(57)【要約】【課題】光半導体素子を実装した基板と、この光半導体素子を封止する付加反応硬化型シリコーン樹脂を用いた発光デバイスにおいて、基板上に形成された金属電極の腐食を防止し、高信頼性の発光デバイスを提供することである。【解決手段】光半導体素子を実装した基板と、この光半導体素子を封止する付加反応硬化型シリコーン樹脂と、基板上に形成された金属電極、特に銀電極の腐食を防止可能なプリコート組成物と、からなる高信頼性の発光デバイスであり、プリコート組成物が透明無機酸化物であることを特徴とする発光デバイスを提供する。【選択図】図４
2012156383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に実装された光半導体素子と、
前記基板上に形成され、前記光半導体素子と電気的に接続する金属電極と、
前記光半導体素子及び前記金属電極を覆い、透明無機酸化物で形成されたプリコート層と、
前記プリコート層を覆う付加反応硬化型シリコーン樹脂層と、
を備えることを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記透明無機酸化物は、酸化ケイ素であることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記透明無機酸化物は、原料ガスとしてテトラエトキシシランを用いることを特徴とする請求項２に記載の発光デバイス。
【請求項４】
基板と、前記基板に実装された光半導体素子と、前記基板上に形成され、前記光半導体素子と電気的に接続する金属電極と、前記光半導体素子及び前記金属電極を覆い、透明無機酸化物で形成されたプリコート層と、前記プリコート層を覆う付加反応硬化型シリコーン樹脂層と、を備える発光デバイスの製造方法において、
プリコート層を形成する工程は、プラズマＣＶＤ法により、成膜温度２００℃以下で、テトラエトキシシランを原料ガスとして酸化ケイ素の透明無機酸化物を形成することを特徴とする発光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などの光半導体素子を実装した基板と、この光半導体素子をプリコート組成物及びシリコーン樹脂とで封止する発光デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光半導体装置として知られるＬＥＤランプは、光半導体素子としてＬＥＤを有し、基板に実装されたＬＥＤを透明な樹脂からなる封止剤で封止した構成である。このＬＥＤを封止する封止剤としては、従来からエポキシ樹脂ベースの組成物が汎用されていた（例えば特許文献１）。
【０００３】
しかし、エポキシ樹脂ベースの封止剤では、近年の半導体パッケージの小型化やＬＥＤの高輝度化にともなう発熱量の増大や光の短波長化によってクラッキングや黄変が発生しやすく、信頼性の低下を招いていた。
【０００４】
そこで、優れた耐熱性を有する点から、封止剤としてシリコーン組成物が使用されている。特に、付加反応硬化型のシリコーン組成物は、加熱により短時間で硬化するため生産性がよく、ＬＥＤの封止剤として適している（例えば特許文献２）。
【０００５】
しかしながら、シリコーン組成物は、一般に気体透過性に優れるため、外部環境からの影響を受けやすい。ＬＥＤランプが大気中の硫黄化合物や排気ガスなどに曝されると、硫黄化合物などがシリコーン組成物の硬化物を透過して、該硬化物で封止された基板上の金属電極、特に銀電極を経時的に腐食して黒変させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１９８９３０号公報
【特許文献２】特開２００４−２９２７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、このような課題に対処するためになされたもので、光半導体素子を実装した基板と、この光半導体素子を封止する付加反応硬化型シリコーン樹脂を用いた発光デバイスにおいて、基板上に形成された金属電極の腐食を防止し、高信頼性の発光デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る発光デバイスは、基板と、前記基板に実装された光半導体素子と、前記基板上に形成され、前記光半導体素子と電気的に接続する金属電極と、前記光半導体素子及び前記金属電極を覆い、透明無機酸化物で形成されたプリコート層と、前記プリコート層を覆う付加反応硬化型シリコーン樹脂層と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、発光デバイスにおいて、基板上に形成された金属電極の腐食を防止し、信頼性を向上することができる。
【００１０】
また、前記透明無機酸化物は、酸化ケイ素であることを特徴とする。その場合、前記透明無機酸化物は、原料ガスとしてテトラエトキシシランを用いることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る発光デバイスの製造方法は、基板と、前記基板に実装された光半導体素子と、前記基板上に形成され、前記光半導体素子と電気的に接続する金属電極と、前記光半導体素子及び前記金属電極を覆い、透明無機酸化物で形成されたプリコート層と、前記プリコート層を覆う付加反応硬化型シリコーン樹脂層と、を備える発光デバイスの製造方法において、プリコート層を形成する工程は、プラズマＣＶＤ法により、成膜温度２００℃以下で、テトラエトキシシランを原料ガスとして酸化ケイ素の透明無機酸化物を形成することを特徴とする。
【００１２】
これにより、光半導体素子の劣化を防ぎ、基板と反射部材の接続を向上することができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成により、発光デバイスにおいて、基板上に形成された金属電極の腐食を防止し、信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の発光デバイスの一実施形態を形成する工程を示す概略断面図である。
【図２】本発明の発光デバイスの一実施形態を形成する工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明の発光デバイスの一実施形態を形成する工程を示す概略断面図である。
【図４】本発明の発光デバイスの一実施形態を示す概略断面図である。
【図５】本発明の発光デバイスの一実施形態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
図１から図３は、本発明の発光デバイスの一実施形態を形成する工程を示す概略断面図である。また、図４は本発明の発光デバイスの一実施形態を示す概略断面図である。
【００１６】
図４に示すように、本実施形態の発光デバイス１は、基板３と、基板に実装された光半導体素子６と、基板３上に形成され、光半導体素子６と電気的に接続する金属電極４、５と、光半導体素子６及び金属電極４、５を覆い、透明無機酸化物で形成されたプリコート層８と、プリコート層８を覆う付加反応硬化型シリコーン樹脂層９と、を備えている。
【００１７】
以下、図１から図４において本実施形態の発光デバイスの製造方法を説明する。
図１は、基板上に金属電極を形成する工程（金属電極形成工程）と、反射部材を設置する工程（反射部材設置工程）を示す図である。
【００１８】
金属電極形成工程は、基板３に銀ペースト等を用いて形成される銀配線電極である金属電極４、５が形成する。
【００１９】
また、反射部材設置工程は、傾斜貫通孔を形成した反射部材２を基板３上に金属電極４、５を介して設置する。
【００２０】
基板３の材質は、セラミックスが一般的に用いられる。なお、基板３の材質は、金属電極４、５を形成するときに加熱される温度に耐える樹脂なら使用可能であり、例えばポリイミド樹脂等が使用できる。
【００２１】
反射部材２は、開口端から底面に向かって狭まる傾斜貫通孔を有する。また、傾斜貫通孔は、発光デバイス１の上面視において、例えば円形に形成されている。
【００２２】
反射部材２の材質は、一般的には多孔質セラミックス等のセラミックスを用いる。また、反射部材２と基板との接合は、金属電極４、５を形成した基板３とエポキシ樹脂等を用いて接合している。
【００２３】
図２は、基板３に光半導体素子６を実装する工程（光半導体素子実装工程）を示す図である。
【００２４】
光半導体素子実装工程において、光半導体素子６は金属電極４上に搭載されることにより、基板に実装されている。また、光半導体素子６は、金属電極５とワイヤーボンド７により電気的に接続している。
【００２５】
なお、光半導体素子６と金属電極４は、図示しないが銀ペースト剤、錫銀ペースト剤、銀ナノ粒子を含むペースト剤等を用いて接合されている。また、光半導体素子６と金属電極４の接続はペースト剤だけに限られるものでなく、ハンダ等を用いてもよい。
【００２６】
図３は、光半導体素子６及び金属電極４、５を覆うプリコート層８を形成する工程（プリコート層形成工程）を示す図である。
【００２７】
プリコート層形成工程において、光半導体素子６及び金属電極４、５がプリコート層８に覆われる。また、本実施形態の場合、プリコート層８は、さらに反射部材２の傾斜貫通孔側の傾斜面と、反射部材２の金属電極４、５に接する面と反対の面と、基板３の光半導体素子６を実装した面のうち露出した部分と、を覆っている。なお、反射部材２の傾斜面及び金属電極４、５に接する面と反対の面は必ずしもプリコート層８で覆われている必要はない。金属電極４、５及び光発光素子６がプリコート層８に覆われていれば、腐食の防止及び信頼性の向上が図れる。
【００２８】
プリコート層８は、透明無機酸化物である。また、透明無機酸化物としては、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム等があげられる。
【００２９】
プリコート層８はスパッタ等に形成された場合、形成時に４００−５００℃の高温となるため、形成時の熱により光半導体素子６が劣化、或いは、破壊する可能性がある。また、同様に光半導体素子６と金属電極４の接続部や、反射部材２と金属電極４、５を形成した基板３との接続部が脆くなる可能性もある。
【００３０】
そのため、プリコート層形成工程において、テトラエトキシシランを原料ガスとして用いるプラズマＣＶＤ法により、成膜温度２００℃以下で酸化ケイ素の透明無機酸化物を形成することが好ましい。
【００３１】
また、プリコート層８の厚みは、０．５μｍ程度でよいことを後述する腐食性試験で確認した。
【００３２】
図４は、プリコート層８を付加反応硬化型シリコーン樹脂層９で封止する工程（付加反応型シリコーン樹脂層形成工程）を示す図である。
【００３３】
以上により、本実施形態の発光デバイス１を作製することができる。本実施形態により、金属電極４、５の腐食を防止し、高信頼性の発光デバイス１を提供することができる。
【００３４】
なお、付加反応硬化型シリコーン樹脂９は透明であるが、光半導体素子６で発光する発光色を変換するために、蛍光体等の混合物を混入させてもよい。
【００３５】
また、ここまで、１つの発光デバイスの構造を説明したが、本願を実施する際には、ウェハ単位で処理することが可能であり、抵コストで実現できるものである。
【００３６】
また、発光デバイス１の構造は図４に示したものに限られるものでなく、例えば図５に示す構造でもよい。
【００３７】
図５は本発明の発光デバイスの別の一実施形態を示す概略断面図である。
図５において、発光デバイス１は、中央部に窪み部を有する基板３と、基板３の一方の面側において、その中央部に設けられた窪み部の底部に実装された光半導体素子６と、基板３上に形成され、光半導体素子６と電気的に接続する内部電極（金属電極）１４、１５と、金属電極１４、１５及び光半導体素子６を覆うプリコート層８と、プリコート層８を覆う付加反応硬化型シリコーン樹脂層９とから構成されている。
【００３８】
また、基板３の一方の面と反対の面側に形成された外部電極１１，１２と内部電極１４、１５とが貫通電極１３によって接続されている。また、基板３の窪み部の壁部は傾斜面で形成されている。また窪み部の壁面には、光半導体素子６からの光を効率よく放射するために銀で形成された反射膜１６が形成されている。また、光半導体素子６と内部電極１４は銀ペースト等によって接合され、光半導体素子６と内部電極１５はワイヤーボンド７で接続されている。
【００３９】
プリコート層８は、さらに反射膜１６、基板３の窪み部の壁面、基板３の一方の面のうち露出する部分を覆っている。
【００４０】
なお、本実施形態においても、プリコート層９に内部電極１４、１５が覆われていればよく、内部電極１４、１５の腐食を防止することができる。
【００４１】
なお、発光デバイス１の構成は、以上の実施形態に限らず、基板と、基板に実装された光半導体素子と、基板上に形成され、光半導体素子と電気的に接続する金属電極と、光半導体素子及び金属電極を覆い、透明無機酸化物で形成されたプリコート層と、プリコート層を覆う付加反応硬化型シリコーン樹脂層と、を備えていれば種々の構成を採用することができる。その場合においても、金属電極の腐食を防止し、高信頼性の発光デバイスを提供することができる。
【００４２】
［腐食性試験］
以下、発光デバイスにおける腐食性試験により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の試験例に限定されるものではない。
【００４３】
プリコート層の厚みを変えたものと、プリコート層がないものを準備し、市販シリコーン樹脂（ＫＥＲ２５００；信越シリコーン）で封止した発光デバイスを硫黄結晶０．１ｇとともに１００ｃｃガラス瓶に入れ密閉して７０℃で放置し、１日後に封止した部分の銀電極の腐食の程度を目視で観察した。結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2012156383.tif 000003
【００４５】
表１中の○は「腐食（変色）なし」を示し、×は「黒変あり」を示すものである。
表１に示した通り、プリコート層のないものは腐食したが、プリコート層のあるものは腐食しないことが確認できた。また、プリコート層の厚み０．５μｍ以上の発光デバイスで、優れた腐食防止の効果を確認できた。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・発光デバイス
２・・・反射部材
３・・・基板
４、５・・・金属電極
６・・・光半導体素子
７・・・ワイヤーボンド
８・・・プリコート層
９・・・付加反応硬化型シリコーン樹脂層
１１、１２・・・外部電極
１３・・・貫通電極
１４，１５・・・内部電極（金属電極）
１６・・・反射膜
【図１】
2012156383.tif 000004
【図２】
2012156383.tif 000005
【図３】
2012156383.tif 000006
【図４】
2012156383.tif 000007
【図５】
2012156383.tif 000008