JP6743487B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置に関する。

導電部材を備えたパッケージに、半導体発光素子（以下「発光素子」とも称する）が搭載されたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの発光装置が知られている。発光素子は、例えばワイヤを介してパッケージの導電部材と電気的に接合されている。ワイヤの材料としては、優れた延性を備えた金（Ａｕ）ワイヤが多く用いられている。更なる高出力化のため、金ワイヤに、反射率が高い銀（Ａｇ）をコーティングしたワイヤを用いることが検討されている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−８０９９０号公報

しかしながら、銀は硫化などにより変質して着色する場合がある。これにより、発光素子からの光が吸収されて、発光装置の光取り出し効率が低下する場合がある。

本発明の実施形態は、以下の構成を含む。
導電部材と、電極を有する発光素子と、導電部材と電極とを接続し、金及び銀を含むワイヤと、を備える発光装置であって、ワイヤは、銀を含む第１表面と、金を含む第２表面と、を有し、銀を含む第１表面は発光素子と対向する発光装置。

以上により、発光装置の光取り出し効率の低下を抑制することができる。

図１は、実施形態１に係る発光装置の一例を示す概略断面図である。 図２Ａは、ワイヤの一例を示す概略断面図である。 図２Ｂは、ワイヤの一例を示す概略断面図である。 図２Ｃは、ワイヤの一例を示す概略断面図である。 図１は、実施形態２に係る発光装置の一例を示す概略断面図である。

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半導体装置の検査方法を例示するものであって、本発明は、半導体装置の検査方法を以下に限定するものではない。

また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に、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は、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。尚、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誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。

本実施形態において、発光装置は、導電部材と、発光素子と、金及び銀を含むワイヤと、を備える。ワイヤは銀を含む第１表面と、金を含む第２表面と、を有する。そして、銀を含む第１表面は発光素子と対向している。これにより光取り出し効率のよい発光装置とすることができる。

＜実施形態１＞
実施形態１にかかる発光装置１０を図１に示す。発光装置１０は、導電部材１１と、発光素子１４と、ワイヤ１５と、を備える。導電部材１１は、正負一対の電極として機能するよう２つ（一対）設けられている。２つの導電部材１１は、成型樹脂１２によって一体的に保持されている。導電部材１１と成型樹脂１２とを合わせてパッケージとも称する。パッケージは、図１に示すように、発光素子１４が載置可能な凹部を備えていてもよい。あるいは、凹部を備えないパッケージとしてもよい。例えば、導電部材と略同じ厚みの成型樹脂によって、一対の導電部材が一体的に保持された平板状のパッケージとしてもよい。

パッケージには、発光素子１４が載置されている。図１では、２つの導電部材１１のうちの一方の導電部材１１の上面に、接合部材（図示せず）を介して接合されている。発光素子１４は、発光層を含む半導体層を備えた積層構造体１４ａと、積層構造体１４ａの上面に備えられた一対の電極１４ｂと、を有する。半導体層としては、窒化物半導体等が挙げられる。また、紫外光、青色〜緑色の可視光などの発光色の発光素子を用いることができる。

一対の導電部材１１と、一対の電極１４ｂとは、ワイヤ１５によって電気的に接続されている。ワイヤ１５は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃに示すように、銀（Ａｇ）を含む第１表面Ｓ１と、金（Ａｕ）を含む第２表面と、を備えている。そして、ワイヤ１５の第１表面Ｓ１は、発光素子１４と対向するように配置されている。つまり、ワイヤ１５の第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２とは、ワイヤの中心軸に垂直な断面における外周上に併存するよう配置される。

ワイヤ１５は、ボール部１５１と、ボール部１５１から延伸する延伸部１５２と、を備えている。ボール部１５１は、キャピラリの挿通孔に通されたワイヤ１５の先端を電気放電等によって溶融させることで形成されたボール（イニシャルボール）を、発光素子１４の電極１４ｂ上に、あるいは、導電部材１１上に圧着接続させることで形成される部分である。図１では、２本のワイヤ１５は、共に発光素子１４の電極１４ｂに形成されたボール部１５１を備える。そして、このボール部１５１は、上述のようによって溶融されるため、第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２の区別がなく、両者が混ざり合った組成で構成される表面を備えている。

延伸部１５２は、ボール部１５１から延伸される部分であり、このワイヤの延伸部１５２のうち、発光素子１４と対向する側に、Ａｇを含む第１表面Ｓ１が配置されるようにしている。発光素子１４と対向する側、とは、例えば図１に示すよう、発光素子１４の上方から、発光素子の側方にかけてループを形成するワイヤ１５の、下側を指す。

このように、発光素子１４と対向する側にＡｇを含む第１表面Ｓ１を配置することで、発光素子１４からの光を反射し易くすることができる。これにより、発光装置の光取り出し効率を向上させることができる。

発光素子１４と対向しない側、すなわち、図１に示すように発光装置１０の上面に向いた側には、ワイヤ１５延伸部１５２の第２表面Ｓ２が配置される。第２表面Ｓ２は、発光素子１４からの光が直接照射されにくい。そのため、発光素子１４からの光に対する反射率が第１表面Ｓ１より低いものを用いることができる。そのため、Ａｇよりも反射率の低いＡｕを含むことができる。

第２表面Ｓ２は、第１表面Ｓ１に比べて、後述の封止部材１３の表面に近い位置に配置されるため、封止部材１３の表面から侵入するガスの影響を受けやすい。例えば、硫黄含有ガスなどの腐食性のガスが侵入しやすい。このような腐蝕性のガスによって、Ａｇは変質し易い性質を備えているのに対し、Ａｕは影響を受けにくい。そのため、Ａｇを含む第１表面Ｓ１を、Ａｕを含む第２表面Ｓ２よりも下側に、すなわち腐蝕性ガスの影響を受けにくい位置に配置することで、Ａｇの変質を低減することができる。

以上のように、ワイヤ１５の表面を、腐蝕性ガスに対する性質が異なると共に、反射率の異なる２つの表面で構成することで、光取り出し効率の低下を抑制することができる。

第１表面Ｓ１はＡｇを含み、Ａｇ含有率が７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。また、第１表面Ｓ１は発光素子からの光に対する反射率が６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。また、第１表面Ｓ１は微量であればＡｕを含んでいても構わない。例えば３０％以下程度のＡｕを含んでいても構わない。

第２表面Ｓ２はＡｕを含み、Ａｕ含有率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。第１表面Ｓ１は微量であればＡｇを含んでいても構わない。例えば１０％以下程度のＡｇを含んでいても構わない。

また、第１表面Ｓ１、第２表面Ｓ２は、Ａｕ、Ａｇとは異なる材料を含んでいても構わない。例えば、５％程度以下のＰｄを含んでいてもよい。さらに微量成分としてＣａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｌa、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｉｒ等を含んでいてもよい。その他、不可避不純物を含んでいてもよい。

ワイヤ１５は、その断面が図２Ａ等に示すような円形である。ただし、断面が四角形、楕円形などであってもよい。

図２Ａ〜図２Ｃは、ワイヤ１５の例を示す断面図である。表面を構成する材料を異ならせるために、コア部１５ａと、その表面の一部を覆う被覆部１５ｂ（１５ｃ）と、を備えたワイヤ構造が挙げられる。図２Ａに示すワイヤは、被覆部１５ｂが第１表面Ｓ１を構成し、コア部１５ａが第２表面Ｓ２を構成する。図２Ｂに示すワイヤは、コア部１５ａが第１表面Ｓ１を構成し、被覆部１５ｂが第２表面を構成する。図２Ｃに示すワイヤは、コア部１５ａは表面を構成せず、２つの被覆部１５ｂ、１５ｃが表面を構成する。そして、一方の被覆部１５ｂが第１表面Ｓ１を構成し、他方の被覆部１５ｃが第２表面を構成する。このように２種の被覆部を備える場合は、それらが互いに重ならないようにしてもよく、あるいは、一部が重なってもよい。また、一方の被覆部がコア部の全周を被覆し、その一部を覆うように他方の被覆部を設けてもよい。

コア部は、例えば、直径が１０μｍ〜３０μｍ程度とすることができる。また、被覆部の厚みは、０．１μｍ〜１０μｍ程度とすることができる。

このように、ワイヤ１５は種々の構成とすることができるが、これらのうち、図２Ａに示すように、コア部１５ａを第２表面Ｓ２とする構成が好ましい。例えば、展性に優れたＡｕを主成分とするコア部１５ａの表面に、Ａｇを主成分とする被覆部１５ｂを設けることで、光取り出し効率に優れ、かつ、断線しにくいワイヤとすることができる。

第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２の割合、すなわち、ワイヤの断面において、ワイヤの外周における割合は、２：１〜１：２程度である。好ましくは１：１程度である。このようにワイヤの表面を、その断面において２種類の表面を構成するようにするには、例えば、ワイヤの半分をメッキ液につけるなどにより形成することができる。あるいは、ワイヤの半分をマスクしてスパッタ膜、蒸着膜を形成する方法などが挙げられる。

上述の発光素子１４、ワイヤ１５は、図１に示すように封止部材１３によって被覆することが好ましい。封止部材１３は、シリコーン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。更に、樹脂材料に、発光素子からの光を変換する蛍光体などを含有させた封止部材１３を用いることができる。

＜実施形態２＞
実施形態２にかかる発光装置２０を図３に示す。発光装置２０は、発光素子１４を複数備える。ここでは、発光素子１４が２つの場合について例示している。実施形態２では、２つの発光素子の電極１４ｂ同士を接続するワイヤ２５を備える点が実施形態１と異なる。そして、発光素子の電極１４ｂ同士を接続するワイヤ２５の第１表面Ｓ１は、複数の発光素子のうちの少なくとも１つの発光素子と対向している。詳細には、ワイヤ２５の延伸部２５２の第１表面Ｓ１が、少なくとも１つの発光素子と対向している。図２では、２つの発光素子１４の両方と、ワイヤ２５の第１表面Ｓ１が対向している。このように、導電部材１１に接続されるワイヤ１５だけでなく、発光素子の電極１４ｂ同士を接続するワイヤ２５も、Ａｇを含む第１表面Ｓ１によって効率よく光を反射することができるため、光の取り出し効率を向上させることができる。また、Ａｕを含む第２表面Ｓ２を上側に配置することで、腐蝕性ガスの影響を受けにくくすることができる。

発光素子の電極同士を接続するワイヤ２５も、図２Ａ〜図２Ｃに示す構造のワイヤを用いることができる。

本発明に係る発光装置は、ワイヤを用いた発光装置において、光取り出し効率のよい発光装置とすることができる。

１０、２０…発光装置
１１…導電部材
１２…成型樹脂
１３…封止部材
１４…発光素子
１４ａ…積層構造体
１４ｂ…電極
１５、２５…ワイヤ
１５ａ、…コア部
１５ｂ、１５ｃ…被覆部
Ｓ１…第１表面（Ａｇ含）
Ｓ２…第２表面（Ａｕ含）
１５１…ボール部
１５２、２５２…延伸部

Claims (4)

1. 導電部材と、
   電極を有する発光素子と、
   前記導電部材と、前記電極とを接続し、金及び銀を含むワイヤと、
   を備える発光装置であって、
   前記ワイヤは、銀を含む第１表面と、金を含む第２表面と、を有し、
   前記ワイヤは、前記第１表面を構成するコア部と、前記コア部の表面の一部を被覆する被覆部と、を備え、
   前記銀を含む第１表面は前記発光素子と対向する発光装置。
2. 導電部材と、
   電極を有する発光素子と、
   前記導電部材と、前記電極とを接続し、金及び銀を含むワイヤと、
   を備える発光装置であって、
   前記ワイヤは、銀を含む第１表面と、金を含む第２表面と、を有し、
   前記ワイヤは、コア部と、前記コア部の表面の一部を被覆し前記第１表面を構成する被覆部と、を備え、
   前記銀を含む第１表面は前記発光素子と対向する発光装置。
3. 導電部材と、
   電極を有する発光素子と、
   前記導電部材と、前記電極とを接続し、金及び銀を含むワイヤと、
   を備える発光装置であって、
   前記ワイヤは、銀を含む第１表面と、金を含む第２表面と、を有し、
   前記ワイヤは、コア部と、前記コア部の表面の一部を被覆する２つの被覆部を備え、前記被覆部の一方が前記第１表面を構成し、前記被覆部の他方が前記第２表面を構成し、
   前記銀を含む第１表面は前記発光素子と対向する発光装置。
4. 前記発光素子は複数であり、前記ワイヤは、前記発光素子の電極同士を接続すると共に、前記第１表面は、複数の前記発光素子のうちの少なくとも１つの前記発光素子に対向する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。

Images