을 갖는 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    광 반사성 이방성 도전 접착제의 파장 450 ㎚ 의 광에 대한 분광 반사율 (JIS K 7105) 이 30 ％ 이상인 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    광 반사성 절연 입자가 산화규소, 산화티탄, 질화붕소, 산화아연 및 산화알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 무기 입자인 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    광 반사성 절연 입자의 평균 입경이 150 ㎚ ∼ 550 ㎚ 인 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    광 반사성 절연 입자의 굴절률 (JIS K 7142) 이 열경화성 수지 조성물의 경화물의 굴절률 (JIS K 7142) 보다 큰 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    광 반사성 절연 입자가 인편상 또는 구상 은 입자의 표면을 절연성 수지로 피복한 수지 피복 금속 입자인 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    광 반사성 이방성 도전 접착제 중에 있어서의 광 반사성 절연 입자의 배합량이, 1 ∼ 50 체적％ 인 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    열경화성 수지 조성물이 에폭시 수지와 산무수물계 경화제를 함유하는 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    엘라스토머 헤드의 가압면의 쇼어 A 고무 경도 (JIS K 6253) 가 65 이상 80 이하인 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    추가로, 이하의 공정 (C)
    (C) 배선판 상에 이방성 도전 접속된 발광 소자를, 투명 수지를 사용하여 밀봉하는 공정을 갖는 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    도전 입자가 금속 재료로 피복되어 있는 코어 수지 입자와, 상기 코어 수지 입자의 표면에 산화티탄 입자, 산화아연 입자 또는 산화알루미늄 입자에서 선택된 적어도 1 종의 무기 입자로 형성된 광 반사층으로 이루어지는 광 반사성 도전 입자인 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    열경화성 수지 조성물 100 질량부에 대한 광 반사성 도전 입자의 배합량이 1 ∼ 100 질량부인 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
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