KR20020077135A

KR20020077135A - 발광장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20020077135A
Application number: KR1020020016697A
Authority: KR
Inventors: 마쯔바라히데키; 타케베토시히코; 이시나가히로키; 마에가와마모루
Original assignee: 스미토모덴키고교가부시키가이샤; 롬 가부시키가이샤
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2002-10-11
Also published as: US20020190637A1; JP2002299699A; EP1246266A2; US6741029B2; TW557586B

Abstract

본 발명의 발광장치는, 전극(16,17)과, 이 전극(16,17)상에 인듐층(8)을 개재해서 실장되고 n형ZnSe단결정으로 이루어진 기판과 상기 기판상에 형성되고 전류주입에 의해 발광하여 ZnSe를 모체로하는 혼정화합물로 이루어진 에피택셜 발광구조를 가진 LED(5)와, LED(5)를 실링하는 실링수지(6)를 구비하고, 실링수지(6)의 유리전이온도를 80℃이하 또는 LED(5)근방의 실링수지(6)를 상온에서도 탄성을 지니게하는 부드러운 수지로 한다.

Description

발광장치 및 그 제조방법{LIGHT EMISSION APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은, 단일소자이고, 백색이나, 적색과 청색의 중간색인 전자색이나 핑크색의 광을 발할수있는 신규의 반도체발광소자에 관한것으로서, 특히, 상기 반도체발광소자에 걸리는 응력을 저감하기위한 구조에 관한것이다.

고휘도의 발광다이오드(LED)의재료로서는, 적색으로서 AlGaAs나 GaAsp등을 발광층으로하는 소자가 실용화되고, 수Cd(칸델라)이상의 휘도가 낮은 코스트의 LED로 실현되고 있다. 또 적색이외의 LED에 대해서는, 녹색·황녹색용의 Gap, 청색·녹색용의 GaInN. 오렌지색·황색용의 AlGaInP등이, 어느것이나 모두 낮은코스트의 LED로서 실용화되고 있다.

그러나,이들의 LED는 모두 단일의 반도체재료를 발광층에 사용하고 있으므로서, 원리상, 단색의 발광소자 밖에 형성할수없다. 그 때문에, 통상의 LED구조에서는, 적색, 오렌지색, 황색, 황녹색, 녹색, 청녹색, 청색, 청자색, 자색이라고하는, 원색 및 적색과 녹색의 중간색 및 녹색과 청색의 중간색을 발광시키는 것은 가능하지만, 적색과 청색의중간색 또는 적색과 녹색과 청색의 중간색을 발광시키는 것을 할 수 없었다.

조명용도나 장식용등의 일부의 표시용도에는, 상기의 단색의 광원이 아니고, 적색과 청색의 중간색(적자색이나 핑크색)이나 적색과 청색과 녹색의 중간색(백색)의 광원이 요구되고 있다. 상기한 바와같이 통상의 LED에서는 단색의 광원밖에 할수 없으므로서, 이들의 광원으로는 형광색등이나 백열등 등이 사용되고, 광원의 수명의 짧은 정도나 사이즈의 크기정도 및 발광효율의 낮은정도가 문제로 되어있었다.

이에 대해서, 본 발명자들은, 이미 일본국특원평10-194156(특개2000-82845) 및 동 특원평10-321605(특개2000-150965)에 표시한 바와같이, ZnSe기판위에 형성한 ZnSe계 호모에피택셜층을 사용한 LED에 의해 백색광이나 핑크색광이나 적자색광을 얻는것에 성공하고 있다.

ZnSe기판은, 요드나 알루미늄이나 염소나 브롬이나 갈륨이나 인듐등을 도핑함으로써, n형의 도전성이 얻어지는 동시에, 510㎚보다 짧은 광을 쬐므로서, SA(Self-activated)발광이라 호칭되는, 550㎚에서부터 650㎚의 범위에 발광파장의 중심을 가진 브로오드한 발광을 일으키게 할수있다. 이 발광은 황색이나 오렌지색으로 보인다.

SA발광의 발광중심파장 및 발광스펙트럼의 반치폭(半値幅)은, 도펀트의 종류나 도핑량에 의해 조정하는것이 가능하다. 또, ZnSe를 모체로하는 발광구조는, 호모에피텍셜기술에 의해 ZnSe기판상에 형성하는것이 가능하다. 이 발광구조에서는 활성층에 ZnSe 또는 ZnCdSe 또는 ZnSeTe를 사용함으로써, 460㎚에서부터 510㎚의 파장으로 발광하는 청색 또는 청녹색의 고휘도LED를 형성할수있다.

도 1에 본 LED(5)의 개념도를 표시한다. 도면중의 에피택셜발광구조(2)로부터의 청색 또는 청녹색발광중, 기판방향으로 방출된것은, ZnSe기판(1)에 흡수되어서, 광여기발광을 일으켜서 황색 또는 오렌지색 또는 적색의 광을 발한다. 상기 양자의 발광을 조합함으로써, 백색이나 핑크색이나 적자색등의 중간색의 발광을 얻을수있다.

본 LED(5)에서는, 재료로서 Ⅱ-Ⅵ족 화합물반도체인 ZnSe를 주로 사용한다. 그러나, 이 ZnSe는, 결정학적 강도가 통상의 LED에 사용되는 Gap나 GaAs등의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물반도체보다도 현저하게 작다.

그 때문에, 실장공정의 각 프로세스에 있어서 LED칩에 강한 응력이 걸리면, ZnSe기판결정이나 에피택셜발광구조(2)의 일부가 파손하거나 금이 가게되어, 극단적인 소자열악화를 초래한다고하는 문제점이 있었다.

도 2에 상기 LED(5)를 가진 발광장치의 일예를 표시한다. 도 2에 표시한 바와같이, 패턴배선(전극)(4)을 가진 수지기체(3)에 인듐층(8)을 개재해서 LED(5)가 실장되어있다. LED(5)는, 금와이어(7)를 개재해서 패턴배선(4)과 접속되고, 투명수지(6)에 의해 실링되어있다.

상기의 낮은코스트LED(5)의 제조에는 투명수지(6)가 불가결이지만, 투명수지(6)에 의한 칩실링공정에 있어서, 투명수지(6)의 경화수축시의 응력이 소자의 열악화를 야기하는 큰 원인으로 되어 있었다.

또한, 본 LED(5)에서는 일본국특원평11-132924(특개2001-28459)에 개시한 바와같이, 땜납재인 인듐층(8)을 저항전극재로서도 사용한다고하는 기술을 채용하고있다.

상기 인듐층(8)의 융점과 투명수지(6)의 연화점이 서로 비슷한 경우, LED램프완성후에, 램프실장을 위한 리플로우프로세스나 납땜프로세스를 통한후에 인듐층(전극)(8)이 열악화하여, LED램프의 구동전압치가 변화하여 버린다고하는 문제도 발생하고 있었다.

이들의 과제는, ZnSe계의 백색LED 및 핑크색이나 적자색이라는 중간색LED에 공통의 과제이다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위하여 이루어진것이다. 본 발명의 목적은, ZnSe계LED칩을 전극상에 인듐층을 사용해서 고착시키는 실장방식의 발광장치에 있어서, LED칩을 실링하는 수지의 경화수축시의 응력에 의한 소자의 열악화를 억제하는 동시에, 인듐층이 열악화해서 LED램프의 구동전압치가 변화하는것도 방지하는데있다.

도 1은 기판발광형다색LED의 단면도.

도 2는 기판발광형다색LED를 가진 발광장치의 단면도.

도 3은 실링수지의 수축에 의한 응력으로 LED칩에 균열이 들어있는 상태를 표시하는 도면.

도 4는 리플로우후에 인듐층내에 공극이 발생하고 있는 상태를 표시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예 1의 LED에 있어서의 ZnSe기판 및 에피택셜발광구조를 표시하는 단면도.

도 6은 본 발명의 실시예 1의 발광장치의 측면도.

도 7은 본 발명의 실시예 1의 발광장치의 변형예의 측면도.

도 8은 본 발명의 실시예 2의 발광장치의 단면도.

도 9는 본 발명의 실시예 2의 발광장치의 변형예의 측면도.

도 10은 본 발명의 실시예 3의 발광장치의 단면도.

본 발명에 관한 발광장치는, 하나의 국면에서는, 전극과, 이 전극상에 인듐층을 개재해서 실장되고, n형ZnSe단결정으로 이루어진 기판과 상기 기판위에 형성되어 전류주입에 의해 발광하고 ZnSe를 모체로하는 혼정(混晶)화합물로 이루어진 에피택셜발광구조를 가진 발광소자와, 발광소자를 실링하는 실링수지를 구비하고, 실링수지의 유리전이온도를 80℃이하로 하였다.

상기 실링수지는, 유리전이온도가 30℃ 이상 80℃이하이고 투명 또는 그것에 광학산제를 혼입한 에폭시계수지를 함유한다.

본 발명에 관한 발광장치는, 다른 국면에서는, 전극과, 이 전극상에 인듐층을 개재해서 실장되고 n형ZnSe단결정으로 이루어진 기판과 상기 기판상에 형성되고 전류주입에 의해 발광하여 ZnSe를 모체로하는 혼정화합물로 이루어진 에피택셜발광구조를 가진 발광소자와, 발광소자를 실링하는 실링수지를 구비한다. 그리고, 실링수지는, 발광소자를 덮고 실온에 있어서 신장율이 40%이상있는 탄성을 가진 투명또는 그것에 광확산제는 혼입한 제 1수지와, 상기 제 1수지를 덮고 상기 제 1수지보다도 경도가 높고 투명 또는 그것에 광확산제를 혼입한 제 2수지를 함유한다.

상기 제 1수지는 실리콘계수지를 함유하고, 제 2수지는 에폭시계수지를 함유한다. 또, 본 발명의 발광장치는 절연재료로 이루어진 기체를 구비한, 소위 표면실장형의 것이어도 된다. 이 경우, 상기 전극은, 기체위에 형성된 패턴전극을 포함한다.

본 발명의 발광장치는, 발광소자를 둘러싸도록 상기 기체상에 형성되고, 기판으로부터의 형광을 반사시키기위한 반사구조를 구비한것이어도 된다. 이경우, 실링수지는, 반사구조로 둘러싸이는 영역내에 형성된다.

본 발명에 관한 발광장치의 제조방법은, 하나의 국면에서는, 다음의 각공정을 구비한다. 전극상에 인듐층을 개재해서, n형ZnSe단결정으로 이루어진 기판과, 상기 기판위에 형성되어 전류주입에 의해 발광하고 ZnSe를 모체로하는 혼정화합물로 이루어진 에피택셜 발광구조를 가진 발광소자를 실장한다. 이 발광소자에 유리전이온도가 80℃이하의 에폭시수지의액방울을 적하한후에 경화시킴으로써 발광소자를 실링하는 실링수지를 형성한다.

본 발명에 관한 발광장치의 제조방법은, 다른국면에서는, 다음의 각 공정을 구비한다. 전극상에 인듐층을 개재해서, n형ZnSe단결정으로 이루어진 기판과, 상기 기판우에 형성되고 전류주입에 의해 발광하여 ZnSe를 모체로하는 혼정화합물로 이루어진 에피택셜발광구조를 가진 발광소자를 실장한다. 이 발광소자를 실리콘수지로 덮는다. 트랜스퍼모울드법에 의해 상기 실리콘수지를 덮도록 에폭시수지를 형성한다.

[발명의 실시형태]

본 발명의 대상이 되는, ZnSe계기판발광형다색LED의 베어칩은, 도 2에 표시한 바와 같이, 패턴배선(전극)(4)부착수지기체(3)위에 인듐층(8)을 개재해서 설치되고, 또한 투명실링수지(6)에 의해 실링된다.

일반적인 LED의 실장공정에서는, 수지의 실링법은 캐스팅법, 인젝션법(트랜스퍼모울드법), 포팅법등 여러갈래에 걸치지만, 사용되는 투명수지에 관해서는 에폭시계수지를 사용하는 경우가 압도적으로 많다. 이것은 그 고투명도, 고강도, 취급의 용이함, 내후성의 양호함, 낮은 코스트 등의 이유에 의한다.

그러나 본 발명의 대상이 되는 ZnSe계LED(칩)(5)에 대해서, 통상의 열경화형에폭시수지, 예를들면 유리전이온도(Tg)가 120℃이상으로 높은 수지를 사용하면, 열경화시의 수지의 수축에 의한 응력이 직접칩에 걸리게 되므로써, 도 3에 표시한 바와 같이 LED(5)중의 에피택셜 발광구조가 금이가서, 균열(9)이 들어버린다. 그 그때문에, 소자의 수명이 급속히 짧아진다고하는 현상이 일어난다.

이것은 통상의 GaP등을 사용한 LED에서는 먼저 일어나는 일이 없는, 결정학적강도가 약한 ZnSe계LED(5)의 특유의 문제이다. 그래서, 이 실링수지(6)의 응력을 완화해서, ZnSe계LED(5)의 베어칩이 본래 지닌 수명을 램프(발광장치)에 있어서 재현시키는것이, 본 발명의 제 1의 과제이다.

또, 본 LED(5)에서는 상기한 바와같이, 낮은 코스트화를 위하여 땜납재인 인듐을 저항전극재로서도 사용한다고하는 기술을 채용하고 있다. 통상의 LED의 실장공정에서는, 이 땜납재에는 열경화형의 에폭시계은페이스트를 사용하므로, 본 LED에서는 완전히 다른 공정을 채용하고 있는것으로 된다.

땜납재인 인듐의 융점은 약 155℃로 매우 낮기때문에, 통상의 투명실링수지인 상기의 Tg가 120℃이상의 수지와는, 연화하는 온도가 가깝다.

일반적으로 LED램프는, 램프실장을 위한 리플로우프로세스나 땜납프로세스등의 고온프로세스를 거치는것이 필요하게되나, 본 LED는, 이러한 고온환경(예를들면 230℃)하에서는, 투명실링수지(6)가 연화하는 동시에 땜납재인 인듐까지도 녹아나와버리게된다.

따라서, 상기 고온에 쬐게될때와, 또한 고온환경으로부터의 냉각시에 투명수지와 땜납재인 인듐이 고체화되어가는 과정에 있어서, 그 속에 있는 LED칩이 움직여버린다고 하는 현상이 일어날수있다(통상의 은페이스트를 사용하는계에서는 일어나지않음).

특히 냉각시에 있어서, 인듐이 아직 부드러운 중에 수지쪽이 굳어지게되면, LED칩을 상승시키는 방향으로응력이 걸려, 그 결과 LED칩이 인듐전극으로부터 뜨는 기미로된다. 그 때문에, 도 4에 표시한 바와같이 인듐층(8) 내에 공극(10)이 발생하는 등해서, 큰 직렬저항성분이 발생한다. 그에 의해, LED램프의 구동전압치가 상승하여 버린다고하는 문제도 일어나고있었다. 상기 인듐땜납특유의 문제를 해결하는것이 본 발며의 제 2의 과제이다.

본 발명은 본 LED(5)를 실링하는 투명실링수지(6)에 대해서, 수지의 연화점에 상당하는 유리전이온도가 충분히 낮은, 구체적으로는 80℃이하(바람직하게는 30℃이상 80℃이하)의 것을 사용할것, 또는 실온에 있어서도 탄성을 가진 부드러운수지(예를들면 신장율이 40%를 초과하는 수지)를 사용함으로써 상기의 두가지의 과제를 일거에 해결하고자 하는것이다.

또한, 실링수지(6)의 유리전이온도를 80℃이하로 하기위해서는, 예를들면 에폭시수지의 경우, 경화할때에 경화제의 비율을 조정함으로써 수지내의 가교밀도를 작게하는 방법이나, 수지의 주사슬구조부분을 극단적으로 고분자화하는 방법등을 들수있다.

제 1과제인, LED(5)에의 응력완화에 대해서는, 실링수지(6)의 경화수축의 비율을 저감하는것이 유효한것은 용이하게 상상할수있다. 이 순단으로서는, 실링수지(6)에, 특히 열가소성수지의 유리전이온도를 낮은것을 사용하는것이 공지의 기술로서 존재한다. 예를들면 본 발명자들은, 특개2000-101149에 표시한 바와같이, LED(5)의 패키지에의 응력을 저감시키는 수단으로서, 저Tg의 에폭시수지를 사용한다고하는 기술을 가지고있다.

그러나, 이 기술은, 패키지와 실링수지(6)와의 사이의 응력의 완화를 목적으로 한것이고, 또 일반적인 기술로서도 저Tg의 수지를 사용하는 것은, 와이어의 단선방지등을 목적으로 하는것이 많다.

본 발명에서는, 통상의 LED소자에서는 문제로 되지않는 레벨의, LED(5)와 투명실링수지(6) 사이에 발생하는 매우 작은 응력의 완화를 목적으로서, 이 기술을 응용하여, 유리전이온도가 80℃이하의 투명한 열가소성수지, 특히 에폭시수지를 사용하면, 발광장치의 수명의 극단적인 단축을 방해하는것을 확인하였다.

마찬가지의 효과를 얻는 방법으로서는, 경화후도 탄성을 지니는 부드러운 수지인, 실리콘수지(예를들면 신장율200%)나 에록시아크릴레이트수지(예를들면 신장률50%)등을 실링수지(6)로서 사용해도,역시 발광장치의 수명의 단축을 방지할수있는것을 알게되었다.

이들 부드러운수지는, 대체로 투습성이 높기때문에, 소자의 신회성의 점에서 문제가 일어나는 경우가 있다. 그래서, 보호층으로서 또한 부드러운 수지의 주위를 굳은 투명수지로 실링한다. 이 경우도 수명단축이 없는 램프구조를 만들수있는것을 확인하였다.

제 2의 과제인, 리플로우등의 고온프로세스시의 인듐층(8)내에서의 직렬저항의 발생을 억제하는 수단도, 투명실링수지(6)의 특성을 변경함으로써, 해결할수잇는것이 실험에 의해 판명하였다.

상기와 마찬가지로, 이 직렬저항의 발생은, 리플로우등의 프로세스에 있어서, 온도를 강온할때에, 칩에 대해서 떠오르는 방향의 힘이 작용하는것이 원인인것을 알고있었다. 이 칩을 떠오르게하는힘의 원인은, 고온폭로시에 인듐이 녹거나, 또는 부드럽게 되어있는 상태에서, 실링수지쪽이 굳기시작하기때문이다.

이것을 방지하기위해서는, 인듐이 충분히 굳은 온도까지, 경화하지않은수지, 결국은 유리전이온도가 낮은수지든지, 상온에서도 탄성을 가지는 부드러운 수지로, LED(5)의 실링을 행하면 되는것으로 생각할수있다.

그래서, 실험의 결과, Tg가 80℃이하의 에폭시수지나 실리콘수지, 탄성이 있는 에폭시아크릴레이트수지를 사용해서 LED(5)를 실링했던바, 인듐층(8)의 고저항화를 방어할수있는것이 판명되었다.

이들 실링방법은, 제 1의 과제를 해결한 방법과 동일하므로, 상기 2개의 과제를 동시에 해결할수있었던 것이다.

상기의 실험에서는, 투명수지실링의 수단으로서는 주로 포팅법을 사용해서 확인을 했으나, 실링수단은 이것에 한정되는것은 아니고, 캐스팅법등으로도 마찬가지의 효과를 얻을수있다.

또 트랜스퍼모울드법은, 상용하는 수지의 Tg나 종류를 거의 변경할수없으므로, 본 ZnSe계LED(5)를 직접실링하는데는 적합하지않다. 그러나, LED(5)를 실리콘등의 부드러운수지(접합용피복수지)로 실링하고, 그 주위를 실링할때에 트랜스퍼모울드를 사용하는것은 문제없다.

따라서, 본 기술에 의해, 통상의 LED(5)에 사용되는, 낮은 코스트의 투명수지실링기술이 충분히 이용할수있게된다. 또, 실링수지(6)는 반드시 투명할 필요는 없고, 광산란체를 혼합한것을 사용해도 지장없다. 또한 패키지의 형상에 대해서도, 본 기술에서는 하등제한을 부여하는것을 아니다.

따라서, 상기의 기술을 사용하면, 종래와 마찬가지의 낮은 코스트인 수지실링기술에 의해, 충분한 신뢰성을 가진 여려가지의 색조의 백색이나, 적자색이나 핑크색등의 중간생의 광원을 제작할수있다.

(실시예)

이하, 도 5∼도 10을 사용하여, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

실시예 1

도 5에 표시한 바와같이, 요드를 도핑한 n형ZnSe기판(1)위에, 발광피크파장이 485㎚인 청색의 에피택셜발광구조(2)를, 호모에피택셜기술을 사용해서, MBE법에 의해 형성하였다.

본 에피택셜발광구조(2)는, P형에 도핑된 ZnTe와 ZnSe의 적층초격자구조로 이루어진 P형콘택트층(15), P형에 도핑된 Zn_0.85Mg_0.15S_0.10Se_0.90층으로 이루어진 P형클래드층(14), ZnSe층과 Zn_0.88Cd_0.12Se층의 적층구조로 이루어진 단일양자우물활성층(13), n형에 도핑된 Zn_0.85Mg_0.15S_0.10Se_0.90층으로 이루어진 n형클래드층(12), n형ZnSe버퍼층(11)으로 형성된다.

본 에피택셜웨이퍼의 P형콘택트층(15)위에, Ti/Au로 이루어진 격자형상의 패턴P형전극을 형성하고, 또한 20㎚이하의 두께로 이루어진 박막전체면Au전극을 형성한다. ZnSe기판(1)의 뒷면쪽에는 In으로 이루어진 n형전극을 형성하였다. 전극 형성후의 에피택셜웨이퍼를 400㎛×400㎛각이고 두께가 200㎛사이즈의 칩(타입 1)으로 하였다. 이것은 백색의 발광색을 지닌 타입의 LED칩이다.

또한 완전히 마찬가지의 수순으로, Al를 도핑한 n형ZnSe기판(1)위에, 발광피크파장이 475㎚인 청색의 에피택셜발광구조(2)를 형성한것도, 칩화(타입 2)하였다. 이것은 핑크색 및 적자색의 발광색을 지닌 타입의 LED칩이다.

이들 칩은 도 6에 표시한 바와같이, 전극(16,17)을 가진 To-18타입의 스템위에 실장하고, 포팅법에 의해 7종류의 수지실링을 행하였다.

소자A(타입 1), A'(타입 2)는 Tg=120℃의 일반적인 투명에폭시수지에 의한실링, 소자B(타입 1), B'(타입 2)는 Tg=80℃의 투명에폭시수지에 의한 실링, 소자C(타입 1), C'(타입 2)는 Tg=60℃의 투명에폭시수지에 의한 실링, 소자D(타입 1), D'(타입 2)는 Tg=40℃의 투명에폭시수지에 의한 실링, 소자E(타입 1), E'(타입 2)는 신장률이 250%이 있는 실리콘수지(겔타입)에 의한 실링, 소자F(타입 1), F'(타입 2)는 신장률이 50% 있는 에폭시아크릴레이트수지에 의한 실링, 소자G(타입 1), G'(타입 2)는 도 7에 표시한 바와같이, LED(5)의 최근방만을 탄성이 있는 실리콘수지(접합용피복수지)(18)로 실링하고, 또한 그 주위를 Tg=120℃의 일반적인 투명수지(에폭시수지)(6)에 의한 실링을 행하였다. 또 참조용으로서, 수지실링이 없는 실장품, 소자H(타입 1), H'(타입 2)도 준비하였다.

어느 소자도, 수지실링후 우선 동작전압(Vf)을 측정하고, 그후 리플로우프로세스대응의 열처리로서 250℃·10초간의 어니일링을 행하고, 또한 동작전압의 변화를 조사하였다. 계속해서, 신뢰성시험으서 60℃에 있어서의 통전시험(가속열악화시험)을 실시하고, 실장법의 차이에 의한 소자수명의 변화를 추구하였다.

표 1에, 각각의 소자의 5㎃통전시의 초기동작전압, 어니일링후의 5㎃통전시의 동작전압, 60℃·5㎃통전시의 휘도반감수명을 표시한다.

샘플명	A	B	C	D	E	F	G	H
초기Vf5㎃(V)	2.45	2.44	2.46	2.45	2.43	2.47	2.45	2.45
어니일링후 Vf5㎃(V)	2.62	2.49	2.45	2.46	2.45	2.45	2.46	2.45
휘도반감수명(h)	0.4	690	900	970	1,250	1,100	920	1,000

샘플명	A'	B'	C'	D'	E'	F'	G'	H'
초기Vf5㎃(V)	2.47	2.48	2.45	2.43	2.48	2.45	2.49	2.45
어니일링후 Vf5㎃(V)	2.72	2.47	2.43	2.46	2.43	2.42	2.46	2.45
휘도반감수명(h)	0.4	210	390	410	330	270	320	300

표 1로부터 알수있는 바와같이, 250℃의 어니일링에 의해서, 소자A 및 A'만 Vf가 크게 상승하고 있으나, 그외의 소자는 거의 변화가 없다. 즉, Tg가 80℃이하의 에폭시수지든지 실온에서도 부드러운 수지를 LED(5)의 실링에 사용하면, 어니일링에 의한 LED(5)의 떠오르는 현상을 방어할수있고, Vf상승문제가 일어나지 않는것을 알게되었다.

또한, 소자수명에 대해서도, 베어칩상태인 소자H 및 H'와 비교해서, 소자A 및 A'만이 극단적으로 단축하고 있는것이 표 1로부터 알수있으나, 그 외는 거의 문제가 없다. B 및 B'의 수명은 어느정도 단축하고 있으나 허용범위라고 생각된다. 이 결과로부터, Tg가 80℃이하의 에폭시수지든지 실온에서 부드러운수지를 LED(5)의 실링에 사용하면, 휘도수명단축의 문제도 일어나지않는것을 알게되었다.

실험전반을 통해서 말할수있는것은, 백색의 칩과, 핑크색이나 적자색의 칩과의 차이가 전혀없고, ZnSe계 다색발광의 칩의 특징으로서, Tg가 80℃이하의 에폭시수지로 실링을 행하면, 리플로우프로세스시의 Vf상승문제나, 실링후의 휘도수명단축문제를 해결할수있다는 것이다.

또 마찬가지의 실험을, 실리카의 미립자를 광확산제로서 투명실링수지(6)에 혼합해서(중량비로 약 20%)실링하는 방법으로 행하였으나, 완전히 동일한 결과를 얻을수있었다.

실시예 2

실시예 1에 사용한 타입 1의 칩과 마찬가지의 것을 준비하였다. 이 칩을 도 8에 표시한 형상의, 반사판(반사구조)(19)부착 패키지에 실장하고, 포팅법에 의해 5종류의 수지실링을 행하였다.

소자I는 Tg=120℃의 일반적인 투명에폭시수지에 의한 실링, 소자J는 Tg=80℃의 투명에폭시수지에 의한 실링, 소자K는 Tg=60℃의 투명에폭시수지에 의한 실링, 소자L은 Tg=40℃의 투명에폭시수지에 의한 실링, 소자M은 도 9에 표시한 바와같이, LED(5)의 최근방만을 탄성이 있는 신장률150%의 실리콘수지(접합용피복수지)(18)로 실링하고, 또한 그 주위를 Tg=120℃의 일반적인 투명수지(에폭시수지)(6)에 의한 실링을 행하였다. 또 참고용으로, 수지실링이 없는 실장품, 소자N도 준비하였다.

어느소자도, 수지실링후에 우선 Vf를 측정하고, 통상의 리플로우프로세스(최고온도250℃·10초간)를 4회 반복해서 행한후에, Vf의 변화를 조사하였다. 계속해서, 신뢰성시험으로서 60℃에 있어서의 통전시험(가속열악화시험)을 실시하고, 실장법의 차이에 의한 소자수명의 변화를 조사하였다.

표 2에, 각각의 소자의 5㎃통전시의 초기동작전압, 리플로우후의 5㎃통전시의 동작전압, 60℃·5㎃통전시의 휘도반감수명을 표시한다.

샘플명	I	J	K	L	M	N
초기Vf5㎃(V)	2.45	2.45	2.43	2.45	2.47	2.47
리플로우 후 Vf5㎃(V)	2.66	2.46	2.44	2.46	2.45	2.47
휘도반감수명(h)	2	690	1,050	920	840	800

표 2로부터 알수있는 바와같이, 250℃의 리플로우에 의해서, 소자I만 Vf가 크게 상승하고 있으나, 그외의 소자는 거의 변화가 없다. 결국, 실시예 1과 마찬가지로 반사판형패키지에 있어서, Tg가 80℃이하의 에폭시수지든지 실온에서도 부드러운수지를 LED(5)의 실링에 사용하면, 고온리플로우프로세스에 의한 LED(5)의떠오르는 현상을 방어할수있고, Vf상승문제가 일어나지 않는것을 알게되었다.

또한, 소자수명에 대해서도, 베어칩상태인소자N과 비교해서, 소자I만이 극단적으로 단축하고 있는것이 표 2로부터 간파할수있으나, 그 외는 거의 문제가 없다. 소자J의 수명은 어느정도 단축하고 있으나 허용범위이다.

이 결과로부터, 역시 Tg가 80℃이하의 에폭시수지든지 실온에서도 부드러운 수지를 LED(5)의 실링에 사용하면, 휘도수명단축의 문제도 일어나지 않는것을 알게되었다.

실시예 3

실시예 1에 사용한 타입 1의 칩과 마찬가지의 것을 준비하였다. 이 칩을 도 2에 표시한 형상의, 플랫형패키지에 실장하고, 트랜스퍼모울드법 및 캐스팅법에 의한 4종류의 수지실링을 행하였다.

소자O는 Tg=130℃의 일반적인 투명에폭시수지에 의한 트랜스퍼모울드실링, 소자P는 도 10에 표시한 바와같이, LED(5)의 최근방만을 탄성이 있는 신장률120%의 실리콘수지(접합용피복수지)(18)로 실링하고, 또한 그 주위를 Tg=130℃의 일반적인 투명수지(에폭시수지)(6)에 의한 트랜스퍼모울드실링하고, 소자Q는 Tg=120℃의 일반적인 투명에폭시수지에 의한 캐스팅실링, 소자R은 Tg=50℃의 투명에폭시수지에 의한 캐스팅실링을 행하였다. 또, 참조용으로서, 수지실링이 없는 실장품, 소자S도 준비하였다.

트랜스퍼모울드를 행할때는, 수지성형용의 금형의 온도를, 인듐의 융점보다 충분히 낮은 140℃정도로 하였다. 또 캐스팅을 행할때는, 수지성형용에는 플라스틱케이스를 사용하여, 수지새는것을 방지하기위하여 케이스와 기판의 계면에 고무계재료를 끼워넣고 수지를 경화시켰다.

어느소자도, 수지실링후에 우선 Vf를 측정하고, 통상의 리플로우프로세스(최고온도250℃·10초간)를 4회 반복해서 행한후, Vf의 변화를 조사하였다. 계속해서, 신뢰성시험으로서 60℃에 있어서의 통전시험(가속열악화시험)을 실시하고, 실장법의 차이에 의한 소자수명의 변화를 조사하였다.

표 3에, 각각의 소자의 5㎃통전시의 초기동작전압, 리플로우후의 5㎃통전시의 동작전압, 60℃·5㎃통전시의 휘도반감수명을 표시한다.

샘플명	O	P	Q	R	S
초기Vf5㎃(V)	2.43	2.45	2.43	2.44	2.48
리플로우 후 Vf5㎃(V)	2.74	2.44	2.64	2.46	2.46
휘도반감수명(h)	310	710	8	790	800

도 3으로부터 알수있는 바와 같이, 250℃의 리플로우에 의해서, 소자O와 Q에 있어서 Vf가 크게 상승하고 있으나, 그외의 소자는 거의 변화가 없다. 결국, 실시예 1과 마찬가지로 플랫형패키지에 있어서도, Tg가 80℃이하의 에폭시수지든지 실온에서도 부드러운 수지를 LED(5)근방의 실링에 사용하면, 고온리플로우프로세스에 의한 LED(5)의 떠오르는 현상을 방어할수있고, Vf상승문제가 일어나지 않는 것을 알게되었다.

또한, 소자수명에 대해서도, 베어칩상태인 소자S와 비교해서, 소자Q의 수명이 극단적으로 단축하고있으며, 소자O의 수명도 절반 이하로 단축하고 있는것이 결과로부터 간파되나, 그외는 문제가 없다.

이 결과로부터, 역시Tg가 80℃이하의 에폭시수지든지 실온에서도 부드러운 수지를 칩근방의 실링에 사용하면, 휘도수명단축의 문제도 일어나지 않는것을 알게되었다.

상기한 바와같이, 본 발명에 의하면, 실링수지의 유리전이온도를 80℃이하 또는 경화후도 탄성을 가진 부드러운 수지로 발광소자를 덮으므로써, 발광소자를 실링하는 수지의 경화수축시의 응력에 의한 소자의 열악화를 억제하는 동시에, 인듐층이 열악화해서 발광장치의 구동전압치가 변화하는것까지도 방지할수있다. 또, 상기 수지실링에는, 간단하고 낮은 코스트인 프로세스를 채용하는것도 가능하다.

따라서, 신뢰성이 높은 여러가지의 색조의 백색이나, 적자색이나 핑크색등의 중간색의 발광장치를 낮은코스트로 제작할수있고,특히 휴대기기류의 표시용, 액정백라이트용, 장식용의 용도에 큰 수요를 기대할수있다.

Claims

전극(16,17)과,

상기 전극상에 인듐층(8)을 개재해서 실장되고, n형ZnSe단결정으로 이루어진 기판(12)과, 상기 기판상에 형성되고 전류주입에 의해 발광하여 ZnSe를 모체로 하는 혼정화합물로 이루어진 에피택셜발광구조(2)를 가진 발광소자와,

상기 발광소자를 실링하는 실링수지(6)를 구비하고,

상기 실링수지의 유리전이온도를 80℃이하로 한것을 특징으로 하는 발광수지.
제 1항에 있어서,

상기 실링수지는, 유리전이온도가 30℃ 이상 80℃이하이고 투명 또는 그것에 광확산제를 혼입한 에폭시계수지를 함유한 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 1항에 있어서,

절연재로 이루어진 기체(37)를 구비하고, 상기 전극은 기체상에 형성된 패턴전극(4)을 포함한 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 3항에 있어서,

상기 발광소자를 둘러싸도록 상기 기판상에 형성되고, 상기 기판으로부터의형광을 반사시키기 위한 반사구조(19)를 구비하고,

상기 실링수지는, 상기 반사구조로 둘러싸여지는 영역내에 형성되는것을 특징으로 하는 발광장치.
전극(4)과,

상기 전극상에 인듐층(8)을 개재해서 실장되고, n형ZnSe단결정으로 이루어진 기판(1)과, 상기 기판상에 형성되어 전류주입에 의해 발광하고 ZnSe을 모체로하는 혼정화합물로 이루어진 에피택셜발광구조(2)를 가진 발광소자와,

상기 발광소자를 실링하는 실링수지(6,18)를 구비하고,

상기 실링수지는, 상기 발광소자를 덮고 실온에 있어서 실장률이 40%이상있는 탄성을 가진 투명 또는 그것에 광확산제를 혼입한 제 1수지(18)와, 상기 제 1수지를 덮고 상기 제 1수지보다도 경도가 높고 투명 또는 그것에 광확산제를 혼입한 제 2수지(6)를 함유한 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 5항에 있어서,

상기 제 1수지는 실리콘계수지를 함유하고,

상기 제 2수지는 에폭시계수지를 함유한 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 5항에 있어서,

절연재료로 이루어진 기체(3)를 구비하고, 상기 전극은, 기체상에 형성된 패턴전극(4)를 포함한 것을 특징으로 하는 발광장치.
제 7항에 있어서,

상기 발광소자를 둘러싸도록 상기 기판상에 형성되고, 상기 기판으로부터의 형광을 반사시키기위한 반사구조(19)를 구비하고,

상기 실링수지는, 상기 반사구조로 둘러싸이는 영역내에 형성되는것을 특징으로 하는 발광장치.
전극상에 인듐층을 개재해서, n형ZnSe단결정으로 이루어진 기판과, 상기 기판상에 형성되어 전류주입에 의해 발광하고 ZnSe를 모체로하는 혼정화합물로 이루어진 에피택셜발광구조를 가진 발광소자를 실장하는 공정과,

상기 발광소자에 유리전이온도가 80℃이하의 에폭시수지의 액방울을 적하한후에 경화시킴으로써 상기 발광소자를 실링하는 실링수지를 형성하는 공정을 구비한것을 특징으로 하는 발광장치의 제조방법.
전극상에 인듐층을 개재해서, n형ZnSe단결정으로 이루어진 기판과, 상기 기판상에 형성되어 전류주입에 의해 발광하고 ZnSe를 모체로 혼정화합물로 이루어진 에피택셜발광구조를 가진 발광소자를 실장하는 공정과,

상기 발광소자를 실리콘수지를 덮는 공정과,

트랜스퍼모울드법에 의해, 상기 실리콘수지를 덮도록 에폭시수지를 형성하는공정을 구비한 것을 특징으로 하는 발광장치의 제조방법.