JP2011129901A - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半導体発光素子を封止する工程を有する半導体発光装置の製造方法において、前記半導体発光素子を封止する工程中、(A)特定の紫外線硬化性樹脂を50℃以上100℃以下の環境下で紫外線照射する工程を有する。または、半導体発光素子を搭載するパッケージを樹脂材料を用いて製造する工程を有する半導体発光装置の製造方法において、前記パッケージを樹脂材料を用いて製造する工程中、(A)特定の紫外線性樹脂を50℃以上100℃以下の環境下で紫外線照射する工程を有する。
【選択図】 なし
Description
化性樹脂を用いた半導体発光装置の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、紫外線と適度な熱とを併用して紫外線硬化性樹脂を硬化させて半導体発光素子を封止する、あるいは半導体発光素子を搭載するパッケージを作製する工程を有することを特徴とする耐熱性及び耐光性の高い半導体発光装置の製造方法に関する。
従来、半導体発光素子を封止する透明な樹脂としては、エポキシ樹脂が多用されてきた(特許文献1、2)。また、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、ポリカーボネート、及び光学ナイロン(optical nylon)なども使用されている。しかしながら、このような
従来からある有機樹脂の光学特性は使用に際して経時的に低下してしまうという問題があった。特に、熱による劣化や短波長光の長時間照射によって黄変等の着色が生じる問題があった。このような劣化が進行すると封止材層から水分の侵入を引き起こし、半導体発光装置の性能劣化につながる虞もある。また、封止材の機械的な劣化は、基材のひび(cracking)、縮み(shrinking)又は薄層の裂け(delamination)も引き起こす。従って、封
止材としては軟らかいエラストマーであると同時にプラスチック様の硬さも有する材料系であることが望まれる。つまり、封止材は以下の性質を同時に備えることが要求される。(i)半導体発光装置を構成する部材のための機械的支持体として利用するのに充分に硬いこと(ii)装置の組み立て時に、半導体発光素子又は配線(wires)に対する損傷を防
ぐことができる程度に、また、温度の昇降時に、部材として使用する異なる熱膨張係数を有する各々の材料の膨張及び収縮の差によって剥離や割れが生じないように内部歪を和らげることができる程度に充分に軟らかくかつしなやかであること。
しかしながら、紫外線硬化型シリコーン組成物は以下の点で問題があった。即ち、半導体発光装置を構成するパッケージの形状によっては紫外線の当たりにくい箇所などが生じるため、硬化ムラが生じる問題があった。また、紫外線を吸収し易い蛍光体を使用した場合も、当該蛍光体の存否により硬化ムラが生じる問題があった。このような硬化ムラにより封止材内部に応力の差が生じ、パッケージから紫外線硬化型シリコーン組成物が剥離しやすいという問題もあった。また、特許文献3には耐光性に関する記載がなく、今般の高
出力・高輝度の半導体発光素子に使用できるとはいい難かった。
また、本発明の半導体発光装置の製造方法により紫外線硬化性樹脂の硬化速度が速まり、種類の異なる蛍光体が、比重や形状の差によって硬化中に分離することを防ぐことが出来ることも見出した。
すなわち、本発明は以下を特徴とする要旨を有するものである。
〔1〕 半導体発光素子を封止する工程を有する半導体発光装置の製造方法であって、前記半導体発光素子を封止する工程中、
(A)紫外線硬化性樹脂を50℃以上100℃以下の環境下で紫外線照射する工程を有し、前記紫外線硬化性樹脂の重量の15%以上が、珪素および珪素に隣接する酸素であることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
(A)紫外線性樹脂を50℃以上100℃以下の環境下で紫外線照射する工程を有し、前記紫外線硬化性樹脂の重量の15%以上が、珪素および珪素に隣接する酸素であることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
〔4〕 前記(B)工程における加熱条件が、120℃以上、かつ5分以上である前記〔3〕の半導体発光装置の製造方法。
〔5〕 前記紫外線硬化性樹脂が、前記紫外線硬化性樹脂を60℃の環境下でピーク波長360nm、エネルギー量300mJ/m2で紫外線照射して厚さ2mmの硬化膜とした場合、下記の物性1および物性2の少なくとも1以上を有する前記〔1〕乃至〔4〕の半導体発光装置の製造方法。
前記硬化膜を大気中150℃にて500時間保存した後の前記硬化膜のYI値が20.00以下であること
<物性2>
前記硬化膜を大気中室温にて350nm以上の波長の光を2100mW/cm2の強度で20時間照射した後の前記硬化膜のYI値が20.00以下であること
〔6〕 前記紫外線硬化性樹脂に、少なくともシリケート系、窒化物系、酸窒化物系、ガーネット系酸化物系のいずれかの物質を含む蛍光体を含有させる工程を有する前記〔1〕および〔3〕乃至〔5〕の半導体発光装置の製造方法。
本発明は、半導体発光装置の製造方法であって、大きく次の二つに分けることができる。
(i)前記半導体発光素子を封止する際に紫外線硬化性樹脂を使用する半導体発光装置の製造方法(以下、「第一の本発明の製造方法」と称することがある。)
(ii)前記半導体発光素子を搭載するパッケージを製造する際にその部材の一部として紫外線硬化性樹脂を用いて製造する半導体発光装置の製造方法(以下、「第二の本発明の製造方法」と称することがある。)
そして、第一、第二の本発明の製造方法(以下、併せて「本発明の製造方法」と称することがある。)は、共通する技術的特徴として、下記(A)工程を有し、好ましくは前記(A)工程の後に、下記(B)工程を有する。
(A)特定の紫外線硬化性樹脂を50℃以上100℃以下の環境下で紫外線照射する工程(B)紫外線照射をしない状態で加熱する工程
以下、本発明の製造方法について第[1]章にて(A)、(B)工程について詳述し、第[2]章にて第一、第二の本発明の製造方法のそれぞれの実施形態を例示する。
[1−1](A)紫外線照射工程
本発明の製造方法は前述の通り、半導体発光装置用樹脂として特定の紫外線硬化性樹脂を使用し、その際適度な加熱をしながら紫外線照射することを特徴とする。これにより、紫外線硬化樹脂が適度に、かつ熱エネルギーも併用することによって素早く硬化され、最終的に紫外光〜可視光の波長領域で優れた光透過性、耐光性、耐熱性、湿熱耐性、及び紫外線耐性を有する硬化物を適切に、かつ経済的に得ることができる。
本発明において、硬化とは前記紫外線硬化性樹脂または前記紫外線硬化性樹脂を含む組成物(紫外線硬化性樹脂組成物)の硬度が、通常JIS Type Aの硬度計にて10以上となることをいう。
本発明における紫外線照射光源としては、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、キセノン水銀ランプ、ブラックライトなど、450nm以下に発光を有する光源を用いることができる。特にピーク波長が380nm以下の波長の光を含む光を照射する装置を使用することが好ましい。照射エネルギー量は、通常30mJ/m2以上、好ましくは50mJ/m2以上、更に好ましくは100mJ/m2以上であり、通常10000mJ/m2以下、好ましくは5000mJ/m2以下、更に好ましくは4000mJ/m2以下である。照射エネルギー量が大きすぎると微量の不純物が徐々に着色し始めてしまうことがあり、小さすぎると十分に硬化反応が進行しないおそれがある。また、照射時間は通常0.1秒以上、好ましくは0.5秒以上、更に好ましくは1秒以上であり、通常3時間以下、好ましくは30分以下である。照射時間が短すぎると硬化が均一に行なわれないことがあり、長すぎると生産性に劣り、経済的に不利となる。
本発明の(A)工程では、上述の紫外線照射を50℃以上100℃以下の環境下で行うことが特徴である。適度に加熱をしながら紫外線硬化性樹脂を硬化させることは、以下の理由によって好ましい。第一に、硬化速度を促進することができる。後述するような複数の種類の異なる蛍光体を含有する封止材として紫外線硬化性樹脂を用いる場合は、加熱によって硬化速度が速まることで、種類の異なる蛍光体が、比重や形状の差によって硬化中に分離することを防ぐことが出来る。第二に、半導体発光装置を構成するパッケージの形状によっては紫外線の当たりにくい箇所などが生じるが、硬化ムラが生じる問題があるが、このような硬化ムラを低減することができる。また、紫外線を吸収し易い蛍光体や白色フィラーを含有させて封止材やパッケージとした場合、当該蛍光体や白色フィラーの存否により硬化ムラが生じる可能性があるが、このような硬化ムラも樹低減することができる。第三に、50℃以上100℃以下という環境は、実際に半導体発光装置が使用される場合に封止材やパッケージ材料にかかる温度でもあることから、硬化時の温度と実使用時の温度を同じにすることによって使用時の内部応力のかかり方が小さくなり、剥離等の問題が起こりにくくなる。よって、加熱温度としては、通常50℃以上、好ましくは55℃以上で加熱をする。また、上限としては通常100℃以下であり、好ましくは80℃以下である。加熱温度が低すぎると、硬化の促進効果がなくなる他、使用時の内部応力発生を抑えることが難しくなる。加熱温度が高すぎると、逆に使用時の内部応力発生を高めてしまうこととなり、設備としても経済的に好ましくない。
本発明に用いられる紫外線硬化性樹脂としては種々のものが挙げられる。中でも、シロキサン骨格を有するいわゆるシリコーン系樹脂が好ましく、当該樹脂の重量の15%以上が、珪素および珪素に隣接する酸素である紫外線硬化性樹脂が特に好ましい。珪素および珪素に隣接する酸素の前記割合は好ましくは20%以上、更に好ましくは30%以上であ
る。また、珪素と珪素に隣接する酸素の前記割合の上限は特にはないが、通常は70%以下である。珪素と珪素に隣接する酸素の量が少なすぎると、硬化物の耐熱性・耐光性などの耐久性が低くなる場合がある。
中でも耐熱性、耐光性に優れ、工業的に入手しやすい観点からメチル基、フェニル基が主体となることが好ましく、耐光性が特に重要視される用途においてはメチル基主体が好ましい。また、電極銀メッキの着色や電極マイグレーション、蛍光体の加水分解などが課題である場合、フェニル基主体とし低ガス透過性とすることが出来る。発光素子からの光取り出し向上のため高屈折率が望まれる場合にもフェニル基導入により高屈折率とすることが出来る。硬化前、あるいは硬化後の紫外線硬化性樹脂の融点・軟化点・弾性率等を調節する必要がある場合は、炭素数3〜10の分岐・非分岐の1価アルキル基、あるいは環式、多環式構造を含む炭素数6〜10の1価シクロアルキル基を用いることが出来る。
これら紫外線硬化性を担保する官能基の導入量は、硬化前の組成物中における全珪素原子上のSi−O−Si以外の官能基数に対して、通常85%以下、好ましくは60%以下、更に好ましくは30%以下である。また、通常0.1%以上、好ましくは1%以上である。反応性基の導入量が多すぎると、硬化時の硬化収縮度合いが非常に高くなる不具合がある他、硬化物の耐熱性・耐UV性が低下する。また、反応性基の導入量が少なすぎると、硬化速度や硬化物の硬度が必要以上に低くなる場合がある。また、適度に斯様な前記有機基を有していることで、封止材やパッケージ材料として用いた場合のガスバリア性が高くなり好ましい。
(本発明において好適に用いられるアクリル・メタクリル系シリコーン樹脂例1)
アクリル・メタクリル系化合物としては、信越化学社製の両末端メタクリル変性シリコーン(X−22−164、X−22−164AS、X−22−164A、X−22−164B、X−22−164C、X−22−164E)、側鎖型アクリル変性シリコーン(X−22−2457、X−22−2459)、側鎖両末端アクリル変性シリコーン(X−22−2458)、両末端アクリルポリエーテル変性シリコーン(X−22−1602)、側鎖型アクリルフェニルシリコーン(X−22−2477)、片末端アクリル変性シリコーン(X−22−1615、X−22−1618)、片末端メタクリル変性シリコーン(X−22−174DX、X−22−2426、X−22−2475)、メチル/メタクリル/メトキシ系シリコーンオリゴマー(X−40−2655A)、メチル/アクリル/メトキシ系シリコーンオリゴマー(X−40−9271)、Gelest社製の側鎖型メタクリル変性シリコーン(RMS−044、RMS−044、RMS−033、RMS−083、RTT−1011)、側鎖型アクリル変性シリコーン(UMS−182、UMS−992、UCS−052、UTT−1012)、ダイセルサイテック社製シリコーンアク
リレート(EBECRYL1360、EBECRYL350)が挙げられる。
ビニル含有シランカップリング剤であるビニルフェニルメチルメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる。
であるが、微量の開始剤とともに光もしくは熱でのラジカル反応により硬化させることが好ましい。ビニル基含有の場合も同様である。また、紫外線硬化性樹脂がエポキシ基やオキセタン基などを有する場合は酸発生剤の存在によって光硬化させることが出来る。紫外線硬化性樹脂の官能基としてビニル基とチオール基との反応を利用する場合には、アクリル系やメタクリル系同様のラジカル反応機構が使用できる。また、ビニルエーテル系のカチオン重合を利用することも好適である。さらに、必要に応じて光増感剤の併用も好ましい。
とができる。例えば、過酸化ベンゾイルに代表される有機化酸化物、AIBNに代表されるアゾ化合物、下記に示されるアセトフェノン系、ベンゾインエーテル系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系に代表される光ラジカル重合開始剤、スルホニウム塩やヨードニウム塩に代表される光カチオン重合開始剤、アルキルリチウムに代表されるアニオン重合開始剤、三塩化アルミニウムに代表されるカチオン重合開始剤などを好適に用いることができる。中でも光ラジカル重合開始剤は、アゾ化合物等に比べて安定性が高く工業的にも安全に使用することが出来る。さらに、スルホニウム塩等と異なって使用周辺材料を腐食させることも無いため好ましい。さらに、産業界で様々な光ラジカル重合開始剤が既に使用されていることから、条件に合わせて広範な選択肢の中から最適なものを選定することが可能である。
特にパッケージ材料、基板塗布材、コート材等に使用する場合には、公知の白色フィラー、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミ、酸化ジルコニウム、窒化アルミ等を必要に応じてヒュームドシリカ等とともに樹脂に添加することが好適に行なわれる。これらのフィラーは紫外光を一部吸収するものや光隠蔽性が高いものがあるため高濃度に添加すると紫外線が組成物深部に届かず深部硬化不良となる場合がある。その場合はより可視光域に近い光で作用する開始剤の使用、光増感剤の併用などの他、スクリーン塗布など薄膜塗布による成形法を選択するなど膜厚を制御することにより安定した成形が可能となる。本発明においては紫外線硬化と加熱硬化を併用することにより、より複雑な形状でも成形可能となる。
本発明に用いられる紫外線硬化性樹脂は、前記紫外線硬化性樹脂を60℃の環境下でピ
ーク波長360nm、エネルギー量300mJ/m2で紫外線照射して厚さ2mmの硬化膜とした場合、下記の物性1および物性2の少なくとも1以上を有することが好ましい。
前記硬化膜を大気中150℃にて500時間保存した後の前記硬化膜のYI値が20.00以下であること
前記YI値は、好ましくは10.00以下であり、更に好ましくは5.00以下である。YI値が大きすぎると、黄色や茶色に着色していることとなり、半導体発光装置の封止材として用いた場合、光取出し効率が低下する。
また、前記硬化膜を大気中200℃にて500時間保存した後の前記硬化膜のYI値が
20.00以下であることはより好ましく、その中で好ましくは10.00以下であり、更に好ましくは5.00以下である。
<物性2>
前記硬化膜を大気中室温にて350nm以上の波長の光を2100mW/cm2の強度で20時間照射した後の前記硬化膜のYI値が20.00以下であること
前記YI値は、好ましくは10.00以下である。YI値が大きすぎると、黄色や茶色に着色していることとなり、半導体発光装置の封止材やパッケージ材料として用いる際に、強い紫外線照射により変色し、半導体発光装置全体としての光取出し効率が低下する。
さらに、有機不純物や酸・アルカリ性不純物も極力含有させないことで耐光性や耐熱性を向上させることが出来る。また、紫外線硬化性樹脂の製造時に、活性炭や活性白土などの吸着剤を用いて着色性不純物を除去し、精製することも好ましい。
本発明の製造方法では、前記(A)工程の後に、意図的な紫外線照射を行わない状態で、加熱処理を行うことが好ましい。加熱温度としては、通常120℃以上、好ましくは130℃以上、更に好ましくは150℃以上であり、通常400℃以下、好ましくは200℃以下である。また、加熱時間としては、通常5分以上、好ましくは10分以上、更に好ましくは20分間以上であり、通常24時間以下、好ましくは10時間以下である。加熱温度が低すぎると、熱処理による硬化がうまく進行しないことがあり、高すぎると材料の分解が進行し始めてしまう。また、加熱時間が短すぎると均一な熱硬化が進行せず、長すぎると経済的に不利である。
前述した紫外線硬化性樹脂の硬化方法により得られる硬化物は、光学的に透明で熱的に安定な及び機械的に強い材料であり、多くの場合エラストマーマトリックス(matrix)を生ずる。これらの、耐熱性及び耐光性、また各種材料(銀、アルミ、アミド系樹脂、他の
シリコーン樹脂など)への接着性は、従来の紫外線硬化性樹脂、特に紫外線硬化性シリコーン樹脂の硬化物と比べて顕著に改善され、そのため、封止材やパッケージ材料としてだけでなく、ダイボンド材やアンダーフィル材を含めた半導体発光装置用樹脂材料に適している。
さらに、前記硬化物は、発光装置用部材と呼ぶこととする。また、どの部位に発光装置用部材を用いるかについては、全ての実施形態の説明の後にまとめて説明する。但し、これらの実施形態はあくまでも説明の便宜のために用いるものであって、発光装置用部材を少なくとも備えてなる半導体発光装置の例は、これらの実施形態に限られるものではない。
本実施形態の発光装置1Aは、図7に示すように、プリント配線17が施された絶縁基板16上に発光素子2が表面実装されている。この発光素子2は発光層部21のp形半導体層(図示せず)及びn形半導体層(図示せず)それぞれが、導電ワイヤ15,15を介してプリント配線17,17に電気的に接続されている。なお、導電ワイヤ15,15は、発光素子2から放射される光を妨げないように、断面積の小さいものが用いられている。
さらに、従来に比べて光色むらや光色ばらつきを少なくすることができるとともに、外部への光の取り出し効率を高めることができる。すなわち、封止部19を、曇りや濁りがなく発光素子2に対する光透過性が高いものとすることができるため、光色の均一性に優れ、発光装置1A間の光色ばらつきもほとんどなく、発光素子2の光の外部への取り出し効率を従来に比べて高めることができる。また、発光物質の耐候性を高めることができ、従来に比べて発光装置1Aの長寿命化を図ることが可能となる。
i)発光素子2表面の光取出し膜、封止膜として機能する透明の薄膜
ii)発光素子2の波長変換用部材として機能する蛍光体含有の薄膜
光学部材3Aは、例えば、発光素子2のチップ形成時に上記の紫外線硬化性樹脂をスピンコーティング等で塗布することにより形成できる。光学部材3Aは必要に応じて用いられ、本発明の発光装置は、当然にこれを有しない実施形態であってもよい。
本実施形態の発光装置1Bの基本構成は実施形態1と略同じであって、図8に示すように、封止部19の上面に、あらかじめレンズ状に成形した光学部材33を配設している点に特徴がある。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
i)外界の酸素や水分から発光装置1Bを遮断する蓋体
ii)発光素子2の波長変換用部材として機能する蛍光体含有の光学部材
すなわち、i)においては、発光素子2と封止部19の上面側が、例えばガラスや高気密樹脂よりなる透明蓋体としての光学部材33により外界の酸素や水分から遮断されている。
このような実施形態では、水分や酸素など蛍光体・封止樹脂の劣化を促進する外界因子の侵入や、熱・光による封止樹脂分解ガスの揮発が光学部材33により抑制されるため、これらに起因する輝度低下や封止部収縮剥離が低減できるという利点がある。
を期待する場合は、光学部材はレンズ状でなく、表面(上面)が平坦な板状のものであってもよい。また、光取り出し効果を期待する場合には、レンズ状であるのに代えて、表面(上面)が凹凸形状を有する様に成形されていてもよい。
その他、本発明の発光装置の実施形態としては種々のものを適用でき、例えば特開2006−294821号公報の[0395]段落〜[0512]段落に記載のものにそのまま応用できる他、これを適宜設計変更した発光装置にも適用できる。
本実施形態の照明装置1Cの基本構成は図9に示すように、窓部を有する筐体101、リフレクター部102、光源部103、ヒートシンク104から構成されている。光源部103は配線基板上に発光部105を備えており、配線基板106に直接半導体発光素子が実装されたCOB(Chip on Board)形式、前記実施形態1や実施形態2の半導体発光装置が表面実装された形式のいずれでも良い。光源部103がCOB形式である場合は発光素子はドーム状又は平板状に成形された封止樹脂により枠材を使用せず封止されていても良い。また、配線基板106上に実装される半導体発光素子は1個でも複数個でもよく、実施形態1や実施形態2の半導体発光装置内部に実装される半導体発光素
子も同様に1個でも複数個でも良い。リフレクター部102及びヒートシンク104は筐体101と一体型であっても別々であってもよく、必要に応じて用いることが出来る。放熱の観点から光源部103、筐体101、ヒートシンク104は一体構造もしくは高熱伝導性シートやグリースなどを介し隙間なく接していることが好ましい。窓部107は公知の透明樹脂や光学ガラスなどを用いることが出来、平板状であっても曲面を有していてもよい。
上記照明装置1Cの各部の形状は図に示す限りではなく、曲面部を有していたり必要に応じ調光装置や回路保護装置など付属の装置がついていても良い。
以上説明した各実施形態1〜3の発光装置(半導体発光装置)において、本発明に係る発光装置用光学部材(以下、単に「光学部材」と称する。)を適用する箇所は特に制限されない。上記の各実施形態においては、封止部19を形成する部材として本発明に係る光学部材を適用した例を示したが、これ以外にも、例えば上述の光学部材3A(図7)、光学部材33(図8)、枠材18(図7、8)、枠材18と絶縁基板16が一体になったパッケージ(図7、8)等を形成する部材として好適に用いることができる。また、実施形態3の照明装置1Cにおいては、表面実装された実施形態1や実施形態2の発光装置1A,1Bの上記各部材として用いられる他、筐体101、リフレクター部102、光源部103、発光部105、配線基板106、窓部107の各部材に用いることができる。本発明に係る紫外線硬化性樹脂は硬化速度が付加型や縮合型の硬化性樹脂より速いため印刷部エッジが硬化前にだれることがないため、前述した蛍光体層のバインダ成分として用いるとスクリーン印刷等でパターン印刷する場合高精細なパターンを再現性良く形成することが出来る。得られた蛍光体層は光や熱により着色しないので高輝度を維持することができるため、特に好適に用いることができる。これらの部材として本発明に係る光学部材を用いることにより、上述した優れた封止性、透明性、耐光性、耐熱性、成膜性、長期間使用に伴うクラックや剥離の抑制等の各種の効果を得ることが可能となる。
、半導体素子とパッケージを接着する場合、半導体素子とサブマウントを接着する場合、パッケージ構成要素同士を接着する場合、半導体発光装置と外部光学部材とを接着する場合などに、本発明に係る紫外線硬化性樹脂を塗布、印刷、ポッティングなどすることにより用いることが出来る。本発明に係る紫外線硬化性樹脂は特に耐光性、耐熱性に優れるため、長時間高温や紫外光にさらされる高出力の半導体発光装置用接着剤として用いた場合、長期使用に耐え高い信頼性を有する半導体発光装置を提供することが出来る。
[3]製造方法の実施態様
上記実施形態に代表される半導体発光装置は、本発明の半導体発光装置の製造方法を用いて製造することができる。
以下、封止材、およびパッケージ材料に用いる場合の実施態様を例示する。
第一の本発明の半導体発光装置の製造方法は、半導体発光素子を封止する工程を有するが、この工程で、前述の(A)工程を有し、好ましくは(B)工程を有する。
以下、半導体発光素子を封止する工程について実施態様の一例を挙げて詳述する。なお、本発明において、半導体発光素子を封止する工程がこの実施態様のみに限定されないことはいうまでもない。
本発明において調整工程とは、前述の紫外線硬化性樹脂を製造し、適宜、所定の添加物を混合することにより紫外線硬化性樹脂組成物とする工程をいう。
特に、第一の本発明の製造方法において紫外線硬化性樹脂は、例えば、蛍光体を分散させることによる波長変換部材として使用することができる。蛍光体は単独で用いてもよいが、2つ以上のタイプの蛍光体と任意の比率で組み合わせて使用し、例えば、“白色LED”発光装置を製造することができる。前述の通り、本発明の製造方法においては、(A)工程における加熱によって硬化速度が速まることで、種類の異なる蛍光体が、比重や形状の差によって硬化中に分離することを防ぐことができるため、蛍光体の分散という観点からも技術的意義を大いに有する。
上記の母体結晶及び付活元素又は共付活元素は、元素組成には特に制限はなく、同族の元素と一部置き換えることもでき、得られた蛍光体は近紫外から可視領域の光を吸収して可視光を発するものであれば用いることが可能である。
本発明に用いられる橙色ないし赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常570nm以上、好ましくは580nm以上、より好ましくは585nm以上、また、通常780nm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは680nm以下の波長範囲にあることが好適である。
このような橙色ないし赤色蛍光体として使用できる蛍光体を下表に示す。
等のβ−ジケトン系Eu錯体、カルボン酸系Eu錯体、K2SiF6:Mnが好ましく、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Sr,Ca)AlSi(N,O):Eu、(La,Y)2O2S:Eu、K2SiF6:Mnがより好ましい。
また、橙色蛍光体としては、(Sr,Ba)3SiO5:Eu、(Sr,Ba)2SiO4:Eu、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Ceが好ましい。
青色蛍光体を使用する場合、当該青色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常420nm以上、好ましくは430nm以上、より好ましくは440nm以上、また、通常490nm以下、好ましくは480nm以下、より好ましくは470nm以下、更に好ましくは460nm以下の波長範囲にあることが好適である。
このような青色蛍光体として使用できる蛍光体を下表に示す。
、BaMgAl10O17:Euが特に好ましい。
緑色蛍光体を使用する場合、当該緑色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常500nmより大きく、中でも510nm以上、更には515nm以上、また、通常550nm以下、中でも542nm以下、更には535nm以下の範囲であることが好ましい。この発光ピーク波長が短過ぎると青味を帯びる傾向がある一方で、長過ぎると黄味を帯びる傾向があり、何れも緑色光としての特性が低下する場合がある。
また、得られる発光装置を画像表示装置に用いる場合には、(Sr,Ba)2SiO4:Eu、(Si,Al)6(O,N)8:Eu(β−sialon)、(Ba,Sr)3Si6O12:N2:Eu、SrGa2S4:Eu、BaMgAl10O17:Eu,Mnが好ましい。
黄色蛍光体を使用する場合、当該黄色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常530nm以上、好ましくは540nm以上、より好ましくは550nm以上、また、通常620nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲にあることが好適である。
このような黄色蛍光体として利用できる蛍光体を下表に示す。
1つの蛍光体はそれ単独で、又は2つ以上のタイプの蛍光物質と任意の組成及び比率で用いることができる。
好ましくは2μm以上、より好ましくは5μm以上であり、そして通常、100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは20μm以下である。重量メジアン径が小さ過ぎると、輝度が低下し、蛍光体粒子が凝集してしまう傾向がある。一方、重量メジアン径が大き過ぎると、塗布ムラやディスペンサー等の閉塞が生じる傾向がある。
り得られる液体)の流動性に悪影響を及ぼさない限り、特に制限されない。
本発明において、蛍光体の添加方法は特に限定されない。蛍光体が良好な分散状態にある場合、紫外線硬化性樹脂組成物中に蛍光体を後添加(post-mix)するだけで十分である。蛍光体に凝集傾向がある場合には、例えばシリコーン系紫外線硬化性樹脂組成物であればヒドロシリル化の前の原料に前もって混合することもできる。
さらに、蛍光体などの凝集や沈降を抑えるために、無機系の粒子を加えることも可能であり、無機系の粒子としては、例えば金属酸化物粒子、好ましくはヒュームドシリカなどを使用することができる。
は5重量%以上であり、通常70重量%以下、好ましくは50重量%以下、更に好ましくは30重量%以下、特に好ましくは15重量%以下である。前記粒子の添加量が少なすぎると、紫外線の到達度を高める効果が発現されない。前記粒子の添加量が多すぎると、使用時の半導体発光素子からの励起発光が素抜けることとなり好ましくない。
本発明において塗布工程とは、半導体発光素子上に前述の紫外線硬化性樹脂(前述の紫外線硬化性樹脂組成物を含む)を塗布する工程をいう。
本発明に用いられるのに好適な半導体発光素子としては、発光ピーク波長が350nm以上、500nm以下であるものが好ましい。これにより、紫外線硬化性樹脂を前記蛍光物質と組み合わせて、白色LED装置製造することができる。半導体発光素子のピーク波長として好ましい範囲としては、360nm以上430nm以下、または440nm以上480nm以下である。前者の場合は紫外から紫色光を発する半導体発光素子であり、後者の場合は青色光を発する半導体発光素子である。両者の中でも紫外から近紫外光を発する半導体発光素子は蛍光体との組合せにより様々な色温度を実現することができ、演色性の高い光源とすることができる点で好ましい。また、安全性の観点からは、ピーク波長が380nm以上430nm以下の近紫外光から紫色光を発する半導体発光素子やピーク波長が440nm以上480nm以下の青色光を発する半導体発光素子が好ましい。
他半導体発光装置の周辺材料の光劣化を助長する場合がある。また、半導体発光素子のピーク波長が長すぎると、蛍光体との組み合わせによって白色LED装置を実現することが困難である。
紫外線硬化性樹脂の塗布には、塗布対象物の種類や形状により、ポッティング・スピンコート・印刷などの各種塗布方法を選択することができる。
(i)下層を紫外線照射によって硬化させ、上層を熱硬化によって硬化させるシステムとしては、例えば、下層に蛍光体を含まない紫外線硬化性樹脂を使用し、紫外線照射で素早く経済的に硬化させた後、上層に熱硬化性の蛍光体ペースト(蛍光体を含有する熱硬化性樹脂)を使用するシステムが挙げられる。これにより、蛍光体を半導体発光素子から遠ざけて、半導体発光素子による蛍光体の劣化を防止することができる。
また、上記(i)、(ii)のシステムを組み合わせることができる。例えば、上層、下層のいずれも紫外線硬化性樹脂を用いて、迅速な硬化処理を期待することができる。さらに、例えば三層以上の多層構造をとるシステムを適宜設計することもできる。
第二の本発明の半導体発光装置の製造方法は、半導体発光素子を搭載するパッケージを製造する工程を有するが、この工程で、前述の(A)工程を有し、好ましくは(B)工程を有する。
以下、パッケージを製造する工程について詳述する。なお、本発明において、パッケージを製造する工程がこの実施態様のみに限定されないことはいうまでもない。
本発明において調製工程とは、前述の紫外線硬化性樹脂を製造し、適宜、所定の添加物を混合することにより紫外線硬化性樹脂組成物とする工程をいう。
特に、第二の本発明の製造方法において紫外線硬化性樹脂は、例えば、白色無機酸化物粒子を分散させることによりパッケージ材料として使用することができる。白色の無機酸化物粒子は、パッケージ内部の反射率を高めて半導体発光装置の光取り出しを実現するのに有効である。
本発明において型入れ工程とは、前述の紫外線硬化性樹脂(前述の紫外線硬化性樹脂組成物を含む)をパッケージの型に入れる工程をいう。ここで、紫外線硬化性樹脂を入れる前に、半導体発光素子を搭載した金属リードフレームまたは半導体発光素子を搭載しない金属リードフレームを準備し、これを型内に予め設置しておくこともできる。また、型は、紫外線を透過する石英等の材料を用いることができる。
本発明において取り出し工程とは、(A)工程で硬化した硬化物を型から取り出す工程をいう。取り出し工程は通常(A)工程の後に行うが、(B)工程がある場合は(B)工程の前または後に実施される。取り出し時の破損を抑制する観点からは、取り出し工程は(B)工程の後に実施されるのが好ましい。
[1]耐紫外線照射試験および耐熱性試験
本発明の半導体発光装置への適用性について、紫外線硬化性組成物の硬化物の基本物性の観点から検討することを目的として、下記の耐紫外線照射試験および耐熱性試験を実施した。
回転子を備えた小瓶中で、信越化学社製の側鎖型アクリルフェニル含有シリコーン(X−22−2477)3gにDKSHジャパン社製の光ラジカル開始剤Luna200を0.015g混合溶解させて実施例1の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2mmとなるように入れ、窒素雰囲気下にてアイグラフィックス社製ECS−151U(1500W高圧水銀ランプ)を用いて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線(照射時間20秒)を60℃下にて照射して硬化させた。硬化樹脂中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約46重量%であると算出された。
硬化後の膜(「自立膜」と称する。以下同じ)について、以下の耐紫外線照射試験、および耐熱性試験を行った。
大気中室温にて松下電工マシンアンドビジョン社製紫外線硬化装置アイキュアANUP5204からの光(2100mW/cm2)を朝日分光社製の光学フィルターを用いて350nm以下の光をカットして照射したところ、20時間照射させた後の膜のYI値は2.34であった。YI値は日本電色工業株式会社製のCOH−300Aを用いて測定した。
また、150℃大気下にて500時間保持した後の自立膜のYI値を測定したところ、1.93であった。さらに、200℃大気下にて500時間保持した後の自立膜のYI値を測定したところ、74.09であった。
実施例1の側鎖型アクリルフェニル含有シリコーン(X−22−2477)の代わりに信越化学社製両末端型メタクリル変性ジメチルシリコーン(X−22−164)を3g使用した以外は実施例1と同様にして液を調製し、実施例2の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2mmとなるように入れ、窒素雰囲気下60℃にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。硬化樹脂中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約18重量%であると算出された。
硬化後の自立膜について、実施例1と同様に耐熱性試験を実施した。その結果、150℃および200℃におけるYI値は、それぞれ3.81および140.99であった。
実施例1の側鎖型アクリルフェニル含有シリコーン(X−22−2477)の代わりに信越化学社製両末端型メタクリル変性ジメチルシリコーン(X−22−164A)を3.5g使用し、光ラジカル開始剤としてLuna200の代わりにESACURE KTO46を0.0175g使用した以外は実施例1と同様にして液を調製し、実施例3の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2mmとなるように入れ、窒素雰囲気下60℃にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。硬化樹脂中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約50重量%であると算出された。
また、実施例1と同様の耐熱性試験を実施した。その結果、150℃および200℃におけるYI値は、それぞれ1.46および48.47であった。
実施例3の信越化学社製両末端型メタクリル変性ジメチルシリコーン(X−22−164A)の代わりに信越化学社製両末端型メタクリル変性ジメチルシリコーン(X−22−164C)を3.5g使用した以外は実施例3と同様にして液を調製し実施例4の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2mmとなるように入れ、窒素雰囲気下60℃にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。硬化樹脂中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約56重量%であると算出された。
また、実施例1と同様の耐熱性試験を実施した。その結果、150℃および200℃におけるYI値は、それぞれ1.71および10.26であった。
実施例3の信越化学社製両末端型メタクリル変性ジメチルシリコーン(X−22−164A)の代わりに信越化学社製両末端型メタクリル変性ジメチルシリコーン(X−22−164B)を3.5g使用した以外は実施例3と同様にして液を調製し実施例5の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2mmとなるように入れ、窒素雰囲気下60℃にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。硬化樹脂中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約54重量%であると算出された。
また、実施例1と同様の耐熱性試験を実施した。その結果、150℃および200℃におけるYI値は、それぞれ2.29および17.56であった。
実施例1の信越化学社製側鎖型アクリルフェニル含有シリコーン(X−22−2477)の代わりに信越化学社製両末端型メタクリル変性ジメチルシリコーン(X−22−164E)を3g使用した以外は実施例1と同様にして液を調製し実施例6の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2mmとなるように入れ、窒素雰囲気下60℃にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。硬化樹脂中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約57重量%であると算出された。
硬化後の自立膜について、実施例1と同様に耐熱性試験を実施した。その結果、150℃および200℃におけるYI値は、それぞれ1.51および3.67であった。
実施例1の信越化学社製側鎖型アクリルフェニル含有シリコーン(X−22−2477)の代わりにジレスト社製側鎖型メタクリロキシプロピル変性ジメチルシリコーン(UMS−182)を2.5g使用し、Luna200を0.0125g使用した以外は実施例1と同様にして液を調製し実施例7の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2mmとなるように入れ、窒素雰囲気下60℃にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。硬化樹脂中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約45重量%であると算出された。
実施例7の基質としてジレスト社製側鎖型メタクリロキシプロピル変性ジメチルシリコーン(UMS−182)2.5gの他に、アルドリッチ社製Poly(propylene glycol) dimethacrylateを0.5g使用し、Luna200を0.015g使用した以外は実施例7
と同様にして液を調製し実施例8の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2mmとなるように入れ、窒素雰囲気下60℃にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。硬化樹脂中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約37重量%であると算出された。
真空蒸留によって低分子環状シロキサン群をはじめとする低沸点成分をカットしたジレスト社製両末端ビニル基変性ジメチルシリコーン(DMS−V22)3gと信越化学社製側鎖型メルカプト変性ジメチルシリコーン(KF−2001)1.28g、DKSHジャパン社製の光ラジカル開始剤Luna200をを0.0021g混合溶解させて実施例9の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2mmとなるように入れ、窒素雰囲気下60℃にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。硬化樹脂中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約58重量%であると算出された。
モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製両末端シラノールジメチルシリコーンオイルYF−3800を15g、信越化学社製メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを1.66g、触媒として和光純薬社製オクタン酸錫を0.0133gを、回転子、ジムロートコンデンサを設置した100mLナスフラスコ中ににて室温にて15分および80℃にて30分攪拌した。この後、反応液を100℃まで昇温して触媒を完全溶解し、100℃全還流下で30分間500rpmで攪拌しつつ初期加水分解を行った。その後、ロータリーエバポレーターを用いて室温、1kPaで10分間微残留しているメタノール及び水分、低沸ケイ素成分を留去した。得られた液10.8gにDKSHジャパン社製の光ラジカル開始剤Luna100を0.54g混合溶解させて実施例10の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2mmとなるように入れ、窒素雰囲気下60℃にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。硬化樹脂中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約55重量%であると算出された。
実施例7のジレスト社製側鎖型メタクリロキシプロピル変性ジメチルシリコーン(UMS−182)を6gスケールに変更して光ラジカル開始剤Luna200を0.03g使用した以外は実施例6と同様にして液を調製し比較例1の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物を、窒素雰囲気下にてアイグラフィックス社製ECS−151U(1500W高圧水銀ランプ)を用いて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線(照射時間20秒)を15℃および30℃下にて照射して硬化させた。硬化物の硬度を表6に示した。その結果、300mJ/cm2程度のエネルギーで素早く高い架橋度で硬化させるためには、紫外線照射と同時に加熱をすることが好ましいことが判明した。
信越化学社製フォトデバイス用熱硬化性透明封止樹脂SCR−1011のA液とB液を100重量部ずつ混合し、この液を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2m
mとなるように入れて70℃にて1時間および150℃にて5時間加熱することで硬化させた。
また、実施例1と同様の耐熱性試験を実施した。その結果、150℃におけるYI値は、45.37であった。この結果から、従来の熱硬化性の信越化学社製フォトデバイス用透明封止樹脂SCR−1011を用いたLEDの製造方法と比較して、本発明の製造方法は硬化時間が極めて早く、着色の観点における耐久性にも極めて優れた効果を奏すること
が判明した。
実施例1の信越化学社製の側鎖型アクリルフェニル含有シリコーン(X−22−2477)を日本化薬社製のウレタンアクリレートUXF―3204Aに変更した以外は実施例1と同様にして液を調製し比較例3の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2mmとなるように入れ、窒素雰囲気下60℃にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。硬化樹脂中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約0重量%であると算出された。
この結果から、珪素と珪素に隣接する酸素の含有量の低い紫外線硬化性樹脂を用いたLEDの製造方法と比較して、本発明の製造方法は、着色の問題がなく、耐久性が極めて優れた効果を奏することが判明した。
本発明の半導体発光装置への適用性について、LEDパッケージの耐久性を検討することを目的として、下記の吸湿リフロー試験およびヒートサイクル試験を実施した。
実施例6の信越化学社製両末端型メタクリル変性ジメチルシリコーン(X−22−164E)を7gスケールに変更し、光ラジカル開始剤Luna200の代わりにESACURE KTO46を0.035g使用した以外は実施例6と同様にして液を調製し実施例11の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約57重量%であると算出された。
実施例11で調製した液を銀表面のLED用パッケージ、セラミック(アルミナ)表面のLED用パッケージ、ポリフタルアミド表面のLED用パッケージ各10個ずつに塗布して窒素雰囲気下にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。得られたLED用パッケージを85℃/85%RHにて20時間
吸湿させた後260℃にて1分加熱し、パッケージ表面から樹脂が剥離したLED用パッケージの個数を確認した。
また、実施例11で調製した液100重量部に対してチキソ剤(エボニック社製AEROSIL RX−200)を13重量部加えて上記と同様に銀表面、セラミック表面、ポリフタルアミド表面を有するLED用パッケージからの剥離の確認試験を行なったところ、いずれのパッケージからも吸湿後は剥離無し、260℃加熱後にはセラミック表面パッケージ10個中2個からのみ微小な剥離が確認されたが、それ以外は全く剥離が確認されなかった。
実施例11で調製した液を銀表面のLED用パッケージ、セラミック(アルミナ)表面のLED装置用パッケージ、ポリフタルアミド表面のLED用パッケージ各10個ずつに
塗布して窒素雰囲気下にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。得られたLEDパッケージを(120℃、10分)および(−50℃、10分)の加熱・冷却サイクルを500サイクル行なったところ、いずれの表面のLED用パッケージについても剥離は全く確認されなかった。
本発明の半導体発光装置への適用性について、半導体発光装置(LED)そのものの性能を検討することを目的として、下記の試験を実施した。
前記実施例11の紫外線硬化性組成物を405nmにピーク波長を有する近紫外LEDを実装した銀表面パッケージにポッティングし、窒素雰囲気下60℃にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させ、半導体発光装置(LED)を作製した。
そのLEDの輝度維持率を25℃/55%RHと60℃/90%RHの各々の環境条件下において経時的に測定した。測定結果を図1に示す。
実施例1の信越化学社製の側鎖型アクリルフェニル含有シリコーン(X−22−2477)を7gスケールに変更し、光ラジカル開始剤Luna200の代わりにESACURE KTO46を0.035g使用した以外は実施例1と同様にして実施例13の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性樹脂組成物における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約46重量%であると算出された。
前記実施例11の紫外線硬化性樹脂組成物に三菱化学社製の赤色蛍光体Ca0.87Eu0.008Al0.88Si1.12O0.12N2.88、緑色蛍光体(Ba,Sr,Eu)2SiO4、青色蛍光体Ba0.7Eu0.3MgAl10O17、およびチキソ剤としてエボニック社製AEROSIL RX−200を混合してペースト状とし実施例14の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。
[実施例15]
前記実施例13の紫外線硬化性樹脂組成物に三菱化学社製の赤色蛍光体Ca0.87Eu0.008Al0.88Si1.12O0.12N2.88、緑色蛍光体(Ba,Sr,Eu)2SiO4、青色蛍光体Ba0.7Eu0.3MgAl10O17、およびチキソ剤としてエボニック社製AEROSIL RX−200を混合してペースト状とし実施例15の紫外線硬化性樹脂組成物を得た。
モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製両末端シラノールジメチルシリコーンオイルXC96−723を385g、メチルトリメトキシシランを10.28g、及び、触媒としてジルコニウムテトラアセチルアセトネート粉末を0.791gを、攪拌翼と、分留管、ジムロートコンデンサ及びリービッヒコンデンサとを取り付けた500ml三つ口コルベン中に計量し、室温にて15分触媒の粗大粒子が溶解するまで攪拌した。この後、反応液を100℃まで昇温して触媒を完全溶解し、100℃全還流下で30分間500rpmで攪拌しつつ初期加水分解を行った。
前記実施例6で調整した紫外線硬化性樹脂組成物を405nmにピーク波長を有する近紫外LEDを実装した銀表面パッケージにポッティングし、窒素雰囲気下60℃にて300mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間20秒)を行なって硬化させた。この上に、前記参考例2の樹脂組成物を塗布し、150℃、3時間の加熱処理を行ない、半導体発光装置(LED)を作製した。
[4]パッケージ試験
本発明における半導体発光装置用パッケージへの適用性について検討することを目的として、下記の試験を実施した。
<本発明による高反射率白色樹脂組成物の調製>
東レダウ社製OE−6351Aを2.6g、OE−6351Bを2.6g、信越化学社製両末端型メタクリル変性ジメチルシリコーン(X−22−164AS)を2.6g、DKSHジャパン社製の光ラジカル開始剤Luna100を0.16g、エボニック社製AEROSIL RX−200を1.5g、Baikowski Japan社製の酸化アルミニウムCR−1を10g混ぜ合わせることにより実施例17の紫外線硬化性白色樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性白色樹脂組成物を直径5cmのテフロン(登録商標)シャーレに厚さ2mmとなるように入れ、窒素雰囲気下60℃にて2100mJ/cm2のエネルギーの紫外線照射(照射時間140秒)を行なって紫外線硬化させ、その後大気下150℃にて1時間加熱処理をし、完全硬化した自立膜を作成した。酸化アルミニウムお
よびAEROSIL RX−200を除く硬化樹脂正味中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約53重量%であると算出された。
東レダウ社製OE−6351Aを2.4g、OE−6351Bを2.4g、信越化学社製両末端型メタクリル変性ジメチルシリコーン(X−22−164AS)を2.4g、X−22−164Eを0.8g、DKSHジャパン社製の光ラジカル開始剤Luna100を0.16g、エボニック社製AEROSIL RX−200を1.5g、Baikowski Japan社製の酸化アルミニウムCR−1を10g混ぜ合わせることにより実施例18の紫外線硬化性白色樹脂組成物を得た。この紫外線硬化性白色樹脂組成物を実施例17と同様の方法により完全硬化させて自立膜を作成した。酸化アルミニウムおよびAEROSIL RX−200を除く硬化樹脂正味中における珪素と珪素に隣接する酸素の割合は合わせて約54重量%であると算出された。
実施例17および18で得られた自立膜の反射率を測定した結果を図6に示す。
いずれも紫外領域である360nmから近赤外領域である740nmの間の光に対して非常に高い反射率を示した。
また、実施例17および18で得られた自立膜について、前述の耐紫外線照射試験(紫外線照射時間は5時間)および200℃条件における耐熱性試験を行った後に、反射率を測定した。
1C 照明装置
2 発光素子
3A 光学部材
15 導電ワイヤ
16 絶縁基板
17 プリント配線
18 枠材
19 封止部
21 発光層部
33 光学部材
101 筐体
102 リフレクター部
103 光源部
104 ヒートシンク
105 発光部
106 配線基板
107 窓部
Claims (7)
- 半導体発光素子を封止する工程を有する半導体発光装置の製造方法であって、
前記半導体発光素子を封止する工程中、
(A)紫外線硬化性樹脂を50℃以上100℃以下の環境下で紫外線照射する工程
を有し、
前記紫外線硬化性樹脂の重量の15%以上が、珪素および珪素に隣接する酸素である
ことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 - 半導体発光素子を搭載するパッケージを樹脂材料を用いて製造する工程を有する半導体発光装置の製造方法であって、
前記パッケージを樹脂材料を用いて製造する工程中、
(A)紫外線硬化性樹脂を50℃以上100℃以下の環境下で紫外線照射する工程
を有し、
前記紫外線硬化性樹脂の重量の15%以上が、珪素および珪素に隣接する酸素である
ことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 - 前記(A)工程の後に、
(B)紫外線照射をしない状態で加熱する工程
を有する請求項1または2に記載の半導体発光装置の製造方法。 - 前記(B)工程における加熱条件が、120℃以上、かつ5分以上である請求項3に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記紫外線硬化性樹脂が、前記紫外線硬化性樹脂を60℃の環境下でピーク波長360nm、エネルギー量300mJ/m2で紫外線照射して厚さ2mmの硬化膜とした場合、下記の物性1および物性2の少なくとも1以上を有する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法。
<物性1>
前記硬化膜を大気中150℃にて500時間保存した後の前記硬化膜のYI値が20.00以下であること
<物性2>
前記硬化膜を大気中室温にて350nm以上の波長の光を2100mW/cm2の強度で20時間照射した後の前記硬化膜のYI値が20.00以下であること - 前記紫外線硬化性樹脂に、ケイ酸塩系、窒化物系、酸窒化物系、酸化物系のいずれか1以上の物質を含む蛍光体を含有させる工程を有する請求項1および3乃至5のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記半導体発光素子の発光ピーク波長が350nm以上500nm以下である請求項1
乃至6のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法。
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