発光装置
【課題】従来の保護膜とは異なる手段により、硫黄含有ガスによる導電部材の劣化を抑制することができる発光装置を提供する。
【解決手段】本発明の発光装置(100)は、導電部材(10)と、前記導電部材に接続された発光素子(20)と、前記導電部材の一部及び前記発光素子を封止する封止部材(30)と、を備え、前記封止部材(30)は、その母材中に、第１粒子(41)と、前記第１粒子に付着した、該第１粒子とは異なる物質の第２粒子(42)と、を含み、前記第２粒子(42)は、カリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、マンガン、亜鉛、鉄、銅、ニッケル、銀、ジルコニウム、コバルト、クロム、鉛、バリウムから選択される少なくとも１種の元素の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含むことを特徴とする。
【解決手段】本発明の発光装置(100)は、導電部材(10)と、前記導電部材に接続された発光素子(20)と、前記導電部材の一部及び前記発光素子を封止する封止部材(30)と、を備え、前記封止部材(30)は、その母材中に、第１粒子(41)と、前記第１粒子に付着した、該第１粒子とは異なる物質の第２粒子(42)と、を含み、前記第２粒子(42)は、カリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、マンガン、亜鉛、鉄、銅、ニッケル、銀、ジルコニウム、コバルト、クロム、鉛、バリウムから選択される少なくとも１種の元素の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、より詳細には導電部材に接続された発光素子を備える発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子を光源とする発光装置において、光の取り出し効率を高めるため、リードフレーム等の導電部材に光反射率の高い鍍金が施されているが、この鍍金が空気中の硫黄含有ガスによって、変色する等、劣化する問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、例えば特許文献１には、一対の金属電極と、一対の金属電極に電気的に接続された光半導体チップと、光半導体チップと金属電極の一部を封止する透光性樹脂と、を備え、透光性樹脂は、ポリチオール系硬化剤で硬化したエポキシ樹脂であり、透光性樹脂と接する金属電極の表面の一部または全部に硫化物の生成を抑制する保護膜が設けられている発光ダイオードが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０９９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された発光ダイオードであっても、保護膜を透過する硫黄含有ガスが存在するため、金属電極の劣化を完全に防止するのは困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、従来の保護膜とは異なる手段により、硫黄含有ガスによる導電部材の劣化を抑制することができる発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、導電部材と、前記導電部材に接続された発光素子と、前記導電部材の一部及び前記発光素子を封止する封止部材と、を備え、前記封止部材は、その母材中に、第１粒子と、前記第１粒子に付着した、該第１粒子とは異なる物質の第２粒子と、を含み、前記第２粒子は、カリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、マンガン、亜鉛、鉄、銅、ニッケル、銀、ジルコニウム、コバルト、クロム、鉛、バリウムから選択される少なくとも１種の元素の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る別の発光装置は、導電部材と、前記導電部材に接続された発光素子と、前記導電部材の一部及び前記発光素子を封止する封止部材と、を備え、前記封止部材は、その母材中に、亜鉛の水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含む粒子を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発光装置によれば、封止部材に添加された、硫黄と反応しやすい物質の粒子（第２粒子）が、空気中の硫黄含有ガスと優先的に反応することによって、導電部材の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る発光装置の概略上面図（ａ）と、そのＡ−Ａ断面における概略断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに限定しない。特に、以下に記載されている構成要素の寸法、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く、単なる説明例にすぎない。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誇張していることがある。
【００１２】
＜実施の形態１＞
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に示す例の発光装置１００は、導電部材１０と、導電部材１０に接続された発光素子２０と、導電部材１０の一部及び発光素子２０を封止する封止部材３０と、を備えている。
【００１３】
より詳細には、発光装置１００の基体６０は、上面が開口し内側壁と底面を有する凹部が形成されたパッケージである。導電部材１０は、基体６０に一体的に保持された正負一対のリードフレームであって、その表面の一部が基体６０の凹部の底面の一部を構成している。導電部材１０の表面には、発光素子からの出射光に対して光反射性の高い金属の鍍金が施されている。発光素子２０は、基体６０の凹部の底面に接着剤で接着され、導電部材１０にワイヤ５０で電気的に接続されている。封止部材３０は、基体６０の凹部内に充填され、発光素子２０及びワイヤ５０を被覆している。
【００１４】
そして、封止部材３０は、その母材中に、第１粒子４１と、この第１粒子に付着した、第１粒子とは異なる物質の第２粒子４２と、を含んでいる。第２粒子４２は、カリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、マンガン、亜鉛、鉄、銅、ニッケル、銀、ジルコニウム、コバルト、クロム、鉛、バリウム（以下、これらの元素をまとめて「元素群Ｇ」と称する。）から選択される少なくとも１種の元素の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含むものである。具体的には、例えば、塩基性炭酸亜鉛（ZnCO3・Zn(OH)2）などの塩基性炭酸塩が挙げられる。
【００１５】
ここで、導電部材の表層に形成される鍍金や光反射膜に好適な材料として、銀、アルミニウム、ロジウムなどが挙げられる。なかでも、銀は、可視波長域の広い範囲において、９５％以上の高い光反射率を有する。しかし、銀は、硫黄と比較的反応しやすく、硫化すると黒く変色する欠点がある。例えば、鉄や銅を母材とし、それに銀の鍍金が施されたリードフレームを考えると、銀は、硫黄含有ガスの中でも、特に硫化水素を含む雰囲気下で硫化しやすく、鉄や銅は、硫黄酸化物（特に二酸化硫黄）を含む雰囲気下で硫化しやすい。空気中など、硫化水素と硫黄酸化物が含まれるガス雰囲気下においては、まず表層の銀の鍍金が硫化し、次いで、或いは並行して、より深層の母材への硫化反応が進行する。
【００１６】
そこで、導電部材上にガスバリア性の高い保護膜を別途設けることで、硫黄含有ガスの導電部材への到達を抑制するのが、上記従来の手段である。これに対して、本発明では、導電部材の一部及び発光素子を封止する封止部材に、上記のような第２粒子を予め添加しておく。これにより、封止部材中の第２粒子が、硫黄含有ガスと優先的に反応するため、硫黄含有ガスの導電部材への到達を抑制することができる。また、これは、封止部材に粒子を添加することで済む、比較的容易且つ安価な手段である。さらに、保護膜を別途設ける従来の手段とは全く異なるため、従来の手段と組み合わせることができ、それにより導電部材の劣化を更に抑制することもできる。
【００１７】
特に、図１（ｂ）に示すように、第２粒子４２は、第１粒子４１に付着した状態で封止部材３０中に存在していることが好ましい。このような第２粒子４２は、後述するような第１粒子４１の表面処理により形成され、その後封止部材３０に添加されることで設けられる。第２粒子４２が第１粒子４１に付着した状態で封止部材３０に添加されることで、第２粒子４２の凝集が抑制され、第２粒子４２単体で添加される場合に比べて、第２粒子４２が封止部材３０中で小さく分かれて設けられやすい。したがって、添加量が同等であっても、第２粒子４２の表面積を大きくすることができ、硫黄含有ガスと効率良く反応させることができる。ひいては、より少ない添加量で導電部材１０の劣化を抑制できるため、高い光取り出し効率を維持することができる。
【００１８】
第２粒子４２の第１粒子４１への付着形態は、第１粒子４１の表面の略全域を被包してもよいが、図１（ｂ）に示すように、第１粒子４１の表面の一部に付着していることが好ましい。これにより、第２粒子４２の表面積を大きくしやすく、硫黄含有ガスと効率良く反応させやすい。また、第１粒子４１の表面の一部が第２粒子４２から露出され、第１粒子４１に光が入射しやすく、第１粒子４１が持つ光学的機能を活かしやすい。なお、封止部材３０中に存在する第２粒子４２の全てが第１粒子４１に付着していてもよいし、第１粒子４１に付着した第２粒子４２と、単体で存在する第２粒子４２と、が混ざっていてもよい。
【００１９】
第２粒子４２の第１粒子４１への付着は、次のような方法で実現できる。まず、純水に第１粒子４１を分散させ、上記元素群Ｇの酸化物、硫酸化物、硝酸化物から選択される少なくとも１種類の水溶性化合物を添加して攪拌する。次に、この懸濁液に、水酸化ナトリウム、炭酸水素アンモニウムから選択される塩基を滴下することで、ｐＨを７．０以上１１．５以下の範囲に調整する。最後に、生成される沈殿物に対して、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩などを行えばよい。このような方法によれば、第２粒子４２の粒径を制御しやすく、第２粒子４２を小さく分かれさせて第１粒子４１に付着させることができる。このほか、噴霧装置で第２粒子４２を第１粒子４１に噴きつけて付着させてもよい。
【００２０】
第２粒子４２は、その粒径が小さいほど、添加量に対する表面積の比が大きくなり、硫黄含有ガスと効率良く反応させることができる。また、第２粒子４２の粒径は、第１粒子４１の粒径より小さいほうが良い。具体的には、第２粒子４２の粒径は、第１粒子４１の粒径に依存するが、例えば２．５ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは０．０５μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。なお、第１粒子４１の粒径は、例えば５ｎｍ以上２００μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上２０μｍ以下とする。
【００２１】
また、第２粒子４２は、その添加量が多いほど、硫黄含有ガスによる導電部材１０の劣化抑制効果を高められる。但し、第２粒子４２の添加量は、粒子の添加による封止部材３０の粘度や光取り出し効率の変化を考慮して決めるとよい。具体的には、第２粒子４２が付着した第１粒子４１、若しくは第２粒子４２単体の添加量は、封止部材３０の母材の重量に対して、例えば１ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下、好ましくは５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下とする。
【００２２】
第２粒子４２は、封止部材３０中に添加されても光の取り出し効率を維持しやすい、白色の物質であることが好ましい。また、第２粒子４２は、硫化した後も封止部材３０中に残存する。このため、第２粒子４２は、硫黄含有ガスと反応して白色の硫化物を生成する物質が、光の取り出し効率を維持しやすく、好ましい。特に、上記元素群Ｇの中で、亜鉛は、白色の化合物を生成しやすく、また硫化後も白色である。このため、第２粒子４２は、亜鉛の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含むことが好ましい。
【００２３】
第２粒子４２は、上記元素群Ｇの酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を複数種類含んでいてもよい。例えば、第２粒子４２が、硫化後に白色になる第１物質と、硫化後に黒色又は有色になるが第１物質よりも硫黄との反応性が高い第２物質と、を含むものであることで、導電部材１０の劣化抑制と光取り出し効率の維持との均衡を図ることができる。この場合、第１物質の粒子が第２物質の粒子の後に設けられる等して、第１物質の粒子が、第２物質の粒子の上に付着若しくは第２物質の粒子の表面を被包して設けられていると、なお良い。
【００２４】
また、図１（ｂ）に示す例では、第２粒子４２が、基体６０の凹部底面側に沈降する等して、封止部材３０中の導電部材１０側に偏在している。言い換えれば、封止部材３０中の表面側に、該封止部材の母材がその殆どを占める層状の母材領域が存在する。この場合、まずその母材領域の母材自体が有するガスバリア性を活かして硫黄含有ガスの深層への透過を抑制しながら、更に導電部材１０側に偏在する第２粒子４２によって、母材領域を透過してきた硫黄含有ガスの導電部材１０への到達を抑制できる。したがって、硫黄含有ガスによる導電部材１０の劣化を効率良く抑制することができる。また逆に、第２粒子４２が封止部材３０中の表面側に偏在している場合は、その表面側に偏在する第２粒子４２によって、硫黄含有ガスの深層への透過を抑制しやすく、また第２粒子４２による遮光を低減して導電部材１０の鍍金や光反射膜の光学的機能を活かしやすい。さらに、第２粒子４２が封止部材３０中の略全域に亘って分散している場合は、前述の２つの偏在形態の中間的で均衡の取れた特性を得ることができる。
【００２５】
＜実施の形態２＞
図２は、実施の形態２に係る発光装置の概略断面図である。図２に示す例の発光装置２００の基体６０は、その上面に配線電極である導電部材１０を備える配線基板である。基体６０の上面には、枠体が設けられている。発光素子２０は、その枠体内において、基体６０の導電部材１０に導電性接着剤５５で接着されている。枠体内の導電部材１０は、その最上層に、発光素子２０からの出射光に対して光反射性の高い金属の光反射膜を有している。封止部材３０は、枠体内に充填されて発光素子２０を封止し、その外表面が凸曲面に成形されている。
【００２６】
そして、封止部材３０は、その母材中に、第２粒子４２を含有している。第２粒子４２は、上記元素群Ｇから選択される少なくとも１種の元素の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含むものである。特に、第２粒子４２は、上記塩基性炭酸亜鉛のように、亜鉛の水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含む粒子とすることが好ましい。当然ながら、第２粒子４２は、それ単体で封止部材に添加されても、硫黄含有ガスの導電部材への到達を抑制する効果を奏する。また、図２に示すように、本実施形態の第２粒子４２は、封止部材３０中で略均等に分散している。
【００２７】
第２粒子４２の単体は、次のような方法で得られる。まず、上記元素群Ｇの酸化物、硫酸化物、硝酸化物から選択される少なくとも１種類の水溶性化合物を純水に添加して攪拌する。次に、この懸濁液に、水酸化ナトリウム、炭酸水素アンモニウムから選択される塩基を滴下することでｐＨを７．０以上１１．５以下の範囲に調整する。最後に、生成される沈殿物に対して、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩などを行えばよい。
【００２８】
以下、本発明の発光装置の各構成要素について説明する。
【００２９】
（導電部材１０）
導電部材は、発光素子に接続されて導電可能な金属部材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、又はこれらの合金、燐青銅、鉄入り銅などで形成されたリードフレームや配線電極が挙げられる。また、その表層に、銀、アルミニウム、ロジウム、金、銅、又はこれらの合金などの鍍金や光反射膜が設けられていてもよい。
【００３０】
（発光素子２０）
発光素子は、発光ダイオードや半導体レーザ等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ているものであればよい。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、緑色〜赤色発光のガリウム砒素系、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ている発光素子の場合、その実装形態は、各電極がワイヤで導電部材と接続されるフェイスアップ実装でもよいし、各電極が導電性接着剤で導電部材と接続されるフェイスダウン（フリップチップ）実装でもよい。このほか、正負一対の電極が互いに反対の面に各々設けられている対向電極構造の発光素子でもよい。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。
【００３１】
（封止部材３０）
封止部材は、発光素子やワイヤ、導電部材の一部を、封止して、塵芥や水分、外力などから保護する部材である。封止部材の母材は、発光素子から出射される光を透過可能な材料（好ましくは透過率７０％以上）で形成されていればよい。具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフタルアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂が挙げられる。ガラスでもよい。なかでも、シリコーン樹脂は、エポキシ樹脂などに比べ、耐熱性や耐光性に優れる反面、ガスバリア性が低い。したがって、そのガスバリア性を第２粒子の添加により補填することで、より好適に利用することができる。封止部材の外表面は、凸、凹レンズなどの各種レンズ形状や、光を散乱させる凹凸面に成形することで、配光特性を調整することができる。
【００３２】
（第１粒子４１）
封止部材は、その母材中に、種々の機能を持つ粒子が添加されていてもよい。第１粒子は、充填剤又は蛍光体の粒子を用いることができる。特に、充填剤は、発光装置の発光波長への影響が小さいため、好ましい。充填剤は、光拡散剤や着色剤などを用いることができる。具体的には、シリカ、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、カーボンブラックなどが挙げられる。充填剤の粒子の形状は、破砕状でも球状でもよい。また、中空又は多孔質のものでもよい。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（ＹＡＧ）や、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（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）などが挙げられる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光（例えば白色系）を出射する発光装置や、紫外光の一次光に励起されて可視波長の二次光を出射する発光装置とすることができる。
【００３３】
（ワイヤ５０、導電性接着剤５５）
ワイヤは、金、銅、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、熱抵抗などに優れる金線が好ましい。導電性接着剤は、銀、金、金−錫などのバンプやペーストを用いることができる。封止部材への第２粒子の添加によって、このようなワイヤや導電性接着剤の硫黄含有ガスによる劣化を抑制することもできる。
【００３４】
（基体６０）
基体は、発光素子が載置される台座となる部材である。基体は、導電部材の一部を底面に含む凹部を備えたパッケージの形態、凹部（側壁）を備えない基板の形態、又は枠体が設けられた基板の形態であってよい。封止部材の一部が基体の凹部や枠体に被覆されることで、封止部材への硫黄含有ガスの侵入を抑制しやすくすることができる。パッケージや枠体の材料は、ポリフタルアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などの母材中に、上述と同様の充填剤が添加されたものが挙げられる。第２粒子は、このようなパッケージや枠体に添加されてもよい。基板は、ガラスエポキシ、ガラス、セラミックス、アルミニウムなどで形成することができる。このほか、砲弾型ＬＥＤのように、リードフレームなどの導電部材が基体を兼ねてもよい。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
【００３６】
＜実施例１＞
実施例１の発光装置は、実施の形態１に係る発光装置１００の一例であって、外形が縦１．０ｍｍ、横２．８ｍｍ、奥行き（高さ）０．８ｍｍの側面発光（サイドビュー）式の表面実装型ＬＥＤである。基体６０は、その略中央に深さ０．３ｍｍの凹部を備えたパッケージであって、弾性率が６０００ＭＰａ、常温（２５℃）での線膨張係数が６０×１０−６／Ｋ程度のポリフタルアミド樹脂により形成されている。導電部材１０は、表面に銀の鍍金が施された銅合金製のリードフレームであって、その一部がパッケージの凹部底面に露出し且つパッケージの外側面に延出している。このような基体６０は、金型内に、導電部材１０を設置して、パッケージの構成材料を注入し硬化させることで形成される。発光素子２０は、サファイア基板上に、窒化物半導体のｎ型層、活性層、ｐ型層が順次積層された、青色（中心波長約４６０ｎｍ）発光可能な、縦２９０μｍ×横５００μｍの発光ダイオードチップである。この発光素子２０は、基体６０の凹部内において、一方（負極側）の導電部材１０上に透光性エポキシ樹脂である接着剤で接着され、その各電極が金のワイヤ５０により正負両極の導電部材１０と各々接続されている。封止部材３０は、基体６０の凹部内に、発光素子２０及びワイヤ５０を被覆するように充填されている。このような封止部材３０は、該封止部材の構成材料をポッティングにより基体６０の凹部内に注入し硬化させることで形成される。封止部材３０の母材は、粘度が４Ｐａ・ｓ、常温（２５℃）での線膨張係数が３００×１０−６／Ｋ程度、水蒸気透過性が１５０ｇ／ｍ２・ｄａｙ（０．９ｍｍ厚、試験環境 ４０℃／９０％ＲＨ）のシリコーン樹脂である。
【００３７】
そして、実施例１の発光装置は、封止部材３０内に、平均粒径６．８μｍのシリカの第１粒子４１の表面に、粒径０．１μｍ〜２μｍ程度の塩基性炭酸亜鉛の第２粒子４２が付着した粒子を含んでいる。この粒子は、純水にシリカを分散させ、硝酸亜鉛六水和物を、それに由来する亜鉛がシリカの重量に対して２ｗｔ％となるように添加して攪拌し、その懸濁液に炭酸水素アンモニウムを滴下してｐＨを７．８に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。なお、この粒子は、封止部材３０の母材の重量に対して１０ｗｔ％添加され、封止部材３０中の略全域に亘って分散している。
【００３８】
以下、実施例２〜９及び比較例１，２の発光装置における、封止部材に添加される粒子を除く構成は、実施例１の発光装置と同様であるため、説明を省略する。なお、以下全ての実施例、比較例において、封止部材３０への粒子の添加量は、封止部材３０の母材の重量に対して１０ｗｔ％である。
【００３９】
＜実施例２，３＞
実施例２，３の発光装置は、封止部材への塩基性炭酸亜鉛の第２粒子４２の添加量を実施例１より増やしたものである。実施例２，３の発光装置では、それぞれ、硝酸亜鉛六水和物を、それに由来する亜鉛がシリカの重量に対して５ｗｔ％、１０ｗｔ％となるように添加している。
【００４０】
＜実施例４＞
実施例４の発光装置の封止部材は、実施例１の第２粒子４２が付着した第１粒子４１に替えて、塩基性炭酸亜鉛の単体の第２粒子４２が添加されたものである。この粒子は、硝酸亜鉛六水和物を、それに由来する亜鉛が純水の重量に対して２ｗｔ％となるように添加した水溶液に、炭酸水素アンモニウムを滴下してｐＨを６．８に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。
【００４１】
＜比較例１＞
比較例１の発光装置の封止部材は、実施例１と同様のシリカの第１粒子４１のみが添加されたものである。
【００４２】
次に、実施例１乃至４の発光装置における導電部材の劣化抑制効果を硫化試験により検証する。この硫化試験は、発光装置を硫化水素と二酸化硫黄の混合ガス雰囲気内に放置することで行われる。より具体的には、オートクレーブ中に、発光装置と硫化ナトリウム六水和物を入れて、１００℃に加熱し、２４時間放置する。
【００４３】
硫化試験の結果を、以下の表１に示す。なお、相対光束維持率は、比較例の発光装置における硫化試験前後の光束維持率を１．０００として、それと各実施例の発光装置における硫化試験前後の光束維持率を対比したときの相対値である。この相対光束維持率が高いほど、導電部材の劣化抑制効果が高いことを示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１に示すように、実施例１〜４の発光装置の相対光束維持率は１．０００より大きくなっており、第２粒子４２の添加により硫黄含有ガスによる導電部材の劣化を抑制できることがわかる。なお、実施例１〜４の発光装置は第２粒子４２が添加されても高い初期光束値を維持しており、特に実施例１〜３の発光装置の初期光束値は実施例４の発光装置のそれより更に高い。このように、第２粒子４２が第１粒子４１に付着した状態で添加される場合には、硫黄含有ガスによる導電部材の劣化を抑制し且つ高い光束値を維持しやすい。
【００４６】
＜実施例５＞
実施例５の発光装置は、実施例１の第１粒子４１を平均粒径８．０μｍのＹＡＧの蛍光体に替え、また第２粒子４２を水酸化亜鉛に替えたものである。この粒子は、純水にＹＡＧの蛍光体を分散させ、硫酸亜鉛を、それに由来する亜鉛がＹＡＧの重量に対して２ｗｔ％となるように添加して攪拌し、その懸濁液に水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを７．７に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。
【００４７】
＜実施例６＞
実施例６の発光装置は、実施例５の発光装置における第２粒子４２を酸化亜鉛と水酸化亜鉛の混合物に替えたものである。この粒子は、純水にＹＡＧの蛍光体を分散させ、酸化亜鉛をそれに由来する亜鉛がＹＡＧの重量に対して２ｗｔ％、硫酸亜鉛をそれに由来する亜鉛がＹＡＧの重量に対して０．５ｗｔ％となるように添加して攪拌し、その懸濁液に水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを７．７に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。
【００４８】
＜実施例７＞
実施例７の発光装置は、実施例５の発光装置における第２粒子４２を水酸化鉄に替えたものである。この粒子は、純水にＹＡＧの蛍光体を分散させ、硝酸鉄九水和物をそれに由来する鉄がＹＡＧの重量に対して２ｗｔ％となるように添加して攪拌し、その懸濁液に水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを７．７に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。
【００４９】
＜実施例８＞
実施例８の発光装置は、実施例５の発光装置における第２粒子４２を酸化亜鉛と水酸化鉄の混合物に替えたものである。この粒子は、純水にＹＡＧの蛍光体を分散させ、酸化亜鉛をそれに由来する亜鉛がＹＡＧの重量に対して２ｗｔ％、硝酸鉄九水和物をそれに由来する鉄がＹＡＧの重量に対して０．５ｗｔ％となるように添加して攪拌し、その懸濁液に水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを７．５に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。
【００５０】
＜実施例９＞
実施例９の発光装置は、実施例５の発光装置における第２粒子４２を酸化亜鉛と水酸化マグネシウムの混合物に替えたものである。この粒子は、純水にＹＡＧの蛍光体を分散させ、酸化亜鉛をそれに由来する亜鉛がＹＡＧの重量に対して２ｗｔ％、硝酸マグネシウムをそれに由来するマグネシウムがＹＡＧの重量に対して０．５ｗｔ％となるように添加して攪拌し、その懸濁液に水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを１１．５に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。
【００５１】
＜比較例２＞
比較例２の発光装置の封止部材は、実施例５と同様のＹＡＧの蛍光体の第１粒子４１のみが添加されたものである。
【００５２】
次に、実施例５乃至９の発光装置における導電部材の劣化抑制効果を上記と同様の硫化試験により検証する。硫化試験の結果を、以下の表２に示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２に示すように、第１粒子４１を蛍光体とした実施例５〜９の発光装置においても、相対光束維持率が１．０００より大きくなっており、第２粒子４２の添加により硫黄含有ガスによる導電部材の劣化を抑制できることがわかる。
【００５５】
また特に、第２粒子４２が鉄を含む化合物である実施例７，８の発光装置は、相対光束維持率が非常に高くなっており、鉄の導電部材劣化抑制効果が高いことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内等の各種表示装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェクタ装置などに利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０…導電部材、２０…発光素子、３０…封止部材、４１…第１粒子、４２…第２粒子、５０…ワイヤ、５５…導電性接着剤、６０…基体、１００，２００…発光装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、より詳細には導電部材に接続された発光素子を備える発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子を光源とする発光装置において、光の取り出し効率を高めるため、リードフレーム等の導電部材に光反射率の高い鍍金が施されているが、この鍍金が空気中の硫黄含有ガスによって、変色する等、劣化する問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、例えば特許文献１には、一対の金属電極と、一対の金属電極に電気的に接続された光半導体チップと、光半導体チップと金属電極の一部を封止する透光性樹脂と、を備え、透光性樹脂は、ポリチオール系硬化剤で硬化したエポキシ樹脂であり、透光性樹脂と接する金属電極の表面の一部または全部に硫化物の生成を抑制する保護膜が設けられている発光ダイオードが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０９９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された発光ダイオードであっても、保護膜を透過する硫黄含有ガスが存在するため、金属電極の劣化を完全に防止するのは困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、従来の保護膜とは異なる手段により、硫黄含有ガスによる導電部材の劣化を抑制することができる発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、導電部材と、前記導電部材に接続された発光素子と、前記導電部材の一部及び前記発光素子を封止する封止部材と、を備え、前記封止部材は、その母材中に、第１粒子と、前記第１粒子に付着した、該第１粒子とは異なる物質の第２粒子と、を含み、前記第２粒子は、カリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、マンガン、亜鉛、鉄、銅、ニッケル、銀、ジルコニウム、コバルト、クロム、鉛、バリウムから選択される少なくとも１種の元素の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る別の発光装置は、導電部材と、前記導電部材に接続された発光素子と、前記導電部材の一部及び前記発光素子を封止する封止部材と、を備え、前記封止部材は、その母材中に、亜鉛の水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含む粒子を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発光装置によれば、封止部材に添加された、硫黄と反応しやすい物質の粒子（第２粒子）が、空気中の硫黄含有ガスと優先的に反応することによって、導電部材の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る発光装置の概略上面図（ａ）と、そのＡ−Ａ断面における概略断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに限定しない。特に、以下に記載されている構成要素の寸法、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く、単なる説明例にすぎない。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誇張していることがある。
【００１２】
＜実施の形態１＞
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に示す例の発光装置１００は、導電部材１０と、導電部材１０に接続された発光素子２０と、導電部材１０の一部及び発光素子２０を封止する封止部材３０と、を備えている。
【００１３】
より詳細には、発光装置１００の基体６０は、上面が開口し内側壁と底面を有する凹部が形成されたパッケージである。導電部材１０は、基体６０に一体的に保持された正負一対のリードフレームであって、その表面の一部が基体６０の凹部の底面の一部を構成している。導電部材１０の表面には、発光素子からの出射光に対して光反射性の高い金属の鍍金が施されている。発光素子２０は、基体６０の凹部の底面に接着剤で接着され、導電部材１０にワイヤ５０で電気的に接続されている。封止部材３０は、基体６０の凹部内に充填され、発光素子２０及びワイヤ５０を被覆している。
【００１４】
そして、封止部材３０は、その母材中に、第１粒子４１と、この第１粒子に付着した、第１粒子とは異なる物質の第２粒子４２と、を含んでいる。第２粒子４２は、カリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、マンガン、亜鉛、鉄、銅、ニッケル、銀、ジルコニウム、コバルト、クロム、鉛、バリウム（以下、これらの元素をまとめて「元素群Ｇ」と称する。）から選択される少なくとも１種の元素の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含むものである。具体的には、例えば、塩基性炭酸亜鉛（ZnCO3・Zn(OH)2）などの塩基性炭酸塩が挙げられる。
【００１５】
ここで、導電部材の表層に形成される鍍金や光反射膜に好適な材料として、銀、アルミニウム、ロジウムなどが挙げられる。なかでも、銀は、可視波長域の広い範囲において、９５％以上の高い光反射率を有する。しかし、銀は、硫黄と比較的反応しやすく、硫化すると黒く変色する欠点がある。例えば、鉄や銅を母材とし、それに銀の鍍金が施されたリードフレームを考えると、銀は、硫黄含有ガスの中でも、特に硫化水素を含む雰囲気下で硫化しやすく、鉄や銅は、硫黄酸化物（特に二酸化硫黄）を含む雰囲気下で硫化しやすい。空気中など、硫化水素と硫黄酸化物が含まれるガス雰囲気下においては、まず表層の銀の鍍金が硫化し、次いで、或いは並行して、より深層の母材への硫化反応が進行する。
【００１６】
そこで、導電部材上にガスバリア性の高い保護膜を別途設けることで、硫黄含有ガスの導電部材への到達を抑制するのが、上記従来の手段である。これに対して、本発明では、導電部材の一部及び発光素子を封止する封止部材に、上記のような第２粒子を予め添加しておく。これにより、封止部材中の第２粒子が、硫黄含有ガスと優先的に反応するため、硫黄含有ガスの導電部材への到達を抑制することができる。また、これは、封止部材に粒子を添加することで済む、比較的容易且つ安価な手段である。さらに、保護膜を別途設ける従来の手段とは全く異なるため、従来の手段と組み合わせることができ、それにより導電部材の劣化を更に抑制することもできる。
【００１７】
特に、図１（ｂ）に示すように、第２粒子４２は、第１粒子４１に付着した状態で封止部材３０中に存在していることが好ましい。このような第２粒子４２は、後述するような第１粒子４１の表面処理により形成され、その後封止部材３０に添加されることで設けられる。第２粒子４２が第１粒子４１に付着した状態で封止部材３０に添加されることで、第２粒子４２の凝集が抑制され、第２粒子４２単体で添加される場合に比べて、第２粒子４２が封止部材３０中で小さく分かれて設けられやすい。したがって、添加量が同等であっても、第２粒子４２の表面積を大きくすることができ、硫黄含有ガスと効率良く反応させることができる。ひいては、より少ない添加量で導電部材１０の劣化を抑制できるため、高い光取り出し効率を維持することができる。
【００１８】
第２粒子４２の第１粒子４１への付着形態は、第１粒子４１の表面の略全域を被包してもよいが、図１（ｂ）に示すように、第１粒子４１の表面の一部に付着していることが好ましい。これにより、第２粒子４２の表面積を大きくしやすく、硫黄含有ガスと効率良く反応させやすい。また、第１粒子４１の表面の一部が第２粒子４２から露出され、第１粒子４１に光が入射しやすく、第１粒子４１が持つ光学的機能を活かしやすい。なお、封止部材３０中に存在する第２粒子４２の全てが第１粒子４１に付着していてもよいし、第１粒子４１に付着した第２粒子４２と、単体で存在する第２粒子４２と、が混ざっていてもよい。
【００１９】
第２粒子４２の第１粒子４１への付着は、次のような方法で実現できる。まず、純水に第１粒子４１を分散させ、上記元素群Ｇの酸化物、硫酸化物、硝酸化物から選択される少なくとも１種類の水溶性化合物を添加して攪拌する。次に、この懸濁液に、水酸化ナトリウム、炭酸水素アンモニウムから選択される塩基を滴下することで、ｐＨを７．０以上１１．５以下の範囲に調整する。最後に、生成される沈殿物に対して、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩などを行えばよい。このような方法によれば、第２粒子４２の粒径を制御しやすく、第２粒子４２を小さく分かれさせて第１粒子４１に付着させることができる。このほか、噴霧装置で第２粒子４２を第１粒子４１に噴きつけて付着させてもよい。
【００２０】
第２粒子４２は、その粒径が小さいほど、添加量に対する表面積の比が大きくなり、硫黄含有ガスと効率良く反応させることができる。また、第２粒子４２の粒径は、第１粒子４１の粒径より小さいほうが良い。具体的には、第２粒子４２の粒径は、第１粒子４１の粒径に依存するが、例えば２．５ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは０．０５μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。なお、第１粒子４１の粒径は、例えば５ｎｍ以上２００μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上２０μｍ以下とする。
【００２１】
また、第２粒子４２は、その添加量が多いほど、硫黄含有ガスによる導電部材１０の劣化抑制効果を高められる。但し、第２粒子４２の添加量は、粒子の添加による封止部材３０の粘度や光取り出し効率の変化を考慮して決めるとよい。具体的には、第２粒子４２が付着した第１粒子４１、若しくは第２粒子４２単体の添加量は、封止部材３０の母材の重量に対して、例えば１ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下、好ましくは５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下とする。
【００２２】
第２粒子４２は、封止部材３０中に添加されても光の取り出し効率を維持しやすい、白色の物質であることが好ましい。また、第２粒子４２は、硫化した後も封止部材３０中に残存する。このため、第２粒子４２は、硫黄含有ガスと反応して白色の硫化物を生成する物質が、光の取り出し効率を維持しやすく、好ましい。特に、上記元素群Ｇの中で、亜鉛は、白色の化合物を生成しやすく、また硫化後も白色である。このため、第２粒子４２は、亜鉛の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含むことが好ましい。
【００２３】
第２粒子４２は、上記元素群Ｇの酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を複数種類含んでいてもよい。例えば、第２粒子４２が、硫化後に白色になる第１物質と、硫化後に黒色又は有色になるが第１物質よりも硫黄との反応性が高い第２物質と、を含むものであることで、導電部材１０の劣化抑制と光取り出し効率の維持との均衡を図ることができる。この場合、第１物質の粒子が第２物質の粒子の後に設けられる等して、第１物質の粒子が、第２物質の粒子の上に付着若しくは第２物質の粒子の表面を被包して設けられていると、なお良い。
【００２４】
また、図１（ｂ）に示す例では、第２粒子４２が、基体６０の凹部底面側に沈降する等して、封止部材３０中の導電部材１０側に偏在している。言い換えれば、封止部材３０中の表面側に、該封止部材の母材がその殆どを占める層状の母材領域が存在する。この場合、まずその母材領域の母材自体が有するガスバリア性を活かして硫黄含有ガスの深層への透過を抑制しながら、更に導電部材１０側に偏在する第２粒子４２によって、母材領域を透過してきた硫黄含有ガスの導電部材１０への到達を抑制できる。したがって、硫黄含有ガスによる導電部材１０の劣化を効率良く抑制することができる。また逆に、第２粒子４２が封止部材３０中の表面側に偏在している場合は、その表面側に偏在する第２粒子４２によって、硫黄含有ガスの深層への透過を抑制しやすく、また第２粒子４２による遮光を低減して導電部材１０の鍍金や光反射膜の光学的機能を活かしやすい。さらに、第２粒子４２が封止部材３０中の略全域に亘って分散している場合は、前述の２つの偏在形態の中間的で均衡の取れた特性を得ることができる。
【００２５】
＜実施の形態２＞
図２は、実施の形態２に係る発光装置の概略断面図である。図２に示す例の発光装置２００の基体６０は、その上面に配線電極である導電部材１０を備える配線基板である。基体６０の上面には、枠体が設けられている。発光素子２０は、その枠体内において、基体６０の導電部材１０に導電性接着剤５５で接着されている。枠体内の導電部材１０は、その最上層に、発光素子２０からの出射光に対して光反射性の高い金属の光反射膜を有している。封止部材３０は、枠体内に充填されて発光素子２０を封止し、その外表面が凸曲面に成形されている。
【００２６】
そして、封止部材３０は、その母材中に、第２粒子４２を含有している。第２粒子４２は、上記元素群Ｇから選択される少なくとも１種の元素の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含むものである。特に、第２粒子４２は、上記塩基性炭酸亜鉛のように、亜鉛の水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含む粒子とすることが好ましい。当然ながら、第２粒子４２は、それ単体で封止部材に添加されても、硫黄含有ガスの導電部材への到達を抑制する効果を奏する。また、図２に示すように、本実施形態の第２粒子４２は、封止部材３０中で略均等に分散している。
【００２７】
第２粒子４２の単体は、次のような方法で得られる。まず、上記元素群Ｇの酸化物、硫酸化物、硝酸化物から選択される少なくとも１種類の水溶性化合物を純水に添加して攪拌する。次に、この懸濁液に、水酸化ナトリウム、炭酸水素アンモニウムから選択される塩基を滴下することでｐＨを７．０以上１１．５以下の範囲に調整する。最後に、生成される沈殿物に対して、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩などを行えばよい。
【００２８】
以下、本発明の発光装置の各構成要素について説明する。
【００２９】
（導電部材１０）
導電部材は、発光素子に接続されて導電可能な金属部材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、又はこれらの合金、燐青銅、鉄入り銅などで形成されたリードフレームや配線電極が挙げられる。また、その表層に、銀、アルミニウム、ロジウム、金、銅、又はこれらの合金などの鍍金や光反射膜が設けられていてもよい。
【００３０】
（発光素子２０）
発光素子は、発光ダイオードや半導体レーザ等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ているものであればよい。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、緑色〜赤色発光のガリウム砒素系、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ている発光素子の場合、その実装形態は、各電極がワイヤで導電部材と接続されるフェイスアップ実装でもよいし、各電極が導電性接着剤で導電部材と接続されるフェイスダウン（フリップチップ）実装でもよい。このほか、正負一対の電極が互いに反対の面に各々設けられている対向電極構造の発光素子でもよい。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。
【００３１】
（封止部材３０）
封止部材は、発光素子やワイヤ、導電部材の一部を、封止して、塵芥や水分、外力などから保護する部材である。封止部材の母材は、発光素子から出射される光を透過可能な材料（好ましくは透過率７０％以上）で形成されていればよい。具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフタルアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂が挙げられる。ガラスでもよい。なかでも、シリコーン樹脂は、エポキシ樹脂などに比べ、耐熱性や耐光性に優れる反面、ガスバリア性が低い。したがって、そのガスバリア性を第２粒子の添加により補填することで、より好適に利用することができる。封止部材の外表面は、凸、凹レンズなどの各種レンズ形状や、光を散乱させる凹凸面に成形することで、配光特性を調整することができる。
【００３２】
（第１粒子４１）
封止部材は、その母材中に、種々の機能を持つ粒子が添加されていてもよい。第１粒子は、充填剤又は蛍光体の粒子を用いることができる。特に、充填剤は、発光装置の発光波長への影響が小さいため、好ましい。充填剤は、光拡散剤や着色剤などを用いることができる。具体的には、シリカ、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、カーボンブラックなどが挙げられる。充填剤の粒子の形状は、破砕状でも球状でもよい。また、中空又は多孔質のものでもよい。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（ＹＡＧ）や、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（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）などが挙げられる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光（例えば白色系）を出射する発光装置や、紫外光の一次光に励起されて可視波長の二次光を出射する発光装置とすることができる。
【００３３】
（ワイヤ５０、導電性接着剤５５）
ワイヤは、金、銅、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、熱抵抗などに優れる金線が好ましい。導電性接着剤は、銀、金、金−錫などのバンプやペーストを用いることができる。封止部材への第２粒子の添加によって、このようなワイヤや導電性接着剤の硫黄含有ガスによる劣化を抑制することもできる。
【００３４】
（基体６０）
基体は、発光素子が載置される台座となる部材である。基体は、導電部材の一部を底面に含む凹部を備えたパッケージの形態、凹部（側壁）を備えない基板の形態、又は枠体が設けられた基板の形態であってよい。封止部材の一部が基体の凹部や枠体に被覆されることで、封止部材への硫黄含有ガスの侵入を抑制しやすくすることができる。パッケージや枠体の材料は、ポリフタルアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などの母材中に、上述と同様の充填剤が添加されたものが挙げられる。第２粒子は、このようなパッケージや枠体に添加されてもよい。基板は、ガラスエポキシ、ガラス、セラミックス、アルミニウムなどで形成することができる。このほか、砲弾型ＬＥＤのように、リードフレームなどの導電部材が基体を兼ねてもよい。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
【００３６】
＜実施例１＞
実施例１の発光装置は、実施の形態１に係る発光装置１００の一例であって、外形が縦１．０ｍｍ、横２．８ｍｍ、奥行き（高さ）０．８ｍｍの側面発光（サイドビュー）式の表面実装型ＬＥＤである。基体６０は、その略中央に深さ０．３ｍｍの凹部を備えたパッケージであって、弾性率が６０００ＭＰａ、常温（２５℃）での線膨張係数が６０×１０−６／Ｋ程度のポリフタルアミド樹脂により形成されている。導電部材１０は、表面に銀の鍍金が施された銅合金製のリードフレームであって、その一部がパッケージの凹部底面に露出し且つパッケージの外側面に延出している。このような基体６０は、金型内に、導電部材１０を設置して、パッケージの構成材料を注入し硬化させることで形成される。発光素子２０は、サファイア基板上に、窒化物半導体のｎ型層、活性層、ｐ型層が順次積層された、青色（中心波長約４６０ｎｍ）発光可能な、縦２９０μｍ×横５００μｍの発光ダイオードチップである。この発光素子２０は、基体６０の凹部内において、一方（負極側）の導電部材１０上に透光性エポキシ樹脂である接着剤で接着され、その各電極が金のワイヤ５０により正負両極の導電部材１０と各々接続されている。封止部材３０は、基体６０の凹部内に、発光素子２０及びワイヤ５０を被覆するように充填されている。このような封止部材３０は、該封止部材の構成材料をポッティングにより基体６０の凹部内に注入し硬化させることで形成される。封止部材３０の母材は、粘度が４Ｐａ・ｓ、常温（２５℃）での線膨張係数が３００×１０−６／Ｋ程度、水蒸気透過性が１５０ｇ／ｍ２・ｄａｙ（０．９ｍｍ厚、試験環境 ４０℃／９０％ＲＨ）のシリコーン樹脂である。
【００３７】
そして、実施例１の発光装置は、封止部材３０内に、平均粒径６．８μｍのシリカの第１粒子４１の表面に、粒径０．１μｍ〜２μｍ程度の塩基性炭酸亜鉛の第２粒子４２が付着した粒子を含んでいる。この粒子は、純水にシリカを分散させ、硝酸亜鉛六水和物を、それに由来する亜鉛がシリカの重量に対して２ｗｔ％となるように添加して攪拌し、その懸濁液に炭酸水素アンモニウムを滴下してｐＨを７．８に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。なお、この粒子は、封止部材３０の母材の重量に対して１０ｗｔ％添加され、封止部材３０中の略全域に亘って分散している。
【００３８】
以下、実施例２〜９及び比較例１，２の発光装置における、封止部材に添加される粒子を除く構成は、実施例１の発光装置と同様であるため、説明を省略する。なお、以下全ての実施例、比較例において、封止部材３０への粒子の添加量は、封止部材３０の母材の重量に対して１０ｗｔ％である。
【００３９】
＜実施例２，３＞
実施例２，３の発光装置は、封止部材への塩基性炭酸亜鉛の第２粒子４２の添加量を実施例１より増やしたものである。実施例２，３の発光装置では、それぞれ、硝酸亜鉛六水和物を、それに由来する亜鉛がシリカの重量に対して５ｗｔ％、１０ｗｔ％となるように添加している。
【００４０】
＜実施例４＞
実施例４の発光装置の封止部材は、実施例１の第２粒子４２が付着した第１粒子４１に替えて、塩基性炭酸亜鉛の単体の第２粒子４２が添加されたものである。この粒子は、硝酸亜鉛六水和物を、それに由来する亜鉛が純水の重量に対して２ｗｔ％となるように添加した水溶液に、炭酸水素アンモニウムを滴下してｐＨを６．８に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。
【００４１】
＜比較例１＞
比較例１の発光装置の封止部材は、実施例１と同様のシリカの第１粒子４１のみが添加されたものである。
【００４２】
次に、実施例１乃至４の発光装置における導電部材の劣化抑制効果を硫化試験により検証する。この硫化試験は、発光装置を硫化水素と二酸化硫黄の混合ガス雰囲気内に放置することで行われる。より具体的には、オートクレーブ中に、発光装置と硫化ナトリウム六水和物を入れて、１００℃に加熱し、２４時間放置する。
【００４３】
硫化試験の結果を、以下の表１に示す。なお、相対光束維持率は、比較例の発光装置における硫化試験前後の光束維持率を１．０００として、それと各実施例の発光装置における硫化試験前後の光束維持率を対比したときの相対値である。この相対光束維持率が高いほど、導電部材の劣化抑制効果が高いことを示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１に示すように、実施例１〜４の発光装置の相対光束維持率は１．０００より大きくなっており、第２粒子４２の添加により硫黄含有ガスによる導電部材の劣化を抑制できることがわかる。なお、実施例１〜４の発光装置は第２粒子４２が添加されても高い初期光束値を維持しており、特に実施例１〜３の発光装置の初期光束値は実施例４の発光装置のそれより更に高い。このように、第２粒子４２が第１粒子４１に付着した状態で添加される場合には、硫黄含有ガスによる導電部材の劣化を抑制し且つ高い光束値を維持しやすい。
【００４６】
＜実施例５＞
実施例５の発光装置は、実施例１の第１粒子４１を平均粒径８．０μｍのＹＡＧの蛍光体に替え、また第２粒子４２を水酸化亜鉛に替えたものである。この粒子は、純水にＹＡＧの蛍光体を分散させ、硫酸亜鉛を、それに由来する亜鉛がＹＡＧの重量に対して２ｗｔ％となるように添加して攪拌し、その懸濁液に水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを７．７に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。
【００４７】
＜実施例６＞
実施例６の発光装置は、実施例５の発光装置における第２粒子４２を酸化亜鉛と水酸化亜鉛の混合物に替えたものである。この粒子は、純水にＹＡＧの蛍光体を分散させ、酸化亜鉛をそれに由来する亜鉛がＹＡＧの重量に対して２ｗｔ％、硫酸亜鉛をそれに由来する亜鉛がＹＡＧの重量に対して０．５ｗｔ％となるように添加して攪拌し、その懸濁液に水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを７．７に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。
【００４８】
＜実施例７＞
実施例７の発光装置は、実施例５の発光装置における第２粒子４２を水酸化鉄に替えたものである。この粒子は、純水にＹＡＧの蛍光体を分散させ、硝酸鉄九水和物をそれに由来する鉄がＹＡＧの重量に対して２ｗｔ％となるように添加して攪拌し、その懸濁液に水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを７．７に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。
【００４９】
＜実施例８＞
実施例８の発光装置は、実施例５の発光装置における第２粒子４２を酸化亜鉛と水酸化鉄の混合物に替えたものである。この粒子は、純水にＹＡＧの蛍光体を分散させ、酸化亜鉛をそれに由来する亜鉛がＹＡＧの重量に対して２ｗｔ％、硝酸鉄九水和物をそれに由来する鉄がＹＡＧの重量に対して０．５ｗｔ％となるように添加して攪拌し、その懸濁液に水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを７．５に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。
【００５０】
＜実施例９＞
実施例９の発光装置は、実施例５の発光装置における第２粒子４２を酸化亜鉛と水酸化マグネシウムの混合物に替えたものである。この粒子は、純水にＹＡＧの蛍光体を分散させ、酸化亜鉛をそれに由来する亜鉛がＹＡＧの重量に対して２ｗｔ％、硝酸マグネシウムをそれに由来するマグネシウムがＹＡＧの重量に対して０．５ｗｔ％となるように添加して攪拌し、その懸濁液に水酸化ナトリウムを滴下してｐＨを１１．５に調整した後、十分に洗浄、脱液、乾燥、篩を行うことにより得られるものである。
【００５１】
＜比較例２＞
比較例２の発光装置の封止部材は、実施例５と同様のＹＡＧの蛍光体の第１粒子４１のみが添加されたものである。
【００５２】
次に、実施例５乃至９の発光装置における導電部材の劣化抑制効果を上記と同様の硫化試験により検証する。硫化試験の結果を、以下の表２に示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２に示すように、第１粒子４１を蛍光体とした実施例５〜９の発光装置においても、相対光束維持率が１．０００より大きくなっており、第２粒子４２の添加により硫黄含有ガスによる導電部材の劣化を抑制できることがわかる。
【００５５】
また特に、第２粒子４２が鉄を含む化合物である実施例７，８の発光装置は、相対光束維持率が非常に高くなっており、鉄の導電部材劣化抑制効果が高いことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内等の各種表示装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェクタ装置などに利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０…導電部材、２０…発光素子、３０…封止部材、４１…第１粒子、４２…第２粒子、５０…ワイヤ、５５…導電性接着剤、６０…基体、１００，２００…発光装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電部材と、前記導電部材に接続された発光素子と、前記導電部材の一部及び前記発光素子を封止する封止部材と、を備え、
前記封止部材は、その母材中に、第１粒子と、前記第１粒子に付着した、該第１粒子とは異なる物質の第２粒子と、を含み、
前記第２粒子は、カリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、マンガン、亜鉛、鉄、銅、ニッケル、銀、ジルコニウム、コバルト、クロム、鉛、バリウムから選択される少なくとも１種の元素の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第２粒子は、亜鉛の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含む請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第２粒子は、前記第１粒子の表面の一部に付着している請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
導電部材と、前記導電部材に接続された発光素子と、前記導電部材の一部及び前記発光素子を封止する封止部材と、を備え、
前記封止部材は、その母材中に、亜鉛の水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含む粒子を含有することを特徴とする発光装置。
【請求項５】
前記封止部材の母材は、シリコーン樹脂である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１】
導電部材と、前記導電部材に接続された発光素子と、前記導電部材の一部及び前記発光素子を封止する封止部材と、を備え、
前記封止部材は、その母材中に、第１粒子と、前記第１粒子に付着した、該第１粒子とは異なる物質の第２粒子と、を含み、
前記第２粒子は、カリウム、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、マンガン、亜鉛、鉄、銅、ニッケル、銀、ジルコニウム、コバルト、クロム、鉛、バリウムから選択される少なくとも１種の元素の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第２粒子は、亜鉛の酸化物、水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含む請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第２粒子は、前記第１粒子の表面の一部に付着している請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
導電部材と、前記導電部材に接続された発光素子と、前記導電部材の一部及び前記発光素子を封止する封止部材と、を備え、
前記封止部材は、その母材中に、亜鉛の水酸化物若しくは炭酸化物、又はこれらの化合物を含む粒子を含有することを特徴とする発光装置。
【請求項５】
前記封止部材の母材は、シリコーン樹脂である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２０４７３９（Ｐ２０１２−２０４７３９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６９７８１（Ｐ２０１１−６９７８１）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
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