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KR101342287B1 - 반도체 발광 장치용 패키지 및 발광 장치 - Google Patents

반도체 발광 장치용 패키지 및 발광 장치 Download PDF

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KR101342287B1
KR101342287B1 KR1020127030080A KR20127030080A KR101342287B1 KR 101342287 B1 KR101342287 B1 KR 101342287B1 KR 1020127030080 A KR1020127030080 A KR 1020127030080A KR 20127030080 A KR20127030080 A KR 20127030080A KR 101342287 B1 KR101342287 B1 KR 101342287B1
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resin
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다케시 오츠
유타카 모리
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미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

반도체 발광 소자로부터의 발열에 대해서, 패키지로부터 금속 배선 등이 잘 박리되지 않는 패키지를 제공하는 것을 과제로 한다. (A) SiH 를 함유하는 폴리오르가노실록산 및 (B) 필러를 함유하는 수지 성형체를 적어도 구비하는 반도체 발광 장치용 패키지로서, 상기 수지 성형체를 200 ℃ 에서 10 분간 가열한 후의 상기 수지 성형체 중의 SiH 의 존재량이 20∼65 μ㏖/g 인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치용 패키지에 의해서 상기 과제를 해결하였다.

Description

반도체 발광 장치용 패키지 및 발광 장치 {PACKAGE FOR SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE, AND LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 광 디바이스, 특히 발광 다이오드 등의 발광 소자를 구비한 반도체 발광 장치에 사용되는 패키지, 및 발광 장치에 관한 것이다.
반도체 발광 소자를 구비하는 반도체 발광 장치는 도 1 에 나타내는 바와 같이 반도체 발광 소자 (1), 수지 성형체 (2), 본딩 와이어 (3), 형광체층 (4), 리드 프레임 (5) 등으로 구성되고, 패키지는 주로 리드 프레임 (5) 등의 도전성 금속 배선 및 절연성의 수지 성형체 (2) 로 구성된다.
종래, 수지 성형체에 사용하는 절연성 재료는 폴리아미드 등의 열가소성 수지에 백색 안료를 배합한 것이 일반적으로 사용되어 왔다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 발광에 지향성이 요구되는 반도체 발광 장치는, 반도체 발광 소자로부터 목적으로 하는 방향으로 발해진 광뿐만 아니라, 그 이외의 광을 수지 성형체나 리드 프레임 등의 금속 배선, 및 반사재 등에 의해서 목적으로 하는 방향으로 반사시켜 발광 효율을 올렸다. 폴리아미드 등의 열가소성 수지가 투광성이기 때문에, 수지 성형체에 의해서 반사시킬 때에는 수지에 백색 안료를 배합함으로써, 수지와 백색 안료의 굴절률 차를 이용하여 반도체 발광 소자로부터의 광을 반사시켜 반도체 발광 장치로서의 발광 효율을 올렸다.
상기 특허문헌 1 에서는, 백색 안료를 사용한 경우여도, 백색 안료의 종류에 따라서는 그 반사 효율이 충분하지 않고 흡수나 투과되는 광선도 나오기 때문에, 결과적으로 반도체 발광 소자로부터의 광을 목적으로 하는 방향으로 집중하지 못하여 반도체 발광 장치로서의 효율이 저하되어 버리는 경우가 있었다.
또, 폴리아미드를 사용한 패키지는, 폴리아미드가 열가소성 수지이고, 환경 문제로부터 융점이 높은 납 프리 땜납이 적극적으로 사용되어 리플로우 온도가 높아지는 경향이 있는 현상황에서는, 그 열에 의해서 연화되어 버리기 때문에 내열성에 문제가 있다. 또, 폴리아미드는 자외선, 열에 의해서 광 열화, 열 열화가 일어나기 때문에, 최근 실용화가 진행되고 있는 청색∼근자외선 반도체 발광 소자와 같은 에너지가 높은 파장 영역까지 발광역을 갖는 발광 소자를 사용할 경우, 광에 의한 열화가 특히 문제가 된다. 또, 보다 밝은 발광 소자가 요구되고 있는 현상황에서는, 반도체 발광 소자로부터 발해지는 광속이 큰 광, 발열에 의해서 열 열화, 광 열화의 문제가 보다 현재화된다.
한편, 내열성이 요구되는 경우에는 소결된 알루미나를 배합한 세라믹이 절연 재료로서 사용된다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조). 세라믹을 사용한 패키지는 내열성이 좋지만, 제조시에 성형 후에 고온에서의 소결 공정이 필요하다. 소결 공정에서는 전기료 등의 비용 면에서의 문제나, 소결에 의해서 성형체의 크기, 형상이 변화되기 때문에 불량품이 나오기 쉬워 양산성에 문제가 있었다.
이에 대하여 최근, 수지에 폴리오르가노실록산을 사용하고, 백색 안료로서 산화티탄을 사용한 실리콘 수지 조성물을 성형한 케이스도 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 3 참조). 수지에 폴리오르가노실록산을 사용함으로써, 폴리아미드를 사용한 것과 비교해서 내열성의 향상이 도모된다.
일본 공개특허공보 2002-283498호 일본 공개특허공보 2004-288937호 일본 공개특허공보 2009-155415호
반도체 발광 장치에서는 반도체 발광 소자로부터의 발열이 있고, 특히 밝은 발광 소자가 요구되는 경우에는 그 발열도 커진다. 그 때문에, 반도체 발광 소자로부터의 발열에 의해서 반도체 발광 장치의 패키지를 구성하는 수지 성형체가 팽창됨으로써, 수지 성형체로부터 금속 배선이나 봉지재가 쉽게 박리된다는 새로운 문제가 발생되었다. 이 현상은, 특히 실리콘 수지를 사용한 경우에 현저하다.
또, 실리콘 수지를 사용한 패키지에서는, 장기 사용에 의해서 변색되어 반사율이 저하된다는 문제도 발생되었다.
본 발명은 이들 과제를 해결하는 것으로서, 장기간 사용한 경우여도 변색이 발생되지 않아 고반사율을 유지하고, 또 반도체 발광 소자로부터의 발열에 대해서도 패키지로부터 금속 배선 등이 잘 박리되지 않는 패키지를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 패키지를 구성하는 수지 성형체 중에 SiH 가 일정량 존재하는 경우에, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아냈다.
즉 본 발명은 이하와 같다.
(1) (A) SiH 를 함유하는 폴리오르가노실록산 및 (B) 필러를 함유하는 수지 성형체를 적어도 구비하는 반도체 발광 장치용 패키지로서,
상기 수지 성형체를 200 ℃ 에서 10 분간 가열한 후의 상기 수지 성형체 중의 SiH 의 존재량이 20∼65 μ㏖/g 인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치용 패키지.
(2) 상기 패키지는 금속 배선을 추가로 구비하고, 상기 금속 배선의 적어도 일부가 상기 수지 성형체에 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 반도체 발광 장치용 패키지.
(3) 상기 수지 성형체는, 두께 0.5 ㎜ 에 있어서 파장 460 ㎚ 의 광의 반사율이 60 % 이상인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2) 에 기재된 반도체 발광 장치용 패키지.
(4) 상기 수지 성형체는, 두께 0.5 ㎜ 에 있어서 파장 400 ㎚ 의 광의 반사율이 60 % 이상인 것을 특징으로 하는 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 반도체 발광 장치용 패키지.
(5) 상기 (B) 필러는 알루미나 및/또는 티타니아인 것을 특징으로 하는 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 반도체 발광 장치용 패키지.
(6) 상기 (B) 필러의 일차 입자경이 0.1 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하이고, 또한, 일차 입자의 에스팩트비가 1.0 이상 4.0 이하인 것을 특징으로 하는 (5) 에 기재된 반도체 발광 장치용 패키지.
(7) 상기 (A) SiH 를 함유하는 폴리오르가노실록산은, SiH 와 Si(CHCH2) 의 당량비 SiH/Si(CHCH2) 가 0.9∼2.5 가 되도록 SiH 함유 유기 규소 화합물과 Si(CHCH2) 함유 유기 규소 화합물을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 (1)∼(6) 중 어느 하나에 기재된 반도체 발광 장치용 패키지.
(8) (A) SiH 를 함유하는 폴리오르가노실록산 및 (B) 필러를 함유하는 수지 성형체를 적어도 구비하는 반도체 발광 장치용 패키지로서,
상기 수지 성형체 중의 SiH 의 존재량이 30∼120 μ㏖/g 인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치용 패키지.
(9) 반도체 발광 소자, (1)∼(8) 중 어느 하나에 기재된 패키지, 및 봉지재를 적어도 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
(10) 상기 수지 성형체에 사용하는 바인더 수지와 봉지재의 굴절률 차가 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 (9) 에 기재된 반도체 발광 장치.
또, 상기 (B) 필러는 알루미나인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태는, 반도체 발광 소자, 상기 기재된 패키지, 및 봉지재를 적어도 구비하는 반도체 발광 장치이다.
또, 상기 봉지재의 굴절률이 상기 수지 성형체에 사용하는 바인더 수지의 굴절률과 동일하거나, 또는 보다 큰 것이 바람직한 양태이다.
또, 상기 반도체 발광 장치는 형광체를 함유하는 형광체층을 포함하고, 상기 반도체 발광 소자와 형광체의 거리가 0.1 ㎜ 이상 5 ㎜ 이하인 것이 바람직한 양태이다.
본 발명에 의하면, 반도체 발광 소자로부터의 발열에 대해서도 패키지로부터 금속 배선 등이 잘 박리되지 않는 패키지를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 반도체 발광 장치의 일 양태를 나타내는 개념도이다.
도 2 는 본 발명의 반도체 발광 장치의 일 양태를 나타내는 개념도이다.
도 3 은 본 발명의 반도체 발광 장치의 일 양태를 나타내는 개념도이다.
도 4 는 본 발명의 반도체 발광 장치의 일 양태를 나타내는 개념도이다.
도 5 는 본 발명의 반도체 발광 장치의 일 양태를 나타내는 개념도이다.
도 6 은 본 발명의 반도체 발광 장치의 일 양태를 나타내는 평면도이다.
도 7 은 본 발명의 반도체 발광 장치의 일 양태를 나타내는 개념도이다.
도 8 은 본 발명의 반도체 발광 장치의 일 양태를 나타내는 개념도이다.
도 9 는 본 발명의 반도체 발광 장치를 탑재한 조명 장치의 일 양태를 나타내는 도면이다.
도 10 은 본 발명의 반도체 발광 장치에 있어서의 연속 점등 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
<1. 수지 성형체>
본 발명의 패키지는, 수지 성형체를 적어도 구비하는 반도체 발광 장치용 패키지로서, 상기 수지 성형체가 (A) SiH 를 함유하는 폴리오르가노실록산 및 (B) 필러를 함유하고, 200 ℃ 에서 10 분간 가열한 후의 상기 수지 성형체 중의 SiH 의 존재량이 20∼65 μ㏖/g 인 것을 특징으로 한다. 즉, 제조 공정에 있어서 가열하는 공정이 포함되어 있었는지의 여부에 상관없이, 수지 성형체 혹은 패키지를 추가로 200 ℃ 에서 10 분간 가열한 후의, 상기 수지 성형체 중의 SiH 의 존재량이 20∼65 μ㏖/g 인 것을 특징으로 한다. 수지 성형체 혹은 패키지를 추가로 200 ℃ 에서 10 분간 가열하면, 수지의 경화가 진행되어 보다 안정화되는 경향이 있어 바람직하다.
또, 본 발명의 패키지는, 수지 성형체를 적어도 구비하는 반도체 발광 장치용 패키지로서, 상기 수지 성형체가 (A) SiH 를 함유하는 폴리오르가노실록산, 및 (B) 필러를 함유하고, 상기 수지 성형체 중의 SiH 의 존재량이 30∼120 μ㏖/g 인 것이 바람직하다. 즉, 추가로 패키지에 대해서 200 ℃ 에서 10 분간 가열하지 않고 측정한 경우의 상기 수지 성형체 중의 SiH 의 존재량이 30∼120 μ㏖/g 인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 SiH 란, Si (규소) 와 H (수소) 가 직접 결합되어 있는 부분 구조이다. 상기 SiH 는 폴리오르가노실록산 중, 주사슬에 존재하고 있어도 되고, 측사슬에 존재하고 있어도 된다.
반도체 발광 장치용 패키지에 있어서, 최근 실리콘 수지가 사용되게 된 것은 앞서 서술했으나, 실리콘계 수지를 사용한 패키지를 구비한 반도체 발광 장치에 있어서, 반도체 발광 소자로부터의 발열에 의해서 반도체 발광 장치를 구성하는 패키지가 팽창되어 수지 성형체로부터 금속 배선이나 봉지재가 쉽게 박리된다는 과제를, 본 발명자는 알아내었다. 본 발명자는 예의 연구를 거듭한 결과, 패키지를 구성하는 수지 성형체에 있어서 SiH 가 일정한 비율로 존재함으로써, 실리콘계 수지를 사용한 패키지가 열에 의한 팽창에서 기인하는 수지 성형체로부터의 금속 배선이나 봉지재의 박리를 방지할 수 있는 것을 알아냈다.
본 발명에 있어서, 패키지를 구성하는 수지 성형체 1 g 중에 존재하는 SiH 의 존재량이 지나치게 많으면, 증점이 진행되기 쉬워지거나 수소 발생에서 기인하는 형상 변화 때문에 박리가 발생하거나 한다. 한편, 수지 성형체 1 g 중에 존재하는 SiH 의 존재량이 지나치게 적으면, SiH 가 존재함에 따른 반사율 향상 효과가 충분히 얻어지지 않고, 또, 금속에 대한 접착성이 저하된다. 상기 수지 성형체 중에 존재하는 SiH 의 존재량은, 그 수지 성형체를 200 ℃ 에서 10 분간 가열한 후의 측정치에 있어서, 통상 20 μ㏖/g 이상, 나아가서는 25 μ㏖/g 이상, 나아가서는 30 μ㏖/g 이상, 또, 통상 65 μ㏖/g 이하, 나아가서는 60 μ㏖/g 이하, 나아가서는 55 μ㏖/g 이하인 것이 박리의 억제 관점에서 바람직하다.
또, 상기 수지 성형체 중에 존재하는 SiH 의 존재량은, 그 수지 성형체를 200 ℃ 에서 10 분간 가열하지 않은 경우의 측정치에 있어서, 통상 30 μ㏖/g 이상, 나아가서는 35 μ㏖/g 이상, 나아가서는 40 μ㏖/g 이상, 또, 통상 120 μ㏖/g 이하, 나아가서는 110 μ㏖/g 이하, 나아가서는 90 μ㏖/g 이하인 것이 박리의 억제 관점에서 바람직하다.
본 발명에 있어서, 수지 성형체 중의 SiH 의 존재량의 측정 방법은 이하와 같다.
측정하는 수지 성형체는, 후술하는 수지 조성물을 성형하고, 열에너지나 광에너지를 부여하여 경화시킨 것으로서, 본 발명에 있어서는, 경화 전의 수지 조성물을 150 ℃ 3 분간의 조건에서 경화시킨 후의 수지 성형체를 측정한다. 본 발명에 있어서 경화란, 유동성을 나타내는 상태로부터 유동성을 나타내지 않는 상태로 상태 변화하는 것을 말하고, 예를 들어, 대상물을 수평에서 45 도 경사지게 한 상태에서 30 분간 정치 (靜置) 해도 전혀 유동성을 갖지 않는 경우에 경화되었다고 한다.
단, 후술하는 필러를 고농도로 첨가한 경우, 틱소성의 발현에 의해서 대상물을 수평에서 45 도 경사지게 한 상태에서 유동성이 없어도 경화되어 있지 않는 케이스를 생각할 수 있다. 이 경우에는, 대상물이 소성 변형되지 않고, 경도를 듀로미터 타입 A 로 측정하여, 경도 측정치가 5 이상이면 경화 상태인 것으로 판단한다.
다음으로, 경화시킨 수지 성형체의 SiH 의 존재량을 측정한다. 측정은 이하의 방법으로 행한다. SiH 존재량의 측정은, 원래 성형되어 있는 수지 성형체나, 패키지를 구성하고 있는 수지 성형체를 대상으로 하여 행할 수도 있고, 수지 성형체나, 수지 성형체를 포함하는 패키지를 200 ℃ 10 분간 가열한 후의 것을 대상으로 하여 행할 수도 있다.
<SiH 의 존재량의 측정 방법>
IR 측정에 의한 SiH 존재량의 측정 방법은, 메틸기의 C-H 결합의 대칭 신축 진동에 귀속되는 2904 ㎝- 1 의 피크 면적에 대한, 2167 ㎝- 1 의 Si-H 의 신축 결합에 귀속되는 피크 면적의 비 (강도비) 를 기초로 행할 수 있다. 구체적으로는, 이 측정 방법은, 경화 전의 폴리오르가노실록산 (실리콘 수지) 중에 존재하는 SiH 량을 100 % 로 하고, 그것이 경화 반응 후에 몇 % 까지 감소했는지를 평가함으로써, 수지 성형체 중의 SiH 존재량을 측정하는 수법이다. 즉, SiH 존재량의 측정 대상으로 하는 수지 성형체 등에 사용된 실리콘 수지의 구조를 NMR 등의 수법에 의해서 특정하고, 당해 실리콘 수지의 경화 전에 함유되는 SiH 량을 미리 구해 둘 필요가 있다.
1) SiH 존재량의 측정 대상으로 하는 수지 성형체 (실리콘 수지 (폴리오르가노실록산) 경화물) 에 사용되고 있는 실리콘 수지가 불분명한 경우, 그 실리콘 수지 경화물에 대해서 고체 NMR 등을 사용하여 실리콘을 구조 해석하여, 사용되고 있는 실리콘을 특정한다.
2) 상기 1) 에서 특정한 실리콘 수지 (경화 전 상태의 것) 를 준비하여 IR 측정을 행하고, 경화 전 상태에 있어서의 2167 ㎝-1/2904 ㎝- 1 의 강도비를 구한다.
여기서, IR 측정은 이하의 방법으로 행한다.
사용 장치 : Varian사 제조 적외 분광 장치 FTS-7000
측정 조건 : 래피드 스캔법,
통상적인 IR 간섭계 주사에 의한 투과 측정,
검출기에는 MCT Detector 를 사용,
주사 주파수 20 ㎑,
분해능 : 4 ㎝-1
i) IR 측정의 대상으로 하는 실리콘 수지 경화물을 IR 흡수가 포화되지 않는 두께로 면도기로 슬라이스하여 투과 측정을 행한다.
ii) 각각의 샘플에 대해서, 메틸기의 C-H 결합의 대칭 신축 진동에 귀속되는 2904 ㎝- 1 의 피크 면적에 대해서, 2167 ㎝- 1 의 Si-H 의 신축 결합에 귀속되는 피크 면적의 비 (강도비) 를 계산한다.
3) 상기와 동일한 방법으로, SiH 존재량의 측정 대상으로 하는 실리콘 수지 경화물의 IR 측정을 행하고, 2167 ㎝-1/2904 ㎝- 1 의 강도비를 구한다.
4) 상기 3) 에서 구한 SiH 존재량의 측정 대상으로 하는 실리콘 수지 경화물의 2167 ㎝-1/2904 ㎝- 1 의 강도비를, 상기 2) 에서 구한 경화 전의 2167 ㎝-1/2904 ㎝- 1 의 강도비로 나눔으로써 실리콘 수지 경화물의 SiH 의 잔존 비율을 계산한다. 미리 구해 둔 경화 전에 있어서의 SiH 량과, 실리콘 수지 경화물의 SiH 의 잔존 비율로부터, 측정 대상으로 한 실리콘 수지 경화물 SiH 존재량을 계산한다.
또한, SiH 존재량의 측정 대상으로 하는 수지 성형체에 사용되는 실리콘 수지 (경화 전의 것) 를 입수할 수 없을 때에는, 이하와 같이 하여 SiH 존재량을 구할 수 있다. 처음에, 고체 NMR 등의 수법에 의해서, SiH 존재량의 측정 대상으로 하는 수지 성형체 중의 메틸기의 함유량을 측정해 둔다. 다음으로, 메틸기와 SiH 기의 몰비가 이미 알려진 것이고, 또한, 메틸기와 SiH 기의 몰비가 상이한 실리콘 수지를 복수 개 준비하고, 이것들의 IR 을 측정한다. 그리고, 2167 ㎝-1/2904 ㎝- 1 의 강도비와 메틸기에 대한 SiH 의 수량비의 검량선을 작성한다. 처음에 구한 SiH 존재량의 측정 대상으로 하는 수지 성형체 중의 메틸기의 함유량과 상기 검량선으로부터, 수지 성형체 중의 SiH 존재량을 구할 수 있다.
수지 성형체에 함유되는 SiH 존재량을 상기 범위로 조정하는 것은, 폴리오르가노실록산의 원료·배합을 적절히 선택하는, 구체적으로는 폴리오르가노실록산 원료로서, 하이드로실릴기를 갖는 폴리오르가노실록산을 증가시키거나 비닐기를 갖는 폴리오르가노실록산을 감소시킴으로써 달성할 수 있다. 또, 폴리오르가노실록산의 성형시의 온도·시간이나 성형한 후의, 후경화의 온도·시간을 조정함으로써도 달성할 수 있다.
또, 본 발명의 수지 성형체는, 가시광에 대해서 고반사율을 유지할 수 있는 것이 바람직하다. 수지 성형체를 두께 0.5 ㎜ 로 성형한 경우에 있어서, 파장 460 ㎚ 인 광의 반사율이 60 % 이상인 것이 바람직하고, 80 % 이상인 것이 보다 바람직하고, 90 % 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또, 수지 성형체를 두께 0.5 ㎜ 로 성형한 경우에 있어서, 파장 400 ㎚ 의 광의 반사율이 60 % 이상인 것이 바람직하고, 80 % 이상인 것이 보다 바람직하고, 90 % 이상인 것이 더욱 바람직하다.
수지 성형체의 반사율은, 수지 성형체에 사용하는 바인더 수지의 종류나 필러의 종류, 필러의 입경이나 함유량 등에 의해서 제어할 수 있다. 또한, 수지 성형체에 사용하는 바인더 수지란, 수지 성형체를 구성하는 수지 성분으로서, 본 명세서에서는 폴리오르가노실록산을 의미한다.
<2. 폴리오르가노실록산>
본 발명의 수지 성형체는, SiH 를 함유하는 폴리오르가노실록산을 함유한다. 상기 폴리오르가노실록산이란, 규소 원자가 산소 원자를 개재하여 다른 규소 원자와 결합된 부분을 갖는 구조에 유기기가 부가되어 있는 고분자 물질을 가리킨다. 통상, 실록산 결합을 주사슬로 하는 유기 중합체를 말하고, 예를 들어 이하에 나타내는 일반 조성식 (1) 로 나타내는 화합물이나, 그 혼합물을 들 수 있다.
(R1R2R3SiO1 /2)M(R4R5SiO2 /2)D(R6SiO3 /2)T(SiO4 /2)Q ··· (1)
여기서, 상기 식 (1) 중, R1 내지 R6 은 독립적으로, 유기 관능기, 수산기, 수소 원자에서 선택된다. 또 M, D, T 및 Q 는 0 내지 1 미만이고, M＋D＋T＋Q=1 을 만족하는 수이다.
폴리오르가노실록산은, 상온 상압 하에서 액체여도 되고, 상온 상압 하에서 고체여도 된다. 상기 상온이란 20 ℃±15 ℃ (5∼35 ℃) 범위의 온도를 말하고, 상압이란 대기압과 동등한 압력을 말하고, 거의 1 기압이다.
폴리오르가노실록산은, 경화의 메커니즘에 의해서 분류하면, 통상, 부가 중합 경화 타입, 축중합 경화 타입, 자외선 경화 타입, 퍼옥사이드 가황 타입 등의 폴리오르가노실록산을 들 수 있다. 이 중에서는, 부가 중합 경화 타입 (부가형 폴리오르가노실록산), 및 축합 경화 타입 (축합형 폴리오르가노실록산) 이 바람직하고, 이하 각각에 대해서 설명한다.
<2-1. 부가형 폴리오르가노실록산>
상기 부가형 폴리오르가노실록산이란, 폴리오르가노실록산 사슬이 유기 부가 결합에 의해서 가교된 것을 말한다. 대표적인 것으로는, 예를 들어 비닐실란 등의 (C1) 알케닐기를 갖는 규소 함유 화합물과, 예를 들어 하이드로실란 등의 (C2) 하이드로실릴기를 함유하는 규소 화합물을 총 알케닐기량에 대한 총 하이드로실릴기량의 몰비가 0.5 배 이상, 2.0 배 이하가 되는 양비로 혼합하고, (C3) Pt 촉매 등의 부가 중합 촉매의 존재 하에서 반응시켜 얻어지는 Si-C-C-Si 결합을 가교점에 갖는 화합물 등을 들 수 있다.
본 발명자들은, 상기 설명한 바와 같이, 패키지를 구비한 반도체 발광 장치에 있어서, 반도체 발광 소자로부터의 발열에 의해서, 반도체 발광 장치를 구성하는 패키지가 팽창되고, 수지 성형체로부터 금속 배선이나 봉지재가 쉽게 박리된다는 과제를 알아냈으나, 부가형의 폴리오르가노실록산을 사용한 수지 성형체를 패키지에 사용한 경우, 패키지를 구성하는 수지 성형체가 팽창된다는 과제가, 수지 성형체에 존재하는 알케닐기, 특히 비닐기에서 기인되는 것에 생각이 이르게 되었다. 그 때문에, 부가형 폴리오르가노실록산을 사용하는 경우에는, 상기 (C1) 과 (C2) 의 혼합량을, (C1) 의 양을 (C2) 의 양보다 적어지도록 조정함으로써, 실리콘 수지에 존재하는 알케닐기에서 기인하는 패키지를 구성하는 수지 성형체의 팽창을 방지할 수 있다.
상기 (C1) 알케닐기를 갖는 규소 함유 화합물로는, 하기 일반식 (2)
RnSiO[(4-n)/2] ··· (2)
로 나타내고, 또한 1 분자 중에 규소 원자에 결합된 알케닐기를 적어도 2 개 갖는 폴리오르가노실록산을 들 수 있다.
단, 상기 식 (2) 중, R 은 동일 또는 이종의 치환 또는 비치환의 1 가 탄화수소기, 알콕시기, 또는 수산기이고, n 은 1≤n<2 를 만족하는 정 (正) 의 수이다.
상기 (C1) 알케닐기를 갖는 규소 함유 화합물에 있어서 알케닐기란, 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기 등의 탄소수 2∼8 의 알케닐기인 것이 바람직하다. R 이 탄화수소기인 경우에는 메틸기, 에틸기 등의 알킬기, 비닐기, 페닐기 등의 탄소수 1∼20 의 1 가의 탄화수소기에서 선택된다. 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 페닐기이나, 메틸기인 경우, 열이나 UV 에 의한 반사율의 열화가 적어지기 때문에 더욱 바람직하다. 덧붙여, 알킬기의 경우에는, 알킬기를 Si 원자 1 개에 대해서 2 개 갖는 것이, 굴절률이 낮아져 바람직하다.
내 UV 성이 요구되는 경우에는, 상기 식 중, R 중의 65 % 정도는 메틸기인 것이 바람직하다. 요컨대, Si 의 개수 (㏖ 수) 에 대해서 메틸기 이외의 관능기의 함유 수로서 0.5 개 (㏖) 정도인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 80 % 이상이 메틸기이다. R 이 탄소수 1∼8 의 알콕시기나 수산기여도 되나, 알콕시기나 수산기의 함유율은 (C1) 알케닐기를 갖는 규소 함유 화합물의 중량의 3 % 이하인 것이 바람직하다. 또 n 은 1≤n<2 를 만족하는 정수이지만, 이 값이 2 이상이면 패키지용 재료와 리드 프레임 등의 도전체의 접착에 충분한 강도를 얻을 수 없게 되고, 1 미만이면 합성상 이 폴리오르가노실록산의 합성이 곤란해진다.
상기 (C1) 알케닐기를 갖는 규소 함유 화합물로는, 예를 들어 비닐실란, 비닐기 함유 폴리오르가노실록산을 들 수 있고, 이것들을 1 종 단독으로, 또는 2 종 이상을 임의의 비율 및 조합으로 사용할 수 있다. 상기 중에서도 분자 내에 2 개 이상의 비닐기를 갖는 비닐기 함유 폴리오르가노실록산이 바람직하다.
분자 내에 2 개 이상의 비닐기를 갖는 비닐기 함유 폴리오르가노실록산으로서, 구체적으로는 이하의 것을 들 수 있다.
양 말단 비닐폴리디메틸실록산
DMS-V00, DMS-V03, DMS-V05, DMS-V21, DMS-V22, DMS-V25, DMS-V31, DMS-V33, DMS-V35, DMS-V41, DMS-V42, DMS-V46, DMS-V52 (모두 Gelest사 제조)
양 말단 비닐디메틸실록산-디페닐실록산 코폴리머
PDV-0325, PDV-0331, PDV-0341, PDV-0346, PDV-0525, PDV-0541, PDV-1625, PDV-1631, PDV-1635, PDV-1641, PDV-2331, PDV-2335 (모두 Gelest사 제조)
양 말단 비닐페닐메틸실록산
PMV-9925 (Gelest사 제조)
트리메틸실릴기 봉쇄 비닐메틸실록산-디메틸실록산 코폴리머
VDT-123, VDT-127, VDT-131, VDT-153, VDT-431, VDT-731, VDT-954 (모두 Gelest사 제조)
비닐 T-구조 폴리머
VTT-106, MTV-124 (모두 Gelest사 제조)
본 발명에 있어서 SiH 를 함유하는 폴리오르가노실록산은, SiH 와 Si(CHCH2) 의 당량비 (몰비) 가 SiH/Si(CHCH2) 가 0.9∼2.5 가 되도록, 상기 (C2) 화합물과 상기 (C1) 화합물을 혼합하는 것, 구체적으로는 SiH 함유 유기 규소 화합물과 Si(CHCH2) 함유 유기 규소 화합물을 혼합하는 것이, 수지 성형체 중의 SiH 의 존재량을 특정 범위로 제어할 수 있기 때문에 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.2∼2.0 이다.
<2-2. 축합형 폴리오르가노실록산>
상기 축합형 폴리오르가노실록산으로는, 예를 들어, 알킬알콕시실란의 가수 분해·중축합에 의해서 얻어지는 Si-O-Si 결합을 가교점에 갖는 화합물을 들 수 있다. 구체적으로는, 하기 일반식 (3) 및/또는 (4) 로 표시되는 화합물, 및/또는 그 올리고머를 가수 분해·중축합하여 얻어지는 중축합물을 들 수 있다.
Mm ＋XnY1 m -n ··· (3)
식 (3) 중, M 은 규소, 알루미늄, 지르코늄, 및 티탄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 나타내고, X 는 가수 분해성기를 나타내고, Y1 은, 1 가의 유기기를 나타내고, m 은 M 의 가수를 나타내는 1 이상의 정수를 나타내고, n 은 X 기의 수를 나타내는 1 이상의 정수를 나타낸다. 단, m≥n 이다.
(MS ＋XtY1 s -t-1)uY2 ··· (4)
식 (4) 중, M 은, 규소, 알루미늄, 지르코늄, 및 티탄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 나타내고, X 는 가수 분해성기를 나타내고, Y1 은 1 가의 유기기를 나타내고, Y2 는 u 가의 유기기를 나타내고, s 는 M 의 가수를 나타내는 1 이상의 정수를 나타내고, t 는 1 이상 s-1 이하의 정수를 나타내고, u 는 2 이상의 정수를 나타낸다.
축합형 폴리오르가노실록산은 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2006-77234호, 일본 공개특허공보 2006-291018호, 일본 공개특허공보 2006-316264호, 일본 공개특허공보 2006-336010호, 일본 공개특허공보 2006-348284호, 및 국제 공개 2006/090804호 팜플렛에 기재된 반도체 발광 디바이스용 부재가 바람직하다.
본 발명에 있어서 축합형 폴리오르가노실록산을 사용하는 경우에는, 축합형 폴리오르가노실록산의 원료·배합량을 적절히 선택하거나, 성형시의 온도·시간이나, 성형한 후의, 후경화의 온도·시간을 조정하거나 함으로써, SiH 의 함유량을 본 발명의 범위로 조정할 수 있다.
상기 <2-1. 부가형 폴리오르가노실록산>, 및 <2-2. 축합형 폴리오르가노실록산> 에 기재된 특징을 갖는 폴리오르가노실록산 중에서도, 반응의 진행에 수반하여 탈리되는 성분이 없는 부가형 폴리오르가노실록산이 바람직하다. 이것은, 닫힌 금형 내에서의 경화를 상정한 경우, 부생성물 (성형 용기 내의 압 (壓) 을 상승시키거나, 경화 재료 중에 기포로서 잔존되거나 하기 때문에 바람직하지 않다) 의 발생이 없고, 또 반응이 가역성이 아니기 때문에 성형 가공성이 양호하고, 추가로 경화물의 내열성 (중량 변화가 적은 점) 등의 관점에서도 이점이 있기 때문이다.
성형 가공 방법에 의해서, 축합 반응의 진행에 수반하여 발생되는 성분의 성형 가공성에 대한 영향이 크지 않은 경우에는, 축합형 폴리오르가노실록산도 사용할 수 있고, 그 경우에는 특히 실란올 함유율이 0.01 중량% 이상, 10 중량% 이하인 축합형 폴리오르가노실록산이 바람직하다.
또한, 부가형 폴리오르가노실록산과 축합형 폴리오르가노실록산을 병용해도 된다.
<3. 필러>
본 발명에 있어서 필러는, 수지 성형체의 경도를 높이기 위해서 첨가하는 것으로서, 수지의 경화에 대해서 저해가 없는 공지된 무기 또는 유기 필러를 적절히 선택할 수 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 무기 필러로는, 산화알루미늄 (알루미나), 산화규소, 산화티탄 (티타니아), 산화아연, 산화마그네슘 등의 금속 산화물 ； 탄산칼슘, 탄산발륨, 탄산마그네슘, 황산바륨, 수산화알루미늄, 수산화칼슘, 수산화마그네슘 등의 금속염 ； 질화붕소, 알루미나화이트, 실리카, 규산알루미늄, 규산지르코늄, 붕산알루미늄, 클레이, 탤크, 카올린, 운모, 합성 운모 등을 들 수 있다.
또, 유기 필러로는 불소 수지 입자, 구아나민 수지 입자, 멜라민 수지 입자, 아크릴 수지 입자, 실리콘 수지 입자 등의 수지 입자 등을 들 수 있으나, 모두 이것들에 한정되는 것은 아니다.
이들 중, 반사재로서 높은 기능을 발휘하는 관점에서는, 백색을 나타내는 백색 안료가 바람직하고, 백색을 나타내는 백색 안료 중에서도 무기계의 것이 보다 바람직하다. 무기의 백색 안료 중에서도, 특히 가시광의 흡수가 약하고 굴절률이 높은 것이 바람직하고, 구체적으로는 알루미나, 티타니아, 및 질화붕소로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상인 것이 바람직하고, 알루미나, 및/또는 티타니아인 것이 보다 바람직하다. 특히 알루미나를 사용한 경우에는, 단파장의 광에 대해서도 반사율을 높일 수 있기 때문에 바람직하다.
필러는 단독 혹은 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 알루미나는 알루미늄의 산화물을 말하고, 결정 형태는 관계없으나, 화학적으로 안정되고, 융점이 높고, 기계적 강도가 크며, 경도가 높고, 전기 절연 저항이 큰 등의 특성을 갖는 α 알루미나를 바람직하게 사용할 수 있다.
또, 알루미나 중에 알루미늄, 산소 이외의 원소를 불순물로서 함유하는 경우에는 가시광 영역에 흡수를 갖기 위해서 착색되기 때문에 바람직하지 않다. 바람직하게는 크롬, 철, 티탄의 함유량이 각각 0.02 % 이하, 바람직하게는 0.01 % 이하인 것을 사용할 수 있다. 또, 재료의 열전도율은 높은 편이 바람직하고, 열전도율을 높게 하기 위해서는, 순도 98 % 이상, 바람직하게는 순도 99 % 이상의 알루미나를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 저소다 알루미나가 바람직하다.
필러 (백색 안료) 로서 알루미나 및/또는 티타니아를 사용하는 경우에 있어서, 이하와 같은 형상을 갖는 것을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
상기 백색 안료는, 일차 입자의 에스팩트비가 1.0∼4.0, 나아가서는 1.2∼2.0 인 것이 바람직하다. 에스팩트비가 상기 범위인 백색 안료를 사용한 수지 성형체는, 산란에 의해서 고반사율을 발현하기 쉽고, 특히 근자외 영역의 단파장인 광의 반사가 크다. 이로써, 이러한 수지 성형체를 사용한 반도체 발광 장치는, 고출력 성능을 갖는다. 에스팩트비가 4.0 을 초과한 경우에는, 백색 안료의 형상이 지나치게 가늘고 길어져 반사율이 저하되어 버리는 경향이 있다.
에스팩트비는, SEM 등의 전자현미경 관찰에 의해서 계측한 입자의 장축 길이를 단축 길이로 나누어 구하는 것으로 하고, 복수점 (예를 들어, 10 점) 을 SEM 에 의해서 계측하여, 그 평균치로부터 산출할 수 있다.
에스팩트비가 상기 범위에 포함되는 백색 안료가, 본 발명의 수지 성형체에 함유되는 필러 전체량에 대해서 70 체적% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80 체적% 이상, 특히 바람직하게는 90 체적% 이상을 차지하는 것이 바람직하다.
또, 상기 백색 안료는, 일차 입자경이 0.1 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 하한치에 대해서는 바람직하게는 0.15 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 0.2 ㎛ 이상이고, 상한치에 대해서는 바람직하게는 1 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.8 ㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하이다.
일차 입자경이 지나치게 작으면, 백색 안료는 산란 광 강도가 작기 때문에 반사율은 낮아지는 경향이 있고, 일차 입자경이 지나치게 크면, 백색 안료는 산란 강도는 커지지만, 전방 산란 경향이 되기 때문에 반사율은 작아지는 경향이 있다. 또한, 수지 조성물 중의 백색 안료의 충전율을 높이는 등의 목적에서, 일차 입자경이 2 ㎛ 보다 큰 백색 안료를 병용할 수도 있다.
한편, 상기 백색 안료는, 이차 입자의 평균 입경 (D50) 이 0.2 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.2 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 수지 조성물 중의 백색 안료의 충전율을 올리는 등의 목적에서, 이차 입자의 평균 입경이 10 ㎛ 보다 큰 백색 안료를 병용할 수도 있다.
본 발명에 있어서의 일차 입자란, 분체를 구성하고 있는 입자 중, 다른 것과 명확하게 구별할 수 있는 최소 단위를 말하고, 일차 입자경은 SEM 등의 전자현미경 관찰에 의해서 계측한 일차 입자의 입자경을 말한다. 한편, 일차 입자가 응집되어 생성되는 응집 입자를 이차 입자라고 하고, 이차 입자의 평균 입경은 분체를 적당한 분산매 (예를 들어, 알루미나의 경우에는 물) 에 분산시켜 입도 분석계 등으로 측정한 입경을 말한다. 일차 입자의 입자경은 편차가 있는 경우에는, 몇 점 (예를 들어, 10 점) 을 SEM 관찰하여 그 평균치를 입자경으로서 구할 수 있다. 또, 측정시에, 개개의 입자경이 구상이 아닌 경우에는 가장 긴, 즉 타원에 있어 가장 긴 직경의 길이를 입자경으로 한다.
상기 필러는, 수지 성형체 중의 바인더 수지와의 접착성을 올리기 위해서 표면 처리하는 것이 바람직하다. 표면 처리로는 실란 커플링제, 티탄 커플링제 등의 커플링제로 처리하는 것을 들 수 있다.
이와 같은 커플링제로는, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등의 에폭시 관능성 알콕시실란, N-β(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 등의 아미노 관능성 알콕시실란, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란 등의 메르캅토 관능성 알콕시실란 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 표면 처리에 사용하는 커플링제의 표면 처리 방법에 대해서는, 통상적인 처리 방법에 의해서 실시되면 되고, 그 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 실란 커플링제를 적당한 용매 중에 용해시키고, 이 용액 중에 필러를 침지시켜, 용매를 증류 제거 및 가열 건조시키는 방법 등을 들 수 있다. 표면 처리에 커플링제를 사용하는 경우에는, 필러 100 중량부에 대해서 커플링제 0.5∼10 중량부 사용하는 것이 바람직하다.
또, 수지 성형체에 있어서의 필러의 함유량은, 사용하는 필러의 종류 등에 따라서 적절히 설정할 수 있으나, 수지 성형체의 바인더 수지와 필러의 비가 10∼60 : 90∼40 인 것이, 상기 수지 성형체의 쇼어 D 경도를 바람직한 범위로 제어하기 쉬워지고, 그 결과 온도 충격에 강하고, 수지 성형체로부터 리드 프레임이나 봉지재가 잘 박리되지 않고, 또한 물리적 충격에 강하여 균열이나 결손이 발생되지 않는 수지 성형체를 얻을 수 있게 된다. 상기 범위는 20∼40 : 80∼60 인 것이 보다 바람직하다.
<4. 경화 촉매>
본 발명에 있어서의 경화 촉매란 바인더 수지를 경화시키는 촉매이다. 경화 촉매를 첨가함으로써 중합 반응이 빨라져 경화된다. 경화 촉매의 배합량을 많게 하면, 수지 성형체 중의 SiH 존재량이 적어지는 경향이 있고, 경화 촉매의 배합량을 적게 하면, 수지 성형체 중의 SiH 존재량이 많아지는 경향이 있기 때문에, SiH 존재량이 특정 범위가 되도록, 경화 촉매의 배합량을 조정하여 경화 속도를 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 폴리오르가노실록산의 경화 기구에 의해서 부가 중합용 촉매, 중축합 반응용 촉매가 있다. 부가 중합용 촉매로는, 상기 (C1) 성분 중의 알케닐기와 상기 (C2) 성분 중의 하이드로실릴기의 하이드로실릴화 부가 반응을 촉진하기 위한 촉매이고, 이 부가 중합 촉매의 예로는, 백금흑, 염화제2백금, 염화백금산, 염화백금산과 1 가 알코올의 반응물, 염화백금산과 올레핀류의 착물, 백금비스아세토아세테이트 등의 백금계 촉매, 팔라듐계 촉매, 로듐계 촉매 등의 백금족 금속 촉매 등을 들 수 있다. 부가 중합용 촉매의 배합량은, 통상 백금족 금속으로서 상기 (C1) 및 (C2) 성분의 합계 중량에 대해서 통상 1 ppm 이상, 바람직하게는 2 ppm 이상이고, 통상 500 ppm 이하, 바람직하게는 100 ppm 이하이다. 이로써 촉매 활성을 높은 것으로 할 수 있다.
중축합 반응용 촉매로는, 염산, 질산, 황산, 유기산 등의 산, 암모니아, 아민류 등의 알칼리, 금속 킬레이트 화합물 등을 사용할 수 있고, 바람직한 것으로서 Ti, Ta, Zr, Al, Hf, Zn, Sn, Pt 중의 어느 1 이상을 함유하는 금속 킬레이트 화합물을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 금속 킬레이트 화합물은, Ti, Al, Zn, Zr 중의 어느 1 이상을 함유하는 것이 바람직하고, Zr 를 함유하는 것이 더욱 바람직하게 사용된다.
이들 촉매는, 반도체 발광 장치 패키지 재료로서 배합했을 때의 안정성, 피막의 경도, 무황 변성, 경화성 등을 고려하여 선택된다.
중축합 반응용 촉매의 배합량은, 상기 식 (3) 및 (4) 로 나타내는 성분의 합계 중량에 대해서 통상 0.01∼10 중량% 인 것이 바람직하고, 0.05∼6 중량% 인 것이 보다 바람직하다.
첨가량이 상기 범위이면 반도체 발광 장치 패키지 재료의 경화성, 보존 안정성, 패키지의 품질이 양호하다. 첨가량이 상한치 이상으로 이루어지면 패키지 재료의 보존 안정성에 문제가 발생되고, 하한치 미만으로 이루어지면 경화 시간이 길어져 패키지의 생산성이 저하되거나, 미경화 성분에 의해서 패키지의 품질이 저하되거나 하는 경향이 있다.
<5. 그 밖의 성분>
본 발명의 수지 조성물 중에는, 본 발명의 요지를 저해하지 않는 이상, 필요에 따라서 다른 성분을 1 종, 또는 2 종 이상, 임의의 비율 및 조합으로 함유시킬 수 있다.
예를 들어, 수지 조성물의 유동성 컨트롤이나 백색 안료의 침강 억제의 목적에서, 필러와는 별도로 실리카 미립자를 함유시킬 수 있다. 상기 실리카 미립자의 함유량은, 통상, 폴리오르가노실록산 100 중량부에 대해서 60 중량부 이하, 바람직하게는 40 중량부 이하이다.
본 발명에 사용하는 실리카 미립자는, 특별히 한정되는 것은 아니나, BET 법에 의한 비표면적이 통상 50 ㎡/g 이상, 바람직하게는 80 ㎡/g 이상, 더욱 바람직하게는 100 ㎡/g 이상이다. 또, 통상 300 ㎡/g 이하, 바람직하게는 200 ㎡/g 이하이다. 비표면적이 지나치게 작으면 실리카 미립자의 첨가 효과가 확인되지 않고, 지나치게 크면 수지 중에 대한 분산 처리가 곤란해진다. 실리카 미립자는, 예를 들어 친수성의 실리카 미립자의 표면에 존재하는 실란올기와 표면 개질제를 반응시킴으로써 표면을 소수화한 것을 사용해도 된다.
표면 개질제로는, 알킬실란류의 화합물을 들 수 있고, 구체예로서 디메틸디클로로실란, 헥사메틸디실라잔, 옥틸실란, 디메틸실리콘 오일 등을 들 수 있다.
실리카 미립자로는, 예를 들어 퓸드실리카를 들 수 있고, 퓸드실리카는 H2 와 O2 의 혼합 가스를 연소시킨 1100∼1400 ℃ 의 화염으로 SiCl4 가스를 산화, 가수 분해시킴으로써 제조된다. 퓸드실리카의 일차 입자는, 평균 입경이 5∼50 ㎚ 정도인 비정질의 이산화규소 (SiO2) 를 주성분으로 하는 구상의 초미립자로서, 이 일차 입자가 각각 응집되어, 입경이 수백 ㎚ 인 이차 입자를 형성한다. 퓸드실리카는 초미립자임과 함께, 급랭에 의해서 제조되기 때문에 표면의 구조가 화학적으로 활성 상태로 되어 있다.
구체적으로는, 예를 들어 닛폰 아에로질 주식회사 제조 「아에로질」 (등록상표) 를 들 수 있고, 친수성 아에로질 (등록상표) 의 예로는, 「90」, 「130」, 「150」, 「200」, 「300」, 소수성 아에로질 (등록상표) 의 예로는, 「R8200」, 「R972」, 「R972V」, 「R972CF」, 「R974」, 「R202」, 「R805」, 「R812」, 「R812S」, 「RY200」, 「RY200S」 「RX200」을 들 수 있다.
또, 수지 조성물의 열 경화 후의 강도, 인성 (靭性) 을 높이는 목적에서, 유리 섬유 등의 무기물 섬유를 함유시켜도 되고, 또, 열전도성을 높이기 위해서 열전도율이 높은 질화붕소, 질화알루미늄, 섬유상 알루미나 등을, 전술한 백색 안료와는 별로로 함유시킬 수 있다. 그 밖에, 경화물의 선팽창 계수를 낮출 목적에서, 석영 비드, 유리 비드 등을 함유시킬 수 있다.
이것들을 첨가하는 경우의 함유량은, 지나치게 적으면 목적으로 하는 효과를 얻지 못하고, 지나치게 많으면 수지 조성물의 점도가 높아져 가공성에 영향을 주기 때문에, 충분한 효과가 발현되고, 재료의 가공성을 저해하지 않는 범위에서 적절히 선택할 수 있다. 통상, 폴리오르가노실록산 100 중량부에 대해서 100 중량부 이하, 바람직하게는 60 중량부 이하이다.
또 상기 수지 조성물 중에는, 그 밖에, 이온 마이그레이션 (일렉트로 케미컬 마이그레이션) 방지제, 경화 촉진제, 경화 지연제, 노화 방지제, 라디칼 금지제, 자외선 흡수제, 접착성 개량제, 난연제, 계면활성제, 보존 안정 개량제, 오존 열화 방지제, 광안정제, 증점제, 가소제, 커플링제, 산화방지제, 열안정제, 도전성 부여제, 대전 방지제, 방사선 차단제, 핵제, 인계 과산화물 분해제, 활제, 안료, 금속 불활성화제, 물성 조정제 등을 본 발명의 목적 및 효과를 저해하지 않는 범위에서 함유시킬 수 있다.
상기 예시 중에서도 경화 지연제를 첨가하는 것이 바람직하다. 경화 지연제의 배합량을 많게 하면 수지 성형체 중의 SiH 존재량이 많아지고, 경화 지연제의 배합량을 적게 하면 수지 성형체 중의 SiH 존재량이 적어지는 경향이 있기 때문에, SiH 존재량이 특정 범위가 되도록 경화 촉매의 배합량을 조정하여 경화 속도를 제어하는 것이 바람직하다.
경화 지연제는, 특히, 경화 속도가 빠른 부가 중합형 폴리오르가노실록산 조성물의 액상 사출 성형에 있어서 중요한 성분이다.
부가 중합 반응에 있어서의 경화 지연제로는, 지방족 불포화 결합을 함유하는 화합물, 유기인 화합물, 유기 황 화합물, 질소 함유 화합물, 주석계 화합물, 유기 과산화물 등을 들 수 있고, 이것들을 병용할 수 있다.
지방족 불포화 결합을 함유하는 화합물로는, 3-하이드록시-3-메틸-1-부틴, 3-하이드록시-3-페닐-1-부틴, 3-(트리메틸실릴옥시)-3-메틸-1-부틴, 1-에티닐-1-시클로헥산올 등의 프로파르길알코올, 엔-인 화합물류, 디메틸말레이트 등의 말레산 에스테르류 등이 예시된다. 지방족 불포화 결합을 함유하는 화합물 중에서도, 삼중 결합을 갖는 화합물이 바람직하다. 유기인 화합물로는, 트리오르가노포스핀류, 디오르가노포스핀류, 오르가노포스폰류, 트리오르가노포스파이류 등이 예시된다. 유기 황 화합물로는, 오르가노메르캅탄류, 디오르가노술파이드류, 황화 수소, 벤조티아졸, 티아졸, 벤조티아졸디술파이드 등이 예시된다. 질소 함유 화합물로는, 암모니아, 1∼3 급 알킬아민류, 아릴아민류, 우레아, 히드라진 등이 예시된다. 주석계 화합물로는, 할로겐화제1주석 2 수화물, 카르복실산제1주석 등이 예시된다. 유기 과산화물로는, 디-t-부틸퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 과벤조산 t-부틸 등이 예시된다.
이들 경화 지연제 중에서, 지연 활성이 양호하고 원료 입수성이 용이하다는 관점에서는, 벤조티아졸, 티아졸, 디메틸말레이트, 3-하이드록시-3-메틸-1-부틴, 3-(트리메틸실릴옥시)-3-메틸-1-부틴, 1-에티닐-1-시클로헥산올이 바람직하다.
부가 중합 반응에 있어서의 경화 지연제의 첨가량은 특별히 한정되지 않으나, 사용하는 경화 촉매 1 몰에 대한 바람직한 첨가량의 하한은 10-1 몰 이상, 보다 바람직하게는 1 몰 이상이고, 바람직한 첨가량의 상한은 103 몰 이하, 보다 바람직하게는 50 몰 이하이다. 또, 이들 경화 지연제는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상 병용해도 된다.
또, 중축합 반응 반응에 있어서의 경화 지연제로는, 탄소수 1∼5 의 저급 알코올, 분자량 500 이하의 아민류, 질소나 황 함유하는 유기 화합물, 에폭시기 함유 화합물 등 실란올과 반응 혹은 수소 결합하는 화합물 등을 들 수 있다.
중축합 반응에 있어서의 경화 지연제의 첨가량은 다양하게 설정할 수 있으나, 사용하는 축합형 폴리오르가노실록산의 반응성 말단기 1 몰에 대한 바람직한 첨가량의 하한은 10-1 몰 이상, 보다 바람직하게는 1 몰 이상이고, 바람직한 첨가량의 상한은 10 몰 이하, 보다 바람직하게는 5 몰 이하이다. 이것들은 실란올과 상호 작용하여, 보호기로서 작용하기 때문에 경화 속도를 억제할 수 있다.
또한, 상기 수지 조성물 중에 함유시킬 수 있는 커플링제로는, 예를 들어 실란 커플링제를 들 수 있다. 실란 커플링제로는, 분자 중에 유기기와 반응성이 있는 관능기와 가수 분해성의 규소기를 각각 적어도 1 개 갖는 화합물이면 특별히 한정되지 않는다. 유기기와 반응성이 있는 기로는, 취급성의 관점에서 에폭시기, 메타크릴기, 아크릴기, 이소시아네이트기, 이소시아누레이트기, 비닐기, 카르바메이트기로부터 선택되는 적어도 1 개의 관능기가 바람직하고, 경화성 및 접착성의 관점에서 에폭시기, 메타크릴기, 아크릴기가 특히 바람직하다. 가수 분해성의 규소기로는, 취급성의 관점에서 알콕시실릴기가 바람직하고, 반응성의 관점에서 메톡시실릴기, 에톡시실릴기가 특히 바람직하다.
바람직한 실란 커플링제로는, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란 등의 에폭시 관능기를 갖는 알콕시실란류 ； 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리에톡시실란, 아크릴옥시메틸트리메톡시실란, 아크릴옥시메틸트리에톡시실란 등의 메타크릴기 혹은 아크릴기를 갖는 알콕시실란류를 예시할 수 있다.
또 상기 수지 조성물 중에는, 접착성 개선을 위해서 알킬알콕시실란의 가수 분해·중축합 반응에서 얻어지는 Si-O-Si 결합을 가교점에 갖는 화합물을 함유시킬 수 있다. 상기 화합물의 함유량은, 상기 수지 조성물 100 중량부에 대해서 5 중량부 이하인 것이 바람직하다.
<6. 반사율>
본 발명의 패키지는 가시광에 대해서 고반사율을 유지할 수 있는 것이 바람직하다. 파장 460 ㎚ 의 광의 반사율이 60 % 이상인 것이 바람직하고, 80 % 이상인 것이 보다 바람직하고, 90 % 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또, 파장 400 ㎚ 의 광의 반사율이 60 % 이상인 것이 바람직하고, 80 % 이상인 것이 보다 바람직하고, 90 % 이상인 것이 더욱 바람직하다.
패키지의 반사율은 수지의 종류나 필러의 종류, 필러의 입경이나 함유량 등에 의해서 제어할 수 있다.
<7. 굴절률>
본 발명의 패키지를 구성하는 수지 성형체는, 필러를 함유하지 않는 바인더 수지만의 굴절률이 1.41∼1.54 인 것이 바람직하다. 수지 성형체에 관련된 바인더 수지의 굴절률이 이와 같은 범위인 경우에는, 봉지재에 사용하는 수지와의 균형에 의해서, 수지 성형체와 봉지재의 계면에 있어서의 광의 반사 로스를 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 패키지를 구성하는 수지 성형체의 굴절률은, 수지 성형체에 있어서의 바인더 수지의 성형시의 굴절률을 말하는 것으로 한다.
수지 성형체의 굴절률은, 수지의 종류나 수지에 함유되는 관능기에 의해서 제어할 수 있다. 구체적으로는 관능기로는 페닐기를 함유시킴으로써 굴절률을 올릴 수 있고, 불소를 함유시킴으로써 저감시킬 수 있다. 덧붙여서, 페닐기를 갖지 않는 디메틸계의 폴리오르가노실록산 (굴절률 1.40∼1.41) 에, Si 의 개수 (㏖ 수) 에 대해서 페닐기의 함유 수로서 0.8 개 (㏖) 정도 첨가함으로써 굴절률이 대략 1.53∼1.54 에 도달하는 것이 알려져 있다.
경화 전 수지 조성물, 수지 성형체 (바인더 수지) 의 굴절률은 아베 굴절계에 의해서 측정할 수 있다.
<8. 본 발명의 수지 성형체의 제조 방법>
본 발명의 반도체 발광 장치용 패키지가 구비하는 수지 성형체는, 이하에 설명하는 수지 조성물을 성형함으로써 얻어진다.
<8-1. 수지 조성물의 제조 방법>
(사용 원료)
사용하는 원료로는, 상기 서술한 (A) 폴리오르가노실록산, (B) 필러 외에 적절히 실리카 미립자, 경화 촉매, 경화 지연제, 및 그 밖의 첨가제를 사용할 수 있다.
여기서, 각 원료의 배합량은, 본 발명의 효과가 얻어지는 범위 내이면 특별히 제한은 없으나, (A) 폴리오르가노실록산의 배합량은, 수지 조성물 100 중량부에 대해서 15∼70 중량부, 바람직하게는 20∼50 중량부이고, (B) 필러의 배합량은, 수지 조성물 100 중량부에 대해서 20∼80 중량부, 바람직하게는 30∼70 중량부이고, 실리카 미립자의 배합량은, 수지 조성물 100 중량부에 대해서 1∼50 중량부, 바람직하게는 3∼30 중량부이다. 또, 경화 촉매의 배합량은, 예를 들어 백금계 촉매이면 폴리오르가노실록산에 대한 백금 농도로서 1∼20 ppm, 바람직하게는 2∼10 ppm 이다. 경화 지연제의 배합량은, 사용하는 경화 촉매 1 ㏖ 에 대해서 0.1∼1000 ㏖, 바람직하게는 1∼50 ㏖ 이다. 또, 이들 경화 지연제는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상 병용해도 된다.
(혼합 방법)
각 원료를 혼합할 때에는, 액상 매체로서 폴리오르가노실록산을 사용할 수 있다. 예를 들어, 소정량의 폴리오르가노실록산, 필러, 경화 촉매 등을 계량하고, 믹서, 고속 디스퍼, 호모게나이저, 3 본 롤, 니더, 원심 탈포 장치 등에 의해서 혼합하는 등, 종래 공지된 방법으로 혼합할 수 있다.
본 발명에 있어서, 무기 입자를 혼합하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 통유성 (通遊星) 교반 믹서, 자전·공전식 진공 믹서, 박막 선회형 믹서 등을 사용하여 탈포하면서 혼합하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유성 교반 믹서로는, 프라이미크사 제조 T.K.하이비스믹스, 아사다 철공사 제조 플라네터리 믹서나 플라네터리디스퍼, 이노우에 제작소사 제조 플라네터리 믹서나 트리믹스, PD 믹서, 아시자와·파인테크사 제조 2 축 플라네터리 믹서 PLM, 3 축 플라네터리 믹서 3 PLM 등을 들 수 있다. 원심 교반하는 경우에는, 자전·공전식 진공 믹서 (구체적으로는, 싱키사 제조 ARV310, EME사 제조 V-mini300V, 쿠라보우사 제조 마제르스타 등을 들 수 있다) 를 사용할 수 있다. 또, 박막 선회형 믹서로는, 프라이미크사 제조 T.K.필믹스를 들 수 있고, 절구형 혼련기로서 아사다 철공사 제조 미라클 KCK 를 들 수 있다.
또한, 아에로질과 같은 응집하기 쉬운 소립자를 혼합하는 경우에는, 소립자의 혼합 후, 필요에 따라서 비드 밀이나 3 본 롤 등을 사용하여 응집 입자를 해쇄한 후, 필러 등의 혼합 용이한 대입자 성분을 혼합해도 된다.
각 원료를 혼합하는 공정에 있어서, 제조되는 수지 조성물이 수분을 많이 함유하면 수지 성형체 중의 SiH 존재량이 적어지고, 수분을 적게 하면 수지 성형체 중의 SiH 존재량이 많아지는 경향이 있기 때문에, SiH 존재량이 특정 범위가 되도록 수분의 함유량을 조정하는 것이 바람직하다. 수지 조성물에 대한 수분의 혼입을 적게 하기 위해서, 혼합을 감압 분위기 하에서 행할 수 있다. 감압시의 기압으로는, 통상 0 ㎪ 이상, 바람직하게는 0.1 ㎪ 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 ㎪ 이상, 또, 통상 40 ㎪ 이하, 바람직하게는 30 ㎪ 이하, 더욱 바람직하게는 20 ㎪ 이하이다. 이 범위를 밑돌면, 감압도의 유지가 곤란하고, 고정밀도의 장치를 필요로 하여 비경제적이 될 가능성이 있다. 또, 이 범위를 웃돌면 수분의 제거가 불충분해지는 경향이 있다.
또, 감압시의 분위기로는 대기, 또는 질소, 희가스 등의 불활성 가스 등이 바람직하다.
감압시의 분위기의 상대 습도는, 온도나 압력, 감압 공정에 사용하는 기기의 종류나 조작 방법에 따라서 상이하기 때문에 일률적으로는 말할 수 없으나, 일반적으로 감압 조작 전의 상대 습도가 25 ℃ 에 있어서 통상 0 % 이상, 바람직하게는 5 % 이상이고, 또, 통상 80 % 이하, 바람직하게는 70 % 이하, 더욱 바람직하게는 60 % 이하이다. 이 범위를 밑돌면, 수분의 제거 효율은 오르지만 특수한 데시 칸트 장치를 사용하게 되어, 비경제적이고 또한 생산성이 떨어질 가능성이 있다. 또, 이 범위를 웃돌면 수분의 제거가 불충분해지는 경향이 있다.
또, 분위기의 온도와 비교해서 혼합시의 재료 온도를 지나치게 낮추는 경우, 국소적인 결로에 의해서 수지 조성물의 수분 함유량을 증가시킨다.
또, 필러나 실리카 미립자 등을 혼합 전에 열풍 건조시킴으로써, 수지 조성물에 대한 수분 함유량을 줄일 수도 있다. 열풍 건조시의 온도로는 150 ℃ 이상이 바람직하고, 250 ℃ 이상이 더욱 바람직하다.
(혼합 형태)
상기 서술한 원료 성분을 모두 혼합하여, 1 액형의 수지 조성물을 제조해도 되나, 2 액형으로 해도 된다. 2 액형의 경우, 예를 들어, (i) 폴리오르가노실록산과 필러와 실리카 미립자를 주성분으로 하는 폴리오르가노실록산 수지 조성물과, (ii) 경화 촉매와 경화 지연제를 주성분으로 하는 가교제액의 2 액을 조제해 두고, 사용 직전에 (i) 폴리오르가노실록산 수지 조성물과 (ii) 가교제액을 혼합할 수도 있다.
(수지 조성물의 보관)
수지 조성물의 보관 방법에 특별히 제한은 없으나, 보관시의 환경 온도를 15 ℃ 이하로 하면, 경화 반응의 급속한 진행을 억제함으로써, 성형시의 금형에 대한 충전 불량을 방지할 수 있기 때문에 바람직하다. 그 중에서도, 수지 조성물의 보관시의 환경 온도를 0 ℃ 보다 높게 하면 보관 중에 SiH 존재량이 적어지는 경향이 있고, 환경 온도를 0 ℃ 이하, 바람직하게는 -20 ℃ 이하로 하면 수지 성형체 중의 SiH 존재량이 많아지는 경향이 있기 때문에, SiH 존재량이 특정 범위가 되도록 보관시의 환경 온도를 조정하는 것이 바람직하다.
<8-2. 성형 방법>
본 발명의 수지 성형체의 성형 방법으로서 압축 성형법이나 트랜스퍼 성형법 또는 사출 성형법을 들 수 있다. 압축 성형법에서는 컴프레션 성형기를, 트랜스퍼 성형법에서는 트랜스퍼 성형기를, 사출 성형법에서는 사출 성형기를 사용하여 행할 수 있다. 이 중에서도, 사출 성형법은 비교적 소형의 금형을 사용하기 때문에 금형 비용이나 메인터넌스 비용의 관점에서 유리하여 바람직하다.
성형 온도 (사출 성형법의 경우에는, 실린더 설정 온도) 는, 성형 온도는 재료에 따라서 적절히 선택하면 되는데, 통상 80 ℃ 이상, 300 ℃ 이하, 바람직하게는 100 ℃ 이상, 250 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 130 ℃ 이상, 200 ℃ 이하이다. 성형 시간은 재료의 경화 속도에 따라서 적절히 선택하면 되는데, 통상 3 초간 이상, 1200 초간 이하, 바람직하게는 5 초간 이상, 900 초간 이하, 더욱 바람직하게는 10 초간 이상, 600 초간 이하이다.
상기 서술한 범위 중에서도, 성형 온도를 100 ℃ 이상 250 ℃ 이하로 하고, 또한, 성형 시간을 10 초간 이상 60 초간 이하로 하는 것이 바람직하고, 성형 온도를 100 ℃ 이상 200 ℃ 이하로 하고, 또한, 성형 시간을 5 초간 이상 30 초간 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 경화 온도를 높게, 경화 시간을 지나치게 길게 하면, SiH 기와 Si 비닐기의 반응이 과하게 진행되어, 수지 성형체 중에 소정량의 SiH 가 남지 않게 되어 버리기 때문이다.
어느 성형법에서나 필요에 따라서 후경화를 행할 수 있고, 후경화 온도는 100 ℃ 이상, 바람직하게는 150 ℃ 이상이고, 또, 250 ℃ 이하, 바람직하게는 220 ℃ 이하이다. 후경화 시간은 통상 3 분간 이상, 24 시간 이하, 바람직하게는 5 분간 이상, 10 시간 이하, 더욱 바람직하게는 10 분간 이상, 5 시간 이하이다.
또한, 경화의 조건을 적절히 설정하는 것으로도, 수지 성형체 중에 존재하는 SiH 량을 조정할 수 있다. 수지 성형체를 경화시키기 위해서 가하는 열량의 합계를 작게 하는 조건에서 경화를 행함으로써, 수지 성형체 중의 SiH 량을 적절히 할 수 있어 바람직하다. 상기 설명한 바와 같이 경화에는 성형시의 경화와 후경화가 있는데, 후경화를 비교적 마일드인 조건에서 실시하는 것이 바람직하다. 마일드한 경화 조건으로는 100 ℃∼200 ℃, 바람직하게는 150 ℃∼200 ℃ 이고, 5 분간∼30 분간 가열하는 것을 들 수 있다.
본 발명의 수지 성형체는, 성형시에 금속 배선과 함께 성형함으로써, 반도체 발광 장치용 패키지로 할 수 있다. 예를 들어, 금속 배선으로서 배선을 갖는 기판을 제조하고, 기판 상에 금형을 사용하여 수지 성형체를 사출 성형하는 방법이나, 금속 배선으로서 리드 프레임을 금형에 배치하여 수지 성형체를 사출 성형하는 방법 등에 의해서 제조할 수 있다.
<9. 반도체 발광 장치>
본 발명의 반체 도체 발광 장치용 패키지는, 통상 반도체 발광 소자를 탑재하여 반도체 발광 장치로서 사용된다. 반도체 발광 장치의 개요를, 도면을 사용하여 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 임의로 변형하여 행할 수 있다.
도 1∼도 8 에는, 본 발명에 관련된 반도체 발광 장치의 일례가 나타나 있고, 반도체 발광 소자 (1), 수지 성형체 (2) 및 리드 프레임 (5) 으로 이루어지는 패키지, 본딩 와이어 (3), 봉지재층 (투명 봉지층)(8), 형광체를 함유하는 봉지재층 (형광체층)(4) 등으로 구성된다. 또한, 리드 프레임은 후술하는 바와 같이 패키지가 구비하는 금속 배선의 일 형태이다.
도 1∼도 8 의 각 양태에서는, 편의상, 반도체 발광 소자가 형광체를 함유하는 봉지재층 (형광체층)(4) 에 의해서 봉지되어 있는 양태 (도 1, 2, 4, 5, 7, 8) 와, 반도체 발광 소자가 봉지재에 의해서 봉지되고, 추가로 형광체층이 반도체 발광 소자로부터 떨어져 위치하는 양태 (도 3 : 후술하는 리모트 포스퍼 양태) 를 도시하고 있다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 예를 들어 도 2 의 양태에서는, 형광체층 대신에 형광체를 함유하지 않는 봉지재층을 사용하여 반도체 발광 소자를 봉지한 양태나, 형광체층 대신에 봉지재를 사용하여 반도체 발광 소자를 봉지한 후에, 반도체 발광 소자로부터 떨어진 위치에 형광체층 (4) 을 설치하는 양태도 본 발명의 양태에 포함된다. 또, 도 3 에 있어서, 형광체층 (9) 을 형성하지 않은 양태나, 봉지재에 형광체를 첨가하여, 형광체를 함유하는 봉지재층으로서 반도체 발광 소자를 봉지하는 양태도 본 발명의 양태에 포함된다.
이하에서 본 발명에 관련된 반도체 발광 장치를 구성하는 각 요소에 대해서 설명한다.
반도체 발광 소자 (1) 는, 근자외 영역의 파장을 갖는 광을 발하는 근자외 반도체 발광 소자, 자색(紫色) 영역의 파장의 광을 발하는 자색 반도체 발광 소자, 청색 영역의 파장의 광을 발하는 청색 반도체 발광 소자 등을 사용하는 것이 가능하고, 파장 350 ㎚ 이상 520 ㎚ 이하의 범위에서 피크 파장을 갖는 광을 발한다. 도 1 에 있어서는 반도체 발광 소자가 1 개만 기재되어 있으나, 도 6 에 나타내는 바와 같이 복수 개의 반도체 발광 소자를 선상, 평면상으로 배치할 수도 있다. 반도체 발광 소자 (1) 을 평면상에 배치함으로써, 용이하게 면 조명으로 할 수 있고, 그 실시형태는 보다 발광 출력을 강하게 하고자 하는 경우에 바람직하다.
패키지를 구성하는 수지 성형체 (2) 는, 리드 프레임 (5) 과 함께 성형되고, 리드 프레임 (5) 의 적어도 일부가 수지 성형체 (2) 에 접촉되어 있다. 패키지의 형상은 특별 한정되지 않고 평면형이어도 되고 컵형이어도 되는데, 광에 지향성을 갖게 하는 관점에서 컵형으로 하는 것이 바람직하다.
리드 프레임 (5) 은 도전성의 금속 배선으로서, 반도체 발광 장치 외로부터 전원을 공급하여 반도체 발광 소자 (1) 에 통전하는 역할을 한다.
본딩 와이어 (3) 는 반도체 발광 소자 (1) 을 패키지에 고정시킨다. 또, 반도체 발광 소자 (1) 가 전극이 되는 리드 프레임과 접촉하고 있지 않는 경우에는, 도전성의 본딩 와이어 (3) 가 반도체 발광 소자 (1) 에 대한 전극 공급의 역할을 담당한다. 본딩 와이어 (3) 는, 리드 프레임 (5) 에 압착하여, 열 및 초음파의 진동을 부여함으로써 접착시키는데, 리드 프레임 (5) 의 표면이 은 또는 은 합금인 경우에는 당해 접착성이 향상되어 바람직하다.
형광체층 (4) 은, 봉지재에 형광체 등을 혼합시킨 혼합물로서, 형광체가 반도체 발광 소자 (1) 로부터의 여기광을 가시광으로 변환한다. 형광체층 (4) 에 함유되는 형광체는, 반도체 발광 소자 (1) 의 여기광의 파장에 따라서 적절히 선택된다. 백색광을 발하는 발광 장치에 있어서, 청색 여기광을 발하는 반도체 발광 소자를 여기 광원으로 하는 경우이면, 녹색 및 적색의 형광체를 형광체층에 포함시킴으로써 백색광을 생성할 수 있다. 자색 여기광을 발하는 반도체 발광 소자의 경우이면, 청색 및 황색의 형광체를 형광체층에 함유시킨 경우, 또는 청색, 녹색, 및 적색의 형광체를 형광체층에 함유시킨 경우 등을 들 수 있다. 또한, 반도체 발광 소자로부터 발해지는 광을 변환시킬 필요가 없는 경우 등, 형광체층 (4) 에는 형광체를 함유시키지 않아도 된다. 또, 형광체층 (4) 에는, 봉지재와 형광체 이외에도 필요에 따라서 그 밖의 성분을 함유시켜도 된다.
형광체층 (4) 에 함유되는 봉지재에 사용하는 수지로는, 종래 봉지재에 사용되는 투광성의 것을 적절히 선택할 수 있고, 에폭시 수지나 실리콘 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지 등을 들 수 있으나, 실리콘 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 봉지재에는, 상기 서술한 수지 이외에, 필요에 따라서 증량제, 틱소재 등으로서 무기 입자를 함유시킬 수 있다.
본 발명의 패키지에 사용되는 수지 성형체 (2) 에 사용하는 바인더 수지의 굴절률은, 상기 형광체층 (4) 에 함유되는 봉지재의 굴절률과 동일한 정도인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 봉지재의 굴절률이란, 봉지재에 사용하는 수지의 굴절률, 즉, 무기 입자 등의 첨가제를 함유하지 않는 수지 자체의 굴절률을 의미한다. 구체적으로는 그 차이가 0.05 이하인 경우, 수지 성형체 (2) 와 형광체층 (4) 의 계면에서의 광의 로스를 방지하는 것이 가능하여, 전체적으로 휘도가 높은 발광 장치로 하는 것이 가능하다. 수지 성형체 (2) 의 굴절률과, 상기 형광체층 (4) 에 함유되는 봉지재의 굴절률 차로는 0.03 이하인 것이 바람직하고, 그 차가 0 (제로) 에 가까울수록 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서 굴절률은 나트륨 D 선을 사용하여 측정한다.
또, 상기 형광체층 (4) 에 함유되는 봉지재의 굴절률이, 상기 수지 성형체 (2) 에 사용되는 바인더 수지의 굴절률과 동일하거나, 또는 보다 큰 경우가 보다 바람직하다.
종래, 반도체 발광 장치에 있어서의 봉지재와 패키지를 구성하는 수지 성형체의 굴절률 관계는, 수지 성형체가 봉지재보다 굴절률이 높았기 때문에, 수지 성형체와 봉지재의 계면이 광학 계면으로 되고, 수지 성형체 중에 들어온 광이 수지 성형체로부터 봉지재측으로 나오기 어려워져 반도체 발광 장치의 휘도가 낮았다. 이에 대해서, 수지 성형체와 봉지재를 고의로 박리시켜, 수지 성형체 표면이 아니고, 봉지재 박리면에서 광을 반사시켜 휘도를 향상시키는 방법 등이 검토되었으나, 여전히 휘도 향상의 검토는 불충분하였다.
또, 은이나 알루미늄 등의 금속 리플렉터를 사용하는 것도 검토되었으나, 금속 리플렉터는 고가이고, 또 사용 중에 녹슬어 변색 등의 문제도 있었다.
그래서 본 발명자들은 굴절률에 주목하여, 패키지를 구성하는 수지 성형체와 봉지재의 굴절률을 동일한 정도로 함으로써, 상기 문제를 해결할 수 있는 것에 생각이 이르렀다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 패키지를 구성하는 수지 성형체와 봉지재의 계면에서 광 반사가 발생되는 경우가 없어져 휘도가 향상되었다.
상기 굴절률을 만족시키기 위해서는, 패키지를 구성하는 수지 성형체 및 봉지재 모두 실리콘계의 수지인 것 등에 의해서 달성할 수 있다. 또한, 굴절률의 측정 방법은 상기 서술한 바와 동일하다.
이하에, 도 1∼8 에 나타내는 본 발명에 관련된 반도체 발광 장치의 양태에 대해서 설명한다.
도 1 은, 수지 성형체에 있어서의 오목부의 바닥면에 존재하는 리드 프레임의 대부분이 수지에 의해서 피복되어 있지 않는 반도체 발광 장치를 나타낸다.
도 2 는 수지 성형체에 있어서의 오목부의 바닥면의 리드 프레임의 노출 면적을 작게 하여, 바닥면의 반사재 (수지 성형체) 가 차지하는 부분을 크게 한 반도체 발광 장치를 나타낸다. 이 양태에 있어서는, 수지 성형체 (2) 에 반도체 발광 소자 (1) 가 직접 탑재되어 있고, 반도체 발광 소자 (1) 가 탑재된 지점의 수지 성형체 (2) 의 두께는 통상 100 ㎛ 이상, 바람직하게는 200 ㎛ 이상이다. 또, 통상 3000 ㎛ 이하이고 바람직하게는 2000 ㎛ 이하이다. 두께가 지나치게 얇으면 바닥면에 광이 투과되어 반사율이 저하되는 경향이 있고, 패키지의 강도가 불충분하여 취급상 변형되는 등의 문제가 발생될 우려가 있고, 지나치게 두꺼우면 패키지 자체도 두껍고 부피가 커지기 때문에, 반도체 발광 장치의 적용 용도가 한정될 가능성이 있다.
도 3 은, 반도체 발광 소자 (1) 가 봉지재층 (8) 에 의해서 봉지되고, 추가로 형광체층 (9) 이 반도체 발광 소자 (1) 로부터 떨어져 위치하는 양태 (리모트 포스퍼 양태) 의 반도체 발광 장치를 나타낸다. 이와 같이, 봉지재층 (8) 에는 형광체를 혼합하지 않고 봉지 역할만을 갖게 하여, 형광체층을 별로도 구성하는 양태도 본 발명의 실시의 양태이다.
이와 같은 양태는, 봉지재층 (8)(투명 봉지층) 상에 형광체층 (9) 을 포팅 또는 스크린 인쇄 등에 의해서 직접 형성하거나, 별도의 공정에서 투명한 기판 (도시 생략) 으로 수지 성형체 (2) 를 덮고, 그 위에 형광체층 (9) 을 스크린 인쇄나 다이 코팅 등의 방법으로 형성한 것을 투명한 봉지재층 상에 재치하거나 함으로써 제조할 수 있다.
도 3 과 같은 양태의 경우, 반도체 발광 소자 (1) 와 형광체층 (9) 이 간격을 두고 배치되어 있기 때문에, 형광체층 (9) 이 반도체 발광 소자 (1) 로부터 발해진 광 에너지에 의해서 열화되는 것을 방지할 수 있고, 또 발광 장치의 출력도 향상시킬 수 있다. 이 때 반도체 발광 소자 (1) 와 형광체층 (9) 의 간격은 통상 0.10 ㎜ 이상, 바람직하게는 0.15 ㎜ 이상, 보다 바람직하게는 0.18 ㎜ 이상이다. 한편, 형광체층 (9) 과 반도체 발광 소자 (1) 의 거리가 짧을수록, 발광 장치를 소형화하는 것이 가능하고, 그 관점에서는 반도체 발광 소자의 상면으로부터의 봉지재층의 두께는 통상 1 ㎝ 이하, 바람직하게는 5 ㎜ 이하, 보다 바람직하게는 1 ㎜ 이하이다.
또한, 수지 성형체 (2) 와 형광체층 (9) 사이에 발생되는 간극에는, 투광성을 갖는 봉지재층 (8) 을 배치하는 것이 바람직하다. 형광체층 (9) 에 있어서는, 형광의 자기 재흡수와 청, 녹, 적 등의 각 색의 형광체 간의 재흡수를 저감하기 위해서, 사용할 형광체를 각 색으로 구분하여 도포한 다층 구조로 하거나 스트라이프상, 혹은 도트상 등의 패턴을 형성하거나 해도 된다.
또한, 반도체 발광 소자 (1) 의 광을 파장 변환시키지 않고 그대로 사용하는 경우에는, 형광체층 (9) 대신에 형광체를 첨가하지 않은 투명한 봉지재를 사용한다. 혹은, 형광체층 (9) 을 형성하지 않고, 봉지재층 (8) 을, 형광체를 함유하는 형광체층 (4) 으로 할 수도 있다.
또한, 도 2 의 경우여도, 형광체층 (4) 중의 형광체를 봉지재에 혼합하여 장치를 봉지할 때, 형광체가 침강되는 속도를 제어함으로써, 반도체 발광 소자 (1) 와, 형광체층 (4) 중의 형광체의 거리를 두고 배치할 수 있다.
도 4 및 5 는, 도 1∼3 과 같은 컵형의 리플렉터를 형성하지 않은 칩 온보드 실장용의 반도체 발광 장치를 나타낸다. 본 발명의 반도체 발광 장치용 패키지의 형상은 컵형이 아니어도 되고, 예를 들어, 도 4 및 5 에 도시되는 칩 온보드 실장용의 수지 성형체 (2) 와 같은 형상이어도 된다.
이들 양태에서도, 금속 배선 (15) 은, 본딩 와이어 (3) 를 개재하여 반도체 발광 소자 (1) 와 접속부 (7) 에서 접속되어 있다. 또, 이들 양태에서는, 금속 배선 (15) 의 일부가 수지 성형체 (2) 에 의해서 피복되어 있다. 수지 성형체 (2) 는, 절연층으로서의 기능도 갖고 있고, 이 두께를 크게 할 수도 있다.
반도체 발광 소자 (1) 는 복수 존재해도 된다. 형광체층 (4) 에 의해서, 후술하는 도 6 과 같은 복수의 실장부를 일괄하여 봉지할 수 있다. 도 4 에 있어서의 절연층 (10) 은 투명해도 되고 반사재로서의 기능을 갖고 있어도 되며, 고방열 기능도 갖고 있는 것이 바람직하다. 도 5 에 있어서의 히트 싱크 (12) 는 금속 등의 고방열 부재로 이루어지고, 반도체 발광 소자 (1) 로부터 발생되는 열을 패키지 외부로 방열하기 위해서 필요에 따라서 발광 소자 바로 아래에 형성할 수 있다.
또한, 도 4 와 같이, 기재가 금속인 경우에는, 알루미늄이나 구리를 함유하는 재료로 구성되는 양태를 들 수 있고, 기재가 알루미늄을 함유하는 재료로 구성되어 있는 경우에는, 절연층 (10) 으로서 증반사 구조를 갖는 절연성의 투명 다층막이 증착 등에 의해서 형성되어 있어도 된다. 도 5 의 기재는 절연성 재료로 이루어지고, 세라믹스 (AlN, Al2O3) 나 본 발명의 수지 성형체로 구성되어 있는 양태를 들 수 있다.
도 4 및 5 의 반도체 발광 장치에서는, 형광체층 (4) 은 형광체를 함유하지 않는 투명한 층이어도 된다.
도 6 은, 복수의 반도체 발광 소자를 갖는 양태를 나타내는 것으로서, 도 6 에 있어서도, 리드 프레임 (5) 은 본딩 와이어 (3) 를 개재하여 반도체 발광 소자 (1) 와 접속부 (7) 에 의해서 접속되어 있다. 그리고, 리드 프레임 (5) 의 접속부 (7) 이외에서는, 수지 성형체 (2) 에 의해서 표면이 피복되어 있다. 또, 이 양태에 있어서도, 반도체 발광 소자는 형광체를 함유하는 봉지재층 (형광체층 (4)) 에 의해서 봉지되어 있어도 되고, 혹은 반도체 발광 소자가 투명한 봉지재층 (8) 에 의해서 봉지되고, 반도체 발광 소자로부터 떨어진 위치에 형광체층 (9) 을 갖고 있어도 되고 갖고 있지 않아도 된다.
도 7 은, 패키지형의 반도체 발광 장치를 나타내는 것으로서, 수지 성형체 (2) 로 이루어지는 컵 형상의 바닥면에 반도체 발광 소자가 설치되어 있다. 또, 이 양태에서는, 형광체층 (4) 은 형광체를 함유하지 않는 투명한 층이어도 되고, 또, 도 3 과 같이 형광체층 (9) 을 반도체 발광 소자와 떨어져 설치해도 된다. 이들 양태에서는, 리드 프레임 (5) 의 노출부가 반도체 발광 장치의 경사진 상방측으로 노출되어 있어, 반도체 발광 소자로부터의 광을 잘 받지 않기 때문에, 반도체 발광 소자로부터 발생되는 전계, 열 및 광 등의 영향에 의해서 리드 프레임 (5) 의 은 도금 등이 착색되어 휘도 저하가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 8 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 반도체 발광 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
이와 같은 양태의 반도체 발광 장치 1G 는, 리드 프레임 (5) 과 수지 성형체 (2) 로 구성되는 패키지의 구조가 액상 사출 성형 (LIM) 법에 적합하고, 또 방열이 양호한 구성으로 되어 있다.
본 발명의 패키지 성형에 있어서는 수지 성형체에 사용되는 수지가, 종래의 엔지니어링 플라스틱 수지와 비교하여, 유연하고 택이 있기 때문에 형에서 잘 떨어지지 않거나, 성형체의 박육부가 이형시에 끊어져 형 내에 남거나 하여 연속 성형을 방해하는 요인이 되기 쉽다. 그 때문에, 측면 리플렉터부의 상측 가장자리나 패키지의 모서리는 모서리부를 없애 곡면에 가까운 형상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 리플렉터의 내벽면 및 외벽면은 패키지 바닥면으로부터 멀어질수록 리플렉터의 두께가 얇아지도록, 패키지 바닥면에 대해서 수직으로 세운 선으로부터 3±1 도 정도의 경사를 갖는 것이 바람직하다. 또, 리드 프레임형에서는 성형·형발(型拔), 파트 피더·로봇 아암 등에 의한 패키지의 개편 (個片) 이송시, 또 발광 소자 실장시 등에 패키지에 대한 비틀림 외력이 가해져, 리드가 성형체로부터 박리·탈락되는 경우가 있기 때문에, 정부의 이너 리드는 예를 들어 패키지 상에서 보았을 때 볼록형과 오목형과 같이 패키지 바닥면에 있어서 서로 파고 들어가, 비틀림 응력이나 와이어 본딩시의 국부 응력에 대해서 강한 구조로 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 리드 프레임은 상하로부터 성형체에 끼워진 부분의 면적이 많은 구조인 것이 바람직하고, 도 8 의 실시양태에서는 측면부와 바닥면부의 수지 성형체가 아우터 리드를 사이에 두는 구조로 되어 있다.
리드 프레임이 미리 절곡되어져 있으면, 성형 후에 절곡 가공하는 것보다 패키지와 리드 프레임의 계면에 응력이 가해지지 않아 잘 파손되지 않기 때문에 바람직하다. 본 실시 양태에 있어서 아우터 리드는 완성 형상으로 미리 절곡되어 있고, 또한 아우터 리드의 이면은 패키지 실장면과 동일 평면 상에 있어, 실장 안정성이 높고 방열이 양호하다.
본 발명의 반도체 발광 장치용 패키지를 사용한 도 1∼8 의 반도체 발광 장치는, 도 9 에 나타내는 조명 장치의 발광부 (105) 로서 바람직하게 사용할 수 있다. 단, 이와 같은 양태로서 상기 반도체 발광 장치를 사용하는 경우에는, 형광체를 함유하지 않는 봉지재만으로 봉지된 것을 사용하는 것이 통상적이다.
도 9 의 조명 장치는, 창부를 갖는 케이싱 (101), 리플렉터부 (102), 광원부 (103), 히트 싱크 (104) 로 구성되어 있다. 광원부 (103) 는 배선 기판 상에 발광부 (105) 를 구비하고 있고, 배선 기판 (106) 이 도 4 및 5 의 배선 기판 (11) 에 상당하는 형식으로서, 직접 반도체 발광 소자가 실장된 COB (칩 온 보드) 형식, 도 1, 2, 3 및 7 과 같은 반도체 발광 장치가 표면 실장된 형식의 어느 것이어도 된다. 광원부 (103) 가 COB 형식인 경우에는, 반도체 발광 소자는 도 4 또는 5 에 기재된 돔상 또는 평판상으로 성형된 봉지 수지에 의해서 프레임재를 사용하지 않고 봉지되어 있어도 된다. 또, 배선 기판 (106) 상에 실장되는 반도체 발광 소자는 1 개여도 되고 복수 개여도 된다. 리플렉터부 (102) 및 히트 싱크 (104) 는 케이싱 (101) 과 일체형이어도 되고 개별적이어도 되며, 필요에 따라서 사용할 수 있다. 방열 관점에서 광원부 (103), 케이싱 (101), 히트 싱크 (104) 는 일체 구조 혹은 고열전도성 시트나 윤활유 등을 개재하여 간극 없이 접하고 있는 것이 바람직하다. 창부 (107) 는 공지된 투명 수지나 광학 유리 등을 사용할 수 있고, 평판상이어도 되고 곡면을 갖고 있어도 된다.
형광체부를 형성하여 백색 LED 로 하는 경우에는, 형광체부를 광원부 (103) 에 형성해도 되고 창부 (107) 에 형성해도 되지만, 창부 (107) 에 형성하면, 발광 소자로부터 떨어진 위치에 형광체를 배치할 수 있고, 열이나 광으로 열화되기 쉬운 형광체의 열화를 억제하여, 장기에 걸쳐 균일하고 고휘도인 백색광을 얻을 수 있는 장점이 있다.
창부 (107) 에 형광체층을 형성하는 경우에는, 투명한 창재 위 (도시 생략) 에 형광체층을 스크린 인쇄나 다이 코팅, 스프레이 도포 등의 방법으로 제조할 수 있다. 반도체 발광 소자와 창부 (107) 의 형광체층의 거리는 5∼50 ㎜ 인 것이 바람직하다. 이 경우, 형광의 자기 재흡수와 RGB 각 색의 형광체 간의 재흡수를 저감하기 위해서, 사용하는 형광체의 각 색으로 구분하여 도포한 다층 구조로 하거나 스트라이프상, 혹은 도트상 등의 패턴을 형성하거나 해도 된다.
상기 조명 장치의 각 부의 형상은 도면에 한정되지 않고, 곡면부를 갖거나, 필요에 따라서 조광 장치나 회로 보호 장치 등 부속 장치가 부착되어 있어도 된다.
또한, 설명한 도 9 의 조명 장치에 있어서, 본 발명의 반도체 발광 장치용 패키지가 구비하는 수지 성형체는, 예를 들어, 케이싱 (101), 리플렉터부 (102), 광원부 (103), 발광부 (105), 배선 기판 (106) 의 각 부재에도 사용할 수 있다. 이 수지 성형체는 자외∼가시광의 반사율이 높고 내열성, 내광성이 우수하기 때문에, 필요한 반도체 발광 소자의 개수를 억제하여 저렴하고 고휘도, 고내구인 조명 장치를 제공할 수 있다.
특히 본 발명의 반도체 발광 장치용 패키지가 구비하는 수지 성형체는 자외∼청색광의 반사율이 높은 점에 의해서, 형광체에 의해서 파장 변환되기 전의 반도체 발광 소자로부터 발해지는 광을 유효하게 반사할 수 있게 되고, 형광체층을 광원부로부터 떨어진 위치에 설치하는 실시양태에 적절하다. 반도체 발광 소자의 발광색이 자외∼근자외인 경우에는, (B) 필러는 알루미나를 주성분으로 하는 것이 바람직하고, 청색인 경우에는 알루미나 및/또는 티타니아를 주성분으로 하는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 본 발명에 대해서 실시예를 들어 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 의해서 전혀 한정되는 것은 아니다.
<백색 수지 조성물 및 수지 성형체의 제조>
[실시예 1]
폴리에틸렌제 용기에 6.0 g 의 알루미나 (이차 입자의 평균 입자경 : 1.2 ㎛, 일차 입자의 평균 에스팩트비 : 1.48), 0.47 g 의 표면 처리 (트리메틸실릴 처리) 가 완료된 퓸드실리카, 페닐기 비함유 실리콘 (비닐기 : 0.3 m㏖/g 함유, 백금 : 8 ppm 함유, 상온에서의 점도 3700 cp. 이하, 이 실리콘을 「페닐기 비함유 실리콘 E」라고 한다) 을 3.04 g, 페닐기 비함유 실리콘 (비닐기 : 0.1 m㏖/g 함유, 하이드로실릴기 : 4.6 m㏖/g 함유, 상온에서의 점도 600 cp. 이하, 이 실리콘을 「페닐기 비함유 실리콘 F」라고 한다.) 을 0.30 g, 경화 지연 성분 (촉매 제어 성분) 을 함유하는 페닐기 비함유 실리콘 (비닐기 : 0.2 m㏖/g 함유, 하이드로실릴기 : 0.1 m㏖/g 함유, 알키닐기 : 0.2 m㏖/g 함유, 상온에서의 점도 500 cp. 이하, 이 실리콘을 「페닐기 비함유 실리콘 G」라고 한다.) 을 0.15 g 을 넣어 Thinky사 제조의 아와토리렌타로 (泡取練太朗) 에서 교반 후, 폴리프로필렌제 스페튤러로 교반하였다. 추가로 진공 탈포를 실시함으로써 백색 수지 조성물 (1) 을 얻었다. 백색 수지 조성물 (1) 의 SiH 와 Si(CHCH2) 의 몰비 SiH/Si(CHCH2) 는 주입 조성으로 1.3 이었다.
얻어진 백색 수지 조성물 (1) 을, 스테인리스 금형을 사용하여 은판 상에 약 1 ㎝ 직경, 1 ㎜ 두께로 성형하고, 10 ㎏/㎠ 의 압력 하, 공기 중에서 3 분간 150 ℃ 로 가온 가압 프레스함으로써 수지 성형체 (1) 을 얻었다.
얻어진 수지 성형체에 대해서, 이하의 조건에서 IR 측정을 행하고, 2167 ㎝-1/2904 ㎝- 1 의 강도비를 구하고, 미리 작성한 검량선을 기초로 하여 SiH 존재량을 계산하였다.
IR 측정의 조건
사용 장치 : Varian사 제조 적외 분광 장치 FTS-7000
측정 조건 : 래피드 스캔법,
　　　　　 통상적인 IR 간섭계 주사에 의한 투과 측정,
　　　　　 검출기에는 MCT Detector 를 사용,
　　　　　주사 주파수 20 ㎑, 분해능 : 4 ㎝-1
수지 성형체 (1) 중의 SiH 존재량은 44 μ㏖/g 이었다.
은판 상의 수지 성형체 (1) 는, 스페튤러로 옆에서 약간의 힘을 가해도 은 표면으로부터 박리되지 않았다.
[실시예 2]
페닐기 비함유 실리콘 E 와, 페닐기 비함유 실리콘 F 의 첨가량을 각각 2.89 g, 0.46 g 으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 백색 수지 조성물 (2) 를 조제하고, 성형함으로써 수지 성형체 (2) 를 얻었다. 또한, 백색 수지 조성물 (2) 의 SiH 와 Si(CHCH2) 의 몰비 SiH/Si(CHCH2) 는 주입 조성으로 2.0 이었다.
수지 성형체 (2) 중의 SiH 존재량은 90 μ㏖/g 이었다.
은판 상의 수지 성형체 (2) 는, 스페튤러로 옆에서 약간의 힘을 가해도 은 표면으로부터 박리되지 않았다.
[실시예 3]
알루미나의 첨가량을 5.23 g, 표면을 실리카와 알루미나로 박막 코트한 루틸형 티타니아 (일차 입자경 : 0.3 ㎛, 일차 입자의 평균 에스팩트비 : 1.45) 의 첨가량을 0.80 g 으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 백색 수지 조성물 (3) 을 조제하고, 성형함으로써 수지 성형체 (3) 을 얻었다. 또한, 백색 수지 조성물 (3) 의 SiH 와 Si(CHCH2) 의 몰비 SiH/Si(CHCH2) 는 주입 조성으로 1.3 이었다.
수지 성형체 (3) 중의 SiH 존재량은 49 μ㏖/g 이었다.
은판 상의 수지 성형체 (3) 은, 스페튤러로 옆에서 약간의 힘을 가해도 은 표면으로부터 박리되지 않았으나, 약간의 들뜸이 관찰되었다.
[비교예 1]
페닐기 비함유 실리콘 E 와, 페닐기 비함유 실리콘 F 의 첨가량을 각각 3.10 g, 0.24 g 으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 백색 수지 조성물 (4) 를 조제하고, 성형함으로써 수지 성형체 (4) 를 얻었다. 또한, 백색 수지 조성물 (4) 의 SiH 와 Si(CHCH2) 의 몰비 SiH/Si(CHCH2) 는 주입 조성으로 1.0 이었다.
수지 성형체 (4) 중의 SiH 존재량은 24 μ㏖/g 이었다.
은판 상의 수지 성형체 (4) 는, 스페튤러로 옆에서 힘을 가하면 은 표면으로부터 간단히 박리되었다.
[비교예 2]
페닐기 비함유 실리콘 E 와, 페닐기 비함유 실리콘 F 의 첨가량을 각각 2.68 g, 0.67 g 으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 백색 수지 조성물 (5) 를 조제하고, 성형함으로써 수지 성형체 (5) 를 얻었다. 또한, 백색 수지 조성물 (5) 의 SiH 와 Si(CHCH2) 의 몰비 SiH/Si(CHCH2) 는 주입 조성으로 3.1 이었다.
수지 성형체 (5) 중의 SiH 존재량은 126 μ㏖/g 이었다.
은판 상의 수지 성형체 (5) 는, 스페튤러로 옆에서 약간의 힘을 가해도 은 표면으로부터 박리되지 않았지만, 약간의 들뜸을 볼 수 있었다.
<반사율의 측정>
상기 실시예 및 상기 비교예에서 얻어진 백색 수지 조성물 1 내지 5 에 대해서, 판두께 0.5 ㎜ 정도로 성형한 수지 성형체 6 내지 10 을 제조하였다. 또, 솔베이 어드밴스트 폴리머즈 주식회사 제조의 폴리프탈아미드 수지의 아모데르 A4122 를 아미드 수지 조성물로 하여, 판두께 2000 ㎛ 로 성형한 수지 성형체 11 을 제조하였다.
코니카 미놀타사 제조 SPECTRO PHOTOMETER　CM-2600d 를 사용하여, 수지 성형체 6 내지 10 은 측정 직경 3 ㎜ 에서, 수지 성형체 11 은 측정 직경 6 ㎜ 에서, 각각 파장 360 ㎚, 400 ㎚, 420 ㎚, 440 ㎚ 및 460 ㎚ 의 광 반사율 (%) 을 측정하였다. 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure 112012094390710-pct00001
<반도체 발광 장치용 패키지의 제조>
[실시예 4]
실시예 1 의 백색 수지 조성물 1 을 사용하여, 전체 면을 은 도금한 구리 리드 프레임을 사용하여, 액상 사출 성형에 의해서 도 2 에 나타내는 세로 5 ㎜×가로 5 ㎜×높이 1.5 ㎜, 개구부의 직경 3.6 ㎜ 의 오목부를 갖는 컵상의 표면 실장형 패키지 1 을 성형하였다. 성형은 150 ℃, 500 ㎏/㎠, 경화 시간 20 초간의 조건에서 실시하였다.
얻어진 표면 실장형 패키지 1 중의 SiH 존재량은 38 μ㏖/g 이었다.
[비교예 3]
솔베이 어드밴스트 폴리머즈 주식회사 제조의 폴리프탈아미드 수지의 아모데르 A4122 를 아미드 수지 조성물로 하고, 실시예 4 와 마찬가지로 전체 면을 은 도금한 구리 리드 프레임을 사용하여, 세로 5 ㎜×가로 5 ㎜×높이 1.5 ㎜, 개구부의 직경 3.6 ㎜ 의 오목부를 갖는 컵상의 표면 실장형 패키지 2 를 성형하였다. 또한, 실시예 4 의 패키지 1 과 비교예 3 의 패키지 2 는 완전히 동일한 형상이다.
[실시예 5]
실시예 1 의 백색 수지 조성물 1 을 사용하여, 전체 면을 은 도금한 구리 리드 프레임과 함께 액상 사출 성형에 의해서 컵상의 표면 실장형 패키지 3 을 성형하였다. 성형은, 실시예 4 와 동일한 조건 (150 ℃, 500 ㎏/㎠, 경화 시간 20 초간) 에서 행하고, 그 패키지의 형상은, 수지부가 세로 3.2 ㎜×가로 2.7 ㎜×높이 1.4 ㎜, 개구부의 직경 2.4 ㎜ 의 오목부를 갖는 컵상, 도 8 에 기재된 형상을 갖는다.
성형된 패키지를 관찰한 바, 버의 발생은 없고, 쇼트 몰드, 이형 불량이 없는 패키지였다. 또한, 얻어진 표면 실장형 패키지 3 중의 SiH 존재량은, 실시예 4 와 동일한 조건에서 성형하였기 때문에 실시예 4 와 동일한 값 (38 μ㏖/g) 으로 생각된다.
성형된 패키지를 액체 질소로 동결한 상태에서 마이크로톰에 의해서 절삭하고, 패키지 단면의 SEM 을 관찰하였다. 단면에 노출된 알루미나의 일차 입자경은 0.3 ㎛, 일차 입자의 에스팩트비는 1.48 이었다.
[비교예 4]
솔베이 어드밴스트 폴리머즈 주식회사 제조의 폴리프탈아미드 수지의 아모데르 A4122 를 성형한, 시판되는 패키지이고, 전체 면을 은 도금한 구리 리드 프레임을 갖고, 수지부가 세로 3.2 ㎜×가로 2.7 ㎜×높이 1.4 ㎜ 이고, 개구부의 직경이 2.4 ㎜ 인 오목부를 갖는 컵상의 패키지를, 비교를 위한 표면 실장형 패키지 4 로 하였다.
<200 ℃ 에서 10 분간 가열한 후의 SiH 존재량>
상기 서술한 바와 같이 하여 얻어진, 수지 성형체 1 내지 5 의 시험편 및 표면 실장형 패키지 1 을, 200 ℃ 에서 10 분간 가열한 후, 상기 서술한 측정 조건에서 SiH 존재량을 측정하였다. 그 측정 결과를 표 2 에 나타낸다.
또한, 실시예 4 의 패키지 1 에 대해서는, 추가로 200 ℃ 에서 10 분간 가열한 후 (즉, 200 ℃ 10 분간의 가열을 2 회 행한 후), 상기 서술한 측정 조건에서 SiH 존재량을 측정하였다. 그 측정 결과를 표 2 에 나타낸다. 수지 성형체 또는 패키지를 200 ℃ 에서 10 분간 가열한 후, 추가로 가열해도 SiH 존재량은 그다지 변화가 없는 것을 알 수 있다.
Figure 112012094390710-pct00002
※ 가열 가압 프레스에 의한 수지 성형체의 제조 후의 상태
<가온 가압 프레스에 의한 성형시의 비어져 나온 양의 측정>
상기 실시예 및 상기 비교예에서 얻어진 백색 수지 조성물 1 내지 5 에 대해서, 가온 가압 프레스에 의한 성형시의 비어져 나온 양을 측정하였다. 즉, 두께 0.3 ㎜ 의 스테인리스판의 관통공 (직경 13 ㎜) 에 대해서, 80 체적% 로 시료를 충전하고, 그 위에 폴리이미드 필름을 덮은 것을, 열 프레스기로 150 ℃, 165 ㎏/㎠, 3 분간의 조건에서 가온 가압하였다. 가온 가압 종료 후에 관통공으로부터 비어져 나온 재료 단 (端) 의, 구멍 단부 (端部) 로부터의 최장 거리를 측정하였다. 재료의 일부가 구멍 단부까지 도달하지 않은 경우에는, 재료 단까지의 최장 거리를 마이너스값으로 기록하였다. 여기서, 관련된 측정치가 -2 ㎜ 보다 작은 경우, 성형에 있어서 미충전이 발생되는 경향이 있다. 또, 관련된 측정치가 3 ㎜ 보다 큰 경우, 성형에 있어서 이른바 버가 발생되는 경향이 있다.
결과를 표 3 에 나타낸다. 본원 발명의 백색 수지 조성물 (1 내지 3) 에 있어서는, 비어져 나온 양이 양호한 범위로 되었다. 한편, 비교예의 백색 수지 조성물 (4) 는 비어져 나온 양이 크고, 또, 비교예의 백색 수지 조성물 (5) 는 비어져 나온 양이 적지만, 성형시에 기포가 발생되어 수지 성형체용 재료에 적합하지 않은 것으로 판단되었다.
Figure 112012094390710-pct00003
<발광 장치의 제조 1>
실시예 4 의 표면 실장형 패키지 1 및 비교예 3 의 표면 실장형 패키지 2 를 사용하여 다음과 같이 하여 발광 장치를 조립하였다.
406 ㎚ 의 발광 파장을 갖는 반도체 발광 소자 (정격 전류 20 ㎃) 를 패키지의 오목부에 노출되어 있는 이너 리드 상의 소정 위치에 실리콘 다이 본드재 (신에츠 화학 공업 (주) 제조　KER-3000-M2) 를 개재하여 설치한 후, 그 실리콘 다이 본드재를 100 ℃ 에서 1 시간, 추가로 150 ℃ 에서 2 시간 경화시켰다. 이렇게 하여 반도체 발광 소자를 패키지 상에 탑재한 후, 금선 (金線) 으로 그 패키지의 리드 프레임과 반도체 발광 소자를 접속하였다.
다음으로, 이하의 방법으로 반도체 발광 소자를 봉지하여, 반도체 발광 장치를 제조하였다.
(1) 봉지재의 제조
모멘티브·퍼포먼스·마테리알즈·쟈판 합동회사 제조의 양 말단 실란올디메틸실리콘 오일 XC96-723 을 385 g, 메틸트리메톡시실란을 10.28 g 및 촉매로서 지르코늄테트라아세틸아세토네이트 분말을 0.791 g 을, 교반 날개와, 분리 증류관, 짐로트 콘덴서 및 리비히 콘덴서를 장착한 500 ㎖ 3 구 콜벤 중에서 계량하고, 실온에서 15 분간 촉매의 조대 입자가 용해될 때까지 교반하였다. 이 후, 반응액을 100 ℃ 까지 승온하여 촉매를 완전 용해시키고, 100 ℃ 전체 환류 하에서 30 분간 500 rpm 으로 교반하면서 초기 가수 분해를 실시하였다.
계속해서 증류 배출을 리비히 콘덴서측에 접속하고, 질소를 SV20 으로 액 중에 불어넣어 생성된 메탄올 및 수분, 부생물의 저비 (低沸) 규소 성분을 질소에 수반시켜 증류 제거하면서 100 ℃, 500 rpm 으로 1 시간 교반하였다. 질소를 SV20 으로 액 중에 불어넣으면서 추가로 130 ℃ 로 승온, 유지하면서 5 시간 중합 반응을 계속하여, 점도 120 ㎫·s 의 반응액을 얻었다. 또한, 여기서 「SV」란「Space Velocity」의 약칭으로서, 단위 시간당의 취입 (吹入) 체적량을 가리킨다. 따라서, SV20 이란 1 시간에 반응액의 20 배인 체적의 N2 를 불어넣는 것을 말한다.
질소의 불어넣기를 정지하여 반응액을 일단 실온까지 냉각시킨 후, 가지형 플라스크에 반응액을 옮기고, 로터리 이배퍼레이터를 사용하여 오일 배스 상에서 120 ℃, 1 ㎪ 로 50 분간 미량으로 잔류되어 있는 메탄올 및 수분, 저비 규소 성분을 증류 제거하여, 점도 230 ㎫·s 의 무용제의 봉지재액 (굴절률 1.41) 을 얻었다.
(2) 반도체 발광 소자의 봉지
전술한 실시예 4 및 비교예 3 의 패키지 오목부에, 개구부 상측 가장자리와 동일한 높이가 되도록 전술한 봉지재를 적하한 후, 항온기로 90 ℃ 2 시간, 이어서 110 ℃ 1 시간, 150 ℃ 3 시간 동안 가열 경화시켜 반도체 발광 소자를 봉지하였다.
<초기 방사속의 측정>
상기와 같이 실시예 4 의 표면 실장형 패키지 1 및 비교예 3 의 표면 실장형 패키지 2 를 사용하여 제조한 반도체 발광 장치를 점등 전원에 세트하고, 20 ㎃ 의 구동 전류를 통전시켜 점등 10 초 후의 초기 방사속 (광 출력) 을 측정하였다. 결과를 표 4 에 나타낸다. 굴절률 차가 작은 패키지를 사용한 실시예 4 의 표면 실장형 패키지 1 을 구비한 발광 장치의 경우에는, 봉지 후의 방사속이 크게 향상하였다.
또한, 방사속의 측정에는, 오션 옵틱스사 제조의 분광기 「USB2000」 (적산 파장 범위 : 350∼800 ㎚, 수광 방식 : 100 ㎜φ의 적분구) 을 사용하여 분광기 본체를 25 ℃ 항온조 내로 유지하여 측정하였다. 발광 장치의 온도 상승을 방지하는 위해서, 열전도성 절연 시트를 개재하여 3 ㎜ 두께의 알루미늄판에서 방열하였다.
또, 표 4 에 있어서 바인더 수지 (패키지의 수지 성형체부에 사용된 수지) 및 상기 서술한 바와 같이 하여 제조된 봉지재의 굴절률은, 아베 굴절계로 측정한 것이다.
Figure 112012094390710-pct00004
<발광 장치의 제조 2>
다음과 같이 하여, 실시예 5 의 표면 실장형 패키지 3 또는 비교예 4 의 표면 실장형 패키지 4 를 구비한 발광 장치를, 각각 5 종류씩 조립하였다. 즉, 파장 360 ㎚, 406 ㎚ 또는 460 ㎚ 에서 발광 피크 파장을 갖는 반도체 발광 소자를 1 개씩 패키지에 투명 (클리어) 봉지한 발광 장치와, 파장 406 ㎚ 또는 460 ㎚ 에서 발광 피크 파장을 갖는 반도체 발광 소자를 1 개씩 패키지에 형광체 페이스트를 사용하여 봉지한 발광 장치를, 각각의 패키지에 대해서 제조하였다.
반도체 발광 소자 1 개 (정격 전류 20 ㎃) 를 패키지의 오목부에 노출되어 있는 이너 리드 상의 소정 위치에 실리콘 다이 본드재 (신에츠 화학 공업 (주) 제　KER-3000-M2) 를 개재하여 설치한 후, 그 실리콘 다이 본드재를 100 ℃ 에서 1 시간, 추가로 150 ℃ 에서 2 시간 경화시켰다. 이렇게 하여 반도체 발광 소자를 패키지 상에 탑재한 후, 금선으로 그 패키지의 리드 프레임과 반도체 발광 소자를 접속하였다.
[투명 (클리어) 봉지]
상기 서술한 바와 같이 하여 제조된 발광 장치의 패키지 오목부에, 개구부 상측 가장자리와 동일한 높이가 되도록 전술한 <발광 장치의 제조 1> 에서 사용한 봉지재를 적하한 후, 항온기로 90 ℃×2 시간, 이어서 110 ℃×1 시간, 150 ℃×3 시간의 가열 경화를 행함으로써 반도체 발광 소자를 투명 (클리어) 봉지하고, 실시예 5 의 표면 실장형 패키지 (3) 및 비교예 4 의 표면 실장형 패키지 (4) 각각에 대해서 360 ㎚, 406 ㎚, 460 ㎚ 의 반도체 발광 소자를 갖는 반도체 발광 장치 (합계 6 종류) 를 얻었다.
[형광체 페이스트의 제조]
(406 ㎚ 반도체 발광 소자용 형광체 페이스트의 제조)
<발광 장치의 제조 1> 에서 사용한 봉지재에 미츠비시 화학사 제조의 적색 형광체 CaAlSi(ON)3 : Eu, 및 청색 형광체 BaMgAl10O17 : Eu, 전기 화학 공업 주식회사제의 녹색 형광체 (Si,Al)6(O,N)8 : Eu(β-sialon), 및 틱소제로서 에보니크사 제조 AEROSIL　RX-200 을 혼합하여 페이스트상으로 하고, 406 ㎚ 발광 소자용의 형광체 페이스트를 얻었다.
(460 ㎚ 반도체 발광 소자용 형광체 페이스트의 제조)
<발광 장치의 제조 1> 에서 사용한 봉지재에 미츠비시 화학사 제조의 적색 형광체 CaAlSiN3 : Eu, 녹색 형광체 CaSc2O4 : Ce, 및 틱소제로서 에보니크사 제조 AEROSIL　RX-200 을 혼합하여 페이스트상으로 하고, 460 ㎚ 발광 소자용의 형광체 페이스트를 얻었다.
[형광체 페이스트를 사용한 봉지]
상기 서술한 바와 같이 하여 제조한 406 ㎚ 의 반도체 발광 소자를 갖는 발광 장치의 패키지를, 상기 서술한 406 ㎚ 반도체 발광 소자용 형광체 페이스트를 사용하여 봉지한 것 이외에는, 전술한 [투명 (클리어) 봉지] 와 동일하게 하여, 실시예 5 의 표면 실장형 패키지 3 및 비교예 4 의 표면 실장형 패키지 4 의 각각에 대해서 406 ㎚ 의 반도체 발광 소자를 갖고, 백색으로 발광하는 반도체 발광 장치 2 종류를 얻었다.
또, 상기 서술한 바와 같이 하여 제조한 460 ㎚ 의 반도체 발광 소자를 갖는 발광 장치의 패키지를, 상기 서술한 460 ㎚ 반도체 발광 소자용 형광체 페이스트를 사용하여 봉지한 것 이외에는, 전술한 [투명 (클리어) 봉지] 와 동일하게 하여, 실시예 5 의 표면 실장형 패키지 3 및 비교예 4 의 표면 실장형 패키지 4 의 각각에 대해서 460 ㎚ 의 반도체 발광 소자를 갖고, 백색으로 발광하는 반도체 발광 장치 2 종류를 얻었다.
<초기 방사속의 측정>
상기 <발광 장치의 제조 2> 에서 제조한, 실시예 5 의 표면 실장형 패키지 3 또는 비교예 4 의 표면 실장형 패키지 4 에 발광 소자가 투명 (클리어) 봉지된 6 종류의 반도체 발광 장치를 점등 전원에 세트하고, 60 ㎃ 의 구동 전류를 통전하여 점등 20 초 후의 방사속 (광 출력) 을 측정하였다. 결과를 표 5 에 나타낸다.
또한, 방사속의 측정에는, 오션 옵틱스사 제조 분광기 「USB2000」 (적산 파장 범위 : 350∼800 ㎚, 수광 방식 : 100 ㎜φ 의 적분구) 를 사용하여 분광기 본체를 25 ℃ 항온조 내에 유지하여 측정하였다. 발광 장치의 온도 상승을 방지하는 위해서, 열전도성 절연 시트를 개재하여 3 ㎜ 두께의 알루미늄판에서 방열하였다.
Figure 112012094390710-pct00005
<연속 점등 시험>
상기 <발광 장치의 제조 2> 에서 제조한, 실시예 5 의 표면 실장형 패키지 3 또는 비교예 4 의 표면 실장형 패키지 4 에, 파장 406 ㎚ 또는 460 ㎚ 에서 발광 피크 파장을 갖는 반도체 발광 소자를 투명 (클리어) 봉지한 발광 장치 (합계 4 종류) 와, 파장 406 ㎚ 또는 460 ㎚ 에서 발광 피크 파장을 갖는 반도체 발광 소자를 형광체 페이스트를 사용하여 봉지한 발광 장치 (합계 4 종류) 를 점등 전원에 세트하고, 85 ℃, 상대 습도 85 % 의 환경 시험기 중에서, 60 ㎃ 의 구동 전류를 통전하여 연속 점등 시험을 행하였다. 소정 시간마다 반도체 발광 장치를 꺼내어, 오프 라인에서 초기 방사속 (mW) 에 대한 시간 경과 후의 방사속 (mW) 의 백분율 (방사속 유지율) 을 측정하였다. 형광체를 갖는 백색 발광 장치에 있어서는, 전광속 (Lm) 을 사용하여 시험 전후의 전광속 유지율을 평가하였다.
또한, 전광속의 측정은, 전술한 초기 방사속의 측정과 동일한 방법으로 행하였다. 결과를 도 10 에 나타낸다.
표 5 및 도 10 에 나타내는 바와 같이, 실시예 5 의 표면 실장형 패키지 3 을 사용한 투명 봉지의 반도체 발광 장치는, 종래 구성의 비교예 4 의 표면 실장형 패키지 4 를 사용한 반도체 발광 장치와 비교하여, 406 ㎚, 460 ㎚ 의 어느 파장에서나 높은 방사속을 나타냄과 함께, 연속 점등 시험에 있어서도 장시간 높은 방사속을 유지할 수 있었다. 또, 형광체를 병용하여 백색 LED 로 했을 때에도 동일하게 하여 장시간 높은 전광속을 유지할 수 있었다.
<수지 성형체와 봉지재의 굴절률 차에 의한 반사율>
패키지를 구성하는 수지 성형체와 봉지재의 최적인 굴절률 차를 검토하기 위해서, 이하의 광학 시뮬레이션 검토를 실시하였다.
광학 시뮬레이션은 미국 Optical　Research　Associates사 제조의 LightTools 를 사용하여 행하였다.
구성은 광원과, 반사재로서의 판상의 수지 성형체, 반사재에 밀접된 투명 봉지 재료 (봉지재) 를 형성하여 먼 곳에서 수광하는 디텍터를 형성하였다. 광원, 디텍터 모두 봉지 재료 중에 형성하였다. 광원은 특정 파장의 광을 발광하고, 반사 재료에 랑베르 입사하는 것으로 하였다. 광원 자체는 재질을 설정하지 않았기 때문에, 반사나 굴절은 일어나지 않는 설정으로 하였다. 판상의 반사재는 판두께에 대해서 충분히 큰 치수로 설정하였다.
반사재 (수지 성형체), 및 봉지재에 사용되는 수지는 폴리오르가노실록산으로 하고, 반사재는 알루미나의 입자가 균일하게 분산되어 있는 모델로 하고, 봉지재는 입자가 분산되어 있지 않은 모델로 하였다. 상기 폴리오르가노실록산의 굴절률 등의 광학 상수는, 실제로 측정하여 얻어진 값을 사용하여 계산하였다. 알루미나의 굴절률은 일반적으로 알려져 있는 값을 입력하고, 입자의 평균 입자경이나, 입자경 분포는 실측치를 채용하였다. 또, 입자의 농도도 임의로 설정하였다.
계산은 광원으로부터 백만 개의 광선을 출사하여, 반사재 표면에 입사시킨다. 반사재의 표면은 광학적에 평탄한 것으로 가정하고, 반사재 표면을 투과하여 반사재의 내부로 들어간 광은, 더욱 입자에 닿음으로써 다중 산란을 반복해 간다. 입자의 농도나 두께에 따라서, 광의 입사 방향에 대한 반사뿐만 아니라, 반대면에 대한 투과가 발생되는 경우가 있다. 이 계산들을 거쳐 먼 곳에 설치한 수광기에 입사된 광선을 적산하여 반사율을 측정하였다.
반사재 (수지 성형체) 에 사용된 바인더 수지의 굴절률로부터 봉지재의 굴절률을 뺀 굴절률 차를 변화시킨 결과를 표 6 에 나타낸다.
Figure 112012094390710-pct00006
이 시뮬레이션 결과로부터, 반사재 (수지 성형체) 에 사용된 바인더 수지와 봉지재의 굴절률 차가 작은 것이, 반사율이 높은 것을 확인할 수 있다. 굴절률 차가 큰 경우, 봉지재로부터 반사재 (수지 성형체) 에 입사된 광이, 봉지재와 반사재 (수지 성형체) 의 계면에서 다중 반사를 반복함으로써 광의 감쇠가 발생되고, 그 결과 반사율이 낮게 되어 버린다. 반대로 굴절률 차가 작을 경우, 이 다중 반사에 의한 광의 감쇠가 잘 일어나지 않기 때문에 높은 반사율로 가능하다.
1 : 반도체 발광 소자
2 : 수지 성형체
3 : 본딩 와이어
4 : 형광체를 함유하는 봉지재층 (형광체층)
5 : 리드 프레임
6 : 반사재 피복부의 두께
7 : 접속부
8 : 봉지재층
9 : 창부 (형광체층)
10 : 절연층
11 : 배선 기판
12 : 히트 싱크
13 : 금속 기재
14 : 절연성 기재
15 : 금속 배선
101 : 케이싱
102 : 리플렉터부
103 : 광원부
104 : 히트 싱크
105 : 발광부
106 : 배선 기판
107 : 창부

Claims (10)

  1. (A) SiH 를 함유하는 폴리오르가노실록산 및 (B) 필러를 함유하는 수지 성형체를 적어도 구비하는 반도체 발광 장치용 패키지로서,
    상기 수지 성형체를 200 ℃ 에서 10 분간 가열한 후의 상기 수지 성형체 중의 SiH 의 존재량이 20∼65 μ㏖/g 인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치용 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키지는 금속 배선을 추가로 구비하고, 상기 금속 배선의 적어도 일부가 상기 수지 성형체에 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치용 패키지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수지 성형체는, 두께 0.5 ㎜ 에 있어서 파장 460 ㎚ 의 광의 반사율이 60 % 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치용 패키지.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수지 성형체는, 두께 0.5 ㎜ 에 있어서 파장 400 ㎚ 의 광의 반사율이 60 % 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치용 패키지.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (B) 필러는 알루미나 및/또는 티타니아인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치용 패키지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (B) 필러의 일차 입자경이 0.1 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하이고, 또한, 일차 입자의 에스팩트비가 1.0 이상 4.0 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치용 패키지.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (A) SiH 를 함유하는 폴리오르가노실록산은, SiH 와 Si(CHCH2) 의 당량비 SiH/Si(CHCH2) 가 0.9∼2.5 가 되도록 SiH 함유 유기 규소 화합물과 Si(CHCH2) 함유 유기 규소 화합물을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치용 패키지.
  8. (A) SiH 를 함유하는 폴리오르가노실록산 및 (B) 필러를 함유하는 수지 성형체를 적어도 구비하는 반도체 발광 장치용 패키지로서,
    상기 수지 성형체 중의 SiH 의 존재량이 30∼120 μ㏖/g 인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치용 패키지.
  9. 반도체 발광 소자, 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 패키지, 및 봉지재를 적어도 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 수지 성형체에 사용하는 바인더 수지와 봉지재의 굴절률 차가 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
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