JP5938912B2 - 発光装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面に銀含層を有するリードを有する発光装置及びその発光装置を用いた照影装置に関する。

半導体発光素子（以下、単に「発光素子」とも称する）を用いた発光装置において、発光素子からの光に対して高い反射率を有する銀（Ａｇ）を最表面に設けたリードを電極とした樹脂パッケージが、数多く採用されている。しかしながら、Ａｇは腐食性ガス、例えば硫黄含有ガスの存在する雰囲気下において反応（硫化）し易く、これにより変色及び腐食が発生し、反射率が低下するなど、発光装置の特性を著しく低下させる。そのため、Ａｇの表面をガラスなどの無機材料を用いた保護膜で被覆する試みがなされている（例えば、特許文献１、２）

特開２００７−３２４２５６号公報 特開２００９−２２４５３６号公報

しかしながら、リードと樹脂との熱膨張係数、リードと保護膜の線膨張係数が違うため、保護膜が割れやすくなる。そして、割れた部分から硫黄含有ガスが侵入して変色や腐食が生じ易くなる。

前記課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、表面に銀含有層を有する少なくとも一対のリードが、樹脂成形体によって固定されてなり、リードの一部が露出する底面を有する凹部を備える基体と、凹部の底面のリード上に載置された発光素子と、保護膜を介して基体表面に設けられる封止部材と、を有する発光装置であって、封止樹脂は、発光素子を被覆する第１樹脂と、第１樹脂を取り囲むように凹部の底面の外周部に設けられ、樹脂成形体とリードの境界を被覆し、第１樹脂よりも硬度の高い第２樹脂と、を有する。これにより、硫黄含有ガスの侵入を抑制して変色や腐食を抑制することができる。

このような構成によれば、Ａｇの変色や腐食を抑制して、反射率が低下しにくい発光装置とすることができる。

図１Ａは、本発明の実施形態に係る発光装置を示す上面図である。る。 図１Ｂは、図１ＡのＸ−Ｘ線における断面図である。 図１Ｃは、図１Ｂの部分拡大図である。 図１Ｄは、図１Ｂの部分拡大図である。 図２Ａは、本発明の実施形態に係る発光装置を示す上面図である。る。 図２Ｂは、図２ＡのＹ−Ｙ線における断面図およびその部分拡大図である。 図２Ｃは、図２Ｂの部分拡大図である。

本発明を実施するための形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具現化するための発光装置を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示に過ぎない。尚、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。

１．発光装置
図１を参照して本発明の実施形態に係る発光装置を説明する。図１Ａは発光装置１０の上面図であり、図１Ｂは図１ＡのＸ−Ｘ線における断面図、図１Ｃ及び図１Ｄはその部分拡大図である。

＜実施の形態１＞
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄに示すように、発光装置１０は、正負一対の電極として機能する一対のリード２が、絶縁部材である樹脂成形体３によって固定され、一体的に構成される基体を有している。基体は図１Ｂに示すように断面視において平板状であり、図１Ａに示すように上面視において長方形である。リード２は、所望の形状に加工された母体２１の表面に、めっきなどによって銀含層２２が設けられた板状部材であり、基体の上面となるリード２の上に発光素子１が載置される。同一面側に正負電極を備えた発光素子１は、導電性の接合部材５によって２つのリード２の両方をまたぐようにして接合（フリップチップ構造）され、リード２と導通可能なように接続されている。

基体の上面のうち、導電性の接合部材５が設けられている部分を除く領域、すなわち、リード２と樹脂成形体３の上面に形成されている無機物である保護膜６は、発光素子１の表面（上面、側面、底面）にも設けられている。更に、保護膜６を介して（保護膜６を被覆するように）封止樹脂４が設けられ、略直方体の発光装置２０を構成している。

そして、本実施の形態において、封止樹脂４は、発光素子１を被覆する第１樹脂４１と、リード２と樹脂成形体３との境界Ａを被覆する第２樹脂４２とを有しており、第２樹脂４２は、第１樹脂４１よりも硬度の高い樹脂が用いられる。このように、発光素子の近傍は保護膜６で被覆されていることで銀含層の変色・腐食を防ぐことができるとともに、境界Ａ近傍は、第２樹脂４２によって同様の効果を得ることができる。

樹脂成形体３とリード２が接する境界Ａは、図１Ａにおいて太線で示す部分である。具体的には、発光素子が載置されている長方形の載置部と、その一辺から基体の側面に向けて延在する２つの延在部とを有するリード２の外周が該当する。ここでは、リード２は、左右対称となるように２つ設けられており、載置部は基体の外周から離間する位置にその外周が位置するように設けられ、延在部はその端部が基体の端部にまで伸びるように設けられている。本実施の形態においては、図１Ｃに示すように、保護膜６を介するようにしてこれら境界Ａの上を第２樹脂４２で被覆している。尚、第２樹脂４２は、リード２と樹脂成形体３との境界Ａの直上だけでなく、その近傍も含めて被覆することが好ましく、第１樹脂４１が発光装置１０の側面に露出されている図１Ｂのような形態の発光装置の場合、基体の側面にまで達するように第２樹脂４２を設ける。

この境界Ａは、図１Ｃに示すような、樹脂成形体３（３２）とリード２とが接するように形成されているもののほか、図１Ｄに示すように、樹脂成形体３（３２）とリード２との間に隙間が形成されているものも含む。図１Ｄに示すような隙間は、境界Ａが、樹脂（樹脂成形体）と金属（リード）という、性質の異なる部材が接するように成形されていることに起因するものであり、成型後の工程において、熱膨張係数差や応力によって密着性や強度が低下しやすい領域に発生する。このような場合、樹脂成形体３（３２）とリード２との、両方の表面にわたって連続するように形成された保護膜６は、その隙間に起因する割れ部が形成される。割れ部が生じることで、保護膜６に被覆されないリード２（特に銀含層２２）が表出するが、図１Ｃに示すように、その部分を第２樹脂で被覆することで、銀の変色・腐食を抑制することができる。

尚、境界Ａに隙間や割れ部が形成される場合、その位置や大きさ等は工程の条件や樹脂成形体の特性等によって変化するものであるため、境界Ａには、隙間や割れ部がないもの、一部に形成されるもの、または全領域に形成されるもの、がある。

このような隙間や割れ部は、第２樹脂を設ける前に形成される場合、すなわち、発光素子の載置・接合、ワイヤを用いる場合はワイヤ接合、保護膜形成などの工程の際及びそれら工程間の搬送時等に形成される場合は、保護膜の割れ部及び樹脂成形体とリードの隙間内にも第２樹脂が形成される。

また、第２樹脂を設けた後に形成される場合、すなわち、第１樹脂形成工程や、得られた発光装置（の集合体）の特性検査（発光特性等）においても形成されることがあり、また、発光装置の集合体から個片化する際（リードフレームの切断等）や、発光装置を配線基板等にはんだ等を用いて接合して照明装置などに搭載される工程においても形成される。更には発光装置を実装した照明装置が寒冷地における点灯−非点灯などの繰り返し熱衝撃により割れが発生する場合もある。

その際、先の工程までの段階では隙間や割れ部を有していない境界Ａに、新たに隙間や割れ部が形成される場合や、先の工程までの段階で形成された隙間や割れ部が、更に広がる（横方向、深さ方向）場合、先の工程までの段階で形成されていた隙間や割れ部とは別の箇所に、新たに形成される場合とがある。いずれの場合も、第２樹脂で被覆された領域の下部において隙間や割れ部が形成されることになるが、そのような場合でも第２樹脂はその影響を受けて割れることはほとんどなく、図１Ｂに示すようにそれらに蓋をするように覆った状態を維持する。そのため、銀含層に腐食性ガスが達することを遮断し、変色・腐食を抑制することができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態２では、図２Ａ、図２Ｂに示すように、発光装置２０は、正負一対の電極として機能するリード２が、絶縁部材である樹脂成形体３によって固定され、基体を構成している。基体には凹部Ｂが形成されており、凹部Ｂの底面にはリード２の上面の一部が露出されている。リード２は、母体２１の表面に銀含層２２が設けられた板状部材であり、凹部Ｂ内の底面に露出されるリード２の上に載置される発光素子１は、リード２とワイヤ７によって導通可能なように接続されている。凹部Ｂ内は、無機物からなる保護膜６によって被覆されており、具体的にはリード２の表面、発光素子１の表面、ワイヤ７の表面、樹脂成形体３の表面を被覆するように設けられている。さらに凹部Ｂ内には保護膜６を介して（保護膜６を被覆するように）封止樹脂４が設けられている。保護膜６は、樹脂成形体３とリード２との境界Ａに割れ部を有している。

封止樹脂４は、発光素子１を被覆する第１樹脂４１と、凹部Ｂの底面に露出されたリード２と樹脂成形体３との境界Ａ（ここでは樹脂成形体３とリード２の隙間、保護膜の割れ部も含む）を被覆する第２樹脂４２とを有しており、第２樹脂４２は、第１樹脂４１よりも硬度の高い樹脂が用いられる。

実施の形態２では、境界Ａ部の保護膜６が形成された後に、樹脂成形体３とリード２との間に隙間が形成され、それに伴って保護膜６に割れ部が形成された後に第２樹脂を形成した状態を示しておる。さらに、樹脂成形体３とリード２との間の隙間が、樹脂が侵入可能な程度にまで大きくなっている場合を示しており、第２樹脂は、図２Ｂに示すように、樹脂成形体３とリード２との間の隙間に入り込み、隙間内で露出している銀含層を保護することができる。また、隙間の深部にまで第２樹脂が侵入して、隙間を埋めることで銀含層を保護するため、ここから硫黄含有ガスが侵入するのを抑制することができる。尚、ここでは樹脂成形体の底面部とリードとの隙間について図示しているが、樹脂成形体の側面部とリードとの間に隙間が形成される場合も同様である。第２樹脂の粘度やチクソ性を制御することで、リード上面の濡れ広がり性や、樹脂成形体とリードとの境界への毛細管現象を利用した浸透などを調整することができる。

また、実施の形態１とは異なり、実施の形態２では基体に凹部Ｂが形成されている。このような凹部Ｂ内において、樹脂成形体３とリード２が接する境界は、図２Ａにおいて太線で示す部分、すなわち凹部Ｂの底面の外周部（円形の部分）と、樹脂成形体の底面部３２と接するリード２の端部（２本の縦線の部分）と、が該当する。これらは、それぞれ少し異なる性質の境界であり、具体的には、円形の境界は、リード２の上面と樹脂成形体３の側壁部３１との境界であり、２本の縦線の境界は、樹脂成形体３の底面部３２とリード２の側面との境界である。いずれの境界においても、保護膜６の割れ部が形成され易いため、両者を被覆するよう第２樹脂４２を設けるのが好ましい。その際、それぞれ離間して第２樹脂を設けてもよく、図２Ａに示すように、円形の境界Ａと縦線の境界Ａとを一体的に覆うように第２樹脂４２を設けることもできる。ここでは、縦線の境界Ａの端が円形の境界Ａと接しているような構造となるため、第２樹脂４２は一体的に設けるのが好ましい。これにより、発光素子１が載置されるリード２の中央付近に設けられる第１樹脂４１を取り囲むように第２樹脂が設けられている。

保護素子８が載置されている側のリード２は、もともと凹部の底面での露出面積が小さく、そのために、その露出領域の中央付近（図２Ａ中の、保護素子８が載置されているあたりの部分）であっても、樹脂成形体３（３１、３２）との距離が近い。そのため、リード２の全面が第２樹脂４２で被覆されている。このようにすることで、ワイヤ７とリード２との接続部が第２樹脂４２で被覆されるようになっており、これにより、硫黄含有ガス成分がその接続部に侵入することをより確実に抑制することができる。尚、第２樹脂４２は、その硬度を第１樹脂４１より高くして、硫黄含有ガス成分の侵入を抑制する機能を優先している部材であるため、凹部内の全面を覆う部材としては適していない。そのため、図２Ａに示すような、発光素子１が載置されている側のリード、すなわち、凹部の底面の大部分を占める大きな面積で露出されているリードは、その全面を覆うように第２樹脂を設けないようにする。

また、図２Ｂに示すように、発光装置２０の断面視において、第１樹脂は、凹部Ｂ内のほとんどの部分を占めており、かつ、第２樹脂を被覆するように設けられている。さらに、発光素子やワイヤ、保護素子などを包含するように、凹部の下側から上側にまで達するように設けられている。これに対し、第２樹脂は、凹部の底面側の一部に、薄く設けられている。このように凹部内において第１樹脂４１と第２樹脂４２の容積を比較すると、圧倒的に第１樹脂が覆い。これは、凹部Ｂ内でリードが露出しているのが底面のみに限られているため、凹部Ｂの上側には、リードと樹脂成形体とが接する部分がなく、したがって、それらの間に境界がなく、当然、隙間も割れ部も生じない。そのため、凹部Ｂの底面側のごく薄い領域に第２樹脂４２を設けることで、効果的に硫黄含有ガスの侵入を抑制することができる。

また、第２樹脂は、ワイヤとリードとが接合している部分も覆うように設けるのが好ましい。ワイヤとリードの接合部も、製造工程内において熱負荷等により、ワイヤとリードとの接合部などに保護膜の割れ部が形成される場合がある。そのような場合も、第２樹脂で被覆しておくことでその保護膜の割れ部も保護することができる。
以下、各部材について詳述する。

（リード）
基体を構成するリードは、金属の母材と、その表面に銀（Ａｇ）含層を有する導電性の板状部材であり、発光素子や保護素子に給電するための正負電極として機能するよう、樹脂成形体を介して電気的に離間する少なくとも一対が設けられており、少なくとも発光装置の側面や底面の一部において、外部から給電可能なように露出されている。その大きさや形状は目的や用途、製造方法等に応じて種々選択することがでる。たとえば、図１Ａ、図１Ｂで示すように、その側面の一部が基体の側面及び発光装置の側面となるように（同一側面となるように）設けることができる。また、図２Ａ、図２Ｂに示すように、基体の凹部の底面にそれぞれの一部が露出するように設け、発光素子や保護素子が載置可能なように、さらにワイヤが接続可能なように、露出するよう設けられる。

リードの母材としては、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ及び、これらを含む金属（合金）を用いるのが好ましい。特に、Ｆｅ、Ｃｕを含む合金が好ましく、更にＣｕを含む合金が好ましい。板状のリードを、所望の形状に加工したものを用いることができ、図１Ｂ、図２Ｂに示すように、平板状のもののほか、部分的に厚みの異なるものや、上下方向に屈曲させたものでもよく、その厚みや形状等については、発光装置の形状等に応じて種々選択することができる。また、図２Ｂに示すように、樹脂成形体（底面部）と接しているリードの側面を、平面としてもよく、あるいは、図１Ｂに示すように、リードの側面の一部を突出させてアンカー効果を発現するように加工しておくこともできる。このようにリード側面を加工しておくことで、樹脂成形体との間に隙間が形成されたとしても、硫黄含有ガスの侵入経路となる経路を長くすることができ、凹部内にそれらが達するのを抑制することもできる。

（銀含層）
リードの母材の表面に設けられる銀含層は、母材よりも反射率を高くするほか、ワイヤとの密着性を良好とするなど、母材の表面特性を調整するために好適に設けられる。特に、発光素子からの光に対する反射率が母材よりも高くなるように設けるのが好ましく、可視光領域の波長の光に対する反射率が７０％以上、特に好ましくは８０％以上の反射率であることが好ましい。これにより、光取り出し効率を向上させることができる。また、高光沢であることが好ましく、光沢度は、は０．５以上、より好ましくは１．０以上、更に好ましくは１．６以上である。ここで示される光沢度は日本電色工業製 微小面色差計ＶＳＲ ３００Ａを用い、４５°照射、垂直受光で得られる数字である。

銀含層としては、銀単体、銀とＡｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｅなどの合金などを用いることができる。また、その膜厚は、０．１μｍ〜２０μｍが好ましく、更に１μｍ〜５μｍが好ましい。このような銀含層は、母材の上に直接設けることもできるが、好ましくは、その下、つまり銀含層と母材との間に、これらと異なる材料からなる層（下地層）を介在させることで、銀含層の密着性を向上させることができる。

銀含層の下地層としては、銀に比して硫黄成分と反応しにくい金属を用いのが好ましく、具体的にはＡｕ、Ａｕ合金、Ｐｄ、Ｐｄ合金等が好ましい。特に、最表面をＡｕ層とするのが好ましく、他にも、Ａｕ合金、Ｐｄ、Ｐｄ合金などを用いることができる。また、これら最表面層を形成する前に、上記以外の金属のめっきや、ストライクめっきなどの層を形成してもよい。特に、Ｃｕを母材とする場合、下地層としてＮｉ、Ｐｄ、Ａｕを順に積層させた下地層が好ましい。このような構成とすることで、母材のＣｕが、下地層や銀含層中に拡散するのを抑制して各層の密着性の低下を抑制することができる。

銀含層や、下地層など、母材の表面に設ける層は、めっきにより形成するのが好ましい。さらに、それぞれめっきをする前に、母材の前処理を行うのが好ましく、希硫酸、希硝酸、希塩酸等の酸処理や、水酸化ナトリウムなどのアルカリ処理が挙げられ、これらを１回又は数回、同じ処理又は異なる処理を組み合わせて行うことができる。前処理を数回行う場合は、各処理後に純水を用いて流水洗浄するのが好ましい。ＣｕやＣｕを含む合金からなる金属板の場合、希硫酸が好ましく、ＦｅやＦｅを含む合金からなる金属板の場合、希塩酸が好ましい。

なお、樹脂成形体の内部に埋設されるリードの方面には銀含層を設けなくてもよい。たとえば、実施の形態２で示した基体の凹部Ｂの底面に露出していないリード２、すなわち、樹脂成形体３の側壁部３１の内部に埋設されるリード２や、外部に突出しているリード２は、その表面に銀含層を設けなくてもよい。特に樹脂成形体３に埋設されるリード２は、Ａｇよりも表面水酸化物基が多く残留する母材表面を、そのままリード表面として残すのが好ましく、これにより樹脂成形体とリード表面との密着性が向上できる。このような部分めっきは、めっきをする際にレジストや保護テープなどで銀含層を形成しない部分をマスク保護するか、もしくは、めっき装置に型枠を設けて部分的に銀含層を形成する方法等によって容易に得ることができる。

（樹脂成形体）
基体を構成する樹脂成形体は、一対のリードを一体的に保持する部材であり、基体の上面視が、図１Ａに示すような略長方形の外形の他、四角形、多角形、更にそれらを組み合わせたような形状となるよう構成することができる。図１Ｂで示すような、リード２の上面及び下面と同一面となるような厚みとすることもできるほか、図２Ｂに示すように、側壁部と底面部を有するように、厚みの異なるようにしてもよい。凹部を有する場合側壁部は、その内側面は図２Ｂに示すような底面に対して略垂直な角度で設ける他、傾斜面、段差面を有していてもよい。また、その高さや開口部の形状等についても、目的や用途に応じて適宜選択することができる。底面部は、リードの間に設けられており、その幅や位置などは任意に選択することができる。

樹脂成形体としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を用いることができ、特に、熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。熱硬化性樹脂としては、封止樹脂４に用いられる樹脂に比してガス透過性の低い樹脂が好ましく、具体的にはエポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物、ウレタン樹脂、変性ウレタン樹脂組成物などをあげることができる。このような樹脂成形体の材料に、充填材（フィラー）としてＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ_３、ＣａＣＯ_３、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２などの微粒子などを混入させることで光の透過率を調整し、発光素子からの光の約６０％以上を反射するよう、より好ましくは約９０％を反射するようにするのが好ましい。

（封止樹脂）
基体の平面上部や凹部には、封止樹脂が設けられており、本実施の形態では、封止樹脂は第１樹脂と第２樹脂の、少なくとも２種類の樹脂が含まれる。具体的には、発光素子を被覆する第１樹脂と、リードと樹脂成形体との境界を被覆し、前記第１樹脂よりも硬度の高い第２樹脂との２種類を有している。第２樹脂は第１樹脂によって被覆されるように設けられており、つまり、先に第２樹脂を基体の境界を被覆するよう設けた後に、第２樹脂の上部を覆うように第１樹脂を形成する。第１樹脂は、ポッティング（滴下）法、圧縮成型法、印刷法、トランスファモールド法、ジェットディスペンス法などを用いることができ、図１Ｂのような平板状の基体を用いる場合は、圧縮成型法やトランスファモールド法が好ましく、図２Ｂのような凹部を有する基体の場合は、ポッティング法が好ましい。

第１樹脂は、発光素子やリードを被覆すると共に、塵芥や水分、更には外力などから保護する部材である。第１樹脂の材料としては、発光素子からの光を透過可能な透光性を有し、且つ、それらによって劣化しにくい耐光性を有するものが好ましい。具体的な材料としては、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、フッ素樹脂組成物など、発光素子からの光を透過可能な透光性を有する絶縁樹脂組成物を挙げることができる。特にジメチルシリコーン、フェニル含有量の少ないフェニルシリコーン、フッ素系シリコーン樹脂などシロキサン骨格をベースに持つ樹脂を少なくとも１種以上含むハイブリッド樹脂等も用いることができる。これらの樹脂硬度はＪＩＳＡ硬度１０以上、Ｄ硬度９０以下が好ましい。より好ましくはＪＩＳＡ４０以上、Ｄ硬度７０以下である。

このような材料に加え、所望に応じて着色剤、光拡散剤、光反射材、各種フィラー、波長変換部材（蛍光部材）などを含有させることもできる。この第１樹脂の外表面の形状については配光特性などに応じて種々選択することができる。例えば、上面を凸状レンズ形状、凹状レンズ形状、フレネルレンズ形状などとすることで、指向特性を調整することができる。

第２樹脂は、第１樹脂よりも硬度が高いものを用いており、ガスバリア性が高い。このような第２樹脂で凹部内の大部分を構成すると、全体が脆くなり、割れやすくなるため、部分的に設けるのが好ましい。図１Ｂに示すように、封止樹脂の大部分は第１樹脂が占めており、第２樹脂は樹脂成形体とリードとの境界を埋めるように、限られた部分に設けられている。第２樹脂は、発光素子の近傍にまで設けることができるほか、図１Ａに示すようなリードと樹脂成形体との境界付近、すなわち、発光素子から離間する位置に設けることができる。第２樹脂は発光素子から離間する位置に設ける場合は、硬度が高くガスバリア性に優れた樹脂であって、耐熱性や耐光性が多少低い樹脂であっても、熱や光の影響を受けにくいため、用いることができる。

第２樹脂は、樹脂成形体とリードとの境界を被覆するように設ければよく、更にその周辺にも延在するように設けるのが好ましい。ここで、「周辺」とは、特に限定するのではないが、第２樹脂の粘度や広がり方によってある程度制御することができる。塗布方法としては、微量な塗布が可能なジェットディスペンサ、ピストン式ディスペンサ、チューブ式ディスペンサ、インクジェット等を用いることができるが、微量樹脂を重量精度、位置精度良く塗布できる方法はすべて利用できる。なかでも、ジェットディスペンサ（ノードソンアシムテック社製ジェットバルブＤＪ９５００）を用いて設けることで、凹部内の限られた領域に部分的に設けることができる。第２樹脂を硬化後、第１樹脂を充填し、更に硬化させる。好ましい粘度は１０Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは４Ｐａ・s以下である。

第１樹脂が、発光素子からの光の透過性に優れた性質を有していることが求められるのに対し、第２樹脂は、透光性については特に問われない。ただし、光を吸収するものは好ましくないため、透光性のもの、もしくは、ＴｉＯ_２などの高反射率のフィラーなどを含有させた反射性のものが好ましい。さらに、上述の第１樹脂に添加した波長変換部材等を添加してもよい。

第２樹脂の具体的な材料としては、変性シリコーン樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、ウレタン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等ガスバリア性の高い絶縁性樹脂組成物を挙げることができる。エポキシ樹脂組成物としては、グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型、グリシジルアミン型、脂環式エポキシ、ビスフェノール型エポキシなどが挙げられる。ウレタン樹脂組成物としては、カプロラクトン型、アジピン型、ＰＴＭＧ型ウレタンなどが挙げられる。ポリイミド樹脂としては、全芳香族ポリイミド、ビスマレイミド系ポリイミド、アクリレート樹脂としてはポリメチルアクリレート樹脂が挙げられる。好ましくは変性シリコーン樹脂組成物、すなわち分子中にエポキシ基、メタクリル基、アクリル基、イソシアネート基、イソシアヌレート基、ビニル基及びカルバメート基からなる群より選ばれる少なくとも１個の官能基と加水分解性ケイ素基を有するシランカップリング剤を成分とする変性シリコーン組成物を用いる。硬度はＪＩＳＡ４０以上、ガスバリア性を示す水蒸気透過率は１５ｇ／ｍｍ２・ｄａｙ以下の樹脂を用いることが好ましく、より好ましくは硬度ＪＩＳＤ４０以上、水蒸気透過率５ｇ／ｍｍ２・ｄａｙ以下である。第２樹脂の塗布後膜厚は、最大厚みで０．１〜５００μｍ、より好ましくは１〜１００μｍ更に好ましくは１０〜３０μｍである。

（接合部材）
発光素子をリード上に固定する部材として、接合部材を用いる。好ましい材料としては、導電性接合部材としては、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストや、Ａｕ−Ｓｎ共晶Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕなどのはんだ材料、低融点金属等のろう材、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ粒子や皮膜を用いた同材料間の接合を用いることができる。実施の形態１のように発光素子の電極と接合して導通可能とするような機能も兼ねる場合は、導電性の接合部材を用いる。また、絶縁性接合部材としては、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物やその変性樹脂、ハイブリッド樹脂等を用いることができる。これらの樹脂を用いる場合は、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子裏面にＡｌ膜やＡｇ膜などの反射率の高い金属層や誘電体反射膜を設けることができる。
発光素子をリードに固定させるための接合部材は、

（ワイヤ）
発光素子への給電のためには、上述の接合部材を導電性として発光素子の電極と接合させるほか、ワイヤを用いることもできる。発光素子の電極と、リードとを接続するワイヤは、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及び少なくともそれらの金属を含有する合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。特に、熱抵抗等に優れた金を用いるのが好ましい。ワイヤ７は、図１Ａに示すように発光素子同士をつなぐように接続することもできる。また、これに限らず、発光素子ごとにリードと接続するように設けることもできる

（保護膜）
保護膜は、基体表面、もしくは凹部内を被覆する無機物であり、主としてリードの表面の銀含層の変色・腐食を抑制するために設けるものである。本実施の形態においては、リードの表面のみではなく、樹脂成形体の表面にも設けられている。保護膜は、形成した直後は、樹脂成形体とリードとの両方の上面にわたるように形成されているものであが、その後の工程において、昇降温工程を経ることで、樹脂成形体とリードとの熱膨張係数差に起因して、その境界に対応する領域に割れ部を有していてもよい。

このような保護膜は、発光素子を実装後、もしくは、ワイヤ接続後に形成するのが好ましく、形成方法としては、スパッタ法、蒸着法、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法、コロナ放電法、プラズマ法、溶射法などを用いて、無機酸化膜や窒化膜などを形成する方法や、ポリシラザンなどの化合物を用いて溶液法で形成する方法などを用いることができる。特にＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｓｉｏｎ）は、スパッタ等と異なり、反応成分の層を１原子層ごと形成する方法である。以下に、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）及びＨ_２Ｏを用いて、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の保護膜を形成する場合について説明する。

先ず、ＴＭＡガスを導入して、リード表面のＯＨ基とＴＭＡとを反応させる。余剰ガスを排気した後、Ｈ_２Ｏガスを導入して、先の反応でＯＨ基と結合したＴＭＡとＨ_２Ｏとを反応させ、余剰ガスを排気する。そして、これらの工程を繰り返すことにより、所定の膜厚のＡｌ_２Ｏ_３の保護膜を形成することができる。

ＡＬＤにより得られる保護膜は、他の方法で得られる保護膜に比較して良質であり保護力に優れる。ただし、樹脂成形体とリードとの熱膨張差による伸縮で、図１Ｄに示すように、これらの界面で保護膜６が割れてしまう場合がある。そのため、リード２の上面では硫黄含有ガス成分の侵入を遮断することができても、保護膜６が割れてしまって露出したリードの側面への硫黄含有ガス成分の侵入は抑制しにくい。そのため、第２樹脂４２をこの保護膜６の割れ部およびその近傍に設けることで、硫黄含有ガスの侵入を抑制することができる。

保護膜の材料としては、上記のＡｌ_２Ｏ_３の他、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｇＯ、ＳｒＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＴａＯ_２、ＨｆＯ、ＳｅＯ、Ｙ_２Ｏ_３等の酸化物や、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ等の窒化物、ＭｇＦ_２等のフッ化物があげられる。これらは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。或いは、積層させるようにしてもよい。

保護膜の膜厚については、用いる材料によって好ましい膜厚は多少変化するが、約１ｎｍ〜３００ｎｍが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。い。多層とする場合は、層全体の膜厚がこの範囲内とするのが好ましい。また、硫黄等のガスが通過しにくいよう、緻密な膜として形成するのが好ましい。

（発光素子）
発光素子は、任意の波長の半導体発光素子を選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ＺｎＳｅや窒化物系半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。
蛍光物質を有する発光装置とする場合には、その蛍光物質を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。
また、可視光領域の光だけでなく、紫外線や赤外線を出力する発光素子とすることができる。さらには、発光素子とともに、受光素子などを搭載することができる。

２．照明装置
本実施の形態で得られた発光装置を用いた照明装置を説明する。発光装置の集合体より個片化された発光装置は、プリント配線板、セラミックス配線基板などにはんだ材料などを用いて２次実装される。配線基板は発光装置の他に各種電子部品と接続するために使用される。プリント配線板はリジット基板として、ガラスエポキシ基板、ガラスシリコーン基板、アルミナセラミックス基板、ＬＴＣＣ基板、テフロン（登録商標）基板、フレキシブル基板としてポリイミドフィルムなどの絶縁性基板に導電性回路を形成したものを用いることができる。配線回路はフォトレジストを用いたビルドアップ法やサブトラクティブ法により形成されるものや、導電性ペーストを用いた印刷などに形成されるものが用いられる。配線基板表面の電子部品が接合される部分にはＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎなどが露出しており、その他の部分は絶縁性のソルダーレジストなどで保護されている。露出した金属表面にはプリフラックスや腐食防止剤が塗布されていてもよい。ＬＥＤ発光装置を搭載する配線基板には、発光装置の他にコネクター、電源回路、放熱部品、制御部品などが搭載され、レンズなどの光学部品、筐体と組み合わされて照明装置となる。

（２次実装接合材料）
発光装置は配線基板にＳｎＡｇ系、ＳｎＣｕ系、ＳｎＰｂ系、ＳｎＢｉ系、ＳｎＡｇＣｕ系などのはんだ材料を用い配線板に実装される。特に樹脂系のプリント配線板の場合、鉛フリーはんだのＳｎＡｇＣｕ系のクリームはんだ材料等の金属が用いられ、２００℃以上の温度の金属接合により２次実装する。たとえばＳｎ_３Ａｇ０．５Ｃｕを用いる場合、配線板の発光装置を実装する位置にＳｎ_３Ａｇ０．５Ｃｕクリームはんだを印刷し発光装置を搭載した後、低酸素に制御したリフロー装置を用い２７０℃付近で発光装置を配線板に２次実装する。この際の熱履歴により、発光装置のリードと樹脂成形体の線膨張差、及びリードと樹脂成形体と保護膜との間の強度と線膨張差により保護膜が割れる場合がある。本実施の形態で得られた発光装置は、このような場合であっても、樹脂成形体とリードの境界を被覆しているため、硫黄含有ガスによって銀の変色や腐食を抑制することができる。

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

＜実施例１＞
リードが樹脂成形体によって固定された基体を準備する。尚、最終的に個片化するまでは、リードが連結した状態のリードフレームに、複数の樹脂成形体が成形された基体の集合体の状態で各工程を経ているが、便宜上、図２Ａに示す１つの発光装置（単数）で説明する。

リード２は、Ｃｕ合金（１９４材）を母材とする金属板の表面に、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇを順にめっきで積層させており、正負一対の電極として機能するよう、２つのリードが樹脂成形体に固定されて基体を構成している。樹脂成形体３は熱硬化型白色エポキシ樹脂組成物を主成分としており、ＴｉＯ_２など各種添加剤が含有されている。基体の凹部内のリード２上に、ＡｕＳｎ共晶を接合材料として発光素子を実装し、リフロー工程、洗浄工程を経て接合する。また、樹脂材料を接合材料として保護素子を実装し、硬化工程をへて接合する。

次いでＡｕワイヤを用いて発光素子、保護素子とリード２を結線させる。その後、基体（樹脂成形体、リード）の表面にＡＬＤ法により無機物からなる保護膜としてＳｉ０_２を厚さ１００ｎｍで形成する（ここでは凹部内のリード上の厚みとする）。

次に基体の凹部内におけるリード２と樹脂成形体３の境界部分を被覆するよう、ジェットディスペンサにより第２樹脂を２〜５点塗布する。第２樹脂としては、粘度２Ｐａ・ｓのイソシアヌレート基を有する変性シリコーン組成物を用いる。第２樹脂の硬化後の硬度はＪＩＳＤ９０、水蒸気透過率は６ｇ／ｍｍ^２・ｄａｙ、膜厚の最大部分は２０μｍである。第２樹脂は第１樹脂より耐光性・耐熱性に劣る為、発光素子に接しないように、濡れ広がり性を調整している。

第２樹脂を硬化後、ＹＡＧ系蛍光体を含有する第１樹脂を凹部内に充填し、硬化する。第１樹脂としては、耐熱耐光性の良好なジメチルシリコーンを用いる。第１樹脂の硬化後の硬度はＪＩＳＡ５０、水蒸気透過率は約１００ｇ／ｍｍ^２・ｄａｙである。第１樹脂硬化後金型プレスにより個片化し目的の発光装置を得る。

得られた発光装置は、凹部内において、リードと樹脂成形体の境界の一部に割れ部を有しており、第２樹脂によってその部分が被覆されている。そのため、硫化水素ガス１５ｐｐｍ含有する環境下における腐食試験において、未処理品と比較し１０００ｈｒ後の光束維持率が２倍となる。

本発明に係る発光装置は、各種表示装置、照明器具、ディスプレイ、液晶ディスプレイのバックライト光源、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェクタ装置、などにも利用することができる。

１０、２０…発光装置
１…発光素子
２…リード
２１…母材
２２…銀
３…樹脂成形体
３１…側壁部
３２…底面部
４…封止樹脂
４１…第１樹脂
４２…第２樹脂
５…接合部材
６…保護膜
７…ワイヤ
８…保護素子
Ａ…境界
Ｂ…凹部

Claims (6)

1. 表面に銀含有層を有する少なくとも一対のリードが、樹脂成形体によって固定されてなり、前記リードの一部が露出する底面を有する凹部を備える基体と、
   前記凹部の底面のリード上に載置された発光素子と、
   前記保護膜を介して基体表面に設けられる封止部材と、
   を有する発光装置であって、
   前記封止樹脂は、前記発光素子を被覆する第１樹脂と、
   前記第１樹脂を取り囲むように前記凹部の底面の外周部に設けられ、前記樹脂成形体と前記リードの境界を被覆し、前記第１樹脂よりも硬度の高い第２樹脂と、を有することを特徴とする発光装置。
2. 前記第２樹脂は、前記樹脂成形体と前記リードとの間の隙間に形成されてなる請求項１記載の発光装置。
3. 前記第２樹脂は、硬度がＪＩＳＡ４０以上である、請求項１又は請求項２記載の発光装置。
4. 前記第２樹脂は、水蒸気透過率が１５ｇ／ｍｍ２・ｄａｙ以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記リードは、Ｃｕを含む合金である請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 前記発光装置を融点２００℃以上の金属接合により配線基板上に実装されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光装置を有する照明装置。

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