KR20160097332A - 광 반도체 장치 및 그 제조 방법, 및 은용 표면 처리제 및 발광 장치 - Google Patents

광 반도체 장치 및 그 제조 방법, 및 은용 표면 처리제 및 발광 장치 Download PDF

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마사시 야마우라
도모코 히가시우치
마키 이나다
야스시 고토
시게루 고이부치
노부아키 다카네
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Abstract

본 발명의 일측면에 따른 광 반도체 장치는, 표면에 은 도금층이 형성된 기판과, 은 도금층에 본딩된 발광 다이오드와 발광 다이오드를 에워싸는 광 반사면에 의해 발광 다이오드를 수용하는 내측 공간을 형성하는 광 반사부와, 은 도금층을 피복하는 은황화 방지막과, 내측 공간에 충전되어 발광 다이오드를 봉지하는 투명 봉지부를 구비하고, 은황화 방지막은, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층과, 가스 배리어층의 하층에 배치되고 접착성을 가지는 프라이머층을 가지고, 투명 봉지부와 프라이머층이 접촉되어 있다.

Description

광 반도체 장치 및 그 제조 방법, 및 은용 표면 처리제 및 발광 장치{OPTICAL SEMICONDUCTOR, METHOD FOR PRODUCING SAME, SURFACE TREATMENT AGENT FOR SILVER, AND LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은, 발광 다이오드가 본딩된 광 반도체 장치 및 그 제조 방법 및 은용 표면 처리제 및 발광 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 은용 표면 처리제에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 각종 은 또는 은 합금의 변색(부식)을 방지하기 위한 표면 처리제, 특히 전자 부품, 발광 다이오드 등의 조명 기기 등에 사용되는 은 또는 은 합금, 특히 은증착면의 변색(부식)을 방지하기 위한 표면 처리제에 관한 것이다.
본 발명은, 발광 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 은 또는 은 합금을 가지는 기판과 발광 다이오드를 구비하는 발광 장치에 관한 것이다.
LED(발광 다이오드: Light Emitting Diode)가 탑재된 광 반도체 장치로서, 특허 문헌 1에 개시된 것이 알려져 있다. 특허 문헌 1에 기재된 광 반도체 장치는, 성형체에 청색 LED를 본딩하고, 청색 LED를 에워싸도록 성형체를 기립시키고 청색 LED로부터 발해진 광을 반사하는 반사판으로 하고, 그 중에 형광체를 함유하는 투명 봉지부(封止部)를 충전하여 청색 LED를 봉지한 것이다.
은 및 은 합금은, 귀금속으로서, 그 우수한 광학적 성질, 전기 화학적 성질을 이용하여 예로부터 장식품, 화폐, 식기, 전자용 재료, 조명 기기, 치과용 재료로서 이용되어 왔다. 최근에는, 발광 다이오드(LED)용 반사 재료로서의 수요가 급속하게 증가하고 있다. 발광 다이오드는, 형광등 또는 백열전구를 대신하는 광원으로서, 조명 기기, 자동차용 라이트 등의 용도에 사용되고 있고, 이와 같은 발광 장치에서는, 기판에 은 도금층 등의 광 반사막을 형성함으로써 광의 추출 효율의 향상이 도모되고 있다.
그러나, 은 및 은 합금은 화학적으로 매우 불안정하기 때문에, 공기 중의 산소, 수분, 황화 수소, 아황산 가스 등과 쉽게 반응하여, 산화 은이나 황화 은을 생성하며, 이에 따라, 은 표면이 흑색으로 변색(부식)하는 문제점을 가진다.
이와 같은 은의 변색(부식)을 방지하는 방법으로서, 예를 들면, 유기계의 방청제(rustproof agent)가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2∼3 참조). 또한, 하기 특허 문헌 4에는, 층상(層狀) 규산 화합물을 함유하는 은의 표면 처리제가 제안되어 있다.
국제 공개 제2007/015426호 팜플렛 일본공개특허 평10-158572호 공보 일본공개특허 제2004-238658호 공보 국제 공개 제2013/108773호명세서
최근, 이와 같은 광 반도체 장치가, 조명 또는 가로등 등의 LED 조명으로서 채용되고 있다. 그러나, 실제로 사용해 보면, LED의 보증 시간보다 단시간에 LED 조명의 조도가 저하된다. 이는, 광 반도체 장치의 전극에 은 도금층을 형성하고 있고, 이 은 도금층이 변색하는 것에 기인하는 것이다. 즉, 투명 봉지부에는, 일반적으로 가스 또는 수분의 투과성이 높은 수지가 사용되고 있으므로, 투명 봉지부를 투과한 가스 또는 수분에 의해 은 도금층이 부식하여 변색한다. 특히, 황화 수소 가스에 의해 은 도금층이 황화하면, 전극이 흑색으로 변색하므로, 조도의 저하가 현저하게 나타나고 있다.
또한, 종래에는, 반사판으로서 열가소성 수지가 채용되고 있고, 은 도금층의 황화 속도보다 반사판의 황변 속도 쪽이 빨랐기 때문에, 은 도금층의 황화에 의한 조도 저하는 눈에 띄지 않았다. 그러나, 최근에는, 반사판으로서 열경화성 수지가 채용되어, 은 도금층의 황화 속도보다 반사판의 황변 속도 쪽이 늦어 져서, 은 도금층의 황화에 의한 조도 저하가 눈에 띄게 되었다. 또한, LED 조명이 하이파워화되면, 청색 LED의 발열 온도가 높아져 은 도금층의 온도가 상승하므로, 은 도금층의 황화가 촉진된다.
또한, 이와 같은 은 도금층의 황화에 따른 문제점을 해결하기 위하여, LED 조명에 채용하는 광 반도체 장치의 내황화 수소 가스의 평가를 규격화하고자 하는 움직임도 있다.
이에, 본 발명자들은, 연구를 거듭한 바, 투명 봉지부의 가스 배리어성을 개량하는 것이 아니라, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 황화 방지막으로 은 도금층을 피복함으로써, 은 도금층의 황화를 효과적으로 억제할 수 있다는 지견을 얻었다.
또한, 본 발명자들은, 이와 같은 지견에 기초하여 광 반도체 장치를 제조한 바, 점토는, 반사판에 대한 접착력이 그다지 높지 않기 때문에, 광 반도체 장치로부터 투명 봉지부가 박리되는 문제점을 발견하였다.
이에, 본 발명의 제1 목적은, 은 도금층의 황화를 억제하면서, 투명 봉지부의 박리를 억제할 수 있는 광 반도체 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들이 연구를 거듭한 바, 투명 봉지부의 가스 배리어성을 개량하는 것이 아니라, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층을 형성함으로써, 은 도금층의 황화를 효과적으로 억제할 수 있고, 가스 배리어층의 층 두께를 균일화함으로써 가스 배리어층의 가스 배리어성을 높일 수 있는 것을 발견하였다.
이에, 본 발명의 제2 목적은, 은 도금층의 황화를 억제하면서, 가스 배리어성을 높일 수 있는 광 반도체 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기한 유기계 방청제는, 자외선에 대한 내성(耐性)이 낮고, 장기간의 자외선 폭로(暴露)에 의해 변색하는 문제점을 가진다. 조명 기기 및 자동차용 도로 사용되는 발광 다이오드에 있어서는, 근자외광이 사용되므로, 이들 유기계 방청제를 적용하기 곤란하다.
또한, 은 도금층의 표면에 표면 처리제를 적용하면, 그 위에 설치되는 봉지재 등이 쉽게 박리하는 경우가 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 제3 목적은, 은 도금층의 내변색성이 우수한 변색 방지막을 가지면서도, 봉지재가 쉽게 박리되지 않는 발광 장치, 및 은의 변색(부식) 방지성이 우수하고, 은의 표면에 우수한 내변색성을 부여할 수 있고, 나아가서는 또한 봉지재 등에 대한 영향을 작게 할 수 있는 은용 표면 처리제를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 발광 장치의 기판에 있어서 층상 규산 화합물을 포함하는 층을 형성하면 전기 화학적 마이그레이션이 발생하여 전극 사이가 변색하는 경우가 있는 것을 발견하였다. 발광 장치가 장기간에 걸쳐 충분한 발광 강도를 유지하기 위해서는, 마이그레이션이 쉽게 생기지 않는 절연 신뢰성이 요구된다.
본 발명의 제4 목적은, 은 도금층의 내변색성과 절연 신뢰성의 양쪽이 우수한 변색 방지막을 가지는 발광 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일측면에 따른 광 반도체 장치는, 표면에 은 도금층이 형성된 기판과, 은 도금층에 본딩된 발광 다이오드와, 발광 다이오드를 에워싸는 광 반사면에 의해 발광 다이오드를 수용하는 내측 공간을 형성하는 광 반사부와, 은 도금층을 피복하는 은황화 방지막과, 내측 공간에 충전되어 발광 다이오드를 봉지하는 투명 봉지부를 구비하고, 은황화 방지막은, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층과, 가스 배리어층의 하층에 배치되고 접착성을 가지는 프라이머층을 가지고, 투명 봉지부와 프라이머층이 접촉되어 있다.
본 발명의 일측면에 따른 광 반도체 장치에 의하면, 은 도금층이 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층으로 피복되어 있으므로, 은 도금층의 황화를 억제할 수 있다. 이로써, 은 도금층이 흑색화하는 것에 의한 광 반도체 장치의 조도 저하를 대폭 억제할 수 있다. 그리고, 은황화 방지막으로서, 접착성을 가지는 프라이머층을 가스 배리어성의 하층에 배치하고, 이 프라이머층에 투명 봉지부를 접촉시킴으로써, 프라이머층이 없는 경우 또는 프라이머층과 투명 봉지 수지가 접촉하고 있지 않은 경우와 비교하여, 투명 봉지부가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
일실시형태로서, 프라이머층은, 광 반사면 상에 형성되어 있고, 가스 배리어층은, 광 반사면 상에 있어서 프라이머층의 일부에 적층되어 있고, 투명 봉지부는, 광 반사면 상의, 가스 배리어층이 프라이머층에 적층되어 있지 않은 위치에서, 가스 배리어층과 접촉하고 있어도 된다. 은 도금층에 대한 은황화 방지막의 피복은, 예를 들면, 가스 배리어층 및 프라이머층의 용질을 용매로 희석한 희석액을 광 반사부의 내측 공간에 적하 또는 살포하고, 그 후, 용매를 건조시킴으로써 행할 수 있다. 그러나, 내측 공간은 작으므로, 은 도금층에만 희석액을 적하 또는 살포하는 것은 곤란하다. 이에, 은황화 방지막이 광 반사면을 피복하는 것을 허용함으로써, 은 도금층에 대한 은황화 방지막의 피복을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 이 경우에 있어서도, 광 반사면 상의, 가스 배리어층이 프라이머층에 적층되어 있지 않은 위치에서, 투명 봉지부와 가스 배리어층이 접촉되어 있으므로, 투명 봉지부가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 일실시형태로서, 발광 다이오드는, 청색광을 발생하는 청색 발광 다이오드라도 된다. 광 반사면은, 발광 다이오드로부터 발생된 광을 반사하여 광 반도체 장치로부터 출력하지만, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층은, 청색광의 주파수대를 증폭하는 작용이 있으므로, 이 가스 배리어층으로 광 반사면을 피복함으로써, 청색 발광 다이오드로부터 발생된 청색광의 반사 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 일실시형태로서, 가스 배리어층은, 광 반사면 상에 있어서 프라이머층에 적층되어 있지 않아도 된다. 이와 같이, 가스 배리어층이 광 반사면 상에 있어서 프라이머층에 적층되지 않게 되면, 투명 봉지부와 프라이머층과의 접촉 면적을 크게 할 수 있으므로, 투명 봉지부가 박리되는 것을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 일실시형태로서, 프라이머층은, 광 반사면에 형성되어 있고, 가스 배리어층은, 광 반사면 상에 있어서 프라이머층에 적층되어 있고, 투명 봉지부는, 광 반사면을 따라 연장되는 프라이머층의 선단면과 접촉하고 있어도 된다. 이와 같이, 가스 배리어층이 광 반사면 상에 형성되어 있어도, 광 반사면을 따라 연장되는 프라이머층의 선단면과 투명 수지를 접촉시킴으로써, 투명 봉지부가 박리되는 것을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 일실시형태로서, 광 반사부에는, 광 반사면에 인접하여 내측 공간의 외측에 위치하는 정상면(頂面)이 형성되어 있고, 프라이머층은, 정상면 중 적어도 일부에 형성되어 있고, 가스 배리어층은, 광 반사면 상에 있어서 프라이머층에 적층되어 있고, 투명 봉지부가, 정상면 상에 있어서 프라이머층과 접촉하고 있어도 된다. 은 도금층에 대한 은황화 방지막의 피복은, 예를 들면, 가스 배리어층 및 프라이머층의 용질을 용매로 희석한 희석액을 광 반사부의 내측 공간에 적하 또는 살포하고, 그 후, 용매를 건조시킴으로써 행할 수 있다. 그러나, 광 반사부의 내측 공간은 작으므로, 은 도금층에만 희석액을 적하 또는 살포하는 것은 곤란하다. 이에, 은황화 방지막이 광 반사면의 전체면을 피복하는 것을 허용함으로써, 은 도금층에 대한 은황화 방지막의 피복을 더욱 용이하게 행할 수 있다. 또한, 이 경우에도, 광 반사부의 정상면 상에 있어서, 투명 봉지부와 프라이머층이 접촉하고 있으므로, 투명 봉지부가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 광 반도체 장치는, 표면에 은 도금층이 형성된 기판과, 은 도금층에 본딩된 발광 다이오드와, 발광 다이오드를 에워싸는 광 반사면에 의해 발광 다이오드를 수용하는 내측 공간을 형성하는 광 반사부와, 내측 공간에 충전되어 발광 다이오드를 봉지하는 투명 봉지부와, 기판으로부터 이격된 위치에 형성되고, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층을 구비한다.
본 발명의 일측면에 따른 광 반도체 장치에 의하면, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층이 형성되어 있으므로, 은 도금층의 황화를 억제할 수 있다. 이로써, 은 도금층이 흑색화하는 것에 의한 광 반도체 장치의 조도(照度) 저하를 대폭 억제할 수 있다. 그런데, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층은, 층 두께를 균일화함으로써 가스 배리어성이 높아진다. 한편, 은 도금층이 형성되는 기판 표면은 요철로 되어 있으므로, 기판 표면에 가스 배리어층을 형성하면, 가스 배리어층의 층 두께를 균일화하는 것이 곤란하게 된다. 이에, 기판으로부터 이격된 위치에 가스 배리어층을 형성함으로써, 가스 배리어층의 층 두께를 균일화할 수 있다. 이로써, 가스 배리어층의 가스 배리어성을 높일 수 있다.
일실시형태로서, 가스 배리어층과 기판의 사이에, 투명 봉지부가 배치되어 있어도 된다. 이와 같이 가스 배리어층과 기판의 사이에 투명 봉지부가 배치됨으로써, 기판으로부터 가스 배리어층이 이격되게 되므로, 가스 배리어층과 기판의 사이의 마이그레이션을 방지할 수 있다.
또한, 일실시형태로서, 가스 배리어층은, 투명 봉지부에 매설되어 있어도 된다. 이와 같이, 가스 배리어층이 투명 봉지부에 매설되어 있으므로, 가스 배리어층이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 일실시형태로서, 가스 배리어층은, 투명 봉지부의 표면에 형성되어 있어도 된다. 이와 같이, 가스 배리어층이 투명 봉지부의 표면에 형성되어 있으므로, 투명 봉지부 및 가스 배리어층을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 일실시형태로서, 기판 및 광 반사면에 형성되고, 가스 배리어층이 적층되는 프라이머층을 추가로 구비하고 있어도 된다. 이와 같이 기판과 가스 배리어층의 사이에 프라이머층이 형성되어 있으므로, 기판과 가스 배리어층의 사이에 투명 봉지부를 충전하지 않고, 가스 배리어층을 기판으로부터 이격된 위치에 배치할 수 있다. 또한, 프라이머층에 의해 가스 배리어층이 형성되는 면이 평탄화되므로, 가스 배리어층을 직접 기판에 형성한 경우에 비해, 가스 배리어층의 층 두께를 균일화할 수 있다. 이로써, 가스 배리어층의 가스 배리어성을 높일 수 있다.
또한, 일실시형태로서, 은 도금층의 표면에 형성되고, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 제2 가스 배리어층을 더 가지고 있어도 된다. 이와 같이 은 도금층의 표면에 제2 가스 배리어층이 형성되어 있으므로, 가스 배리어층을 용이하게 다층화할 수 있다. 이로써, 가스 배리어성을 더욱 높일 수 있다.
또한, 일실시형태로서, 기판과 발광 다이오드에 본딩된 본딩 와이어를 더 포함하고, 제2 가스 배리어층은, 본딩 와이어를 덮고 있어도 된다. 이와 같이 본딩 와이어가 제2 가스 배리어층에 덮혀져 있는 것에 의해, 본딩 와이어의 재료를 은으로 한 경우에, 본딩 와이어가 황화하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 일실시형태로서, 제2 가스 배리어층은, 광 반사면을 덮고 있어도 된다. 이와 같이 광 반사면이 제2 가스 배리어층에 덮혀져 있는 것에 의해, 광 반사면의 산화를 억제할 수 있다. 이로써, 광 반사면이 변색하는 것에 의한 광 반도체 장치의 조도 저하를 대폭 억제할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 광 반도체 장치의 제조 방법은, 표면에 은 도금층이 형성되고, 은 도금층에 발광 다이오드가 본딩된 기판과, 은 도금층에 본딩된 발광 다이오드와, 발광 다이오드를 에워싸는 광 반사면에 의해 발광 다이오드를 수용하는 내측 공간을 형성하는 광 반사부를 구비하는 중간 부품을 준비하는 준비 공정과, 투명 봉지부를 내측 공간에 충전하고, 투명 봉지부로 발광 다이오드를 봉지하는 투명 봉지부 봉지 공정과, 기판으로부터 이격된 위치에, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층을 형성하는 가스 배리어층 형성 공정을 포함한다.
본 발명의 일측면에 따른 광 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층을 형성하므로, 은 도금층의 황화를 억제할 수 있다. 이로써, 은 도금층이 흑색화하는 것에 의한 광 반도체 장치의 조도 저하를 대폭 억제할 수 있다. 그런데, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층은, 층 두께를 균일화함으로써 가스 배리어성이 높아진다. 한편, 은 도금층이 형성되는 기판 표면은 요철로 되어 있으므로, 기판 표면에 가스 배리어층을 형성하면, 가스 배리어층의 층 두께를 균일화하는 것이 곤란하게 된다. 이에, 기판으로부터 이격된 위치에 가스 배리어층을 형성함으로써, 가스 배리어층의 층 두께를 균일화할 수 있다. 이로써, 가스 배리어층의 가스 배리어성을 높일 수 있다.
일실시형태로서, 기판 및 광 반사면에, 가스 배리어층이 적층되는 프라이머층을 형성하는 프라이머층 형성 공정을 추가로 구비해도 된다. 이와 같이 기판과 가스 배리어층의 사이에 프라이머층을 형성함으로써, 기판과 가스 배리어층의 사이에 투명 봉지부를 충전하지 않고, 가스 배리어층을 기판으로부터 이격된 위치에 형성할 수 있다. 또한, 프라이머층에 의해 가스 배리어층이 형성되는 면이 평탄화되므로, 가스 배리어층을 직접 기판에 형성한 경우에 비해, 가스 배리어층의 층 두께를 균일화할 수 있다. 이로써, 가스 배리어층의 가스 배리어성을 높일 수 있다.
또한, 일실시형태로서, 은 도금층의 표면에, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 제2 가스 배리어층을 형성하는 제2 가스 배리어층 형성 공정을 추가로 구비해도 된다. 이와 같이 은 도금층의 표면에 제2 가스 배리어층을 형성함으로써, 가스 배리어층을 용이하게 다층화할 수 있다. 이로써, 가스 배리어성을 더욱 높일 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 발광 장치는, 은 도금층을 가지는 기판과, 기판 상에 탑재된 발광 다이오드와, 적어도 은 도금층의 표면을 피복하는 복층막을 구비하고, 복층막이, 층상 규산 화합물을 함유하는 제1 층과, 층상 규산 화합물 이외의 제2 규산 화합물을 함유하는 제2 층을 가진다.
본 발명의 일측면에 따른 발광 장치는, 상기 복층막를 구비함으로써, 제1 층에 의해 황화 수소 등의 가스에 대한 가스 차폐성을 발현시킬 수 있고, 은 도금층의 표면에 우수한 내변색성을 부여할 수 있고, 또한 제2 층을 포함함으로써, 제1 층의 내수성(耐水性) 및 은으로의 접착력, 및 발광 장치의 피복, 봉지 등에 사용되는 투명 봉지 수지와의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이로써, 은 도금층의 내변색성이 우수한 변색 방지막을 가지면서도, 봉지재가 쉽게 박리되지 않는 발광 장치의 실현이 가능하게 된다. 또한, 상기 복층막은, 충분한 광투과성을 가질 수 있고, 발광 장치의 발광 특성을 방해하지 않고 은 도금층의 변색을 억제할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 발광 장치는, 상기 은 도금층의 표면에, 상기 제2 층과, 상기 제1 층이 이 순서로 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기한 발광 장치는, 투명 봉지 수지에 의해 피복 또는 봉지되어 있어도 된다.
본 발명의 일측면에 따른 은용 표면 처리제는, 층상 규산 화합물을 함유하는 A액과, 층상 규산 화합물 이외의 제2 규산 화합물을 함유하는 B액을 가진다.
본 발명의 일측면에 따른 은용 표면 처리제에 의하면, A액으로 형성되는 제1 층과 B액으로 형성되는 제2 층을 가지는 복층막을 형성할 수 있고, 이로써, 은의 변색(부식) 방지성이 우수하고, 은의 표면에 우수한 내변색성을 부여할 수 있어 그리고, 또한 봉지재 등으로의 영향을 작게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 일측면에 따른 은용 표면 처리제에 의하면, 투명성 및 밀착성이 우수하고 변색 방지막을 형성할 수 있으므로, 은 도금층을 가지는 발광 장치에 적용한 경우에, 발광 장치의 발광 특성을 방해하지 않고, 은 도금층의 변색을 충분히 억제할 수 있는 변색 방지막을 형성할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 은용 표면 처리제에 있어서, 상기 제2 규산 화합물이, 실리콘계 수지 또는 무기 유리인 것이 바람직하다.
또한, 상기 층상 규산 화합물의 평균 장변(長邊) 길이는, 30 ㎚ 이상 50000 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 평균 장변 길이가 전술한 바와 같은 범위로 되는 층상 규산 화합물을 사용함으로써, 은의 변색을 더욱 충분히 억제할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 발광 장치는, 은 도금층을 가지는 기판과, 기판 상에 탑재된 발광 다이오드와, 적어도 은 도금층의 표면을 피복하는 복층막을 구비하고, 복층막이, 산소 투과율 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 함유하는 제1 층과, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유하는 제2 층을 가진다.
본 발명의 일측면에 따른 발광 장치에 의하면, 상기 복층막이 은 도금층의 내변색성과 절연 신뢰성의 양쪽이 우수한 변색 방지막으로서 기능할 수 있어, 장기간에 걸쳐 충분한 발광 강도를 유지할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 발광 장치는, 상기 은 도금층의 표면에, 상기 제2 층과, 상기 제1 층이 이 순서로 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기한 발광 장치는, 투명 봉지 수지에 의해 피복 또는 봉지되어 있어도 된다. 이 경우에, 상기 복층막이 투명 봉지 수지와의 밀착성이 우수한 것이 될 수 있으므로, 봉지 수지의 박리에 기인하는 문제가 쉽게 발생하지 않게 된다.
본 발명에 의하면, 은 도금층의 황화를 억제하면서, 투명 봉지부의 박리를 억제할 수 있는 광 반도체 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 은 도금층의 황화를 억제하면서, 가스 배리어성을 높일 수 있는 광 반도체 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 은 도금층의 내변색성이 우수한 변색 방지막을 가지면서도, 봉지재가 쉽게 박리되지 않는 발광 장치, 및 은의 변색(부식) 방지성이 우수하고, 은의 표면에 우수한 내변색성을 부여할 수 있고, 그리고, 봉지재 등으로의 영향을 작게 할 수 있는 은용 표면 처리제를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 은용 표면 처리제에 의하면, 예를 들면, 전자 부품, 발광 다이오드 등의 조명 기기 등에 사용되는 은, 특히 은증착면의 변색(부식)을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 은 도금층의 내변색성과 절연 신뢰성의 양쪽이 우수한 변색 방지막을 가지는 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 광 반도체 장치의 평면도이다.
도 3은 몬모릴로나이트를 사용한 황화 방지막의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 프라이머층의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 가스 배리어층의 피복 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제2 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다.
도 7은 가스 배리어층의 피복 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제3 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다.
도 9는 제4 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다.
도 10은 제5 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다.
도 11은 도 10에 나타낸 광 반도체 장치의 평면도이다.
도 12는 몬모릴로나이트를 사용한 황화 방지막의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 13은 제5 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 14는 제5 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 공정을 나타낸 도면이다.
도 15는 제5 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 공정을 나타낸 도면이다.
도 16은 제6 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다.
도 17은 제6 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 18은 제7 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다.
도 19는 제7 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 20은 제8 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다.
도 21은 제8 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 22는 제9 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다.
도 23은 제10 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다.
도 24는 제10 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 25는 발광 장치의 단면도이다.
도 26은 도 25에 나타낸 발광 장치의 평면도이다.
도 27은 층상 규산 화합물의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 28은 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 29는 실시형태에 따른 은용 표면 처리제의 도포 공정 후에 있어서의 발광 장치의 단면도이다.
도 30은 건조 공정 후에 있어서의 발광 장치의 단면도이다.
도 31은 투명 봉지 수지 충전 공정 후에 있어서의 발광 장치의 단면도이다.
도 32는 실시형태에 따른 은용 표면 처리제로부터 형성되는 변색 방지막의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 33은 제13 및 제14 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 34는 도 33의 제조 방법에 의해 제조한 발광 장치의 단면도이다.
도 35는 제15 및 제16 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 36은 도 35의 제조 방법에 의해 제조한 발광 장치의 단면도이다.
도 37은 실시예에 있어서 은용 표면 처리제를 사용하여 형성한 변색 방지막의 일례에 대하여 촬영한 단면 TEM 사진이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일측면에 따른 광 반도체 장치의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 그리고, 전체 도면 중, 동일하거나 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하기로 한다.
[제1 실시형태]
도 1은, 제1 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다. 도 2는, 도 1에 나타낸 광 반도체 장치의 평면도이다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 실시형태에 따른 광 반도체 장치(1)는, 일반적으로 「표면 실장형」으로 분류되는 것이다. 이 광 반도체 장치(1)는, 기판(10)과, 기판(10)의 표면에 본딩된 청색 발광 다이오드(30)와, 청색 발광 다이오드(30)를 에워싸도록 기판(10)의 표면에 설치된 리플렉터(reflector)(20)와, 리플렉터(20)에 충전되어 청색 발광 다이오드(30)를 봉지(封止)하는 투명 봉지부(40)와, 은 도금층(16)을 피복하는 은황화 방지막(70)을 구비하고 있다. 그리고, 도 2에서는, 투명 봉지부(40)의 도시를 생략하고 있다.
기판(10)은, 절연성 기체(基體)(12)의 표면에 동 도금판(14)이 배선되어 있고, 동 도금판(14)의 표면에 은 도금층(16)이 형성되어 있다. 은 도금층(16)은, 기판(10)의 표면에 배치되고 청색 발광 다이오드(30)와 통전되는 전극으로 되어 있다. 그리고, 은 도금층(16)은, 은을 포함하는 도금층이면 어떤 조성을 가져도 된다. 예를 들면, 은만을 도금함으로써 은 도금층(16)을 형성할 수도 있고, 니켈 및 은을 이 순서로 도금함으로써 은 도금층(16)을 형성할 수도 있다. 동 도금판(14) 및 은 도금층(16)은, 애노드 측과 캐소드 측으로 절연되어 있다. 애노드 측의 동 도금판(14) 및 은 도금층(16)과 캐소드 측의 동 도금판(14) 및 은 도금층(16)과의 사이의 절연은, 예를 들면, 애노드 측의 동 도금판(14) 및 은 도금층(16)과 캐소드 측의 동 도금판(14) 및 은 도금층(16)을 이격시키고, 적절하게, 그 사이에 수지 및 세라믹 등의 절연층을 삽입함으로써 행할 수 있다.
청색 발광 다이오드(30)는, 애노드 측 및 캐소드 측 중 어느 한쪽의 은 도금층(16)에 다이 본딩(die bonding)되어 있고, 다이 본딩재(32)를 통하여 상기 은 도금층(16)과 통전되고 있다. 또한, 청색 발광 다이오드(30)는, 애노드 측 및 캐소드 측 중 다른 쪽의 은 도금층(16)에 와이어 본딩되어 있고, 본딩 와이어(34)를 통하여 상기 은 도금층(16)과 통전되고 있다.
리플렉터(20)는, 청색 발광 다이오드(30)를 봉지하기 위한 투명 봉지부(40)를 충전시키고, 청색 발광 다이오드(30)로부터 발해진 광을 광 반도체 장치(1)의 표면측으로 반사시키는 광 반사부이다. 리플렉터(20)는, 청색 발광 다이오드(30)를 에워싸도록 기판(10)의 표면으로부터 입설(立設)되어 있고, 내측에 청색 발광 다이오드(30)를 수용하는 내측 공간(22)을 형성하고 있다. 그리고, 리플렉터(20)는, 광 반사면(20a)과, 정상면(20b)과, 외주면(20c)을 구비하고 있다. 광 반사면(20a)은, 평면에서 볼 때(도 2 참조)에, 원형으로 형성되어 있고, 청색 발광 다이오드(30)를 에워싸고 청색 발광 다이오드(30)를 수용하는 내측 공간(22)을 형성하고 있다. 즉, 청색 발광 다이오드(30)를 에워싸는 광 반사면(20a)에 의해, 청색 발광 다이오드(30)를 수용하는 내측 공간(22)이 형성되어 있다. 정상면(20b)은, 광 반사면(20a)에 인접하고 내측 공간(22)의 외측에 위치하고, 광 반사면(20a)의 표면측 끝둘레로부터 내측 공간(22)의 반대측을 향하여 넓어지고 있다. 외주면(20c)은, 평면에서 볼 때(도 2 참조)에 직사각형으로 형성되어 있고, 기판(10)의 표면(10a)으로부터 정상면(20b)의 외측 끝둘레까지 상승하고 있다. 광 반사면(20a) 및 외주면(20c)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 광 반도체 장치(1)의 조도 향상의 관점에서, 광 반사면(20a)은, 기판(10)으로부터 이격됨에 따라 직경이 커지는 원뿔대 형상(깔때기 모양)으로 형성하는 것이 바람직하고, 광 반도체 장치(1)의 집적도 향상의 관점에서, 외주면(20c)은, 기판(10)에 대하여 수직인 사각형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 도면에서는, 광 반사면(20a)의 형성예로서, 기판(10) 측에 위치하는 아래 부분이 기판(10)에 대하여 수직으로 되어 있고, 기판(10)의 반대측에 위치하는 윗 부분이 기판(10)으로부터 이격됨에 따라 직경이 커지는 것을 도시하고 있다.
리플렉터(20)는, 백색 안료가 함유된 열경화성 수지 조성물의 경화물로부터 이루어지고 있다. 열경화성 수지 조성물은, 리플렉터(20)의 형성 용이성의 관점에서, 열경화 전에는 실온(25℃)에서 가압 성형 가능한 것이 바람직하다.
열경화성 수지 조성물에 포함되는 열경화성 수지로서는, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 시아네이트 수지 등 각종 수지를 사용할 수 있다. 특히, 에폭시 수지는, 각종 재료에 대한 접착성이 우수하므로, 바람직하다.
백색 안료로서는, 알루미나, 산화 마그네슘, 산화 안티몬, 산화 티탄 또는 산화 지르코늄 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도 광반사성의 점을 고려하면 산화 티탄이 바람직하다. 백색 안료로서 무기 중공(中空) 입자를 사용할 수도 있다. 무기 중공 입자의 구체예로서, 규산 소다 유리, 알루미늄 규산 유리, 붕규산 소다 유리, 시라스 등을 들 수 있다.
투명 봉지부(40)는, 리플렉터(20)의 광 반사면(20a)에 의해 형성되는 내측 공간(22)에 충전되어, 청색 발광 다이오드(30)를 봉지하는 것이다. 이 투명 봉지부(40)는, 투광성을 가지는 투명 봉지 수지로 이루어진다. 투명 봉지 수지에는, 완전히 투명한 수지 외에, 반투명 수지도 포함된다. 투명 봉지 수지로서는, 탄성율이 실온(25℃)에 있어서 1 MPa 이하인 것이 바람직하다. 특히, 투명성의 점을 고려하여 실리콘 수지 또는 아크릴 수지를 채용하는 것이 바람직하다. 투명 봉지 수지는, 광을 확산시키는 무기 충전재 또는 청색 발광 다이오드(30)로부터 발해지는 청색광을 여기원(勵起源)으로 하여 백색광으로 하는 형광체(42)를 더 함유할 수도 있다.
은황화 방지막(70)은, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층(50)과, 가스 배리어층(50)의 하층에 배치되어 접착성을 가지는 프라이머층(60)을 가지고 있다.
가스 배리어층(50)은, 은 도금층(16)을 피복함으로써 은 도금층(16)의 황화를 억제하는 것이다. 가스 배리어층(50)은, 점토를 포함하는 층이다. 가스 배리어층(50)을 구성하는 점토로서는, 천연 점토 및 합성 점토 중 어느 쪽도 사용할 수 있고, 예를 들면, 스티븐사이트, 헥토사이트, 사포나이트, 몬모릴로나이트 및 바이델라이트 중 어느 1종 이상을 사용할 수 있다. 특히, 천연 점토의 몬모릴로나이트는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 두께(H)가 1 ㎚ 이하, 길이(L)가 10 ㎚ 이상 400 ㎚ 이하로 어스펙트비가 높고, 가스의 패스 루트가 길어지므로, 가스 배리어성이 우수하다.
가스 배리어층(50)의 막 두께는, 0.01㎛ 이상 1000㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.03㎛ 이상 500㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.05㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.05㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.05㎛ 이상 1㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 가스 배리어층(50)의 막 두께를 0.01㎛ 이상 1000㎛ 이하로 함으로써, 은 도금층(16)에 대한 가스 배리어성과 가스 배리어층(50)의 투명성을 양립시킬 수 있다. 이 경우에, 가스 배리어층(50)의 막 두께를 0.03㎛ 이상 500㎛ 이하, 0.05㎛ 이상 100㎛ 이하, 0.05㎛ 이상 10㎛ 이하, 0.05㎛ 이상 1㎛ 이하로 함으로써, 전술한 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
프라이머층(60)은, 리플렉터(20)와 투명 봉지부(40)의 사이에 배치됨으로써 리플렉터(20)에 대한 투명 봉지부(40)의 박리를 억제하는 것이다. 프라이머층(60)으로서는, 접착성 및 절연성을 가지는 층이 바람직하고, 예를 들면, 규산 화합물을 포함하는 층을 사용할 수 있다. 규산 화합물로서는, 예를 들면, 실리콘 고무 등의 실리콘계 수지 및 무기 유리가 있다.
본 실시형태에서 사용하는 규산 화합물은, 그 유연성에 의해 접착성을 얻는 관점에서, 선팽창 계수가 180 ppm∼450 ppm인 것이 바람직하다. 선팽창 계수가 180 ppm 이상인 것에 의해, 유연성에 의한 접착성을 확보하는 것이 용이하게 되고, 한편, 선팽창 계수가 450 ppm 이하인 것에 의해, 예를 들면, 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지 수지에 의해 프라이머층에 변형이 생기는 것을 억제할 수 있다. 유연성에 의한 접착성을 높이는 관점에서, 규산 화합물은, 선팽창 계수가 200 ppm∼450 ppm인 것이 더욱 바람직하고, 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지 수지와의 접착 신뢰성을 높이는 관점에서, 200 ppm∼350 ppm인 것이 더욱 바람직하다.
본 실시형태에서 사용하는 규산 화합물은, 절연성을 확보하는 관점에서, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 것이 바람직하고, 절연성을 높이는 관점에서, 1012∼1016 Ω·cm인 것이 보다 바람직하고, 1013∼1016 Ω·cm인 것이 더욱 바람직하다. 그리고, 규산 화합물의 체적 저항율은, 규산 화합물 3 g을 동(銅) 전극 부착 기판 도포하고, 150℃에서 3시간 건조시켜 얻어지는 체적 저항율 측정 시험편에 대하여, JIS(C2139)에 따라 측정되는 값을 의미한다.
프라이머층(60)의 막 두께는, 접착성의 관점에서 10 ㎚∼1000 ㎚가 바람직하고, 내수성의 관점에서 30 ㎚∼1000 ㎚가 더욱 바람직하고, 가스 배리어층(50)의 가스 배리어성을 효과적으로 발현시키는 관점에서 30∼500 ㎚가 더욱 바람직하다.
가스 배리어층(50)은, 전술한 점토를 용매로 희석한 점토 희석액을 리플렉터(20)의 내측 공간(22)에 적하 또는 살포한 후, 용매를 제거 및/또는 경화하는 것에 의해, 형성할 수 있다.
프라이머층(60)은, 전술한 규산 화합물을 용매로 희석한 프라이머 희석액을 리플렉터(20)의 내측 공간(22)에 적하 또는 살포한 후, 용매를 제거 및/또는 경화하는 것에 의해, 형성할 수 있다.
그리고, 프라이머층(60) 상에 가스 배리어층(50)을 적층함으로써, 투명성을 확보하면서, 은황화 방지막(70)의 내수성 및 은 도금층(16)으로의 접착력을 향상시킬 수 있는 동시에, 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지부(40)와 광 반사면(20a)의 사이의 박리를 억제할 수 있다.
가스 배리어층(50) 및 프라이머층(60)의 구체적인 배치는 하기와 같다. 프라이머층(60)은, 은 도금층(16) 및 광 반사면(20a)의 전체면에 형성되어 있고, 가스 배리어층(50)은, 은 도금층(16) 및 광 반사면(20a)의 일부를 피복하고 있다. 프라이머층(60) 중, 광 반사면(20a) 상에 형성되는 부분을, 프라이머층 반사면부(60a)라고 한다. 프라이머층 반사면부(60a)는, 가스 배리어층(50)이 적층되는 피복부와, 가스 배리어층(50)이 적층되지 않는 노출부(U)가 형성되어 있고, 프라이머층(60)의 노출부(U)에 투명 봉지부(40)가 접촉되어 있다. 그리고, 가스 배리어층(50)은, 은 도금층(16)을 피복하고 있으면 되고, 청색 발광 다이오드(30)를 피복해도 되고 피복하고 있지 않아도 된다.
프라이머층 반사면부(60a)에 대한 노출부(U)의 면적의 비율(이하 「노출부(U)의 면적의 비율」이라고 함)은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1∼99 %로 하는 것이 바람직하고, 5∼95 %로 하는 것이 보다 바람직하고, 10∼90 %로 하는 것이 특히 바람직하다. 노출부(U)의 면적의 비율을 1% 이상으로 함으로써, 프라이머층(60)과 투명 봉지부(40)와의 접합 강도를 확보할 수 있다. 또한, 노출부(U)의 면적의 비율을 5% 이상으로 하고, 나아가서는 10% 이상으로 함으로써, 전술한 효과를 보다 향상시킬 수 있다. 노출부(U)의 면적의 비율을 99% 이하로 함으로써, 가스 배리어층(50)의 피복을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 노출부(U)의 면적의 비율을 95% 이하로 하고, 나아가서는 90% 이하로 함으로써, 전술한 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
그런데, 전술한 점토를 사용한 가스 배리어층(50)은, 0.01㎛ 이상 1000㎛ 이하의 막 두께이면, 충분한 투광성을 가진다. 이에 따라, 가스 배리어층(50)과 광 반사면(20a)을 피복해도, 리플렉터(20)의 반사 특성에 크게 영향을 주지 않는다. 또한, 천연 점토인 몬모릴로나이트의 박막은, 청색광의 주파수대를 증폭하는 작용이 있다. 이에 따라, 천연 점토인 몬모릴로나이트를 사용한 가스 배리어층(50)과 광 반사면(20a)을 피복함으로써, 청색 발광 다이오드(30)로부터 발해진 청색광의 반사 효율이 증대한다.
다음으로, 도 4, 도 5 및 도 1을 참조하여, 광 반도체 장치(1)의 제조 방법에서의, 은황화 방지막(70)의 형성 방법 및 투명 봉지부(40)의 충전 방법에 대하여 설명한다. 도 4는, 프라이머층의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는, 가스 배리어층의 피복 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 프라이머 희석액(M)을 리플렉터(20)의 내측 공간(22)에 적하 또는 살포한다. 이 때, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 프라이머 희석액(M)의 적하량 또는 살포량을 조절하여, 광 반사면(20a)의 전체면을 프라이머 희석액(M)으로 덮는다. 그 후, 프라이머 희석액(M)의 용매를 건조시킨다. 이렇게 하면, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 프라이머 희석액(M)으로 덮힌 범위 전체면, 즉 은 도금층(16), 청색 발광 다이오드(30) 및 광 반사면(20a)의 전체면에, 프라이머층(60)이 형성된다.
프라이머층(60)이 형성되면, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 점토 희석액(L)을 리플렉터(20)의 내측 공간(22)에 적하 또는 살포한다. 이 때, 은 도금층(16) 전체가 점토 희석액(L)으로 덮히고, 또한 광 반사면(20a)의 일부가 점토 희석액(L)으로 덮히도록(광 반사면(20a)의 일부가 점토 희석액(L)으로 덮히지 않도록), 점토 희석액(L)의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 그 후, 점토 희석액(L)의 용매를 건조시킨다. 이렇게 하면, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 점토 희석액(L)으로 덮힌 범위 전체면, 즉 은 도금층(16), 청색 발광 다이오드(30) 및 프라이머층 반사면부(60a)의 일부에 있어서, 가스 배리어층(50)이 프라이머층(60)에 적층된다.
가스 배리어층(50)이 형성되면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 형광체(42)가 포함된 투명 봉지부(40)를 내측 공간(22)에 충전하고, 이 투명 봉지부(40)으로 청색 발광 다이오드(30)를 봉지한다. 이 때, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 노출부(U)에는 가스 배리어층(50)이 적층되어 있지 않으므로, 투명 봉지부(40)는, 프라이머층 반사면부(60a) 중 노출부(U)와 접촉한다. 이로써, 광 반사면(20a)의 일부인 노출부(U)와 투명 봉지부(40)가 접합된 광 반도체 장치(1)를 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 광 반도체 장치(1)에 의하면, 은 도금층(16)이 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층(50)으로 피복되어 있으므로, 은 도금층(16)의 황화를 억제할 수 있다. 이로써, 은 도금층(16)이 흑색화하는 것에 의한 광 반도체 장치(1)의 조도 저하를 대폭 억제할 수 있다. 그리고, 은황화 방지막(70)으로서, 접착성을 가지는 프라이머층을 가스 배리어층(50)의 하층에 배치하고, 이 프라이머층(60)에 투명 봉지부(40)를 접촉시킴으로써, 프라이머층(60)이 없는 경우 또는 프라이머층(60)과 투명 봉지 수지가 접촉하고 있지 않은 경우에 비해, 투명 봉지부(40)가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 내측 공간(22)은 작으므로, 은 도금층(16)에만 점토 희석액(L) 및 프라이머 희석액(M)을 적하 또는 살포하는 것은 곤란하다. 이에, 가스 배리어층(50) 및 프라이머층(60)이, 광 반사면(20a)을 피복하는 것을 허용함으로써, 은 도금층(16)에 대한 가스 배리어층(50) 및 프라이머층(60)의 피복을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 이 경우라도, 프라이머층 반사면부(60a)의 노출부(U)에 있어서 투명 봉지부(40)와 프라이머층(60)이 접촉하고 있으므로, 투명 봉지부(40)가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 광 반사면(20a)은, 청색 발광 다이오드(30)로부터 발생된 광을 반사하여 광 반도체 장치(1)로부터 출력하지만, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층(50)은, 청색광의 주파수대를 증폭하는 작용이 있으므로, 가스 배리어층(50)으로 광 반사면(20a)을 피복함으로써, 청색 발광 다이오드(30)로부터 발생된 청색광의 반사 효율을 증대시킬 수 있다.
[제2 실시형태]
다음으로, 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 제2 실시형태는, 기본적으로 제1 실시형태와 동일하며, 가스 배리어층의 형성 위치만 제1 실시형태와 상이하다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 제1 실시형태와 상이한 사항만을 설명하고, 제1 실시형태와 동일한 것에 대해서는 설명을 생략한다.
도 6은, 제2 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 광 반도체 장치(2)는, 제1 실시형태의 은황화 방지막(70) 대신 은황화 방지막(72)을 구비하고 있다.
은황화 방지막(72)은, 가스 배리어층(52)과, 프라이머층(60)을 구비하고 있다. 가스 배리어층(52)은, 기본적으로 가스 배리어층(50)과 동일하지만, 광 반사면(20a)을 피복하고 있지 않은 점에서, 가스 배리어층(50)과 상이하다. 즉, 가스 배리어층(52)은, 프라이머층 반사면부(60a)에 적층되어 있지 않고, 프라이머층 반사면부(60a)는, 가스 배리어층(52)에 대하여 전체면이 노출되어 있다. 이에 따라, 투명 봉지부(40)는, 프라이머층 반사면부(60a)의 전체면과 접촉되어 있다. 그리고, 가스 배리어층(52)은, 은 도금층(16)을 피복하고 있으면 되며, 청색 발광 다이오드(30)를 피복해도 되고 피복하고 있지 않아도 된다.
도 7은, 가스 배리어층의 피복 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 프라이머층(60)이 형성된 후, 점토 희석액(L)을 리플렉터(20)의 내측 공간(22)에 적하 또는 살포한다. 이 때, 은 도금층(16)의 전체면은 점토 희석액(L)으로 덮히지만, 광 반사면(20a) 및 프라이머층 반사면부(60a)는 점토 희석액(L)으로 덮히지 않도록, 점토 희석액(L)의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 그 후, 점토 희석액(L)의 용매를 건조시킨다. 이렇게 하면, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 점토 희석액(L)으로 덮힌 범위 전체면, 즉 은 도금층(16), 청색 발광 다이오드(30) 및 프라이머층 반사면부(60a)의 전체면에 있어서, 가스 배리어층(52)이 프라이머층(60)에 적층된다.
이와 같이, 제2 실시형태에 의하면, 가스 배리어층(52)이 광 반사면(20a) 상에 있어서 프라이머층(60)에 적층되지 않게 됨으로써, 투명 봉지부(40)와 프라이머층(60)과의 접촉 면적을 크게 할 수 있으므로, 투명 봉지부(40)가 박리되는 것을 더욱 억제할 수 있다.
[제3 실시형태]
다음으로, 제3 실시형태에 대하여 설명한다. 제3 실시형태는, 기본적으로 제1 실시형태와 동일하며, 프라이머층 및 가스 배리어층의 형성 위치만 제1 실시형태와 상이하다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 제1 실시형태와 상이한 사항만을 설명하고, 제1 실시형태와 동일한 것에 대해서는 설명을 생략한다.
도 8은, 제3 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 제3 실시형태에 따른 광 반도체 장치(3)는, 제1 실시형태의 은황화 방지막(70) 대신 은황화 방지막(73)을 구비하고 있다.
은황화 방지막(73)은, 프라이머층(63)과, 가스 배리어층(53)을 구비하고 있다.
프라이머층(63)은, 기본적으로 프라이머층(60)과 동이하지만, 광 반사면(20a) 상의 전체면에 형성되어 있지 않은 점에서 프라이머층(60)과 상이하다. 프라이머층(63) 중, 광 반사면(20a) 상에 형성되는 부분을, 프라이머층 반사면부(63a)이라고 한다. 또한, 광 반사면(20a) 중, 정상면(20b) 측의 단부를, 상단부(20d)라고 한다. 그리고, 광 반사면(20a) 중 상단부(20d)를 제외한 부분에만 프라이머층(63)이 형성되어 있고, 이 상단부(20d)에는 프라이머층(63)이 형성되어 있지 않다. 즉, 프라이머층 반사면부(63a)는, 은 도금층(16)으로부터, 광 반사면(20a)을 따라 정상면(20b)의 바로 앞까지 연장되어 있다.
가스 배리어층(53)은, 기본적으로 가스 배리어층(50)과 동일하지만, 광 반사면(20a) 상에 있어서, 프라이머층 반사면부(63a)의 대략 전체에 적층되어 있는 점에서 가스 배리어층(50)과 상이하다. 그리고, 광 반사면(20a)을 따라 연장되는 프라이머층 반사면부(43a)의 선단면(63b), 즉 프라이머층 반사면부(43a)의 정상면(20b) 측의 선단면(63b)은, 가스 배리어층(53)으로부터 노출되어 있고, 이 선단면(63b)과 투명 봉지부(40)가 접촉되어 있다.
프라이머층 반사면부(63a)의 선단면(63b)을 가스 배리어층(53)으로부터 노출시키는 방법으로서는, 예를 들면, 프라이머층(63)을 형성한 후, 선단면(63b)이 점토 희석액(L)으로 덮히지 않을 정도로 점토 희석액(L)을 내측 공간(22)에 적하 또는 살포하고, 점토 희석액(L)의 용매를 건조시키는 방법을 들 수 있다.
이와 같이, 제3 실시형태에 의하면, 가스 배리어층(53)이 프라이머층 반사면부(63a)의 대략 전체에 적층되어 있어도, 광 반사면(20a)을 따라 연장되는 프라이머층 반사면부(43a)의 선단면(63b)과 투명 봉지 수지를 접촉시킴으로써, 투명 봉지부(40)가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
[제4 실시형태]
다음으로, 제4 실시형태에 대하여 설명한다. 제4 실시형태는, 기본적으로 제1 실시형태와 동일하며, 프라이머층, 가스 배리어층 및 투명 봉지 수지의 형성 위치만 제1 실시형태와 상이하다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 제1 실시형태와 상이한 사항만을 설명하고, 제1 실시형태와 동일한 것에 대해서는 설명을 생략한다.
도 9는, 제4 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 제4 실시형태에 따른 광 반도체 장치(4)는, 제1 실시형태의 프라이머층(60), 가스 배리어층(50) 및 투명 봉지부(40) 대신 프라이머층(64), 가스 배리어층(54) 및 투명 봉지 수지(44)를 구비하고 있다.
프라이머층(64)은, 기본적으로 프라이머층(60)과 동일하지만, 광 반사면(20a)을 넘어 정상면(20b)까지 형성되어 있는 점에서 프라이머층(60)과 상이하다. 프라이머층(64) 중, 광 반사면(20a)에 형성되어 있는 부분을 프라이머층 반사면부(64a)라고 하고, 정상면(20b)에 형성되어 있는 부분을 프라이머층 정상면부(64b)라고 한다.
가스 배리어층(54)은, 기본적으로 가스 배리어층(50)과 동일하지만, 프라이머층 반사면부(64a)의 전체에 적층되어 있는 점에서 가스 배리어층(50)과 상이하다. 단, 가스 배리어층(54)은, 프라이머층 정상면부(64b)까지는 피복하고 있지 않다. 그러므로, 프라이머층 정상면부(64b)는, 가스 배리어층(54)으로부터 노출되어 있다.
투명 봉지 수지(44)는, 기본적으로 투명 봉지부(40)와 동일하지만, 리플렉터(20)의 내측 공간을 넘어 정상면(20b)에 이르고 있다. 그리고, 투명 봉지 수지(44)는, 프라이머층 정상면부(64b)와 접촉된 상태에서, 프라이머층 정상면부(64b)를 봉지하고 있다.
이와 같이, 제4 실시형태에 의하면, 가스 배리어층(54)이 프라이머층 반사면부(64a)의 전체에 적층되어 있어도, 프라이머층 정상면부(64b)를 형성하고, 이 프라이머층 정상면부(64b)와 투명 봉지 수지(44)를 접촉시킴으로써, 투명 봉지 수지(44)가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 내측 공간(22)은 작으므로, 은 도금층(16)에만 점토 희석액(L) 및 프라이머 희석액(M)을 적하 또는 살포하는 것은 곤란하다. 이에, 가스 배리어층(54) 및 프라이머층(64)이, 광 반사면(20a)의 전체면을 피복하는 것을 허용함으로써, 은 도금층(16)에 대한 가스 배리어층(54) 및 프라이머층(64)의 피복을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 이 경우라도, 투명 봉지부(40)와 프라이머층 정상면부(64b)가 접촉되어 있으므로, 투명 봉지부(40)가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 일측면의 바람직한 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 기체(12)와 리플렉터(20)는 별개의 부재인 것으로서 설명하였으나, 일체로 형성할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 광 반도체 장치(1)에 본딩하는 발광 다이오드로서, 청색의 광을 발생하는 청색 발광 다이오드(30)를 채용하는 것으로서 설명하였으나, 청색 이외의 광을 발생하는 발광 다이오드를 채용하는 것으로 할 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여, 실시형태에 따른 광 반도체 장치 및 그 제조 방법의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 그리고, 전체 도면 중, 동일하거나 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여한다.
[제5 실시형태]
도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 실시형태에 따른 광 반도체 장치(101)는, 일반적으로 「표면 실장형」으로 분류되는 것이다. 이 광 반도체 장치(101)는, 기판(110)과, 기판(110)의 표면에 본딩된 청색 발광 다이오드(130)와, 청색 발광 다이오드(130)를 에워싸도록 기판(110)의 표면에 설치된 리플렉터(120)와, 리플렉터(120)에 충전되고 청색 발광 다이오드(130)를 봉지하는 투명 봉지부(140)와, 은 도금층(116)을 덮는 가스 배리어층(150)을 구비하고 있다. 그리고, 도 11에서는, 투명 봉지부(140)의 도시를 생략하고 있다. 그리고, 본 실시형태에 있어서 「은 도금층(116)을 덮는」이란, 은 도금층(116)을 직접적으로 또는 간접적으로 덮는 것을 말한다. 은 도금층(116)을 간접적으로 덮는이란, 예를 들면, 은 도금층(116)과의 사이에 다른 부재를 통하여 덮는 것을 말한다.
기판(110)은, 절연성 기체(112)의 표면에 동 도금판(114)이 배선되어 있고, 동 도금판(114)의 표면에 은 도금층(116)이 형성되어 있다. 다만, 기판(110)의 구조는, 이것으로 한정되지 않고, 적절하게 변경할 수 있다. 은 도금층(116)은, 기판(110)의 표면에 배치되고 청색 발광 다이오드(130)와 통전되는 전극으로 되어 있다. 그리고, 은 도금층(116)은, 은을 포함하는 도금층이면 어떤 조성을 가져도 된다. 예를 들면, 은만을 도금함으로써 은 도금층(116)을 형성할 수도 있고, 니켈 및 은을 이 순서로 도금함으로써 은 도금층(116)을 형성할 수도 있다. 동 도금판(114) 및 은 도금층(116)은, 애노드 측과 캐소드 측으로 절연되어 있다. 애노드 측의 동 도금판(114) 및 은 도금층(116)과 캐소드 측의 동 도금판(114) 및 은 도금층(116)과의 사이의 절연은, 예를 들면, 애노드 측의 동 도금판(114) 및 은 도금층(116)과 캐소드 측의 동 도금판(114) 및 은 도금층(116)을 이격시키고, 적절하게, 그 사이에 수지 및 세라믹 등의 절연층을 삽입함으로써 행할 수 있다.
청색 발광 다이오드(130)는, 애노드 측 및 캐소드 측 중 어느 한쪽의 은 도금층(116)에 다이 본딩되어 있고, 다이 본딩재(132)를 통하여 상기 은 도금층(116)과 통전되어 있다. 또한, 청색 발광 다이오드(130)는, 애노드 측 및 캐소드 측 중 다른 쪽의 은 도금층(116)에 와이어 본딩되어 있고, 본딩 와이어(134)를 통하여 상기 은 도금층(116)과 통전되어 있다.
리플렉터(120)는, 청색 발광 다이오드(130)를 봉지하기 위한 투명 봉지부(140)를 충전시키고, 또한 청색 발광 다이오드(130)로부터 발해진 광을 광 반도체 장치(101)의 표면측에 반사시키는 광 반사부이다. 리플렉터(120)는, 청색 발광 다이오드(130)를 에워싸도록 기판(110)의 표면으로부터 입설되어 있고, 내측에 청색 발광 다이오드(130)를 수용하는 내측 공간(122)을 형성하고 있다. 그러므로, 내측 공간(122)에서의 기판(110)의 반대측이, 내측 공간(122)의 개구(124)고 되어 있다. 그리고, 리플렉터(120)는, 광 반사면(120a)과, 정상면(120b)과, 외주면(120c)을 구비하고 있다. 광 반사면(120a)은, 평면에서 볼 때(도 11 참조)에 있어서, 원형으로 형성되어 있고, 청색 발광 다이오드(130)를 에워싸고 청색 발광 다이오드(130)를 수용하는 내측 공간(122)을 형성하고 있다. 즉, 청색 발광 다이오드(130)를 에워싸는 광 반사면(120a)에 의해, 청색 발광 다이오드(130)를 수용하는 내측 공간(122)이 형성되어 있다. 정상면(120b)은, 광 반사면(120a)에 인접하고 내측 공간(122)의 외측에 위치하고, 광 반사면(120a)의 표면측 끝둘레로부터 내측 공간(122)의 반대측을 향해 넓어지고 있다. 외주면(120c)은, 평면에서 볼 때(도 11 참조)에 있어서 직사각형으로 형성되어 있고, 기판(110)의 표면(110a)으로부터 정상면(120b)의 외측 끝둘레로 상승하고 있다. 광 반사면(120a) 및 외주면(120c)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 광 반도체 장치(101)의 조도 향상의 관점에서, 광 반사면(120a)은, 기판(110)으로부터 이격됨에 따라 직경이 커지는 원뿔대 형상(깔때기 모양)으로 형성하는 것이 바람직하고, 광 반도체 장치(101)의 집적도 향상의 관점에서, 외주면(120c)은, 기판(110)에 대하여 수직인 사각형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 도면에서는, 광 반사면(120a)의 형성예로서, 기판(110) 측에 위치하는 아래 부분이 기판(110)에 대하여 수직으로 되어 있고, 기판(110)의 반대측에 위치하는 윗 부분이 기판(110)으로부터 이격됨에 따라 직경이 커지는 것을 도시하고 있다.
리플렉터(120)는, 백색 안료가 함유된 열경화성 수지 조성물의 경화물로 되어 있다. 열경화성 수지 조성물은, 리플렉터(120)의 형성 용이성의 관점에서, 열경화 전에 있어서는 실온(25℃)에서 가압 성형 가능한 것이 바람직하다.
열경화성 수지 조성물에 포함되는 열경화성 수지로서는, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 시아네이트 수지 등 각종 수지를 사용할 수 있다. 특히, 에폭시 수지는, 각종 재료에 대한 접착성이 우수하므로, 바람직하다.
백색 안료로서는, 알루미나, 산화 마그네슘, 산화 안티몬, 산화 티탄 또는 산화 지르코늄 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도 광반사성의 점을 고려하여 산화 티탄이 바람직하다. 백색 안료로서 무기 중공 입자를 사용할 수도 있다. 무기 중공 입자의 구체예로서, 규산 소다 유리, 알루미늄 규산 유리, 붕규산 소다 유리, 시라스 등을 들 수 있다.
투명 봉지부(140)는, 리플렉터(120)의 광 반사면(120a)에 의해 형성되는 내측 공간(122)에 충전되어, 청색 발광 다이오드(130)를 봉지하는 것이다. 이 투명 봉지부(140)는, 투광성을 가지는 투명 봉지 수지로 이루어진다. 투명 봉지 수지에는, 완전히 투명한 수지 외에, 반투명 수지도 포함된다. 투명 봉지 수지로서는, 탄성율이 실온(25℃)에 있어서 1 MPa 이하의 것이 바람직하다. 특히, 투명성의 점을 고려하여 실리콘 수지 또는 아크릴 수지를 채용하는 것이 바람직하다. 투명 봉지 수지는, 광을 확산시키는 무기 충전재 또는 청색 발광 다이오드(130)로부터 발해지는 청색광을 여기원으로 하여 백색광으로 하는 형광체(42)를 더 함유할 수도 있다.
가스 배리어층(150)은, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층이며, 은 도금층(116) 덮는 것에 의해 은 도금층(116)의 황화를 억제하는 것이다. 가스 배리어층(150)은, 기판(110)으로부터 이격된 위치에 배치되고, 은 도금층(116)을 내측 공간(122)의 개구(124) 측으로부터 덮고 있다. 가스 배리어층(150)은, 투명 봉지부(140)에 매설되어 있고, 가스 배리어층(150)의 표리면(表裏面)이 투명 봉지부(140)에 봉지되어 있다. 또한, 가스 배리어층(150)은, 광 반사면(120a)의 내측 공간(122)을 에워싸는 전체 주위에 접속되어 있고, 투명 봉지부(140)는, 가스 배리어층(150)에 의해 기판(110) 측의 부분과 개구(124) 측의 부분으로 나눌 수 있다. 그러므로, 은 도금층(116)에는, 개구(124)를 향하여, 투명 봉지부(140), 가스 배리어층(150) 및 투명 봉지부(140)가, 이 순서로 적층되어 있다.
가스 배리어층(150)은, 점토를 포함하는 층이다. 가스 배리어층(150)을 구성하는 점토로서는, 천연 점토 및 합성 점토 중 어느 쪽도 사용할 수 있고, 예를 들면, 스티븐사이트, 헥토사이트, 사포나이트, 몬모릴로나이트 및 바이델라이트 중 어느 1종 이상을 사용할 수 있다. 특히, 천연 점토의 몬모릴로나이트는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 두께(H)가 1 ㎚ 이하, 길이(L)가 10 ㎚ 이상 400 ㎚ 이하로 어스펙트비가 높고, 가스의 패스 루트가 길어지므로, 가스 배리어성이 우수하다.
가스 배리어층(150)의 층 두께는, 0.01㎛ 이상 1000㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.03㎛ 이상 500㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.05㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.05㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.05㎛ 이상 1㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 가스 배리어층(150)의 층 두께를 0.01㎛ 이상 1000㎛ 이하로 함으로써, 은 도금층(116)에 대한 가스 배리어성과 가스 배리어층(150)의 투명성을 양립시킬 수 있다. 이 경우에, 가스 배리어층(150)의 층 두께를 0.03㎛ 이상 500㎛ 이하, 0.05㎛ 이상 100㎛ 이하, 0.05㎛ 이상 10㎛ 이하, 0.05㎛ 이상 1㎛ 이하로 함으로써, 전술한 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
그런데, 전술한 점토를 사용한 가스 배리어층(150)은, 0.01㎛ 이상 1000㎛ 이하의 층 두께이면, 충분한 투광성을 가진다. 그러므로, 가스 배리어층(150)으로 광 반사면(120a)을 덮고 있어도, 리플렉터(120)의 반사 특성에 크게 영향을 주지 않는다. 또한, 천연 점토인 몬모릴로나이트의 박막은, 청색광의 주파수대를 증폭하는 작용이 있다. 그러므로, 천연 점토인 몬모릴로나이트를 사용한 가스 배리어층(150)으로 광 반사면(120a)을 덮음으로써, 청색 발광 다이오드(130)로부터 발해진 청색광의 반사 효율이 증대한다.
다음으로, 도 13∼도 15 및 도 10을 참조하여, 광 반도체 장치(101)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 13은, 제5 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 14 및 도 15는, 제5 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 공정을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 13 및 도 14의 (a)에 나타낸 바와 같이, 표면에 은 도금층(116)이 형성된 기판(110)과, 은 도금층(116)에 본딩된 청색 발광 다이오드(130)와, 청색 발광 다이오드(130)를 에워싸는 광 반사면(120a)에 의해 청색 발광 다이오드(130)를 수용하는 내측 공간(122)을 형성하는 리플렉터(120)를 구비하는 중간 부품(108)을 준비하는 준비 공정(S111)을 행한다.
다음으로, 도 13 및 도 14의 (b)에 나타낸 바와 같이, 형광체(142)가 포함된 투명 봉지부(140)를 내측 공간(122)에 충전하고, 이 투명 봉지부(140)로 청색 발광 다이오드(130)를 봉지하는 투명 봉지부 봉지 공정(S112)을 행한다. 이 때, 투명 봉지부(140)가 내측 공간(122)의 절반 정도로 충전되도록, 투명 봉지부(140)의 충전량을 조정한다. 이 경우에, 투명 봉지부(140)로 본딩 와이어(134)를 봉지해도 되고 봉지하지 않아도 되다. 그 후, 투명 봉지부(140)를 건조 등을 행하여 경화시킨다.
다음으로, 도 13 및 도 15의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(110)으로부터 이격된 위치에 가스 배리어층(150)을 형성하는 가스 배리어층 형성 공정(S113)을 행한다. 가스 배리어층 형성 공정에서는, 먼저, 점토 희석액(L)을, 투명 봉지부(140)가 충전된 내측 공간(122)에 적하 또는 살포한다. 이 때, 점토 희석액(L)이, 투명 봉지부(140)의 표면 전체를 덮고 광 반사면(120a)의 내측 공간(122)을 에워싸는 전체 주위에 접촉하도록, 점토 희석액(L)의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 그 후, 점토 희석액(L)의 용매를 건조시킨다. 이렇게 하면, 투명 봉지부(140)의 표면 전체에, 광 반사면(120a)의 전체 주위에 접속된 가스 배리어층(150)이 형성된다. 이로써, 은 도금층(116)은, 개구(124) 측으로부터 투명 봉지부(140)를 통하여 가스 배리어층(150)에 덮힌 상태로 된다.
다음으로, 도 13 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 형광체(142)가 포함된 투명 봉지부(140)를, 가스 배리어층(150)이 형성된 내측 공간(122)에 충전하고, 내측 공간(122)을 완전히 매우는 가스 배리어층 매설 공정(S114)을 행한다. 이로써, 가스 배리어층(150)이 투명 봉지부(140)에 매설되고, 은 도금층(116) 상에, 투명 봉지부(140), 가스 배리어층(150) 및 투명 봉지부(140)가 이 순서로 적층된다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 광 반도체 장치(101)에 의하면, 은 도금층(116)이 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층(150)으로 덮혀져 있으므로, 은 도금층(116)의 황화를 억제할 수 있다. 이로써, 은 도금층(116)이 흑색화하는 것에 의한 광 반도체 장치(101)의 조도 저하를 대폭 억제할 수 있다. 그런데, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층은, 층 두께를 균일화함으로써 가스 배리어성이 높아진다. 한편, 은 도금층(116)이 형성되는 기판(110)의 표면은 요철로 되어 있으므로, 기판(110)의 표면에 가스 배리어층을 형성하면, 가스 배리어층의 층 두께를 균일화하는 것이 곤란하게 된다. 이에, 기판(110)으로부터 이격된 위치에 가스 배리어층(150)을 배치함으로써, 가스 배리어층(150)의 층 두께를 균일화할 수 있다. 이로써, 가스 배리어층(150)의 가스 배리어성을 높일 수 있다.
또한, 가스 배리어층(150)과 기판(110)의 사이에 투명 봉지부(140)가 배치됨으로써, 기판(110)으로부터 가스 배리어층(150)이 이격되게 되므로, 가스 배리어층(150)과 기판(110)의 사이의 마이그레이션을 방지할 수 있다.
또한, 가스 배리어층(150)이 투명 봉지부(140)에 매설되어 있으므로, 가스 배리어층(150)이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
[제6 실시형태]
다음으로, 제6 실시형태에 대하여 설명한다. 제6 실시형태는, 기본적으로 제5 실시형태와 동일하며, 가스 배리어층의 형성 위치만 제5 실시형태와 상이하다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 제5 실시형태와 상이한 사항만을 설명하고, 제5 실시형태와 동일한 것에 대해서는 설명을 생략한다.
도 16은, 제6 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 제6 실시형태에 따른 광 반도체 장치(102)는, 제5 실시형태의 가스 배리어층(150) 대신, 투명 봉지부(140)의 표면에 형성된 가스 배리어층(151)을 구비하고 있다.
가스 배리어층(151)은, 제5 실시형태의 가스 배리어층(150)과 동일하게, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층이며, 은 도금층(116) 덮는 것에 의해 은 도금층(116)의 황화를 억제하는 것이다. 가스 배리어층(151)은, 기판(110)으로부터 이격된 위치에 배치되고, 은 도금층(116)을 내측 공간(122)의 개구(124) 측으로부터 덮고 있다. 그리고, 가스 배리어층(151)은, 투명 봉지부(140)의 표면 및 리플렉터(120)의 정상면(120b)에 형성되어 있고, 내측 공간(122) 전체를 덮도록, 정상면(120b)의 내측 공간(122)을 에워싸는 전체 주위에 접속되어 있다. 그러므로, 은 도금층(116)에는, 개구(124)를 향하여, 투명 봉지부(140) 및 가스 배리어층(151)이, 이 순서로 적층되어 있다. 그리고, 가스 배리어층(151)의 재료, 구성, 층 두께 등은, 제5 실시형태의 가스 배리어층(150)과 동일하다.
다음으로, 도 16 및 도 17을 참조하여, 광 반도체 장치(102)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 17은, 제6 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 16 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 먼저, 제5 실시형태와 동일한 준비 공정(S121)을 행한다.
다음으로, 형광체(142)가 포함된 투명 봉지부(140)를 내측 공간(122)에 충전하고, 이 투명 봉지부(140)로 청색 발광 다이오드(130)를 봉지하는 투명 봉지부 봉지 공정(S122)을 행한다. 이 때, 투명 봉지부(140)가 내측 공간(122)의 전체에 충전되도록, 투명 봉지부(140)의 충전량을 조정한다.
다음으로, 기판(110)으로부터 이격된 위치에 가스 배리어층(151)을 형성하는 가스 배리어층 형성 공정(S123)을 행한다. 가스 배리어층 형성 공정에서는, 먼저, 점토 희석액을, 투명 봉지부(140)의 표면 및 리플렉터(120)의 정상면(120b)에 적하 또는 살포한다. 이 때, 점토 희석액이, 투명 봉지부(140)의 표면 전체를 덮고 정상면(120b)의 내측 공간(122)을 에워싸는 전체 주위에 접촉하도록, 점토 희석액의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 그 후, 점토 희석액의 용매를 건조시킨다. 이렇게 하면, 투명 봉지부(140)의 표면 전체에, 정상면(120b)의 전체 주위에 접속된 가스 배리어층(151)이 형성된다. 이로써, 은 도금층(116)은, 개구(124) 측으로부터 투명 봉지부(140)를 통하여 가스 배리어층(151)에 덮힌 상태로 된다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 광 반도체 장치(102)에 의하면, 가스 배리어층(151)이 투명 봉지부(140)의 표면에 형성되어 있으므로, 투명 봉지부(140) 및 가스 배리어층(151)을 용이하게 형성할 수 있다.
[제7 실시형태]
다음으로, 제7 실시형태에 대하여 설명한다. 제7 실시형태는, 기본적으로 제5 실시형태와 동일하며, 제2 가스 배리어층을 새롭게 구비하는 점만 제5 실시형태와 상이하다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 제5 실시형태와 상이한 사항만을 설명하고, 제5 실시형태와 동일한 것에 대해서는 설명을 생략한다.
도 18은, 제7 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 제7 실시형태에 따른 광 반도체 장치(103)는, 제5 실시형태에 따른 광 반도체 장치(101)에 제2 가스 배리어층(152)을 새롭게 구비한 것이다.
제2 가스 배리어층(152)은, 제5 실시형태의 가스 배리어층(150)과 동일하게, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층이며, 은 도금층(116)을 덮는 것에 의해 은 도금층(116)의 황화를 억제하는 것이다. 제2 가스 배리어층(152)은, 기판(110)(은 도금층(116))의 표면에 형성되고, 은 도금층(116)을 내측 공간(122)의 개구(124) 측으로부터 덮고 있다. 그러므로, 제2 가스 배리어층(152)은, 은 도금층(116)에 직접 적층되어 있다. 그리고, 은 도금층(116)에는, 개구(124)를 향하여, 제2 가스 배리어층(152), 투명 봉지부(140), 가스 배리어층(150) 및 투명 봉지부(140)가, 이 순서로 적층되어 있다. 그리고, 제2 가스 배리어층(152)의 재료, 구성, 층 두께 등은, 제5 실시형태의 가스 배리어층(150)과 동일하다.
다음으로, 도 18 및 도 19를 참조하여, 광 반도체 장치(103)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 19는, 제7 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 18 및 도 19에 나타낸 바와 같이, 먼저, 표면에 은 도금층(116)이 형성된 기판(110)과, 은 도금층(116)에 본딩된 청색 발광 다이오드(130)와, 청색 발광 다이오드(130)를 에워싸는 광 반사면(120a)에 의해 청색 발광 다이오드(130)를 수용하는 내측 공간(122)을 형성하는 리플렉터(120)를 구비하는 중간 부품을 준비하는 준비 공정(S131)을 행한다. 그리고, 제6 실시형태의 준비 공정에서는, 청색 발광 다이오드(130)와 은 도금층(116)이 와이어 본딩되어 있지 않은 중간 부품을 준비한다.
다음으로, 은 도금층(116)의 표면에 제2 가스 배리어층(152)을 형성하는 제2 가스 배리어층 형성 공정(S132)을 행한다. 제2 가스 배리어층 형성 공정에서는, 먼저, 점토 희석액을, 내측 공간(122)에 적하 또는 살포한다. 이 때, 점토 희석액이, 내측 공간(122)에 노출되는 기판(110)의 표면 전체를 덮고 광 반사면(120a)의 내측 공간(122)을 에워싸는 전체 주위에 접촉하도록, 점토 희석액의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 그 후, 점토 희석액의 용매를 건조시킨다. 이렇게 하면, 내측 공간(122)에 노출되는 기판(110)의 표면 전체에, 광 반사면(120a)의 내측 공간(122)을 에워싸는 전체 주위에 접속된 제2 가스 배리어층(152)이 형성된다. 이로써, 은 도금층(116)은, 개구(124) 측으로부터 제2 가스 배리어층(152)에 덮힌 상태로 된다.
다음으로, 청색 발광 다이오드(130)와 제2 가스 배리어층(152)이 덮힌 은 도금층(116)을 와이어 본딩하여 전기적으로 접속하는 접속 공정(S133)을 행한다. 이 접속 공정에 사용되는 와이어 본딩 장치는, 공지의 것을 사용할 수 있다. 와이어 본딩 장치는, 본딩 와이어(134)가 삽통(揷通)되는 캐필러리(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 캐필러리를 소정의 위치로 이동시킨 후에 하강시키고, 본딩 와이어(134)를 청색 발광 다이오드(130) 또는 제2 가스 배리어층(152)이 형성된 은 도금층(116)에 가압함으로써, 본딩 와이어(134)가 고착(固着)된다. 이 때, 본딩 와이어(134)가 청색 발광 다이오드(130) 또는 은 도금층(116)에 고착되도록, 이하에 예시되는 조건으로 할 수 있다. 즉, 캐필러리에 60 g 이상 150 gf 이하 정도의 하중을 인가하고, 또는, 캐필러리에 80 kHz 이상 160 kHz 이하의 주파수대로 진동시킨다. 이로써, 본딩 와이어(134)에 의해 청색 발광 다이오드(130)와 은 도금층(116)이 서로 전기적으로 접속된다.
다음으로, 형광체(142)가 포함된 투명 봉지부(140)를, 제2 가스 배리어층(152)이 형성된 내측 공간(122)에 충전하고, 이 투명 봉지부(140)로 청색 발광 다이오드(130)를 봉지하는 투명 봉지부 봉지 공정(S134)을 행한다. 이 때, 투명 봉지부(140)가 내측 공간(122)의 절반 정도로 충전되도록, 투명 봉지부(140)의 충전량을 조정한다. 이 경우에, 투명 봉지부(140)로 본딩 와이어(134)를 봉지해도 되고 봉지하지 않아도 되다. 그 후, 투명 봉지부(140)를 건조 등을 행하여 경화시킨다.
다음으로, 기판(110)으로부터 이격된 위치에 가스 배리어층(150)을 형성하는 가스 배리어층 형성 공정(S135)을 행한다. 가스 배리어층 형성 공정에서는, 먼저, 점토 희석액을, 투명 봉지부(140)가 충전된 내측 공간(122)에 적하 또는 살포한다. 이 때, 점토 희석액이, 투명 봉지부(140)의 표면 전체를 덮고 광 반사면(120a)의 내측 공간(122)을 에워싸는 전체 주위에 접촉하도록, 점토 희석액의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 그 후, 점토 희석액의 용매를 건조시킨다. 이렇게 하면, 투명 봉지부(140)의 표면 전체에, 광 반사면(120a)의 내측 공간(122)을 에워싸는 전체 주위에 접속된 가스 배리어층(150)이 형성된다. 이로써, 가스 배리어층이 다층(2층) 구조로 되고, 은 도금층(116)은, 개구(124) 측으로부터 제2 가스 배리어층(152)과 가스 배리어층(150)에 덮힌 상태로 된다.
다음으로, 제5 실시형태와 동일한 가스 배리어층 매설 공정(S136)을 행한다. 이로써, 은 도금층(116) 상에, 제2 가스 배리어층(152), 투명 봉지부(140), 가스 배리어층(150) 및 투명 봉지부(140)가 이 순서로 적층된다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 광 반도체 장치(103)에 의하면, 은 도금층(116)의 표면에 제2 가스 배리어층(152)을 형성함으로써, 가스 배리어층을 용이하게 다층화할 수 있다. 이로써, 가스 배리어성을 더욱 높일 수 있다.
[제8 실시형태]
다음으로, 제8 실시형태에 대하여 설명한다. 제8 실시형태는, 기본적으로 제7 실시형태와 동일하며, 제2 가스 배리어층의 형상이 상이한 점만 제7 실시형태와 상이하다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 제7 실시형태와 상이한 사항만을 설명하고, 제7 실시형태와 동일한 것에 대해서는 설명을 생략한다.
도 20은, 제8 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 제8 실시형태에 따른 광 반도체 장치(104)는, 제7 실시형태의 제2 가스 배리어층(152) 대신, 광 반사면(120a)까지 연장하여 본딩 와이어(134)를 덮는 제2 가스 배리어층(153)을 구비하고 있다.
제2 가스 배리어층(153)은, 제5 실시형태의 가스 배리어층(150) 및 제6 실시형태의 제2 가스 배리어층(152)과 동일하게, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층이며, 은 도금층(116)을 덮는 것에 의해 은 도금층(116)의 황화를 억제하는 것이다. 제2 가스 배리어층(153)은, 내측 공간(122)에 노출되는 기판(110)(은 도금층(116))의 표면에 형성되고, 은 도금층(116)을 내측 공간(122)의 개구(124) 측으로부터 덮고 있다. 그러므로, 제2 가스 배리어층(153)은, 은 도금층(116)에 직접 적층되어 있다.
그리고, 제2 가스 배리어층(153)은, 광 반사면(120a)의 표면 및 본딩 와이어(134)의 표면에도 형성되어 있다. 제2 가스 배리어층(153) 중, 광 반사면(120a)에 형성되는 부분을 광 반사면 복부(覆部)(153a)라고 하고, 본딩 와이어(134)의 표면에 형성되는 부분을 본딩 와이어 복부(153b)라고 한다.
광 반사면 복부(153a)는, 광 반사면(120a)의 전체면에 형성되어 있어도 되고, 광 반사면(120a)의 일부에만 형성되어 있어도 된다. 그리고, 도 20에서는, 광 반사면 복부(153a)가 광 반사면(120a)의 전체면에 형성된 상태를 나타내고 있다.
본딩 와이어 복부(153b)는, 본딩 와이어(134)의 표면 전체에 대략 동일한 층 두께로 형성되어 있다. 그러므로, 본딩 와이어 복부(153b)는, 본딩 와이어(134)를 따라 청색 발광 다이오드(130)로부터 은 도금층(116)까지 루프형으로 연장되어 있고, 본딩 와이어(134)와 동일하게 기판(110) 및 청색 발광 다이오드(130)와의 사이에 간극이 형성되어 있다.
그리고, 제2 가스 배리어층(153)의 재료, 구성, 층 두께 등은, 제5 실시형태의 가스 배리어층(150) 및 제6 실시형태의 제2 가스 배리어층(152)과 동일하다.
다음으로, 도 20 및 도 21을 참조하여, 광 반도체 장치(104)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 21은, 제8 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 20 및 도 21에 나타낸 바와 같이, 먼저, 제5 실시형태와 동일한 준비 공정(S141)을 행한다.
다음으로, 은 도금층(116)의 표면에, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지고 은 도금층(116)을 덮는 제2 가스 배리어층(153)을 형성하는 제2 가스 배리어층 형성 공정(S142)을 행한다. 제2 가스 배리어층 형성 공정에서는, 먼저, 점토 희석액을, 내측 공간(122)에 적하 또는 살포한다. 이 때, 점토 희석액이 광 반사면(120a)의 일부 또는 전체면을 덮고, 또한 본딩 와이어(134)를 완전히 덮도록, 점토 희석액의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 이 때, 광 반사면(120a)의 전체면에 광 반사면 복부(153a)를 덮는 경우에는, 내측 공간(122)을 점토 희석액으로 채워서 광 반사면(120a)의 전체면이 점토 희석액으로 덮히도록, 점토 희석액의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 한편, 광 반사면(120a)의 일부에만 광 반사면 복부(153a)를 덮는 경우에는, 내측 공간(122)을 점토 희석액으로 채우지 않고 광 반사면(120a)의 일부만이 점토 희석액으로 덮히도록, 점토 희석액의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 그 후, 점토 희석액의 용매를 건조시킨다. 이렇게 하면, 내측 공간(122)에 노출되는 기판(110)의 표면 전체에, 제2 가스 배리어층(153)이 형성되고, 광 반사면(120a)의 표면에, 제2 가스 배리어층(153)의 광 반사면 복부(153a)가 형성되고, 본딩 와이어(134)의 표면 전체에, 제2 가스 배리어층(153)의 본딩 와이어 복부(153b)가 형성된다. 이로써, 은 도금층(116)은, 개구(124) 측으로부터 제2 가스 배리어층(153)에 덮힌 상태로 된다.
다음으로, 형광체(142)가 포함된 투명 봉지부(140)를, 제2 가스 배리어층(153)이 형성된 내측 공간(122)에 충전하고, 이 투명 봉지부(140)로 청색 발광 다이오드(130)를 봉지하는 투명 봉지부 봉지 공정을 행한다(S143). 이 때, 투명 봉지부(140)가 내측 공간(122)의 절반 정도로 충전되도록, 투명 봉지부(140)의 충전량을 조정한다. 이 경우에, 투명 봉지부(140)로 본딩 와이어(134)를 봉지해도 되고 봉지하지 않아도 되다. 그 후, 투명 봉지부(140)를 건조 등을 행하여 경화시킨다.
다음으로, 기판(110)으로부터 이격된 위치에 가스 배리어층(150)을 형성하는 가스 배리어층 형성 공정(S144)을 행한다. 가스 배리어층 형성 공정에서는, 먼저, 점토 희석액을, 투명 봉지부(140)가 충전된 내측 공간(122)에 적하 또는 살포한다. 이 때, 광 반사면 복부(153a)가 투명 봉지부(140)에 덮혀져 있는 경우에는, 점토 희석액이 투명 봉지부(140)의 표면 전체를 덮고 광 반사면 복부(153a)의 전체 주위에 접촉하도록, 점토 희석액의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 한편, 광 반사면 복부(153a)가 투명 봉지부(140)로부터 노출되어 있는 경우에는, 점토 희석액이 투명 봉지부(140)의 표면 전체를 덮고 광 반사면(120a)의 전체 주위에 접촉하도록, 점토 희석액의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 그 후, 점토 희석액의 용매를 건조시킨다. 이렇게 하면, 투명 봉지부(140)의 표면 전체에, 광 반사면(120a) 또는 광 반사면 복부(153a)의 내측 공간(122)을 에워싸는 전체 주위에 접속된 가스 배리어층(150)이 형성된다. 이로써, 가스 배리어층이 다층(2층) 구조로 되고, 은 도금층(116)은, 개구(124) 측으로부터 제2 가스 배리어층(153)과 가스 배리어층(150)에 덮힌 상태로 된다.
다음으로, 제5 실시형태와 동일한 가스 배리어층 매설 공정(S45)을 행한다. 이로써, 은 도금층(116) 상에, 제2 가스 배리어층(153), 투명 봉지부(140), 가스 배리어층(150) 및 투명 봉지부(140)가 이 순서로 적층된다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 광 반도체 장치(104)에 의하면, 광 반사면(120a)이 광 반사면 복부(153a)에 덮힘으로써, 광 반사면(120a)의 산화를 억제할 수 있다. 이로써, 광 반사면(120a)이 변색하는 것에 의한 광 반도체 장치(104)의 조도 저하를 대폭 억제할 수 있다.
또한, 본딩 와이어(134)가 본딩 와이어 복부(153b)에 덮힘으로써, 본딩 와이어(134)의 재료를 은으로 한 경우에, 본딩 와이어(134)가 황화하는 것을 억제할 수 있다.
[제9 실시형태]
다음으로, 제9 실시형태에 대하여 설명한다. 제9 실시형태는, 기본적으로 제8 실시형태와 동일하며, 본딩 와이어 복부의 형상이 상이한 점만 제8 실시형태와 상이하다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 제8 실시형태와 상이한 사항만을 설명하고, 제8 실시형태와 동일한 것에 대해서는 설명을 생략한다.
도 22는, 제9 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다. 도 22에 나타낸 바와 같이, 제9 실시형태에 따른 광 반도체 장치(105)는, 제8 실시형태의 제2 가스 배리어층(153) 대신 제2 가스 배리어층(154)을 구비하고 있다.
제2 가스 배리어층(154)은, 제5 실시형태의 가스 배리어층(150) 및 제8 실시형태의 제2 가스 배리어층(153)과 동일하게, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층이며, 은 도금층(116)을 덮는 것에 의해 은 도금층(116)의 황화를 억제하는 것이다.
제2 가스 배리어층(154)은, 내측 공간(122)에 노출되는 기판(110)(은 도금층(116))의 표면에 형성되고, 은 도금층(116)을 내측 공간(122)의 개구(124) 측으로부터 덮고 있다. 그러므로, 제2 가스 배리어층(154)은, 은 도금층(116)에 직접 적층되어 있다.
그리고, 제2 가스 배리어층(154)은, 광 반사면(120a)의 표면에 형성된 광 반사면 복부(154a)와, 본딩 와이어(134)의 표면에 형성된 본딩 와이어 복부(154b)를 구비하고 있다. 그리고, 광 반사면 복부(154a)는, 제8 실시형태의 광 반사면 복부(153a)와 동일하다.
본딩 와이어 복부(154b)는, 제8 실시형태의 본딩 와이어 복부(153b)와 동일하게, 본딩 와이어(134)의 표면 전체에 형성되어 있다. 그러나, 본딩 와이어 복부(154b)는, 제8 실시형태의 본딩 와이어 복부(153b)와는 달리, 기판(110) 및 청색 발광 다이오드(130)와의 사이를 막형으로 막고 있다.
그리고, 제2 가스 배리어층(154)의 재료, 구성, 층 두께 등은, 제5 실시형태의 가스 배리어층(150) 및 제8 실시형태의 제2 가스 배리어층(153)과 동일하다.
다음으로, 광 반도체 장치(105)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
광 반도체 장치(105)의 제조 방법은, 기본적으로 제8 실시형태의 광 반도체 장치(104)의 제조 방법과 동일하다. 다만, 제2 가스 배리어층(154)을 형성하기 위하여 내측 공간(122)에 적하 또는 살포된 점토 희석액의 용매를 건조시킬 때, 본딩 와이어(134)와 기판(110) 및 청색 발광 다이오드(130)와의 사이에 점토 희석액을 유지시켜 둔다. 그리고, 본딩 와이어(134)와 기판(110) 및 청색 발광 다이오드(130)와의 사이에 점토 희석액을 유지시키는 방법으로서는, 예를 들면, 용매의 건조 속도를 늦게 하는 방법, 점토 희석액에서의 점토의 농도를 높이는 방법이 있다. 이로써, 본딩 와이어(134)와 기판(110) 및 청색 발광 다이오드(130)와의 사이를 막형으로 막는 본딩 와이어 복부(154b)가 형성된다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 광 반도체 장치(105)에 의해서도, 광 반사면(120a)이 광 반사면 복부(154a)에 덮히고, 또한 본딩 와이어(134)가 본딩 와이어 복부(154b)에 덮히므로, 제8 실시형태에 따른 광 반도체 장치(104)와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
[제10 실시형태]
다음으로, 제10 실시형태에 대하여 설명한다. 제10 실시형태는, 기본적으로 제7 실시형태와 동일하며, 가스 배리어층의 구성이 상이한 점 및 프라이머층을 새롭게 구비하는 점만 제7 실시형태와 상이하다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 제7 실시형태와 상이한 사항만을 설명하고, 제7 실시형태와 동일한 것에 대해서는 설명을 생략한다.
도 23은, 제10 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 단면도이다. 도 23에 나타낸 바와 같이, 제10 실시형태에 따른 광 반도체 장치(106)는, 제7 실시형태에 따른 광 반도체 장치(103)에 프라이머층(160)을 새롭게 구비하고, 또한 가스 배리어층(150) 및 제2 가스 배리어층(152) 대신 가스 배리어층(155)을 구비한 것이다.
가스 배리어층(155)은, 기본적으로 제7 실시형태의 제2 가스 배리어층(152)과 동일하며, 프라이머층(160) 상에 적층되어 있는 점만 제7 실시형태의 제2 가스 배리어층(152)과 상이하다.
프라이머층(160)은, 기판(110) 및 광 반사면(120a)과 투명 봉지부(140)와의 사이에 배치됨으로써 기판(110) 및 광 반사면(120a)에 대한 투명 봉지부(140)의 박리를 억제하는 것이다. 프라이머층(160)은, 내측 공간(122)에 노출된 기판(110) 및 광 반사면(120a)에 형성되어 있고, 그 상면에 가스 배리어층(155)이 적층되어 있다. 프라이머층(160)으로서는, 접착성 및 절연성을 가지는 층이 바람직하고, 예를 들면, 규산 화합물을 포함하는 층을 사용할 수 있다. 규산 화합물로서는, 예를 들면, 실리콘 고무 등의 실리콘계 수지 및 무기 유리가 있다.
본 실시형태에서 사용하는 규산 화합물은, 그 유연성에 의해 접착성을 얻는 관점에서, 선팽창 계수가 180 ppm∼450 ppm인 것이 바람직하다. 선팽창 계수가 180 ppm 이상인 것에 의해, 유연성에 의한 접착성을 확보하는 것이 용이하게 되고, 한편, 선팽창 계수가 450 ppm 이하인 것에 의해, 예를 들면, 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지부(140)에 의해 프라이머층(160)에 변형이 생기는 것을 억제할 수 있다. 유연성에 의한 접착성을 높이는 관점에서, 규산 화합물은, 선팽창 계수가 200 ppm∼450 ppm인 것이 더욱 바람직하고, 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지부(140)와의 접착 신뢰성을 높이는 관점에서, 200 ppm∼350 ppm인 것이 더욱 바람직하다.
본 실시형태에서 사용하는 규산 화합물은, 절연성을 확보하는 관점에서, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 것이 바람직하고, 절연성을 높이는 관점에서, 1012∼1016 Ω·cm인 것이 보다 바람직하고, 1013∼1016 Ω·cm인 것이 더욱 바람직하다. 그리고, 규산 화합물의 체적 저항율은, 규산 화합물 3 g을 동 전극 부착 기판 도포하고, 150℃에서 3시간 건조시켜 얻어지는 체적 저항율 측정 시험편에 대하여, JIS(C2139)에 따라 측정되는 값을 의미한다.
프라이머층(160)의 층 두께는, 접착성의 관점에서 10 ㎚∼1000 ㎚가 바람직하고, 내수성의 관점에서 30 ㎚∼1000 ㎚가 보다 바람직하고, 가스 배리어층(155)의 가스 배리어성을 효과적으로 발현시키는 관점에서 30∼500 ㎚가 더욱 바람직하다.
그리고, 프라이머층(160)은, 내측 공간(122)에 노출된 기판(110)(은 도금층(116)) 및 광 반사면(120a)에 형성되어 있고, 가스 배리어층(155)은, 프라이머층(160)을 통하여 은 도금층(116)을 덮고 있다. 그러므로, 가스 배리어층(155)은, 기판(110)으로부터 이격된 위치에 배치되어 있고, 은 도금층(116)에는, 개구(124)를 향하여, 프라이머층(160), 가스 배리어층(155) 및 투명 봉지부(140)가, 이 순서로 적층되어 있다. 그리고, 프라이머층(160)은, 광 반사면(120a)의 전체면에 형성되어 있어도 되고, 광 반사면(120a)의 일부에만 형성되어 있어도 된다. 또한, 가스 배리어층(155)은, 내측 공간(122)에 노출된 기판(110)을 덮고 있으면 되고, 청색 발광 다이오드(130)를 덮고 있어도 되고 덮어 있지 않아도 된다.
다음으로, 도 23 및 도 24를 참조하여, 광 반도체 장치(106)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 24는, 제10 실시형태에 따른 광 반도체 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 23 및 도 24에 나타낸 바와 같이, 먼저, 제7 실시형태와 동일한 준비 공정(S161)을 행한다. 그리고, 제10 실시형태의 준비 공정에서는, 제7 실시형태와 동일하게, 청색 발광 다이오드(130)와 은 도금층(116)이 와이어 본딩되어 있지 않은 중간 부품을 준비한다.
다음으로, 기판(110) 및 광 반사면(120a)에 프라이머층(160)을 형성하는 프라이머층 형성 공정(S162)을 행한다. 프라이머층 형성 공정에서는, 먼저, 전술한 규산 화합물을 용매로 희석한 프라이머 희석액을 내측 공간(122)에 적하 또는 살포한다. 이 때, 광 반사면(120a)의 전체면 또는 일부가 프라이머 희석액으로 덮히도록, 프라이머 희석액의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 그 후, 프라이머 희석액의 용매를 건조시킨다. 이렇게 하면, 프라이머 희석액으로 덮힌 범위 전체면, 즉, 은 도금층(116), 청색 발광 다이오드(130) 및 광 반사면(120a)의 전체면 또는 일부에, 프라이머층(160)이 형성된다.
다음으로, 프라이머층(160)의 표면에 가스 배리어층(155)을 형성하는 가스 배리어층 형성 공정(S163)을 행한다. 가스 배리어층 형성 공정에서는, 먼저, 점토 희석액을, 내측 공간(122)에 적하 또는 살포한다. 이 때, 점토 희석액이, 프라이머층(160)을 통하여, 내측 공간(122)에 노출되는 기판(110)의 표면 전체를 덮고 광 반사면(120a)의 내측 공간(122)을 에워싸는 전체 주위에 골고루 퍼지도록, 점토 희석액의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 그 후, 점토 희석액의 용매를 건조시킨다. 이로써, 은 도금층(116)은, 개구(124) 측으로부터 가스 배리어층(155)에 덮힌 상태로 된다.
다음으로, 청색 발광 다이오드(130)와 프라이머층(160) 및 가스 배리어층(155)이 덮힌 은 도금층(116)을 와이어 본딩하여 전기적으로 접속하는 접속 공정(S164)을 행한다. 이 접속 공정은, 제7 실시형태의 접속 공정(S133)과 동일하다. 이로써, 본딩 와이어(134)에 의해 청색 발광 다이오드(130)와 은 도금층(116)이 서로 전기적으로 접속된다.
그 후, 제7 실시형태와 동일하게, 투명 봉지부 봉지 공정(S165)을 행하여, 투명 봉지부(140)를 형성한다. 이로써, 은 도금층(116) 상에, 프라이머층(160), 가스 배리어층(155) 및 투명 봉지부(140)가 이 순서로 적층된다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 광 반도체 장치(106)에 의하면, 기판(110)과 가스 배리어층(155)의 사이에 프라이머층(160)이 배치됨으로써, 기판(110)과 가스 배리어층(155)의 사이에 투명 봉지부(140)를 배치하지 않고, 가스 배리어층(155)을 기판(110)으로부터 이격된 위치에 배치할 수 있다. 그리고, 프라이머층(160)에 의해 가스 배리어층(155)의 형성되는 면이 평탄화되므로, 가스 배리어층(155)을 직접 기판(110)에 형성한 경우에 비해, 가스 배리어층(155)의 층 두께를 균일화할 수 있다. 이로써, 가스 배리어층(155)의 가스 배리어성을 높일 수 있다.
또한, 프라이머층(160) 상에 가스 배리어층(155)을 적층함으로써, 투명성을 확보하면서, 프라이머층(160) 및 가스 배리어층(155)의 내수성 및 은 도금층(116)으로의 접착력을 향상시킬 수 있는 동시에, 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지부(140)와 광 반사면(120a)의 사이의 박리를 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 일측면의 바람직한 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기한 각각의 실시형태의 각각의 구성을, 적절히 조합할 수도 있다. 예를 들면, 제8 또는 제9 실시형태의 제2 가스 배리어층과, 제7 또는 제10 실시형태의 제2 가스 배리어층을, 각각 치환해도 된다. 또한, 제10 실시형태의 프라이머층을, 제5∼제9 실시형태에 적용해도 된다.
또한, 제7 실시형태에서는, 가스 배리어층의 다층 구조로서 2층 구조를 일례로서 설명하였으나, 3층 이상의 다층 구조로 해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기체와 리플렉터는 별개의 부재인 것으로서 설명하였으나, 일체로 형성해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 광 반도체 장치에 본딩하는 발광 다이오드로서, 청색의 광을 발생하는 청색 발광 다이오드를 채용하는 것으로서 설명하였으나, 청색 이외의 광을 발생하는 발광 다이오드를 채용해도 된다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 다른 측면에 따른 발광 장치의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 그리고, 전체 도면 중, 동일하거나 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여한다.
제11 실시형태에 따른 발광 장치는, 은 도금층을 가지는 기판과, 기판 상에 탑재된 발광 다이오드와, 적어도 은 도금층의 표면을 피복하는 복층막을 구비하고, 복층막이, 층상 규산 화합물을 함유하는 제1 층과, 층상 규산 화합물 이외의 제2 규산 화합물을 함유하는 제2 층을 가진다.
제12 실시형태에 따른 발광 장치는, 은 도금층을 가지는 기판과, 기판 상에 탑재된 발광 다이오드와, 적어도 은 도금층의 표면을 피복하는 복층막을 구비하고, 복층막이, 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 함유하는 제1 층과, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유하는 제2 층을 가진다.
[제11 및 제12 실시형태]
도 25 및 도 26을 참조하여, 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 구성에 대하여 설명한다. 제11 및 제12 실시형태에서 공통되는 부분에 대해서는 한 번에 설명한다.
도 25는, 발광 장치의 단면도이다. 도 26은, 도 25에 나타낸 발광 장치의 평면도이다. 도 25 및 도 26에 나타낸 바와 같이, 실시형태에 따른 발광 장치(201)는, 일반적으로 「표면 실장형」으로 분류되는 것이다. 이 발광 장치(201)는, 기판(210)과, 발광 소자로서 기판(210)의 표면에 본딩된 청색 LED(230)와, 청색 LED(230)를 에워싸도록 기판(210)의 표면에 설치된 리플렉터(220)와, 리플렉터(220)에 충전되고 청색 LED(230)를 봉지하는 투명 봉지 수지(240)를 구비하고 있다. 그리고, 도 26에서는, 투명 봉지 수지(240)의 도시를 생략하고 있다.
기판(210)은, 절연성 기체(212)의 표면에 동 도금판(214)이 배선되어 있고, 동 도금판(214)의 표면에 은 도금층(216)이 형성되어 있다. 은 도금층(216)은, 기판(210)의 표면에 배치되고 청색 LED(230)와 통전되는 전극으로 되어 있다. 그리고, 은 도금층(216)은, 은을 포함하는 도금층이면 어떤 조성을 가져도 된다. 예를 들면, 은만을 도금함으로써 은 도금층(216)을 형성할 수도 있고, 니켈 및 은을 이 순서로 도금함으로써 은 도금층(216)을 형성할 수도 있다. 동 도금판(214) 및 은 도금층(216)은, 애노드 측과 캐소드 측으로 절연되어 있다. 애노드 측의 동 도금판(214) 및 은 도금층(216)과 캐소드 측의 동 도금판(214) 및 은 도금층(216)과의 사이의 절연은, 예를 들면, 애노드 측의 동 도금판(214) 및 은 도금층(216)과 캐소드 측의 동 도금판(214) 및 은 도금층(216)을 이격시키고, 적절하게, 그 사이에 수지 및 세라믹 등의 절연층을 삽입함으로써 행할 수 있다.
청색 LED(230)는, 애노드 측 및 캐소드 측 중 어느 한쪽의 은 도금층(216)에 다이 본딩되어 있고, 다이 본딩재(232)를 통하여 상기 은 도금층(216)과 통전되어 있다. 또한, 청색 LED(230)는, 애노드 측 및 캐소드 측 중다른 쪽의 은 도금층(216)에 와이어 본딩되어 있고, 본딩 와이어(234)를 통하여 상기 은 도금층(216)과 통전되어 있다.
리플렉터(220)는, 청색 LED(230)를 봉지하기 위한 투명 봉지 수지(240)를 충전시키고, 또한 청색 LED(230)로부터 발해진 광을 발광 장치(201)의 표면측에 반사시키는 것이다. 리플렉터(220)는, 청색 LED(230)를 에워싸도록 기판(210)의 표면으로부터 입설되어 있다. 즉, 리플렉터(220)에는, 청색 LED(230)를 에워싸도록 기판(210)의 표면(210a)으로부터 상승하고 내측에 청색 LED(230)를 수용하는 내측 공간(222)을 형성하고, 평면에서 볼 때(도 26 참조)에 있어서 원형으로 형성된 내주면(220a)과, 내주면(220a)에 인접하고 내측 공간(222)의 외측에 위치하고, 내주면(220a)의 표면측 끝둘레로부터 내측 공간(222)의 반대측을 향해 넓어지는 정상면(220b)과, 정상면(220b)의 외측 끝둘레로부터 기판(210)의 표면(210a)으로 하강하고, 평면에서 볼 때(도 26 참조)에 있어서 직사각형으로 형성된 외주면(220c)을 구비하고 있다. 내주면(220a) 및 외주면(220c)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 발광 장치(201)의 조도 향상의 관점에서, 내주면(220a)은, 기판(210)으로부터 이격됨에 따라 직경이 커지는 원뿔대 형상(깔때기 모양)으로 형성하는 것이 바람직하고, 발광 장치(201)의 집적도 향상의 관점에서, 외주면(220c)은, 기판(210)에 대하여 수직인 사각형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 도면에서는, 내주면(220a)의 형성예로서, 기판(210) 측에 위치하는 아래 부분이 기판(210)에 대하여 수직으로 되어 있고, 기판(210)의 반대측에 위치하는 윗 부분이 기판(210)으로부터 이격됨에 따라 직경이 커지는 것을 도시하고 있다.
리플렉터(220)는, 백색 안료가 함유된 열경화성 수지 조성물의 경화물로 되어 있다. 열경화성 수지 조성물은, 리플렉터(220)의 형성 용이성의 관점에서, 열경화 전에 있어서는 실온(25℃)에서 가압 성형 가능한 것이 바람직하다.
열경화성 수지 조성물에 포함되는 열경화성 수지로서는, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 시아네이트 수지, 불소계 수지 등 각종 수지를 사용할 수 있다. 특히, 에폭시 수지는, 각종 재료에 대한 접착성이 우수하므로, 바람직하다.
백색 안료로서는, 알루미나, 산화 마그네슘, 산화 안티몬, 산화 티탄 또는 산화 지르코늄을 사용할 수 있다. 이들 중에서도 광반사성의 점으로부터 산화 티탄이 바람직하다. 백색 안료로서 무기 중공 입자를 사용해도 된다. 무기 중공 입자의 구체예로서, 규산 소다 유리, 알루미늄 규산 유리, 붕규산 소다 유리, 시라스 등을 들 수 있다.
투명 봉지 수지(240)는, 리플렉터(220)의 내주면(220a)에 의해 형성되는 내측 공간(222)에 충전되어, 청색 LED(230)를 봉지하는 것이다. 이 투명 봉지 수지(240)는, 투광성을 가지는 투명 봉지 수지로 이루어진다. 투명 봉지 수지에는, 완전히 투명한 수지 외에, 반투명 수지도 포함된다. 투명 봉지 수지로서는, 탄성율이 실온(25℃)에 있어서 1 MPa 이하인 것이 바람직하다. 특히, 투명성의 점을 고려하여 실리콘 수지 또는 아크릴 수지를 채용하는 것이 바람직하다. 투명 봉지 수지는, 광을 확산시키는 무기 충전재나 청색 LED(230)로부터 발해지는 청색광을 여기원으로 하여 백색광으로 하는 형광체(242)를 더 함유할 수도 있다.
제11 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 발광 장치(201)는, 은 도금층(216)이, 층상 규산 화합물을 함유하는 제1 층(가스 배리어층)(252)과, 층상 규산 화합물 이외의 제2 규산 화합물을 함유하는 제2 층(프라이머층)(250)의 2층으로 이루어지는 복층막인 변색 방지막(260)에 의해 피복되어 있고, 투명 봉지 수지(240)와 리플렉터(220)가 접합되어 있다.
제12 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 발광 장치(201)는, 은 도금층(216)이, 제1 층(가스 배리어층)(252)과, 제2 층(프라이머층)(250)의 2층으로 이루어지는 복층막인 변색 방지막(260)에 의해 피복되어 있고, 투명 봉지 수지(240)와 리플렉터(220)가 접합되어 있다. 가스 배리어층(252)은, 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 함유한다. 가스 배리어층(252)에 포함되는 화합물은, 실용적인 가스 배리어성(가스 차폐성)을 얻는 관점에서, 산소 투과율이 0.0001∼5 cc/m2·24h·atm인 것이 바람직하고, 가스 배리어층을 성막할 때의 탈가스 프로세스를 고려하면서, 우수한 가스 배리어성을 얻는 관점에서, 산소 투과율이 0.001∼1 cc/m2·24h·atm인 것이 더욱 바람직하다.
제12 실시형태에 있어서, 화합물의 산소 투과율은, JIS K7126-1(GC법)에 준거하여 구할 수 있다. 구체적으로는, 하기와 같이 하여 제작되는 평가용 샘플에 대하여 산소 투과율을 측정한다. 먼저, 층상 규산 화합물이 5 질량%, 물이 95 질량%가 되도록을 칭량(秤量)·혼합하고, 자전·공전 믹서(가부시키가이샤 신키 제조, ARE-310)를 사용하여 2000 rpm, 10분 혼합, 2200 rpm 10분 탈포를 행한다. 다음으로, 이접착층(易接着層)이 부착된 PET 필름(도요보 제조, A4300-125) 상에, wet 두께 100㎛의 바 코터를 사용하여, 측정 대상인 화합물 5 질량%의 용액을 도포한 후, 22℃에서 12시간 정치(靜置)하여 용매를 제거하고, 형성되는 막을 표면에 구비하는 PET 필름을 제작하고, 이것을 평가용 샘플로 한다.
제11 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260) 중, 층상 규산 화합물을 함유하는 가스 배리어층(252)은, 은 도금층(216)을 피복함으로써 은 도금층(216)의 변색(예를 들면, 황화에 의한 변색)을 억제하는 것이며, 후술하는 본 실시형태의 제1 은용 표면 처리제의 A액으로 형성되어 있다. 가스 배리어층(252)이, 층상 규산 화합물을 포함함으로써, 도 32에 나타낸 바와 같은 가스의 패스 루트가 길고 가스 배리어성이 우수한 막이 형성되어, 우수한 가스 배리어성을 얻을 수 있다. 상기와 같은 관점에서, 층상 규산 화합물의 두께(D)는 1 ㎚∼30 ㎚, 길이(L)가 30∼50000으로 어스펙트비가 높은 것이 바람직하다.
제12 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260) 중, 가스 배리어층(252)은, 은 도금층(216)의 변색(예를 들면, 황화에 의한 변색)을 억제하는 것이며, 후술하는 본 실시형태의 제2 은용 표면 처리제의 A액으로 형성할 수 있다.
가스 배리어층(252)의 막 두께는, 0.01㎛ 이상 1000㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.03㎛ 이상 500㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.05㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.05㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.05㎛ 이상 1㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 가스 배리어층(252)의 막 두께를 0.01㎛ 이상 1000㎛ 이하로 함으로써, 은 도금층(216)에 대한 내변색성과 변색 방지막의 투명성을 양립시킬 수 있다. 이 경우에, 가스 배리어층(252)의 막 두께를 0.03㎛ 이상 500㎛ 이하, 0.05㎛ 이상 100㎛ 이하, 0.05㎛ 이상 10㎛ 이하, 0.05㎛ 이상 1㎛ 이하로 함으로써, 전술한 효과를 보다 향상시킬 수 있다. 본 실시형태에 따른 변색 방지막은, 후술하는 본 실시형태의 제1 또는 제2 은용 표면 처리제의 A액 및 B액으로 형성되어 있는 것에 의해, 전술한 막 두께에 있어서도 크랙이 쉽게 생기지 않는다.
제11 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 막 두께의 조정은, 예를 들면, 은용 표면 처리제에서의 용매의 함유량을 변경하여 층상 규산 화합물의 농도를 적절하게 조정함으로써 행할 수 있다. 또한, 은용 표면 처리제의 적하량 및 적하 횟수에 의해서도 막 두께를 조정할 수 있다.
제12 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 막 두께의 조정은, 예를 들면, 은용 표면 처리제에서의 용매의 함유량을 변경하여 상기 소정의 산소 투과율을 가지는 화합물의 농도를 적절하게 조정함으로써 행할 수 있다. 또한, 은용 표면 처리제의 적하량 및 적하 횟수에 의해서도 막 두께를 조정할 수 있다.
제11 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 가스 배리어층(252)은, 하기의 산소 투과율을 가지는 층상 규산 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 층상 규산 화합물의 산소 투과율은 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm이 바람직하고, 실용적인 가스 배리어성(가스 차폐성)을 얻는 관점에서, 0.0001∼5 cc/m2·24h·atm이 더욱 바람직하다. 층상 규산 화합물을 함유하는 막을 성막할 때의 탈가스 프로세스를 고려하면서, 우수한 가스 배리어성을 얻는 관점에서 산소 투과율은 0.001∼1 cc/m2·24h·atm이 더욱 바람직하다.
층상 규산 화합물의 산소 투과율의 측정은, JIS K7126-1(GC법)에 준거하여 구할 수 있다. 평가용 샘플은, 하기와 같이 하여 조제한다. 먼저, 층상 규산 화합물을 5 질량%, 물을 95 질량%가 되도록 칭량·혼합하고, 자전·공전 믹서(가부시키가이샤 신키 제조, ARE-310)를 사용하여 2000 rpm, 10분 혼합, 2200 rpm 10분 탈포를 행한다. 다음으로, 이접착층이 부착된 PET 필름(도요보 제조, A4300-125) 상에, wet 두께 100㎛의 바 코터를 사용하여, 상기에서 얻어지는 층상 규산 화합물 5 질량%의 용액을 도포한 후, 22℃에서 12시간 정치하여 용매를 제거하고, 층상 규산 화합물막을 표면에 구비하는 PET 필름을 제작하고, 이것을 평가용 샘플로 한다.
제11 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 변색 방지막의 내변색 성능을 향상시키는 관점에서, 가스 배리어층(252)에서의 층상 규산 화합물의 함유량은, 가스 배리어층 전체량을 기준으로, 10 질량% 이상인 것이 바람직하고, 50 질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80 질량% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 100 질량%인 것이 특히 바람직하다.
제12 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 변색 방지막의 내변색 성능을 향상시키는 관점에서, 가스 배리어층(252)에서의 상기 소정의 산소 투과율을 가지는 화합물의 함유량은, 가스 배리어층 전체량을 기준으로, 10 질량% 이상인 것이 바람직하고, 50 질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80 질량% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 100 질량%인 것이 특히 바람직하다.
제12 실시형태에 있어서, 가스 배리어층(252)에 함유되는 상기 소정의 산소 투과율을 가지는 화합물로서는, 예를 들면, 층상 규산 화합물 등이 있다. 가스 배리어층(252)이, 층상 규산 화합물을 포함하는 경우, 도 32에 나타낸 바와 같은 가스의 패스 루트가 길고 가스 배리어성에 의해 우수한 막이 형성되어, 우수한 가스 배리어성을 얻을 수 있다. 상기와 같은 관점에서, 층상 규산 화합물의 두께(D)는 1 ㎚∼30 ㎚, 길이(L)가 30∼50000으로 어스펙트비가 높은 것이 바람직하다. 또한, 층상 규산 화합물을 함유시킴으로써, 발광 장치의 발광 특성을 방해하지 않고, 우수한 가스 배리어성을 얻을 수 있다.
제12 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 프라이머층(250)은, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유한다. 프라이머층(250)에 포함되는 화합물은, 절연성을 확보하는 관점에서, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm이며, 체적 저항율의 측정에서의 기술적 한계 및 실용성을 고려하여 체적 저항율의 상한은 1016 Ω·cm로 할 수 있다. 절연성을 높이는 관점에서, 상기 화합물은, 체적 저항율이 1012∼1016 Ω·cm인 것이 바람직하고, 1013∼1016 Ω·cm인 것이 더욱 바람직하다. 화합물의 체적 저항율이란, 측정 대상인 화합물을 동 전극 부착 기판에 도포하고, 150℃에서 3시간 건조시켜 얻어지는 체적 저항율 측정 시험편에 대하여, JIS(C2139)에 따라 측정되는 값을 의미한다.
제12 실시형태에 있어서, 프라이머층(250)에 함유되는 상기 화합물은, 그 유연성에 의해 접착성을 얻는 관점에서, 선팽창 계수가 180 ppm∼450 ppm인 것이 바람직하다. 유연성에 의한 접착성을 확보하는 것이 용이하게 되고, 또한 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지 수지에 의해, 상기 화합물에 변형이 생기는 것을 억제할 수 있다. 유연성에 의한 접착성을 높이는 관점에서, 상기 화합물의 선팽창 계수는, 200 ppm∼450 ppm이 보다 바람직하고, 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지 수지와의 접착 신뢰성을 높이는 관점에서, 200 ppm∼350 ppm이 더욱 바람직하다. 화합물의 선팽창 계수란, JIS(K7197) 「플라스틱의 열 기계 분석에 의한 선팽창 계수 시험 방법」에 의한 것으로 TMA(Thermal Mechanical Analysis)에 따라 측정되는 값을 의미한다.
제12 실시형태에 있어서, 프라이머층(250)에 함유되는 화합물은, 광의 인출 효율의 관점에서, 주로 조명용으로 사용되는 청색 발광 다이오드의 중심 파장인 450 ㎚에 대한 광투과율이, 프라이머층(250)의 1 ㎜ 두께로 환산한 값으로서, 80∼100 %인 것이 바람직하다. 보다 고휘도의 발광 다이오드로의 적용성의 관점에서, 상기 화합물의 광투과율은, 85∼100 %가 보다 바람직하고, 90∼100 %가 더욱 바람직하다. 상기 화합물의 광투과율은, PET 필름 상에 도포한 규산 화합물을 분광 광도계(UV-Vis)에 의해 측정하여 얻어지는 값을 의미한다.
제11 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 2층으로 이루어지는 변색 방지막 중, 제2 규산 화합물을 함유하는 프라이머층(250)으로서는, 접착성 및 절연성을 가지는 층이 바람직하다. 프라이머층(250)은, 후술하는 본 실시형태의 제1 은용 표면 처리제의 B액으로 형성할 수 있다.
제12 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 2층으로 이루어지는 변색 방지막 중, 프라이머층(250)으로서는, 접착성 및 절연성을 가지는 층이 바람직하다. 프라이머층(250)은, 후술하는 본 실시형태의 제2 은용 표면 처리제의 B액으로 형성할 수 있다.
프라이머층(250)의 막 두께는, 접착성의 관점에서 10 ㎚∼1000 ㎚가 바람직하고, 내수성의 관점에서 30 ㎚∼1000 ㎚가 보다 바람직하다. 가스 배리어층의 가스 배리어성을 효과적으로 발현시키는 관점에서 30∼500 ㎚가 더욱 바람직하다.
제12 실시형태에 따른 발광 장치의 경우, 막 두께의 조정은, 예를 들면, 은용 표면 처리제에서의 용매의 함유량을 변경하여 상기 소정의 체적 저항율을 가지는 화합물의 농도를 적절하게 조정함으로써 행할 수 있다. 또한, 은용 표면 처리제의 적하량 및 적하 횟수에 의해서도 막 두께를 조정할 수 있다.
제11 및 제12 실시형태에 있어서는, 프라이머층(250) 상에 가스 배리어층(252)을 적층함으로써, 투명성을 확보하면서, 변색 방지막(260)의 내수성 및 은 도금층(216)으로의 접착력을 향상시킬 수 있는 동시에, 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지부(240)와 리플렉터(220)의 내주면(220a)의 사이의 박리를 억제할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 은용 표면 처리제에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 따른 제1 은용 표면 처리제(이하, 경우에 따라 「제1 은용 표면 처리제」라고도 함)는, 층상 규산 화합물을 함유하는 A액(이하, 「A액」이라고도 함)과, 층상 규산 화합물 이외의 제2 규산 화합물을 함유하는 B액(이하, 「B액」이라고도 함)의 2종류의 액을 가진다.
본 실시형태에 따른 제2 은용 표면 처리제(이하, 경우에 따라 「제2 은용 표면 처리제」라고도 함)는, 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 함유하는 A액(이하, 「A액」이라고도 함)과, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유하는 B액(이하, 「B액」이라고도 함)의 2종류의 액을 포함한다.
본 실시형태에 따른 표면 처리제의 대상인 은에는, 은 합금 및 도금 은도 포함된다.
본 실시형태의 제1 은용 표면 처리제에 의하면, B액에 의해 은의 표면 상에 프라이머층(250)을 형성하고, A액에 의해 프라이머층(250) 상에 가스 배리어층(252)을 형성함으로써, 이들 2층으로 구성되는 변색 방지막(260)을 형성할 수 있다. 가스 배리어층(252)에 있어서는, 편평한 판형 형상을 가지는 층상 규산 화합물이 적층되는 것에 의해, 예를 들면, 황화 수소 등의 가스에 대한 가스 차폐성을 발현시킬 수 있고, 은의 표면, 특히 은 증착면에 우수한 내변색성을 부여할 수 있다. 또한, 제2 규산 화합물을 함유하는 프라이머층(250)을 가스 배리어층(252)의 베이스부로서 은 도금층의 표면 상에 형성함으로써, 변색 방지막(260)의 내수성 및 은으로의 접착력을 향상시킬 수 있고, 또한, 발광 장치의 피복, 봉지 등에 사용되는 투명 봉지 수지와의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
상기한 효과를 얻을 수 있는 이유를 본 발명자들은 하기와 같이 고려하고 있다. 층상 규산 화합물은, 판형 형상을 가지고, 물 또는 물과 알코올 등의 용매와의 혼합 용매에 의해 팽윤되어 용매에 분산되는 성질을 가진다. 본 실시형태의 은용 표면 처리제에 의하면, 은의 표면 상에 B액을 도포한 후, 건조함으로써 프라이머층을 형성하고, 그 위에 층상 규산 화합물을 포함하는 A액을 도포한 후, 용매를 제거함으로써, 층상 규산 화합물의 입자를 프라이머층 상에 적층할 수 있다. 이로써, 은의 변색 요인인 대기 중의 가스(예를 들면, 황화 수소 가스)의 차폐성이 우수한 막을 형성할 수 있고, 그리고, 또한 그 막은 프라이머층에 의해 내수성, 접착성, 내크랙성이 향상될 수 있는 것으로 본 발명자들은 여기고 있다.
본 실시형태의 제2 은용 표면 처리제에 의하면, B액에 의해 은의 표면 상에 프라이머층(250)을 형성하고, A액에 의해 프라이머층(250) 상에 가스 배리어층(252)을 형성함으로써, 이들 2층으로 구성되는 변색 방지막(260)을 형성할 수 있다. 가스 배리어층(252)은 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 포함하는 것에 의해, 예를 들면, 황화 수소 등의 가스에 대한 가스 차폐성을 발현시킬 수 있고, 은의 표면, 특히 은 증착면에 우수한 내변색성을 부여할 수 있다. 또한, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유하는 프라이머층(250)을 가스 배리어층(252)의 베이스부로 하여, 은 도금층의 표면 상에 형성함으로써, 변색 방지막(260)의 절연 신뢰성, 내수성 및 은으로의 접착력을 향상시킬 수 있고, 또한, 발광 장치의 피복, 봉지 등에 사용되는 투명 봉지 수지와의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
가스 배리어층이, 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물로서, 층상 규산 화합물을 포함하는 경우에는, 편평한 판형 형상을 가지는 층상 규산 화합물이 적층되는 것에 의해, 가스 차폐성를 더욱 고도로 발현시킬 수 있고, 은의 표면, 특히 은 증착면에 우수한 내변색성을 부여할 수 있다.
상기한 효과를 얻을 수 있는 이유를 본 발명자들은 하기와 같이 고려하고 있다. 층상 규산 화합물은, 판형 형상을 가지고, 물 또는 물과 알코올 등의 용매와의 혼합 용매에 의해 팽윤되어 용매에 분산되는 성질을 가진다. 본 실시형태에 있어서 사용되는 은용 표면 처리제에 의하면, 은의 표면 상에 B액을 도포한 후, 건조함으로써 프라이머층을 형성하고, 그 위에 층상 규산 화합물을 포함하는 A액을 도포한 후, 용매를 제거함으로써, 층상 규산 화합물의 입자를 프라이머층 상에 적층할 수 있다. 이로써, 은의 변색 요인인 대기 중의 가스(예를 들면, 유황 가스나 황화 수소 가스)의 차폐성이 우수한 막을 형성할 수 있고, 또한 그 막은 프라이머층에 의해, 절연 신뢰성, 내수성, 내크랙성이 향상될 수 있는 것으로 본 발명자들은 여기고 있다.
제1 은용 표면 처리제에 있어서, A액에 포함되는 층상 규산 화합물로서는, 예를 들면, 스티븐사이트, 헥토라이트, 사포나이트, 몬모릴로나이트, 바이델라이트 등의 스멕타이트, 및 팽윤성 마이카가 있다. 이들은, 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
제2 은용 표면 처리제에 있어서, A액에 포함되는 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물로서는, 층상 규산 화합물을 예시할 수 있다. 층상 규산 화합물로서는, 예를 들면, 스티븐사이트, 헥토라이트, 사포나이트, 몬모릴로나이트, 바이델라이트 등의 스멕타이트, 및 팽윤성 마이카가 있다. 이들은, 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
제1 및 제2 은용 표면 처리제에 있어서, 팽윤성 마이카로서는, 예를 들면, 불소 금 운모, 칼륨 사규소 운모, 나트륨 사규소 운모, Na 테니올라이트, Li 테니올라이트 등이 있다.
상기한 화합물은, 두께 1 ㎚∼30 ㎚, 평균 장변 길이 30∼50000 ㎚의 편평한 판형 형상을 가지고, 은의 표면 상에 적층시키는 것에 의해 황화 수소 등의 가스에 대한 가스 차폐성를 더욱 유효하게 발현시킬 수 있다.
층상 규산 화합물은, 황화 수소 등에 대한 가스 차폐성의 관점에서, 평균 장변 길이가 30 ㎚ 이상 50000 ㎚ 이하인 것이 바람직하고, 100 ㎚ 이상 50000 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 100 ㎚ 이상 20000 ㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 100 ㎚ 이상 10000 ㎚ 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한, 가스 차폐성 및 은 본래의 광택을 유지하는 관점에서는, 평균 장변 길이가 100 ㎚ 이상 5000 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.
그리고, 층상 규산 화합물의 장변 길이는, 편평한 판형 형상의 입자를 수선(垂線)의 위쪽으로부터 보았을 때, 도 27에 나타낸 바와 같이 입자(300)의 외접 직사각형(310)의 장변의 길이가 최대로 될 때의 상기 장변의 길이 Lmax를 의미하고, 예를 들면, 투과형 전자 현미경 등을 사용함으로써 측정할 수 있다. 또한, 평균 장변 길이란, 투과형 전자 현미경의 가로 100㎛×세로 100㎛의 범위에서 화상 내에서의 모든 입자의 장변 길이의 값을 평균화한 수치를 말한다. 그리고, 평균 장변 길이를 자동적으로 구하는 방법으로서, 2차원 화상의 화상 해석 소프트웨어(스미토모 금속 테크놀로지 제조, 입자 해석 Ver3.5)를 사용할 수도 있다.
층상 규산 화합물의 두께는, 가스 배리어 기능을 얻는 관점에서, 1 ㎚∼30 ㎚가 바람직하고, 1 ㎚∼20 ㎚가 보다 바람직하고, 1 ㎚∼10 ㎚가 더욱 바람직하다. 상기 두께는, 원자간력 현미경(AFM), 또는 X선 소각 산란법에 의해 측정되는 값을 말한다.
제1 은용 표면 처리제에 있어서, 본 실시형태에 따른 층상 규산 화합물을 함유하는 액은, 용매를 함유할 수 있다. 용매로서는, 물을 바람직하게 사용할 수 있고, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 아세토니트릴, 디메틸술폭시드, 술포란, 포름아미드 등의 극성 용매를 사용하는 것도 가능하다. 용매는 단독으로, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 실시형태에 따른 층상 규산 화합물을 함유하는 A액에서의 고체 성분 농도는, 막형성성과 은의 변색 요인인 가스(예를 들면, 황화 수소 가스)의 차폐성의 관점에서, 0.005 질량%∼2 질량%인 것이 바람직하고, 0.01 질량%∼1.5 질량%인 것이 보다 바람직하고, 0.05 질량%∼1 질량%인 것이 더욱 바람직하다.
제2 은용 표면 처리제에 있어서, 본 실시형태에 따른 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 함유하는 A액은, 용매를 함유할 수 있다. 용매로서는, 물을 바람직하게 사용할 수 있고, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 아세토니트릴, 디메틸술폭시드, 술포란, 포름아미드 등의 극성 용매를 사용하는 것도 가능하다. 용매는 단독으로, 또는 2종 이상을 혼합으로 사용할 수 있다.
제2 은용 표면 처리제에 있어서, 본 실시형태에서 사용되는 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 함유하는 A액에서의 고체 성분 농도는, 막형성성과 은의 변색 요인인 가스(예를 들면, 황화 수소 가스)의 차폐성의 관점에서, 0.005 질량%∼2 질량%인 것이 바람직하고, 0.01 질량%∼1.5 질량%인 것이 보다 바람직하고, 0.05 질량%∼1 질량%인 것이 더욱 바람직하다.
제1 은용 표면 처리제를 구성하는 B액은, 층상 규산 화합물 이외의 제2 규산 화합물을 함유한다. 전술한 바와 같이, B액에 의해 제2 규산 화합물을 함유하는 층을 은 도금면에 형성하고, 그 위에 층상 규산 화합물을 함유하는 층을 형성함으로써, 표면 처리제로부터 형성되는 복층막은, 내수성 및 은으로의 접착력이 향상되는 것과 동시에, 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지 수지와의 접착력도 향상될 수 있다.
제1 은용 표면 처리제에 있어서, 본 실시형태에 따른 제2 규산 화합물로서는, 내수성, 내후성(耐候性), 내열성 등의 특성이나, 경도, 늘어남 등의 고무적 성질이 우수한 경화물을 형성하는 것이 바람직하다. 제2 규산 화합물로서는, 실리콘계 수지 또는 무기 유리를 사용할 수 있다.
제2 은용 표면 처리제를 구성하는 B액은, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유한다. 전술한 바와 같이, B액에 의해 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유하는 층을 은 도금면에 형성하고, 그 위에, 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 함유하는 층을 형성함으로써, 표면 처리제로부터 형성되는 복층막은, 절연성, 내수성 및 은으로의 접착력이 향상되는 것과 동시에, 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지 수지와의 접착력도 향상될 수 있다.
제2 은용 표면 처리제에 있어서, B액에 포함되는 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물로서는, 상기 층상 규산 화합물 이외의 제2 규산 화합물을 예시할 수 있다. 이 경우에, 발광 장치의 발광 특성을 방해하지 않고, 우수한 절연 신뢰성을 얻을 수 있다. 제2 규산 화합물로서는, 절연성, 내수성, 내후성, 내열성 등의 특성이나, 경도, 늘어남 등의 고무적 성질이 우수한 경화물을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 규산 화합물은, 전술한 선팽창 계수를 가지는 화합물인 것이 바람직하다. 또한, 제2 규산 화합물은, 전술한 광투과율을 만족시킬 수 있는 화합물인 것이 바람직하다. 제2 규산 화합물로서는, 실리콘계 수지 또는 무기 유리를 사용할 수 있다.
제1 및 제2 은용 표면 처리제에 있어서, 실리콘계 수지로서는, 하기의 식(1), 식(2), 식(3) 또는 식(4)으로 표시되는 구성 단위를 함유하는 수지를 사용할 수 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
또한, 상기한 실리콘계 수지는, 접착성을 부여할 수 있는 공지의 관능기를 가지고 있어도 되고, 또한 접착성을 부여할 수 있는 첨가물을 함유하고 있어도 된다.
무기 유리로서는, SiO2, LiO2, 및 하기의 식(5)을 가지는 재료를 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수 있고 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
Figure pct00005
제2 규산 화합물로서는, 내수성, 내후성, 내열성 등의 특성이나, 경도, 늘어남 등의 고무적 성질이 우수한 경화물을 형성하는 관점에서, 예를 들면, 규소-산소 결합을 주골격으로 한 실록산 결합으로 이루어지는 실리콘 고무가 바람직하다. 또한, 내열성의 관점에서, 디메틸실리콘 고무가 더욱 바람직하다.
실리콘 고무로서는, 열경화성을 가지는 실리콘 엘라스토머, 실세스퀴옥산 등의 규산 화합물을 함유하고 있어도 되고, 예를 들면, 20℃∼200℃, 1분간∼10시간의 가열 처리에 의해 경화하여 사용할 수 있다.
실리콘 고무로서는, 측쇄나 관능기로서, 메틸기, 페닐기, 메틸페닐기, 글리시딜기, 이소시아네이트기, 비닐기 등을 가지고 있어도 된다.
제1 은용 표면 처리제에 있어서, 제2 규산 화합물은, 그 유연성에 의해 접착성을 얻는 관점에서, 선팽창 계수가 180 ppm∼450 ppm인 것이 바람직하다. 전술한 범위 내이면, 유연성에 의한 접착성을 확보하는 것이 용이하게 되고, 또한 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지 수지에 의해, 규산 화합물에 변형이 생기는 것을 억제할 수 있다. 유연성에 의한 접착성을 높이는 관점에서, 제2 규산 화합물의 선팽창 계수는, 200 ppm∼450 ppm이 더욱 바람직하고, 피복 또는 봉지에 사용되는 투명 봉지 수지와의 접착 신뢰성을 높이는 관점에서, 200 ppm∼350 ppm이 더욱 바람직하다. 규산 화합물의 선팽창 계수는, JIS(K7197) 「플라스틱의 열 기계 분석에 의한 선팽창 계수 시험 방법」에 의한 것으로 TMA(Thermal Mechanical Analysis)에 따라 측정되는 값을 의미한다.
제1 은용 표면 처리제에 있어서, 제2 규산 화합물은, 절연성을 확보하는 관점에서, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 것이 바람직하다. 체적 저항율의 측정에서의 기술적 한계 및 실용성을 고려하여, 체적 저항율의 상한은, 1016 Ω·cm가 된다. 절연성을 높이는 관점에서, 제2 규산 화합물의 체적 저항율은, 1012∼1016 Ω·cm가 보다 바람직하고, 1013∼1016 Ω·cm가 더욱 바람직하다. 규산 화합물의 체적 저항율은, 규산 화합물을 동 전극 부착 기판에 도포하고, 150℃에서 3시간 건조시켜 얻어지는 체적 저항율 측정 시험편에 대하여, JIS(C2139)에 따라 측정되는 값을 의미한다.
제2 규산 화합물의 광투과율은, 주로 조명용으로 사용되는 청색 발광 다이오드의 중심 파장인 450 ㎚의 광투과율에 대하여, 1 ㎜ 두께로 환산한 광투과율이, 80∼100 %인 것이, 광의 인출 효율의 관점에서 바람직하다. 보다 고휘도의 발광 다이오드로의 적용성의 관점에서 85∼100 %가 보다 바람직하고, 90∼100 %가 더욱 바람직하다. 규산 화합물의 광투과율은, PET 필름 상에 도포한 규산 화합물을 분광 광도계(UV-Vis)에 의해 측정하여 얻어지는 값을 의미한다.
제1 및 제2 은용 표면 처리제에 있어서, 제2 규산 화합물의 경화 온도는, 발광 다이오드 소자의 내열성을 고려하여 20℃∼200℃가 바람직하고, 규산 화합물의 보존 안정성의 관점에서 40℃∼200℃가 보다 바람직하고, 생산성의 관점에서 40℃∼160℃가 더욱 바람직하다. B액으로부터 프라이머층을 형성할 때, 성막성의 관점에서, 전술한 온도의 범위 내에서 다단계로 가열할 수도 있다.
또한, 경화 시간은, 1분간∼10시간의 범위 내에서 설정할 수 있다. 생산성의 관점에서 1분간∼8시간의 범위 내가 보다 바람직하고, 프라이머층의 레벨링성의 관점에서 3분간∼8시간의 범위가 더욱 바람직하다. 경화는, 프라이머층 상에 가스 배리어층을 형성하기 전과 형성한 후로 나누어 실시할 수도 있다.
제1 은용 표면 처리제에 있어서, 본 실시형태에 따른 제2 규산 화합물을 함유하는 B액은, 용매를 함유할 수 있다. 용매는, 상기 규산 화합물의 용해성의 관점에서, 지방족 탄화수소계 용매, 방향족계 용매, 케톤계 용매, 에테르, 에스테르계 용매를 선택할 수 있다. 이와 같은 용매로서는, 예를 들면, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸 등의 포화 탄화 수소, 시클로헥산, 알킬시클로헥산 등의 환형 탄화수소 등이 있다. 그리고, 탄화수소로서는, 직쇄형, 분지형, 환형 등을 모두 사용할 수 있다. 이들을 단독으로 사용할 수 있고 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
제1 은용 표면 처리제에 있어서, 본 실시형태에 따른 제2 규산 화합물을 함유하는 B액의 용매는, 경화를 위한 가열 공정에서 증발에 의해 제거되는 것이 바람직하고, 비점(沸点)이 50℃∼200℃인 용매가 바람직하다. 비점이 200℃를 넘으면 건조성이 저하되어, 용매가 잔류하여 접착력을 저하시킬 가능성이 있다. 또한, 용매의 비점이 낮으면 인화의 위험성이 높아지기 때문에, 안전성의 관점에서 비점이 50℃ 이상인 용매가 바람직하다. 생산성의 관점에서 용매의 비점은 50℃∼160℃가 바람직하고, 경화를 위한 가열 공정의 온도 및 시간을 자유롭게 선택할 수 있는 관점에서 50℃∼120℃가 더욱 바람직하다.
구체적으로는, 본 실시형태에 따른 은용 표면 처리제 중, 제2 규산 화합물을 함유하는 B액을 은 또는 은 합금 상에 도포한 후, 용매를 제거 및/또는 경화하는 것에 의해, 은 또는 은 합금 상에 제2 규산 화합물을 포함하여 이루어지는 층(프라이머층)을 형성할 수 있다. 또한, 층상 규산 화합물을 함유하는 A액을 도포한 후, 용매를 제거함으로써 층상 규산 화합물을 포함하여 이루어지는 층(가스 배리어층)을 형성할 수 있다.
제2 은용 표면 처리제에 있어서, 본 실시형태에 있어서 사용되는 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유하는 B액은, 용매를 함유할 수 있다. 용매는, 상기 규산 화합물의 용해성의 관점에서, 지방족 탄화수소계 용매, 방향족계 용매, 케톤계 용매, 에테르, 에스테르계 용매를 선택할 수 있다. 이와 같은 용매로서는, 예를 들면, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸 등의 포화 탄화 수소, 시클로헥산, 알킬시클로헥산 등의 환형 탄화 수소 등이 있다. 그리고, 탄화 수소로서는, 직쇄형, 분지형, 환형 등을 모두 사용할 수 있다. 이들을 단독으로 사용할 수 있고 또는 2종 이상을 혼합으로 사용할 수 있다.
제2 은용 표면 처리제에 있어서, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유하는 B액의 용매는, 경화를 위한 가열 공정에서 증발에 의해 제거되는 것이 바람직하고, 비점이 50℃∼200℃인 용매가 바람직하다. 비점이 200℃를 넘으면 건조성이 저하되어, 용매가 잔류하여 접착력을 저하시킬 가능성이 있다. 또한, 용매의 비점이 낮으면 인화의 위험성이 높아지기 때문에, 안전성의 관점에서 비점이 50℃ 이상인 용매가 바람직하다. 생산성의 관점에서 용매의 비점은 50℃∼160℃가 바람직하고, 경화를 위한 가열 공정의 온도 및 시간을 자유롭게 선택할 수 있는 관점에서 50℃∼120℃가 더욱 바람직하다.
구체적으로는, 본 실시형태에 있어서 사용되는 은용 표면 처리제 중, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유하는 B액을 은 또는 은 합금 상에 도포한 후, 용매를 제거 및/또는 경화하는 것에 의해, 은 또는 은 합금 상에 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 포함하여 이루어지는 층(프라이머층)을 형성할 수 있다. 또한, 산소 투과율 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 함유하는 A액을 도포한 후, 용매를 제거함으로써 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 포함하여 이루어지는 층(가스 배리어층)을 형성할 수 있다.
본 실시형태에 따른 제1 및 제2 은용 표면 처리제의 도포 방법으로서는, 예를 들면, 바 코팅, 디핑(dipping) 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 포팅(potting) 등의 방법을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 제1 및 제2 은용 표면 처리제의 도막으로부터 용매를 제거하는 방법으로서는, 건조를 바람직하게 사용할 수 있고, 건조 온도는 실온 이상이면 특별히 한정되지 않는다. 그리고, 실온은 20∼25 ℃이다.
제1 은용 표면 처리제를 사용함으로써, 은 또는 은 합금의 표면 상에, 규산 화합물을 함유하는 층과 층상 규산 화합물을 함유하는 층을 가지는 변색 방지막을 형성할 수 있다. 이러한 막은, 예를 들면, 황화 수소 가스의 차폐성이 우수하여, 은황화 방지막으로서 기능할 수 있다.
제2 은용 표면 처리제를 사용함으로써, 은 또는 은 합금의 표면 상에, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유하는 층과, 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 함유하는 층을 가지는 변색 방지막을 형성할 수 있다. 이러한 막은, 예를 들면, 황화 수소 가스의 차폐성이 우수하여, 은황화 방지막으로서 기능할 수 있다.
본 발명은, 전술한 본 실시형태의 제1 및 제2 은용 표면 처리제에 함유되는 고체 성분으로 이루어지는 막을 구비하는 은 또는 은 합금을 제공할 수 있다. 또한, 이러한 은 또는 은 합금을 가지는 기판과, 발광 다이오드를 구비하는 발광 장치를 제공할 수 있다. 이러한 발광 장치는, 투명 수지로 봉지되어 있어도 된다. 투명 수지로서는, 실리콘 수지 등을 예로 들 수 있다. 또한, 은 또는 은 합금을 가지는 기판은, 표면에 요철 형상을 가질 수 있고, 은 또는 은 합금이 요철 형상을 가지고 있어도 된다.
다음으로, 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 공통되는 점은 한 번에 설명하고, 상이한 점은 각각 설명한다.
도 28은, 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 28에 나타낸 바와 같이, 발광 장치의 제조 방법에서는, 먼저, 기판 준비 공정(스텝 S101)으로서, 표면에 동 도금판(214)이 배선된 절연성 기체(212)를 준비하고, 은 도금층 형성 공정(스텝 S102)으로서, 동 도금판(214)의 표면에 은 도금층(216)을 형성한다.
다음으로, 리플렉터 형성 공정(스텝 S103)으로서, 기판(210)의 표면에 리플렉터(220)를 형성하고, 칩 탑재 공정(스텝 S104)으로서, 기판(210)에 청색 LED(230)를 탑재한다. 청색 LED(230)의 기판(210)으로의 탑재는, 리플렉터(220)로 에워싸인 내측 공간(222)에 있어서, 애노드 측 및 캐소드 측 중 어느 한쪽의 은 도금층(216)에 청색 LED(230)를 다이 본딩함으로써 행한다. 이로써, 청색 LED(230)가 다이 본딩재(232)를 통하여 애노드 측 및 캐소드 측 중 어느 한쪽의 은 도금층(216)과 통전되고, 또한 청색 LED(230)가 리플렉터(220)에 에워싸이고 내측 공간(222)에 수용된 상태로 된다.
다음으로, 제11 실시형태에 따른 발광 장치를 제조하는 경우에는, B액의 도포 공정(스텝 S105)으로서, 은 도금층(216)에 본 실시형태의 은용 표면 처리제 중, 제2 규산 화합물을 함유하는 B액을 도포하여 은 도금층(216)을 B액으로 덮는다.
제12 실시형태에 따른 발광 장치를 제조하는 경우에는, B액의 도포 공정(스텝 S105)으로서, 은 도금층(216)에 은용 표면 처리제 중, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유하는 B액을 도포하여 은 도금층(216)을 B액으로 덮는다.
B액의 도포 공정(스텝 S105)에서의 B액의 도포는, 예를 들면, 기판(210)의 표면측으로부터, 은용 표면 처리제를 내측 공간(222)에 적하 또는 살포함으로써 행한다. 이 때, 적어도 은 도금층(216)의 모두가 B액(M)으로 덮히도록, B액의 적하량 또는 살포량을 조절한다. 이 경우, 예를 들면, 도 29의 (a)에 나타낸 바와 같이, 은 도금층(216) 및 청색 LED(230)의 모두가 B액(M)으로 덮히도록, B액(M)을 내측 공간(222)에 적하 또는 살포할 수도 있고, 도 29의 (b)에 나타낸 바와 같이, 은 도금층(216) 및 청색 LED(230)의 모두와 리플렉터(220)의 내주면(220a)의 일부가 B액(M)으로 덮히도록, B액(M)을 내측 공간(222)에 적하 또는 살포할 수도 있고, 도 29의 (c)에 나타낸 바와 같이, 은 도금층(216), 청색 LED(230) 및 리플렉터(220)의 내주면(220a)의 모두가 B액(M)으로 덮히도록, B액(M)을 내측 공간(222)에 적하 또는 살포할 수도 있다.
다음으로, 건조 공정(스텝 S106)으로서, 은 도금층(216)에 도포한 은용 표면 처리제 중, B액의 도막을 건조시켜 은황화 방지막 중, 제2 규산 화합물을 함유하는 층(프라이머층(250))을 형성한다.
다음으로, 제11 실시형태에 따른 발광 장치를 제조하는 경우에는, A액의 도포 공정(스텝 S107)으로서, 프라이머층(250) 상에, 본 실시형태의 은용 표면 처리제 중, 층상 규산 화합물을 함유하는 A액을 도포하여, 프라이머층(250) 중 적어도 은 도금층(216)을 피복하고 있는 부분을 A액으로 덮는다.
제12 실시형태에 따른 발광 장치를 제조하는 경우에는, A액의 도포 공정(스텝 S107)으로서, 프라이머층(250) 상에, 은용 표면 처리제 중, 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 함유하는 A액을 도포하여, 프라이머층(250) 중 적어도 은 도금층(216)을 피복하고 있는 부분을 A액으로 덮는다.
A액의 도포 공정(스텝 S107)에서의 A액의 도포는, 예를 들면, 기판(210)의 표면측으로부터, 은용 표면 처리제를 내측 공간(222)에 적하 또는 살포함으로써 행한다. 적하 또는 살포의 방법은, 스텝 S105의 B액의 도포 공정과 동일하게 하여 행할 수 있다.
다음으로, 제11 실시형태에 따른 발광 장치를 제조하는 경우에는, 건조 공정(스텝 S108)으로서, 은 도금층(216)에 도포한 A액의 도막을 건조시켜 변색 방지막(260) 중, 층상 규산 화합물을 함유하는 층(가스 배리어층(252))을 형성한다.
제12 실시형태에 따른 발광 장치를 제조하는 경우에는, 건조 공정(스텝 S108)으로서, 은 도금층(216)에 도포한 A액의 도막을 건조시켜 변색 방지막(260) 중, 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 함유하는 층(가스 배리어층(252))을 형성한다.
건조 공정(스텝 S106 및 S108)은, 용매가 휘발하는 온도에서 행할 수 있고, 예를 들면, 30℃ 이상 80℃ 이하의 온도 범위로 하는 것이 바람직하고, 30℃ 이상 70℃ 이하의 온도 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 30℃ 이상 60℃ 이하의 온도 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다. 이 온도 영역을 유지하는 시간은, 예를 들면, 5분 이상으로 할 수 있고, 충분히 건조시키는 점에서, 5분 이상 1일 이하로 하는 것이 바람직하고, 생산성을 향상시키는 관점에서, 5분 이상 30분 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
이와 같이 하여 건조 공정을 행함으로써, 도 29의 (a)에 나타낸 B액(M)은, 도 30의 (a)에 나타낸 바와 같이, 은 도금층(216) 및 청색 LED(230)의 모두를 피복하는 프라이머층(250)이 되고, 도 29의 (b)에 나타낸 B액(M)은, 도 30의 (b)에 나타낸 바와 같이, 은 도금층(216) 및 청색 LED(230)의 모두와 리플렉터(220)의 내주면(220a)의 일부를 피복하는 프라이머층(250)이 되고, 도 29의 (c)에 나타낸 B액(M)은, 도 30의 (c)에 나타낸 바와 같이, 은 도금층(216), 청색 LED(230) 및 리플렉터(220)의 내주면(220a)의 모두를 피복하는 프라이머층(250)이 된다. A액의 건조에 의해 형성되는 가스 배리어층(252)에 대해서도, 마찬가지이다. 가스 배리어층(252)이 피복하는 면적은, 프라이머층(250)이 피복하는 면적보다 작은 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서는 상기한 건조 공정 후에 150℃, 30분간의 조건 하에서 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260)을 충분히 건조시키는 것이 바람직하다. 이로써, 프라이머층(250)과 가스 배리어층(252)의 층간을 좁히는 것에 의한 변색 방지성이 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 와이어 본딩 공정(스텝 S109)으로서, 청색 LED(230)와 애노드 측 및 캐소드 측 중 다른 쪽의 은 도금층(216)을 와이어 본딩한다. 이 때, 은 도금층(216)은 변색 방지막(260)으로 피복되어 있으므로, 청색 LED(230) 및 은 도금층(216)에 피복되어 있는 변색 방지막(260)을 뚫도록 와이어의 양단(兩端)을 청색 LED(230)와 은 도금층(216)에 본딩함으로써, 청색 LED(230)와 은 도금층(216)을 통전시킨다. 그리고, 변색 방지막(260)을 뚫는 것은, 예를 들면, 변색 방지막(260)의 층 두께를 조절하는 것에 의해, 와이어 본딩을 행하는 본딩 헤드의 하중을 조절하는 것에 의해, 이 본딩 헤드를 진동시키는 것 등에 의해 행할 수 있다.
다음으로, 투명 봉지 수지 충전 공정(스텝 S110)으로서, 리플렉터(220)의 내주면(220a)에 의해 형성되는 내측 공간(222)에, 형광체(242)가 함유된 투명 봉지 수지(240)를 충전한다. 이로써, 청색 LED(230) 및 은 도금층(216)이 투명 봉지 수지(240)(투명 봉지부)에 의해 봉지된다.
이와 같이 하여 투명 봉지 수지 충전 공정을 행함으로써, 도 31의 (a)에 나타낸 바와 같이, 은 도금층(216) 및 청색 LED(230)의 모두가 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260)(프라이머층(250) 및 가스 배리어층(252))으로 피복된 상태에서, 은 도금층(216) 및 청색 LED(230)가 투명 봉지 수지(240)에 의해 봉지된 발광 장치(201), 도 31의 (b)에 나타낸 바와 같이, 은 도금층(216) 및 청색 LED(230)의 모두와 리플렉터(220)의 내주면(220a)의 일부가 변색 방지막(260)으로 피복된 상태에서, 은 도금층(216) 및 청색 LED(230)가 투명 봉지 수지(240)에 의해 봉지된 발광 장치(201), 또는 도 31의 (c)에 나타낸 바와 같이, 은 도금층(216), 청색 LED(230) 및 리플렉터(220)의 내주면(220a)의 모두가 변색 방지막(260)으로 피복된 상태에서, 은 도금층(216) 및 청색 LED(230)가 투명 봉지 수지(240)에 의해 봉지된 발광 장치(201)를 얻을 수 있다.
이와 같이, 제11 실시형태에 따른 발광 장치를 발광 장치(201)로서 제조하는 경우, 본 실시형태의 제1 은용 표면 처리제(A액 및 B액)로 은 도금층(216)을 덮은 후, 은용 표면 처리제의 도막을 건조시킴으로써, 은용 표면 처리제에 포함되는 층상 규산 화합물이 적층한 가스 배리어층을 구비하는 변색 방지막(260)이 형성되어, 은 도금층(216)이 변색 방지막(260)으로 피복된다. 이로써, 은 도금층(216)을 적절하게 피복할 수 있는 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260)을 형성할 수 있다.
제12 실시형태에 따른 발광 장치를 발광 장치(201)로서 제조하는 경우, 본 실시형태의 제2 은용 표면 처리제(A액 및 B액)로 은 도금층(216)을 덮은 후, 은용 표면 처리제의 도막을 건조시킴으로써, 은용 표면 처리제에 포함되는 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물이 적층한 가스 배리어층을 구비하는 변색 방지막(260)이 형성되어, 은 도금층(216)이 변색 방지막(260)으로 피복된다. 이로써, 은 도금층(216)을 적절하게 피복할 수 있는 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260)을 형성할 수 있다.
발광 장치(201)에 설치된 리플렉터(220)의 내측 공간(222)에 본 실시형태의 은용 표면 처리제를 적하 또는 살포함으로써, 은 도금층을 덮는 변색 방지막(260)을 용이하게 형성할 수 있다.
[제13 및 제14 실시형태]
다음으로, 발광 장치의 제조 방법의 제13 및 제14 실시형태에 대하여 설명한다. 제13 및 제14 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법은, 기본적으로 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법과 동일하지만, 공정의 순서만 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법과 상이하다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법과 상이한 부분만을 설명하고, 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법과 동일한 부분의 설명을 생략한다. 그리고, 은용 표면 처리제는, 전술한 것을 사용할 수 있다.
도 33은, 제13 및 제14 실시형태에서의 발광 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 34는, 도 33의 제조 방법에 의해 제조한 발광 장치의 단면도이다.
도 33에 나타낸 바와 같이, 제13 및 제14 실시형태에 따른 발광 장치(201)의 제조 방법은, 먼저, 제11 및 제12 실시형태와 동일하게, 기판 준비 공정(스텝 S201), 은 도금층 형성 공정(스텝 S202) 및 리플렉터 형성 공정(스텝 S203)을 이 순서로 행한다. 그리고, 기판 준비 공정(스텝 S201), 은 도금층 형성 공정(스텝 S202) 및 리플렉터 형성 공정(스텝 S203)은, 제11 실시형태의 기판 준비 공정(스텝 S101), 은 도금층 형성 공정(스텝 S102) 및 리플렉터 형성 공정(스텝 S103)과 동일하다.
다음으로, B액의 도포 공정(스텝 S204)으로서, 은 도금층(216)에 B액을 도포하여 은 도금층(216)을 B액으로 덮는다. 그리고, 도포 공정(스텝 S204)은, 제11 및 제12 실시형태의 도포 공정(스텝 S105)과 동일하게 행할 수 있다.
다음으로, 건조 공정(스텝 S205)으로서, 은 도금층(216)에 도포한 B액의 도막을 건조시켜 프라이머층(250)을 형성한다. 그리고, 건조 공정(스텝 S205)은, 제11 및 제12 실시형태의 건조 공정(스텝 S106)과 동일하게 행할 수 있다.
다음으로, A액의 도포 공정(스텝 S206)으로서, 프라이머층(250) 상에 A액을 도포하여 프라이머층(250) 중 적어도 은 도금층(216)을 피복하는 부분을 A액으로 덮는다. 그리고, 도포 공정(스텝 S206)은, 제11 및 제12 실시형태의 도포 공정(스텝 S105)과 동일하게 행할 수 있다.
다음으로, 건조 공정(스텝 S207)으로서, 은 도금층(216)에 도포한 A액의 도막을 건조시켜 가스 배리어층(252)을 형성한다. 그리고, 건조 공정(스텝 S207)은, 제11 및 제12 실시형태의 건조 공정(스텝 S106)과 동일하게 행할 수 있다.
다음으로, 칩 탑재 공정(스텝 S208)으로서, 애노드 측 및 캐소드 측 중 어느 한쪽의 은 도금층(216)에 청색 LED(230)를 다이 본딩한다. 이 때, 제11 및 제12 실시형태의 와이어 본딩 공정(스텝 S109)과 동일하게, 은 도금층(216)에 피복되어 있는 변색 방지막을 뚫도록 청색 LED(230)를 은 도금층(216)에 본딩함으로써, 청색 LED(230)와 은 도금층(216)을 통전시킨다.
다음으로, 와이어 본딩 공정(스텝 S209)으로서, 청색 LED(230)와 애노드 측 및 캐소드 측 중 어느 하나 다른 쪽의 은 도금층(216)을 와이어 본딩한다. 이 때, 은 도금층(216)은 변색 방지막(260)으로 피복되어 있으므로, 제11 및 제12 실시형태의 와이어 본딩 공정(스텝 S109)과 동일하게, 은 도금층(216)에 피복되어 있는 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260)을 뚫도록 와이어의 일단을 은 도금층(216)에 본딩한다. 한편, 청색 LED(230)는 변색 방지막(260)으로 피복되어 있지 않으므로, 본딩 와이어(234)의 타단은, 통상적인 방법으로, 청색 LED(230)에 본딩할 수 있다. 이로써, 청색 LED(230)와 은 도금층(216)이 통전된다.
다음으로, 스텝 S210으로서 투명 봉지 수지 충전 공정을 행한다.
이와 같이, 제13 및 제14 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 은용 표면 처리제의 도포 공정 및 건조 공정을 거친 후에 칩 탑재 공정을 행함으로써, 도 34에 나타낸 바와 같이, 청색 LED(230)가 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260)으로 피복되지 않는 발광 장치(201)를 제조할 수 있다. 이로써, 와이어 본딩 공정에 있어서, 본딩 와이어(234)의 일단을 청색 LED(230)에 본딩할 때, 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법과 같이, 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260)을 뚫을 필요가 없어진다.
[제15 및 제16 실시형태]
다음으로, 발광 장치의 제조 방법의 제15 및 제16 실시형태에 대하여 설명한다. 제15 및 제16 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법은, 기본적으로 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법과 동일하지만, 공정의 순서만 제 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법과 상이하다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법과 상이한 부분만을 설명하고, 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법과 동일한 부분의 설명을 생략한다. 그리고, 은용 표면 처리제는, 전술한 것을 사용할 수 있다.
도 35는, 제15 및 제16 실시형태에서의 발광 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 36은, 도 35의 제조 방법에 의해 제조한 발광 장치의 단면도이다.
도 35에 나타낸 바와 같이, 제15 및 제16 실시형태에 따른 발광 장치(201)의 제조 방법은, 먼저, 제11 및 제12 실시형태와 동일하게, 기판 준비 공정(스텝 S301) 및 은 도금층 형성 공정(스텝 S302)을 이 순서로 행한다. 그리고, 기판 준비 공정(스텝 S301) 및 은 도금층 형성 공정(스텝 S302)은, 제11 및 제12 실시형태의 기판 준비 공정(스텝 S101) 및 은 도금층 형성 공정(스텝 S102)과 동일하다.
다음으로, B액의 도포 공정(스텝 S303)으로서, 은 도금층(216)에 B액을 도포하여 은 도금층(216)을 B액으로 덮는다. 이 때, 작업성의 관점에서, B액을 은 도금층(216)이 형성되어 있는 기판(210)의 표면 전체에 도포하는 것이 바람직하지만, 은 도금층(216)만을 덮도록 B액을 도포할 수도 있다.
다음으로, 건조 공정(스텝 S304)으로서, 은 도금층(216)에 도포한 B액의 도막을 건조시켜 프라이머층(250)을 형성한다. 그리고, 건조 공정(스텝 S304)은, 제11 및 제12 실시형태의 건조 공정(스텝 S106)과 동일하게 행할 수 있다.
다음으로, A액의 도포 공정(스텝 S305)으로서, 프라이머층(250) 상에 A액을 도포하여 프라이머층(250) 중 적어도 은 도금층(216)을 피복하는 부분을 A액으로 덮는다. 이 때, 작업성의 관점에서, A액을 프라이머층(250) 전체에 도포하는 것이 바람직하지만, 프라이머층(250)의 은 도금층(216)을 피복하는 부분만을 덮도록 A액을 도포할 수도 있다.
다음으로, 건조 공정(스텝 S306)으로서, 프라이머층(250) 상에 도포한 A액의 도막을 건조시켜 가스 배리어층(252)을 형성한다. 그리고, 건조 공정(스텝 S306)은, 제11 및 제12 실시형태의 건조 공정(스텝 S106)과 동일하게 행할 수 있다.
다음으로, 리플렉터 형성 공정(스텝 S307)으로서, 기판(210)의 표면에 리플렉터(220)를 형성한다. 이 때, 은용 표면 처리제(B액 및 A액)의 도포 공정(스텝 S303 및 S305)에서 기판(210)의 표면 전체에 은용 표면 처리제를 도포한 경우에는, 기판(210)의 표면을 피복하고 있는 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260)의 표면에 리플렉터(220)를 형성한다.
다음으로, 칩 탑재 공정(스텝 S308)으로서, 애노드 측 및 캐소드 측 중 어느 한쪽의 은 도금층(216)에 청색 LED(230)를 다이 본딩한다. 이 때, 제11 및 제12 실시형태의 와이어 본딩 공정(스텝 S109)과 동일하게, 은 도금층(216)에 피복되어 있는 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260)을 뚫도록 청색 LED(230)를 은 도금층(216)에 본딩함으로써, 청색 LED(230)와 은 도금층(216)을 통전시킨다.
다음으로, 와이어 본딩 공정(스텝 S309)으로서, 청색 LED(230)와 애노드 측 및 캐소드 측 중 다른 쪽의 은 도금층(216)을 와이어 본딩한다. 이 때, 은 도금층(216)은 변색 방지막(260)으로 피복되어 있으므로, 제11 및 제12 실시형태의 와이어 본딩 공정(스텝 S109)과 동일하게, 은 도금층(216)에 피복되어 있는 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260)을 뚫도록 와이어의 일단을 은 도금층(216)에 본딩한다. 한편, 청색 LED(230)는 변색 방지막(260)으로 피복되어 있지 않으므로, 본딩 와이어(234)의 타단은, 통상적인 방법으로 청색 LED(230)에 본딩할 수 있다. 이로써, 청색 LED(230)와 은 도금층(216)이 통전된다.
다음으로, 스텝 S310으로서 투명 봉지 수지 충전 공정을 행한다.
이와 같이, 제15 및 제16 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 은용 표면 처리제의 도포 공정 및 건조 공정을 거치 후 리플렉터 형성 공정 및 칩 탑재 공정을 행함으로써, 도 36에 나타낸 바와 같이, 청색 LED(230)가 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260)으로 피복되지 않는 발광 장치(201)를 제조할 수 있다. 이로써, 와이어 본딩 공정에 있어서, 본딩 와이어(234)의 일단을 청색 LED(230)에 본딩할 때, 제11 및 제12 실시형태에 따른 발광 장치의 제조 방법과 같이, 2층으로 이루어지는 변색 방지막(260)을 뚫을 필요가 없어진다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
상기 실시형태에서는, 발광 장치(201)에 본딩하는 발광 다이오드로서, 청색의 광을 발생하는 청색 LED(230)를 채용하는 것으로서 설명하였으나, 청색 이외의 광을 발생하는 발광 다이오드를 채용할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태의 발광 장치(201)는, 청색 LED(230)를 에워싸는 리플렉터(220)를 구비하는 것으로서 설명하였으나, 이와 같은 리플렉터(220)를 구비하지 않도록 할 수도 있다.
본 실시형태의 은용 표면 처리제에 의하면, 은의 변색 방지성이 우수한 변색 방지막, 특히 은의 황화 방지성이 우수한 은황화 방지막을 형성할 수 있으므로, 형광체로서 종래부터 사용되고 있는, Y2O2S:Eu(적), ZnS:Cu(녹), ZnS:Ag(청), 일본공개특허 평8-085787호 공보에 나타내는 화합물 등의 유황 함유 화합물이 이용된 발광 장치라도 충분한 내황화성을 얻을 수 있다.
본 실시형태의 은용 표면 처리제는, 전술한 발광 장치 이외에, 예를 들면, 은을 함유하는 반사 방지막을 구비하는 플라즈마 디스플레이, 액정 디스플레이 등에도 적용할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예 및 비교예에 의해, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 A1)
층상 규산 화합물로서, 평균 장변 길이 10000 ㎚의 마이카 수분산액(코프 케미컬 가부시키가이샤 제조, MEB-3)을 준비하였다. 이 마이카 수분산액 12.5 g에 증류수를 첨가하여 전체 질량 100 g으로 만든 후, 자전·공전 믹서(가부시키가이샤 신키 제조, ARE-310)를 사용하여 2000 rpm으로, 10분간, 혼합을 행하고, 2200 rpm으로, 10분간, 탈포를 행하여, 평균 장변 길이 10000 ㎚의 마이카를 1 질량% 포함하는 표면 처리제 A를 얻었다.
층상 규산 화합물의 평균 장변 길이는, 투과형 전자 현미경(일본 전자 제조, JEM-2100F)을 사용하여, 가로 100㎛×세로 100㎛의 범위의 화상 내에서의 모든 입자의 장변 길이의 값을 평균화하여 구하였다. 그리고, 각 입자의 장변 길이는, 입자의 외접 직사각형의 장변의 길이가 최대로 될 때의 상기 장변의 길이로 하였다.
제2 규산 화합물로서, 다우코닝에서 제조한 실리콘 수지(OE-6370M) 1 g에 노멀 헵탄 99 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하고, 제2 규산 화합물을 1 질량% 포함하는 표면 처리제 B를 조제하였다.
<평가용 은 기판의 제작>
소다 유리제의 슬라이드 유리에 두께 100 ㎚의 은이 증착된 은 기판 상에, wet 두께 12㎛의 바 코터를 사용하여, 전술한 바와 같이 하여 얻어진 제2 규산 화합물 1 질량%를 포함하는 표면 처리제 B를 도포한 후, 22℃에서 30분간 정치하여 용매를 제거하고, 150℃에서 1 시간의 가열 처리를 행하였다. 그리고, 전술한 바와 같이 하여 얻어진 층상 규산 화합물 1 질량%를 포함하는 표면 처리제 A를 도포하고, 22℃에서 12시간 정치하여 용매를 제거하여, 프라이머층, 및 가스 배리어층(마이카 막)을 표면에 구비하는 은 기판(평가용 은 기판)을 얻었다. 그리고, wet 두께란, 용매를 제거하기 전의 표면 처리제의 도포 직후의 두께이다.
<평가용 발광 장치의 제작>
에노모토 가부시키가이샤에서 제조한 3528 사이즈의 LED용 리드 프레임(lead frame)(OP4)에, 발광 파장 467.5 ㎚∼470 ㎚, 용량 3.7μL의 발광 다이오드를 금 와이어로 접속하고, 발광 장치를 제작하였다. 그 후, 발광 다이오드 상에 전술한 바와 같이 하여 얻어진 제2 규산 화합물을 1 질량% 포함하는 표면 처리제 B(제2 규산 화합물층 형성 재료)를 스포이트로 0.03 mL 적하하고, 22℃에서 30분간 정치하여 용매를 제거하고, 150℃에서 1 시간의 가열 처리를 행하였다. 그 후, 표면 처리제 A를 스포이트로 0.03 mL 적하하고, 22℃에서 12시간 정치하여 용매를 제거하여, 은 도금 기판 상에 프라이머층 및 가스 배리어층을 구비하는 발광 장치를 얻었다. 그 후, 150℃에서 1 시간의 가열 처리를 행한 후, 다우코닝에서 제조한 투명 실리콘 봉지재(OE-6631)를 사용하여 봉지하고, 150℃에서 5 시간의 열처리에 의해, 경화함으로써 평가용 발광 장치를 얻었다. 도 37은, 실시예에 있어서 은용 표면 처리제를 사용하여 형성한 은황화 변색 방지막의 일례에 대하여 촬영한 재(材)의 단면 TEM 사진이다.
<표면 처리제를 도포한 은 기판의 황화 수소 가스 내성 평가>
먼저, 전술한 바와 같이 하여 얻어진 평가용 은 기판의 파장 550 ㎚의 가시광 반사율을, 분광 광도계(일본 분광, V-570)를 사용하여 측정하여, [황화 수소 폭로 전 반사율]로 하였다. 다음으로, 평가용 은 기판을, 10 ppm 황화 수소 가스 기류, 40℃, 90%RH(상대 습도) 중에 96시간 정치한 후, 파장 550 ㎚의 가시광 반사율을 측정하여, [황화 수소 폭로 후 반사율]로 하였다.
[황화 수소 폭로 전 반사율]-[황화 수소 폭로 후 반사율]=[반사 저하율]로 하고, 반사 저하율을 구하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
<표면 처리제를 도포한 발광 장치의 황화 수소 가스 내성 평가>
평가용 발광 장치를 순(順)전류 20 mA, 순전압 3.3 V로 발광시키고, 멀티 측광계(오오츠카전자 가부시키가이샤, MCPD-3700)를 사용하여 노광 시간 30 ms로 발광 강도를 측정하여, [황화 수소 폭로 전 발광 강도]로 하였다. 다음으로, 평가용 발광 장치를, 10 ppm 황화 수소 가스 기류, 40℃, 90%RH(상대 습도) 중에 96시간 정치한 후, 순전류 20 mA, 순전압 3.3 V로 발광시키고, 멀티 측광계를 사용하여 노광 시간 30 ms로 발광 강도를 측정하여, [황화 수소 폭로 후 발광 강도]로 하였다. ([황화 수소 폭로 후 발광 강도]/[황화 수소 폭로 전 발광 강도])×100=[발광 강도 유지율]로 하고, 발광 강도 유지율을 구하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
<표면 처리제를 도포한 발광 장치의 절연 신뢰성 평가>
평가용 발광 장치를 순전류 20 mA, 순전압 3.3 V로 발광시키고, 멀티 측광계(오오츠카전자 가부시키가이샤, MCPD-3700)를 사용하여 노광 시간 30 ms로 발광 강도를 측정하여, [시험 전 발광 강도]로 하였다. 평가용 발광 장치를 순전류 20 mA, 순전압 3.3 V로 발광시키면서, 85℃, 85%RH(상대 습도) 중에 50시간 정치한 후, 육안으로 관찰했다. 또한, 순전류 20 mA, 순전압 3.3 V로 발광시키고, 멀티 측광계(오오츠카전자 가부시키가이샤, MCPD-3700)를 사용하여 노광 시간 30 ms로 발광 강도를 측정하여, [시험 후 발광 강도]로 하였다. 육안 관찰에 의해, 전기 화학적 마이그레이션의 발생에 의한 전극 사이의 변색이 있고, ([시험 후 발광 강도]/[시험 전 발광 강도])×100=[발광 강도 유지율]로서 구하였다. 전극 사이의 변색이 확인되어 발광 강도 유지율이 97% 이하인 경우를 불량으로서 "×"로 평가하고, 전극 사이의 변색이 전혀 없어, 발광 강도 유지율이 100%인 경우를 양호로서 "○"로 평가했다. 육안 관찰에 의해, 전극 간에 다소 변색이 인정되었지만 발광 강도 유지율이 97%를 초과하는 경우를 허용으로서 "△"으로 평가했다. 결과를 표 1에 나타내었다.
<표면 처리제를 도포한 발광 장치의 접착성 평가: 레드 잉크 시험>
평가용 발광 장치를, 만년필용 병 잉크 적(PILOT사 제조, INK30R)에 25℃에서 24시간 침지한 후, 인출하고 수세(水洗)했다. 실체 현미경을 사용하여, 잉크에 의한 착색의 유무를 관찰하고, 잉크의 스며듬에 의한 적색의 착색이 없는 경우를 접착성 양호로서 "○"로 판정하고, 있는 경우를 접착성 불량으로서 "×"로 판정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
<박리 시험용 발광 장치의 제작>
에노모토 가부시키가이샤에서 제조한 3528 사이즈의 LED용 리드 프레임(OP4)에, 발광 파장 467.5 ㎚∼470 ㎚, 용량 3.7μL의 발광 다이오드를 금 와이어로 접속하고, 발광 장치를 제작하였다. 그 후, 발광 다이오드 상에 전술한 바와 같이 하여 얻어진 제2 규산 화합물을 1 질량% 포함하는 표면 처리제 B(제2 규산 화합물층 형성 재료)를 스포이트로 0.03 mL 적하하고, 22℃에서 30분간 정치하여 용매를 제거하고, 150℃에서 1 시간의 가열 처리를 행하였다. 그 후, 표면 처리제 A를 스포이트로 0.03 mL 적하하고, 22℃에서 12시간 정치하여 용매를 제거하여, 은 도금 기판 상에 프라이머층 및 가스 배리어층을 구비하는 발광 장치를 얻었다. 그 후, 150℃에서 1 시간의 가열 처리를 행한 후, 다우코닝에서 제조한 투명 실리콘 봉지재(OE-6631)를 사용하여 봉지하고, Quad Group사에서 제조한 φ1.8 ㎜ 구리제 스터드 핀(901070U)의 스터드 측을 봉지재 중에 수직으로 세우고, 150℃에서 5 시간의 열처리에 의해, 경화함으로써 박리 시험용 발광 장치를 얻었다.
<표면 처리제를 도포한 발광 장치의 박리 시험>
박리 시험용 발광 장치를, 로뮬루스(Romulus)제 스터드 핀 풀 시험기에 세팅하고, 1.5 N/초의 속도로 박리하고, 박리력을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pct00006
(실시예 A2)
평균 장변 길이 1000 ㎚의 마이카(토피공업 가부시키가이샤 제조, NTS-5)를 사용하였고, 이 마이카 1 g에 증류수를 첨가하여 전체 중량을 100 g으로 한 점 이외에는 실시예 A1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 A1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 A3)
평균 장변 길이 500 ㎚의 마이카(토피공업 가부시키가이샤 제조, NHT-B2)를 사용하였고, 이 마이카 1 g에 증류수를 첨가하여 전체 중량을 100 g으로 한 점 이외에는 실시예 A1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 A1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 A4)
평균 장변 길이 5000 ㎚의 몬모릴로나이트(쿠니미네공업 가부시키가이샤 제조, 쿠니피어F)를 사용하였고, 이 몬모릴로나이트 1 g에 증류수를 첨가하여 전체 중량을 100 g으로 한 점 이외에는 실시예 A1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 A1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 A5)
평균 장변 길이 2000 ㎚의 몬모릴로나이트(쿠니미네공업 가부시키가이샤 제조, 쿠니피어F)를 사용하였고, 이 몬모릴로나이트 1 g에 증류수를 첨가하여 전체 중량을 100 g으로 한 점 이외에는 실시예 A1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 A1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 A6)
평균 장변 길이 1000 ㎚의 몬모릴로나이트(쿠니미네공업 가부시키가이샤 제조, 쿠니피어F)를 사용하였고, 이 몬모릴로나이트 1 g에 증류수를 첨가하여 전체 중량을 100 g으로 한 점 이외에는 실시예 A1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 A1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 A7)
제2 규산 화합물로서 리튬 실리케이트(닛산 화학 가부시키가이샤 제조, LSS35) 0.01 g을 사용한 점 이외에는 실시예 A1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 A1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 A8)
제2 규산 화합물로서 폴리실라잔 20% 용액(AZ Electronic Materials 제조, NL120A-20) 1 g을 탈수 디부틸에테르 39 g에 용해한 것을 제2 규산 화합물로서 사용한 점 이외에는 실시예 A1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 A1과 동일한 평가를 행하였다.
(실시예 A9)
제2 규산 화합물로서 폴리실라잔 20% 용액(AZ Electronic Materials 제조, NAX120-20) 3 g을 탈수 디부틸에테르 17 g에 용해한 것을 제2 규산 화합물로서 사용한 점 이외에는 실시예 A1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 A1과 동일한 평가를 행하였다.
(비교예 A1)
표면 처리제를 사용하지 않고 은 기판 및 발광 장치를 제작하고, 실시예 A1과 동일한 평가를 행하였다.
(비교예 A2)
층상 규산 화합물을 포함하는 표면 처리제 A를 사용하지 않고 은 기판 및 발광 장치를 제작하고, 실시예 A1과 동일한 평가를 행하였다.
(비교예 A3)
제2 규산 화합물을 포함하는 표면 처리제 B를 사용하지 않고 은 기판 및 발광 장치를 제작하고, 실시예 A1과 동일한 평가를 행하였다.
층상 규산 화합물은, 초음파 분산기로 파쇄하여, 평균 장변 길이를 소정의 크기로 조정하여 사용하였다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 A1∼A9에서는, 은 기판의 황화 수소 가스 내성, 발광 다이오드의 황화 수소 가스 내성을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 발광 다이오드를 사용한 발광 장치에 바람직한 접착성을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
(실시예 B1)
층상 규산 화합물로서, 평균 장변 길이 10000 ㎚의 마이카 수분산액(코프 케미컬 가부시키가이샤 제조, MEB-3)을 준비하였다. 이 마이카 수분산액 12.5 g에 증류수를 첨가하여 전체 질량 100 g으로 한 후, 자전·공전 믹서(가부시키가이샤 신키 제조, ARE-310)를 사용하여 2000 rpm으로 10분간, 혼합을 행하고, 2200 rpm으로 10분간, 탈포를 행하여, 평균 장변 길이 10000 ㎚의 운모를 1 질량% 포함하는 표면 처리제 A를 얻었다.
층상 규산 화합물의 평균 장변 길이는, 투과형 전자 현미경(일본 전자 제조, JEM-2100F)을 사용하여, 가로 100㎛×세로 100㎛의 범위의 화상 내에서의 모든 입자의 장변 길이의 값을 평균화하여 구하였다. 그리고, 각 입자의 장변 길이는, 입자의 외접 직사각형의 장변의 길이가 최대로 될 때의 상기 장변의 길이로 하였다.
제2 규산 화합물로서, 다우코닝에서 제조한 실리콘 수지(OE-6370M) 3 g에 노멀 헵탄 97 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하고, 제2 규산 화합물을 1 질량% 포함하는 표면 처리제 B를 조제하였다.
<평가용 은 기판의 제작>
소다 유리제의 슬라이드 유리에 두께 100 ㎚의 은을 증착한 은 기판 상에, wet 두께 12㎛의 바 코터를 사용하여, 전술한 바와 같이 하여 얻어진 제2 규산 화합물을 3 질량% 포함하는 표면 처리제 B를 도포한 후, 22℃에서 30분간 정지하여 용매를 제거하고, 150℃에서 1 시간의 가열 처리를 행하였다. 그리고, 전술한 바와 같이 하여 얻어진 층상 규산 화합물을 1 질량% 포함하는 표면 처리제 A를 도포하고, 22℃에서 12시간 정치하여 용매를 제거하여, 프라이머층, 및 가스 배리어층을 표면에 구비하는 은 기판(평가용 은 기판)을 얻었다. 그리고, wet 두께란, 용매를 제거하기 전의 표면 처리제의 도포 직후의 두께이다.
<평가용 발광 장치의 제작>
에노모토 가부시키가이샤에서 제조한 3528 사이즈의 LED용 리드 프레임(OP4)에, 발광 파장 467.5 ㎚∼470 ㎚, 용량 3.7μL의 발광 다이오드를 금 와이어로 접속하고, 발광 장치를 제작하였다. 그 후, 발광 다이오드 상에 전술한 바와 같이 하여 얻어진 제2 규산 화합물을 3 질량% 포함하는 표면 처리제 B(제2 규산 화합물층 형성 재료)를 스포이트로 0.03 mL 적하하고, 22℃에서 30분 정치하여 용매를 제거하고, 150℃에서 1 시간의 가열 처리를 행하였다. 그 후, 표면 처리제 A를 스포이트로 0.03 mL 적하하고, 22℃에서 12시간 정치하여 용매를 제거하여, 은 도금 기판 상에 프라이머층 및 가스 배리어층을 구비하는 발광 장치를 얻었다. 그 후, 150℃에서 1 시간의 가열 처리를 행한 후, 다우코닝에서 제조한 투명 실리콘 봉지재(OE-6631)를 사용하여 봉지하고, 150℃에서 5시간, 열처리를 행하고, 경화함으로써 평가용 발광 장치를 얻었다. 도 37은, 실시예에 있어서 은용 표면 처리제를 사용하여 형성한 은황화 변색 방지막의 일례에 대하여 촬영한 재의 단면 TEM 사진이다.
<표면 처리제를 도포한 은 기판의 황화 수소 가스 내성 평가>
먼저, 전술한 바와 같이 하여 얻어진 평가용 은 기판의 파장 550 ㎚의 가시광 반사율을, 분광 광도계(일본 분광, V-570)를 사용하여 측정하여, [황화 수소 폭로 전 반사율]로 하였다. 다음으로, 평가용 은 기판을, 10 ppm 황화 수소 가스 기류, 40℃, 90%RH(상대 습도) 중에 96시간 정치한 후, 파장 550 ㎚의 가시광 반사율을 측정하여, [황화 수소 폭로 후 반사율]로 하였다.
[황화 수소 폭로 전 반사율]-[황화 수소 폭로 후 반사율]=[반사 저하율]로 하고, 반사 저하율을 구하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
<표면 처리제를 도포한 발광 장치의 황화 수소 가스 내성 평가>
평가용 발광 장치를 순전류 20 mA, 순전압 3.3 V로 발광시키고, 멀티 측광계(오오츠카전자 가부시키가이샤, MCPD-3700)를 사용하여 노광 시간 30 ms로 발광 강도를 측정하여, [황화 수소 폭로 전 발광 강도]로 하였다. 다음으로, 평가용 발광 장치를, 10 ppm 황화 수소 가스 기류, 40℃, 90%RH(상대 습도) 중에 96시간 정치한 후, 순전류 20 mA, 순전압 3.3 V로 발광시키고, 멀티 측광계를 사용하여 노광 시간 30 ms로 발광 강도를 측정하여, [황화 수소 폭로 후 발광 강도]로 하였다. ([황화 수소 폭로 후 발광 강도]/[황화 수소 폭로 전 발광 강도])×100=[발광 강도 유지율]로 하고, 발광 강도 유지율을 구하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
<표면 처리제를 도포한 발광 장치의 절연 신뢰성 평가>
평가용 발광 장치를 순전류 20 mA, 순전압 3.3 V로 발광시키고, 멀티 측광계(오오츠카전자 가부시키가이샤, MCPD-3700)를 사용하여 노광 시간 30 ms로 발광 강도를 측정하여, [시험 전 발광 강도]로 하였다. 평가용 발광 장치를 순전류 20 mA, 순전압 3.3 V로 발광시키면서, 85℃, 85%RH(상대 습도) 중에 50시간 정치한 후, 육안으로 관찰했다. 또한, 순전류 20 mA, 순전압 3.3 V로 발광시키고, 멀티 측광계(오오츠카전자 가부시키가이샤, MCPD-3700)를 사용하여 노광 시간 30 ms로 발광 강도를 측정하여, [시험 후 발광 강도]로 하였다. 육안 관찰에 의해, 전기 화학적 마이그레이션의 발생에 의한 전극 사이의 변색이 있고, ([시험 후 발광 강도]/[시험 전 발광 강도])×100=[발광 강도 유지율]로서 구하였다. 전극 사이의 변색이 확인되어 발광 강도 유지율이 97% 이하인 경우를 불량으로서 "×"로 평가하고, 전극 사이의 변색이 전혀 없어, 발광 강도 유지율이100%인 경우를 양호로서 "○"로 평가했다. 육안 관찰에 의해, 전극 간에 다소 변색이 인정되지만 발광 강도 유지율이 97%를 초과하는 경우를 허용으로서 "△"으로 평가했다. 결과를 표 2에 나타내었다.
<표면 처리제를 도포한 발광 장치의 접착성 평가: 레드 잉크 시험>
평가용 발광 장치를, 만년필용 병 잉크 적(PILOT사 제조, INK30R)에 25℃에서 24시간 침지한 후, 인출하고 수세하고, 실체 현미경을 사용하여, 잉크에 의한 착색의 유무를 관찰했다. 잉크의 스며듬에 의한 적색의 착색이 없는 경우를 접착성 양호로서 "○"로 판정하고, 착색이 있는 경우를 접착성 불량으로서 "×"로 판정하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
<박리 시험용 발광 장치의 제작>
에노모토 가부시키가이샤에서 제조한 3528 사이즈의 LED용 리드 프레임(OP4)에, 발광 파장 467.5 ㎚∼470 ㎚, 용량 3.7μL의 발광 다이오드를 금 와이어로 접속하고, 발광 장치를 제작하였다. 그 후, 발광 다이오드 상에 전술한 바와 같이 하여 얻어진 제2 규산 화합물을 3 질량% 포함하는 표면 처리제 B(제2 규산 화합물층 형성 재료)를 스포이트로 0.03 mL 적하하고, 22℃에서 30분 정치하여 용매를 제거하고, 150℃에서 1 시간의 가열 처리를 행하였다. 그 후, 표면 처리제 A를 스포이트로 0.03 mL 적하하고, 22℃에서 12시간 정치하여 용매를 제거하여, 은 도금 기판 상에 제2 규산 화합물층 및 운모 막을 구비하는 발광 장치를 얻었다. 그 후, 150℃에서 1 시간의 가열 처리를 행한 후, 다우코닝에서 제조한 투명 실리콘 봉지재(OE-6631)를 사용하여 봉지하고, Quad Group사에서 제조한 φ1.8 ㎜ 구리제 스터드 핀(901070U)의 스터드 측을 봉지재 중에 수직으로 세우고 150℃에서 5 시간의 열처리에 의해, 경화함으로써 박리 시험용 발광 장치를 얻었다. 결과를 표 2에 나타내었다.
<표면 처리제를 도포한 발광 장치의 박리 시험>
박리 시험용 발광 장치를, 로뮬루스제 스터드 핀 풀 시험기에 세팅하고, 1.5 N/초의 속도로 박리하고, 박리력을 측정하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure pct00007
[표 3]
Figure pct00008
(실시예 B2)
평균 장변 길이 1000 ㎚의 마이카(토피공업 가부시키가이샤 제조, NTS-5)를 사용하였고, 이 마이카 1 g에 증류수를 첨가하여 전체 중량을 100 g으로 한 점 이외에는 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
(실시예 B3)
평균 장변 길이 500 ㎚의 마이카(토피공업 가부시키가이샤 제조, NHT-B2)를 사용하였고, 이 마이카 1 g에 증류수를 첨가하여 전체 중량을 100 g으로 한 점 이외에는 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
(실시예 B4)
평균 장변 길이 5000 ㎚의 몬모릴로나이트(쿠니미네공업 가부시키가이샤 제조, 쿠니피어F)를 사용하였고, 이 몬모릴로나이트 1 g에 증류수를 첨가하여 전체 중량을 100 g으로 한 점 이외에는 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
(실시예 B5)
평균 장변 길이 2000 ㎚의 몬모릴로나이트(쿠니미네공업 가부시키가이샤 제조, 쿠니피어F)를 사용하였고, 이 몬모릴로나이트 1 g에 증류수를 첨가하여 전체 중량을 100 g으로 한 점 이외에는 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
(실시예 B6)
평균 장변 길이 1000 ㎚의 몬모릴로나이트(쿠니미네공업 가부시키가이샤 제조, 쿠니피어F)를 사용하였고, 이 몬모릴로나이트 1 g에 증류수를 첨가하여 전체 중량을 100 g으로 한 점 이외에는 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
(실시예 B7)
제2 규산 화합물로서, 다우코닝에서 제조한 실리콘 수지(OE-6370M) 0.05 g에 노멀 헵탄 99.5 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하여 조제한 점 이외에는, 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다.결과를 표 2에 나타내었다.
(실시예 B8)
제2 규산 화합물로서, 다우코닝에서 제조한 실리콘 수지(OE-6370M) 6 g에 노멀 헵탄 94 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하여 조제한 이외에는, 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
(실시예 B9)
제2 규산 화합물로서, 다우코닝에서 제조한 실리콘 수지(OE-6370HF) 3 g에 노멀 헵탄 97 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하여 조제한 점 이외에는, 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
(실시예 B10)
제2 규산 화합물로서, 다우코닝에서 제조한 실리콘 수지(OE-6351) 3 g에 노멀 헵탄 97 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하여 조제한 점 이외에는, 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
(실시예 B11)
제2 규산 화합물로서, 다우코닝에서 제조한 실리콘 수지(OE-6336) 3 g에 노멀 헵탄 97 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하여 조제한 점 이외에는, 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
(실시예 B12)
제2 규산 화합물로서, 다우코닝에서 제조한 실리콘 수지(EG-6301) 3 g에 노멀 헵탄 97 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하여 조제한 점 이외에는, 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
(실시예 B13)
제2 규산 화합물로서, 신에츠 화학에서 제조한 실리콘 수지(KER-2600) 3 g에 노멀 헵탄 97 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하여 조제한 점 이외에는, 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
(실시예 B14)
제2 규산 화합물로서, 다우코닝에서 제조한 실리콘 수지(OE-6630) 3 g에 노멀 헵탄 97 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하여 조제한 점 이외에는, 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
(실시예 B15)
제2 규산 화합물로서, WACKER에서 제조한 실리콘 수지(LUMISIL868) 3 g에 노멀 헵탄 97 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하여 조제한 점 이외에는, 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
(실시예 B16)
제2 규산 화합물로서, WACKER에서 제조한 실리콘 수지(LUMISIL815) 3 g에 노멀 헵탄 97 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하여 조제한 점 이외에는, 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
(실시예 B17)
제2 규산 화합물로서, 신에츠 화학에서 제조한 실리콘 수지(KER-6000) 3 g에 노멀 헵탄 97 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하여 조제한 점 이외에는, 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
(비교예 B1)
표면 처리제를 사용하지 않고 은 기판 및 발광 장치를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
(비교예 B2)
층상 규산 화합물을 포함하는 표면 처리제 A를 사용하지 않고 은 기판 및 발광 장치를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
(비교예 B3)
제2 규산 화합물의 막 두께를 8 ㎚로 한 점 이외에는, 실시예 B5와 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
(비교예 B4)
제2 규산 화합물을 포함하는 표면 처리제 B를 사용하지 않고 은 기판 및 발광 장치를 제작하고, 평균 장변 길이 1000 ㎚의 몬모릴로나이트(쿠니미네공업 가부시키가이샤 제조, 쿠니피어F)를 사용하고, 이 몬모릴로나이트 1 g에 증류수를 첨가하여 전체 중량을 100 g으로 한 점 이외에는 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
(비교예 B5)
제2 규산 화합물로서, 신에츠 화학에서 제조한 프라이머(R-3) 3 g에 아세트산 에틸 97 g을 첨가하여, 전체 중량을 100 g으로 하여 조제한 점 이외에는, 실시예 B1과 동일한 방법에 의해 표면 처리제를 제작하고, 실시예 B1과 동일한 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
층상 규산 화합물은, 초음파 분산기로 파쇄하여, 평균 장변 길이를 소정의 크기로 조정하여 사용하였다.
<산소 투과율의 측정>
표 4에 기재된 층상 규산 화합물을 5 질량%, 물을 95 질량%가 되도록 칭량·혼합하고, 자전·공전 믹서(가부시키가이샤 신키 제조, ARE-310)를 사용하여 2000 rpm으로 10분 혼합하고, 2200 rpm으로 10분 탈포를 행하였다.
이접착층이 부착된 PET 필름(도요보 제조, A4300-125) 상에, wet 두께 100㎛의 바 코터를 사용하여, 전술한 바와 같이 하여 얻어진 층상 규산 화합물 5 질량%의 표면 처리제를 도포헌 후, 22℃에서 12시간 정치하여 용매를 제거하여, 층상 규산 화합물막을 표면에 구비하는 PET 필름을 얻었다. JIS K7126-1(GC법)에 준거하여 층상 규산 화합물 막을 표면에 구비하는 PET 필름의 산소 투과율을 측정하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
<체적 저항율 의 측정>
표 5에 기재된 제2 규산 화합물 3 g을 동 전극 부착 기판에 도포하고, 150℃에서 3시간 건조시켜, 체적 저항율 측정 시험편으로 하였다. JIS(C2139)에 준거하여 체적 저항율을 측정하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.
[표 4]
Figure pct00009
[표 5]
Figure pct00010
표 2 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 B1∼B17에서는, 은 기판의 황화 수소 가스 내성, 발광 다이오드의 황화 수소 가스 내성을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 발광 다이오드를 사용한 발광 장치에 바람직한 접착성을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 양호한 절연 신뢰성을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
1∼4: 광 반도체 장치, 10: 기판, 10a: 표면, 12: 기체, 14: 동 도금판, 16: 은 도금층, 20: 리플렉터(광 반사부), 20a: 광 반사면, 20b: 정상면, 20c: 외주면, 20d: 상단부, 22: 내측 공간, 30: 청색 발광 다이오드, 32: 다이 본딩재, 34: 본딩 와이어, 40: 투명 봉지부, 42: 형광체, 44: 투명 봉지 수지, 50: 가스 배리어층, 60: 프라이머층, 60a: 프라이머층 반사면부, 63: 프라이머층, 63a: 프라이머층 반사면부, 63b: 선단면, 64: 프라이머층, 64a: 프라이머층 반사면부, 64b: 프라이머층 정상면부, L: 점토 희석액, M: 프라이머 희석액, U: 노출부.
101∼106: 광 반도체 장치, 108: 중간 부품, 110: 기판, 110a: 표면, 112: 기체, 114: 동 도금판, 116: 은 도금층, 120: 리플렉터(광 반사부), 120a: 광 반사면, 120b: 정상면, 120c: 외주면, 122: 내측 공간, 124: 개구, 130: 청색 발광 다이오드(발광 다이오드), 132: 다이 본딩재, 134: 본딩 와이어, 140: 투명 봉지부, 142: 형광체, 150: 가스 배리어층, 151: 가스 배리어층, 152: 제2 가스 배리어층, 153: 제2 가스 배리어층, 153a: 광 반사면 복부, 153b: 본딩 와이어 복부, 154: 제2 가스 배리어층, 154a: 광 반사면 복부, 154b: 본딩 와이어 복부, 155: 가스 배리어층, 160: 프라이머층, L: 점토 희석액.
201: 발광 장치, 210: 기판, 210a: 기판의 표면, 212: 기체, 214: 동 도금판, 216: 은 도금층, 220: 리플렉터(광 반사부), 220a: 내주면(광 반사면), 220b: 정상면, 220c: 외주면, 222: 내측 공간, 230: 청색 LED(청색 발광 다이오드), 232: 다이 본딩재, 234: 본딩 와이어, 240: 투명 봉지 수지(투명 봉지부), 242: 형광체, 250: 제2 층(프라이머층), 252: 제1 층(가스 배리어층), 260: 복층막(변색 방지막), M: B액.

Claims (12)

  1. 표면에 은 도금층이 형성된 기판;
    상기 은 도금층에 본딩된 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드를 에워싸는 광 반사면에 의해 상기 발광 다이오드를 수용하는 내측 공간을 형성하는 광 반사부;
    상기 은 도금층을 피복하는 은황화 방지막; 및
    상기 내측 공간에 충전되어 상기 발광 다이오드를 봉지(封止)하는 투명 봉지부를 포함하고,
    상기 은황화 방지막은,
    점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층과, 상기 가스 배리어층의 하층에 배치되고 접착성을 가지는 프라이머층을 포함하고,
    상기 투명 봉지부와 상기 프라이머층이 접촉되어 있는, 광 반도체 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프라이머층은, 상기 광 반사면 상에 형성되어 있고,
    상기 가스 배리어층은, 상기 광 반사면 상에 있어서 상기 프라이머층의 일부에 적층되어 있고,
    상기 투명 봉지부는, 상기 광 반사면 상의, 상기 가스 배리어층이 상기 프라이머층에 적층되어 있지 않은 위치에서, 상기 가스 배리어층과 접촉되어 있는, 광 반도체 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는, 청색광을 발생하는 청색 발광 다이오드인, 광 반도체 장치.
  4. 표면에 은 도금층이 형성된 기판;
    상기 은 도금층에 본딩된 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드를 에워싸는 광 반사면에 의해 상기 발광 다이오드를 수용하는 내측 공간을 형성하는 광 반사부;
    상기 내측 공간에 충전되어 상기 발광 다이오드를 봉지하는 투명 봉지부; 및
    상기 기판으로부터 이격된 위치에 형성되고, 점토에 의한 가스 배리어성을 가지는 가스 배리어층을 포함하는, 광 반도체 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가스 배리어층과 상기 기판의 사이에, 상기 투명 봉지부가 배치되어 있는, 광 반도체 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 가스 배리어층은, 상기 투명 봉지부에 매설되어 있는, 광 반도체 장치.
  7. 은 도금층을 가지는 기판과, 상기 기판 상에 탑재된 발광 다이오드와, 적어도 상기 은 도금층의 표면을 피복하는 복층막을 포함하고,
    상기 복층막이, 층상(層狀) 규산 화합물을 함유하는 제1 층과, 상기 층상 규산 화합물 이외의 제2 규산 화합물을 함유하는 제2 층을 포함하는, 발광 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 은 도금층의 표면에, 상기 제2 층과, 상기 제1 층이 이 순서로 설치되어 있는, 발광 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    투명 봉지 수지에 의해 피복 또는 봉지된, 발광 장치.
  10. 은 도금층을 가지는 기판과, 상기 기판 상에 탑재된 발광 다이오드와, 적어도 상기 은 도금층의 표면을 피복하는 복층막을 포함하고,
    상기 복층막이, 산소 투과율이 0.0001∼10 cc/m2·24h·atm인 화합물을 함유하는 제1 층과, 체적 저항율이 1010∼1016 Ω·cm인 화합물을 함유하는 제2 층을 포함하는, 발광 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 은 도금층의 표면에, 상기 제2 층과, 상기 제1 층이 이 순서로 설치되어 있는, 발광 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    투명 봉지 수지에 의해 피복 또는 봉지된, 발광 장치.
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