光デバイス、発光デバイス、及び傾斜機能材の製造方法
【課題】金属電極の腐食を防止するとともに、耐光性を向上する傾斜機能材の作製、及びこれを用いた発光デバイスを提供することである。
【解決手段】一方の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、他方の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、一方の面側から他方の面側に向かって前記シロキサン化合物と前記ポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化していることを特徴とする傾斜機能材、及びこれを用いた発光デバイスを提供する。
【解決手段】一方の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、他方の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、一方の面側から他方の面側に向かって前記シロキサン化合物と前記ポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化していることを特徴とする傾斜機能材、及びこれを用いた発光デバイスを提供する。
【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傾斜機能材で封止する発光デバイスに関する。
【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発光ダイオード（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１参照）。
【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２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
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Ａｇ電極を経時的に腐食して黒変させる。
【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、金属電極の腐食を防止する傾斜機能材と、この傾斜機能材を用いて形成した発光デバイスを提供することにある。
【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。
本発明に係る光デバイスは、金属電極を有する光デバイスにおいて、前記金属電極が、前記金属電極に接する面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、前記金属電極に接する面と反対の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、前記金属電極に接する面側から前記反対の面側に向かって前記シロキサン化合物と前記ポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化していることを特徴とする傾斜機能材で形成された封止層で覆われていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、光デバイスの電極の耐腐食性を向上させるとともに、光デバイスの耐光性を向上することができる。
【００１０】
また、前記シロキサン化合物は、テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン：（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシランをモル比３０〜６０：３０〜６０：１で混合した化合物であり、前記ポリシロキサン化合物は、ジエトキシジメチルシラン：テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシランをモル比７８〜１５６：１：１で混合した化合物であることを特徴とする。
【００１１】
また、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う封止層と、を備える発光デバイスであって、前記封止層は、前記金属電極に接する面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、前記金属電極に接する面と反対の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、前記金属電極に接する面側から前記反対の面側に向かって前記シロキサン化合物と前記ポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化している傾斜機能材で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、発光デバイス等の電極の耐腐食性を確実に向上させるとともに、発光デバイスの耐光性を確実に向上することができる。また、電極腐食防止剤と封止材が傾斜機能材として一体となっているため、密着性も向上することができる。
【００１３】
また、前記シロキサン化合物は、テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン：（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシランをモル比３０〜６０：３０〜６０：１で混合した化合物であり、前記ポリシロキサン化合物は、ジエトキシジメチルシラン：テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシランをモル比７８〜１５６：１：１で混合した化合物であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る傾斜機能材の製造方法は、テトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を金属電極上に塗布する電極腐食防止剤塗布工程と、テトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を前記電極腐食防止剤上に塗布する封止材塗布工程と、前記電極腐食防止剤と前記封止材とを同時に硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする。
これにより、電極腐食防止剤と封止材による傾斜機能材を形成することができる。
【００１５】
また、前記硬化工程において、マイクロ波を照射することを特徴とする。
これにより、硬化時間を短縮でき、傾斜機能材の形成工程時間を短縮することができる。
【００１６】
また、前記電極腐食防止剤塗布工程において、前記電極腐食防止剤を０．５μｍ〜６μｍの厚さで塗布することを特徴とする。
これにより、耐腐食性を保ちつつ、クラック等の発生を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成により、電極を備える光デバイスの電極の腐食を防止することができる。さらに、発光デバイスにおいて、耐光性、耐腐食性を有する高信頼性の発光デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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ための概略断面図である。
【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ための概略断面図である。
【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ための概略断面図である。
【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形成する工程を示すための概略断面図である。
【図６】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７】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ための概略断面図である。
【図８】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９】本発明の発光デバイスの断面観察図である。
【図１０】比較用発光デバイスの断面観察図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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ための概略断面図であり、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。
【００２０】
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、金属電極４、５を覆う傾斜機能材で形成される封止層９と、を備えている。
【００２１】
封止層９は、金属電極４、５に接する面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止層を有し、金属電極４、５に接する面と反対の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、金属電極４、５に接する面側から反対の面側に向かってシロキサン化合物とポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化している傾斜機能材で形成されている。
【００２２】
すなわち、本実施形態の傾斜機能材は、一方の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、他方の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、一方の面側から他方の面側に向かって前記シロキサン化合物と前記ポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化している材料である。
【００２３】
また、傾斜機能層９は、さらに、硬化剤、或いは、硬化触媒を含有してもよい。これにより、確実に硬化させることができる。
【００２４】
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。
【００２５】
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などからなる金属電極４、５が形成する。
【００２６】
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。
【００２７】
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も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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図３は、金属電極４、５を覆う電極腐食防止剤８を塗布する工程（電極腐食防止剤塗布工程）を示す図である。
【００３４】
電極腐食防止剤８は、テトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含むものである。また、これらの加水分解物、及び、これらが結合したシロキサン結合化合物を含有してもよい。電極腐食防止剤８は、後述する傾斜機能材の金属電極４側の材料となる。
【００３５】
本実施形態では、テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン：（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシラン：水：酢酸＝５０：５０：１：１７５：５（モル比）で混合物を用いる。この混合物を、８０℃で２０分間攪拌したものを室温まで自然冷却させる。その後、体積比１：２のエタノールとヘキサンの溶媒で５倍に希釈する。その後、スプレー法、ディップ法、刷毛塗布法等により金属電極４上に塗布する。その後、８０℃で５分間加熱し、脱溶媒させる。
【００３６】
電極腐食防止剤８の層の厚さは、０．５〜６μｍで形成する。また電極腐食防止剤８の層の厚さは、好ましくは１〜２μｍであるとよい。電極腐食防止剤８の層は、０．５μｍより薄い場合、耐腐食性を確保できない。また、電極腐食防止剤８の層が厚いほうが耐腐食性は向上するが、電極腐食防止剤８の層が数十μｍの厚さの場合は、乾燥時や、封止層９の硬化時にクラックが発生し、クラック部から腐食が起こる。そのため、電極腐食防止剤の層の厚さは６μｍ以下に形成するとよい。
【００３７】
なお、上記の混合比は一例であり、例えば、（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシランのモル比を１としたとき、テトラエトキシシランのモル比は３０〜６０、メチルトリエトキシシランのモル比は３０〜６０でもよい。また、水のモル比は、１７５〜３５０、酢酸のモル比は２〜１０でよい。また、水は加熱後に適宜追加していってもよい。
【００３８】
図４は、電極腐食防止剤８、光半導体素子６上に封止材を塗布し（封止材塗布工程）、傾斜機能材を形成する工程（傾斜機能材形成工程）を示す図である。
【００３９】
封止材は、テトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含むものである。また、これらの加水分解物、及び、これらが結合したシロキサン結合化合物を含有してもよい。
【００４０】
本実施形態では、傾斜機能材は、ジエトキシジメチルシラン：テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン：水：酢酸＝７８：１：１：１２３０：８（モル比）の混合物で形成する。この混合物を、８０℃で２２時間攪拌した後、更に、１５０℃で６時間攪拌する。その後、硬化触媒を滴下し、１５０℃で２時間加熱する。このとき、電極腐食防止剤８と同時に、固化させる。
【００４１】
傾斜機能材は電極腐食防止剤８と同時に固化させるため、電極腐食防止剤８と封止材との界面が形成されず、傾斜膜が形成される。
【００４２】
これにより、一方の面側（金属電極４、５に接する面側）にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、他方の面側（金属電極４、５に接する面と反対の面側）にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、一方の面側から他方の面側に向かってシロキサン化合物とポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化している傾斜機能材を形成することができる。
【００４３】
すなわち傾斜機能材は、一方の面側から他方の面側に向かって、電極腐食防止剤８を構成する組成物の割合が段階的又は連続的に少なくなっていき、封止材を構成する組成物の割合が段階的又は連続的に多くなっていくものである。
【００４４】
なお、シラン剤の混合比は一例であり、これに限定されるものではない。また、触媒として、酢酸を用いた例を示したが、塩酸等の他の酸触媒、及び、塩基触媒を用いてもよい。例えば、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシランのモル比を１としたとき、ジエトキシジメチルシランのモル比を７８〜１５６にしてもよい。また、水のモル比は適宜変更してもよく、酢酸のモル比は水のモル比に合わせて変更してもよい。
【００４５】
また、傾斜機能材は、ジエトキシジメチルシラン：テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン＝７８：１：１（モル比）の混合物を、８０℃２０分攪拌した後、マイクロ波を５００Ｗで２０分照射し、更に、１５０℃で６時間攪拌して形成したものでもよい。なお、マイクロ波を用いないで形成する場合と同様に水、酢酸を適宜加える。また、酢酸の量は水の量に合わせて変更することができる。
【００４６】
マイクロ波を照射することにより、封止層９の形成時間が短縮できる。本実施例では、５００Ｗで２０分照射する条件でおこなったが、攪拌する容量や、照射状態に応じて、照射時間やエネルギーを適切に変更することで、所望の傾斜機能材が得られる。
【００４７】
また、傾斜機能材は硬化剤、或いは、硬化触媒を含有してもよい。これにより、確実に硬化させることができる。硬化触媒としては、オクチル酸錫、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンマーカプチド、ジブチルチンチオカルボキシレート、ジブチルチンジマレエート、ジブチルチンオキサイド、モノブチルチンオキサイド、ジオクチルチンチオカルボキシレート、ジオクチルチンマーカプチド等の有機錫化合物、オクテン酸鉛等の有機鉛化合物、フェニル水銀プロピオン酸塩等の有機水銀化合物、有機アンチモン化合物、カリウム、ナトリウム、カルシウム、鉄、マグネシウム、水銀、ニッケル、コバルト、亜鉛、アルミニウム、錫、バナジウム、チタン等のカルボン酸塩、ジブチルチンアミン−２−エチルヘキソエート等の如きアミン塩、ならびに他の酸性触媒および塩基性触媒等が挙げられる。
【００４８】
なお、特に限定されないが、硬化触媒としては有機錫化合物が好ましい。これら触媒を特定の有機ポリシロキサンに対し、例えば０．００１〜５重量％配合することができる。
【００４９】
また、傾斜機能材は透明であるが、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。
【００５０】
ここまで、１つの発光デバイスの構造を説明したが、本実施形態に係る発明を実施する際には、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。
【００５１】
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〜図８に示す構造でもよい。図５〜図８は本発明の発光デバイスの別の実施形態を示す概略断面図である。
【００５２】
図５、図６は本発明の発光デバイスの別の実施形態を示す概略断面図である。
図５は本発明の発光デバイスの別の実施形態における電極腐食防止剤塗布工程を示す概略断面図である。
【００５３】
図５において、図４と異なる点は、電極腐食防止剤８が、金属電極４、５上だけでなく、反射部材２全体も覆っている点である。
【００５４】
本発明で形成する電極腐食防止剤は透明体であり、透過率もよい。そのため、反射部材２を電極腐食防止剤８が覆っていても良い。このように構成することで、ウェハ単位での製造時に、容易に電極腐食防止剤８を形成することが可能になる。
【００５５】
図６は、図５に示した電極腐食防止剤塗布工程を行った発光デバイスである。このとき、図６には、反射部材２の基板３と接する面と反対の面上に一部電極腐食防止剤が形成されている。これは、発光デバイス１の性能を妨げる要因にはならないため、剥離等により、必ずしも除去する必要はない。この場合、マスク等により電極腐食防止剤８の塗布領域を調整しなくてもよいため、電極腐食防止剤塗布工程を簡略化することができる。
【００５６】
図７、８は本発明の発光デバイスの別の実施形態を示す概略断面図である。
図７は本発明の発光デバイスの別の実施形態における電極腐食防止剤塗布工程を示す概略断面図である。
【００５７】
図７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である金属電極１４、１５と、金属電極１４、１５を覆う電極腐食防止剤８とから構成されている。
【００５８】
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と金属電極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と金属電極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。
【００５９】
電極腐食防止剤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。
【００６０】
なお、本実施形態においても、電極腐食防止剤８に金属電極１４、１５が覆われていればよく、金属電極１４、１５の腐食を防止することができる。
【００６１】
図８は、図７に示した電極腐食防止剤塗布工程を行った発光デバイスである。
図８に示すように、傾斜機能材によって凹形状内を封止されている発光デバイス１が形成される。図６と同様に、基板３の外部電極を形成する面と反対の面上に一部電極腐食防止剤８が形成されている。これは、発光デバイス１の性能を妨げる要因にはならないため、剥離等により、必ずしも除去する必要はない。
【００６２】
図９は、本実施形態により作製した発光デバイスの断面観察図である。また、図１０は、比較用に作製した従来の発光デバイスの断面観察図である。
【００６３】
図９に示す発光デバイスは、基板３に多層の反射膜１６が形成され、更に傾斜機能材からなる封止層９が形成されているものである。ここで、封止層９において、反射膜１６側の面が電極腐食防止剤で構成され、図示しない反対の面、すなわち図中の縞模様が表れている方の面が封止材で構成されている。
【００６４】
図１０に示す従来の発光デバイスは、基板３に多層の反射膜１６が形成され、プリコート層８があり、更にシリコーン樹脂１７を塗布し、硬化させたものである。
【００６５】
図９に示すように、封止層９において、電極腐食防止剤と封止材との界面が、反射膜１６の周辺部１８で不明りょうとなっている。そのため、本実施形態により、傾斜膜を有する傾斜機能材からなる封止層９が形成されていることが確認できる。
【００６６】
一方、図１０では、プリコート層８とシリコーン樹脂１７との界面が明りょうに現れていることが確認できる。図９においては、封止層９においてこのような界面が表れていない。
【００６７】
［耐腐食性試験］
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。
【００６８】
本発明における発光デバイス１と、光半導体素子６が実装された基板３上に直接、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用意し、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。
【００６９】
【表１】
【００７０】
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に示すように、ＫＥＲ２５００を用いた発光デバイスでは、黒変していたのに対し、本発明における発光デバイスでは、変色がなかった。
【００７１】
［透過性試験］
本発明の電極腐食防止剤を石英ガラス上に塗布し、８０℃で５分間放置して脱溶媒させた電極腐食防止剤に、本発明の封止材を１．５ｍｍの厚みとなるように塗布し、１５０℃で２時間放置した試料と、市販シリコーン樹脂（ＫＥＲ２５００；信越シリコーン）を石英ガラス上に１．５ｍｍ厚に塗布し、硬化させた試料とを作製した。これらの試料の波長４５０ｎｍにおける透過率を、石英ガラスをブランク（対照）として測定した。結果を表２に示す。
【００７２】
【表２】
【００７３】
表２中の○は「透過率９０％以上」を示し、×は「透過率９０％未満」を示すものである。
【００７４】
［耐光性試験］
透過性試験と同様の試料を作製し、波長４５０ｎｍにおける透過率を測定した。紫外線ロングライフカーボンアークランプを用いて、１００時間紫外線を照射した後、再度、波長４５０ｎｍにおける透過率を測定し、変化率を求めた。結果を表２に示す。
【００７５】
表２中の○は「変化率１０％未満」を示し、×は「変化率１０％以上」を示すものである。
【００７６】
表１、表２に示した通り、本発明による傾斜機能材からなる封止層を備える発光デバイスで、腐食性に優れるとともに、耐光性の効果を確認できた。
【００７７】
また、本発明の傾斜機能材は、発光デバイス以外の電極を有する光デバイスに用いることができる。このとき、本発明の傾斜機能材で形成した封止層により電極を覆うことで、電極を腐食から保護することができる。
【符号の説明】
【００７８】
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 電極腐食防止剤
９ 封止層
１１、１２ 外部電極
１３ 貫通電極
１４、１５ 金属電極
１６ 反射膜
１７ シリコーン樹脂
【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傾斜機能材で封止する発光デバイスに関する。
【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発光ダイオード（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１参照）。
【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２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
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Ａｇ電極を経時的に腐食して黒変させる。
【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、金属電極の腐食を防止する傾斜機能材と、この傾斜機能材を用いて形成した発光デバイスを提供することにある。
【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。
本発明に係る光デバイスは、金属電極を有する光デバイスにおいて、前記金属電極が、前記金属電極に接する面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、前記金属電極に接する面と反対の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、前記金属電極に接する面側から前記反対の面側に向かって前記シロキサン化合物と前記ポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化していることを特徴とする傾斜機能材で形成された封止層で覆われていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、光デバイスの電極の耐腐食性を向上させるとともに、光デバイスの耐光性を向上することができる。
【００１０】
また、前記シロキサン化合物は、テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン：（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシランをモル比３０〜６０：３０〜６０：１で混合した化合物であり、前記ポリシロキサン化合物は、ジエトキシジメチルシラン：テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシランをモル比７８〜１５６：１：１で混合した化合物であることを特徴とする。
【００１１】
また、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う封止層と、を備える発光デバイスであって、前記封止層は、前記金属電極に接する面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、前記金属電極に接する面と反対の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、前記金属電極に接する面側から前記反対の面側に向かって前記シロキサン化合物と前記ポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化している傾斜機能材で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、発光デバイス等の電極の耐腐食性を確実に向上させるとともに、発光デバイスの耐光性を確実に向上することができる。また、電極腐食防止剤と封止材が傾斜機能材として一体となっているため、密着性も向上することができる。
【００１３】
また、前記シロキサン化合物は、テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン：（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシランをモル比３０〜６０：３０〜６０：１で混合した化合物であり、前記ポリシロキサン化合物は、ジエトキシジメチルシラン：テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシランをモル比７８〜１５６：１：１で混合した化合物であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る傾斜機能材の製造方法は、テトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を金属電極上に塗布する電極腐食防止剤塗布工程と、テトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を前記電極腐食防止剤上に塗布する封止材塗布工程と、前記電極腐食防止剤と前記封止材とを同時に硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする。
これにより、電極腐食防止剤と封止材による傾斜機能材を形成することができる。
【００１５】
また、前記硬化工程において、マイクロ波を照射することを特徴とする。
これにより、硬化時間を短縮でき、傾斜機能材の形成工程時間を短縮することができる。
【００１６】
また、前記電極腐食防止剤塗布工程において、前記電極腐食防止剤を０．５μｍ〜６μｍの厚さで塗布することを特徴とする。
これにより、耐腐食性を保ちつつ、クラック等の発生を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成により、電極を備える光デバイスの電極の腐食を防止することができる。さらに、発光デバイスにおいて、耐光性、耐腐食性を有する高信頼性の発光デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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ための概略断面図である。
【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ための概略断面図である。
【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ための概略断面図である。
【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形成する工程を示すための概略断面図である。
【図６】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７】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ための概略断面図である。
【図８】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９】本発明の発光デバイスの断面観察図である。
【図１０】比較用発光デバイスの断面観察図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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ための概略断面図であり、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。
【００２０】
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、金属電極４、５を覆う傾斜機能材で形成される封止層９と、を備えている。
【００２１】
封止層９は、金属電極４、５に接する面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止層を有し、金属電極４、５に接する面と反対の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、金属電極４、５に接する面側から反対の面側に向かってシロキサン化合物とポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化している傾斜機能材で形成されている。
【００２２】
すなわち、本実施形態の傾斜機能材は、一方の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、他方の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、一方の面側から他方の面側に向かって前記シロキサン化合物と前記ポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化している材料である。
【００２３】
また、傾斜機能層９は、さらに、硬化剤、或いは、硬化触媒を含有してもよい。これにより、確実に硬化させることができる。
【００２４】
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。
【００２５】
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などからなる金属電極４、５が形成する。
【００２６】
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。
【００２７】
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も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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図３は、金属電極４、５を覆う電極腐食防止剤８を塗布する工程（電極腐食防止剤塗布工程）を示す図である。
【００３４】
電極腐食防止剤８は、テトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含むものである。また、これらの加水分解物、及び、これらが結合したシロキサン結合化合物を含有してもよい。電極腐食防止剤８は、後述する傾斜機能材の金属電極４側の材料となる。
【００３５】
本実施形態では、テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン：（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシラン：水：酢酸＝５０：５０：１：１７５：５（モル比）で混合物を用いる。この混合物を、８０℃で２０分間攪拌したものを室温まで自然冷却させる。その後、体積比１：２のエタノールとヘキサンの溶媒で５倍に希釈する。その後、スプレー法、ディップ法、刷毛塗布法等により金属電極４上に塗布する。その後、８０℃で５分間加熱し、脱溶媒させる。
【００３６】
電極腐食防止剤８の層の厚さは、０．５〜６μｍで形成する。また電極腐食防止剤８の層の厚さは、好ましくは１〜２μｍであるとよい。電極腐食防止剤８の層は、０．５μｍより薄い場合、耐腐食性を確保できない。また、電極腐食防止剤８の層が厚いほうが耐腐食性は向上するが、電極腐食防止剤８の層が数十μｍの厚さの場合は、乾燥時や、封止層９の硬化時にクラックが発生し、クラック部から腐食が起こる。そのため、電極腐食防止剤の層の厚さは６μｍ以下に形成するとよい。
【００３７】
なお、上記の混合比は一例であり、例えば、（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシランのモル比を１としたとき、テトラエトキシシランのモル比は３０〜６０、メチルトリエトキシシランのモル比は３０〜６０でもよい。また、水のモル比は、１７５〜３５０、酢酸のモル比は２〜１０でよい。また、水は加熱後に適宜追加していってもよい。
【００３８】
図４は、電極腐食防止剤８、光半導体素子６上に封止材を塗布し（封止材塗布工程）、傾斜機能材を形成する工程（傾斜機能材形成工程）を示す図である。
【００３９】
封止材は、テトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含むものである。また、これらの加水分解物、及び、これらが結合したシロキサン結合化合物を含有してもよい。
【００４０】
本実施形態では、傾斜機能材は、ジエトキシジメチルシラン：テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン：水：酢酸＝７８：１：１：１２３０：８（モル比）の混合物で形成する。この混合物を、８０℃で２２時間攪拌した後、更に、１５０℃で６時間攪拌する。その後、硬化触媒を滴下し、１５０℃で２時間加熱する。このとき、電極腐食防止剤８と同時に、固化させる。
【００４１】
傾斜機能材は電極腐食防止剤８と同時に固化させるため、電極腐食防止剤８と封止材との界面が形成されず、傾斜膜が形成される。
【００４２】
これにより、一方の面側（金属電極４、５に接する面側）にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、他方の面側（金属電極４、５に接する面と反対の面側）にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、一方の面側から他方の面側に向かってシロキサン化合物とポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化している傾斜機能材を形成することができる。
【００４３】
すなわち傾斜機能材は、一方の面側から他方の面側に向かって、電極腐食防止剤８を構成する組成物の割合が段階的又は連続的に少なくなっていき、封止材を構成する組成物の割合が段階的又は連続的に多くなっていくものである。
【００４４】
なお、シラン剤の混合比は一例であり、これに限定されるものではない。また、触媒として、酢酸を用いた例を示したが、塩酸等の他の酸触媒、及び、塩基触媒を用いてもよい。例えば、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシランのモル比を１としたとき、ジエトキシジメチルシランのモル比を７８〜１５６にしてもよい。また、水のモル比は適宜変更してもよく、酢酸のモル比は水のモル比に合わせて変更してもよい。
【００４５】
また、傾斜機能材は、ジエトキシジメチルシラン：テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン＝７８：１：１（モル比）の混合物を、８０℃２０分攪拌した後、マイクロ波を５００Ｗで２０分照射し、更に、１５０℃で６時間攪拌して形成したものでもよい。なお、マイクロ波を用いないで形成する場合と同様に水、酢酸を適宜加える。また、酢酸の量は水の量に合わせて変更することができる。
【００４６】
マイクロ波を照射することにより、封止層９の形成時間が短縮できる。本実施例では、５００Ｗで２０分照射する条件でおこなったが、攪拌する容量や、照射状態に応じて、照射時間やエネルギーを適切に変更することで、所望の傾斜機能材が得られる。
【００４７】
また、傾斜機能材は硬化剤、或いは、硬化触媒を含有してもよい。これにより、確実に硬化させることができる。硬化触媒としては、オクチル酸錫、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンマーカプチド、ジブチルチンチオカルボキシレート、ジブチルチンジマレエート、ジブチルチンオキサイド、モノブチルチンオキサイド、ジオクチルチンチオカルボキシレート、ジオクチルチンマーカプチド等の有機錫化合物、オクテン酸鉛等の有機鉛化合物、フェニル水銀プロピオン酸塩等の有機水銀化合物、有機アンチモン化合物、カリウム、ナトリウム、カルシウム、鉄、マグネシウム、水銀、ニッケル、コバルト、亜鉛、アルミニウム、錫、バナジウム、チタン等のカルボン酸塩、ジブチルチンアミン−２−エチルヘキソエート等の如きアミン塩、ならびに他の酸性触媒および塩基性触媒等が挙げられる。
【００４８】
なお、特に限定されないが、硬化触媒としては有機錫化合物が好ましい。これら触媒を特定の有機ポリシロキサンに対し、例えば０．００１〜５重量％配合することができる。
【００４９】
また、傾斜機能材は透明であるが、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。
【００５０】
ここまで、１つの発光デバイスの構造を説明したが、本実施形態に係る発明を実施する際には、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。
【００５１】
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〜図８に示す構造でもよい。図５〜図８は本発明の発光デバイスの別の実施形態を示す概略断面図である。
【００５２】
図５、図６は本発明の発光デバイスの別の実施形態を示す概略断面図である。
図５は本発明の発光デバイスの別の実施形態における電極腐食防止剤塗布工程を示す概略断面図である。
【００５３】
図５において、図４と異なる点は、電極腐食防止剤８が、金属電極４、５上だけでなく、反射部材２全体も覆っている点である。
【００５４】
本発明で形成する電極腐食防止剤は透明体であり、透過率もよい。そのため、反射部材２を電極腐食防止剤８が覆っていても良い。このように構成することで、ウェハ単位での製造時に、容易に電極腐食防止剤８を形成することが可能になる。
【００５５】
図６は、図５に示した電極腐食防止剤塗布工程を行った発光デバイスである。このとき、図６には、反射部材２の基板３と接する面と反対の面上に一部電極腐食防止剤が形成されている。これは、発光デバイス１の性能を妨げる要因にはならないため、剥離等により、必ずしも除去する必要はない。この場合、マスク等により電極腐食防止剤８の塗布領域を調整しなくてもよいため、電極腐食防止剤塗布工程を簡略化することができる。
【００５６】
図７、８は本発明の発光デバイスの別の実施形態を示す概略断面図である。
図７は本発明の発光デバイスの別の実施形態における電極腐食防止剤塗布工程を示す概略断面図である。
【００５７】
図７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である金属電極１４、１５と、金属電極１４、１５を覆う電極腐食防止剤８とから構成されている。
【００５８】
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と金属電極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と金属電極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。
【００５９】
電極腐食防止剤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。
【００６０】
なお、本実施形態においても、電極腐食防止剤８に金属電極１４、１５が覆われていればよく、金属電極１４、１５の腐食を防止することができる。
【００６１】
図８は、図７に示した電極腐食防止剤塗布工程を行った発光デバイスである。
図８に示すように、傾斜機能材によって凹形状内を封止されている発光デバイス１が形成される。図６と同様に、基板３の外部電極を形成する面と反対の面上に一部電極腐食防止剤８が形成されている。これは、発光デバイス１の性能を妨げる要因にはならないため、剥離等により、必ずしも除去する必要はない。
【００６２】
図９は、本実施形態により作製した発光デバイスの断面観察図である。また、図１０は、比較用に作製した従来の発光デバイスの断面観察図である。
【００６３】
図９に示す発光デバイスは、基板３に多層の反射膜１６が形成され、更に傾斜機能材からなる封止層９が形成されているものである。ここで、封止層９において、反射膜１６側の面が電極腐食防止剤で構成され、図示しない反対の面、すなわち図中の縞模様が表れている方の面が封止材で構成されている。
【００６４】
図１０に示す従来の発光デバイスは、基板３に多層の反射膜１６が形成され、プリコート層８があり、更にシリコーン樹脂１７を塗布し、硬化させたものである。
【００６５】
図９に示すように、封止層９において、電極腐食防止剤と封止材との界面が、反射膜１６の周辺部１８で不明りょうとなっている。そのため、本実施形態により、傾斜膜を有する傾斜機能材からなる封止層９が形成されていることが確認できる。
【００６６】
一方、図１０では、プリコート層８とシリコーン樹脂１７との界面が明りょうに現れていることが確認できる。図９においては、封止層９においてこのような界面が表れていない。
【００６７】
［耐腐食性試験］
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。
【００６８】
本発明における発光デバイス１と、光半導体素子６が実装された基板３上に直接、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用意し、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。
【００６９】
【表１】
【００７０】
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に示すように、ＫＥＲ２５００を用いた発光デバイスでは、黒変していたのに対し、本発明における発光デバイスでは、変色がなかった。
【００７１】
［透過性試験］
本発明の電極腐食防止剤を石英ガラス上に塗布し、８０℃で５分間放置して脱溶媒させた電極腐食防止剤に、本発明の封止材を１．５ｍｍの厚みとなるように塗布し、１５０℃で２時間放置した試料と、市販シリコーン樹脂（ＫＥＲ２５００；信越シリコーン）を石英ガラス上に１．５ｍｍ厚に塗布し、硬化させた試料とを作製した。これらの試料の波長４５０ｎｍにおける透過率を、石英ガラスをブランク（対照）として測定した。結果を表２に示す。
【００７２】
【表２】
【００７３】
表２中の○は「透過率９０％以上」を示し、×は「透過率９０％未満」を示すものである。
【００７４】
［耐光性試験］
透過性試験と同様の試料を作製し、波長４５０ｎｍにおける透過率を測定した。紫外線ロングライフカーボンアークランプを用いて、１００時間紫外線を照射した後、再度、波長４５０ｎｍにおける透過率を測定し、変化率を求めた。結果を表２に示す。
【００７５】
表２中の○は「変化率１０％未満」を示し、×は「変化率１０％以上」を示すものである。
【００７６】
表１、表２に示した通り、本発明による傾斜機能材からなる封止層を備える発光デバイスで、腐食性に優れるとともに、耐光性の効果を確認できた。
【００７７】
また、本発明の傾斜機能材は、発光デバイス以外の電極を有する光デバイスに用いることができる。このとき、本発明の傾斜機能材で形成した封止層により電極を覆うことで、電極を腐食から保護することができる。
【符号の説明】
【００７８】
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 電極腐食防止剤
９ 封止層
１１、１２ 外部電極
１３ 貫通電極
１４、１５ 金属電極
１６ 反射膜
１７ シリコーン樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属電極を有する光デバイスにおいて、
前記金属電極は、前記金属電極に接する面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、前記金属電極に接する面と反対の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、前記金属電極に接する面側から前記反対の面側に向かって前記シロキサン化合物と前記ポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化していることを特徴とする傾斜機能材で形成された封止層で覆われていることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記シロキサン化合物は、テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン：（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシランをモル比３０〜６０：３０〜６０：１で混合した化合物であり、
前記ポリシロキサン化合物は、ジエトキシジメチルシラン：テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシランをモル比７８〜１５６：１：１で混合した化合物であることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
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う封止層と、を備える発光デバイスにおいて、
前記封止層は、前記金属電極に接する面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、前記金属電極に接する面と反対の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、前記金属電極に接する面側から前記反対の面側に向かって前記シロキサン化合物と前記ポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化している傾斜機能材で形成されていることを特徴とする発光デバイス。
【請求項４】
前記シロキサン化合物は、テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン：（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシランをモル比３０〜６０：３０〜６０：１で混合した化合物であり、
前記ポリシロキサン化合物は、ジエトキシジメチルシラン：テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシランをモル比７８〜１５６：１：１で混合した化合物であることを特徴とする請求項３に記載の発光デバイス。
【請求項５】
テトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を金属電極上に塗布する電極腐食防止剤塗布工程と、
テトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を前記電極腐食防止剤上に塗布する封止材塗布工程と、
前記電極腐食防止剤と前記封止材とを同時に硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする傾斜機能材の製造方法。
【請求項６】
前記硬化工程において、マイクロ波を照射することを特徴とする請求項５に記載の傾斜機能材の製造方法。
【請求項７】
前記電極腐食防止剤塗布工程において、前記電極腐食防止剤を０．５μｍ〜６μｍの厚さで塗布することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の傾斜機能材の製造方法。
【請求項１】
金属電極を有する光デバイスにおいて、
前記金属電極は、前記金属電極に接する面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、前記金属電極に接する面と反対の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、前記金属電極に接する面側から前記反対の面側に向かって前記シロキサン化合物と前記ポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化していることを特徴とする傾斜機能材で形成された封止層で覆われていることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記シロキサン化合物は、テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン：（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシランをモル比３０〜６０：３０〜６０：１で混合した化合物であり、
前記ポリシロキサン化合物は、ジエトキシジメチルシラン：テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシランをモル比７８〜１５６：１：１で混合した化合物であることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
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う封止層と、を備える発光デバイスにおいて、
前記封止層は、前記金属電極に接する面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を有し、前記金属電極に接する面と反対の面側にテトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を有するとともに、前記金属電極に接する面側から前記反対の面側に向かって前記シロキサン化合物と前記ポリシロキサン化合物との組成比が傾斜的に変化している傾斜機能材で形成されていることを特徴とする発光デバイス。
【請求項４】
前記シロキサン化合物は、テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシラン：（３−メルカプトプロピル）トリエトキシシランをモル比３０〜６０：３０〜６０：１で混合した化合物であり、
前記ポリシロキサン化合物は、ジエトキシジメチルシラン：テトラエトキシシラン：メチルトリエトキシシランをモル比７８〜１５６：１：１で混合した化合物であることを特徴とする請求項３に記載の発光デバイス。
【請求項５】
テトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、（３−メルカプトプロピル）トリアルコキシシランからなるシロキサン化合物を含む電極腐食防止剤を金属電極上に塗布する電極腐食防止剤塗布工程と、
テトラアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ジアルコキシジメチルシランからなるポリシロキサン化合物を含む封止材を前記電極腐食防止剤上に塗布する封止材塗布工程と、
前記電極腐食防止剤と前記封止材とを同時に硬化させる硬化工程とを備えることを特徴とする傾斜機能材の製造方法。
【請求項６】
前記硬化工程において、マイクロ波を照射することを特徴とする請求項５に記載の傾斜機能材の製造方法。
【請求項７】
前記電極腐食防止剤塗布工程において、前記電極腐食防止剤を０．５μｍ〜６μｍの厚さで塗布することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の傾斜機能材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１５６３８４（Ｐ２０１２−１５６３８４Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４４５（Ｐ２０１１−１５４４５）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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