发光装置的制作方法

本公开涉及发光装置。

背景技术：

作为将半导体发光元件(以下，也简称为“发光元件”)的焊盘电极与封装体的电极连接的电线，提出了将以cu为主成分的电线芯材用反射率高的物质涂覆而得到的被覆电线(专利文献1、2)。

但是，在专利文献1中，虽然在电线芯材中使用cu并且使用ag能够提高光提取效率，但是芯材的cu容易在表层的ag中进行热扩散。另外，在专利文献2中，提出有一种覆cu电线，其芯材包含cu，中间层包含pd，表层包含ag。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2007-80990号公报

专利文献2：特开2012-039079号公报

技术实现要素：

发明欲解决的技术问题

对于上述的被覆电线，在长时间使用时，光提取效率容易下降。

用于解决问题的技术手段

本公开包含以下的构成。

一种发光装置，具备：发光元件，其具有焊盘电极；以及金属部件，其经由电线与焊盘电极连接，该电线具有：以cu为主成分的芯材、以pd为主成分的中间层和以ag为主成分的表层。

发明效果

根据以上构成，能够获得这样一种发光装置，在使发光装置长时间驱动的情况下，光提取效率不容易下降。

附图说明

图1a是用于说明一个实施方式的发光装置的概略立体图。

图1b是用于说明一个实施方式的发光装置的概略截面图。

图2是用于说明一个实施方式的多层焊线的概略截面图。

图3a是示出实施例1的焊线的表面的倍率为1000倍的sem照片。

图3b是示出实施例1的焊线的表面的倍率为5000倍的sem照片。

图4是示出实施例1的焊线的截面的基于fib-sem的截面观察照片。

符号说明

100、发光装置

1、电线

2、金属部件

3、发光元件

4、基体(树脂成形体)

5、接合部件

6、密封部件

10、封装体

11、以cu为主成分的芯材

12、以pd为主成分的中间层

13、以ag为主成分的表层

31、焊盘电极

32、层叠结构体

具体实施方式

以下参照附图，详细说明本发明的具体实施方式。不过，应该注意，以下示出的方式是对用于将本发明的技术方案具体化的发光装置进行说明的一个例子，而不是将本发明限定为以下内容。另外，关于实施方式中所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，除非有特别说明，否则并非将本发明的范围限定于此，而仅为示例。需要说明的是，为了使说明更加清楚，有时对于各附图所示的部件的大小、位置关系等进行了夸大。

在图1a和1b中示出实施方式1涉及的发光装置100。需要说明的是，图1a省略了密封部件。发光装置100具备：封装体10；发光元件3，被放置在封装体10；以及电线1。封装体10具备：金属部件2，作为一对正负电极而发挥作用；以及树脂成形体4，将金属部件2一体地保持。发光元件3具备：半导体的层叠结构体32，包含发光层；以及焊盘电极31，被形成在层叠结构体32的上表面。电线1将金属部件2和焊盘电极31连接。金属部件2作为放置发光元件3的放置部件而发挥作用。另外，金属部件2作为用于经由电线1而使发光元件3通电的一对正负电极而发挥作用。

本实施方式的电线1如图2的概略截面图所示，包含：以cu为主成分的芯材11；以pd为主成分的中间层12；以及以ag为主成分的表层13。该以cu为主成分的芯材11的直径例如为10μm～30μm。另外，该以pd为主成分的中间层12的厚度例如为30nm以上且100nm以下。进一步地，该以ag为主成分的表层13的厚度例如为40nm以上且300nm以下。

(电线1)

电线1将金属部件2和发光元件3的焊盘电极31电气连接。利用图2对电线1进行说明。本实施方式的电线1具备的层叠结构至少含有：以cu为主成分的芯材11；涂覆于该芯材11表面的以pd为主成分的中间层12；以及进一步涂覆于该中间层12表面的以ag为主成分的表层13。

芯材11以cu为主成分，并且，优选含有cu至少95％以上，更优选含有cu至少97％以上。芯材11也可以根据接合性、形成球的容易性、适当的伸长率、适当的环形状、适当的硬度等生产性、发光装置100的形状等而适当地添加au、ag、zn、sn、v、b、ti、mg、p、s等添加剂或合金金属。芯材11的直径可以根据发光装置100的形状、输出等而适当选择。芯材11的直径例如优选为10μm以上且30μm以下。

中间层优选含有从cu、te、ge、se、au、ag中选出的至少一种以上。中间层12优选以pd为主成分，优选含有pd为90％以上，更优选含有pd为95％以上。中间层12也可以根据耐热性、耐腐蚀性、耐氧化性、紧贴性、形成球的容易性、适当的伸长率、适当的环形状、适当的硬度等生产性、发光装置100的形状等而适当添加添加剂或合金金属。中间层12例如也可以微量地含有se、ge、bi、te等，并且由此可望改善耐热性。在利用电镀法制作pd中间层的情况下，也可以使用在所使用的镀液中添加了这些添加剂后的镀液。

表层优选含有从pd、au、se、s、c、n、o中选出的至少一种以上。以ag为主成分的表层13特别优选除了不可避免的杂质以外不含杂质的高纯度的ag。表层13也可以为了提高耐热性、光反射率而含有se、s等微量添加剂。在利用电镀法制作以ag为主成分的表层13的情况下，也可以使用在所使用的ag镀液中作为添加剂而适当地添加了se化合物、s化合物后的镀液。

作为制造电线1的方法，首先，准备直径比作为目标的电线的直径大的芯材11，在形成比作为目标的中间层和表层厚的镀层之后，实施拉丝加工。需要说明的是，对于芯材、中间层、表层、电线，在拉丝加工的前后，各部件使用相同名称进行说明。

对卷绕成线圈状的通常直径为2mm-6mm的以cu为主成分的芯材11，利用电镀法，首先，以数μm左右的厚度镀敷作为中间层12的pd镀层，然后，同样地以数μm左右的厚度镀敷作为表层13的ag镀层。对这样制作的直径数mm的电线，一边进行热处理，一边穿过适当孔形状的拉丝模，反复进行数个阶段拉丝加工，例如能够制作直径10μm～30μm的电线。在拉丝加工前的镀敷工序中形成的pd或ag的镀层厚度优选根据之后的拉丝加工的程度进行调整。由于这样一边加热一边进行拉丝加工，从而在芯材11与中间层12与表层13的界面附近彼此进行热扩散，因此，进行某种程度的合金化。合金化的程度优选通过调整热处理的温度、时间等条件来调整电线1的各种特性。

需要说明的是，作为电线1，使用直径25μm的以cu为主成分的芯材11，利用电镀法分别镀敷含有pd的中间层12和含有ag的表层13，不进行拉丝加工也能够制作期望的电线1。

(封装体10)

本实施方式的发光装置100具有至少具备金属部件2的封装体10。该封装体10可以具备：金属部件2和绝缘性的基体4。

封装体10例如在俯视时外周形状为方形，而且，具有在上表面有开口部的凹部。凹部的在例如底面露出有金属部件2的开口部的俯视形状为方形。在封装体10的下表面，一对金属部件2的一部分作为外部端子部而露出。封装体10的俯视形状除了方形的外形之外，可以是长方形、多边形以及将它们组合后的形状。在发光装置100的封装体10具有凹部的情况下，凹部的侧壁部的内侧面除了如图1b所示的以相对于底面倾斜的角度设置以外，可以是大致垂直的角度，也可以在该内侧面具有阶梯面。另外，对于壁部的高度、开口部的形状等，也可以根据目的、用途等而适当选择。优选凹部的内部设置金属部件2，除了本实施方式这样在底面部、也可以在侧壁部具有金属部件。

(金属部件2)

金属部件2能够作为对来自发光元件3的光的反射高的光反射部件而发挥作用。例如，金属部件2的表面具有含au或ag层并且以对来自发光元件3或后述的波长转换部件的发光高效地反射的方式设置在发光装置100。

在将金属部件2用作光反射部件的情况下，只要能够对从发光元件3射出的光进行反射，可以以任何形式用在发光装置100中。例如，如图1a等所示，可以配置在发光元件3的下方，也可以设置成环绕发光元件3的反射器形状。另外，金属部件2可以是如图1a等所示的板状的引线框架，也可以是形成在绝缘性的基体上的配线。另外，金属部件2也可以兼具作为放置发光元件3的放置部件、进行放热的放热部件、与发光元件3电气连接的金属部件的功能。因此，金属部件2与该功能对应地，优选放热性、导电性、接合性(bondability)优异。

金属部件2的表面对可见光区域的波长的光的反射率为70％以上，特别优选为80％以上的反射率。基于此，能够提高光提取效率。另外，优选是高光泽，光泽度为0.5以上，更优选为1.0以上，进一步优选为1.6以上。此处示出的光泽度是使用日本电色工业制微小面积色差计vsr300a，以45°照射、垂直接收光得到的数字。金属部件优选表面含有从ag、au、pd、rh、pt中选出的至少一种以上。金属部件的表面特别优选含au或ag层。

金属部件2的含au或ag层可以设置在金属部件2的所有表面，或者可以设置在金属部件2的部分表面。换言之，在金属部件2的至少一部分表面具有含au或ag层即可。例如，对于图1a、图1b中示出的发光装置100，优选金属部件2在凹部的底面露出，并且这样在金属部件2的被来自发光元件3的光照射的部分的表面设置反射率高的含ag层。另外，在金属部件2中，对于埋设在基体4的侧壁部内部的埋设部、露出到基体4的外部的外部端子部、在发光装置100的下表面侧露出的安装部，也可以在其表面不设置含au或ag层。在这样在金属部件2的一部分设置含au或ag层的情况下，可以通过在成膜时用抗蚀剂、保护胶带等对未形成含au或ag层的部分以掩膜方式进行保护等来进行。

金属部件2的含au或ag层可以在整个区域为同等厚度，或者也可以厚度不同。通过部分地减少含au或ag层的厚度，从而能够降低成本。例如，能够将含au或ag层设置在金属部件2的上表面和下表面，并且使一面的厚度比另一面厚。从提高光提取效率的观点考虑，优选在放置发光元件3的金属部件2的上表面、发光元件3的附近的部分设置厚度厚的含au或ag层。由于在金属部件的下表面不设置反射率高的含au或ag层，因此能够减少au或ag等材料的量，能够得到降低成本的金属部件2。

为了在金属部件2的表面形成含au或ag层，从大规模生产的观点考虑，优选镀敷法。特别是，在通过电解电镀形成时，根据需要，可以通过并用se类光亮剂、sb类光亮剂、s类光亮剂、ti添加剂、pb添加剂、as光亮剂、有机类光亮剂等光亮剂、添加剂来提高光泽度。基于此，能够得到具有高光泽度并且耐腐蚀性也优异的金属部件2。

另外，为了提高金属部件2的光反射率，母材的平整度优选尽可能高。例如，表面粗糙度ra优选为0.5μm以下。基于此，能够提高设置在母材上的含au或ag层的平整度，并且能够良好地提高金属部件2的光反射率。母材的平整度能够通过进行轧制处理、物理研磨、化学研磨等处理来提高。

(基体)

发光装置100的封装体10具有基体4。基体4是以将一对金属部件2一体地保持的树脂作为基材的部件。

作为基体4，可以使用热固性树脂、热塑性树脂，特别优选使用热固性树脂。作为热固性树脂，优选玻璃透过性比后述的密封部件6中使用的树脂低的树脂，具体而言，可以列举：环氧树脂组合物、硅酮树脂组合物、硅酮改性环氧树脂等改性环氧树脂组合物、环氧改性硅酮树脂等改性硅酮树脂组合物、聚酰亚胺树脂组合物、改性聚酰亚胺树脂组合物、聚氨酯树脂、改性聚氨酯树脂组合物等。通过在这样的基体4的基材混入作为填充材料(填料)的tio2、sio2、al2o3、mgo、mgco3、caco3、mg(oh)2、ca(oh)2等微粒等，来调整光的透过率，从而反射来自发光元件的光的约60％以上，更优选反射约90％。

需要说明的是，基体4不限于将上述这样的树脂作为基材，也可以由陶瓷、玻璃、金属等无机物形成。由此，能够得到劣化等少、可靠性高的发光装置100。

(发光元件3)

发光元件3例如图1a所示地，能够放置在于封装体10凹部的底面露出的金属部件2上。发光元件3优选安装在反射率和/或光泽度高的金属部件2上。由此，能够提高发光装置100的光提取效率。

发光元件3能够选择任意波长的半导体发光元件。发光元件3具有：层叠结构体32，具有含发光层等的半导体层；以及焊盘电极31。对于层叠结构体32，例如，可以使用ingan、gan、algan等氮化物类半导体、gap作为发蓝色、绿色光的发光元件3。另外，作为红色的发光元件，层叠结构体32可以使用gaalas、alingap等。进一步地，也可以使用包含除此以外的材料的发光元件3。所使用的发光元件3的组成、发光色、大小、个数等可以根据目的适当选择。

在发光装置100具有波长转换部件的情况下，作为发光元件3的层叠结构体32，优选列举可发出能够高效地激发该波长转换部件的短波长的光的氮化物半导体。发光元件3的层叠结构体32能够根据半导体层的材料、其混晶比而选择各种各样的发光波长。另外，能够作为不仅输出可见光区域的光也输出紫外线、红外线的发光元件3。

发光元件3具有与金属部件2电气连接的正负焊盘电极31。这些正负电极可以设置在一面侧，也可以设置在发光元件3的上下两面。焊盘电极优选表面含有从al、pd、pt、rh、ru中选出的至少一种以上。作为导电部件而发挥作用的金属部件2与发光元件3的连接可以仅是电线1，或者是除了电线1之外，也可以使用作为后述的接合部件5的导电性的接合部件5进行连接。

在具有多个发光元件3的情况下，发光元件3的焊盘电极31之间也可以用电线1连接。另外，在具有多个发光元件3的情况下，如图1a和1b所示，也可以设置为对每个发光元件3连接引线。

(接合部件5)

接合部件5是将发光元件3固定并安装在封装体10的部件。对于优选的材料，作为导电性的接合部件5，可以使用银、金、钯等导电性焊剂；au-sn、sn-ag-cu等共晶焊料材料；低熔点金属等钎材；使用了cu、ag、au颗粒、覆膜的同种材料间的接合等。作为绝缘性的接合部件5，可以使用环氧树脂组合物、硅酮树脂组合物、聚酰亚胺树脂组合物、其改性树脂、混合树脂等。在使用这些树脂的情况下，考虑到来自发光元件3的光、热导致的劣化，能够在发光元件3的安装面设置al膜、ag膜等反射率高的金属层、介电反射膜。

(密封部件6)

发光装置100也可以具有密封部件6。通过以被覆发光元件3、金属部件2、电线1、后述的保护膜等部件的方式设置密封部件6，从而能够保护被覆的部件避免遭受尘埃、水分以及外力等的破坏，能够提高发光装置100的可靠性。特别是，通过在形成有保护膜之后将密封部件6设置在保护膜上，从而能够保护保护膜，因此可靠性提高，故优选。

密封部件6优选具有能够使来自发光元件3的光透过的透光性，并且，具有不易因光而老化的耐光性。作为具体的材料，可以列举：硅酮树脂组合物、改性硅酮树脂组合物、改性环氧树脂组合物、氟树脂组合物等具有能够使来自发光元件的光透过的透光性的绝缘树脂组合物。特别是，也可以使用含有二甲基硅酮、苯基含量少的苯基硅酮、氟类硅酮树脂等具有硅氧烷骨架作为基础的树脂中的至少一种的混合树脂等。

对于密封部件6的形成方法，在密封部件6为树脂的情况下，可以使用灌封(滴加)法、压缩成型法、印刷法、传递模塑法、喷射分配法、喷涂等。如果是如图1a和1b所示的具有凹部的封装体10，则优选灌封法，在使用平板状的封装体的情况下，优选压缩成型法、传递模塑法。

密封部件6如图1b所示，能够设置为填充在基体4的凹部内。

对于密封部件6的外表面的形状，可以根据发光装置100所需要的光分布特性等而进行各种各样的选择。例如，通过使上表面为凸透镜形状、凹透镜形状、菲涅尔透镜形状、粗糙表面等，从而能够调整发光装置的方向特性、光提取效率。

在密封部件6中也可以含有着色剂、光扩散剂、金属部件、各种填料、波长转换部件等。

波长转换部件是使发光元件3的光进行波长转换的材料。在来自发光元件3的发光为蓝色光的情况下，作为波长转换部件，可以适当地使用氧化铝系荧光体的一种即钇铝石榴石系荧光体(以下，称为“yag：ce”)。yag：ce荧光体能够吸收发光元件发出的蓝色系的光的一部分，并且发出作为补色的黄色系的光，因此能够比较简单地形成发出白色系的混色光的高输出的发光装置100。

(保护膜)

发光装置100还可以进一步具有保护膜。保护膜是将金属部件2、电线1等被覆的绝缘性的部件。具体而言，保护膜是至少对设置在电线1或金属部件2的表面的含ag层进行被覆的主要抑制电线1和金属部件2的表面的含ag层的变色或腐蚀的部件。进一步地，也可以是任意地被覆电线1、发光元件3、接合部件5、基体(树脂成形体)4等除了金属部件2之外的部件的表面、未设置含ag层的金属部件2的表面。保护膜是透光性部件。因此，能够维持电线1的表层13的高反射率。作为保护膜的材料，例如可以列举：al2o3、sio2、tio2、zro2、zno、nb2o5、mgo、in2o3、ta2o5、hfo2、seo、y2o3、sno2等氧化物、aln、tin、zrn等氮化物、znf2、srf2等氟化物。这些可以单独使用，也可以混合使用。或者，也可以是使它们层叠的方式。

电线1由于表层13以ag为主成分，因此，通过用保护膜被覆电线1的表面，从而能够抑制表层13的硫化、氧化。进一步地，在金属部件2的表面含有ag的情况下，通过用保护膜被覆其表面，从而能够防止ag因硫化、氧化而变色。

保护膜从含有含au或ag层的金属部件2的表面起连续地设置在电线1、发光元件3、接合部件5和基体4等的表面。

保护膜虽然可以利用溅射法、化学气相沉积法形成，但特别优选利用原子层沉积法(ald(atomiclayerdeposision)法)形成。根据ald法，能够制成非常均匀的保护膜，并且，所形成的保护膜比其他成膜方法得到的保护膜更致密，因此能够非常有效地防止电线1或金属部件2的表面的含ag层的硫化。

发光装置100除了上述之外，也可以具有各种部件。例如，作为保护元件而搭载稳压二极管。

[实施例]

作为实施例1～4，准备表1所示的电线1，并制造了图1a和1b所示的发光装置100。

在实施例1～4中，为了避免拉丝加工时的热处理影响，作为芯材11，准备了市售的直径25μm的cu电线。在对该cu电线进行脱脂处理之后，用10％硫酸水溶液进行酸中和处理。

接着，使用以下的镀液组成，进行中间层12的镀敷。

(pd镀液)

氯化四氨钯、作为pd金属＝5g/l

硝酸铵＝150g/l

3吡啶磺酸钠＝3g/l

用ph8.5氨水进行调整

镀pd以液温50℃、电流密度1a/dm²的条件进行。

在镀pd之后，进行水洗，之后继续使用以下的镀液组成进行表层13的镀敷。

(ag镀液)

氰化银钾＝70g/l

氰化钾＝120g/l

碳酸钾＝30g/l

镀ag在液温30℃、电流密度2a/dm²下进行镀敷，制作电线1。

中间层(镀pd)12和表层(镀ag)13的镀层厚度分别通过镀敷时间进行调整。对于各个镀层厚度，利用fib-sem装置，对制成的电线1拍摄截面的任意处，拍摄3张，作为100,000倍的sem照片。将3张照片中最大和最小膜厚的平均值作为中间层(镀pd)12的膜厚和表层(镀ag)13的膜厚。

图3中示出实施例1的电线的表面sem照片。另外，将基于fib-sem的截面观察照片示于图4。

接着，准备在包含三菱伸铜制的alloy194cu合金的母材的表面利用电解电镀依次形成有厚度为2μm的ni镀层、接着是厚度为0.03μm的pd镀层、进一步是厚度为0.004μm的au镀层、其上是厚度为2.5μm的ag层的一对引线框架即金属部件2。

进一步地，如图1a和1b所示，通过传递模塑成型形成将这样的引线分别埋设在基体4的封装体10。需要说明的是，虽然至发光装置100被单片化为止，连结有多对引线的状态的引线框架在成形有多个基体4的封装体10的集合体的状态下经过各工序，但为了便于说明，用图1a和1b示出的1个发光装置100(一个)进行说明。

本实施例的封装体10具有凹部，并且金属部件2在凹部的底面露出。在该金属部件2上，将透光性的树脂作为接合部件5，并放置上表面具有正负的电极的发光元件3，并进行接合。然后，将金属部件2与发光元件3的焊盘电极之间用如上地制作的电线1连接。需要说明的是，封装体10被放置在支承台，该支承台在以加热器温度180℃被加热的状态下，进行以下的电线连接工序。

以下列举电线1的连接条件的一例。

在电线1连接到焊盘电极31上时的连接条件(第一接合条件)是加重为70g、超声波的震荡频率为150khz、超声波的施加时间为30msec。

使连接到焊盘电极31上的电线1延伸，连接到金属部件2上的连接部时的连接条件(第二接合条件)是，加重为65g、超声波的震荡频率为60khz、超声波施加时间为10msec。

然后，在使用ald法以60nm的厚度形成sio2作为保护膜之后，在凹部内形成含有yag荧光体的透光性树脂的密封部件6。

对于这样制造的发光装置，将进行总光通量测定的结果示于表1。

另外，将初始的总光通量和基于电流65ma的发光可靠性试验后(硫化试验)的总光通量的维持率也同时示于表1。硫化试验的条件是在h2s、no2混合气体气氛内配置发光装置并进行。具体而言，是以h2s：2ppm、no2：4ppm的浓度、在温度40℃、相对湿度75％的气氛中，将发光装置100保管600小时的试验。光束维持率是相对于该硫化试验前的输出的输出比。

与上述实施例1同样地，作为实施例2～4，如表1所示，准备各种镀敷规格的电线1，同样地准备发光装置100。

另外，作为比较例1，除了使用直径18μm的au线以外，制作与实施例1同样的发光装置。

另外，作为比较例2，除了在芯材cu上仅镀敷pd40nm以外，制作与实施例1同样的发光装置。进一步地，作为比较例3和4，如表1所示，准备各种镀敷规格的电线1，同样地准备发光装置100。

针对这样制造的发光装置，将进行总光通量测定的结果示于表1。

表1

如表1所示，实施例1～4的发光装置无论表层(镀ag)13的厚度如何，均显示出高的初始总光通量，而在可靠性试验中能够维持高的光束维持率。但是，在比较例的发光装置中，在如比较例1和2那样无au线、ag表层13的情况下、表层(镀ag)13的厚度薄的情况下，仅能够得到低的初始总光通量。另一方面，在如比较例3那样增加ag表层的厚度的情况下，虽然能够得到高的初始总光通量，但在长期可靠性试验的结果中，显现出总光通量下降。

以上表明，无论哪个实施例，均可望能够改善含ag层的反射率，可提高发光装置的光提取效率，并且，发光可靠性试验中的总光通量维持率也稳定。