Led器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種具有用密封材料來(lái)對(duì)LED元件進(jìn)行密封的形態(tài)的LED器件。該LED器件包含：LED元件，該LED元件安裝于支承體，并與所述支承體進(jìn)行電連接；以及密封材料，該密封材料對(duì)該LED元件進(jìn)行密封，該密封材料是由金屬氧化物所形成的透明非晶質(zhì)固體，該固體包含從由Al2O3、MgO、ZrO、La2O3、CeO、Y2O3、Eu2O3及ScO所組成的組中選出的至少一種金屬氧化物作為主要結(jié)構(gòu)要素。
【專利說(shuō)明】LED器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(以下表示為“LED”)，特別涉及用無(wú)機(jī)密封材料將LED元件密封于基板上而構(gòu)成的LED器件。
【背景技術(shù)】
[0002]在LED器件中，為了保護(hù)LED元件免受空氣中的水分、腐蝕性氣體的影響，用密封材料將LED元件進(jìn)行密封。作為密封材料，現(xiàn)在常使用環(huán)氧樹(shù)脂及硅樹(shù)脂(例如，專利文獻(xiàn)I?專利文獻(xiàn)4)。
[0003]然而，環(huán)氧樹(shù)脂的耐光性和耐熱性較差而容易變色，特別是在用于以發(fā)出近紫外線?藍(lán)色光的LED元件為基材而制成白色的白色LED時(shí)，存在以下問(wèn)題:即，這些短波長(zhǎng)側(cè)的光會(huì)導(dǎo)致環(huán)氧樹(shù)脂隨時(shí)間發(fā)生劣化而變色，從而使所獲得的光量減少。可以認(rèn)為，環(huán)氧樹(shù)脂的劣化主要是因樹(shù)脂本身所具有的有機(jī)官能團(tuán)的變性而引起的，樹(shù)脂所含有的催化劑、固化催化劑、以及樹(shù)脂中所殘留的未反應(yīng)官能團(tuán)會(huì)加速劣化。因此，嘗試將構(gòu)成環(huán)氧樹(shù)脂的單體的種類從含有容易著色的芳族環(huán)的材料置換成不存在上述問(wèn)題的脂環(huán)式的材料，但未能獲得性能滿足要求的環(huán)氧樹(shù)脂。
[0004]另一方面，硅樹(shù)脂雖然耐熱性和耐光性較好，但水蒸氣透過(guò)率較高，缺乏保護(hù)LED元件、熒光體不受濕度影響的能力，另外，還存在以下問(wèn)題:即，由于粘接性較低而存在從元件表面剝離的風(fēng)險(xiǎn)。
[0005]除此以外，樹(shù)脂的折射率比構(gòu)成LED元件的半導(dǎo)體的折射率要低，兩者的折射率差較大。例如，在用硅樹(shù)脂來(lái)密封GaN類LED元件的情況下，GaN的折射率(2.3?2.4)與硅樹(shù)脂(折射率約為1.4)的折射率之差約有0.9?1.0。若LED元件與密封材料之間的折射率差較大，則在LED元件與密封材料的界面上，全反射時(shí)的臨界角會(huì)變小。其結(jié)果是，從LED元件到達(dá)界面的入射光多數(shù)是以超過(guò)臨界角的角度射入，從而會(huì)發(fā)生全反射而在LED元件內(nèi)部發(fā)生多重反射，使元件內(nèi)部的吸收增大從而導(dǎo)致光的獲取效率下降。而且，還存在以下問(wèn)題:即，光的吸收增大會(huì)使LED元件的發(fā)熱量增大，從而導(dǎo)致元件產(chǎn)生多余的溫度上升。
[0006]另外，在白色LED器件中，一般具有以下結(jié)構(gòu):即，在從LED元件發(fā)出的光的通路上也存在的密封材料中分散有多種無(wú)機(jī)熒光體粒子，這些粒子被從LED元件發(fā)出的光所激勵(lì)而發(fā)出熒光，利用上述熒光的混色、以及在其中加入從LED元件發(fā)出的光后所得到的混色，作為整體而獲得白色的光源。作為這樣的無(wú)機(jī)熒光體，已知有氧化物類、氮化物類、氧氮化物類、硫化物類等多種熒光體。其中，(Ca，Sr)S: Eu類、CaGa2S4: Eu類、ZnS: Cu，Al類等硫化物類的熒光體多為在藍(lán)色激勵(lì)下會(huì)高效地發(fā)出鮮明熒光的熒光體，因此，能作為用于獲得優(yōu)質(zhì)白色光源的熒光體來(lái)使用的潛在的可能性較高。然而，對(duì)于硫化物類或硅酸鹽類熒光體，特別是硫化物類熒光體，具有吸濕性，從而存在容易因水分而導(dǎo)致變性的缺點(diǎn)。上述樹(shù)脂的耐濕性不足以使其中所添加的硫化物類或硅酸鹽類熒光體維持穩(wěn)定，在硅樹(shù)脂的情況下，由于水蒸氣透過(guò)率特別高，因此特別不適合。因此，對(duì)于將樹(shù)脂作為基材的現(xiàn)有的密封材料，存在無(wú)法有效利用硫化物類或硅酸鹽類熒光體這一難點(diǎn)。
[0007]另一方面，為了防止密封材料變色，已知可使用添加有硒、鉈、砷、硫等而使熔點(diǎn)變?yōu)?30?350°C的透明的低熔點(diǎn)玻璃來(lái)作為密封材料，以代替環(huán)氧樹(shù)脂(專利文獻(xiàn)5)。另外，作為低熔點(diǎn)玻璃，已知可用熔點(diǎn)為400°C左右的鉛玻璃來(lái)密封LED元件(專利文獻(xiàn)6)，此外，還已知可對(duì) B2O3-SiO2-ZnO-Bi2O3-La2O3 類、或 B2O3-SiO2-ZnO-Bi2O3-Nb2O3 類的板狀低熔點(diǎn)玻璃進(jìn)行熱壓加工，從而將安裝有LED元件的基板進(jìn)行密封(專利文獻(xiàn)7)。在這種情況下，根據(jù)實(shí)施例，低熔點(diǎn)玻璃的屈服點(diǎn)為475?534°C。
[0008]然而，上述低熔點(diǎn)玻璃雖說(shuō)被稱為低熔點(diǎn)，但要想將其熔融至少也要有130?3500C，或加熱至400°C左右(專利文獻(xiàn)5或?qū)＠墨I(xiàn)6)，或者必須加熱至475?534°C以上，從而無(wú)法忽視因熱量而對(duì)元件及其基板造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)。
[0009]因此，對(duì)于對(duì)光和熱穩(wěn)定、耐濕性良好從而能確保水分實(shí)質(zhì)上不會(huì)透過(guò)、且與現(xiàn)有的低熔點(diǎn)玻璃相比即使以較低的溫度來(lái)進(jìn)行加熱也能使得形成的、透明的密封材料，存在潛在的需求。另外，為了直接覆蓋于LED元件的半導(dǎo)體表面來(lái)使用，希望采用折射率較高的密封材料，以使得與元件的半導(dǎo)體折射率之差變得較小。
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本專利第2927279號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)2:日本專利第3349111號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)3:美國(guó)專利第6312500號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)4:美國(guó)專利第7629621號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)5:日本專利特開(kāi)平8-102553號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)6:日本專利特開(kāi)平11-177129號(hào)公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)7:日本專利第4394036號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0018]基于上述背景，本發(fā)明的目的在于，提供一種LED器件，該LED器件被密封材料所密封，所述密封材料具有良好的耐濕性從而能確保水分實(shí)質(zhì)上不會(huì)透過(guò)，對(duì)光及熱較為穩(wěn)定，且與現(xiàn)有的低熔點(diǎn)玻璃相比即使以較低的溫度來(lái)進(jìn)行加熱也能使得形成。
[0019]解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0020]在上述背景中，本發(fā)明的目的在于，提供一種LED器件，該LED器件通過(guò)用密封材料將元件進(jìn)行密封而形成，所述密封材料具有比環(huán)氧樹(shù)脂或硅酸鹽樹(shù)脂要高的耐濕性且能確保水分實(shí)質(zhì)上不會(huì)透過(guò)，耐光性及耐熱性良好，且即使以較低的溫度來(lái)進(jìn)行加熱處理也能形成。
[0021]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將使特定的有機(jī)金屬化合物發(fā)生熱分解及重合而獲得的、含有金屬氧化物的透明的非晶質(zhì)固體作為密封材料，能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的，進(jìn)而對(duì)此進(jìn)行了討論，從而完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明提供以下技術(shù)。
[0022]1.一種元件密封型LED器件，所述元件密封型LED器件包含:LED元件，該LED元件安裝于支承體，并與所述支承體進(jìn)行電連接；以及密封材料，該密封材料對(duì)該LED元件進(jìn)行密封，該密封材料是包含金屬氧化物的透明非晶質(zhì)固體，該非晶質(zhì)固體包含從由Al203、Mg0、ZrO, La203、CeO、Y2O3> Eu2O3及ScO所組成的組中選出的至少一種金屬氧化物作為主要結(jié)構(gòu)要素。
[0023]2.如上述I所述的元件密封型LED器件，該非晶質(zhì)固體的主要成分為ZrO。
[0024]3.如上述I或2所述的元件密封型LED器件，該非晶質(zhì)固體還包含SiO2作為結(jié)構(gòu)要素。
[0025]4.如上述I?3的任一項(xiàng)所述的元件密封型LED器件，該密封材料直接覆蓋于該LED元件表面而對(duì)其進(jìn)行密封。
[0026]5.如上述I?4的任一項(xiàng)所述的元件密封型LED器件,該密封材料進(jìn)一步對(duì)預(yù)先密封有該LED元件的其它密封材料進(jìn)行密封，從而對(duì)該LED元件進(jìn)行間接密封。
[0027]6.如上述I?5的任一項(xiàng)所述的元件密封型LED器件，該密封材料含有分散于該密封材料中的無(wú)機(jī)熒光體粒子。
[0028]7.如上述I?5的任一項(xiàng)所述的元件密封型LED器件，該密封材料包含接近該LED元件一側(cè)的層、和遠(yuǎn)離該LED元件一側(cè)的層這兩個(gè)層，該兩個(gè)層中的至少一個(gè)層含有被分散的無(wú)機(jī)熒光體粒子。
[0029]8.如上述6或7項(xiàng)所述的元件密封型LED器件，該無(wú)機(jī)熒光體粒子包含硫化物類熒光體粒子及硅酸鹽類熒光體粒子中的至少一種。
[0030]9.如上述I?8的任一項(xiàng)所述的元件密封型LED器件，該LED元件是氮化鎵類LED元件。
[0031]10.一種LED器件的制造方法，所述LED器件具有用包含金屬氧化物的透明非晶質(zhì)固體來(lái)對(duì)LED元件進(jìn)行密封的形態(tài)，所述LED器件的制造方法的特征在于，準(zhǔn)備安裝于支承體并與所述支承體進(jìn)行電連接的LED元件，對(duì)該元件使用包含金屬醇鹽的溶液，從而使該溶液對(duì)該LED元件及其鄰接區(qū)域進(jìn)行覆蓋，將該溶液進(jìn)行熱處理以形成包含金屬氧化物的透明非晶質(zhì)固體，在所述LED器件的制造方法中，該非晶質(zhì)固體包含從由Al203、Mg0、Zr0、La203、CeO、Y2O3、Eu2O3及ScO所組成的組中選出的至少一種金屬氧化物作為主要結(jié)構(gòu)要素。
[0032]11.如上述10所述的制造方法，該金屬醇鹽用M (OR1)n[式中，M表示從由Al、Mg、Zr、La、Ce、Y、Eu及Sc所組成的組中選出的金屬原子，η表示該M的價(jià)數(shù)，R1表示碳數(shù)I?6的燒基]表不。
[0033]12.如上述11所述的制造方法，M是Zr。
[0034]13.如上述10?12的任一項(xiàng)所述的制造方法，該包含金屬醇鹽的溶液包含有機(jī)溶劑。
[0035]14.如上述10?13的任一項(xiàng)所述的制造方法，該包含金屬醇鹽的溶液包含用Si(OR2) 4[式中，R2表示碳數(shù)I?5的烷基]來(lái)表示的烷氧基硅烷。
[0036]15.如上述10?14的任一項(xiàng)所述的制造方法，該包含金屬醇鹽的溶液含有平均粒徑小于IOnm的二氧化硅粒子。
[0037]16.如上述10?15的任一項(xiàng)所述的制造方法，該熱處理在70?200°C下進(jìn)行0.25?4小時(shí)。
[0038]17.如上述10?16的任一項(xiàng)所述的制造方法，將該包含金屬醇鹽的溶液直接用于該元件的表面。
[0039]18.如上述10?17的任一項(xiàng)所述的制造方法，預(yù)先用其它密封材料對(duì)該LED元件進(jìn)行密封，將該包含金屬醇鹽的溶液適用于該其它密封材料上。[0040]19.如上述10?18的任一項(xiàng)所述的制造方法，該包含金屬醇鹽的溶液含有被分散的無(wú)機(jī)熒光體粒子。
[0041 ] 20.如上述10?19的任一項(xiàng)所述的制造方法，至少對(duì)該含有金屬醇鹽的溶液進(jìn)行兩次使用及熱處理，在其中的至少一次中，該包含金屬醇鹽的溶液含有被分散的無(wú)機(jī)熒光體粒子。
[0042]21.如上述10?20的任一項(xiàng)所述的制造方法,該LED元件是氮化鎵類LED元件。
[0043]發(fā)明效果
[0044]根據(jù)本發(fā)明，能用透明的非晶質(zhì)固體來(lái)對(duì)LED元件進(jìn)行密封，所述非晶質(zhì)固體具有較高的耐濕性從而能確保水分不會(huì)透過(guò)，且由于是以金屬氧化物為基材，因此對(duì)光和熱較為穩(wěn)定。因此，在利用本發(fā)明而獲得的LED器件中，能可靠地保護(hù)LED元件免受水分的影響，另外，即使是容易受水分的影響而發(fā)生變性的、以往難以利用的硫化物類或硅酸鹽類無(wú)機(jī)熒光體，也能使其分散于密封材料中而穩(wěn)定地進(jìn)行使用。因此，根據(jù)本發(fā)明，能選擇使用任意的無(wú)機(jī)熒光體而不存在現(xiàn)有的選擇無(wú)機(jī)熒光體時(shí)的制約。
[0045]另外，由于也能通過(guò)在將原料溶液用于LED元件之后，與現(xiàn)有的低熔點(diǎn)玻璃相比以進(jìn)一步較低的溫度來(lái)進(jìn)行熱處理，從而形成本發(fā)明中所使用的密封材料，因此，能避免對(duì)元件及基板造成熱損傷等不良影響這樣的風(fēng)險(xiǎn)。
[0046]而且，由于以金屬氧化物為主要結(jié)構(gòu)要素的透明非晶質(zhì)固體相比樹(shù)脂更容易獲得較高的折射率，因此，在將其直接用于LED元件表面(半導(dǎo)體表面)來(lái)進(jìn)行密封時(shí)，不但能擴(kuò)大界面處的全反射中的臨界角而提高光獲取效率，由此還能減少LED元件內(nèi)部的光吸收量，從而在抑制LED元件的過(guò)熱這點(diǎn)上也較為有利。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0047]圖1 (a)是表示一個(gè)安裝有LED元件的LED底座的俯視圖，圖1 (b)是該LED底座的側(cè)面剖視圖。
[0048]圖2是實(shí)施例10的LED器件的具體例的示意側(cè)視圖，圖2 (a)表示具有兩個(gè)平板狀的密封材料層的LED器件，圖2 (b)表示具有平板狀及穹頂狀兩個(gè)密封材料層的LED器件。
[0049]圖3是實(shí)施例11的LED器件的具體例的示意側(cè)視圖，圖3 (a)表示具有單一的平板狀的密封材料層的LED器件，圖2 (b)表示具有單一的穹頂狀的密封材料層的LED器件。
[0050]圖4是實(shí)施例12的LED器件的具體例的示意側(cè)視圖，圖4 (a)表示具有三個(gè)平板狀的密封材料層的LED器件，圖3 (b)表示具有兩層平板狀及一層穹頂狀的密封材料層的LED器件。
【具體實(shí)施方式】
[0051]在本發(fā)明中，關(guān)于含有金屬氧化物的透明非晶質(zhì)固體，所謂“主要結(jié)構(gòu)要素”是指，相對(duì)于構(gòu)成該非晶質(zhì)固體(在含有分散的無(wú)機(jī)熒光體粒子的情況下，將其稱為維持分散狀態(tài)的分散劑)的其它成分的含量比例(重量％)，含有比例為I倍以上、優(yōu)選為2倍以上、進(jìn)一步優(yōu)選為3倍以上、特別優(yōu)選為4倍以上的成分。
[0052]另外，在本發(fā)明中，關(guān)于含有金屬氧化物的非晶質(zhì)固體，所謂“透明”是指非晶質(zhì)固體本身，在含有分散的熒光體粒子的情況下，僅指作為使熒光體粒子分散的分散劑的非晶質(zhì)固體。
[0053]在本發(fā)明的作為密封材料的原料的金屬醇鹽[M (OR1)n]中，R1是碳數(shù)I?6的烷基，優(yōu)選為碳數(shù)I?5的烷基，進(jìn)一步優(yōu)選為碳數(shù)I?4的烷基，特別優(yōu)選為碳數(shù)I?3的燒基。作為特別優(yōu)選的燒基的例子，可以舉出甲基、乙基、丙基、異丙基。另外，金屬M(fèi)優(yōu)選為從Al、Mg、Zr、La、Ce、Y、Eu、以及Sc中選出。其中，優(yōu)選為Zr及Al，特別優(yōu)選為Zr，但并不局限于此。此外，關(guān)于R1，“烷基”還包含環(huán)烷基。
[0054]在本發(fā)明中，金屬醇鹽能以包含該金屬醇鹽的溶液的形式(直接或從已存在的密封材料上)適用于LED元件。作為用于使金屬醇鹽溶解的溶劑，可以從以下有機(jī)溶劑中適當(dāng)選擇來(lái)使用:所述有機(jī)溶劑能使作為原料的金屬醇鹽溶解，不會(huì)與金屬醇鹽發(fā)生無(wú)用的反應(yīng)，并能通過(guò)熱處理而使其揮發(fā)。作為合適的溶劑的例子，可以舉出:乙二醇單丁醚、二乙二醇丁醚等二醇醚類有機(jī)溶劑，特別是碳數(shù)6?8的二醇醚類有機(jī)溶劑；以及苯、甲苯、二甲苯等烯烴類，特別是芳族類有機(jī)溶劑；甲醇、乙醇、η-丙醇、異丙醇、η- 丁醇、sec- 丁醇、tert-丁醇等醇類有機(jī)溶劑，特別是碳數(shù)I?6的醇類有機(jī)溶劑，但并不局限于此。
[0055]在本說(shuō)明書(shū)中，在提到“包含金屬醇鹽的溶液”時(shí)，并不僅指溶劑中直接溶解有金屬醇鹽的狀態(tài)的溶液，只要是在溶液的狀態(tài)下，還包括溶劑中的金屬醇鹽有部分發(fā)生了分解和重合的情況。像這樣的包含部分重合物的溶液也能與未包含部分重合物的金屬醇鹽溶液一樣用于LED元件的密封。由于像這樣的進(jìn)行了部分重合的金屬醇鹽溶液的粘度比重合前有所增加，因此，在密封操作中容易進(jìn)行處理，另外，由于已進(jìn)行了部分重合，因此，能力圖在一定程度上縮短固化時(shí)間。由于金屬醇鹽的分解及重合通過(guò)酸、堿來(lái)進(jìn)行催化，因此，向含有金屬醇鹽的溶液中添加少量(例如相對(duì)于金屬醇鹽I摩爾在0.05摩爾以下，優(yōu)選為在0.03摩爾以下，進(jìn)一步優(yōu)選為在0.02摩爾以下)的例如醋酸或其它低級(jí)脂肪酸(特別是碳數(shù)為8以下的低級(jí)脂肪酸)、或者鹽酸或其它無(wú)機(jī)酸，從而能促進(jìn)金屬醇鹽的分解和重合。
[0056]另外，也可以將金屬醇鹽溶解于液態(tài)的四烷氧基硅烷Si (OR2) 4[式中，R2表示碳數(shù)I?5的烷基]中。當(dāng)四烷氧基硅烷共存時(shí)，能以更低的溫度對(duì)金屬醇鹽進(jìn)行分解、重合。作為液態(tài)的四烷氧基硅烷的特別優(yōu)選例，可以舉出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基娃燒、四異丙氧基娃燒。此外，關(guān)于R2，“燒基”還包含環(huán)燒基。
[0057]在將液態(tài)的四烷氧基硅烷用作為調(diào)制金屬醇鹽溶液的溶劑的情況下，無(wú)需有機(jī)溶齊U，但使用有機(jī)溶劑也無(wú)妨。在使用金屬醇鹽和四烷氧基硅烷來(lái)形成密封材料的情況下，分別對(duì)它們的使用量進(jìn)行調(diào)整，使得由金屬醇鹽分解而產(chǎn)生的金屬氧化物單位的量相對(duì)于由四烷氧基硅烷分解而產(chǎn)生的SiO2單位的量在重量上為I倍以上，優(yōu)選為2倍以上，進(jìn)一步優(yōu)選為3倍以上，特別優(yōu)選為4倍以上。
[0058]另外，為了提高含有金屬醇鹽的溶液的粘度，只要少量混合硬脂酸等高級(jí)脂肪酸(特別是碳數(shù)為12?20的高級(jí)脂肪酸)即可。在這種情況下，高級(jí)脂肪酸的混合量相對(duì)于溶液中的金屬醇鹽(及含有四烷氧基硅烷時(shí)的四烷氧基硅烷)的重量?jī)?yōu)選為在10重量％以下，更優(yōu)選為8重量％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為6重量％以下。
[0059]另外，在調(diào)制金屬醇鹽溶液時(shí)，也可以先將例如3-氧代丁酸乙酯(乙酸乙酯)等螯合劑與金屬醇鹽進(jìn)行混合。另外，為了通過(guò)水解來(lái)對(duì)金屬醇鹽進(jìn)行分解，可以向金屬醇鹽中添加水及酸等催化劑，也可以由此使金屬醇鹽部分發(fā)生水解及脫水縮合。水的添加量適宜即可，但相對(duì)于金屬醇鹽I摩爾優(yōu)選為在1.5摩爾以下，更優(yōu)選為在1.2摩爾以下，進(jìn)一步優(yōu)選為在I摩爾以下。由于水能夠減壓蒸餾，因此，也可以使用多于上述量的水(但是沒(méi)有實(shí)際好處)。此外，為了進(jìn)行水解而能夠添加的酸的種類及其添加量與上述相同。對(duì)于所產(chǎn)生的部分重合物，通過(guò)減壓蒸餾來(lái)去除水分從而獲得粘稠的液體(溶膠)，將其直接或通過(guò)與有機(jī)溶劑和/或四烷氧基硅烷進(jìn)行適當(dāng)混合來(lái)進(jìn)行稀釋，從而能用于密封。
[0060]另外，也可以使金屬醇鹽溶液中含有具有小于IOnm平均粒徑的二氧化硅粒子(單一納米硅粒子)。即使在這種情況下，也分別對(duì)金屬醇鹽和所使用的單一納米硅粒子的使用量進(jìn)行調(diào)制，使得由金屬醇鹽(及根據(jù)情況而包含的四烷氧基硅烷)熱分解而產(chǎn)生的金屬氧化物單位的量相對(duì)于所使用的單一納米硅粒子的量(及在還使用四烷氧基硅烷的情況下，與由該四烷氧基硅烷分解而產(chǎn)生的SiO2單位的量之和)在重量上為I倍以上，優(yōu)選為2倍以上，進(jìn)一步優(yōu)選為3倍以上，特別優(yōu)選為4倍以上。
[0061]在本發(fā)明中，適用于LED元件的金屬醇鹽溶液的熱處理優(yōu)選為在70?200°C下進(jìn)行，更優(yōu)選為在80?150°C下進(jìn)行，特別優(yōu)選為在90?120°C下進(jìn)行。加熱時(shí)間優(yōu)選為
0.25?4小時(shí)，更優(yōu)選為0.25?2小時(shí)，特別優(yōu)選為0.25?I小時(shí)。
[0062]本發(fā)明的特征在于，由于是基于密封材料本身的優(yōu)良的性質(zhì)(耐熱性、耐光性、耐濕性、在較低的溫度下形成的可能性等)，因此，無(wú)論作為適用密封材料的對(duì)象的LED元件的種類如何，本發(fā)明的密封材料對(duì)由各種半導(dǎo)體所構(gòu)成的LED元件都能同樣適用。氮化鎵(GaN)類LED元件正被廣泛使用，是作為本發(fā)明的LED元件而能特別適宜地進(jìn)行采用的一個(gè)例子。對(duì)于GaN類LED元件，已知存在以GaN為基本材料而對(duì)其使用各種元素來(lái)作為摻雜劑后所形成的、具有多種層疊結(jié)構(gòu)的元件，在本發(fā)明中，上述這些元件都能用于本發(fā)明中。
[0063]另外，在本發(fā)明中，含有金屬氧化物的透明非晶質(zhì)固體即密封材料可以直接用于構(gòu)成LED元件的半導(dǎo)體的表面，或者，也可以用于被其它密封材料所密封的LED元件的該其它密封材料之上，從而間接對(duì)LED元件進(jìn)行密封。本發(fā)明中所使用的金屬氧化物，在結(jié)晶體的情況下是折射率比 Al2O3(1.76), Mg0(l.72)、ZrO(2.40)、La2O3(1.88)、CeO(2.2)、Y2O3 (1.82)、Eu2O3 (1.98)及ScO (1.96)、以及現(xiàn)有的環(huán)氧樹(shù)脂或硅樹(shù)脂要高的材料，在形成非晶質(zhì)固體的情況下，也能容易地獲得較高的折射率。因此，在直接用這些非晶質(zhì)固體來(lái)對(duì)LED元件表面(半導(dǎo)體的表面)進(jìn)行密封時(shí)，與用樹(shù)脂密封材料來(lái)對(duì)LED元件進(jìn)行密封的情況相比，能減小LED元件與密封材料之間的折射率差，其結(jié)果是，通過(guò)增大臨界角，能減小全反射的比例。由此，在減少或消除光在LED元件內(nèi)部的多重反射從而提高光的獲取效率的同時(shí)，有助于抑制LED元件內(nèi)部的溫度上升。
[0064]例如，在將含有金屬氧化物的透明非晶質(zhì)固體即密封材料直接用于LED元件表面(半導(dǎo)體表面)的情況下，當(dāng)將LED安裝于形成為具有反射性的凹部的反射鏡內(nèi)時(shí)，只要將密封材料填充于該反射鏡內(nèi)并進(jìn)行熱處理即可。另外，例如也可以對(duì)安裝于支承體的LED元件以層狀覆蓋的形式通過(guò)熱壓來(lái)使用密封材料。而且，也可以通過(guò)使用了對(duì)應(yīng)于穹頂狀的模具的熱壓來(lái)使用密封材料，使得成為以LED元件為中心而用密封材料包埋的大致半球形等的穹頂狀。在以LED元件為中心而將密封材料形成為穹頂狀的情況下，到達(dá)密封材料與其外部之間的界面的光的入射角較小，幾乎不會(huì)超過(guò)該部位處的全反射的臨界角。因此，與將密封材料的表面形成為平板狀的情況相比，從LED元件獲取光的效率進(jìn)一步提高。
[0065]可以使密封材料以分散有無(wú)機(jī)熒光體粒子的狀態(tài)含有所述無(wú)機(jī)熒光體粒子，為此，只要使無(wú)機(jī)熒光體粒子分散于密封材料的原料溶液(金屬醇鹽溶液)中即可。由于本發(fā)明的密封材料是含有金屬氧化物的非晶質(zhì)固體，因此，其穩(wěn)定性較高且能確保水分實(shí)質(zhì)上不會(huì)透過(guò)，因而，作為無(wú)機(jī)熒光體，可以無(wú)特別限制地選擇已知的各種材料來(lái)使用，特別是也可以使用硫化物類或硅酸鹽類的熒光體。作為硫化物類熒光體，例如，其中，作為硫化物突光體(sulfide-based phosphor),可以舉出(Sr, Ca) S: Eu、ZnS: Cu、Al 等，作為硫代嫁酸鹽類突光體(thiogallate-based phosphor),可以舉出 CaGa2S4: EiuSrGa2S4: Eu等。作為屬于氧化物熒光體的硅酸鹽類熒光體的例子，可以舉出(Ba，Sr)2Si04:Eu(BOS),(Ba，Sr)3Si05:Eu、Ca8Mg(SiO4)4Cl2 = Eu, Ca3Sc2Si3O12 = Ce 等。作為其它熒光體，例如，作為仍屬于氧化物熒光體的鋁酸鹽類熒光體，可以舉出(Y，Gd) 3 (Al，Ga) 5012: Ce (YAG)、SrAl2O4: Eu、BaMgAlltlO17 = Eu等，作為氮化物類熒光體，可以舉出例如(Ca，Sr)2Si5N8:Eu、(Ca，Sr)AlSiN3 = Eu(CASN)、CaSiN2 = Eu等，作為氧氮化物類熒光體，可以舉出例如Cax(Si，Al)12(O,N) 16: Eu、(Si，Al) 6 (O, N) 8: Eu、BaSi2O2N2: Eu等，作為氧硫化物類熒光體，可以舉出例如Y202S:Eu、Gd202S:Eu、La202S:Eu 等、以及除此以外可舉出 3.5Mg0.0.5MgF2.GeO2:MruK2SiF6:Mn
坐寸ο
[0066]另外，密封材料也可以形成為多層。在密封材料包含靠近LED元件一側(cè)的層和遠(yuǎn)離LED元件一側(cè)的層的例如兩層的情況下，也可以只使該兩層中的任意一個(gè)層(靠近LED元件一側(cè)的層、或遠(yuǎn)離LED元件一側(cè)的層)中分散有無(wú)機(jī)熒光體粒子。
[0067]在本發(fā)明中，
[0068]【實(shí)施例】
[0069]下面，參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體的說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例所限定的范圍。
[0070]1.氮化鎵(GaN)類LED元件
[0071]在以下的實(shí)驗(yàn)中，使用具有以下結(jié)構(gòu)的GaN類LED元件。
[0072]尺寸:1mm見(jiàn)方
[0073]層結(jié)構(gòu):基板/緩沖層/n型層/具有發(fā)光功能的層/p型層(p/n分別與p型電極和η型電極相接觸)
[0074][基本性能]
[0075]峰值波長(zhǎng):450nm
[0076]發(fā)光輸出(每1W):430mff (3.1V, 320mA)
[0077][LED器件的結(jié)構(gòu)]
[0078]將二線型的上述GaN類LED元件安裝于引線框樹(shù)脂封裝基板，并與電路相連接，之后，將以下各實(shí)施例所記載的原料組成物用于LED元件，通過(guò)熱成形來(lái)形成透明非晶質(zhì)固體，從而對(duì)該LED元件進(jìn)行密封。以下的實(shí)施例1~5是關(guān)于平板狀的密封部的實(shí)施例，但也可以使用相同的材料來(lái)將密封部制成穹頂狀的形狀，在這種情況下，例如通過(guò)對(duì)經(jīng)預(yù)成形加工而形成的穹頂狀部進(jìn)行熱壓加工(在模具中升溫至約100°C)，從而能制成穹頂狀的密封材料。
[0079][實(shí)施例1]
[0080]使鋯類醇鹽金屬絡(luò)合物[Zr (O-1-C3H7)4]粉末8重量份溶解于2重量份的四乙氧基硅烷中，使硅酸鹽類熒光體[添加Ca8Mg (SiO4)4Cl2: Eu及(SnBa)3SiO5: Eu，使得其相對(duì)于非晶質(zhì)固體分別為0.3重量份及0.7重量份]分散于其中，以調(diào)制成用于形成熒光體分散的透明無(wú)機(jī)金屬化合物密封材料的原料組成物。將LED元件I安裝于引線框樹(shù)脂封裝基板內(nèi)并與其進(jìn)行電連接，向底座的反射鏡2內(nèi)填充有原料組成物3 (圖1)。對(duì)每個(gè)支承體在大氣中以100°C進(jìn)行2小時(shí)熱處理，從而進(jìn)行密封。此外，熒光體的平均粒徑約為15 μ m，密封材料的膜厚約為500?600 μ m。由此，形成色彩變換層，從而制成LED器件。在該LED器件中，密封材料中的ZrO: SiO2的重量比為4.5: 1，摩爾比為2.6: I。
[0081][實(shí)施例2]
[0082]使錯(cuò)類醇鹽金屬絡(luò)合物[Zr (O-1-C3H7)4]粉末8重量份及硬脂酸粉末0.5重量份溶解于1.5重量份的四乙氧基硅烷中，以與實(shí)施例1相同的比例使實(shí)施例1的硅酸鹽類熒光體分散于其中，以調(diào)制成用于形成熒光體分散的透明無(wú)機(jī)金屬化合物密封材料的原料組成物。與實(shí)施例1相同，將該原料組成物填充于安裝并連接有LED元件的LED底座內(nèi)，在大氣中以100°C進(jìn)行2小時(shí)熱處理，從而進(jìn)行密封。此外，熒光體的平均粒徑約為15 μ m，密封材料的膜厚約為500?600 μ m。由此，形成色彩變換層，從而制成LED器件。
[0083][實(shí)施例3]
[0084]使鋯類醇鹽金屬絡(luò)合物[Zr (O-1-C3H7) 4]粉末8重量份及乙二醇單丁醚[CH3 (CH2) 30CH2CH20CH2CH20H](相對(duì)于鋯類醇鹽絡(luò)合物為2重量份)溶解于2重量份的四乙氧基娃燒中，以與實(shí)施例1相同的比例使實(shí)施例1的娃酸鹽類突光體分散于其中，以調(diào)制成用于形成熒光體分散的透明無(wú)機(jī)金屬化合物密封材料的原料組成物。與實(shí)施例1相同，將該原料組成物填充于安裝并連接有LED元件的LED底座內(nèi)，在大氣中以100°C進(jìn)行2小時(shí)熱處理，從而進(jìn)行密封。此外，熒光體的平均粒徑約為15 μ m，密封材料的膜厚約為500?600 μ m。由此，形成色彩變換層，從而制成LED器件。
[0085][實(shí)施例4]
[0086]使鋯類醇鹽金屬絡(luò)合物[Zr (O-1-C3H7)4]粉末8重量份溶解于2重量份的四乙氧基娃燒中，以與實(shí)施例1相同的比例使實(shí)施例1的娃酸鹽類突光體分散于其中，以調(diào)制成用于形成熒光體分散的透明無(wú)機(jī)金屬化合物密封材料的原料組成物。與實(shí)施例1相同，將該原料組成物填充于安裝并連接有LED元件的LED底座內(nèi)，在大氣中以100°C進(jìn)行2小時(shí)熱處理，從而進(jìn)行密封。此外，熒光體的平均粒徑約為12 μ m，密封材料的膜厚約為200?300 μ m。在由此而形成的色彩變換層上形成由硅樹(shù)脂所構(gòu)成的覆蓋層，從而制成LED器件。
[0087][實(shí)施例5]
[0088]使鋯類醇鹽金屬絡(luò)合物[Zr (O-1-C3H7)4]粉末8重量份溶解于2重量份的納米二氧化硅類無(wú)機(jī)粘合劑(平均粒徑小于IOnm的二氧化硅微粒重量80%與乙二醇單丁醚20重量％的混合物)中，以與實(shí)施例1相同的比例使實(shí)施例1的硅酸鹽類熒光體分散于其中，以調(diào)制成用于形成熒光體分散的透明無(wú)機(jī)金屬化合物密封材料的原料組成物。與實(shí)施例1相同，將該原料組成物填充于安裝并連接有LED元件的LED底座內(nèi)，以100°C進(jìn)行2小時(shí)熱處理，從而進(jìn)行密封。此外，熒光體的粒徑約為15 μ m,密封材料的膜厚約為200?300 μ m。在由此而形成的色彩變換層上形成由硅樹(shù)脂所構(gòu)成的覆蓋層，從而制成LED器件。
[0089][比較例I]
[0090]以與實(shí)施例1相同的比例使實(shí)施例1的硅酸鹽類熒光體分散于硅樹(shù)脂(KER-2600:信越有機(jī)硅制)之中，以調(diào)制成用于形成密封材料的原料組成物。與實(shí)施例1相同，將該原料組成物填充于安裝并連接有LED元件的LED底座內(nèi)，以100°C進(jìn)行1小時(shí)熱處理后，再以150°C進(jìn)行3小時(shí)熱處理，從而使其固化，與實(shí)施例相同地制成LED器件。
[0091]2.性能比較
[0092]將實(shí)施例1~4和比較例的各LED器件置于85°C、相對(duì)濕度85%的氣氛中并經(jīng)過(guò)表1所示的各時(shí)間，然后在同一驅(qū)動(dòng)條件下(電流350mA)使它們發(fā)光，對(duì)光量進(jìn)行比較。在光量測(cè)定中，使用分光輻射計(jì)SR-3A (Topcon)。將各LED器件的初始光量(O小時(shí))設(shè)為100，將與之相對(duì)的各經(jīng)過(guò)時(shí)間后的光量的相對(duì)值在表1中不出。
[0093]【表1】
[0094]表1.來(lái)自各LED器件的光量的比較
【權(quán)利要求】
1.一種元件密封型LED器件，所述元件密封型LED器件包含:LED元件，該LED元件安裝于支承體，并與所述支承體進(jìn)行電連接；以及密封材料，該密封材料對(duì)所述LED元件進(jìn)行密封，其特征在于，所述密封材料是包含金屬氧化物的透明非晶質(zhì)固體，所述非晶質(zhì)固體包含從由A1203、MgO> ZrO> La203、CeO、Y2O3> Eu2O3及ScO所組成的組中選出的至少一種金屬氧化物作為主要結(jié)構(gòu)要素。
2.如權(quán)利要求1所述的元件密封型LED器件，其特征在于，所述非晶質(zhì)固體的主要成分為 ZrO0
3.如權(quán)利要求1或2所述的元件密封型LED器件，其特征在于，所述非晶質(zhì)固體還包含3102作為結(jié)構(gòu)要素。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的元件密封型LED器件，其特征在于，所述密封材料直接覆蓋于所述LED元件表面而對(duì)其進(jìn)行密封。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的元件密封型LED器件，其特征在于，所述密封材料進(jìn)一步對(duì)預(yù)先密封有所述LED元件的其它密封材料進(jìn)行密封，從而對(duì)所述LED元件進(jìn)行間接密封。
6.如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的元件密封型LED器件，其特征在于，所述密封材料含有分散于所述密封材料中的無(wú)機(jī)熒光體粒子。
7.如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的元件密封型LED器件，其特征在于，所述密封材料包含接近所述LED元件一側(cè)的層、和遠(yuǎn)離所述LED元件一側(cè)的層這兩個(gè)層，所述兩個(gè)層中的至少一個(gè)層含有被分散 的無(wú)機(jī)熒光體粒子。
8.如權(quán)利要求6或7項(xiàng)所述的元件密封型LED器件，其特征在于，所述無(wú)機(jī)熒光體粒子包含硫化物類熒光體粒子及硅酸鹽類熒光體粒子中的至少一種。
9.如權(quán)利要求1至8的任一項(xiàng)所述的元件密封型LED器件，其特征在于，所述LED元件是氮化鎵類LED元件。
10.一種LED器件的制造方法，所述LED器件具有用包含金屬氧化物的透明非晶質(zhì)固體來(lái)對(duì)LED元件進(jìn)行密封的形態(tài)，所述LED器件的制造方法的特征在于，準(zhǔn)備安裝于支承體并與所述支承體進(jìn)行電連接的LED元件，對(duì)所述元件使用包含金屬醇鹽的溶液，從而使所述溶液對(duì)所述LED元件及其鄰接區(qū)域進(jìn)行覆蓋，將所述溶液進(jìn)行熱處理以形成包含金屬氧化物的透明非晶質(zhì)固體，在所述LED器件的制造方法中，所述非晶質(zhì)固體包含從由Al203、Mg0、ZrO, La203、CeO、Y2O3> Eu2O3及ScO所組成的組中選出的至少一種金屬氧化物作為主要結(jié)構(gòu)要素。
11.如權(quán)利要求10所述的LED器件的制造方法，其特征在于，所述金屬醇鹽用M(OR1)n[式中，M表示從由Al、Mg、Zr、La、Ce、Y、Eu及Sc所組成的組中選出的金屬原子，η表示所述M的價(jià)數(shù)，R1表示碳數(shù)I~6的烷基]表示。
12.如權(quán)利要求11所述的LED器件的制造方法，其特征在于，M是Zr。
13.如權(quán)利要求10至12的任一項(xiàng)所述的LED器件的制造方法，其特征在于，所述包含金屬醇鹽的溶液包含有機(jī)溶劑。
14.如權(quán)利要求10至13的任一項(xiàng)所述的LED器件的制造方法，其特征在于，所述包含金屬醇鹽的溶液包含用Si(0R2)4[式中，R2表示碳數(shù)I~5的烷基]來(lái)表示的烷氧基硅烷。
15.如權(quán)利要求10至14的任一項(xiàng)所述的LED器件的制造方法，其特征在于，所述包含金屬醇鹽的溶液含有平均粒徑小于IOnm的二氧化硅粒子。
16.如權(quán)利要求10至15的任一項(xiàng)所述的LED器件的制造方法，其特征在于，所述熱處理在70~200°C下進(jìn)行0.25~4小時(shí)。
17.如權(quán)利要求10至16的任一項(xiàng)所述的LED器件的制造方法，其特征在于，將所述包含金屬醇鹽的溶液直接用于所述元件的表面。
18.如權(quán)利要求10至17的任一項(xiàng)所述的LED器件的制造方法，其特征在于，預(yù)先用其它密封材料對(duì)所述LED元件進(jìn)行密封，將所述包含金屬醇鹽的溶液適用于所述其它密封材料上。
19.如權(quán)利要求10至18的任一項(xiàng)所述的LED器件的制造方法，其特征在于，所述包含金屬醇鹽的溶液含有被分散的無(wú)機(jī)熒光體粒子。
20.如權(quán)利要求10至19的任一項(xiàng)所述的LED器件的制造方法，其特征在于，至少對(duì)所述含有金屬醇鹽的溶液進(jìn)行兩次使用及熱處理，在其中的至少一次中，所述包含金屬醇鹽的溶液含有被分散的無(wú)機(jī)熒光體粒子。
21.如權(quán)利要求10至20的任一項(xiàng)所述的LED器件的制造方法，其特征在于，所述LED元件是氮化鎵類L ED元件。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK103597616SQ201280028211
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月9日
【發(fā)明者】石谷清, 芳原啟喜, 稻葉春樹(shù) 申請(qǐng)人:日本Colmo股份有限公司, 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社