JP6187201B2 - 発光装置用反射膜、並びに、それを備えるリードフレーム、配線基板、ワイヤ、及び発光装置 - Google Patents
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Description
図1(a)は実施の形態1に係る発光装置の概略上面図であり、図1(b)は図1(a)におけるA−A断面を示す概略断面図である。図1に示すように、実施の形態1に係る発光装置100は、発光素子10と、発光素子10の光を反射させる反射膜20と、を備えている。
図3(a)は実施の形態2に係る発光装置の概略上面図であり、図3(b)は図3(a)におけるB−B断面を示す概略断面図である。図3に示すように、実施の形態2に係る発光装置200は、発光素子10と、発光素子10の光を反射させる反射膜20と、を備えている。
発光装置は、リード挿入型であってもよいが、表面実装型であることが好ましい。表面実装型発光装置は、リフロー半田付け等の熱履歴が厳しく、銀の結晶粒の成長が起こりやすいため、本発明が特に効果を奏する。
発光素子は、LED素子などの半導体発光素子を用いることができる。発光素子は、種々の半導体で構成される素子構造に正負一対の電極が設けられたものであればよい。特に、蛍光体を効率良く励起可能な窒化物半導体(InxAlyGa1−x−yN、0≦x、0≦y、x+y≦1)の発光素子が好ましい。このほか、ガリウム砒素系、ガリウム燐系半導体の発光素子でもよい。正負一対の電極が同一面側に設けられた発光素子は、各電極をワイヤでリード電極や配線と接続するフェイスアップ実装されるか、各電極を導電性接着剤でリード電極や配線と接続するフェイスダウン(フリップチップ)実装される。正負一対の電極が互いに反対の面に各々設けられた発光素子は、下面電極が導電性接着剤でリード電極や配線に接着され、上面電極がワイヤでリード電極や配線と接続される。1つの発光装置に搭載される発光素子の個数は1つでも複数でもよい。複数の発光素子は、直列又は並列に接続することができる。
反射膜は、電解めっき、無電解めっき、スパッタ、蒸着などにより形成することができる。反射膜の厚さは、任意に選択できるが、例えば0.1μm以上5.0μm以下であり、好ましくは0.2μm以上3.0μm以下である。
リード電極の材料としては、発光素子に接続されて導電可能な金属を用いることができる。具体的には、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、又はこれらの合金、燐青銅、鉄入り銅などが挙げられる。リード電極は、これらの金属の積層体で構成されてもよいが、単層で構成されるのが簡便で良い。特に、銅を主成分とする銅合金が好ましい。リード電極の厚さは、任意に選択できるが、例えば0.1mm以上1mm以下であり、好ましくは0.2mm以上0.4mm以下である。
リードフレームは、複数の発光装置用のリード電極30が、マトリクス状に配置され、吊りリード部により互いに接続された板状部材である。言い換えれば、リード電極30は、リードフレームがカット・フォーミングにより個々の発光装置の一部として個片化されたものである。リードフレームは、上記材料からなる金属板に、プレスやエッチング、圧延など各種の加工を施したものが母体となる。なお、リード電極30上の反射膜20は、通常、リードフレームの状態において形成される。
成形体は、リード電極と一体に成形され、パッケージを構成する。成形体の母材は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、又はこれらの変性樹脂やハイブリッド樹脂などの熱硬化性樹脂、若しくは、脂肪族ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂、ポリシクロヘキサンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。また、成形体は、これらの母材中に、充填剤又は着色顔料として、ガラス、珪酸カルシウム、チタン酸カリウム、酸化チタン、カーボンブラックなどの粒子又は繊維を含有していてもよい。
配線基板の母体は、電気的絶縁性のものがよいが、導電性であっても、絶縁膜などを介することで配線と電気的に絶縁させることができる。配線基板の母体の材料としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム又はこれらの混合物を含むセラミックスや、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン又はこれらの合金を含む金属や、エポキシ樹脂、BTレジン、ポリイミド樹脂などの樹脂又はこれらの繊維強化樹脂(強化材はガラスなど)が挙げられる。配線基板は、母体の材質や厚さにより、リジッド基板、又は可撓性基板(フレキシブル基板)とすることができる。また、配線基板は、平板状の形態に限らず、上記パッケージと同様の凹部を有する形態とすることもできる。
封止部材の母材は、電気的絶縁性を有し、発光素子から出射される光を透過可能(好ましくは透過率70%以上)であればよい。具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、又はこれらの変性樹脂やハイブリッド樹脂が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂又はその変性樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、固化後の体積収縮が少ないため、好ましい。また、封止部材に含ませる充填剤は、シリカ(酸化珪素)などが挙げられる。
蛍光体は、発光素子から出射される一次光の少なくとも一部を吸収して、一次光とは異なる波長の二次光を出射する。具体的には、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット、ユウロピウム及び/又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム、ユウロピウムで賦活されたサイアロン、ユウロピウムで賦活されたシリケート、マンガンで賦活されたフッ化珪酸カリウムなどが挙げられる。
接着剤は、発光素子をリード電極や配線に接着する部材である。絶縁性接着剤は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、又はこれらの変性樹脂やハイブリッド樹脂などを用いることができる。導電性接着剤としては、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストや、錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系などのはんだ、低融点金属などのろう材を用いることができる。
ワイヤは、発光素子の電極と、リード電極や配線と、を接続する導線である。具体的には、金、銅、銀、白金、アルミニウム又はこれらの合金の金属線を用いることができる。特に、封止部材からの応力による破断が生じにくく、熱抵抗などに優れる金線が好ましい。また、光反射性を高めるために、少なくとも表面が銀で構成されているものでもよい。なお、このワイヤにも、反射膜20を適用することができる。反射膜20は、ナノ粒子25の含有により銀の結晶粒が小さくなりやすく、ワイヤの強度を高めることができる。
実施例1として、スパッタ装置を使用して、アズワン社製スライドガラス(切放タイプ)1−9645−01の成膜用基板上に、チタン膜を100nmの厚さに成膜し、その上に、発光装置用反射膜のサンプルとして、酸化アルミニウムのナノ粒子を4.1wt%含む銀膜を500nmの厚さに成膜する。
実施例2のサンプルは、実施例1のサンプルにおいて、酸化アルミニウムのナノ粒子の含有量を2.5wt%に変えたものである。
比較例1のサンプルは、実施例1のサンプルにおいて、ナノ粒子を添加せずに作製したものである。
実施例1,2及び比較例1の各サンプルについて、加熱処理(条件:大気中、250℃、2時間)前後の反射率を測定する。表1にその測定結果を示す。
実施例3のサンプルは、実施例1のサンプルにおいて、ナノ粒子を酸化ジルコニウムに変えたものである。実施例3の反射膜は、加熱処理(条件:上記と同じ)前の反射率は92.6%、加熱処理後の反射率は89.8%、反射率維持率は97.0%である。実施例3の反射膜は、比較例1に比べ加熱処理前後における反射率の低下が抑えられており、酸化ジルコニウムのナノ粒子の存在により、銀膜の熱履歴による表面の凹凸化が抑制されている。
Claims (12)
- 発光装置に用いられる反射膜であって、
銀を主成分とし、透光性酸化物のナノ粒子を含み、
前記ナノ粒子の平均粒径は、0.1nm以上10nm以下である反射膜。 - 発光装置に用いられる反射膜であって、
銀を主成分とし、透光性酸化物のナノ粒子を含み、
前記ナノ粒子の平均粒径は、0.1nm以上100nm以下であり、
前記ナノ粒子には、セレン化合物、硫黄化合物のいずれか一方又は両方が付着している反射膜。 - 前記ナノ粒子には、セレン化合物、硫黄化合物のいずれか一方又は両方が付着している請求項1に記載の反射膜。
- 前記ナノ粒子は、前記銀の結晶粒界に少なくとも存在している請求項1乃至3のいずれか一項に記載の反射膜。
- 前記透光性酸化物は、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化イリジウム、酸化インジウム、酸化スズ、ITO、IZO、AZO、GZO、FTOの中から選択される少なくとも1つの物質である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の反射膜。
- 前記ナノ粒子の含有量は、4wt%以下である請求項1乃至5のいずれか一項に記載の反射膜。
- 前記銀の純度は、91%以上である請求項1乃至6のいずれか一項に記載の反射膜。
- 前記銀の平均粒径は、50nm以上1.0μm以下である請求項1乃至7のいずれか一項に記載の反射膜。
- 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の反射膜を備えるリードフレーム。
- 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の反射膜を備える配線基板。
- 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の反射膜を備えるワイヤ。
- 発光素子と、前記発光素子の光を反射させる請求項1乃至8のいずれか一項に記載の反射膜と、を備える表面実装型発光装置。
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