(57)【要約】【目的】発光素子の封止剤としてシリコン樹脂を用いた発光装置において、リードフレームの変色を防止する。【構成】リードフレーム２０に固定された発光素子１０が、シリコン樹脂からなる封止部２１によって封止されている。シリコン封止部２２にはイオン捕獲材２３が含まれている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームに固定された発光素子と、該発光素子をシリコン樹脂で封止するシリコン封止部とを備えた発光装置において、
前記シリコン封止部にイオン捕獲材が含まれていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記イオン捕獲材はイオン交換体によってイオンを捕捉するイオン交換体である、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
イオン捕獲材の含有量はシリコン封止部の０．３重量％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
イオン捕獲材の粒子径は１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の発光装置。
【請求項５】
シリコン封止部には発光素子からの照射される光によって蛍光を発する蛍光体が含まれていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子がシリコン樹脂で封止された発光装置に関するものである。本発明の発光装置によれば、発光素子を搭載するリードフレームの変色を防ぐことができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子が透明樹脂で封止された発光装置が知られている。透明樹脂の種類としては、耐熱性、耐薬品性、電気的絶縁性及び透光性等を考慮し、エポキシ樹脂がよく用いられている。しかし、エポキシ樹脂には、原料となるエピクロルヒドリンに由来する塩素が含まれおり、その塩素が発光素子や発光素子を搭載しているリードフレームを腐食し、変色や発光不良の原因となっていた。
【０００３】
このため、発光素子を封止するエポキシ樹脂にハロゲンイオン交換体を含有させ、エポキシ樹脂中の塩素イオンをハロゲンイオン交換体に吸着させることによって、発光素子やリードフレームの腐食を防止することが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
しかし、発光素子の高輝度化にともない、発光素子からの熱及び光によってエポキシ樹脂が黄変し、透過率が低下して、光度が低下するという問題が生じてきた。
【０００５】
このため、エポキシ樹脂よりもさらに、耐熱性及び耐光性に優れたシリコン樹脂が発光素子の封止剤として開発されている（特許文献２、３）。シリコン樹脂にはハロゲンイオン等は含まれていないため、シリコン樹脂中にハロゲンイオン交換体のようなイオン捕獲材を含有させることは行われていなかった。
【特許文献１】特開平７−２１１９４１号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１３０８号公報
【特許文献３】特開２００６−３３５８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、発明者らは、封止剤としてシリコン樹脂を用いたにもかかわらず、リードフレームが腐食して変色し、反射率が低下して光度が低下するという予想外の現象を発見した。本発明は、発光素子の封止剤としてシリコン樹脂を用いた発光装置において、リードフレームの変色を防止することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、封止剤としてシリコン樹脂を用いたにもかかわらず、リードフレームが腐食して変色し、反射率が低下して光度が低下するという現象が生ずる原因として、シリコン樹脂の大きなガス透過性に起因することを突き止めた。すなわち、シリコン樹脂は塩酸ガス等のハロゲン系ガスや、亜硫酸ガス等のイオウ系ガスのガス透過性が大きいため、外気中に含まれるこれハロゲン系ガスやイオウ系ガスがシリコン樹脂中を通ってリードフレーム表面に達し、リードフレーム表面の銀めっきを腐食して変色させていたのである。そして、さらには、シリコン樹脂にイオン捕獲材を含有させてハロゲン系ガスやイオウ系ガスを吸着すれば、リードフレームの腐食を防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の発光装置は、リードフレームに固定された発光素子と、該発光素子をシリコン樹脂で封止するシリコン封止部とを備えた発光装置において、前記シリコン封止部にイオン捕獲材が含まれていることを特徴とする。
【０００９】
イオン捕獲材の含有量は、シリコン封止部の０．３重量％以上であることが好ましい。イオン捕獲材の含有量を０．３重量％以上とすれば変色防止機能が充分に発揮される。
【００１０】
イオン捕獲材の粒子径は１０μｍ以下であることが好ましい。イオン捕獲材の粒子径が１０μｍを超えると、シリコン封止部の透過率が低下し、初期光度が低くなるからである。より好ましいのは５μｍ以下であり、もっとも好ましいのは１μｍ以下である。
【００１１】
シリコン封止部には発光素子から照射される光によって蛍光を発する蛍光体を含ませられる。こうであれば、発光素子から発せられる光の波長と異なる色の発光を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明においてシリコン樹脂に添加するイオン捕獲材の種類としては、イオン交換によってイオンを捕捉するイオン交換体が挙げられる。
イオン交換体としては、両性イオン交換タイプを挙げられるが、ハロゲン系ガスやイオン系ガスに対して有効なイオン交換タイプが好ましい。このようなイオン交換体として、例えばＭｇ４.５Ａｌ２(ＯＨ)１３ＣＯ３・３.５Ｈ２Ｏで表されるハイドロタルサイト化合物、Ｓｂ，Ｂｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｍｇなどの含水酸化物等が挙げられるが、耐環境性の観点からＢｉの含水酸化物が好ましい。
【００１３】
封止剤となるシリコン樹脂としては、耐熱性及び耐光性に優れるシリコーンゴム、シリコーンエラストマー等のオルガノポリシロキサンが挙げられる。これらのオルガノポリシロキサンの中でも、特許文献１及び特許文献２に記載の発光素子封止用のオルガノポリシロキサンは特に好適に用いることができる。また、シリコン樹脂は、紫外線硬化タイプ、熱硬化タイプのいずれを用いても良い。
【００１４】
また、シリコン封止部については、イオン捕獲材を含有する層と、イオン捕獲材を含有しない層との二層構造としたり、三層以上の多層構造としたりすることもできる。
また、シリコン樹脂には、イオン捕獲材とともに、蛍光体粉末を含有させておいても良く、さらには蛍光体粉末を分散するための分散剤を添加してもよい。
【００１５】
本発明の発光装置は、トップビュータイプ、サイドビュータイプ、砲弾タイプ、ＣＯＢタイプ等、ＬＥＤの形状を問わず適用することができる。また、発光素子は短波長の光を放出するものにおいて特に効果が著しい。具体的には青色発光ＬＥＤ、紫外発光ＬＥＤ及び紫外発光ＬＥＤを用いた単色又は蛍光体入りの白色ＬＥＤである。かかる発光素子に対する耐久性からシリコン封止材が採用されるからである。短波長の光を発光する発光素子として、III族窒化物系化合物半導体発光素子を用いることが好ましい。ここに、III族窒化物系化合物半導体とは、一般式としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）で表され、III族元素の少なくとも一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の少なくとも一部もリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。
また、III族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、カーボン（Ｃ）等を用いることができる。ｐ型不純物として、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を用いることができる。なお、ｐ型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができるが必須ではない。
III族窒化物系化合物半導体層はＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法により形成される。素子を構成する全ての半導体層を当該ＭＯＣＶＤ法で形成する必要はなく、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法等を併用することが可能である。
発光素子の構成としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルへテロ構造のものを用いることができる。発光層として量子井戸構造（単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造）を採用することもできる。かかるIII族窒化物系化合物半導体発光素子として、主たる光受発光方向（電極面）を光デバイスの光軸方向にしたフェイスアップタイプや主たる光受発光方向を光軸方向と反対方向にして反射光を利用するフリップチップタイプを用いることができる。
【実施例】
【００１６】
以下実施例により本発明の構成をより詳細に説明する。
（実施例１）
実施例１の発光装置は、図１に示すように、フェイスアップの発光素子を使用した、トップビュータイプのＬＥＤ１である。発光素子１０は銀めっきが施されたリードフレーム２０上に、シリコンペースト２０ａによって固定されている。発光素子１０の図示しないｎ電極及びｐ電極は、それぞれＡｕワイヤ１１及び１２によりリードフレーム２０にワイヤボンディングされている。リードフレーム２０は樹脂製ケース２１に設けられた凹部２１ａの底面に固定され、両端は樹脂製ケース２１に埋め込まれている。さらに、凹部２１ａはシリコン樹脂からなるシリコン封止部２２によって封止されており、これにより発光素子１０は封止されている。シリコン樹脂にはビスマスの含水酸化物（平均粒子径１，５μｍ以下）からなるイオン捕獲材２３が含有されている。含有量は実施例１が０．３重量％、実施例が０．５重量％、実施例３が１．０重量％とした。また、比較例１としてビスマスの含水酸化物を添加しなかったものも用意した。
以上のように構成された実施例１〜３のＬＥＤ１は、次のようにして製造される。
【００１７】
銀めっきの施されたリードフレーム２０を用意し、型成形によって樹脂製ケース２１を成形するとともに、リードフレーム２０を凹部２１ａの底に固定する。発光素子１０を銀メッキが施されたリードフレーム２０の上にシリコンペースト２０ａによって固定する。発光素子１０の図示しないｎ電極及びｐ電極はそれぞれ金ワイヤ１１及び１２により、リードフレーム２０にワイヤボンディングする。そして、ビスマスの含水酸化物を所定量含有するシリコン樹脂を凹部２１ａに充填し、加熱硬化させて、ＬＥＤ１を得る。
【００１８】
以上のように製造された実施例１〜３及び比較例１のＬＥＤについて、通電発光させた状態で連続    時間の耐久試験を行った。試験条件は、室温大気中、８５°Ｃに加熱した大気中、８５°Ｃ及び湿度８５％の加湿大気中の３種類とした。結果を表１に示す。試験終了後、リードフレーム２０の銀めっき表面を実体顕微鏡で観察した。評価は銀めっきが黒く変色した部分の面積の割合を５％未満、５％以上１０％未満、１０％以上の３段階で判定した。結果を表1に示す
【表１】
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【００１９】
表１から、イオン捕獲材をシリコン樹脂に添加した実施例１〜３では、比較例１と比べてリードフレーム２０の銀めっき表面の黒化面積が少ないことが分かる。また、イオン捕獲材の添加量が０．３重量％以上であれば変色を防止する効果が高いことが分かる。
【００２０】
（実施例２）
実施例２の発光装置は、図２に示すように、Ａｕバンプ２４ａ、２４ｂによってフリップチップタイプの発光素子１１０が固定されている。他の構成は実施例１の発光装置と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
このように、バンプによって発光素子を固定する発光装置であっても、本発明の効果を奏することができる。
【００２１】
この発明は上記発明の実施形態に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１の発光装置の模式断面図である。
【図２】実施例２の発光装置の模式断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
２０…リードフレーム
１０、１１０…発光素子
２２…シリコン封止部
２３…イオン捕獲材
【図１】
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【図２】
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