(57)【要約】【課題】光半導体装置から発せられる光度を高くすることができ、かつ光半導体装置が過酷な条件に晒されても、封止剤におけるクラックの発生及び封止剤の剥離を抑制することができる光半導体装置用封止剤を提供する。【解決手段】本発明に係る光半導体装置用封止剤は、２３℃で液状であるシリコーン化合物と、蛍光体を除くフィラーとを含有し、前記フィラーの円形度が０．８以上であり、前記フィラーの平均粒径が０．２μｍ以上、１０μｍ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２３℃で液状であるシリコーン化合物と、蛍光体を除くフィラーとを含有し、
前記フィラーの円形度が０．８以上であり、前記フィラーの平均粒径が０．２μｍ以上、１０μｍ以下である、光半導体装置用封止剤。
【請求項２】
前記フィラーがシリカである、請求項１に記載の光半導体装置用封止剤。
【請求項３】
前記フィラーの円形度が０．９以上である、請求項１又は２に記載の光半導体装置用封止剤。
【請求項４】
前記フィラーの円形度が０．９６以上である、請求項３に記載の光半導体装置用封止剤。
【請求項５】
前記フィラーの含有量が２重量％以上、３０重量％以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光半導体装置用封止剤。
【請求項６】
ヒドロシリル化反応用触媒を含有し、
前記シリコーン化合物が、ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサンである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光半導体装置用封止剤。
【請求項７】
蛍光体を含有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光半導体装置用封止剤。
【請求項８】
光半導体素子と、該光半導体素子を封止するように設けられた請求項１〜７のいずれか１項に記載の光半導体装置用封止剤とを備える、光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置において光半導体素子を封止するために用いられる光半導体装置用封止剤に関する。また、本発明は、上記光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）装置などの光半導体装置の消費電力は低く、かつ寿命は長い。また、光半導体装置は、過酷な環境下でも使用され得る。従って、光半導体装置は、携帯電話用バックライト、液晶テレビ用バックライト、自動車用ランプ、照明器具及び看板などの幅広い用途で使用されている。
【０００３】
光半導体装置に用いられている発光素子である光半導体素子（例えばＬＥＤ）が大気と直接触れると、大気中の水分又は浮遊するごみ等により、光半導体素子の発光特性が急速に低下する。このため、上記光半導体素子は、通常、光半導体装置用封止剤により封止されている。
【０００４】
下記の特許文献１には、１分子内に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂（Ａ）と、酸無水物硬化剤（Ｂ）と、硬化促進剤（Ｃ）と、ＳｉＯ２、ＣａＯ及びＡｌ２Ｏ３を含み、かつ平均粒径が５μｍ以上、１００μｍ以下である球状のガラス粒子（Ｄ）と、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤（Ｅ）と、最大粒径が７０μｍ以下である球状溶融シリカ（Ｆ）とを含有する光半導体装置用封止剤が開示されている。封止剤中に、上記球状溶融シリカ（Ｆ）は、１重量％以上、５重量％以下で含有されている。封止剤の硬化物において、吸水率は２％以下、波長４００ｎｍでの光透過率は４０％以上、８０％以下、波長５００ｎｍでの光透過率は５０％以上である。
【０００５】
また、エポキシ樹脂を含む光半導体装置用封止剤だけでなく、シリコーン化合物を含む光半導体装置用封止剤も広く用いられている。シリコーン化合物を含む光半導体装置用封止剤は、例えば下記の特許文献２に開示されている。下記の特許文献２に記載の封止剤は、１分子中に１つ以上の反応基を有し、かつ屈折率が１．４２〜１．５１のシリコーン樹脂と、平均粒径が２００ｎｍ以下である球状の疎水性シリカとを含有する。
【０００６】
また、下記の特許文献３には、平均粒子径が１〜１５μｍの範囲にあり、円形度が０．９以上であり、シリカに対してチタニアを４〜４０モル％の割合で含有する球状シリカ−チタニア複合酸化物粒子が開示されている。この球状シリカ−チタニア複合酸化物粒子では、Ｘ線回折測定においてチタニア結晶による回折ピークが確認されない。特許文献３では、光半導体装置用封止剤に、上記球状シリカ−チタニア複合酸化物粒子を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−８９６０７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６２７４１号公報
【特許文献３】特開２０１２−１６２４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１，２に記載のような従来の光半導体装置用封止剤では、該封止剤を用いた光半導体装置から発せられる光度が充分に高くならないことがある。また、特許文献３に記載の球状シリカ−チタニア複合酸化物粒子を封止剤に用いた場合でも、光半導体装置から発せられる光度が充分に高くならないことがある。
【０００９】
さらに、エポキシ樹脂を含む従来の光半導体装置用封止剤では、該封止剤を用いた光半導体装置が加熱と冷却とを繰り返し受ける過酷な環境で使用されると、封止剤にクラックが生じたり、封止剤がハウジング材等から剥離したりすることがある。
【００１０】
本発明の目的は、光半導体装置から発せられる光度を高くすることができ、かつ光半導体装置が過酷な条件に晒されても、封止剤におけるクラックの発生及び封止剤の剥離を抑制することができる光半導体装置用封止剤を提供することである。また、本発明の目的は、上記光半導体装置用封止剤が用いられており、発せられる光度が高く、かつ高温下に晒されても光度が低下し難い光半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の広い局面によれば、２３℃で液状であるシリコーン化合物と、蛍光体を除くフィラーとを含有し、前記フィラーの円形度が０．８以上であり、前記フィラーの平均粒径が０．２μｍ以上、１０μｍ以下である、光半導体装置用封止剤が提供される。
【００１２】
本発明に係る光半導体装置用封止剤のある特定の局面では、前記フィラーがシリカである。
【００１３】
前記フィラーの円形度が０．９以上であることが好ましい。前記フィラーの円形度が０．９６以上であることがより好ましい。
【００１４】
本発明に係る光半導体装置用封止剤のある特定の局面では、前記フィラーの含有量が２重量％以上、３０重量％以下である。
【００１５】
本発明に係る光半導体装置用封止剤のある特定の局面では、前記光半導体装置用封止剤はヒドロシリル化反応用触媒を含有し、前記シリコーン化合物が、ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサンである。
【００１６】
本発明に係る光半導体装置用封止剤のある特定の局面では、前記光半導体装置用封止剤は蛍光体を含有する。
【００１７】
本発明に係る光半導体装置は、光半導体素子と、該光半導体素子を封止するように設けられた光半導体装置用封止剤とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、２３℃で液状であるシリコーン化合物と、蛍光体を除くフィラーとを含有し、更に上記フィラーの円形度が０．８以上であり、上記フィラーの平均粒径が０．２μｍ以上、１０μｍ以下であるので、本発明に係る光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置から発せられる光度を高くすることができる。さらに、本発明に係る光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置が過酷な条件に晒されても、封止剤におけるクラックの発生及び封止剤の剥離を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置を模式的に示す断面図及び斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す光半導体装置の変形例を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示す光半導体装置の変形例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の詳細を説明する。
【００２１】
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、２３℃で液状であるシリコーン化合物と、蛍光体を除くフィラーとを含有する。本発明に係る光半導体装置用封止剤では、上記フィラーの円形度が０．８以上であり、上記フィラーの平均粒径が０．２μｍ以上、１０μｍ以下である。
【００２２】
上記フィラーの円形度は０．８以上であり、球状又は球状に近い形状を有する。上記フィラーの平均粒径は、１０μｍ以下であり、かなり小さい。
【００２３】
本発明者らは、本発明に係る光半導体装置用封止剤における上記の構成を採用することによって、本発明に係る光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置から発せられる光度を高くすることができることを見出した。底面部（下面部）と側面部とを有する枠内に光半導体素子が配置され、該光半導体素子が本発明に係る光半導体装置用封止剤により封止されている場合に、光半導体装置から上方に向けて発せられる光度を効果的に高めることができる。
【００２４】
一般に、フィラーを添加すると、フィラーが光を遮ることで光度を低下させると予想される。本発明者らは、フィラーの円形度と平均粒径とを上記のように制御することによって、本発明に係る光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置から発せられる光度を、むしろ高くすることができることを見出した。また、本発明者らは、光半導体装置から発せられる光度を高くするためには、フィラーの円形度と平均粒径との双方を制御する必要があることを見出した。
【００２５】
光半導体装置から発せられる光度を高くするために、フィラーの円形度と平均粒径との双方を制御することには大きな意味がある。
【００２６】
また、本発明に係る光半導体装置用封止剤では、エポキシ樹脂ではなく、２３℃で液状であるシリコーン化合物を用いているために、光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置が高温下に晒されても、封止剤にクラックが生じたり、封止剤がハウジング材等から剥離したりすることを抑制することができる。
【００２７】
以下、本発明に係る光半導体装置用封止剤に含まれている各成分の詳細を説明する。
【００２８】
（シリコーン化合物）
上記封止剤中に含まれている上記シリコーン化合物は特に限定されない。上記シリコーン化合物としては、熱硬化可能なシリコーン化合物、光硬化可能なシリコーン化合物、及びヒドロシリル化反応可能なシリコーン化合物等が挙げられる。上記熱硬化可能なシリコーン化合物は、例えば熱硬化剤と併用される。上記光硬化可能なシリコーン化合物は、例えば光硬化開始剤と併用される。上記ヒドロシリル化反応可能なシリコーン化合物は、ヒドロシリル化反応用触媒と併用される。上記シリコーン化合物は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００２９】
封止剤におけるクラックの発生及び封止剤の剥離をより抑制する観点からは、上記シリコーン化合物は、ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサンであることが好ましい。この場合に、上記封止剤は、後述するヒドロシリル化反応用触媒を含むことが好ましい。
【００３０】
上記封止剤及び上記ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサンはそれぞれ、アルケニル基を２個以上有する第１のオルガノポシリロキサンと、珪素原子に結合した水素原子を２個以上有する第２のオルガノポシリロキサンとを含むことが好ましい。上記第１のオルガノポシリロキサンは、珪素原子に結合した水素原子を有さないことが好ましい。なお、上記アルケニル基の炭素−炭素二重結合における炭素原子が、珪素原子に結合していてもよく、上記アルケニル基の炭素−炭素二重結合における炭素原子とは異なる炭素原子が、珪素原子に結合していてもよい。上記第１のオルガノポリシロキサンにおいて、アルケニル基は、珪素原子に直接結合していることが好ましい。上記第１，２のオルガノポリシロキサンはそれぞれ、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３１】
封止剤におけるクラックの発生及び封止剤の剥離をより抑制する観点からは、上記第１のオルガノポリシロキサンは、アリール基を有することが好ましい。上記第１のオルガノポリシロキサンにおいて、アリール基は珪素原子に直接結合していることが好ましい。封止剤におけるクラックの発生及び封止剤の剥離をより抑制する観点からは、上記第２のオルガノポリシロキサンは、アリール基を有することが好ましい。上記第２のオルガノポリシロキサンにおいて、アリール基は珪素原子に直接結合していることが好ましい。上記アリール基としては、無置換のフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。
【００３２】
上記ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサン、及び上記第１，第２のオルガノポリシロキサンの各数平均分子量（Ｍｎ）は、好ましくは５００以上、より好ましくは８００以上、更に好ましくは１０００以上、好ましくは５００００以下、より好ましくは１５０００以下である。数平均分子量が上記下限以上であると、熱硬化時などに揮発成分が少なくなり、高温環境下で封止剤の厚みが減少しにくくなる。数平均分子量が上記上限以下であると、粘度調節が容易である。
【００３３】
上記数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて、ポリスチレンを標準物質して求めた値である。上記数平均分子量（Ｍｎ）は、Ｗａｔｅｒｓ社製の測定装置（カラム：昭和電工社製  Ｓｈｏｄｅｘ  ＧＰＣ  ＬＦ−８０４（長さ３００ｍｍ）を２本、測定温度：４０℃、流速：１ｍＬ／分、溶媒：テトラヒドロフラン、標準物質：ポリスチレン）を用いて測定された値を意味する。
【００３４】
上記ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサン、及び上記第１，第２のオルガノポリシロキサンを合成する方法としては特に限定されず、アルコキシシラン化合物を加水分解し縮合反応させる方法、クロロシラン化合物を加水分解し縮合させる方法が挙げられる。反応の制御が容易であることから、アルコキシシラン化合物を加水分解する方法が好ましい。
【００３５】
アルコキシシラン化合物を加水分解し縮合反応させる方法としては、例えば、アルコキシシラン化合物を、水と酸性触媒又は塩基性触媒との存在下で反応させる方法が挙げられる。また、ジシロキサン化合物を加水分解して用いてもよい。
【００３６】
上記ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサンにアリール基を導入するための有機珪素化合物、及び上記第１，第２のオルガノポリシロキサンにアリール基を導入するための有機珪素化合物としては、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチル（フェニル）ジメトキシシラン、及びフェニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００３７】
上記ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサンにアルケニル基を導入するための有機珪素化合物、及び上記第１のオルガノポリシロキサンにアルケニル基を導入するための有機珪素化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、メトキシジメチルビニルシラン、ビニルジメチルエトキシシラン及び１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
【００３８】
上記ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサンに珪素原子に結合した水素原子を導入するための有機珪素化合物、及び上記第２のオルガノポリシロキサンに珪素原子に結合した水素原子を導入するための有機珪素化合物としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、及び１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
【００３９】
上記ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサン、及び上記第１，第２のオルガノポリシロキサンを得るために用いることができる他の有機珪素化合物としては、例えば、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、イソプロピル（メチル）ジメトキシシラン、シクロヘキシル（メチル）ジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン及びオクチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００４０】
上記酸性触媒としては、例えば、無機酸、有機酸、無機酸の酸無水物及びその誘導体、並びに有機酸の酸無水物及びその誘導体が挙げられる。上記塩基性触媒としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属のアルコキシド及びアルカリ金属のシラノール化合物が挙げられる。
【００４１】
封止剤１００重量％中、上記シリコーン化合物及び上記ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサンの各含有量は好ましくは７０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上、更に好ましくは８５重量％以上、好ましくは９８重量％以下、より好ましくは９７重量％以下、更に好ましくは９６重量％以下である。上記シリコーン化合物及び上記ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサンの各含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、光半導体装置から発せられる光度がより一層高くなる。
【００４２】
上記第１のオルガノポリシロキサン１００重量部に対して、上記第２のオルガノポリシロキサンの含有量は好ましくは１０重量部以上、より好ましくは３０重量部以上、更に好ましくは５０重量部以上、好ましくは４００重量部以下、より好ましくは３００重量部以下、更に好ましくは２００重量部以下である。上記第１のオルガノポリシロキサン１００重量部に対する上記第２のオルガノポリシロキサンの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、封止剤の硬化性及び保存安定性がより一層高くなり、更に封止剤の耐熱性もより一層高くなる。
【００４３】
（ヒドロシリル化反応用触媒）
上記封止剤は、ヒドロシリル化反応用触媒を含んでいてもよい。上記ヒドロシリル化反応用触媒は、上記ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサンをヒドロシリル化反応させる触媒である。また、上記ヒドロシリル化反応用触媒は、上記第１のオルガノポリシロキサン中のアルケニル基と、上記第２のオルガノポリシロキサン中の珪素原子に結合した水素原子とをヒドロシリル化反応させる触媒である。
【００４４】
上記ヒドロシリル化反応用触媒として、ヒドロシリル化反応を進行させる各種の触媒を用いることができる。上記ヒドロシリル化反応用触媒としては、例えば、白金系触媒、ロジウム系触媒及びパラジウム系触媒等が挙げられる。封止剤の透明性を高くすることができるため、白金系触媒が好ましい。上記ヒドロシリル化反応用触媒は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００４５】
上記白金系触媒としては、白金粉末、塩化白金酸、白金−アルケニルシロキサン錯体、白金−オレフィン錯体及び白金−カルボニル錯体が挙げられる。特に、白金−アルケニルシロキサン錯体又は白金−オレフィン錯体が好ましい。
【００４６】
上記白金−アルケニルシロキサン錯体におけるアルケニルシロキサンとしては、例えば、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、及び１，３，５，７−テトラメチル−１，３，５，７−テトラビニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。上記白金−オレフィン錯体におけるオレフィンとしては、例えば、アリルエーテル及び１，６−ヘプタジエン等が挙げられる。
【００４７】
上記白金−アルケニルシロキサン錯体及び白金−オレフィン錯体の安定性を向上させることができるため、上記白金−アルケニルシロキサン錯体又は白金−オレフィン錯体に、アルケニルシロキサン、オルガノシロキサンオリゴマー、アリルエーテル又はオレフィンを添加することが好ましい。上記アルケニルシロキサンは、好ましくは１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンである。上記オルガノシロキサンオリゴマーは、好ましくはジメチルシロキサンオリゴマーである。上記オレフィンは、好ましくは１，６−ヘプタジエンである。
【００４８】
高温下又は高湿下での過酷な環境で通電した状態で使用された際の光度の低下をより一層抑制し、かつ封止剤の変色をより一層抑制する観点からは、上記ヒドロシリル化反応用触媒は、白金のアルケニル錯体であることが好ましい。高温下又は高湿下での過酷な環境で通電した状態で使用された際の光度の低下をさらに一層抑制し、かつ封止剤の変色をさらに一層抑制する観点からは、上記白金のアルケニル錯体は、塩化白金酸６水和物と、６当量以上の２官能以上であるアルケニル化合物とを反応させることにより得られる白金のアルケニル錯体であることが好ましい。この場合に、白金のアルケニル錯体は、塩化白金酸６水和物と、６当量以上の２官能以上であるアルケニル化合物との反応物である。また、上記白金のアルケニル錯体の使用により、封止剤の透明性を高くすることもできる。上記白金のアルケニル錯体は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００４９】
上記白金のアルケニル錯体を得るための白金原料として、上記塩化白金酸６水和物（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ）を用いることが好ましい。
【００５０】
上記白金のアルケニルを得るための上記６当量以上の２官能以上であるアルケニル化合物としては、例えば、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３−ジメチル−１，３−ジフェニル−１，３−ジビニルジシロキサン及び１，３，５，７−テトラメチル−１，３，５，７−テトラビニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。
【００５１】
上記６当量以上の２官能以上であるアルケニル化合物における「当量」に関しては、上記塩化白金酸６水和物１モルに対して上記２官能以上のアルケニル化合物が１モルである重量を１当量とする。上記６当量以上の２官能以上であるアルケニル化合物は、５０当量以下であることが好ましい。
【００５２】
上記白金のアルケニル錯体を得るために用いられる溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、２−プロパノール及び１−ブタノール等のアルコール系溶媒が挙げられる。トルエン及びキシレン等の芳香族系溶媒を用いてもよい。上記溶媒は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５３】
上記白金のアルケニル錯体を得るために、上記成分に加えて単官能のビニル化合物を用いてもよい。上記単官能のビニル化合物としては、例えば、トリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシラン及びビニルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
【００５４】
塩化白金酸６水和物と、６当量以上の２官能以上であるアルケニル化合物との反応物に関して、白金元素と６当量以上の２官能以上であるアルケニル化合物とは、共有結合していたり、配位していたり、又は共有結合しかつ配位していたりする。
【００５５】
封止剤中で、上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量は、金属原子（白金のアルケニル錯体の場合には白金原子）の重量単位で好ましくは０．０１ｐｐｍ以上、より好ましくは１ｐｐｍ以上、好ましくは１０００ｐｐｍ以下、より好ましくは５００ｐｐｍ以下である。上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量が上記下限以上であると、封止剤を十分に硬化させることが容易である。上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量が上記上限以下であると、封止剤の着色の問題が生じ難い。
【００５６】
（蛍光体以外のフィラー）
上記蛍光体を除くフィラーは、円形度が０．８以上であり、平均粒径が０．２μｍ以上、１０μｍ以下であれば特に限定されない。上記フィラーは１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５７】
上記フィラーとしては、シリカ、マイカ、ベリリア、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、酸化アンチモン、ホウ酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、焼成クレー等のクレー、タルク、炭化ケイ素、架橋アクリルの樹脂粒子及びシリコーン粒子等が挙げられる。
【００５８】
光半導体装置から発せられる光度を効果的に高め、封止剤の耐熱性及び耐光性をより一層高める観点からは、上記フィラーは、無機フィラーであることが好ましく、シリカであることがより好ましい。
【００５９】
上記フィラーは、チタニア（二酸化チタン）を含まないことが好ましく、シリカーチタニア複合酸化物ではないことが好ましい。チタニアは紫外光（３８０ｎｍ以下）を吸収する性質があるために、封止剤を用いた光半導体装置の光度の性質を低下させる傾向がある。また、上記フィラーはガラス粒子ではないことが好ましい。
【００６０】
上記フィラーの円形度は０．８以上である。従って、上記フィラーは球状に近い形状を有する。光半導体装置から発せられる光度をより一層高める観点からは、上記フィラーの形状は真球状に近いほどよい。従って、光半導体装置から発せられる光度をより一層高める観点からは、上記フィラーの円形度は好ましくは０．９以上、より好ましくは０．９６以上、更に好ましくは０．９７以上、特に好ましくは０．９８以上、最も好ましくは０．９９以上である。上記円形度は、フィラーの投影像から求められる。
【００６１】
上記フィラーの平均粒径は、０．２μｍ以上、１０μｍ以下である。上記フィラーは、封止剤の粘度低下を主目的として配合されているのではなく、光半導体装置から発せされる光度をより一層高めるために配合されている。従って、上記フィラーの平均粒径は上記下限以上及び上記上限以下に限定される。
【００６２】
光半導体装置から発せられる光度をより一層高める観点からは、上記フィラーの平均粒径は好ましくは７μｍ以下、より好ましくは５μｍ未満、更に好ましくは４．９μｍ以下である。
【００６３】
上記フィラーの平均粒径は、体積基準粒度分布曲線において積算値が５０％のときの粒径値である。該平均粒径は、例えばレーザ光式粒度分布計を用いて測定可能である。該レーザ光式粒度分布計の市販品としては、Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ社製「ＬＳ  １３  ３２０」等が挙げられる。
【００６４】
上記封止剤１００重量％中、上記蛍光体を除くフィラーの含有量は好ましくは２重量％以上、より好ましくは３重量％以上、更に好ましくは４重量％以上、好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２０重量％以下、より一層好ましくは１５重量％以下、更に好ましくは１２重量％以下である。封止剤１００重量％中の上記フィラーの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、光半導体装置から発せられる光度がより一層高くなる。
【００６５】
上記シリコーン化合物及び上記ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサン１００重量部に対して、上記蛍光体を除くフィラーの含有量は好ましくは２重量％以上、より好ましくは３重量％以上、更に好ましくは４重量％以上、好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２０重量％以下、より一層好ましくは１５重量％以下、更に好ましくは１２重量％以下である。上記シリコーン化合物及び上記ヒドロシリル化反応可能なオルガノポリシロキサン１００重量部に対する上記フィラーの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、光半導体装置から発せられる光度がより一層高くなる。
【００６６】
（蛍光体）
上記封止剤は、蛍光体をさらに含んでいてもよい。上記蛍光体は、光半導体装置用封止剤を用いて封止する発光素子が発する光を吸収し、蛍光を発生することによって、最終的に所望の色の光を得ることができるように作用する。上記蛍光体は、発光素子が発する光によって励起され、蛍光を発し、発光素子が発する光と蛍光体が発する蛍光との組み合わせによって、所望の色の光を得ることができる。
【００６７】
例えば、発光素子として紫外線ＬＥＤチップを使用して最終的に白色光を得ることを目的とする場合には、青色蛍光体、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を組み合わせて用いることが好ましい。発光素子として青色ＬＥＤチップを使用して最終的に白色光を得ることを目的とする場合には、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を組み合わせて用いるか、又は、黄色蛍光体を用いることが好ましい。上記蛍光体は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００６８】
上記青色蛍光体としては特に限定されず、例えば、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ、（Ｂａ、Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、（Ｓｒ、Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ等が挙げられる。
【００６９】
上記赤色蛍光体としては特に限定されず、例えば、（Ｓｒ、Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｃａ、Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ２：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、ＬｉＷ２Ｏ８：（Ｅｕ、Ｓｍ）、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｓ、Ｍｇ）１０（ＰＯ４）８Ｃｌ２：（Ｅｕ、Ｍｎ）、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：（Ｅｕ、Ｍｎ）等が挙げられる。
【００７０】
上記緑色蛍光体としては特に限定されず、例えば、Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、ＳｒＳｉＯＮ：Ｅｕ、ＺｎＳ：（Ｃｕ、Ａｌ）、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７（Ｅｕ、Ｍｎ）、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ等が挙げられる。
【００７１】
上記黄色蛍光体としては特に限定されず、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ、Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ等が挙げられる。
【００７２】
さらに、上記蛍光体としては、有機蛍光体であるペリレン系化合物等が挙げられる。
【００７３】
所望の色の光を得るように、上記蛍光体の含有量は適宜調整でき、特に限定されない。上記封止剤１００重量％中、上記蛍光体の含有量は好ましくは０．１重量％以上、好ましくは４０重量％以下である。上記封止剤の蛍光体を除く全成分１００重量部に対して、上記蛍光体の含有量は好ましくは０．１重量部以上、好ましくは４０重量部以下である。
【００７４】
（カップリング剤）
上記封止剤は、接着性を付与するために、カップリング剤をさらに含有してもよい。
【００７５】
上記カップリング剤としては特に限定されず、例えば、シランカップリング剤等が挙げられる。該シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びＮ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。カップリング剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００７６】
（他の成分）
上記封止剤は、必要に応じて、分散剤、酸化防止剤、消泡剤、着色剤、変性剤、レベリング剤、光拡散剤又は難燃剤等の添加剤をさらに含有してもよい。
【００７７】
（光半導体装置用封止剤の詳細及び用途）
上記封止剤が熱硬化性を有する場合に、上記封止剤の硬化温度は特に限定されない。上記封止剤の硬化温度は、好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００℃以上、好ましくは１８０℃以下、より好ましくは１５０℃以下である。硬化温度が上記下限以上であると、封止剤の硬化が充分に進行する。硬化温度が上記上限以下であると、パッケージの熱劣化が起こり難い。
【００７８】
硬化方式は特に限定されないが、ステップキュア方式を用いることが好ましい。ステップキュア方式は、一旦低温で仮硬化させておき、その後に高温で硬化させる方法である。ステップキュア方式の使用により、封止剤の硬化収縮を抑えることができる。
【００７９】
上記封止剤の製造方法としては特に限定されず、例えば、ホモディスパー、ホモミキサー、万能ミキサー、プラネタリウムミキサー、ニーダー、三本ロール又はビーズミル等の混合機を用いて、常温又は加温下で、上記シリコーン化合物、上記蛍光体を除くフィラー、及び必要に応じて配合される他の成分を混合する方法等が挙げられる。
【００８０】
上記発光素子としては、半導体を用いた発光素子であれば特に限定されず、例えば、上記発光素子が発光ダイオードである場合、例えば、基板上にＬＥＤ形成用半導体材料を積層した構造が挙げられる。この場合、半導体材料としては、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＡｌＮ、及びＳｉＣ等が挙げられる。
【００８１】
上記基板の材料としては、例えば、サファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、及びＧａＮ単結晶等が挙げられる。また、必要に応じ基板と半導体材料との間にバッファー層が形成されていてもよい。上記バッファー層の材料としては、例えば、ＧａＮ及びＡｌＮ等が挙げられる。
【００８２】
本発明に係る光半導体装置としては、具体的には、例えば、発光ダイオード装置、半導体レーザー装置及びフォトカプラ等が挙げられる。このような光半導体装置は、例えば、液晶ディスプレイ等のバックライト、照明、各種センサー、プリンター及びコピー機等の光源、車両用計測器光源、信号灯、表示灯、表示装置、面状発光体の光源、ディスプレイ、装飾、各種ライト並びにスイッチング素子等に好適に用いることができる。
【００８３】
本発明に係る光半導体装置では、本発明に係る光半導体装置用封止剤により、光半導体により形成された発光素子が封止されている。本発明に係る光半導体装置では、ＬＥＤなどの光半導体により形成された発光素子を封止するように、光半導体装置用封止剤が配置されている。このため、光半導体装置から発せられる光度を高くすることができる。発光素子を封止している光半導体装置用封止剤にクラックを生じ難く、パッケージからの剥離を生じ難くすることができる。また、光半導体装置から発せられる光度を高めることができ、耐熱性、耐候性及びガスバリア性も高めることができる。
【００８４】
（光半導体装置の実施形態）
図１（ａ）及び（ｂ）に、本発明の一実施形態に係る光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置を模式的に断面図及び斜視図で示す。
【００８５】
本実施形態の光半導体装置１は、リードフレーム２と光半導体素子３と第１の成形体４と第２の成形体５とを有する。光半導体素子３は発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが好ましい。第１の成形体４と第２の成形体５とは一体的に形成されておらず、別の２つの部材である。第１の成形体４と第２の成形体５とは一体的に形成されていてもよい。第１の成形体４は、枠部である。第２の成形体５は、底部である。光半導体装置１では、成形体は、枠部（第１の成形体４）と、底部（第２の成形体５）とを有する。第１の成形体４である枠部は、外壁部である。第１の成形体４である枠部は、環状である。
【００８６】
リードフレーム２上に、光半導体素子３が搭載され、配置されている。また、リードフレーム２上に、第１の成形体４（枠部）が配置されている。また、複数のリードフレーム２間とリードフレーム２の下方とには、第２の成形体５（底部）が配置されている。なお、リードフレームの下方に、成形体又は底部材が配置されておらず、リードフレームが露出していてもよい。第１の成形体４の内側に光半導体素子３が配置されている。光半導体素子３の側方に第１の成形体４が配置されており、光半導体素子３を取り囲むように第１の成形体４が配置されている。第１の成形体４は、光反射性を有し、内面４ａに光反射部を有する。すなわち、第１の成形体４の内面４ａは光反射部である。従って、光半導体素子３の周囲は、第１の成形体４の光反射性を有する内面４ａにより囲まれている。
【００８７】
第１の成形体４（枠部）は、光半導体素子３から発せられた光が外部に取り出される開口を有する。第１，第２の成形体４，５は、白色である。第１の成形体４の内面４ａは、内面４ａの径が開口端に向かうにつれて大きくなるように形成されている。従って、光半導体素子３から発せられた光のうち、内面４ａに到達した矢印Ｂで示す光が内面４ａにより反射され、光半導体素子３の前方側に進行する。
【００８８】
光半導体素子３は、リードフレーム２上に、ダイボンド材６を用いて接続されている。ダイボンド材６は、導電性を有する。光半導体素子３に設けられたボンディングパッド（図示せず）とリードフレーム２とが、ボンディングワイヤー７により電気的に接続されている。光半導体素子３及びボンディングワイヤー７を封止するように、第１の成形体４の内面４ａで囲まれた領域内には、封止剤８が充填されている。封止剤８として、本発明の一実施形態に係る光半導体装置用封止剤が用いられている。上記光半導体装置用封止剤が硬化性を有する場合に、封止剤８は、上記光半導体装置用封止剤の硬化物である。
【００８９】
光半導体装置１では、光半導体素子３を駆動すると、破線Ａで示すように光が発せられる。光半導体装置１では、光半導体素子３からリードフレーム２の上面とは反対側すなわち上方に照射される光だけでなく、第１の成形体４の内面４ａに到達した光が矢印Ｂで示すように反射される光も存在する。従って、光半導体装置１から取り出される光の明るさは明るい。
【００９０】
図２に、図１に示す光半導体装置１の変形例を示す。図１に示す光半導体装置１と図２に示す光半導体装置２１とでは、ダイボンド材６，２２及びボンディングワイヤー７，２３による電気的な接続構造のみが異なる。光半導体装置１におけるダイボンド材６は導電性を有する。これに対し、光半導体装置２１はダイボンド材２２を有し、ダイボンド材２２は導電性を有さない。光半導体装置１では、光半導体素子３に設けられたボンディングパッド（図示せず）とリードフレーム２（図１（ａ）において右側に位置するリードフレーム）とが、ボンディングワイヤー７により電気的に接続されている。光半導体装置２１は、ボンディングワイヤー７に加えて、ボンディングワイヤー２３を有する。光半導体装置２１では、光半導体素子３に設けられたボンディングパッド（図示せず）とリードフレーム２（図２において右側に位置するリードフレーム）とが、ボンディングワイヤー７により電気的に接続されており、更に、光半導体素子３に設けられたボンディングパッド（図示せず）とリードフレーム２（図２において左側に位置するリードフレーム）とが、ボンディングワイヤー２３により電気的に接続されている。
【００９１】
図３に、図２に示す光半導体装置２１の変形例を示す。図３に示す光半導体装置３１は、図１に示す光半導体装置１の変形例でもある。図２に示す光半導体装置２１と、図３に示す光半導体装置３１とでは、第１，第２の成形体４，５及び成形体３２の構造のみが異なる。光半導体装置２１では、第１，第２の成形体４，５が用いられており、第１の成形体４は、リードフレーム２上に配置されており、第２の成形体５は、複数のリードフレーム２間とリードフレーム２の下方とに配置されている。これに対し、光半導体装置３１では、１つの成形体３２が用いられている。成形体３２は、リードフレーム２上に配置された枠部３２ａと、複数のリードフレーム２間に配置された充填部３２ｂとを有する。枠部３２ａと充填部３２ｂとは一体的に形成されている。このように、光半導体装置は、光半導体装置において光半導体素子の側方に配置される枠部を有していればよい。リードフレームの下方に、成形体は配置されていなくてもよい。成形体は、リードフレームの下方に配置された底部を有していなくてもよい。リードフレームの裏面は、露出していてもよい。
【００９２】
なお、図１〜３に示す構造は、本発明に係る光半導体装置の一例にすぎず、成形体の構造及び光半導体素子の実装構造等には適宜変形され得る。
【００９３】
以下、本発明の具体的な実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を明らかにする。本発明は以下の実施例に限定されない。
【００９４】
（シリコーン化合物）
第１のオルガノポリシロキサンＡ（（Ｍｅ３ＳｉＯ１／２）０．１９（Ｍｅ２ＳｉＯ２／２）０．２５（Ｐｈ２ＳｉＯ２／２）０．２５（ＶｉＳｉＯ３／２）０．３１、２３℃で液状）
第１のオルガノポリシロキサンＢ（（Ｍｅ２ＳｉＯ２／２）０．３３（Ｐｈ２ＳｉＯ２／２）０．４２（ＶｉＳｉＯ３／２）０．２５、２３℃で液状）
第１のオルガノポリシロキサンＣ（（Ｍｅ２ＳｉＯ２／２）０．４５（Ｐｈ２ＳｉＯ２／２）０．３０（ＶｉＳｉＯ３／２）０．２５、２３℃で液状）
第２のオルガノポリシロキサンＡ（（Ｍｅ３ＳｉＯ１／２）０．０５（Ｍｅ２ＳｉＯ２／２）０．１９
（Ｐｈ２ＳｉＯ２／２）０．２６（ＰｈＳｉＯ３／２）０．２７（ＨＭｅ２ＳｉＯ１／２）０．２３、２３℃で液状）
第２のオルガノポリシロキサンＢ（（Ｍｅ３ＳｉＯ１／２）０．０９（Ｍｅ２ＳｉＯ２／２）０．２７（ＰｈＳｉＯ３／２）０．４１（ＨＭｅ２ＳｉＯ１／２）０．２３、２３℃で液状）
第２のオルガノポリシロキサンＣ（（Ｍｅ３ＳｉＯ１／２）０．１９（Ｐｈ２ＳｉＯ２／２）０．１６（ＰｈＳｉＯ３／２）０．４６（ＨＭｅ２ＳｉＯ１／２）０．１９、２３℃で液状）
上記の組成式でＭｅはメチル基、Ｐｈはフェニル基、Ｖｉはビニル基を示す。
【００９５】
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂Ａ（ダイセル社製「セロキサイド  ２０２１Ｐ」）
【００９６】
（蛍光体を除くフィラー）
シリカＡ（円形度０．９８、平均粒径１．０μｍ）
シリカＢ（円形度０．９７、平均粒径６．０μｍ）
シリカＣ（円形度０．９７、平均粒径０．２５μｍ）
シリカＤ（円形度０．９８、平均粒径２．０μｍ）
シリカＥ（円形度０．７２、平均粒径１．０μｍ）
シリカＦ（円形度０．９６、平均粒径１５．０μｍ）
【００９７】
（ヒドロシリル化反応用触媒）
ヒドロシリル化反応用触媒Ａ（白金の１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン錯体）
【００９８】
（熱硬化剤）
熱硬化剤Ａ（新日本理化社製「リカシッド  ＭＨ−７００Ｇ」）
【００９９】
（蛍光体）
蛍光体Ａ（ＮＹＡＧ−４）
蛍光体Ｂ（ＥＹ−４４５３）
【０１００】
（実施例１）
第１のオルガノポリシロキサンＡ５ｇ、と第２のオルガノポリシロキサンＡ５ｇと、ヒドロシリル化反応用触媒Ａを封止剤全体に対して白金金属が重量単位で５０ｐｐｍとなる量と、シリカＡ０．５ｇと、蛍光体Ａ０．５ｇとを混合し、脱泡を行い、封止剤を得た。
【０１０１】
（実施例２〜１２及び比較例１〜３）
配合成分の種類及び配合量を下記の表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、封止剤を得た。
【０１０２】
（評価）
銀めっきされたリード電極付きポリフタルアミド製ハウジング材に、ダイボンド材によって主発光ピークが４６０ｎｍの発光素子が実装されており、発光素子とリード電極とが金ワイヤーで接続されている構造において、得られた封止剤を注入し、１５０℃で２時間加熱して硬化させ、光半導体装置を作製した。この光半導体装置を用いて、下記の項目について評価を実施した。
【０１０３】
（光度）
得られた光半導体装置について、２３℃の温度下、光度測定装置（オプトロニックラボラトリーズ社製「ＯＬ７７０」）を用いて発光素子に６０ｍＡの電流を流した時の光度（初期光度）を測定した。シリカを入れていない時の光度を基準として、下記の基準で初期光度を判定した。
【０１０４】
［初期光度の判定基準］
〇：初期光度が３％以上向上
△：初期光度が１％以上、３％未満向上
×：初期光度が１％未満向上
【０１０５】
（熱衝撃試験）
得られた光半導体装置を、液槽式熱衝撃試験機（ＥＳＰＥＣ社製「ＴＳＢ−５１」）を用いて、−４５℃で５分間保持した後、１２５℃まで昇温し、１２５℃で５分間保持した後−４５℃まで降温する過程を１サイクルとする冷熱サイクル試験を実施した。５００サイクル後、１０００サイクル後、１５００サイクル後、２０００サイクル後及び３０００サイクル後にそれぞれ２０個のサンプルを取り出した。
【０１０６】
実体顕微鏡（ニコン社製「ＳＭＺ−１０」）にてサンプルを観察した。２０個のサンプルの光半導体装置用封止剤（硬化物）にそれぞれクラックが生じているか否か、又は硬化物がパッケージ又は電極から剥離しているか否かを観察し、クラック又は剥離が生じたサンプルの数（ＮＧ数）を数えた。
【０１０７】
（高温高湿通電試験）
発光素子に１００ｍＡの電流を流した状態で光半導体装置を８５℃及び相対湿度８５ＲＨ％雰囲気下のチャンバー内に入れて、１０００時間放置した。１０００時間後、２３℃の温度下、光度測定装置（オプトロニックラボラトリーズ社製「ＯＬ７７０」）を用いて発光素子に６０ｍＡの電流を流した時の光度を測定した。初期光度対する光度の低下率を算出した。高温高湿通電試験を下記の基準で判定した。
【０１０８】
［高温高湿通電試験の判定基準］
○：光度の低下率が５％未満
△：光度の低下率が５％以上、１０％未満
×：光度の低下率が１０％以上
【０１０９】
組成及び結果を下記の表１に示す。
【０１１０】
【表１】
2015145481.tif 000003
【符号の説明】
【０１１１】
１…光半導体装置
２…リードフレーム
３…光半導体素子
４…第１の成形体
４ａ…内面
５…第２の成形体
６…ダイボンド材
７…ボンディングワイヤー
８…封止剤
２１…光半導体装置
２２…ダイボンド材
２３…ボンディングワイヤー
３１…光半導体装置
３２…成形体
３２ａ…枠部
３２ｂ…充填部
【図１】
2015145481.tif 000004
【図２】
2015145481.tif 000005
【図３】
2015145481.tif 000006