JP6232792B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、Ａｇ含有層を有する光反射材を備える発光装置に関する。
半導体発光素子（以下、単に「発光素子」とも称する）を用いた発光装置において、発光素子からの光に対して高い反射率を有する銀（Ａｇ）を最表面に設けたパッケージが数多く採用されている。しかしながら、Ａｇは硫黄含有ガスの存在する雰囲気下において反応（硫化）し易く、これにより変色及び腐食が発生し、反射率が低下するなど、発光装置の特性を著しく低下させてしまう。そのため、Ａｇの表面をガラスやシリカなどの無機材料を用いた保護膜で被覆する試みがなされている（例えば、特許文献１、２）
特開２００７−３２４２５６号公報 特開２００９−２２４５３６号公報
しかしながら、このような保護膜を形成したとしても、Ａｇを有する部材と樹脂との熱膨張係数、保護膜の線膨張係数が違うため、保護膜は割れやすい。そして、保護膜が割れた部分から硫黄含有ガスが侵入してＡｇの変色や腐食が生じ易くなるという問題があった。
また、Ａｇを完全に保護膜によって被覆することは非常に難しく、保護膜にピンホール等の隙間が形成されてしまうことがある。このような保護膜によって被覆されなかった部分から、やはりＡｇの変色や腐食が生じてしまうという問題があった。
前記課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、発光素子と、Ａｇ含有層を表面に備える光反射材と、前記光反射材の表面を被覆する原子層堆積法によって形成された保護膜を備える発光装置であって、前記Ａｇ含有層の厚みが０．１μｍ〜０．５μｍである。
このような構成によれば、Ａｇの変色や腐食を抑制して、反射率が低下しにくく、信頼性の高い発光装置とすることができる。
一実施形態の発光装置を説明するための概略平面図と概略断面図である。 図１の発光装置の構成を説明する概略拡大断面図である。 一実施形態の発光装置の作用効果を説明する概略断面図である。 一実施形態の発光装置の作用効果を説明するための、比較例の発光装置の概略断面図である。 本発明の一実施形態の発光装置と比較例の発光装置の硫化試験結果を示す図である。 本発明の一実施形態の発光装置と比較例の発光装置の硫化試験結果を示す図である。
本発明を実施するための形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置の製造方法を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
図１に、本実施の形態の発光装置１０の構造を示す。
本実施の形態の発光装置１０は、平面視において矩形である３つの発光素子４と、Ａｇ含有層を表面に備える一対の平板状の光反射材１と、前記光反射材１の表面を被覆する原子層堆積法によって形成された保護膜２を備え、Ａｇ含有層の厚みが０．１μｍ〜０．５μｍである。より詳細には、発光素子４が片方の光反射材１上に接合部材５によって接合され、発光素子４の上面に設けられた正負の電極と一対の光反射材１とがそれぞれ２本のワイヤ７によって接続されている。さらに、光反射材１が底面に露出された平面視において略円形の凹部を有するとともに、光反射材１の一部が埋設された平面視において略正方形の樹脂成形体３を有する。そして、図１（ｂ）に示すように、保護膜２は、樹脂成形体３から露出したＡｇ含有層１ｃの表面、発光素子４、ワイヤ７および樹脂成形体３の表面を被覆している。そして、保護膜２を被覆するよう樹脂成形体の凹部内に充填された封止部材６を有している。
以下に本実施形態の発光装置の構成部材について詳述する。
光反射材１
光反射材１は、発光素子４からの光を反射する部材であり、Ａｇ含有層１ｃを表面に有しており、発光素子４ないし後述する波長変換部材からの発光を反射するよう、発光装置１０に設けられる。
光反射材１は、どのような形で発光装置１０に用いられていてもよい。例えば、本実施形態のように、発光素子４の下方に設けられてもよいし、発光素子４を取り囲むリフレクタ形状に設けられてもよい。また、光反射材１は、リードフレームであってもよく、基板上に形成された配線であってもよい。また、光反射材１は、発光素子４を載置する載置部材、放熱を行う放熱部材、発光素子と電気的に接続される導電部材としての機能を兼ねていてもよい。このため、光反射材１は、その機能に応じて、放熱性、導電性やワイヤボンディング性に優れていることが好ましい。
本実施形態においては、図１（ａ）、図１(ｂ)に示すように、光反射材１は平面視において略長方形の一対の平板状に形成されている。さらに、３つの発光素子４が載置される載置部材、該発光素子がそれぞれ２本のワイヤ７によって電気的に接続される正負の導電部材としての役割を有している。
光反射材１の材料は、Ａｇ含有層１ｃが表面に設けられていれば特に限定されず、後述するように母材１ａや下地層等を有していてもよい。
本実施形態の光反射材１は、図１の破線部の拡大図である図２に示すように、母材１ａを中心として、第１下地層１ｂ１と、第２下地層１ｂ２と、第３下地層１ｂ３と、Ａｇ含有層１ｃが、光反射材１の上面、側面、底面においてそれぞれこの順に設けられている。
Ａｇ含有層１ｃ
Ａｇ含有層１ｃは、光反射材１の表面に設けられ、厚みは０．１μｍ〜０．５μｍである。Ａｇ含有層１ｃの厚みが０．１μｍより薄くなると、光反射率が極端に低下し、光反射材１の表面の材料として用いるメリットが少なくなる。また、０．５μｍより厚くなると、後述するように硫化が進行しやすくなるため、好ましくない。
Ａｇ含有層１ｃの厚みは、０．１〜０．５μｍの間であれば特に限定されないが、硫化をより防止するという観点では、０．１μｍ〜０．２μｍとすることが好ましい。光反射率を高めるためには、０．３〜０．５μｍとすることが好ましい。
Ａｇ含有層１ｃないし光反射材１の表面は、可視光領域の波長の光に対する反射率が７０％以上、特に好ましくは８０％以上の反射率であることが好ましい。これにより、光取り出し効率を向上させることができる。また、高光沢であることが好ましく、光沢度は、０．５以上、より好ましくは１．０以上、更に好ましくは１．６以上である。ここで示される光沢度は、日本電色工業製 微小面色差計ＶＳＲ ３００Ａを用い、４５°照射、垂直受光で得られる数字である。
Ａｇ含有層１ｃの材料としては、Ａｇ単体、ＡｇとＡｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｔｅなどの合金などを用いることができる。Ａｇ合金である場合には、銀の割合はおよそ７０％〜９９％であることが好ましい。
Ａｇ含有層１ｃは、光反射材１の全ての表面に設けられている必要はない。つまり、光反射材１の表面の少なくとも一部がＡｇ含有層１ｃであればよい。例えば、図１で示した基体３の凹部の底面に露出していない、すなわち、光反射材１のうち、樹脂成形体３の側壁部の内部に埋設された埋設部１１や、樹脂成形体３の外部に露出した外部端子部１２、発光装置の底面側に露出した実装部１３には、その表面にＡｇ含有層１ｃが設けられていなくてもよい。このように光反射材１の一部にＡｇ含有層１ｃを設けるためには、成膜する際にレジストや保護テープなどでＡｇ含有層を形成しない部分をマスクで保護すること等によって行うことができる。
母材１ａ
光反射材１は、Ａｇ含有層１ｃの他、種々の目的で母材１ａを備えていてもよい。
母材１ａは、光反射材１のおおまかな形状を決定する材料として用いられる。
母材１ａの材料としては、Ｃｕ、Ｆｅ、これらの合金、あるいはクラッド材（例えばＣｕ／ＦｅＮｉ／Ｃｕの積層）等を好適に用いることができる。Ｃｕやその合金は、放熱性に優れているため、好ましく用いることができる。特に、板状のＣｕ及びＣｕ合金は、機械的特性、電気的特性、加工性等の面においても優れており、好ましい。クラッド材は、線膨張係数を低く抑えることができるため、発光装置１０の信頼性が高まり、好ましい。
母材１ａの厚みや形状等については、発光装置１０の形状等に応じて種々選択することができる。例えば、板状、塊状、膜状等の形状であることができる。更には、セラミック等に印刷等で設けられる配線パターンであってもよく、形成された配線パターンにＣｕやその合金をめっきしたものであってもよい。
下地層１ｂ
Ａｇ含有層１ｃの下には、種々の目的で、別の材料の層を備えることができる。
Ａｇ含有層の下地層１ｂとしては、Ａｇに比べて硫黄成分と反応しにくい金属を用いることが好ましい。具体的にはＡｕ、Ａｕ合金、Ｐｄ、Ｐｄ合金等が好ましい。特に、Ａｕ層とするのが好ましい。これにより、Ａｇ含有層の下方から硫化が進行しにくくなるため、十分にＡｇ含有層１ｃの硫化を防止することができる。
また、Ａｇ含有層１ｃの下方に設けられた層との間の拡散を防止する下地層１ｂとして、拡散防止層を備えることが好ましい。特に、Ｃｕを母材１ａとする場合、拡散防止層としてＮｉ、Ｐｄ、Ａｕを順に積層させることが好ましい。このような構成とすることで、母材１ａのＣｕが、Ａｇ含有層１ｃ中に拡散するのを抑制し、密着性やワイヤボンディング性の低下を抑制することができる。
下地層１ｂは、硫化防止と拡散防止の役割の両方を兼ねる層としてもよい。これにより、コストを低減することができる。例えば、Ａｕは硫黄成分と反応しにくく、拡散防止の効果も高いため、Ａｇ含有層１ｃの直下に設ける層として好ましく用いることができる。
上記のＡｇ含有層１ｃや、下地層１ｂなどの層は、めっきにより形成するのが好ましい。光反射材が母材１ａを有している場合には、めっきをする前に、母材１ａの前処理を行うのが好ましい。前処理としては、希硫酸、希硝酸、希塩酸等の酸処理や、水酸化ナトリウムなどのアルカリ処理が挙げられ、これらを１回又は数回、同じ処理又は異なる処理を組み合わせて行うことができる。前処理を数回行う場合は、各処理後に純水を用いて流水洗浄するのが好ましい。母材１ａがＣｕやＣｕを含む合金からなる金属板の場合、希硫酸が好ましく、ＦｅやＦｅを含む合金からなる金属板の場合、希塩酸が好ましい。
Ａｇ含有層１ｃを電気めっきで形成する際には、Ｓｅ系光沢剤、Ｓｂ系光沢剤、Ｓ系光沢剤、有機系光沢剤等の光沢剤を併用することで、光沢度を向上させることができる。光沢剤を多く用いると，Ａｇ含有層１ｃの中にこれら光沢剤の成分が取り込まれ、耐食性を悪化させる要因となることがあるが、本実施形態では、Ａｇ含有層１ｃをめっき形成する前に下地層１ｂを形成し、その膜質を制御することで光沢剤の使用を少なくしても光沢度を高い範囲とすることができる。これにより、高い光沢度を有しつつ、耐食性にも優れた光反射材１を得る事ができる。
また、光反射材１の光反射率を高めるため、母材１ａの平坦度は、なるべく高いことが好ましい。例えば、表面粗さＲａが０．５μｍ以下とすることが好ましい。これにより、母材１ａの上に設ける下地層１ｂおよびＡｇ含有層１ｃの平坦度を高めることができ、光を反射するＡｇ含有層１ｃの厚みが０．１〜０．５μｍと非常に薄い本発明においても、光反射材１の光反射率を良好に高めることができる。母材１ａの平坦度は、圧延処理、物理・化学研磨等の処理を行うことで高めることができる。
保護膜２
保護膜２は、光反射材１の表面に設けられたＡｇ含有層１ｃを少なくとも被覆する、主として光反射材１の表面のＡｇ含有層１ｃの変色・腐食を抑制する部材である。さらに、任意に、発光素子４、接合部材５、ワイヤ７、基体（樹脂成形体３）等の光反射材１以外の部材の表面、やＡｇ含有層１ｃが設けられていない光反射材１の表面を被覆してもよい。
本実施形態においては、保護膜２は、Ａｇ含有層１ｃないし光反射材１の表面のみではなく、発光素子４、接合部材５、ワイヤ７、および樹脂成形体３等の表面に連続して設けられている。本実施の形態の保護膜２は、形成した直後は、各部材の表面にわたって連続するように形成されているが、その後の製造工程中の昇降温を有する工程、例えば封止部材形成工程等を経ることで、部材同士、例えば樹脂成形体３と光反射材１、接合部材５と光反射材１、ワイヤ７と光反射材１等の熱膨張係数差に起因して、それらの境界付近にクラック２Ｃが発生することがある。
本発明の保護膜２は、原子層堆積法（以下、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｓｉｏｎ）とも呼ぶ）によって形成される。ＡＬＤ法によれば、非常に均一な保護膜２を製膜することができるとともに、形成された保護膜２が他の成膜方法で得られる保護膜に比較して緻密であるため、Ａｇ含有層１ｃの硫化を非常に有効に防止することができる。
ＡＬＤ法は、スパッタ等と異なり、反応成分の層を１原子層ごと形成する方法である。以下に、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）及びＨ２Ｏを用いて、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の保護膜２を形成する場合について説明する。
まず、Ｈ2Ｏガスをチャンバー内に導入して、被覆する対象物表面にＯＨ基を形成させる。次に余剰ガスを排気した後に、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスをチャンバー内に導入して、保護膜２で被覆する対象物表面のＯＨ基とＴＭＡを反応（第１反応）させる。次に、Ｈ2Ｏガスをチャンバー内に導入して、ＯＨ基と結合したＴＭＡとＨ2Ｏを反応（第２反応）させる。次に、余剰ガスを排気した後に、第１反応と第２反応を繰り返して所望の厚みの緻密な酸化アルミニウム膜を形成する。
保護膜２の材料としては、上記のAl2O3の他、SiO2、TiO2、ZrO2、ZnO、Nb2O5、MgO、In2O3、Ta2O5、HfO2、SeO、Y2O3、SnO2等の酸化物や、AlN、TiN、ZrN等の窒化物、ZnF2、SrF2等のフッ化物が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。或いは、積層させるようにしてもよい。
保護膜２の膜厚は、用いる材料によって好ましい範囲は多少変化するが、約１ｎｍ〜３００ｎｍが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。複数の層を積層する場合は、層の合計の膜厚がこの範囲内とするのが好ましい。
保護膜２は、ワイヤ７を設けた後に形成するのが好ましい。これにより、ワイヤ７周辺のＡｇ含有層１ｃの硫化およびそれによるワイヤ７の断線を有効に低減することができる。
保護膜２は、Ａｇ含有層１ｃの表面の少なくとも一部を被覆していれば、硫化を低減する効果が得られるが、発光装置１０の光を反射するＡｇ含有層１ｃの略全面を被覆していることが好ましい。例えば、図１に示す発光装置１０のように、発光素子４が収容される凹部を有し、光反射材１が底面に露出する場合には、凹部内に露出するＡｇ含有層１ｃの略全面を被覆していることが好ましい。これにより、Ａｇ含有層１ｃによって光取出し効率を高めつつ、信頼性を高めることができる。
ここで、本発明の構成による作用について詳述する。
図３および図４に、原子層堆積法によって形成された保護膜２で被覆されたＡｇ含有層１ｃが硫化する際の概略図を示す。図３は本発明のようにＡｇ含有層１ｃが薄い場合を示す。図４に比較例としてＡｇ含有層１ｃが厚い場合を示す。
まず、Ａｇ含有層１ｃの表面のうち、図３（ａ）、図４（ａ）に示すように、上述の樹脂成形体３と光反射材１の剥離や、クラック２Ｃ等（樹脂成形体３と光反射材１の境界付近に発生している）より保護膜２が形成されていない部分において、Ａｇ含有層１ｃと、矢印で示すＳ８やＨ２Ｓ等の硫黄含有ガスとが反応し、Ａｇ含有層１ｃの硫化が始まる。上述の通り、原子層堆積法によって形成された保護膜２は硫化防止の効果が高いため、Ａｇ含有層１ｃの表面の保護膜２が形成されている部分においては、ほとんど硫化が発生しない。
この時、本発明のように、Ａｇ含有層１ｃが非常に薄い場合には、図３（ｂ）に示すように、Ａｇ含有層１ｃの表面から厚み方向に比較的速やかに硫化され、硫化銀１ｃＳが形成される。すると、以降の硫化はＡｇ含有層１ｃの横方向（面方向）に進行することとなるが、Ａｇ含有層１ｃの厚みが薄いことにより、Ａｇ含有層１ｃと硫黄含有ガスとが接触し、硫化反応が起こる部分（硫化反応部１ｃＲ）の面積が非常に小さい。これにより、硫化の進行を大幅に遅らせることができる。また、硫化が進行しにくいため、硫化銀１ｃＳ形成の際に費消されるＡｇイオンの供給、つまりＡｇ含有層１ｃ中におけるＡｇイオンの移動が少なくなる。このことで、Ａｇイオンの移動にともなうＡｇ含有層１ｃの空洞化や、空洞化により形成された空洞部１ｃＨに硫黄含有ガスが侵入することによるＡｇ含有層１ｃと硫黄含有ガスとの接触面積の拡大も低減することができる。（図３（ｃ）これにより、さらに硫化の進行が遅らせることができる。そして、硫化が進行したとしても、Ａｇ含有層１ｃの厚み自体が薄いため、硫化銀１ｃＳの厚みも薄くなり、黒化の影響が少ない。
以上のような理由により、本発明では、Ａｇ含有層１ｃの硫化による反射率低下を最小限におさえることができる。
一方、Ａｇ含有層１ｃが厚い場合には、図４（ｂ）に示すように、硫化反応はＡｇ含有層１ｃの厚み方向と面方向とに広く進行する。これは、Ａｇ含有層１ｃの厚みが厚い分、厚み方向において硫黄含有ガスと接触・反応するＡｇ含有層１ｃの面積が大きくなるため、Ａｇの硫化が活発に進行することによる。加えて、Ａｇ含有層１ｃの厚みが厚い分、存在するＡｇの量が多いため、硫化反応部１ｃＲにＡｇイオンの供給が盛んに行われる。これにより、硫化がさらに進行する。そして、Ａｇイオンの供給・移動に伴い、Ａｇ含有層１ｃに空洞部１ｃＨが多くできやすくなり、この空洞部１ｃＨに硫黄含有ガスが侵入することで、さらにＡｇの硫化が進行する。（図４（ｃ）（ｄ））以上のような理由により、Ａｇ含有層１ｃの硫化が進み、反射率が低下してしまう。
つまり、本発明のように、保護膜２をより非常に緻密なものとするため原子層堆積法により形成すること、その保護膜２に被覆されるＡｇ含有層１ｃの厚みを０．１μｍ〜０．５μｍとすることにより、光反射率と信頼性を両立した発光装置１０を実現することができる。
発光素子４
発光素子４は、任意の波長の半導体発光素子を選択することができる。例えば、青色、緑色発光の発光素子４としては、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等の窒化物系半導体やＧａＰを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる発光素子４を用いることもできる。用いる発光素子４の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。
波長変換部材を有する発光装置１０とする場合には、その波長変換部材を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、可視光領域の光だけでなく、紫外線や赤外線を出力する発光素子４とすることができる。
発光素子４は、光反射材１上に実装することが好ましい。これにより、発光装置１０の光取出し効率を向上させることができる。
発光素子４は、導電部材と電気的に接続される正負の電極を有している。これらの正負の電極は一面側に設けられていてもよく、発光素子４の上下両面に設けられていてもよい。導電部材との接続方法は特に限定されず、後述のワイヤ７によって接続されてもよく、フリップチップ実装によって接続されていてもよい。
発光素子４を発光装置１０に固定・実装する部材として、接合部材５を用いることができる。好ましい材料としては、導電性の接合部材５としては、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストや、Ａｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕなどの共晶はんだ材料、低融点金属等のろう材、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ粒子や皮膜を用いた同材料間の接合等を用いることができる。絶縁性の接合部材５としては、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物やその変性樹脂、ハイブリッド樹脂等を用いることができる。これらの樹脂を用いる場合は、発光素子４からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子４の実装面にＡｌ膜やＡｇ膜などの反射率の高い金属層や誘電体反射膜を設けることができる。
光反射材１のＡｇ含有層１ｃ上に発光素子４を実装した場合には、光取出し効率を向上させることができるため、好ましい。この場合、接合部材５と光反射材１との熱膨張率差により、発光素子４の周囲において保護膜２にクラック２Ｃが形成され、発光素子４の近傍のＡｇ含有層１ｃが硫化するおそれがある。しかし、本発明のようにＡｇ含有層１ｃの厚みを０．１〜０．５μｍと非常に薄くすることで硫化の進行が低減され、光反射率の低下を抑えることができる。
発光素子４への給電のためには、上述の接合部材５を導電性として発光素子４の電極と接合させるほか、ワイヤ７を用いることもできる。ワイヤ７は、複数の発光素子４の間をつなぐように接続することもできる。また、図１に示すように、それぞれの発光素子４ごとにリードを接続するように設けることもできる。
ワイヤ７が光反射材と接続される場合、ワイヤ７の表面にも保護膜２が設けられることが好ましい。これにより、硫化によるワイヤ７の断線を防止し、発光装置１０の信頼性を高めることができる。ワイヤ７の材料は、Ａｕ，Ａｌ，Ｃｕ等が好適に用いられるが、光反射率の高いＡｇまたはＡｇ合金であってもよい。この場合、保護膜２はワイヤ７を被覆するよう設けられることが好ましい。これにより、Ａｇのワイヤの硫化や断線を防止し、発光装置１０の信頼性を高めることができる。
基体３
本発明の発光装置１０は、基体３を有することができる。
基体３は、例えば、光反射材１を支持ないし保持・固定するための部材である。
樹脂成形体
本実施形態の発光装置１０は、基体３として樹脂成形体３を備える。樹脂成形体３は、一対の光反射材１を一体的に保持する樹脂を基材とする部材である。基体３の平面視形状は、図１に示すような略長方形の外形の他、四角形、多角形、更にそれらを組み合わせたような形状とすることができる。発光装置１０の樹脂成形部が凹部を有する場合、凹部の側壁部は、その内側面は図１Ｂに示すような底面に対して傾斜した角度で設けるほか、略垂直な角度であってもよく、段差面を有していてもよい。また、その高さや開口部の形状等についても、目的や用途に応じて適宜選択することができる。凹部の内部には光反射材１が設けられることが好ましく、本実施形態のように底面部のほか、側壁部に光反射材を備えてもよい。
樹脂成形体３の基材としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を用いることができ、特に、熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。熱硬化性樹脂としては、封止部材６に用いられる樹脂に比してガス透過性の低い樹脂が好ましく、具体的にはエポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物、ウレタン樹脂、変性ウレタン樹脂組成物などをあげることができる。このような樹脂成形体３の基材に、充填材（フィラー）としてＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２などの微粒子などを混入させることで光の透過率を調整し、発光素子からの光の約６０％以上を反射するよう、より好ましくは約９０％を反射するようにするのが好ましい。
樹脂成形体３に光反射材１を埋設した後に保護膜２を形成する場合には、埋設された部分（埋設部１１）の表面には保護膜２が形成されない。そのため、樹脂成形体３と光反射材１の間が剥離等した際には、保護膜２が形成されていない光反射材１が硫黄含有ガスと接触する状態となることがある。これにより、樹脂成形体３中に埋設されたＡｇ含有層１ｃを硫化させることができ、他の部分のＡｇ含有層１ｃが硫化することを防止することができる。
なお、基体３は、上記のような樹脂を基材とするものに限られず、セラミックやガラスや金属等の無機物で形成されてもよい。これにより、劣化等が少なく、信頼性の高い発光装置１０とすることができる。
封止部材６
本発明の発光装置１０は、封止部材６を備えていてもよい。封止部材６を発光素子４、光反射材１や保護膜２、ワイヤ７等の部材を被覆するよう設けることで、被覆した部材を塵芥や水分、更には外力などから保護することができ、発光装置１０の信頼性を高めることができる。特に、保護膜２を形成した後に封止部材６を保護膜２上に設けることで、保護膜２を保護することができるため、信頼性が高まり好ましい。
封止部材６は、どのような形状に設けられてもよい。図１のように、樹脂成形体３の凹部内を充填するよう設けられてもよいし、略半球のレンズ形状等に設けられてもよい。
封止部材６は、発光素子４からの光を透過可能な透光性を有し、且つ、それらによって劣化しにくい耐光性を有するものが好ましい。具体的な材料としては、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、フッ素樹脂組成物など、発光素子からの光を透過可能な透光性を有する絶縁樹脂組成物を挙げることができる。特にジメチルシリコーン、フェニル含有量の少ないフェニルシリコーン、フッ素系シリコーン樹脂などシロキサン骨格をベースに持つ樹脂を少なくとも１種以上含むハイブリッド樹脂等も用いることができる。
封止部材６の形成方法は、特に限定されない。封止部材６が樹脂である場合には、ポッティング（滴下）法、圧縮成型法、印刷法、トランスファモールド法、ジェットディスペンス法、スプレー塗布などを用いることができる。図１のような凹部を有する基体３の場合は、ポッティング法が好ましく、平板状の基体３を用いる場合は、圧縮成型法やトランスファモールド法が好ましい。
封止部材６の外表面の形状については特に限定されず、発光装置１０に求められる配光特性などに応じて種々選択することができる。例えば、上面を凸状レンズ形状、凹状レンズ形状、フレネルレンズ形状、粗面などとすることで、指向特性や光取出し効率を調整することができる。
封止部材６には、着色剤、光拡散剤、光反射材、各種フィラー、波長変換部材などを含有させることもできる。
波長変換部材は、発光素子４の光を波長変換させる材料である。発光素子４からの発光が青色光の場合、波長変換部材としては、アルミニウム酸化物系蛍光体の一種であるイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下、「ＹＡＧ：Ｃｅ」と呼ぶ。）が好適に用いられる。ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、その含有量によって発光素子からの青色系の光を一部吸収して補色となる黄色系の光を発するため、白色系の混色光を発する高出力な発光装置１０を、比較的簡単に形成することができる。
発光装置１０は、上記の他、種々の部材を備えることができる。例えば、保護素子８としてツェナーダイオードを搭載することができる。
実施例として、図１の発光装置と実質的に同様の構造の発光装置を製造した。具体的には、光反射材１として、Ｃｕの母材１ａの表面に、下地層として厚み１μｍのＮｉ、厚み０．０３μｍのＰｄ、厚み０．００５μｍのＡｕ、その上にＡｇ含有層を順に電気めっきにて形成した一対のリードフレーム１を用意した。Ａｇ含有層の厚みは、図５に示すように、０．１μｍから３．０μｍの間で変えたものを用意した。
次に、このようなリードフレーム１が、それぞれ埋設された基体である樹脂成形体３を形成した。なお、発光装置１０が個片化するまでは、一対のリードフレーム１が複数連結された状態のリードフレーム１に、複数の樹脂成形体３が成形された集合体の状態で各工程を経るが、便宜上、図１に示す１つの発光装置１０（単数）で説明する。
本実施例の樹脂成形体３は、熱硬化型エポキシ樹脂組成物を主成分としており、白色のＴｉＯ２など各種添加剤が含有されている。樹脂成形体３は凹部を有しており、凹部の底面に光反射材１が露出されている。その光反射材１の上に、Ａｕ−Ｓｎ共晶を接合部材５として、上面に正負の電極を備える平面視において矩形の発光素子４３つを載置し、リフロー工程、洗浄工程を経て接合した。また、導電性の銀ペーストを接合部材５として保護素子８を実装し、硬化工程をへて接合した。
次いで、Ａｕのワイヤ７を用いて、発光素子４および保護素子８と光反射材１を電気的に接続した。その後、保護膜２として原子層堆積法によりＡｌ２Ｏ３を厚さ１７．５ｎｍで形成した。次に、封止部材６として透光性のジメチルシリコーン樹脂を樹脂成形体３の凹部内に充填し、加熱硬化した。その後、リードフレーム１を切断して個片化し、目的の発光装置１０を得た。
実験１
このように製造された発光装置１０を、それぞれ複数個、温度１００℃、少なくともＳ８を１２ｐｐｍ前後含む気体中に１６８時間保管した。
図５に、試験後の発光装置の凹部付近の拡大写真を示す。各実施例と比較例についてそれぞれ、ＡとＢとして２つの発光装置の写真を示す。
図５に明らかなように、実施例１、２の発光装置はいずれも、樹脂成形体と光反射材との境界付近においてわずかに硫化し変色が発生しているものの、凹部中央付近方向には硫化はほとんど広がっていない。また、発光素子４の近傍においても、わずかに変色が見られるもののほとんど硫化が発生していない。しかし、比較例１、２、３の発光装置では、樹脂成形体３と光反射材１の境界および発光素子４の近傍において、広く硫化・変色が発生していた。
実験２
封止部材６にＹＡＧ蛍光体を含有させ、白色発光が可能な発光装置１０とした以外は実験１と実質的に同様の発光装置１０を複数個製造し、温度１００℃、少なくともＳ８を１２ｐｐｍ前後含む気体中に６７２時間保管した。
図６に、試験前の発光装置の光束、試験後の光束および試験前後での光束の割合（光束維持率）の測定結果を示す。この光束維持率が高いほど、硫化・変色が少ない。
実施例１，２の発光装置１０の光束維持率は、７７〜８０％程度であった。また、ワイヤ７の断線は発生しなかった。一方、比較例１，２の発光装置は、すべて硫化によるワイヤの断線が発生し、発光しない状態となった。比較例３の発光装置では、数個ワイヤの断線が発生し、断線しなかった発光装置の光束維持率は、５３％程度であった。比較例４の発光装置は、ワイヤの断線は発生しなかったが、光束維持率は５０％程度となった。比較例３，４の発光装置の光束維持率は、実施例１，２と比べて低い結果となった。
１０…発光装置
１…光反射材
１ａ…母材
１ｂ１…第１下地層
１ｂ２…第２下地層
１ｂ３…第３下地層
１ｃ…Ａｇ含有層
１ｃＳ…硫化銀
１ｃＲ…硫化反応部
１ｃＨ…空洞部
１１…埋設部
１２…外部端子部
１３…実装部
２…保護膜
２Ｃ…クラック
３…基体（樹脂成形体）
３１…側壁部
３２…底面部
４…発光素子
５…接合部材
６…封止部材
７…ワイヤ
８…保護素子

Claims (7)

  1. Ａｇ含有層を表面に備える光反射材と、
    前記光反射材上に形成された発光素子と、
    前記光反射材上に形成された樹脂成形体と、
    前記光反射材の表面および樹脂成形体の表面を連続して被覆する原子層堆積法によって形成された保護膜を備える発光装置であって、
    前記Ａｇ含有層の厚みが０．１μｍ〜０．５μｍであり、
    前記保護膜は、酸化膜からなる発光装置。
  2. 前記光反射材はさらに母材を有し、前記Ａｇ含有層と前記母材との間に下地層が設けられている請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記Ａｇ含有層の直下の下地層として、Ａｕの層が設けられている請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記Ａｇ含有層を形成する際に、光沢剤を用いる請求項１から３のいずれか1項に記載の発光装置。
  5. 前記母材はCu、Fe、これらの合金、あるいはクラッド材である請求項２に記載の発光装置。
  6. 前記光反射材は前記母材上に、さらにNi、Pd、Auが順に設けられている請求項２に記載の発光装置。
  7. 前記保護膜はAl2O3またはSiO2を含む請求項１に記載の発光装置。
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