JP2012129362A - Optical semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光半導体装置に関する。さらに詳しくは、光半導体素子封止用シートで一括封止されている光半導体装置、及び該装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device. More specifically, the present invention relates to an optical semiconductor device that is collectively sealed with an optical semiconductor element sealing sheet, and a method for manufacturing the device.
白熱電球や蛍光灯にかわり、光半導体(発光ダイオード、ＬＥＤ)の発光装置が普及してきている。白色のＬＥＤ装置には種々タイプが挙げられるが、青色の発光素子を用い、封止樹脂に青色を黄色に変換する蛍光体を分散させて、青色と黄色の混色で白色を発光する発光形態が現在の白色ＬＥＤ装置の主流である。 Instead of incandescent bulbs and fluorescent lamps, light-emitting devices of optical semiconductors (light-emitting diodes, LEDs) have become widespread. There are various types of white LED devices, but there is a light-emitting form that emits white with a mixed color of blue and yellow by using a blue light-emitting element and dispersing a phosphor that converts blue to yellow in a sealing resin. It is the mainstream of current white LED devices.
近年、発光素子の開発が急ピッチで進んでおり、従来の砲弾型をメインとした低輝度の白色パッケージにかわり、一般照明器具や液晶テレビのバックライトにも使用できるような高輝度の白色ＬＥＤパッケージが主流になりつつある。そのため、従来封止樹脂として使われてきたエポキシ樹脂では光と熱による劣化によって透明性が低下するという問題が生じ、シリコーン等の劣化が少ない樹脂が使用されつつある。一方、シリコーン樹脂は耐久性が良好であるものの、通常、液体状態からパッケージを成型する必要があり、封止時の作業性の悪さが低いスループット、さらには高コストの要因となっている。 In recent years, the development of light-emitting elements has been progressing at a rapid pace, replacing the low-brightness white package, which is mainly a conventional shell type, with a high-brightness white LED that can also be used as a backlight for general lighting equipment and LCD TVs. Packages are becoming mainstream. Therefore, an epoxy resin that has been used as a sealing resin conventionally has a problem that transparency is deteriorated due to deterioration due to light and heat, and a resin with little deterioration such as silicone is being used. On the other hand, although the silicone resin has good durability, it is usually necessary to mold the package from a liquid state, and poor workability at the time of sealing is a cause of low throughput and high cost.
このような理由により、液状のものを用いた封止工法に代わり、封止シートを用いた封止工法が提案され、作業性の大幅な改善が図られている。また、波長変換層を発光素子より離れたところ、即ち、パッケージの最も外側に配置することで、光の取り出し効率を向上させることができることから、均一な波長変換層を装置の最外層に容易に形成できる点においても、封止シートを用いたパッケージの作製方法が注目を集めている。 For these reasons, a sealing method using a sealing sheet is proposed instead of a sealing method using a liquid material, and the workability is greatly improved. Moreover, since the light extraction efficiency can be improved by disposing the wavelength conversion layer away from the light emitting element, that is, on the outermost side of the package, a uniform wavelength conversion layer can be easily formed on the outermost layer of the device. In view of the point that it can be formed, a method for manufacturing a package using a sealing sheet has attracted attention.
封止シートを用いたパッケージの作製は、通常、発光素子上に封止シート、凹型金型をこの順にのせ、加圧成型することにより行われる。この場合、発光素子の上面、側面(横部)のいずれの面においても、パッケージの最も外側には、均一な波長変換層が形成されている。よって、光の取り出し効率は高く、明るい装置を得ることが可能となる。 Fabrication of a package using a sealing sheet is usually performed by placing a sealing sheet and a concave mold on a light emitting element in this order and performing pressure molding. In this case, a uniform wavelength conversion layer is formed on the outermost side of the package on both the upper surface and the side surface (lateral portion) of the light emitting element. Therefore, the light extraction efficiency is high and a bright device can be obtained.
しかしながら、発光した光の配向状態、即ち、光が放射された各角度における光の色分布を詳細に調べると、正面方向に放射された光に比べ広角方向へ放射された光は色が濃くなる傾向にある。これは、正面方向に比べて広角方向に放射される光の方が、波長変換層を長い距離通過するためである。従って、封止シートを用いて作製される比較的高さの低いパッケージでは、角度毎の色度差、即ち、色度の角度依存性が大きく、照明などに用いられる場合には、見る方向によって光の色度の違いが問題となってくる。 However, when the orientation state of emitted light, that is, the color distribution of light at each angle at which light is emitted is examined in detail, the light emitted in the wide-angle direction becomes darker than the light emitted in the front direction. There is a tendency. This is because the light emitted in the wide-angle direction passes through the wavelength conversion layer for a longer distance than the front direction. Therefore, in a package with a relatively low height manufactured using a sealing sheet, the chromaticity difference for each angle, that is, the angle dependency of chromaticity is large. The difference in chromaticity of light becomes a problem.
この問題を改善するために、パッケージの高さを高くし、なおかつ横部の波長変換層があらゆる面において発光素子に対して垂直となるように配置したドーム型のようなパッケージが提案されている(特許文献１参照)。 In order to remedy this problem, a dome-shaped package has been proposed in which the height of the package is increased and the lateral wavelength conversion layer is arranged so as to be perpendicular to the light emitting element in all planes. (See Patent Document 1).
ドーム型パッケージは、作り難いという製造上の問題点を抱えていたり、最近の薄型パッケージの傾向に反するものであったりするなど、十分満足できるものではない。よって、封止シートを用いて簡便に作製でき、かつ、厚みの薄いもので、低い角度依存性を有するパッケージが望まれている。 The dome-shaped package is not satisfactory because it has a manufacturing problem that is difficult to make, or is contrary to the trend of recent thin packages. Therefore, a package that can be easily manufactured using a sealing sheet and is thin and has a low angle dependency is desired.
本発明の課題は、封止シートを用いて簡便に作製でき、かつ、厚みの薄いもので、低い色度角度依存性を有する光半導体装置、及び該装置の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical semiconductor device that can be easily manufactured using a sealing sheet and is thin and has a low chromaticity angle dependency, and a method for manufacturing the device.
本発明は、
〔１〕 光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを用いて、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう配置して凹型金型を用いて成型してなる光半導体装置であって、光半導体素子を埋設した成型体の上面の面積が、該上面の面積と成型体の側面の面積の合計面積のうち40％以上、60％未満であることを特徴とする光半導体装置、並びに
〔２〕 光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう配置して凹型金型を用いて成型する光半導体装置の製造方法であって、前記凹型金型が、凹部底面の面積と凹部側面の面積の合計面積のうち、凹部底部面積が40％以上、60％未満を満足する凹部構造を有する、前記〔１〕記載の光半導体装置の製造方法
に関する。
The present invention
[1] Using a sealing resin layer in which an optical semiconductor element can be embedded and an optical semiconductor element sealing sheet in which a wavelength conversion layer containing optical wavelength conversion particles is directly or indirectly laminated, the sealing resin An optical semiconductor device in which a layer is disposed so as to face an optical semiconductor element mounting substrate and molded using a concave mold, and the area of the upper surface of the molded body in which the optical semiconductor element is embedded is the area of the upper surface. An optical semiconductor device characterized in that it is 40% or more and less than 60% of the total area of the side surface of the molded body, and [2] a sealing resin layer and an optical wavelength conversion particle capable of embedding an optical semiconductor element An optical semiconductor element sealing sheet in which the contained wavelength conversion layer is laminated directly or indirectly is placed with the sealing resin layer facing the optical semiconductor element mounting substrate and molded using a concave mold. An optical semiconductor device manufacturing method, wherein the concave mold is Of the total area of the area of the area and the side face of the concave portion of the concave portion bottom surface, the recess bottom area of 40% or more, has a recess structure that satisfies the less than 60 percent, a method of manufacturing of [1] The optical semiconductor device according.
本発明の光半導体装置は、封止シートを用いて簡便に作製でき、かつ、厚みの薄いもので、低い色度角度依存性を有するため、全角度にわたって均一な色の光を放出することができる。 Since the optical semiconductor device of the present invention can be easily manufactured using a sealing sheet and has a small thickness and low chromaticity angle dependency, it can emit light of uniform color over all angles. it can.
本発明の光半導体装置は、光半導体素子(ＬＥＤチップ、あるいは単に素子ともいう)を埋設可能な封止樹脂層、及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層された光半導体素子封止用シートを用いて、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう配置して凹型金型を用いて成型したものであって、光半導体素子を埋設した成型体(パッケージともいう)の上面の面積が、該上面面積と成型体の側面の面積との合計面積のうち40％以上、60％未満であることに大きな特徴を有する。なお、本明細書において、成型体の上面の面積とは成型体を真上から見た際に見える、基板に対して平行(平坦)な部分の総表面積を言い、成型体の側面の面積とは成型体を全ての横方向(全周囲)から見た際に見える、基板に対して垂直な部分の総表面積を言う。具体的には、例えば、成型体が直方体が上下に積み重ねられた２段状の形状である場合、上面の面積は、１番上の段の上面面積に加えて２段目の露出した部分の上面面積も含み、側面の面積は、１段目の全側面面積と２段目の全側面面積を合計したものを言う。 In the optical semiconductor device of the present invention, a sealing resin layer capable of embedding an optical semiconductor element (also referred to as an LED chip or simply an element) and a wavelength conversion layer containing light wavelength conversion particles are directly or indirectly laminated. A molded body in which an optical semiconductor element is embedded using an optical semiconductor element sealing sheet, the sealing resin layer being disposed so as to face the optical semiconductor element mounting substrate and molded using a concave mold. A major feature is that the area of the upper surface of the package (also referred to as a package) is 40% or more and less than 60% of the total area of the upper surface area and the side surface area of the molded body. In the present specification, the area of the upper surface of the molded body refers to the total surface area of the portion parallel (flat) to the substrate that is visible when the molded body is viewed from directly above, and the area of the side surface of the molded body. Means the total surface area of the part perpendicular to the substrate, which is visible when the molded body is viewed from all lateral directions (entire circumference). Specifically, for example, when the molded body has a two-stage shape in which rectangular parallelepipeds are stacked up and down, the area of the upper surface is the upper surface area of the uppermost step and the exposed portion of the second step. Including the top surface area, the side surface area is the sum of the first side surface area and the second side surface area.
一般的なパッケージでは、正面方向(光半導体素子搭載基板に対して垂直方向)に放射される光が波長変換層を通過する距離は、波長変換層の厚みと等しくなる。しかし、広角方向へ放射される光は波長変換層を斜めに通過するため、通過距離が波長変換層の厚みよりも大きくなり、広角に放射される光ほど波長変換の効果を受ける。例えば、高さが低く、上面の面積が大きいパッケージの場合、光の殆どがパッケージの上面の面から外に出るため、パッケージの真上から見るとやや青っぽい白色光が見られるが、広角から見るとパッケージの側面から放射された黄色の濃い白色光が見える。 In a general package, the distance that light emitted in the front direction (perpendicular to the optical semiconductor element mounting substrate) passes through the wavelength conversion layer is equal to the thickness of the wavelength conversion layer. However, since the light emitted in the wide-angle direction passes through the wavelength conversion layer obliquely, the passing distance becomes larger than the thickness of the wavelength conversion layer, and the light emitted in the wide angle receives the effect of wavelength conversion. For example, in the case of a package with a low height and a large top surface area, most of the light goes out of the top surface of the package, so a slightly bluish white light can be seen when viewed from directly above the package, but viewed from a wide angle. And dark yellow light emitted from the side of the package.
また、真横方向(光半導体素子搭載基板に対して平行方向)に放射される光は、前記と同様の原理で放射されるため、真横方向、即ち、側面方向に放射される光は波長変換層を真っ直ぐ通過するが、広角方向、即ち、正面方向よりに放射される光ほど波長変換層を斜めに通過するため、波長変換の効果を受ける。よって、パッケージの上面と側面のいずれにおいても、各面に対して垂直方向と広角方向の両方向の光が混在して放射されることになるため、この混在程度を決定すれば、色度の角度依存性が均一なものになると推定される。そこで、本発明では、パッケージの上面と側面の面積比が特定範囲内になるように設定することで、全角度にわたって均一な色の光が放たれることになる。 In addition, since light emitted in the lateral direction (parallel to the optical semiconductor element mounting substrate) is radiated according to the same principle as described above, the light radiated in the lateral direction, that is, in the side surface direction, is a wavelength conversion layer. However, the light emitted from the wide-angle direction, that is, the front direction, passes through the wavelength conversion layer obliquely, and thus receives the effect of wavelength conversion. Therefore, on both the top and side surfaces of the package, light in both the vertical direction and the wide-angle direction is mixedly radiated with respect to each surface. It is estimated that the dependence will be uniform. Therefore, in the present invention, by setting the area ratio between the upper surface and the side surface of the package to be within a specific range, light of a uniform color is emitted over all angles.
本発明の光半導体装置は、光半導体素子封止用シートを用いて一括封止したものであり、該光半導体素子封止用シートは、光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層を含む。 The optical semiconductor device of the present invention is one that is collectively sealed using an optical semiconductor element sealing sheet, and the optical semiconductor element sealing sheet includes an encapsulating resin layer and an optical wavelength in which the optical semiconductor element can be embedded. A wavelength conversion layer containing the conversion particles is included.
封止樹脂層は、凹型金型を押し付けて成型した際に光半導体素子を埋設することが可能な層であるが、封止時に素子を包埋できる柔軟性に加えて、使用時には外部の衝撃から素子を保護するための強度が必要である。このような観点から、封止樹脂層には、素子を包埋することができる低弾性(可塑性)と、その後硬化して形状を保持する特性(後硬化性)が必要である。 The sealing resin layer is a layer that can embed an optical semiconductor element when it is molded by pressing a concave mold, but in addition to the flexibility of embedding the element at the time of sealing, an external impact is applied at the time of use. It is necessary to have strength to protect the device. From such a viewpoint, the encapsulating resin layer needs to have low elasticity (plasticity) capable of embedding the element and a property (post-curing property) for maintaining the shape after curing.
かかる特性を有する封止樹脂層を構成する樹脂としては、可塑性と後硬化性を併せ持つ樹脂であれば特に限定はないが、耐久性の観点から、シリコーン樹脂を主成分として含有することが好ましい。なお、本明細書において「主成分」とは、樹脂層を構成する成分のうち、50％以上の成分のことを言う。 The resin constituting the encapsulating resin layer having such characteristics is not particularly limited as long as it is a resin having both plasticity and post-curing property, but it is preferable to contain a silicone resin as a main component from the viewpoint of durability. In the present specification, the “main component” means 50% or more of the components constituting the resin layer.
シリコーン樹脂は、シロキサン骨格の架橋数により、ゲル状物、半硬化物、硬化物等のシリコーン樹脂が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができるが、本発明における封止樹脂層は、封止時の圧力によって層の形状が変化するような柔軟性を有し、かつ、硬化した際に衝撃等に耐えうる強度を有するというような、温度によって異なる強度を示すことが好ましいことから、２つの反応系を有するシリコーン樹脂、及び変性シリコーン樹脂が好ましい。 Silicone resins include silicone resins such as gels, semi-cured products, and cured products depending on the number of crosslinks of the siloxane skeleton, and these can be used alone or in combination of two or more. The stopping resin layer has a flexibility that allows the shape of the layer to change depending on the pressure at the time of sealing, and exhibits a strength that varies with temperature, such as a strength that can withstand impacts when cured. Therefore, a silicone resin having two reaction systems and a modified silicone resin are preferable.
２つの反応系を有するシリコーン樹脂としては、例えば、シラノール縮合反応とエポキシ反応の２つの反応系を有するものや、シラノール縮合反応とヒドロシリル化反応の２つの反応系を有するもの(縮合-付加硬化型シリコーン樹脂)が例示される。 Examples of the silicone resin having two reaction systems include those having two reaction systems of silanol condensation reaction and epoxy reaction, and those having two reaction systems of silanol condensation reaction and hydrosilylation reaction (condensation-addition curing type). Silicone resin) is exemplified.
変性シリコーン樹脂としては、シロキサン骨格中のSi原子をB、Al、P、Tiなどの原子に一部置換した、ボロシロキサン、アルミノシロキサン、ホスファーシロキサン、チタナーシロキサン等のヘテロシロキサン骨格を有する樹脂や、シロキサン骨格中のSi原子にエポキシ基等の有機官能基を付加した樹脂が例示される。なかでも、ジメチルシロキサンは高架橋でも低弾性率であることから、ジメチルシロキサンにヘテロ原子を組み込んだ、あるいは有機官能基を付加した変性シリコーン樹脂がより好ましい。なお、封止樹脂層が前記のような強度を有するためには、公知の方法で、シロキサン骨格の架橋数を調整すればよい。 The modified silicone resin is a resin having a heterosiloxane skeleton such as borosiloxane, aluminosiloxane, phosphor siloxane, titaner siloxane, etc., in which Si atoms in the siloxane skeleton are partially substituted with atoms such as B, Al, P, Ti, etc. In addition, a resin in which an organic functional group such as an epoxy group is added to a Si atom in the siloxane skeleton is exemplified. Of these, dimethylsiloxane has a low elasticity even with high crosslinking, and therefore, a modified silicone resin in which a hetero atom is incorporated into dimethylsiloxane or an organic functional group is added is more preferable. In order for the sealing resin layer to have the above strength, the number of crosslinks of the siloxane skeleton may be adjusted by a known method.
これらの樹脂は、公知の製造方法により製造することができるが、縮合-付加硬化型シリコーン樹脂を例に挙げて説明する。例えば、両末端シラノール型シリコーンオイル、アルケニル基含有シラン化合物としてビニル(トリメトキシ)シラン、及び有機溶媒の混合物に、縮合触媒として水酸化テトラメチルアンモニウムを添加後、室温で2時間攪拌混合し、そこに、オルガノハイドロジェンシロキサン及びヒドロシリル化触媒として白金触媒を加えて混合することにより、縮合-付加硬化型シリコーン樹脂を得ることができる。 These resins can be produced by a known production method, and will be described by taking a condensation-addition curable silicone resin as an example. For example, after adding tetramethylammonium hydroxide as a condensation catalyst to a mixture of both-end silanol type silicone oil, vinyl (trimethoxy) silane as an alkenyl group-containing silane compound, and an organic solvent, the mixture is stirred and mixed at room temperature for 2 hours. A condensation-addition curable silicone resin can be obtained by adding a platinum catalyst as an organohydrogensiloxane and a hydrosilylation catalyst and mixing them.
シリコーン樹脂の含有量は、封止樹脂層を構成する樹脂中、好ましくは70重量％以上、より好ましくは90重量％以上、さらに好ましくは実質的に100重量％である。 The content of the silicone resin is preferably 70% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, and still more preferably substantially 100% by weight in the resin constituting the sealing resin layer.
また、本発明における封止樹脂層は、熱伝導性や光拡散性を向上させる観点から、無機粒子を含有することができる。無機粒子としては、二酸化ケイ素(シリカ)、硫酸バリウム、炭酸バリウム、チタン酸バリウム等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。 Moreover, the sealing resin layer in this invention can contain an inorganic particle from a viewpoint of improving thermal conductivity and light diffusibility. Examples of the inorganic particles include silicon dioxide (silica), barium sulfate, barium carbonate, barium titanate and the like, and these can be used alone or in combination of two or more.
封止樹脂層における無機粒子の含有量は、熱伝導性や光拡散性の観点から、10〜70重量％が好ましく、40〜60重量％がより好ましい。 The content of the inorganic particles in the sealing resin layer is preferably 10 to 70% by weight and more preferably 40 to 60% by weight from the viewpoint of thermal conductivity and light diffusibility.
封止樹脂層には、前記以外に、硬化剤や硬化促進剤、さらに老化防止剤、変性剤、界面活性剤、染料、顔料、変色防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤が原料として配合されていてもよい。なお、これらの添加剤を含有しても、封止樹脂層としては、可塑性と後硬化性を有する樹脂層であればよい。 In addition to the above, the encapsulating resin layer contains additives such as a curing agent, a curing accelerator, an anti-aging agent, a modifier, a surfactant, a dye, a pigment, a discoloration inhibitor, and an ultraviolet absorber as raw materials. It may be. Even if these additives are contained, the sealing resin layer may be a resin layer having plasticity and post-curing property.
封止樹脂層は、前記樹脂もしくは樹脂の有機溶媒溶液を、例えば、表面を離型処理したセパレーター(例えば、２軸延伸ポリエステルフィルム)の上にキャスティング、スピンコーティング、ロールコーティングなどの方法により、適当な厚さに製膜し、さらに、硬化反応を進行させず、溶媒の除去が可能な程度の温度で乾燥することにより、シート状に成形される。製膜した樹脂溶液を乾燥させる温度は、樹脂や溶媒の種類によって異なるため一概には決定できないが、80〜150℃が好ましく、80〜130℃がより好ましい。また、縮合-付加硬化型シリコーン樹脂を用いる場合は、前記乾燥により、縮合反応が進行するため、得られるシート状の封止樹脂層は半硬化状を呈する。なお、得られたシートは、複数枚積層して20〜180℃で熱プレスして圧着させて一体化したものを、一枚の封止樹脂層として用いてもよい。 For the sealing resin layer, the resin or an organic solvent solution of the resin is appropriately formed by, for example, casting, spin coating, roll coating, or the like on a separator (for example, biaxially stretched polyester film) whose surface has been released. It is formed into a sheet by forming the film to a proper thickness and further drying at a temperature at which the solvent can be removed without allowing the curing reaction to proceed. The temperature at which the formed resin solution is dried varies depending on the type of resin and solvent and cannot be determined unconditionally, but is preferably 80 to 150 ° C, more preferably 80 to 130 ° C. When a condensation-addition curable silicone resin is used, the condensation reaction proceeds by the drying, so that the obtained sheet-shaped sealing resin layer is semi-cured. In addition, you may use the sheet | seat obtained by laminating | stacking multiple sheets and heat-pressing at 20-180 degreeC, making it pressure-bonded, and integrating them as one sealing resin layer.
封止樹脂層の厚みは、ＬＥＤチップを埋設可能であれば特に限定はなく、ＬＥＤチップの厚みより大きければよく、200μm以上が好ましく、500μm以上がより好ましい。また、蛍光体の波長変換による発熱を光半導体素子側へ逃げ易くする観点から、5000μm以下が好ましく、3000μm以下がより好ましい。従って、本発明における封止樹脂層の厚みは、200〜5000μmが好ましく、500〜3000μmがより好ましい。 The thickness of the sealing resin layer is not particularly limited as long as the LED chip can be embedded, and may be larger than the thickness of the LED chip, preferably 200 μm or more, and more preferably 500 μm or more. Further, from the viewpoint of facilitating heat generation due to wavelength conversion of the phosphor to the optical semiconductor element side, it is preferably 5000 μm or less, and more preferably 3000 μm or less. Therefore, the thickness of the sealing resin layer in the present invention is preferably 200 to 5000 μm, and more preferably 500 to 3000 μm.
本発明における封止樹脂層は、常温ではシート状態であり、かつ、セパレーターからの剥離が容易である観点から、23℃における貯蔵弾性率が、好ましくは1.0×104Pa以上(0.01MPa以上)、より好ましくは2.0×104〜1.0×106Pa(0.02〜1.0MPa)であり、150℃における貯蔵弾性率が、好ましくは1.0×106Pa以下(1.0MPa以下)、より好ましくは1.0×104〜1.0×105Pa(0.01〜0.1MPa)である。また、150℃で5時間硬化後の23℃の貯蔵弾性率は、好ましくは1.0×106Pa以上(1.0MPa以上)、より好ましくは1.0×106〜1.0×107Pa(1.0〜10MPa)である。 The sealing resin layer in the present invention is in a sheet state at room temperature, and from the viewpoint of easy peeling from the separator, the storage elastic modulus at 23 ° C. is preferably 1.0 × 10 4 Pa or more (0.01 MPa or more). More preferably, it is 2.0 × 10 4 to 1.0 × 10 6 Pa (0.02 to 1.0 MPa), and the storage elastic modulus at 150 ° C. is preferably 1.0 × 10 6 Pa or less (1.0 MPa or less), more preferably 1.0 × 10 4 to 1.0 × 10 5 Pa (0.01 to 0.1 MPa). The storage elastic modulus at 23 ° C. after curing at 150 ° C. for 5 hours is preferably 1.0 × 10 6 Pa or more (1.0 MPa or more), more preferably 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 7 Pa (1.0 to 10 MPa). It is.
波長変換層は、光波長変換粒子を含有する樹脂層であって、素子からの光の一部を波長変換してＬＥＤチップからの発光と混合することで、所望の色の発光に調整することができる。また、本発明においては、波長変換層で反射された光が屈折率の高いＬＥＤチップに到達するのを抑制する観点から、パッケージの最も外側に波長変換層を配置するのが好ましい。 The wavelength conversion layer is a resin layer containing light wavelength conversion particles, and a part of the light from the device is wavelength-converted and mixed with the light emission from the LED chip, thereby adjusting the light emission of a desired color. Can do. Moreover, in this invention, it is preferable to arrange | position a wavelength conversion layer in the outermost part of a package from a viewpoint which suppresses that the light reflected by the wavelength conversion layer reaches | attains an LED chip with a high refractive index.
波長変換層における光波長変換粒子(蛍光体)としては、特に限定はなく、光半導体装置で用いられる公知の蛍光体が挙げられる。具体的には、青色を黄色に変換する機能を有する好適な市販品の蛍光体として、黄色蛍光体(α−サイアロン)、YAG、TAG等が例示され、赤色に変換する機能を有する好適な市販品の蛍光体として、CaAlSiN3等が例示される。これらの蛍光体は、単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。 The light wavelength conversion particles (phosphor) in the wavelength conversion layer are not particularly limited and include known phosphors used in optical semiconductor devices. Specifically, yellow phosphors (α-sialon), YAG, TAG, etc. are exemplified as suitable commercially available phosphors having a function of converting blue to yellow, and suitable commercially available phosphors having a function of converting red. Examples of the product phosphor include CaAlSiN 3 . These phosphors can be used alone or in combination of two or more.
光波長変換粒子の含有量は、波長変換層の厚みによって混色程度が異なることから、一概には決定されないが、例えば、波長変換層の厚みが100μmである場合、光波長変換粒子の含有量は10〜30重量％であることが好ましい。 The content of the light wavelength conversion particles is not determined unconditionally because the degree of color mixing varies depending on the thickness of the wavelength conversion layer.For example, when the thickness of the wavelength conversion layer is 100 μm, the content of the light wavelength conversion particles is It is preferably 10 to 30% by weight.
波長変換層における樹脂としては、従来から光半導体封止に用いられる樹脂であれば特に限定はなく、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の透明樹脂が挙げられるが、耐久性の観点から、シリコーン樹脂が好ましい。 The resin in the wavelength conversion layer is not particularly limited as long as it is a resin that has been conventionally used for optical semiconductor encapsulation, and examples thereof include transparent resins such as epoxy resins, acrylic resins, and silicone resins. Resins are preferred.
シリコーン樹脂としては、上記で挙げたシリコーン樹脂が同様に挙げられ、市販されているものを使用してもよいし、別途、製造したものを使用してもよい。 Examples of the silicone resin include the same silicone resins listed above, and those that are commercially available may be used, or those that are separately manufactured may be used.
波長変換層には、前記樹脂及び光波長変換粒子に加えて、封止樹脂層と同様の添加剤が原料として配合されていてもよい。 In the wavelength conversion layer, in addition to the resin and the light wavelength conversion particles, the same additive as the sealing resin layer may be blended as a raw material.
波長変換層は、前記光波長変換粒子を含有する樹脂もしくは樹脂の有機溶媒溶液を、例えば、表面を離型処理したセパレーター(例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム)の上にキャスティング、スピンコーティング、ロールコーティングなどの方法により、適当な厚さに製膜し、さらに、硬化反応を進行させず、溶媒の除去が可能な程度の温度で乾燥することにより、シート状に成形される。製膜した樹脂溶液を乾燥させる温度は、樹脂や溶媒の種類によって異なるため一概には決定できないが、80〜150℃が好ましく、90〜150℃がより好ましい。 The wavelength conversion layer is a resin containing the light wavelength conversion particles or an organic solvent solution of the resin, for example, on a separator (for example, a polyester film, a polypropylene film) whose surface has been subjected to a release treatment, spin coating, roll coating. The film is formed into an appropriate thickness by a method such as that described above, and further dried at a temperature at which the solvent can be removed without allowing the curing reaction to proceed. The temperature at which the formed resin solution is dried cannot be determined unconditionally because it varies depending on the type of resin or solvent, but is preferably 80 to 150 ° C, more preferably 90 to 150 ° C.
加熱乾燥後の波長変換層のシート厚さは、光取り出し効率向上の観点から、50〜200μmが好ましく、70〜120μmがより好ましい。なお、得られたシートは、複数枚積層して熱プレスすることにより、上記範囲の厚みを有する１枚のシートとして成形することもできる。また、その際に、異なる種類の光波長変換粒子を含有する波長変換層を複数用いて成形してもよい。 The sheet thickness of the wavelength conversion layer after heat drying is preferably 50 to 200 μm, more preferably 70 to 120 μm, from the viewpoint of improving light extraction efficiency. In addition, the obtained sheet | seat can also be shape | molded as one sheet | seat which has the thickness of the said range by laminating | stacking several sheets and carrying out the hot press. At that time, a plurality of wavelength conversion layers containing different kinds of light wavelength conversion particles may be used.
波長変換層の150℃の貯蔵弾性率は、層の厚みが変形するとパッケージの色が変化することから、1.0×105Pa以上(0.1MPa以上)が好ましく、1.0×106〜1.0×108Pa(1.0〜100MPa)がより好ましい。 The storage elastic modulus at 150 ° C. of the wavelength conversion layer is preferably 1.0 × 10 5 Pa or more (0.1 MPa or more) because the color of the package changes when the thickness of the layer is deformed, and 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 8 Pa (1.0 to 100 MPa) is more preferable.
本発明における光半導体素子封止用シートは、前記封止樹脂層と波長変換層を有するのであれば特に限定はないが、セパレーターを有するものであってもよく、セパレーターの上に、波長変換層、封止樹脂層がこの順に積層されていることが好ましい。 The sheet for encapsulating an optical semiconductor element in the present invention is not particularly limited as long as it has the sealing resin layer and the wavelength conversion layer, but may have a separator, and the wavelength conversion layer may be formed on the separator. The sealing resin layers are preferably laminated in this order.
セパレーターとしては、波長変換層から剥離できるものであればよいが、剥離段階、即ち、光半導体素子封止用シートからセパレーターを剥離後にシートを成型する場合と、光半導体素子封止用シートを成型後にセパレーターを剥離させる場合によって異なる材質が挙げられる。 Any separator can be used as long as it can be peeled off from the wavelength conversion layer, but in the peeling stage, that is, when the sheet is molded after peeling the separator from the optical semiconductor element sealing sheet, and the optical semiconductor element sealing sheet is molded. Different materials may be used depending on the case where the separator is peeled off later.
セパレーターを剥離後にシート成型を行う場合に使用可能なセパレーターとしては、波長変換層の表面を被覆保護できるものであれば特に限定されず、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム等が挙げられる。 The separator that can be used when sheet molding is performed after peeling the separator is not particularly limited as long as the surface of the wavelength conversion layer can be covered and protected, and examples thereof include a polyester film and a polyethylene terephthalate film.
一方、シート成型後にセパレーターを剥離させる場合に使用可能なセパレーターとしては、成型の際の金型追従性が必要となるので、常温では剛直であるものの、硬化温度、例えば150℃の貯蔵弾性率が1.0×108Pa以下である材質が挙げられる。具体的には、ポリスチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、アクリルフィルム、シリコーン樹脂フィルム、スチレン樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルム等が例示される。 On the other hand, as a separator that can be used when the separator is peeled off after sheet molding, mold followability at the time of molding is required, so it is rigid at room temperature, but has a curing temperature, for example, a storage elastic modulus of 150 ° C. Examples include materials that are 1.0 × 10 8 Pa or less. Specific examples include polystyrene film, polypropylene film, polycarbonate film, acrylic film, silicone resin film, styrene resin film, and fluororesin film.
なお、本発明においては、波長変換層からの剥離を容易にさせる観点から、セパレーター表面に公知の方法に従って離型処理を施したものを用いてもよい。 In the present invention, from the viewpoint of facilitating peeling from the wavelength conversion layer, the separator surface subjected to a release treatment according to a known method may be used.
セパレーターの厚みは、特に限定されないが、金型に追従させる場合には、20〜100μmが好ましく、30〜50μmがより好ましい。 Although the thickness of a separator is not specifically limited, When making it follow a metal mold | die, 20-100 micrometers is preferable and 30-50 micrometers is more preferable.
封止樹脂層及び波長変換層の積層方法としては、特に限定はなく、例えば、封止樹脂層をシート状に成形する際に、セパレーターの上に成形した波長変換層の上に直接、封止樹脂層を成形して積層させる方法が挙げられる。なお、本明細書において、「直接積層」しているシートとは、封止樹脂層及び波長変換層が直接積層されて形成されているシートのことを意味し、「間接的に積層」しているシートとは、封止樹脂層と波長変換層の間に、常法に従って他の層を介して積層されて形成されているシートのことを意味する。 The method for laminating the sealing resin layer and the wavelength conversion layer is not particularly limited. For example, when the sealing resin layer is formed into a sheet shape, the sealing is directly performed on the wavelength conversion layer formed on the separator. A method of molding and laminating a resin layer can be mentioned. In the present specification, the “directly laminated” sheet means a sheet formed by directly laminating the sealing resin layer and the wavelength conversion layer, and “indirectly laminated” The sheet is a sheet formed by laminating another layer between the sealing resin layer and the wavelength conversion layer according to a conventional method.
かくして得られた光半導体素子封止用シートを、封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう配置して、その上に凹型金型を配置して成型することにより、本発明の光半導体装置が得られる。 The optical semiconductor element sealing sheet thus obtained is placed so that the sealing resin layer faces the optical semiconductor element mounting substrate, and a concave mold is placed thereon and molded. A semiconductor device is obtained.
本発明に用いられる光半導体素子は、通常、光半導体装置に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、窒化ガリウム(GaN、屈折率：2.5)、ガリウムリン(GaP、屈折率：2.9)、ガリウム砒素(GaAs、屈折率：3.5)などが挙げられ、これらの中では、青色を発光し、蛍光体を介して白色ＬＥＤの製造ができるという観点から、GaNが好ましい。 The optical semiconductor element used in the present invention is not particularly limited as long as it is usually used in an optical semiconductor device. For example, gallium nitride (GaN, refractive index: 2.5), gallium phosphide (GaP, refractive index: 2.9) And gallium arsenide (GaAs, refractive index: 3.5). Among these, GaN is preferable from the viewpoint of emitting blue light and producing a white LED via a phosphor.
光半導体素子が搭載される基板も特に限定されないが、例えば、メタル基板、ガラス−エポキシ基板に銅配線を積層したリジッド基板、ポリイミドフィルム上に銅配線を積層したフレキシブル基板などが挙げられ、平板や凹凸板等いずれの形態のものも用いることができる。 The substrate on which the optical semiconductor element is mounted is not particularly limited, and examples thereof include a metal substrate, a rigid substrate in which copper wiring is laminated on a glass-epoxy substrate, and a flexible substrate in which copper wiring is laminated on a polyimide film. Any form such as an uneven plate can be used.
当該基板への光半導体素子の搭載方法としては、発光面に電極が配置された光半導体素子を搭載するのに好適なフェイスアップ搭載法、発光面とは逆の面に電極が配置された光半導体素子を搭載するのに好適なフリップチップ搭載法などが挙げられる。 As a method for mounting the optical semiconductor element on the substrate, a face-up mounting method suitable for mounting an optical semiconductor element in which an electrode is disposed on a light emitting surface, and light in which an electrode is disposed on a surface opposite to the light emitting surface. A flip chip mounting method suitable for mounting a semiconductor element can be used.
成型方法としては、光半導体素子封止用シートの波長変換層がパッケージ側面に均一の厚みで配置され、かつ、成型後のパッケージの上面と側面の面積が特定割合となるのであれば特に限定はない。具体的な方法としては、例えば、ＬＥＤチップが搭載された平板な基板の上に、封止樹脂層が該基板と対向するように光半導体素子封止用シートを配置して、セパレーターを付けたまま凹型金型を押し付けて成型後、凹型金型とセパレーターを順に剥離する方法が挙げられる。 The molding method is not particularly limited as long as the wavelength conversion layer of the optical semiconductor element sealing sheet is arranged with a uniform thickness on the side surface of the package and the area of the top surface and the side surface of the package after molding is a specific ratio. Absent. As a specific method, for example, an optical semiconductor element sealing sheet is disposed on a flat substrate on which an LED chip is mounted so that the sealing resin layer faces the substrate, and a separator is attached. There is a method in which the concave mold and the separator are peeled in order after pressing the concave mold as it is and molding.
凹型金型を用いた成型条件としては、特に限定はないが、加熱温度は、80〜200℃が好ましく、100〜160℃がより好ましい。加熱時間は、1〜60分が好ましく、5〜20分がより好ましい。また、常圧下(101.3kPa)で成型してもよいが、樹脂層への気泡の混入を防止する観点から減圧下で成型してもよい。 There are no particular limitations on the molding conditions using the concave mold, but the heating temperature is preferably 80 to 200 ° C, more preferably 100 to 160 ° C. The heating time is preferably 1 to 60 minutes, and more preferably 5 to 20 minutes. Further, it may be molded under normal pressure (101.3 kPa), but may be molded under reduced pressure from the viewpoint of preventing air bubbles from entering the resin layer.
凹型金型としては、後述のパッケージが得られる凹部構造を有するものが挙げられる。即ち、本発明では、得られる成型体の上面面積と側面面積の比が一定範囲内となるような、特定の凹部構造を有する凹型金型を用いることに一つの特徴を有する。本発明で用いる凹型金型は、凹部底部の面積と凹部側面の面積が成型体の前記面積比を満足するような面積比を有するものであり、かつ、凹部底部が平坦であり、凹部側面が底部に対して垂直な配置をとるものである。 Examples of the concave mold include those having a concave structure from which a package described later can be obtained. That is, the present invention has one feature in that a concave mold having a specific concave structure is used so that the ratio of the top surface area to the side surface area of the molded body to be obtained is within a certain range. The concave mold used in the present invention has an area ratio such that the area of the bottom of the recess and the area of the side of the recess satisfy the above-mentioned area ratio of the molded body, the bottom of the recess is flat, and the side of the recess is It is arranged perpendicular to the bottom.
加圧成型後は、凹型金型やセパレーターを剥離する前に、封止樹脂層の硬化に必要な時間まで加温加圧してポストキュアを行ってもよい。ポストキュアの条件は特に限定されない。 After the pressure molding, before the concave mold or the separator is peeled off, post-cure may be performed by heating and pressurizing until the time required for curing the sealing resin layer. The post cure conditions are not particularly limited.
また、本発明においては、ＬＥＤチップ上に光半導体素子封止用シートを配置する際に、外力や成型時の圧力によってＬＥＤチップ周辺のワイヤーが破損することを防ぐ観点から、予め、ＬＥＤチップ及び周辺ワイヤー上に保護用樹脂(ポッティング樹脂ともいう)を滴下し、加熱乾燥することにより保護してもよい。 Further, in the present invention, when disposing the sheet for sealing an optical semiconductor element on the LED chip, from the viewpoint of preventing the wire around the LED chip from being damaged by external force or pressure during molding, the LED chip and It may be protected by dropping a protective resin (also referred to as potting resin) on the peripheral wire and drying by heating.
ポッティング樹脂としては、従来から光半導体封止に用いられる樹脂であれば特に限定はなく、また、熱伝導性や光拡散性の観点から、添加剤として、二酸化ケイ素(シリカ)、硫酸バリウム、炭酸バリウム、チタン酸バリウム等の無機粒子を含有することができる。 The potting resin is not particularly limited as long as it is a resin conventionally used for optical semiconductor encapsulation, and from the viewpoint of thermal conductivity and light diffusibility, additives include silicon dioxide (silica), barium sulfate, carbonic acid. Inorganic particles such as barium and barium titanate can be contained.
ポッティング樹脂は、ＬＥＤチップやその周辺ワイヤーを被覆できれば、使用量は特に制限されない。 If potting resin can coat | cover an LED chip and its periphery wire, the usage-amount will not be restrict | limited in particular.
成型されたパッケージは、室温下においても形状が変化しなくなるまで、放置後、封止樹脂層の硬化に必要な時間まで加温加圧してポストキュアを行ってもよい。 The molded package may be post-cured by heating and pressurizing until the time required for curing of the sealing resin layer is allowed to stand until the shape does not change even at room temperature.
得られたパッケージの形状としては特に限定はなく、直方体、立方体、円柱、階段状構造物等が挙げられる。 The shape of the obtained package is not particularly limited, and examples thereof include a rectangular parallelepiped, a cube, a cylinder, and a stepped structure.
パッケージの大きさとしては、小さすぎると波長変換層で発生する熱がこもりやすいことから、最外層の表面積が20mm2以上が好ましい。また、大きすぎると使用樹脂量の増加やハンドリング性の悪化等の問題があるため、最外層の表面積は300mm2以下が好ましい。なお、ここでいう最外層の表面積とは、成型体の上面の面積と成型体の側面の面積を合計したものを意味する。 As the size of the package, since the heat generated in the wavelength conversion layer tends to be trapped if it is too small, the surface area of the outermost layer is preferably 20 mm 2 or more. Moreover, because of a problem such as deterioration and an increase in the handling of the used resin amount is too large, the surface area of the outermost layer is 300 mm 2 or less. The surface area of the outermost layer here means the sum of the area of the upper surface of the molded body and the area of the side surface of the molded body.
パッケージの高さとしては特に限定はないが、500〜5000μmが好ましく、800〜3000μmがより好ましい。 The height of the package is not particularly limited, but is preferably 500 to 5000 μm, and more preferably 800 to 3000 μm.
また、本発明においては、パッケージの上面と側面の面積比が特定であることから均一な色度の発光が得られることが大きな特徴である。即ち、パッケージの上面の面積は、パッケージ上面面積と側面面積の合計面積のうち、40％以上、60％未満、好ましくは45〜55％を占める。なお、前記面積比となるためには、パッケージの高さとパッケージの大きさ(平面面積)とを任意の割合に適宜調整すればよい。 In addition, the present invention is characterized in that light emission with uniform chromaticity can be obtained because the area ratio between the upper surface and the side surface of the package is specific. That is, the area of the upper surface of the package occupies 40% or more and less than 60%, preferably 45 to 55% of the total area of the package upper surface area and the side surface area. In order to achieve the area ratio, the height of the package and the size (planar area) of the package may be appropriately adjusted to an arbitrary ratio.
かくして得られた本発明の光半導体装置は、光半導体素子封止用シートを用いて一括封止でき、また、該シートにおける波長変換層がパッケージの最外層に位置することから、光取り出し効率に優れ、かつ、均一な色度の発光が得られるものである。 The optical semiconductor device of the present invention thus obtained can be encapsulated using the optical semiconductor element encapsulating sheet, and the wavelength conversion layer in the sheet is located on the outermost layer of the package, so that the light extraction efficiency is improved. Excellent light emission with uniform chromaticity can be obtained.
また、本発明では、前記光半導体素子封止用シートを用いて封止する、光半導体装置の製造方法を提供する。該製造方法は、前記光半導体素子封止用シートを、封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう配置して凹型金型を用いて成型する工程を含むものであり、特定の凹部構造を有する凹型金型を使用するものであれば特に限定はない。具体的には、本発明の光半導体素子封止用シートを、封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう配置して、その上から、凹型金型を押し付けて好ましくは100〜160℃で成型する方法が挙げられる。 Moreover, in this invention, the manufacturing method of the optical semiconductor device sealed using the said sheet | seat for optical semiconductor element sealing is provided. The manufacturing method includes a step of arranging the optical semiconductor element sealing sheet so that the sealing resin layer faces the optical semiconductor element mounting substrate and molding the sheet using a concave mold. There is no particular limitation as long as a concave mold having a structure is used. Specifically, the optical semiconductor element sealing sheet of the present invention is disposed so that the sealing resin layer faces the optical semiconductor element mounting substrate, and a concave mold is pressed thereon, preferably 100 to 160. A method of molding at 0 ° C. can be mentioned.
かくして得られる本発明の光半導体装置は、光取り出し効率に優れ、かつ、均一な色度の発光が得られることから、光半導体の発光装置として好適に使用される。 The optical semiconductor device of the present invention thus obtained is preferably used as a light emitting device of an optical semiconductor because it has excellent light extraction efficiency and can emit light with uniform chromaticity.
以下、本発明を実施例、比較例及び参考例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例等によりなんら限定されるものではない。なお、ここで「室温」とは、20〜30℃を意味する。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, a comparative example, and a reference example, this invention is not limited at all by these Examples. Here, “room temperature” means 20 to 30 ° C.
光半導体素子封止用シートの調製例１
(波長変換層の調製)
シリコーンエラストマー(旭化成ワッカー社製、商品名「LR7665」、ジメチルシロキサン骨格誘導体)溶液に、黄色蛍光体(YAG)を粒子濃度20重量％となるように添加し１時間攪拌して、波長変換層構成溶液を得た。得られた溶液を、市販のポリプロピレンフィルム(厚み50μm)上に100μmの厚みに塗工し、80℃で10分乾燥することにより、セパレーター上に積層された波長変換層を得た。
Preparation example 1 of optical semiconductor element sealing sheet
(Preparation of wavelength conversion layer)
Wavelength conversion layer configuration by adding yellow phosphor (YAG) to a silicone elastomer solution (trade name “LR7665”, dimethylsiloxane skeleton derivative, manufactured by Asahi Kasei Wacker Co., Ltd.) to a particle concentration of 20% by weight and stirring for 1 hour. A solution was obtained. The obtained solution was applied to a commercially available polypropylene film (thickness 50 μm) to a thickness of 100 μm and dried at 80 ° C. for 10 minutes to obtain a wavelength conversion layer laminated on the separator.
(封止樹脂層の調製)
両末端シラノール型シリコーオイル200g(17.4mmol)、ビニル(トリメトキシ)シラン1.75g(11.8mmol)及び2-プロパノール20mLの混合物に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの10％水溶液320μL(0.35mmol)を加え、室温で２時間攪拌混合した。得られたオイルに、オルガノハイドロジェンポリシロキサン1.50g及び白金カルボニル錯体溶液(白金濃度2重量％)105μLを加えて攪拌混合し、封止樹脂層構成溶液を得た。
(Preparation of sealing resin layer)
To a mixture of 200 g (17.4 mmol) of silanol-type silico oil at both ends, 1.75 g (11.8 mmol) of vinyl (trimethoxy) silane and 20 mL of 2-propanol, 320 μL (0.35 mmol) of a 10% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide was added at room temperature. And stirred for 2 hours. To the obtained oil, 1.50 g of organohydrogenpolysiloxane and 105 μL of platinum carbonyl complex solution (platinum concentration 2% by weight) were added and mixed by stirring to obtain a sealing resin layer constituting solution.
(光半導体素子封止用シート)
セパレーターに積層した波長変換層の上に、前記で得られた封止樹脂層構成溶液を900μmの厚みに塗工し、80℃で20分乾燥することによりシートを得た(セパレーターを除く厚み1000μm)。
(Semiconductor element sealing sheet)
On the wavelength conversion layer laminated on the separator, the sealing resin layer-constituting solution obtained above was applied to a thickness of 900 μm, and dried at 80 ° C. for 20 minutes to obtain a sheet (thickness excluding the separator 1000 μm ).
実施例１〜６及び比較例１〜４
2cm×3cmのメタル基板の中央に青色ＬＥＤチップ(1mm×1mm)が実装されている基板に、前記で得られた光半導体素子封止用シートを封止樹脂層が基板に対向するよう配置し、その上から表１に示す凹型金型を配置した。この際に、金型底部の中央とチップの中央は位置が合うように配置した。次に、真空ラミネーター(ニチゴーモートン社製)を用いて、150℃、0.1MPaの条件で10分間成型した。その後、真空ラミネーターから取り出し、封止樹脂層が室温下においても形状が変化しなくなるまで放置後、金型、セパレーターを順に剥離して、150℃の乾燥機にて5時間ポストキュアを行って、光半導体装置を製造した。
Examples 1-6 and Comparative Examples 1-4
Place the sheet for optical semiconductor element sealing obtained above on the substrate on which the blue LED chip (1 mm × 1 mm) is mounted in the center of a 2 cm × 3 cm metal substrate so that the sealing resin layer faces the substrate. The concave mold shown in Table 1 was arranged from above. At this time, the center of the mold bottom and the center of the chip were arranged so as to be aligned. Next, it was molded for 10 minutes at 150 ° C. and 0.1 MPa using a vacuum laminator (manufactured by Nichigo Morton). Then, take it out from the vacuum laminator, leave it until the sealing resin layer does not change its shape even at room temperature, peel the mold and separator in order, and perform post cure for 5 hours in a 150 ° C dryer, An optical semiconductor device was manufactured.
参考例１
φ2.0mmのドーム形状の凹部(ドーム凹部)が形成された金型に前記光半導体素子封止用シートの調製に用いた封止樹脂層構成溶液を充填したものを、実施例１と同様の基板上に、ドーム凹部の底部中央とチップの中央が位置が合うように配置して、真空ラミネーター(ニチゴーモートン社製)を用いて、150℃、0.1MPaの条件で10分間成型した。その後、真空ラミネーターから取り出し、封止樹脂層が室温下においても形状が変化しなくなるまで放置後、金型を剥離して、封止樹脂層で封止されたＬＥＤチップを得た。
Reference example 1
A mold in which a dome-shaped recess (dome recess) having a diameter of 2.0 mm was filled with the sealing resin layer constituting solution used for the preparation of the optical semiconductor element sealing sheet was the same as in Example 1. The substrate was placed on the substrate so that the center of the bottom of the dome recess and the center of the chip were aligned, and molded for 10 minutes at 150 ° C. and 0.1 MPa using a vacuum laminator (manufactured by Nichigo Morton). Then, it was taken out from the vacuum laminator and allowed to stand until the shape of the sealing resin layer did not change even at room temperature, and then the mold was peeled off to obtain an LED chip sealed with the sealing resin layer.
次に、φ2.2mmのドーム形状の凹部(ドーム凹部)が形成された金型に前記光半導体素子封止用シートの調製に用いた波長変換層構成溶液を充填後、その中にφ2.0mmのドーム形状の凸部が形成された金型をそれぞれの金型中心が合うように配置して、真空ラミネーター(ニチゴーモートン社製)を用いて、150℃、0.1MPaの条件で10分間成型した。その後、真空ラミネーターから取り出し、波長変換層が室温下においても形状が変化しなくなるまで放置後、金型を剥離して、内部にφ2.0mmのドーム形状がくり貫かれたφ2.2mmのドーム形状の波長変換層を得た。 Next, after filling the wavelength conversion layer constituting solution used for the preparation of the optical semiconductor element sealing sheet into a mold formed with a dome-shaped recess (dome recess) of φ2.2mm, φ2.0mm in it Molds with dome-shaped protrusions were placed so that the centers of the molds were aligned, and molded using a vacuum laminator (manufactured by Nichigo Morton) for 10 minutes at 150 ° C and 0.1 MPa. . Then, take it out from the vacuum laminator, leave it until the wavelength conversion layer does not change its shape even at room temperature, peel off the mold, and φ2.0mm dome shape with a φ2.0mm dome shape inside The wavelength conversion layer was obtained.
得られた波長変換層をＬＥＤチップの封止樹脂層の上に被せて配置し、ドーム形状を有する光半導体装置を得た。 The obtained wavelength conversion layer was placed over the sealing resin layer of the LED chip to obtain an optical semiconductor device having a dome shape.
得られた光半導体装置について、以下の試験例１〜２に従って、特性を評価した。結果を表１に示す。 About the obtained optical semiconductor device, the characteristic was evaluated according to the following test examples 1-2. The results are shown in Table 1.
試験例１(色度角度依存性)
光半導体装置に50mAの電流を流して、各角度の放射光を分光光度計(大塚電子社製、MCPD-3000)を用いて検知し、色度をCIE色度指標(x、y)で表わした。同一材料の光半導体素子と波長変換物質から得られる混色による色度(x、y)の(x)値と(y)値は1対1の関係にあるため、0°(正面)から80°までの放射光のうち、CIE色度(y)値について、最大値と最小値の差を色度差として算出し、以下の評価基準に従って色度角度依存性を評価した。なお、色度差が小さいほど色度角度依存性が小さいことを示し、一般的な人間の目によって識別できる色度差は0.03程度である。
Test example 1 (chromaticity angle dependence)
A current of 50 mA is applied to the optical semiconductor device, and the emitted light at each angle is detected using a spectrophotometer (MCPD-3000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), and the chromaticity is represented by the CIE chromaticity index (x, y). It was. Since the (x) and (y) values of chromaticity (x, y) by color mixture obtained from the same semiconductor material and wavelength conversion material have a one-to-one relationship, 0 ° (front) to 80 ° For the CIE chromaticity (y) value, the difference between the maximum value and the minimum value was calculated as the chromaticity difference, and the chromaticity angle dependency was evaluated according to the following evaluation criteria. Note that the smaller the chromaticity difference is, the smaller the chromaticity angle dependency is, and the chromaticity difference that can be identified by a general human eye is about 0.03.
＜色度角度依存性の評価基準＞
○：色度差が0.030未満
×：色度差が0.030以上
<Evaluation criteria for chromaticity angle dependency>
○: Less than 0.030 chromaticity difference ×: More than 0.030 chromaticity difference
試験例２(波長変換特性)
光半導体装置を銅製のヒートシンクに装着後、1Aの電流を流して、パッケージ表面の温度をサーモグラフィック装置(CHINO社製、CPA1000)を用いて測定し、以下の評価基準に従って波長変換特性を評価した。なお、パッケージの表面温度が120℃を超えると、蛍光体の波長変換効率が低下するため、波長変換特性が劣ることを示す。
Test example 2 (wavelength conversion characteristics)
After mounting the optical semiconductor device on a copper heat sink, current of 1A was passed, the temperature of the package surface was measured using a thermographic device (CHINO, CPA1000), and wavelength conversion characteristics were evaluated according to the following evaluation criteria . In addition, when the surface temperature of a package exceeds 120 degreeC, since the wavelength conversion efficiency of fluorescent substance will fall, it shows that a wavelength conversion characteristic is inferior.
＜波長変換特性の評価基準＞
○：パッケージ表面温度が120℃未満
△：パッケージ表面温度が120℃以上
<Evaluation criteria for wavelength conversion characteristics>
○: Package surface temperature is less than 120 ℃ △: Package surface temperature is 120 ℃ or more
結果、実施例の光半導体装置は、比較例に比べて、色度角度依存性が小さく、均一な色度の発光が得られることが分かる。また、参考例１の光半導体装置は色度角度依存性が小さく均一な色度の発光が得られるが装置作製が煩雑であるのに対し、実施例の光半導体装置は均一な色度の発光が得られ、さらには簡便に得られるという優れたものである。 As a result, it can be seen that the optical semiconductor device of the example has smaller chromaticity angle dependency than the comparative example, and can emit light with uniform chromaticity. Further, the optical semiconductor device of Reference Example 1 has small chromaticity angle dependency and can emit light with uniform chromaticity, but the device fabrication is complicated, whereas the optical semiconductor device of Example has light emission with uniform chromaticity. It is excellent that it can be obtained easily.
本発明の光半導体装置は、色度角度依存性が小さく、例えば、液晶画面のバックライト、信号機、屋外の大型ディスプレイや広告看板等に好適に使用することができる。 The optical semiconductor device of the present invention has small chromaticity angle dependency, and can be suitably used for, for example, a backlight of a liquid crystal screen, a traffic light, a large outdoor display, an advertisement signboard, and the like.
１ 基板
２ 成型体
３ 封止樹脂層
４ φ2.0mm凹型金型
５ 波長変換層
６ φ2.2mm凹型金型
７ φ2.0mm凸型金型
1 Substrate 2 Molded body 3 Sealing resin layer 4 φ2.0 mm concave mold 5 Wavelength conversion layer 6 φ2.2 mm concave mold 7 φ2.0 mm convex mold
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