JP6007637B2 - 光半導体装置、その製造方法、その製造に用いる基体およびリフレクタ成型体 - Google Patents
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Description
本発明は、基板の表面に形成された銀めっき層上に、発光ダイオードがボンディングされた光半導体装置、その製造方法、その製造に用いる基体およびリフレクタ成型体に関する。
ＬＥＤ（発光ダイオード：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が搭載された光半導体装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１に記載の光半導体装置は、成型体に青色ＬＥＤをボンディングし、青色ＬＥＤを取り囲むように成型体を立ち上げて青色ＬＥＤから発せられた光を反射する反射板とし、その中に蛍光体を含有する透明封止部を充填して青色ＬＥＤを封止したものである。
近年、このような光半導体装置が、照明や街灯等のＬＥＤ照明として採用されるようになってきた。しかしながら、実際に使用してみると、ＬＥＤの保証時間よりも短時間でＬＥＤ照明の照度が低下してしまう。これは、光半導体装置の電極に銀めっき層を形成しており、この銀めっき層が変色することに起因するものである。すなわち、透明封止部には、一般的にガスや水分の透過性が高い樹脂が使用されているため、透明封止部を透過したガスや水分により銀めっき層が腐食して変色する。特に、硫化水素ガスにより銀めっき層が硫化すると、電極が黒色に変色するため、照度の低下が顕著に表れる。
また、従来は、反射板として熱可塑性樹脂が採用されており、銀めっき層の硫化速度よりも反射板の黄変速度の方が速かったため、銀めっき層の硫化による照度低下は目立たなかった。しかしながら、最近は、反射板として熱硬化性樹脂が採用されるようになり、銀めっき層の硫化速度よりも反射板の黄変速度の方が遅くなったため、銀めっき層の硫化による照度低下が目立つようになってきた。しかも、ＬＥＤ照明がハイパワー化されると、青色ＬＥＤの発熱温度が高くなって銀めっき層の温度が上昇するため、銀めっき層の硫化が促進されてしまう。
更には、このような銀めっき層の硫化に伴う問題に鑑み、ＬＥＤ照明に採用する光半導体装置の耐硫化水素ガスの評価を規格化する動きもある。
そこで、本発明者らは、鋭意検討を行ったところ、透明封止部のガス透過性を改良するのではなく、銀めっき層を雲母膜で被覆することで、銀めっき層の硫化を効果的に抑制することができるとの知見を得た。
ただし、銀めっき層を覆う雲母膜の厚さに応じて、銀めっき層の硫化を抑制する度合いが変わるため、本発明者らは、銀めっき層の硫化を実用上十分に抑制できる雲母膜の厚さ範囲について研究を重ねた。
すなわち、本発明は、実用上十分な程度に銀めっき層の硫化を抑制することができる光半導体装置、その製造方法、その製造に用いる基体およびリフレクタ成型体を提供することを目的とする。
本発明に係る光半導体装置は、表面に銀めっき層が形成された基板と、銀めっき層上にボンディングされた発光ダイオードと、基板上であって、発光ダイオードを取り囲む位置に配置されるリフレクタと、リフレクタ内に充填されて発光ダイオードを封止する透明封止部と、銀めっき層を被覆する雲母膜とを備え、雲母膜の厚さが０．００５μｍ以上５００μｍ以下である。
この光半導体装置においては、銀めっき層が雲母膜で被覆されており、かつ、その雲母膜の膜厚が０．００５μｍ以上５００μｍ以下の範囲であるため、実用上十分な程度に銀めっき層の硫化を抑制することができる。その結果、銀めっき層が黒色化することによる光半導体装置の照度低下が抑制される。
本発明に係る基体は、表面に銀めっき層が形成された基板と、銀めっき層上にボンディングされた発光ダイオードと、基板上であって、発光ダイオードを取り囲む位置に配置されるリフレクタと、リフレクタ内に充填されて発光ダイオードを封止する透明封止部と、銀めっき層を被覆する雲母膜とを備える光半導体装置の製造に用いられる、表面に形成された銀めっき層が雲母膜で被覆された基体であって、雲母膜の厚さが０．００５μｍ以上５００μｍ以下である。
この基体においては、銀めっき層が雲母膜で被覆されており、かつ、その雲母膜の膜厚が０．００５μｍ以上５００μｍ以下の範囲であるため、光半導体装置の製造に用いることで、実用上十分な程度に銀めっき層の硫化を抑制することができ、銀めっき層が黒色化することによる光半導体装置の照度低下が抑制される。
本発明に係るリフレクタ成型体は、表面に銀めっき層が形成された基板と、銀めっき層上にボンディングされた発光ダイオードと、基板上であって、発光ダイオードを取り囲む位置に配置されるリフレクタと、リフレクタ内に充填されて発光ダイオードを封止する透明封止部と、銀めっき層を被覆する雲母膜とを備える光半導体装置の製造に用いられ、表面に形成された銀めっき層が雲母膜で被覆された基板上に、リフレクタが配置されたリフレクタ成型体であって、雲母膜の厚さが０．００５μｍ以上５００μｍ以下である。
このリフレクタ成型体においては、銀めっき層が雲母膜で被覆されており、かつ、その雲母膜の膜厚が０．００５μｍ以上５００μｍ以下の範囲であるため、光半導体装置の製造に用いることで、実用上十分な程度に銀めっき層の硫化を抑制することができ、銀めっき層が黒色化することによる光半導体装置の照度低下が抑制される。
本発明に係る光半導体装置の製造方法は、表面に銀めっき層が形成された基板と、銀めっき層上にボンディングされた発光ダイオードと、基板上であって、発光ダイオードを取り囲む位置に配置されるリフレクタと、リフレクタ内に充填されて発光ダイオードを封止する透明封止部と、銀めっき層を被覆する雲母膜とを備える光半導体装置の製造方法であって、表面に銀めっき層が形成された基板を準備する基板準備工程と、基板準備工程の後に、基板上にリフレクタを配置するリフレクタ配置工程と、リフレクタ配置工程の後に、リフレクタ内の銀めっき層上に、発光ダイオードをボンディングにより配置する発光ダイオード搭載工程と、発光ダイオード搭載工程の後に、発光ダイオードと銀めっき層とをワイヤボンディングして電気的に接続する発光ダイオード接続工程と、発光ダイオード接続工程の後に、リフレクタ内に透明封止部を充填して発光ダイオードを封止する発光ダイオード封止工程と、銀めっき層を雲母膜で被覆する銀めっき層被覆工程とを含み、雲母膜の厚さが０．００５μｍ以上５００μｍ以下である。
この光半導体装置の製造方法においては、銀めっき層被覆工程において、銀めっき層が雲母膜で被覆され、かつ、その雲母膜の膜厚が０．００５μｍ以上５００μｍ以下の範囲であるため、実用上十分な程度に銀めっき層の硫化を抑制することができ、銀めっき層が黒色化することによる光半導体装置の照度低下を大幅に抑制することができる。
なお、銀めっき層被覆工程は、リフレクタ配置工程より前におこなわれる態様や、リフレクタ配置工程の後、かつ、発光ダイオード搭載工程の前におこなわれる態様、発光ダイオード接続工程の後、かつ、発光ダイオード封止工程の前におこなわれる態様であってもよい。
本発明によれば、実用上十分な程度に銀めっき層の硫化を抑制することができる光半導体装置、その製造方法、その製造に用いる基体およびリフレクタ成型体が提供される。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、全図中、同一または相当部分には同一符号を付すこととする。
［第１の実施形態］
［第１の実施形態］
図１および図２は、第１の実施形態に係る光半導体装置１Ａを示しており、図１は光半導体装置１Ａの断面図、図２は光半導体装置１Ａの平面図である。
図１および図２に示すように、光半導体装置１Ａは、一般に「表面実装型」に分類されるものである。この光半導体装置１Ａは、基板１０と、基板１０の表面にボンディングされた青色ＬＥＤ３０と、青色ＬＥＤ３０を取り囲むように基板１０の表面に設けられたリフレクタ２０と、リフレクタ２０に充填されて青色ＬＥＤ３０を封止する透明封止樹脂（透明封止部）４０とを備えている。なお、図２では、透明封止樹脂４０の図示を省略している。
基板１０は、公知の絶縁材料によって構成された絶縁性基板である。基板１０の表面１０ａ上には、銅めっき板１２を介して、銀めっき層１４が形成されている。銀めっき層１４は、基板１０の表面に配置されて青色ＬＥＤ３０と導通される電極となっている。なお、銀めっき層１４は、銀を含むめっき層であれば如何なる組成であってもよい。例えば、銀のみをめっきすることにより銀めっき層１４を形成してもよく、ニッケル及び銀をこの順でめっきすることにより銀めっき層１４を形成してもよい。
ここで、銅めっき板１２および銀めっき層１４は、絶縁部１６において、アノードＥ１側とカソードＥ２側とが離間し、電気的に互いに絶縁されている。絶縁部１６は、図１に示すように、銅めっき板１２および銀めっき層１４のいずれも形成されてない部分である。なお、必要に応じて、絶縁部１６に公知の絶縁材料を配置することもできる。
青色ＬＥＤ３０は、カソードＥ２側の銀めっき層１４にダイボンドされており、ダイボンド材３２を介して当該銀めっき層１４と導通されている。また、青色ＬＥＤ３０は、アノードＥ１側の銀めっき層１４にワイヤボンドされており、ボンディングワイヤ３４を介して当該銀めっき層１４と導通されている。なお、アノードＥ１およびカソードＥ２は、必要に応じて交換することができる。
リフレクタ２０は、青色ＬＥＤ３０を封止するための透明封止樹脂４０を充填させるとともに、青色ＬＥＤ３０から発せられた光を光半導体装置１Ａの表面側に反射させるものである。
リフレクタ２０は、青色ＬＥＤ３０を取り囲むように基板１０の表面から立設されている。すなわち、リフレクタ２０には、青色ＬＥＤ３０を取り囲むように、基板１０の厚さ方向に立ち上がって内側に青色ＬＥＤ３０を収容する内側空間を形成し、平面視（図２参照）において円形に形成された内周面２０ａを備えている。内周面２０ａの形状は特に限定されるものではないが、光半導体装置１Ａの照度向上の観点から、基板１０から離れるに従い拡径する円錐台形状（漏斗状）に形成することが好ましい。なお、図面では、内周面２０ａの形成例として、基板１０側に位置する下部分が基板１０に対して垂直となっており、基板１０の反対側に位置する上部分が基板１０から離れるに従い拡径しているものを図示している。
リフレクタ２０は、白色顔料が含有された熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなっている。熱硬化性樹脂組成物は、リフレクタ２０の形成容易性の観点から、熱硬化前においては室温（２５℃）で加圧成型可能なものが好ましい。
熱硬化性樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂等種々のものを用いることができる。特に、エポキシ樹脂は、種々の材料に対する接着性が優れるため好ましい。
白色顔料としては、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタンまたは酸化ジルコニウムを使用することができる。これらの中でも光反射性の点から酸化チタンが好ましい。白色顔料として無機中空粒子を使用してもよい。無機中空粒子の具体例として、珪酸ソーダガラス、アルミ珪酸ガラス、硼珪酸ソーダガラス、シラス等が挙げられる。
透明封止樹脂４０は、リフレクタ２０の内周面２０ａにより形成される内側空間に充填されて、青色ＬＥＤ３０を封止するものである。この透明封止樹脂４０は、透光性を有する透明封止樹脂からなる。透明封止樹脂には、完全に透明な樹脂の他、半透明な樹脂も含まれる。透明封止樹脂としては、弾性率が室温（２５℃）において１ＭＰａ以下のものが好ましい。特に、透明性の点からシリコーン樹脂またはアクリル樹脂を採用することが好ましい。透明封止樹脂は、光を拡散する無機充填材や青色ＬＥＤ３０から発せられる青色光を励起源として白色光とする蛍光体４２を含有している。
そして、本実施形態に係る光半導体装置１Ａにおいては、リフレクタ２０内の銀めっき層１４が、雲母膜５０によって被覆されている。すなわち、リフレクタ２０内では、図３に示すように、基板厚さ方向の下から順に、銅めっき板１２、銀めっき層１４、雲母膜５０が順次積層された積層構造となっている。
雲母膜５０は、下層の銀めっき層１４を被覆することにより銀めっき層１４の硫化を抑制するものである。雲母膜５０としては、天然雲母及び合成雲母のいずれも使用することができ、天然雲母および合成雲母ならびにこれらの変性物のうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
天然雲母としては、例えば、金雲母、鉄雲母、タエニオライト、ポリイシオナイト、パラゴナイト、トベライト、キノシタライト、マーガライト、セリサイト、フェンジャイト、セラドナイト、黒雲母、レピドライト、イライト、白雲母が挙げられる。市販品として、湿式粉砕雲母（ヤマグチマイカ製、Ｙシリーズ、ＳＡシリーズ）が挙げられる。
合成雲母としては、例えば、フッ素化雲母、フッ素金雲母、カリウム四珪素雲母、ナトリウム四珪素雲母、ナトリウムヘクトライトが挙げられる。市販品として、ミクロマイカ、ソマシフ（コープケミカル（株）製、商品名「ＭＥＢ−３」）、膨潤性マイカゾル（トピー工業製、ＮＴＳ−１０、ＮＴＳ−５）が挙げられる。
合成雲母の変性物としては、例えば、市販品として、ソマシフ（コープケミカル（株）製、商品名「ＭＡＥ」）が挙げられる。
図４および図５は、合成雲母であるフッ素化雲母で構成された雲母膜５０を示しており、これらの図からわかるとおり、鱗片状の雲母素片（ナノフィラー）が、不規則に数十層ほど重なり合い、雲母膜５０には迷路のようなガスのパスルートが形成されている。
つまり、銀めっき層１４を覆う雲母膜５０が、銀めっき層１４までのパスルートを延長することで、硫化水素ガス等のガスが銀めっき層１４に到達するのを効果的に阻んでおり、そのために銀めっき層１４の硫化が有意に抑制されている。特に、フッ素化雲母は、その雲母素片の厚さＨが０．５ｎｍ以下、長さＬが１０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下とアスペクト比が高く、ガスのパスルートが長くなるため、雲母膜５０に用いることで高いガスバリア性を実現することができる。
雲母膜５０の膜厚ｄは、０．００５μｍ以上５００μｍ以下の厚さ範囲をなっている。ここで、膜厚ｄが０．００５μｍ以上である場合には、銀めっき層の硫化を抑制でき、銀めっき層の黒色化が抑制される。膜厚ｄが５００μｍ以下である場合にも、雲母膜を形成する工程（より詳しくは、後述の雲母希釈液を乾燥させる工程）において、雲母膜に亀裂が生じる事態が回避され、銀めっき層の硫化が抑制される。なお、亀裂が生じた場合には、ガスが上記のパスルートを通らずに、亀裂から直接的に銀めっき層に到達してしまうため、雲母膜の亀裂が生じた部分では硫化抑制の効果が著しく低下してしまう。
したがって、雲母膜５０の膜厚ｄは、０．００５μｍ以上５００μｍ以下の厚さ範囲に設計することで、銀めっき層１４に対し、実用上十分に高いガスバリア性を実現することができる。また、銀めっき層１４に対するガスバリア性と雲母膜５０の透明性とを両立させることができる。
以上で説明したように、光半導体装置１Ａにおいては、銀めっき層１４が雲母膜５０で被覆されており、かつ、その雲母膜５０の厚さが、０．００５μｍ以上５００μｍ以下の範囲であるため、銀めっき層１４が黒色化することによる光半導体装置１Ａの照度低下が抑制される。
次に、第１の実施形態に係る光半導体装置１Ａの製造方法について説明する。
図６は、第１の実施形態に係る光半導体装置１Ａの製造方法を示したフローチャートである。図６に示すように、光半導体装置１Ａの製造方法では、まず、基板準備工程として、表面に銅めっき板１２が配線された絶縁性の基板１０を準備するとともに（ステップＳ１０１）、銅めっき板１２の表面に銀めっき層１４を形成し、銅めっき板１２を介して銀めっき層１４が形成された基板１０を形成する（ステップＳ１０２）。
次に、リフレクタ配置工程として、青色ＬＥＤ３０が搭載されるべき領域を取り囲むように、基板１０上にリフレクタ２０を形成する（ステップＳ１０３）。そして、銀めっき層被覆工程として、リフレクタ２０内の銀めっき層１４を雲母膜５０で被覆する（ステップＳ１０４）。
銀めっき層被覆工程は、より詳しくは、雲母希釈液を塗布する工程と、その雲母希釈液を乾燥させる工程とで構成されている。
雲母希釈液を塗布する工程では、リフレクタ２０内の銀めっき層１４に雲母希釈液を塗布して、銀めっき層１４を雲母希釈液で覆う。雲母希釈液は、雲母を溶媒で希釈した液体である。水系溶媒としては、特に制限されるものではないが、例えば水、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール（以下「ＩＰＡ」と記載する。）、ジオキサン等の液体を単独または複数を混合して採用することができる。
雲母希釈液の塗布は、例えば、基板１０の表面側から、雲母希釈液をリフレクタ２０の内側空間に滴下または散布することによりおこなってもよい。このとき、少なくとも銀めっき層１４の全てが雲母希釈液で覆われるように、雲母希釈液の滴下量または散布量を調節する。
雲母希釈液を乾燥させる工程では、銀めっき層１４に塗布した雲母希釈液を乾燥させて雲母膜５０を形成する。このとき、雲母膜５０の膜厚ｄを調整し、０．００５μｍ以上５００μｍ以下の厚さ範囲とする。雲母膜５０の厚さ調整は、たとえば、雲母希釈液の濃度を変えたり、雲母希釈液の塗布量を増減したりすることで、おこなうことができる。
雲母膜５０の膜厚ｄは、０．００５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、０．０１μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以上１００μｍ以下であることが更に好ましく、０．０５μｍ以上１０μｍ以下、０．０５μｍ以上１μｍ以下であることが更に好ましい。
雲母膜５０の膜厚ｄを０．００５μｍ以上５００μｍ以下とすることで、銀めっき層１４に対するガスバリア性と雲母膜５０の透明性とを両立させることができる。この場合、雲母膜５０の膜厚ｄを０．０１μｍ以上５００μｍ以下、０．０５μｍ以上１００μｍ以下、０．０５μｍ以上１０μｍ以下、０．０５μｍ以上１μｍ以下にすることで、この効果を更に向上させることができる。
その結果、図７に示すようなリフレクタ成型体６０が形成される。このリフレクタ成型体６０は、銀めっき層１４が形成された基板１０上にリフレクタ２０が配置されたものであり、リフレクタ２０から露出する基板１０上の全面に、雲母膜５０が形成されている。すなわち、リフレクタ２０内における、銀めっき層１４の全表面領域および絶縁部１６の全域が、雲母膜５０で覆われている。
図６に戻って、銀めっき層被覆工程（ステップＳ１０４）の後、発光ダイオード搭載工程として、リフレクタ２０内の銀めっき層１４上に、青色ＬＥＤ３０をボンディングにより配置する（ステップＳ１０５）。
発光ダイオード搭載工程では、リフレクタ２０で囲まれた内側空間において、カソードＥ２側の銀めっき層１４に、青色ＬＥＤ３０をダイボンディングすることによりおこなう。これにより、青色ＬＥＤ３０がダイボンド材３２を介してカソードＥ２側の銀めっき層１４と導通されるとともに、青色ＬＥＤ３０がリフレクタ２０に取り囲まれて内側空間に収容された状態となる。
次に、発光ダイオード接続工程として、青色ＬＥＤ３０と銀めっき層１４とをワイヤボンディングして電気的に接続する（ステップＳ１０６）。
発光ダイオード接続工程では、青色ＬＥＤ３０とアノードＥ１側の銀めっき層１４とをワイヤボンディングする。このとき、銀めっき層１４を覆う雲母膜５０を突き破るようにワイヤ３４の端部３４ａを銀めっき層１４にボンディングすることで、青色ＬＥＤ３０と銀めっき層１４との導通が図られる。発明者らがおこなった実験によれば、図８に示す顕微鏡写真のとおり、ワイヤ端部３４ａが雲母膜５０を突き破って銀めっき層１４まで到達することが観察されており、かつ、青色ＬＥＤ３０と銀めっき層１４との導通が確認されている。
なお、ワイヤ３４による雲母膜５０の突き破りは、例えば、雲母膜５０の層厚を調節することや、ワイヤボンディングをおこなうボンディングヘッドの荷重を調節すること、このボンディングヘッドを振動させること等によりおこなわれる。
再度図６に戻って、発光ダイオード接続工程（ステップＳ１０６）の後、発光ダイオード封止工程として、リフレクタ２０の内周面２０ａにより形成される内側空間に、透明封止樹脂４０を充填して、青色ＬＥＤ３０が透明封止樹脂４０によって封止される（ステップＳ１０７）。
以上で説明した製造方法により、図１および図２に示した光半導体装置１Ａが作製される。
上述した第１の実施形態においては、雲母膜５０となるべき雲母希釈液をリフレクタ２０内に滴下等して、銀めっき層１４の全面を覆う雲母膜５０を容易に形成することができ、製造工程の簡便化が図られている。その上、基板１０とリフレクタ２０との間に雲母膜５０が介在していないため、基板１０とリフレクタ２０との間の高い接着性が実現されている。
［第２の実施形態］
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係る光半導体装置１Ｂについて、図９、１０を参照しつつ説明する。第２の実施形態に係る光半導体装置１Ｂは、上述した第１の実施形態に係る光半導体装置１Ａと、雲母膜の形態のみが異なり、その他の構成は同様である。
すなわち、図９に示すように、第２の実施形態に係る光半導体装置１Ｂにおいては、雲母膜５０は、リフレクタ２０内の銀めっき層１４上だけでなく、基板１０上の銀めっき層１４の全面に亘って形成されている。
以下、第２の実施形態に係る光半導体装置１Ｂの製造方法について説明する。なお、第２の実施形態に係る光半導体装置１Ｂの製造方法と相違する部分のみを説明し、同一または同様の部分の説明を省略する。
図１０は、第２の実施形態における光半導体装置１Ｂの製造方法を示したフローチャートである。
図１０に示すように、光半導体装置１Ｂの製造方法では、まず、第１の実施形態の基板準備工程と同様に、基板準備工程（ステップＳ２０１、Ｓ２０２）をおこなう。
次に、銀めっき層被覆工程として、基板１０上に形成された銀めっき層１４の全面を雲母膜５０で被覆する（ステップＳ２０３）
その結果、図１１に示すような基体７０が形成される。この基体７０では、基板１０の上面が全体的に雲母膜５０で被覆されている。すなわち、銀めっき層１４の全表面領域および絶縁部１６の全域が、雲母膜５０で覆われている。
続いて、リフレクタ形成工程（ステップＳ２０４）、発光ダイオード搭載工程（ステップＳ２０５）、発光ダイオード接続工程（ステップＳ２０６）、発光ダイオード封止工程（ステップＳ２０７）をこの順序で行う。なお、第２の実施形態におけるリフレクタ形成工程（ステップＳ２０４）、発光ダイオード搭載工程（ステップＳ２０５）、発光ダイオード接続工程（ステップＳ２０６）および発光ダイオード封止工程（ステップＳ２０７）は、第１の実施形態におけるリフレクタ形成工程（ステップＳ１０３）、発光ダイオード搭載工程（ステップＳ１０５）、発光ダイオード接続工程（ステップＳ１０６）および発光ダイオード封止工程（ステップＳ１０７）と同様である。
以上で説明した第２の実施形態の光半導体装置１Ｂにおいても、第１の実施形態の光半導体装置１Ａ同様、銀めっき層１４が雲母膜５０で被覆されており、かつ、その雲母膜５０の厚さが、０．００５μｍ以上５００μｍ以下の範囲であるため、銀めっき層１４が黒色化することによる光半導体装置１Ｂの照度低下が抑制される。
上述した第２の実施形態においては、雲母膜５０となるべき雲母希釈液を基板１０の全面に塗布するため、塗布の際にリフレクタに対する位置合わせをする必要がなく、製造工程の簡便化が図られている。また、リフレクタ成型用樹脂の溶融過程での金型からのはみ出しのため、リフレクタ２０のリフレクタ−銀界面部分にはバリが生じるが、本実施形態ではそのバリの低減が図れる。
［第３の実施形態］
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態に係る光半導体装置１Ｃについて、図１２−１４を参照しつつ説明する。第３の実施形態に係る光半導体装置１Ｃは、上述した第１の実施形態に係る光半導体装置１Ａと、基板および雲母膜の形態のみが異なり、その他の構成は同様である。
すなわち、図１２に示すように、第３の実施形態に係る光半導体装置１Ｃにおいては、銅めっき板が配線された基板１０の代わりに、リードフレーム等の導電性を有する基板１３が用いられる。アノードＥ１側の銀めっき層１４と、カソードＥ２側の銀めっき層１４との絶縁を図るために、基板１３を厚さ方向に貫く絶縁部１７が設けられている。なお、第１の実施形態および第２の実施形態においても、適宜、銅めっき板が配線された基板１０を基板１３に変更してもよい。
また、第３の実施形態に係る光半導体装置１Ｃの雲母膜５０は、リフレクタ２０内の銀めっき層１４と、銀めっき層１４上に搭載された青色ＬＥＤ３０とを一体的に覆うように形成されている。
以下、第３の実施形態に係る光半導体装置１Ｃの製造方法について説明する。なお、第３の実施形態に係る光半導体装置１Ｃの製造方法と相違する部分のみを説明し、同一または同様の部分の説明を省略する。
図１４は、第３の実施形態における光半導体装置１Ｃの製造方法を示したフローチャートである。
図１４に示すように、光半導体装置１Ｃの製造方法では、まず、基板準備工程として、導電性の基板１３を準備するとともに（ステップＳ３０１）、基板１３の表面に銀めっき層１４を形成し、銀めっき層１４が形成された基板１３を形成する（ステップＳ３０２）。
続いて、リフレクタ形成工程（ステップＳ３０３）および発光ダイオード搭載工程（ステップＳ３０４）をこの順序で行う。なお、第３の実施形態におけるリフレクタ形成工程（ステップＳ３０３）および発光ダイオード搭載工程（ステップＳ３０４）は、第１の実施形態におけるリフレクタ形成工程（ステップＳ１０３）、発光ダイオード搭載工程（ステップＳ１０５）と同様である。
次に、銀めっき層被覆工程として、図１５に示すように、リフレクタ２０内の銀めっき層１４と、銀めっき層１４上に搭載された青色ＬＥＤ３０とを一体的に雲母膜５０で被覆する（ステップＳ３０５）。
さらに、発光ダイオード接続工程（ステップＳ３０６）および発光ダイオード封止工程（ステップＳ３０７）をこの順序で行う。なお、第３の実施形態における発光ダイオード接続工程（ステップＳ３０６）および発光ダイオード封止工程（ステップＳ３０７）は、第１の実施形態における発光ダイオード接続工程（ステップＳ１０６）および発光ダイオード封止工程（ステップＳ１０７）と同様である。
なお、第３の実施形態の発光ダイオード接続工程では、青色ＬＥＤ３０とアノードＥ１側の銀メッキ層１４とをワイヤボンディングする際、青色ＬＥＤ３０及び銀メッキ層１４に被覆されている雲母膜５０を突き破るように、ワイヤ３４の両端３４ａ、３４ｂを青色ＬＥＤ３０と銀メッキ層１４とにボンディングする。それにより、青色ＬＥＤ３０と銀メッキ層１４との導通が図られる。
以上で説明した第３の実施形態の光半導体装置１Ｃにおいても、第１の実施形態の光半導体装置１Ａや第２の実施形態の光半導体装置１Ｂ同様、銀めっき層１４が雲母膜５０で被覆されており、かつ、その雲母膜５０の厚さが、０．００５μｍ以上５００μｍ以下の範囲であるため、銀めっき層１４が黒色化することによる光半導体装置１Ｃの照度低下が抑制される。
上述した第３の実施形態においては、雲母膜５０により、リフレクタ２０内の要素全てを一体的に覆うため、雲母膜５０が、効果的に銀めっき層１４の硫化を抑制する。また、本実施形態においては、リフレクタ、銀、ＬＥＤ表面に雲母膜が接する構成が可能であるため、蛍光体４２との一体化が可能であり、従来は、透明封止樹脂に混合していた蛍光体の量を減らせる、無くせる、または、蛍光体を局在化させ、濃度を濃くすることができるという利点がある。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
たとえば、光半導体装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃにボンディングする発光ダイオードとして、青色の光を発生する青色ＬＥＤ３０を採用するものとして説明したが、青色以外の光を発生する発光ダイオードを採用するものとしてもよい。
以下、銀めっき層を覆う雲母膜の膜厚と銀めっきの硫化防止との関係を明らかにするために、発明者らがおこなった実施例について具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
まず、基板としてＬＥＤリードフレーム（株式会社エノモト製 ＯＰ４）を準備し、雲母膜の厚さが異なる４つの試料Ａ〜Ｄを作製した。具体的には、上記ＬＥＤリードフレームに形成された銀めっき層上に、水膨潤性合成雲母分散液（コープケミカル（株）製、ソマシフＭＥＢ−３）を純水で希釈した雲母分散液（雲母希釈液）をマイクロピペッターで３μｌ滴下し、恒温槽またはホットプレートで７０℃で５分以上乾燥させ、さらに１５０℃で３０分間乾燥させて、雲母膜の厚さが異なる４つの試料Ａ（膜厚０．００１μｍ）、試料Ｂ（膜厚０．００５μｍ）、試料Ｃ（膜厚５００μｍ）、試料Ｄ（膜厚２０００μｍ）を得た。なお、雲母膜の厚さ調整は、各試料を作製する際の雲母希釈液の濃度を変えることによりおこなった。
各試料の雲母膜の厚さは、銀リードフレーム上の雲母膜を収束イオンビーム（ＦＩＢ）で断面加工し、走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）で観察することにより測定した。
各試料Ａ〜Ｄを、図１６に示した試験器８０により硫化ガス雰囲気に晒した。具体的には、試料８１を、密封可能なガラス瓶８２内のステンレス製金網８３上に上向きにして載置するとともに、その下方に、硫黄粉末８４（約０．５ｇ）が入れられたアルミカップ８５を配置して、８０℃で４時間だけ硫化ガス雰囲気に晒した。
そして、銀めっき層の硫化（すなわち、黒色化）の有無を、目視により確認した。
その結果は、以下の表１に示すとおりであった。
すなわち、試料Ｂ、Ｃでは、銀めっき層の硫化が確認されなかったのに対し、試料Ａ、Ｄではいずれも銀めっき層が硫化されて黒色化していた。さらに、試料Ｄでは、図１７に示すように、雲母膜に大きな亀裂（図の黒く見える部分）が確認された。
雲母膜の膜厚０．００１μｍであった試料Ａでは、雲母膜が薄すぎるために、ガスのパスルートの延長効果が十分に得られず、銀めっき層が硫化したものと考えられる。
また、雲母膜の膜厚２０００μｍであった試料Ｄでは、雲母膜は十分厚かったものの、厚すぎたために亀裂が生じ、その亀裂の部分からガスが浸入し、銀めっき層が硫化されたと考えられる。
一方、雲母膜の膜厚が０．００５μｍ以上５００μｍ以下の範囲であった試料Ｂ、Ｃでは、その膜厚が適切な範囲であったために、銀めっき層の硫化が効果的に抑制されたものと考えられる。
すなわち、以上の結果から、銀めっき層を覆う雲母膜の厚さを０．００５μｍ以上５００μｍ以下の範囲にすることで、銀めっき層の硫化が実用上十分に抑えられることは明らかである。
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…光半導体装置、１０、１３…基板、１２…銅めっき板、１４…銀めっき層、２０…リフレクタ、３０…青色ＬＥＤ（青色発光ダイオード）、３２…ダイボンド材、３４…ボンディングワイヤ、４０…透明封止樹脂、４２…蛍光体、５０…雲母膜、６０…リフレクタ成型体、７０…基体。
Claims (9)
- 表面に銀めっき層が形成された基板と、
前記銀めっき層上にボンディングされた発光ダイオードと、
前記基板上であって、前記発光ダイオードを取り囲む位置に配置されるリフレクタと、
前記リフレクタ内に充填されて前記発光ダイオードを封止する透明封止部と、
前記銀めっき層を被覆する雲母膜と
を備え、
前記雲母膜の厚さが０．００５μｍ以上５００μｍ以下（但し、０．１μｍ〜５．０μｍを除く）である、光半導体装置。 - 表面に銀めっき層が形成された基板と、
前記銀めっき層上にボンディングされた発光ダイオードと、
前記基板上であって、前記発光ダイオードを取り囲む位置に配置されるリフレクタと、
前記リフレクタ内に充填されて前記発光ダイオードを封止する透明封止部と、
前記銀めっき層を被覆する雲母膜と
を備える光半導体装置の製造に用いられる、
表面に形成された前記銀めっき層が前記雲母膜で被覆された基体であって、
前記雲母膜の厚さが０．００５μｍ以上５００μｍ以下（但し、０．１μｍ〜５．０μｍを除く）である、基体。 - 表面に銀めっき層が形成された基板と、
前記銀めっき層上にボンディングされた発光ダイオードと、
前記基板上であって、前記発光ダイオードを取り囲む位置に配置されるリフレクタと、
前記リフレクタ内に充填されて前記発光ダイオードを封止する透明封止部と、
前記銀めっき層を被覆する雲母膜と
を備える光半導体装置の製造に用いられ、
表面に形成された前記銀めっき層が前記雲母膜で被覆された基板上に、前記リフレクタが配置されたリフレクタ成型体であって、
前記雲母膜の厚さが０．００５μｍ以上５００μｍ以下（但し、０．１μｍ〜５．０μｍを除く）である、リフレクタ成型体。 - 表面に銀めっき層が形成された基板と、
前記銀めっき層上にボンディングされた発光ダイオードと、
前記基板上であって、前記発光ダイオードを取り囲む位置に配置されるリフレクタと、
前記リフレクタ内に充填されて前記発光ダイオードを封止する透明封止部と、
前記銀めっき層を被覆する雲母膜と
を備える光半導体装置の製造方法であって、
表面に銀めっき層が形成された基板を準備する基板準備工程と、
前記基板準備工程の後に、前記基板上に前記リフレクタを配置するリフレクタ配置工程と、
前記リフレクタ配置工程の後に、前記リフレクタ内の前記銀めっき層上に、前記発光ダイオードをボンディングにより配置する発光ダイオード搭載工程と、
前記発光ダイオード搭載工程の後に、前記発光ダイオードと前記銀めっき層とをワイヤボンディングして電気的に接続する発光ダイオード接続工程と、
前記発光ダイオード接続工程の後に、前記リフレクタ内に透明封止部を充填して前記発光ダイオードを封止する発光ダイオード封止工程と、
前記銀めっき層を雲母膜で被覆する銀めっき層被覆工程とを含み、
前記雲母膜の厚さが０．００５μｍ以上５００μｍ以下（但し、０．１μｍ〜５．０μｍを除く）である、光半導体装置の製造方法。 - 前記銀めっき層被覆工程が、前記リフレクタ配置工程より前におこなわれる、請求項４に記載の光半導体装置の製造方法。
- 前記銀めっき層被覆工程が、前記リフレクタ配置工程の後、かつ、前記発光ダイオード搭載工程の前におこなわれる、請求項４に記載の光半導体装置の製造方法。
- 前記銀めっき層被覆工程が、前記発光ダイオード接続工程の後、かつ、前記発光ダイオード封止工程の前におこなわれる、請求項４に記載の光半導体装置の製造方法。
- 表面に銀めっき層が形成された基板と、
前記銀めっき層上にボンディングされた発光ダイオードと、
前記基板上であって、前記発光ダイオードを取り囲む位置に配置されるリフレクタと、
前記リフレクタ内に充填されて前記発光ダイオードを封止する透明封止部と、
前記銀めっき層を被覆する雲母膜と
を備える光半導体装置の製造方法であって、
表面に銀めっき層が形成された基板を準備する基板準備工程と、
前記基板準備工程の後に、前記基板上に前記リフレクタを配置するリフレクタ配置工程と、
前記リフレクタ配置工程の後に、前記リフレクタ内の前記銀めっき層上に、前記発光ダイオードをボンディングにより配置する発光ダイオード搭載工程と、
前記発光ダイオード搭載工程の後に、前記発光ダイオードと前記銀めっき層とをワイヤボンディングして電気的に接続する発光ダイオード接続工程と、
前記発光ダイオード接続工程の後に、前記リフレクタ内に透明封止部を充填して前記発光ダイオードを封止する発光ダイオード封止工程と、
前記銀めっき層を雲母膜で被覆する銀めっき層被覆工程とを含み、
前記雲母膜の厚さが０．００５μｍ以上５００μｍ以下であり、
前記銀めっき層被覆工程が、前記リフレクタ配置工程より前におこなわれ、
前記発光ダイオード接続工程の際、ワイヤ端部で前記雲母膜を突き破って、前記発光ダイオードと前記銀めっき層とを導通させる、光半導体装置の製造方法。 - 表面に銀めっき層が形成された基板と、
前記銀めっき層上にボンディングされた発光ダイオードと、
前記基板上であって、前記発光ダイオードを取り囲む位置に配置されるリフレクタと、
前記リフレクタ内に充填されて前記発光ダイオードを封止する透明封止部と、
前記銀めっき層を被覆する雲母膜と
を備える光半導体装置の製造方法であって、
表面に銀めっき層が形成された基板を準備する基板準備工程と、
前記基板準備工程の後に、前記基板上に前記リフレクタを配置するリフレクタ配置工程と、
前記リフレクタ配置工程の後に、前記リフレクタ内の前記銀めっき層上に、前記発光ダイオードをボンディングにより配置する発光ダイオード搭載工程と、
前記発光ダイオード搭載工程の後に、前記発光ダイオードと前記銀めっき層とをワイヤボンディングして電気的に接続する発光ダイオード接続工程と、
前記発光ダイオード接続工程の後に、前記リフレクタ内に透明封止部を充填して前記発光ダイオードを封止する発光ダイオード封止工程と、
前記銀めっき層を雲母膜で被覆する銀めっき層被覆工程とを含み、
前記雲母膜の厚さが０．００５μｍ以上５００μｍ以下であり、
前記銀めっき層被覆工程が、前記リフレクタ配置工程の後、かつ、前記発光ダイオード搭載工程の前におこなわれ、
前記発光ダイオード接続工程の際、ワイヤ端部で前記雲母膜を突き破って、前記発光ダイオードと前記銀めっき層とを導通させる、光半導体装置の製造方法。
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