專利名稱：發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及其中利用樹脂密封劑材料密封發(fā)光元件的發(fā)光器件。根 據(jù)本發(fā)明的發(fā)光器件，能夠防止將發(fā)光元件固定在襯底上的芯片結(jié)合構(gòu)
件(die-bonding member)的變色。
背景技術(shù)：
利用芯片結(jié)合構(gòu)件將發(fā)光元件固定在襯底上并通過利用透明樹脂 密封來保護該發(fā)光元件的發(fā)光器件是已知的。但是，亮度增加的發(fā)光元 件的實現(xiàn)遇到了如下問題密封劑材料由于來自發(fā)光元件的熱和光而逐 漸分解并變黑，從而降低透光率，導致發(fā)光強度的降低。
作為上述問題的一種解決辦法，已經(jīng)開發(fā)出耐熱性和耐光性極好的 硅樹脂作為發(fā)光器件的密封劑材料(專利公開1和2),利用該硅樹脂密 封發(fā)光器件并進一 步利用機械強度極好的環(huán)氧樹脂密封。
雖然與本發(fā)明所要解決的問題不相關(guān)，但是專利公開3公開了通過 將氧化鈦加入到用于固定發(fā)光元件的芯片結(jié)合構(gòu)件中來提高發(fā)光元件 的光反射率。
專利乂>開1: JP-A-2004-221308
專利7〉開2: JP-A-2006-335857
專利7>開3: JP-A-2006-229249
然而，根據(jù)本發(fā)明人的實驗結(jié)果，利用在專利公開1和專利公開2 中所公開的硅樹脂作為密封劑材料時，在防止密封劑材料和芯片結(jié)合構(gòu) 件的變色和發(fā)光強度降低方面，不可能實現(xiàn)令人滿意的效果。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到如上所述的傳統(tǒng)情況完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光器件，其中防止密封劑材料和芯片結(jié)合構(gòu)件的變色和發(fā)光 強度降低。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了如下出人意料的事實當其中密封劑材料和芯片結(jié) 合構(gòu)件變色的發(fā)光元件在變色后進一步受激勵時，變色部分逐漸褪色， 導致發(fā)光強度再次增強。由于對該現(xiàn)象進行了深入的研究，本發(fā)明人認 為變色的原因是密封劑材料的分解產(chǎn)物，長時間發(fā)光導致褪色的原因 是由于延長的光輻照使得導致變色的物質(zhì)氧化分解。而且，本發(fā)明人基 于如下發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明通過將氧化鈦分散到芯片結(jié)合構(gòu)件中，由此 通過氧化鈦的光氧化催化作用使得導致變色的物質(zhì)氧化分解，從而防止 發(fā)光器件發(fā)光強度的減小。
即，本發(fā)明的發(fā)光器件包括利用芯片結(jié)合構(gòu)件固定在襯底上的發(fā)光 元件和用于利用透明樹脂密封發(fā)光元件的樹脂密封構(gòu)件，其中可通過將 氧化鈦分散到脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中得到芯片結(jié)合構(gòu)件，所述脂環(huán)族環(huán)氧樹 脂可通過利用固化劑固化脂環(huán)族環(huán)氧化合物得到。
在本發(fā)明的發(fā)光器件中，用作芯片結(jié)合構(gòu)件并可通過利用固化劑固 化脂環(huán)族環(huán)氧化合物而得到的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的耐化學品性， 這不同于由雙酚A和表氯醇合成的氫化雙酚A環(huán)氧樹脂。因此，該脂 環(huán)族環(huán)氧樹脂對光輻照引起的變色具有強的耐受性。此外，由于分散在 芯片結(jié)合構(gòu)件中的氧化鈦，通過光輻照在氧化鈦中產(chǎn)生具有強氧化能力 的空穴，通過空穴的氧的氧化所產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)(例如過氧化物陰離 子和羥基陰離子)通過氧化分解消除了導致變色的物質(zhì)。因此，甚至當 芯片結(jié)合構(gòu)件變色時，也可以使變色部分褪色?？紤]到利用氧化鈦的光 氧化反應需要存在氧和水，認為包含由氧化鈦吸附的水作為水，包含溶 解在密封劑材料中的通過擴散遷移到氧化鈦中的氧作為氧。
因此，在本發(fā)明的發(fā)光器件中，導致變色的物質(zhì)易于進行氧化分解， 所以發(fā)光器件由于導致變色的物質(zhì)的氧化分解而維持其發(fā)光強度。
在本發(fā)明的發(fā)光器件中，用于芯片結(jié)合構(gòu)件的脂環(huán)族環(huán)氧化合物的實 例包括3,4-環(huán)氧環(huán)己基甲基-3,4-環(huán)氧環(huán)己基羧酸酯等。作為固化劑，可以 使用酸酐、胺、咪唑、聚>琉醇等，其中優(yōu)選酸酐。
在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，樹脂密封構(gòu)件可優(yōu)選由利用硅樹脂密封發(fā)光元件的硅樹脂密封部分、和利用環(huán)氧樹脂進一步密封硅樹脂密封部分的環(huán) 氧密封部分構(gòu)成。利用這種構(gòu)造，因為可以因光輻照變色的環(huán)氧樹脂不直 捲接觸發(fā)光元件，所以能夠^f吏得環(huán)氧密封部分的變色最小化。
而且，硅樹脂密封部分可優(yōu)選包含聚二曱基硅氧烷。基于曱基的硅樹 脂具有優(yōu)異的耐光性和耐熱性。
此外，環(huán)氧密封部分可以優(yōu)選包含脂環(huán)族環(huán)氧樹脂。脂環(huán)族環(huán)氧樹脂 具有優(yōu)異的耐化學品性并且對光輻照引起的變色具有強的耐受性。
在本發(fā)明的發(fā)光器件中，銳鈥礦型氧化鈥、板鈥礦型氧化鈦、和金紅 石型氧化鈥可用作氧化鈥。因為與板鈦礦型氧化鈦和金紅石型氧化勤目比 銳鈥礦型氧化鈥作為光氧化催化劑具有更高的活性，所以銳鈥礦型氧化鈦 能夠使得光氧化反應快速進行，而板鈥礦型氧化鈦的細粒徑顆粒容易得 到。使用金紅石型氧化鈦時，由于金紅石型氧化鈦的反射率高所以發(fā)光強 度提高。優(yōu)選將增強光催化劑活性的金屬例如Pt附著于氧化鈥。


圖l是表示實施例1的發(fā)光器件的示意性截面圖。
圖2是表示其中發(fā)光元件安裝在引線框上的狀態(tài)下的示意性截面圖。
圖3是表示其中利用硅樹脂密封安裝在引線框上的發(fā)光元件的狀態(tài) 下的示意性截面圖。
圖4是表示在實施例1、實施例2、試驗實施例1和試驗實施例2 的發(fā)光器件的耐久性試驗中試驗時間與相對發(fā)光強度之間關(guān)系的圖。
圖5是表示在對比實施例1和對比實施例3的發(fā)光器件的耐久性試 驗中試驗時間與相對發(fā)光強度之間關(guān)系的圖。
圖6是表示在對比實施例4的發(fā)光器件的耐久性試驗中試驗時間與 相對發(fā)光強度之間關(guān)系的圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的發(fā)光器件應用于諸如不受形狀限制的頂^L型、側(cè)視型、殼型(shell type )、和COB型的LED。特別是在發(fā)射短波長光的發(fā)光元件中表 現(xiàn)出突出的效果。更具體的實例包括藍光LED、紫外LED、單色白光LED 或利用紫外LED的具有熒光材料的白光LED等。短波長光具有大的能量， 從而引起密封劑材料和芯片結(jié)合構(gòu)件的顯著變色。作為發(fā)射短波長光的發(fā) 光元件，可以優(yōu)選使用基于第III族氮化物的化合物半導體發(fā)光元件。當 在本文中使用時，基于第III族氮化物的化合物半導體由通式AlxGayln^-yN
(其中0 < x<l， 0<y<l， 0<x+y<l )表示； 一部分第III族元素可以由硼(B )、 鉈(T1)等替代；至少一部分氮化物(N)可以由磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、 鉍(Bi)等替代。
基于第III族氮化物的化合物半導體可含有任意的摻雜劑。作為n型 雜質(zhì)，可以使用硅(Si)、鍺(Ge)、硒(Se)、碲(Te)、碳(C)等。作 為p型雜質(zhì)，可以使用鎂(Mg)、鋅(Zn)、鈹(Be)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、 鋇(Ba)等。在用p型雜質(zhì)摻雜之后，基于第III族氮化物的化合物半導 體可通過電子束輻照、等離子體輻照或爐來暴露于熱，這種熱暴露不是必 需的。
可通過MOCVD (金屬有機化學氣相沉積)形成基于第III族氮化物 的化合物半導體層。不必通過MOCVD形成構(gòu)成所述元件的所有半導體 層，能夠使用分子束外延(MBE)、鹵化物氣相外延(HVPE)、'減射、離 子鍍及其組合等。
作為發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，可以使用具有MIS結(jié)、PIN結(jié)、或pn結(jié)的同 質(zhì)結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)構(gòu)、或雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)。對于發(fā)光層，可以使用量子阱結(jié)構(gòu)(單 量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu))。可用作基于第III族氮化物的化合物半導體 發(fā)光元件的是面向上型或倒裝型的那些發(fā)光元件，在所述面向上型發(fā)光元 件中，主要的光接W發(fā)射方向(電M面)是光學器件的光軸方向，在所 述倒裝型發(fā)光元件中，主要的光接W發(fā)射方向是與光軸方向相反的方向， 以利用^^射光。
雖然在本發(fā)明中脂環(huán)族環(huán)氧化合物用于芯片結(jié)合構(gòu)件，但是可以用 基于甲基的硅樹脂替代脂環(huán)族環(huán)氧化合物用于芯片結(jié)合構(gòu)件?；诩谆?的硅樹脂是包含聚二甲基硅氧烷作為主結(jié)構(gòu)的樹脂，其中80%或更多的 鍵合到硅原子的官能團是甲基。其具體的實例包括用于密封發(fā)光元件的 有機珪樹脂，如在專利公開1和專利公開2中公開的。根據(jù)本發(fā)明人的 實驗結(jié)果，通過使用基于曱基的硅樹脂作為芯片結(jié)合構(gòu)件的樹脂成分，顯著防止了芯片結(jié)合構(gòu)件的變色。由于氧化鈦分散到芯片結(jié)合構(gòu)件中， 所以由于氧化鈦的上述光氧化作用使得導致變色的物質(zhì)分解并被消除。 因此，導致變色的物質(zhì)易于進行氧化分解，并且由于導致變色的物質(zhì)的 氧化分解，所以發(fā)光器件的發(fā)光強度能夠得以維持。
實施例
下文中，將利用以下實施例更詳細地描述本發(fā)明的構(gòu)造。 實施例1
如圖1所示，實施例1的發(fā)光器件是殼型LED 1，其中發(fā)光元件10 是具有457.5~460nm波長區(qū)間的發(fā)光二極管，通過利用由環(huán)氧樹脂制 成的芯片結(jié)合構(gòu)件13將所述發(fā)光二極管安裝在設置在引線框20尖端處 的杯狀部分20a上。通過熱固化下列組成的環(huán)氧糊得到環(huán)氧樹脂。
3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲酯(ADC): 40重量份
甲基-六氫鄰苯二曱酸酐49重量份
金紅石型氧化鈦l重量份
利用導線11和12將發(fā)光元件10的n-電極10a和p-電極10b導線 結(jié)合到引線框20和21。用硅樹脂22填充杯狀部分20a。硅樹脂22具 有如下組成。
二甲基珪氧烷89.5wt%
乙烯基珪氧烷0.4wt%
含Si-H基團的硅化合物1.0wt%
環(huán)氧樹脂24以殼的形式從上方進一步密封硅樹脂部分22。通過熱 固化下列組成的環(huán)氧粘合劑得到環(huán)氧樹脂24。硅樹脂22是硅樹脂密封 部分，環(huán)氧樹脂是環(huán)氧密封部分。
3,4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸3,4-環(huán)氧環(huán)己基甲酯(ADC): 30重量份 雙酚A: 70重量份4-曱基環(huán)己烷-l，2-二羧酸酐100重量份
如下所述制造具有上述構(gòu)造的實施例1的殼型LED 1。
使用在引線框20的尖端處設置有杯狀部分20a的引線框20和引線 框21，利用環(huán)氧糊將發(fā)光元件10固定到杯狀部分20a，如圖2所示。 如圖3所示，將硅樹脂22填充到杯狀部分20a中，隨后熱固化，由此 得到LED主體26。從硅樹脂22上形成殼型的環(huán)氧樹脂24，以得到如 圖1所示的實施例1的發(fā)光器件1。
在實施例2的發(fā)光器件中，發(fā)光元件具有450~452.5nm的發(fā)光波 長。由于其它部分與實施例1的發(fā)光器件相同，因此省略其說明。
試驗實施例1
在試驗實施例1的發(fā)光器件中，用于安裝發(fā)光元件的芯片結(jié)合劑具 有如下組成。
二曱基珪氧烷90wt%
含Si-H基團的硅化合物7wt%
含Si-CI^CH2基團的珪化合物3wt%
金紅石型氧化鈦當上述3種成分的總量為100重量份時為20重量份。
由于試驗實施例1的其它部分與實施例1的發(fā)光器件的那些部分相 同，因此省略其說明。
試驗實施例2
在試驗實施例2的發(fā)光器件中，使用與試驗實施例l相同的芯片結(jié) 合劑。由于試驗實施例2的其它部分與實施例2的發(fā)光器件的那些部分 相同，因此省略其說明。
對比實施例1
在對比實施例1的發(fā)光器件中，沒有將氧化鈦加入到用于安裝發(fā)光 元件的芯片結(jié)合劑中。由于對比實施例1的其它部分與實施例1的發(fā)光器件的那些部分相同，因此省略其說明。
對比實施例2
在對比實施例2的發(fā)光器件中，沒有將氧化鈦加入到用于安裝發(fā)光 元件的芯片結(jié)合劑中。由于對比實施例2的其它部分與試驗實施例1的 那些部分相同，因此省略其說明。
對比實施例3
在對比實施例3的發(fā)光器件中，沒有將氧化鈦加入到用于安裝發(fā)光 元件的芯片結(jié)合劑中，并使用具有如下組成的芯片結(jié)合劑。由于對比實 施例3的其它部分與實施例1的發(fā)光器件的其它部分相同，因此省略其 說明。
3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸3,4-環(huán)氧環(huán)己基甲酯(ADC): 54重量份 雙酚A: 46重量份
甲基-六氫鄰苯二甲酸酐(MHHPA): 100重量份。 對比實施例4
在對比實施例4中，使用通過將1重量份的金紅石型氧化鈥加入到 100重量份的對比實施例3的芯片結(jié)合劑中得到的芯片結(jié)合劑。由于其它 條件與對比實施例3的那些條件相同，因此省略其說明。
耐久性試驗
耐久性試驗1
對實施例1、實施例2、試驗實施例1、和試驗實施例2的發(fā)光器件 進行長時間耐久性試驗(25°C, 30mA)，以檢測光強度的變化。結(jié)果， 在實施例1和2以及試驗實施例1和2的發(fā)光器件中在100小時之前， 幾乎沒有或者從來沒有發(fā)現(xiàn)發(fā)光強度的降低，如圖4所示。作為繼續(xù)進 行長時間耐久性試驗的結(jié)果，實施例1的相對發(fā)光強度在100小時之后 逐漸降低，直到1000小時時達到最低0.80 (實施例2為0.62 )，在達到 最低相對發(fā)光強度之后相對發(fā)光強度恢復。認為這種現(xiàn)象的發(fā)生是由于光輻照所產(chǎn)生的導致變色的物質(zhì)通過進一步的光輻照被氧化鈦催化劑
分解并褪色。在試驗實施例1和2中，在1000小時之后相對發(fā)光強度 幾乎沒有變化。
耐久性試驗2
對對比實施例1和對比實施例3的發(fā)光器件進行長時間耐久性試 驗，以檢測光強度的變化。結(jié)果，與利用脂環(huán)族環(huán)氧樹脂作為粘合劑組 分并且不含雙酚A的對比實施例l相比，利用含有雙酚A的芯片結(jié)合 劑的對比實施例3表現(xiàn)出大的變色程度，如圖5所示。
耐久性試驗3
在25。C和30mA以及100。C和30mA下，對對比實施例4的發(fā)光器 件進行長時間耐久性試驗，以檢測光強度的變化。結(jié)果，發(fā)光強度隨發(fā) 光時間降低，如圖6所示，在25。C的條件下，相對發(fā)光強度在1000小 時時大幅降低到0.43。此外，在10(TC的條件下，經(jīng)過100小時的短發(fā) 光時間，發(fā)光強度大幅降低到0.46。在繼續(xù)進行長時間發(fā)光時，與上述 結(jié)果相反，發(fā)光強度提高。認為發(fā)光強度的提高是由于光輻照所產(chǎn)生的 導致變色的物質(zhì)通過進一步的光輻照被氧化鈦催化劑分解并褪色。
本發(fā)明根本不限于上述實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不偏離權(quán)利要 求范圍的條件下實現(xiàn)各種變化，這些變化在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括利用芯片結(jié)合構(gòu)件固定在襯底上的發(fā)光元件；和利用透明樹脂密封所述發(fā)光元件的樹脂密封構(gòu)件；其中所述芯片結(jié)合構(gòu)件可通過將氧化鈦分散到脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中得到，所述脂環(huán)族環(huán)氧樹脂可通過利用固化劑固化脂環(huán)族環(huán)氧化合物得到。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)光器件，其中所述樹脂密封構(gòu)件包括利用 硅樹脂密封所述發(fā)光元件的硅樹脂密封部分、和利用環(huán)氧樹脂密封所述 硅樹脂密封部分的環(huán)氧密封部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)光器件，其中所述硅樹脂密封部分包含基 于甲基的硅樹脂。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光器件，其中所述環(huán)氧密封部分包含脂環(huán) 族環(huán)氧樹脂。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述氧化鈦是銳鈥礦型氧化鈦。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件10，利用芯片結(jié)合構(gòu)件13將該發(fā)光元件10固定在引線框20上。利用硅樹脂22密封發(fā)光元件10，并進一步從硅樹脂22上方利用環(huán)氧樹脂24密封?？赏ㄟ^將氧化鈦分散到脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中得到芯片結(jié)合構(gòu)件13，所述脂環(huán)族環(huán)氧樹脂通過利用固化劑固化脂環(huán)族環(huán)氧化合物而得到。
文檔編號H01L23/10GK101315965SQ200810098369
公開日2008年12月3日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月31日
發(fā)明者出向井幸弘, 武田重郎, 田島博幸 申請人:豐田合成株式會社