(57)【要約】      （修正有）【課題】反射部の変質や変色を抑制すること、並びに透光性の封止樹脂とサブマウントの密着性を向上させることで、良好な発光特性を発揮する光半導体装置を提供する。【解決手段】サブマウント素子１０３の上面には、電極部１０３ａ，１０３ｂ、電極部から離間して反射部である配線層１０３ｃ，１０３ｄが設けられ、ＬＥＤ素子１０２が電極部１０３ａ，１０３ｂ上にフリップチップ接合されてＬＥＤ装置１０１が構成されている。配線層１０３ｃ，１０３ｄの表面には、機能性有機分子１１１が自己組織化して有機被膜１１０が形成されている。封止樹脂部１０８は、サブマウント素子、ＬＥＤ素子を封止している。【選択図】図１
2011187698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブマウントと、
前記サブマウントの第一主面上に配置された電極部と、前記電極部に接合された光半導体素子と、前記サブマウントと前記光半導体素子とを少なくとも封止する透光性の封止樹脂部と、前記サブマウントの第一主面上に、前記電極部と離間して設けられ前記光半導体素子からの光を反射する反射部とを備え、
当該反射部の表面に、
有機化合物が自己組織化することにより形成された有機被膜が設けられていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記封止樹脂部は、
前記有機被膜を介して前記反射部を被覆していることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記有機化合物は、
主鎖部の一端側を金属表面に配向して自己組織化膜を形成する有機化合物であり、
前記主鎖部は、
メチレン鎖、フルオロメチレン鎖、シロキサン鎖、グリコール鎖から選択される一種以上と、芳香族イミド骨格、アミド骨格から選択される一種以上とを有することを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記有機化合物は、
前記主鎖部の一端に金属結合性を有する第一官能基を備え、前記主鎖部の他端に所定の特性を持つ第二官能基を備えることを特徴とする請求項３記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記第一官能基は、
チオール化合物、スルフィド化合物、含窒素複素環化合物から選択される一種以上を有することを特徴とする請求項４記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記第二官能基は、
前記封止樹脂部を形成する樹脂を硬化させる硬化性、又は硬化を促進する硬化促進性を有することを特徴とする請求項４記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記第二官能基は、
前記封止樹脂部を形成する樹脂に対して結合性を有することを特徴とする請求項４記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記反射部は、
銀、アルミニウム、又はその何れかを含む合金で形成されたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項９】
前記封止樹脂部は、
エポキシ、シリコーンの何れかからなる透光性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記サブマウントに、
前記光半導体素子を保護する保護用ダイオードを用いることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光半導体装置に関し、特にサブマウント素子にフリップチップ接合される光半導体素子の出力光を長時間に渡り効率良く外部に出力するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光半導体装置として、例えば、特許文献１に開示されているように、サブマウント素子の表面に電極部（配線）を配置し、電極部に光半導体素子をフリップチップ接合し構造のものがある。
図３は、半導体装置の従来例を示す断面図である。
図３において、ＬＥＤ装置１０１は、フリップチップ接合される光半導体素子として発光ダイオード素子１０２（以下、ＬＥＤ素子と称す）と、ＬＥＤ素子１０２を搭載するサブマウント素子１０３とからなり、ＬＥＤ素子１０２の素子電極とサブマウント素子１０３表面に配線（配置）された電極部１０３ａ、１０３ｂとはバンプ１０４を介して導通接続されている。サブマウント素子１０３は、さらにパッケージ（図示せず）を介して  外部回路（図示せず）と導通接続されている。
【０００３】
ＬＥＤ素子１０２は、サファイアサファイア基板を用いたものであり発光波長４５０〜４８０ｎｍの青色光を出力する。サブマウント素子１０３は、熱伝導性に優れる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）によって形成されており、配線層１０３ｃ，１０３ｄは、ＬＥＤ素子１０２から放射された光を反射する材料であるＡｌまたはＡｇ合金で表面を形成している。ＬＥＤ素子１０２、配線層１０３ｃ，１０３ｄ、サブマウント素子１０３は、シリコーン樹脂など、透光性の樹脂からなる封止樹脂部１０８によって封止されている。
【０００４】
このように半導体装置において、ＬＥＤ素子１０２から放射された光を反射する反射部を形成したり、封止樹脂部にシリコーン樹脂を用いて高い透明性を確保することによって、発光効率が改善されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０３４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようにＬＥＤ素子及び反射部を設けたサブマウント素子を、透光性の封止樹脂で封止してなる光半導体装置において、反射部の表面に存在する金属が、光半導体装置の製造時に放出されるアウターガスなどで腐食されて変色することがある。特に反射部にＡｇメッキ被膜が形成され、封止樹脂部に付加重合型シリコーン樹脂を用いると、樹脂を付加重合する白金族触媒によって、Ａｇメッキ被膜に変色が生じて反射率が低下し得る。更に、シリコーン樹脂はガス透過性が高い為、腐食性ガスがシリコーン樹脂中に透過・Ａｇメッキ被膜に接触する事によって変色が生じるという問題がある。
【０００７】
また、反射部と封止樹脂部とが接触する界面で剥離が生じ、接触不良による性能劣化、或いは接合強度不足、界面への水分や酸素の侵入による酸化などによる発光効率が低下するという問題が生じることがある。
特に、封止樹脂にシリコーン樹脂を用いた場合、高い透明性を確保できる反面、エポキシ樹脂等と比べて線膨張率が高いため、基板上にシリコーン樹脂を射出成型する工程において、樹脂材料が受ける熱変化（いわゆる熱履歴）により、シリコーン樹脂が熱収縮する。これにより、シリコーン樹脂と接触する界面との間で剥離が生じ、接触不良による性能劣化、或いは接合強度不足、界面への水分や酸素の侵入による酸化などによって発光効率が低下するという問題を生じることがある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであって、ＬＥＤ素子及び反射部を設けたサブマウント素子を、透光性の封止樹脂で封止してなる光半導体装置において、反射部の変質や変色を抑制すること、並びに透光性の封止樹脂とサブマウントの密着性を向上させることで、良好な発光特性を発揮するものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の光半導体装置は、サブマウントと、サブマウントの第一主面上に配置された電極部と、電極部に接合された光半導体素子と、サブマウントと前記光半導体素子とを少なくとも封止する透光性の封止樹脂部と、サブマウントの第一主面上に電極部と離間して設けられ、光半導体素子からの光を反射する反射部とを備え、当該反射部の表面に、有機化合物を自己組織化することにより形成した有機被膜を設けた。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明の光半導体装置によれば、反射部の表面に有機化合物を自己組織化してなる有機被膜を形成しているので、反射部の表面に存在する金属が、光半導体装置の製造時に放出されるアウターガスなどで腐食されて変色するのを防止できる。例えば反射部にＡｇメッキ被膜が形成され、封止樹脂部に付加重合型シリコーン樹脂を用いる場合、当該Ａｇメッキ被膜に変色が生じにくくなる。
【００１１】
これによって、光半導体装置の発光効率が安定化される。
また、封止樹脂部が、有機被膜を介して反射部を被覆している場合、封止樹脂部と反射部との間の界面に有機被膜が介在して両者を結合することによって、封止樹脂部と反射部との間で剥離・クラック等が発生するのを防止することができ、また、その界面に侵入する水分による水蒸気爆発による破壊や、高温下での性能劣化、接合強度低下等を抑制することができる。
【００１２】
特に、有機化合物が、主鎖部の一端側を金属表面に配向して自己組織化膜を形成する有機化合物であれば、上記の効果を得る上で好ましい。
また、その主鎖部が、メチレン鎖、フルオロメチレン鎖、シロキサン鎖、グリコール鎖から選択される一種以上と、芳香族イミド骨格、アミド骨格から選択される一種以上とを有すれば、緻密で耐久性のある有機被膜を形成することできるので、特に上記の効果を得る上で好ましい。
【００１３】
上記有機化合物は、主鎖部の一端に金属結合性を有する第一官能基を備え、主鎖部の他端に所定の特性を持つ第二官能基を備えることも、上記の効果を得る上で好ましい。
ここで、第一官能基としては、チオール化合物、スルフィド化合物、含窒素複素環化合物から選択される一種以上を有するものを挙げることができる。
第二官能基は、封止樹脂部を形成する樹脂を硬化させる硬化性、又は硬化を促進する硬化促進性を有するものを用いれば、この被膜上に充填される封止樹脂部を早期に硬化されるので、必要ない箇所に封止樹脂が流れ込むのを防止できる。
【００１４】
第二官能基が、封止樹脂部を形成する樹脂に対する結合性を有すれば、封止樹脂部と反射部との密着性を向上させる上で好ましい。
反射部を、銀、アルミニウム、又はその何れかを含む合金で形成すれば、比較的安価で良好な反射率が得られる点で好ましい。
封止樹脂部は、エポキシ、シリコーンの何れかからなる透光性樹脂で形成することが好ましい。
【００１５】
サブマウントには、光半導体素子を保護する保護用ダイオードを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は実施の形態にかかる光半導体装置の断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部拡大図である。
【図２】機能性有機分子１１１の模式的な構造図である。
【図３】（ａ）は従来技術にかかる光半導体装置の断面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
[実施の形態１]
図１（ａ）は、実施の形態にかかる光半導体装置の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部を拡大した模式図である。
図１（ａ），（ｂ）において、図３と同じ構成要素については同じ符号を用いている。
【００１８】
図１（ａ）に示すＬＥＤ装置１０１は、フリップチップ接合される発光ダイオード素子１０２が、サブマウント素子１０３上に搭載されて構成されている。
ＬＥＤ素子１０２は、炭化珪素基板、サファイア基板などで形成されている。本実施形態では、サブマウント素子１０３は、熱伝導性に優れる窒化アルミニウムで形成されているが、サブマウント素子１０３として、保護素子（例えばツェナーダイオード素子）を用いてもよい。
【００１９】
サブマウント素子１０３の上面には、電極部１０３ａ，１０３ｂが設けられ、この電極部１０３ａ，１０３ｂから離れたところに配線層１０３ｃ，１０３ｄが形成されている。
電極部１０３ａ，１０３ｂは、バンプ１０４を介して、ＬＥＤ素子１０２の素子電極１０２ａ，１０２ｂと導通接続されている。
配線層１０３ｃ，１０３ｄは、ＬＥＤ素子２から放射された光を反射する反射部としての機能も有している。そのために、配線層１０３ｃ，１０３ｄの表面部分は光反射性材料で形成され、サブマウント素子１０３上におけるＬＥＤ素子１０２が配置される領域の外側に配設されている。
【００２０】
光反射性材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、若しくは、Ａｌ合金、Ａｇ合金、Ａｕ合金、Ｃｕ合金が挙げられる。アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）は比較的安価で且つ良好な反射率が得られる。これらの光反射性材料から、ＬＥＤ素子１０２の波長特性に応じて適宜選択すれば良い。
サブマウント素子１０３は、パッケージ（図示せず）を介して外部回路（図示せず）と導通接続され、ＬＥＤ素子１０２およびサブマウント素子１０３は、透光性の封止樹脂部１０８によって封止されている。
【００２１】
封止樹脂部１０８は、透明樹脂を成形したものであって、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化樹脂を硬化させて形成することが好ましい。
上記反射部となる配線層１０３ｃ，１０３ｄの最表面には、有機化合物である機能性有機分子１１１が自己組織化して形成された有機被膜１１０が施されている。
本実施形態では、この有機被膜１１０は、図１（ｂ）に示されるように、配線層１０３ｃ，１０３ｄの表面だけでなく、サブマウント素子１０３の表面、及び電極部１０３ａ，１０３ｂの表面にも形成され、その有機被膜１１０の上に封止樹脂部１０８が形成されている。
（有機被膜１１０の構成）
図２は機能性有機分子１１１の模式的な構造図である。当図に示される機能性有機分子１１１は、第一官能基Ａ１、主鎖部Ｂ１、第二官能基Ｃ１が同順に結合されてなり、機能性有機分子１１１の一般式は、Ａ１−Ｂ１−Ｃ１で表される。
【００２２】
主鎖部Ｂ１は、グリコール鎖、メチレン鎖、フルオロメチレン鎖、またはシロキサン鎖等で構成された鎖状部分である。
第一官能基Ａ１は、金属との結合性を呈する化学構造体（化合物、誘導体）で構成された機能部である。
第二官能基Ｃ１は、熱硬化性樹脂の硬化作用又は硬化促進作用を呈する一種以上の化学構造体を含む機能部である。
【００２３】
主鎖部Ｂ１を構成する鎖の炭素数は４〜４０程度が好適である。
この主鎖部Ｂ１の炭素数が小さ過ぎると主鎖部Ｂ１が短すぎ、第一官能基Ａ１がサブマウント素子１０３に被着する際に、機能性有機分子１１１間において、主鎖部Ｂ１の有する疎水性によって当該分子同士の疎水的親和作用が弱くなり、第二官能基Ｃ１の外方への配向性が失われ易くなる。また、この炭素数が大き過ぎると、主鎖部Ｂが長すぎて、サブマウント素子１０３へのフィリップチップボンディング性、ワイヤーボンディング性等が損なわれ易くなる。
【００２４】
なお、主鎖部Ｂ１には適宜側鎖が結合されていてもよい。
このような機能性有機分子１１１を、配線層１０３ｃ，１０３ｄなどの金属表面に自己組織化させて有機被膜１１０を形成すると、図１（ｂ）に示すように、金属表面に第一官能基Ａ１が配向結合するので、主鎖部Ｂ１の他方末端に配された第二官能基Ｃ１が表面外方に向けて配向される。
（ＬＥＤ装置１０１の製造方法）
上記ＬＥＤ装置１０１の製造方法について例示する。
【００２５】
まず、電極部１０３ａ，１０３ｂ及び配線層１０３ｃ，１０３ｄが上面に形成されたサブマウント素子１０３の上面に有機被膜１１０を形成する。
この有機被膜形成工程では、まず、機能性有機分子１１１を所定の溶媒に分散させて、分散液を作製する。溶媒としては、有機溶媒，水またはその混合物が用いられる。溶媒に水を用いる際には、機能性有機分子の分散性を得るため、必要に応じてアニオン系、カチオン系またはノニオン系の界面活性剤を添加してもよい。さらに機能性有機分子を安定化させるため、ホウ酸系やリン酸系のｐＨ緩衝剤、酸化防止剤等を添加しても良い。
【００２６】
次に、分散液中に、サブマウント素子１０３を浸漬させる。
分散液中では、機能性有機分子１１１は、比較的高いギブス自由エネルギーを有し、単分子毎に互いに反発するように相互作用することによって、ランダムな運動（所謂ブラウン運動）をしている。この分散液中に、サブマウント素子１０３を浸漬すると、分散液中の機能性有機分子１１１は、より安定な状態に移行しようとして、その第一官能基Ａ１が、電極部１０３ａ，１０３ｂの表面、配線層１０３ｃ，１０３ｄの表面を含むサブマウント素子１０３の表面に存在する金属と結合し、図１（ｂ）に示すように各機能性有機分子１１１が、サブマウント素子１０３の表面上に自己組織化して配列され、有機被膜１１０が単分子膜で形成される。有機被膜１１０の膜厚は、機能性有機分子１１１の大きさに依存し、例えば数ｎｍ程度に調整される。
【００２７】
サブマウント素子１０３を分散液から引き上げれば、電極部１０３ａ，１０３ｂの表面、配線層１０３ｃ，１０３ｄの表面上に有機被膜１１０が形成されたサブマウント素子１０３が得られる。
なお、配線層１０３ｃ，１０３ｄの表面上に有機被膜１１０を形成するには、分散液を配線層１０３ｃ，１０３ｄ上に付着させればよいので、上記のような浸漬法に限らず、例えば、分散液を噴き付け等の方法でサブマウント素子１０３の上面に付着させる方法を用いてもよい。
【００２８】
このように、有機被膜１１０を形成したサブマウント素子１０３に対して、その電極部１０３ａ，１０３ｂ上に発光ダイオード素子１０２をフリップチップ接合し、発光ダイオード素子１０２、配線層１０３ｃ，１０３ｄを覆うように透明性の熱硬化樹脂を充填して硬化させることによって封止樹脂部１０８を成形する。
以上で、ＬＥＤ装置１０１を製造することができる。
（有機被膜１１０による効果）
上記のように機能性有機分子１１１の自己組織化によって形成された有機被膜１１０が、配線層１０３ｃ，１０３ｄの表面に形成されて、Ａｌ，Ａｇなどの金属を単分子の膜厚で緻密に覆っているので、ＬＥＤ装置１０１の製造時に放出されるアウターガス（例えば、封止樹脂部１０８を形成するためにシリコーン樹脂を付加重合させる白金族触媒や腐食性ガス）によって、配線層１０３ｃ，１０３ｄの金属が変色したり、酸素ガスや水分付着によって腐食するのを防止できる。
【００２９】
また、封止樹脂部１０８が、有機被膜１１０を介して配線層１０３ｃ，１０３ｄと強く結合されるので、封止樹脂部１０８が配線層１０３ｃ，１０３ｄから剥離するのが抑えられる。
ＬＥＤ装置１０１は、以上の構成により、封止樹脂部１０８に多少の熱変形等が生じても、配線層１０３ｃ，１０３ｄから封止樹脂部１０８が剥離や脱離するのが抑制され、サブマウント素子１０３と封止樹脂部１０８との剥離も防止できる。
【００３０】
従って、高温になりやすい環境下や、長時間駆動される条件下でも、ＬＥＤ装置１０１の性能を安定して発揮することが期待できる。
（機能性有機分子１１１についての詳細）
以下、機能性有機分子１１１として取り得る化学構造についてさらに詳細を説明する。
（第一官能基Ａ１について）
上記のとおり、第一官能基Ａ１は、金属材料に対する親和性、金属結合性（配位結合を含む）、あるいは金属結合性といった特性を有する化学構造体であればよい。
【００３１】
例えばチオール及びこれを含むチオール化合物、スルフィド化合物（ジスルフィド化合物等）、含窒素複素環化合物（アゾール化合物、アジン化合物等）、またはこれらの一種以上を含む化学構造体であれば、金属原子に対して水素結合性又は配位結合性を有するので好適である。
第一官能基Ａ１がチオール基（Ｒ−ＳＨ、ただし、Ｒはアルカンやアルケン等の任意の官能基）を有する場合、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）など１価以上の陽イオンになりうる金属原子に配位し、Ａｕ−Ｓ−Ｒ又はＡｇ−Ｓ−Ｒ等の共有結合により、機能性有機分子１１１が配線層１０３ｃ，１０３ｄなどの金属に被着される。同様に、第一官能基Ａ１がジスルフィド基（Ｒ１−Ｓ−Ｓ−Ｒ２）の場合、Ａｕ（−Ｓ−Ｒ１）（−Ｓ−Ｒ２）又はＡｇ（−Ｓ−Ｒ１）（−Ｓ−Ｒ２）等の共有結合がなされ、強固な結合構造が形成される。
【００３２】
第一官能基Ａ１が、アゾール化合物、アジン化合物を含む場合は、当該化合物をなす分子中の窒素原子の非共有電子対が、２価以上の陽イオンになりうる金属に配位結合できる。例えば、イミダゾール化合物、トリアゾール化合物、トリアジン化合物等は、主にＣｕ等の金属と配位結合を形成しやすい。
上記化合物の種類によっては、共有結合や配位結合または水素結合等が同時に形成され得るが、このような複数種類の結合がなされることで、より強固な結合が期待できる。
（主鎖部Ｂ１について）
主鎖部Ｂ１は、一般的なメチレン系有機分子及びその類型種（メチレン鎖、フルオロメチレン鎖、シロキサン鎖、グリコール鎖のうち一種以上を含む化学構造体である。メチレン鎖は、分子間で互いに会合し、超分子的に炭化水素鎖の緻密な炭素鎖を形成できるので好適である。また、メチレン鎖を用いれば、比較的迅速に有機被膜を形成できることが発明者らの検討により明らかにされている。
【００３３】
主鎖部Ｂ１にフルオロメチレン鎖を用いた場合、疎水性がメチレン鎖よりも強いため、有機被膜形成後にはサブマウント素子１０３と当該被膜との間への水分の浸入が強く抑制される。その結果、有機被膜とサブマウント素子１０３との良好な結合が保たれ、熱履歴によって有機被膜の剥離が生じにくくなるので好適である。
主鎖部Ｂ１にシロキサン鎖を用いた場合、耐熱性および耐候性に優れる有機被膜を形成できる。このため、ＬＥＤ素子１０２の実装工程において、有機被膜が比較的高温環境下に曝された場合にも、当該被膜自体の変質・損傷の防止効果が奏される。
【００３４】
主鎖部Ｂ１にグリコール鎖を用いた場合、水等の極性溶媒に簡単に溶解させることができるので、有機被膜１１０を形成する上で利点を有する。従って、主鎖部Ｂ１に、グリコール鎖を用いること、あるいは、メチレン鎖、フルオロメチレン鎖、シロキサン鎖の一種以上とグリコール鎖とで構成された構造を用いることも好ましい。
なお、フィリップチップボンディングやワイヤーボンディングの際の加熱条件が比較的高温に設定される場合などには、機能性有機分子１１１を用いた有機被膜１１０の耐熱性をさらに向上させることが望ましい。この場合、主鎖部Ｂ１の中に、水酸基（ヒドロキシル基）、ケトン、チオケトン、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、エーテル、スルフィド、芳香族化合物から選択される一種以上の極性基を含むものを用いることが望ましい。
【００３５】
特に、この極性基として、アミド基（ケトンと第二級アミンで構成される）、芳香族アミド、あるいは芳香族イミド基（ケトンと第三級アミンと芳香族環で構成される）、あるはそれらの組み合わせを有することは好ましい。
このような極性基を含む主鎖部Ｂ１を用いれば、有機被膜１１０において隣接する機能性有機分子１１１の主鎖部Ｂ１同士の間に、強力な相互結合作用（水素結合、あるいはロンドン分散力によるスタッキング効果）が働き、これによって有機被膜１１０が強化される。すなわち、高温環境下においても有機被膜１１０が安定に維持されるので、有機被膜１１０の耐熱性を向上させることができる。
（第二官能基Ｃ１について）
第二官能基Ｃ１は、封止樹脂部１０８を形成する樹脂を硬化させる硬化性あるいは硬化促進性を有するものが好ましい。
【００３６】
例えば、第二官能基Ｃ１として、水酸基を有する化合物、カルボン酸を有する化合物、酸無水物を有する化合物、第一級アミンを有する化合物、第二級アミンを有する化合物、第三級アミンを有する化合物、第四級アンモニウム塩を有する化合物、アミド基を有する化合物、イミド基を有する化合物、ヒドラジド基を有する化合物、イミン基を有する化合物、アミジン基を有する化合物、イミダゾールを有する化合物、トリアゾールを有する化合物、テトラゾールを有する化合物、チオール基を有する化合物、スルフィド基を有する化合物、ジスルフィド基を有する化合物、ジアザビシクロアルケンを有する化合物、有機フォスフィン化合物、有機フォスフィン化合物三フッ化ホウ素アミン錯体を有する化合物のうちの一種以上を含む化学構造体が挙げられる。
【００３７】
これらの化学構造体を用いれば、封止樹脂部１０８を形成する熱硬化樹脂と接触した場合に瞬時に硬化反応を生じ、第二官能基Ｃ１と封止樹脂部１０８とが結合する。
特に、封止樹脂部１０８にシリコーン樹脂を用いる場合、第二官能基Ｃ１に、ビニル基、有機ハイドロジェンシランの内の一種以上を含む化学構造体を用いることが好ましい。
また、封止樹脂部１０８として、エポキシ基もしくはアルコキシシリル基を含むシリコーン樹脂を用いる場合、第二官能基Ｃ１として、エポキシ基またはアルコキシシリル基と結合性を有する官能基を用いることが好ましい。具体的には、水酸基、酸無水物、第一級アミン、第二級アミンの内の一種類以上を含む化学構造体を用いることができる。これらの官能基は、エポキシ基またはアルコキシシリル基と結合性を有し、またビニル基や有機ハイドロジェンシランと比べて安定性が高いため、有機被膜１１０の安定化・長寿命化にも寄与する。
【００３８】
なお、封止樹脂部１０８と第二官能基Ｃ1との結合力を高めるために、封止樹脂部１０８を形成する樹脂成分に、エポキシ基、アルコキシシリル基を含む親水性添加剤を、接着向上剤として配合してもよく、サブマウント素子１０３と封止樹脂部１０８との密着性を高めることができる。
また、封止樹脂部１０８を形成する材料として、親水性を発揮するエポキシ基、アルコキシシリル基で修飾したシリコーン樹脂を用いることもできる。
【００３９】
また、封止樹脂で封止する前に、有機被膜１１０の上にアルコキシリル基を含むシランカップリング剤を塗布することによって、第二官能基Ｃ１と封止樹脂部１０８との接合ネネットワークを強化することも可能である。
[実施の形態２]
本実施形態のＬＥＤ装置１０１は、上記実施形態１と同様であるが、有機被膜１１０を形成する機能性有機分子１１１として、図２（ｂ）に示すものを用いる点が異なっている。
【００４０】
当図に示されるように、機能性有機分子１１１は、第一官能基Ａ１、主鎖部Ｂ１１、主鎖部Ｂ１２、第二官能基Ｃ１が同順に結合されて構成されている。すなわち、機能性有機分子１１１の構造は、Ａ１−Ｂ１１(窒素を２原子以上含有する含窒素複素環化合物またはそれらの誘導体)−Ｂ１２(アリール骨格、アセン骨格、ピレン骨格、フェナントレン骨格、フルオレン骨格の一種以上から構成される化合物またはそれらの誘導体)−Ｃ１で表される。
【００４１】
主鎖部Ｂ１１には、窒素を２原子以上含有する含窒素複素環化合物(イミダソール、トリアゾール、テトラゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、トリアジンまたはそれらの誘導体)の一種以上が含まれ、主鎖部Ｂ１２には、アリール骨格(フェニル、ビフェニル、ターフェニル、クオターフェニル、キンキフェニル、セキシフェニル)、アセン骨格(ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン)、ピレン骨格、フェナントレン骨格、フルオレン骨格またはそれらの誘導体の一種以上が含まれている。
【００４２】
第一官能基Ａ１、第二官能基Ｃ１は、実施の形態１において機能性有機分子１１１のところで説明したとおりである。
このような機能性有機分子１１１も、上記実施の形態１の機能性有機分子１１１と同様に、金属材料からなるサブマウント素子１０３の表面に第一官能基Ａ１が配向結合するので、主鎖部Ｂ１１、Ｂ１２の他方末端に配された第二官能基Ｃ１が、表面外方へ向けて配向され、自己組織化構造体としての有機被膜１１０が形成される。
【００４３】
従って、実施の形態１と同様、有機被膜１１０によって、配線層１０３ｃ，１０３ｄを含むサブマウント素子１０３の表面が保護され、サブマウント素子１０３と封止樹脂部１０８との密着性も向上する。
（主鎖部Ｂ１１について）
主鎖部Ｂ１１には、上記のように窒素を２原子以上含有する含窒素複素環系有機分子及びその類型種（イミダソール、トリアゾール、テトラゾール、チアジアゾール、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、トリアジンのうち一種以上を含む化学構造体）等を用いることができる。
【００４４】
窒素を２原子以上含有する含窒素複素環化合物は、化合物自身の耐熱性が高く、第一官能基Ａ１と金属との結合の熱安定性を向上させる事ができるので好適である。また、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、チアジアゾール等の五員環化合物を用いれば、有機被膜を形成した後に熱履歴を加えた場合、金属内部から表面拡散しようとする金属と窒素原子中の非共有電子対が表面で錯体を形成する事により拡散金属の最表面への露出をブロックする事が発明者らの検討により明らかにされている。
【００４５】
主鎖部Ｂ１１にピリミジン、ピリダジン、ピラジン、トリアジン等の六員環化合物を用いた場合、化学構造上、第一官能基Ａ１を２つ結合させる事が可能である為、第一官能基の結合力を五員環化合物の２倍相当にする事が可能となり、有機被膜自身の結合安定性を更に強くできる。その結果、有機被膜とサブマウント素子１０３との良好な結合が保たれ、熱履歴によって有機被膜１１０の剥離が生じにくくなるので好適である。
【００４６】
このような主鎖部Ｂ１１を用いれば、有機被膜１１０において隣接する機能性有機分子１１１の主鎖部Ｂ１１同士の間に、強力な相互結合作用（水素結合やロンドン分散力によるスタッキング効果）が発揮され、これによって有機被膜１１０自体を強化することが可能となる。すなわち、高温環境下における有機被膜１１０の飛散が効果的に防止されるので、有機被膜１１０の耐熱性を飛躍的に向上させることができる。
【００４７】
（主鎖部Ｂ１２について）
主鎖部Ｂ１２は、アリール骨格(フェニル、ビフェニル、ターフェニル、クオターフェニル、キンキフェニル、セキシフェニル)、アセン骨格(ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン)、ピレン骨格、フェナントレン骨格、フルオレン骨格またはそれらの誘導体のうち一種以上を含む化合物、化学構造体若しくは誘導体のいずれか）等の芳香族化合物を利用できる。
【００４８】
主鎖部Ｂ１２がアリール骨格の場合、芳香族環の数が増えるほど主鎖部Ｂ２同士の間に、強力な相互結合作用（ロンドン分散力によるπ-πスタッキング効果）が発揮され、さらに機能性分子１１１自身の融点が高くなる為に熱安定性が著しく向上する。
また、主鎖部Ｂ1２がアセン骨格の場合、芳香環の数が増えるほどアリール骨格より強固な主鎖部Ｂ１２同士の間の相互結合作用が発揮される。それにより腐食性ガスや水分の透過性を大きく減少させる事ができる。更にアセン骨格は、芳香環の数が増加するにつれて共役系が大きくなり光の吸収スペクトルが長波長側にシフトする。それにより、銀などの短波長領域(紫外領域)に光吸収を持つ金属の変質(酸化銀の生成による黒変色等)をアセン骨格の光の吸収効果(紫外線カット効果)により抑制する事が可能になる。これは、アセン骨格で顕著に効果が表れるがアリール骨格も同様の効果を有する。
【００４９】
さらに、ピレン骨格、フェナントレン骨格、フルオレン骨格においては芳香族環同士の相互結合作用および紫外線カット効果に加え、その光エネルギーを蛍光または燐光発光に利用する効果が強く発揮される。
主鎖部Ｂ１２に含まれる芳香環の数は１〜１０であるのが好ましく、より好ましくは２〜６が好適である。
【００５０】
主鎖部Ｂ１２を構成する芳香環の数が少な過ぎると主鎖部Ｂ１２が短すぎ、第一官能基Ａ１がサブマウント素子１０３に被着する際に複数の上記機能性有機分子１１１どうしの間において、主鎖部Ｂ１２の有する疎水性によって当該分子同士の疎水的親和作用が弱くなり、第二官能基Ｃ１の外方への配向性が失われ易くなる。一方、主鎖部Ｂ１２を構成する芳香環の数が多過ぎると主鎖部Ｂ１２が長すぎ、サブマウント素子１０３へのハンダ付け性、ワイヤーボンディング性等が損なわれ易くなる。
（主鎖部Ｂ１１，Ｂ１２に関する詳細）
上記主鎖部Ｂ１１、Ｂ２１は、適宜側鎖が結合された構造であってもよい。
【００５１】
主鎖部Ｂ１１と主鎖部Ｂ１２との間、もしくは主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１の間に、メチレン鎖が存在すれば、分子間で互いに会合し、超分子的に炭化水素鎖の緻密な炭素鎖を形成できるので好適である。また、メチレン鎖を用いれば、比較的迅速に有機被膜１１０を形成できることが発明者らの検討により明らかにされている。
主鎖部Ｂ１１と主鎖部Ｂ１２との間、もしくは主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１の間に、フルオロメチレン鎖が存在すれば、疎水性がメチレン鎖よりも強いため、有機被膜１１０形成後にはサブマウント素子１０３と有機被膜１１０との間に水分が浸入するのを抑制する効果が大きい。その結果、有機被膜１１０とサブマウント素子１０３の良好な結合が保たれ、熱履歴によって有機被膜１１０の剥離が生じにくくなる。
【００５２】
主鎖部Ｂ１１と主鎖部Ｂ１２との間、もしくは主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１の間に、シロキサン鎖が存在すれば、耐熱性および耐候性に優れる特性が発揮される。このため、例えば半導体素子等の実装工程において、有機被膜１１０が比較的高温環境下に曝された場合にも、当該被膜自体の変質・損傷の防止効果が奏される。
主鎖部Ｂ１１と主鎖部Ｂ１２との間、もしくは主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１の間に、グリコール鎖が存在する場合、水等の極性溶媒に簡単に溶解させることができるという利点、並びに親水性基の相互作用による強固な有機被膜１１０を形成できる利点を有する。
【００５３】
主鎖部Ｂ１１と主鎖部Ｂ１２との間、並びに、主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１との間に、メチレン鎖、フルオロメチレン鎖、シロキサン鎖またはグリコール鎖を導入してもよい。それによって、分子内の原子の回転が容易になり、主鎖がフレキシブルになる事により主鎖同士の緻密な強い配向性を得ることもできる。
主鎖部Ｂ１１と主鎖部Ｂ１２との間、もしくは主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１の間に、エーテル、チオエーテル、ケトン、チオケトン、第二級アミン、第三級アミン、アミド、スルホンが介在してもよく、同様に分子内の原子の回転を容易する事ができ、さらに水素結合等の分子間相互作用により主鎖部の配向性および緻密性を向上させることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、光半導体装置の出力光を長時間にわたって維持する技術として有用であり、特に光半導体素子をサブマウント素子にフリップチップ接合した光半導体装置に適している。
【符号の説明】
【００５５】
１０１  光半導体装置
１０２  発光ダイオード素子
１０２ａ  素子電極
１０２ｂ  素子電極
１０３  サブマウント素子
１０３ａ  電極部
１０３ｂ  電極部
１０３ｃ  配線層
１０３ｄ  配線層
１０４  バンプ部
１１０  有機被膜
１１１  機能性有機分子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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