CN101847683A - 用于光半导体封装的片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于光半导体封装的片，其具有剥离片和层压在剥离片上的封装树脂层，其中所述剥离片在与所述封装树脂层界面处包含具有凹形状和/或凸形状的凹凸部形成层，并且所述封装树脂层在与所述剥离片的界面处具有与所述剥离片的凹形状嵌合的凸形状和/或与所述剥离片的凸形状嵌合的凹形状。

Description

用于光半导体封装的片
技术领域
本发明涉及用于光半导体封装的片。更具体地，本发明涉及用于封装发光元件如发光二极管或半导体激光器的封装体(package)，并且涉及用于光半导体封装的片，该片易于安装并且可在其表面上形成凹凸形状，以及用所述片封装的光半导体装置。
背景技术
替代白炽灯和荧光灯的光半导体发光装置(发光二极管)得到广泛应用。该发光装置具有包括发光元件和位于该元件上的半透明封装树脂的结构，并且输出通过该半透明封装树脂的光。
通过散射，从发光元件发出的光按其原样通过半透明封装树脂，而当光以临界角以上的入射角到达半透明封装树脂的表面时，其被完全反射而被树脂吸收，从而导致发光装置的亮度相应降低。
关于此，JP-A-11-204840公开了使封装树脂表面位于发光元件上的部分平滑并且使剩余部分粗糙化的技术，从而输出光，而与临界角无关。
在JP-A-2005-166941的发光装置中，使用形成有凹凸部的金属基底作为模具，形成半透明材料，以在该半透明材料的表面上形成具有近似棱锥形状或近似圆锥形状的凹凸部，从而提高光提取效率。
JP-A-2007-110053公开了由多个树脂层构成的光半导体，其中至少一个树脂层是形成有凹凸部的凹凸形状层，并且将该凹凸形状层进行层压以便成为其它树脂层之间的界面。
发明内容
在将发光元件封装之后，通过使用其中预先形成凹凸形状的模具，将JP-A-11-204840和JP-A-2005-166941中封装树脂层表面的凹凸形状转印成形。一般模具是金属材料并具有平面结构。此外，根据发光元件或安装有发光元件的装置的形状，形成封装树脂层，使得其在许多情形下不具有平坦表面。因此，封装后在树脂层上不易于形成凹凸形状，并且模具的凹凸形状没有按原样被转印，从而还导致复杂的过程。
此外，在封装树脂层上形成凹凸形状后，安装发光装置。在该情形下，凹凸形状处于暴露状态，使得在安装操作期间表面被刮伤或失去凹凸形状，从而不能保持模具的凹凸形状，因而降低光提取效率。
JP-A-2007-110053中所示的用于光半导体封装的片能够提高封装树脂层中的反射效率。然而，所述片与空气接触的界面是平的，使得临界角由于与空气反射率的差异而受到限制，从而导致由菲涅耳反射引起的内反射，从而不能获得足够的光提取效率。
本发明的目的是提供具有优异光提取效率的用于光半导体封装的片，和用该片封装的光半导体装置。此外，本发明的另一个目的是提供用于光半导体封装的片，其中模具的凹凸形状令人满意地得到转印并且在封装加工后还保持所述凹凸形状，以及用该片封装的光半导体装置。此外，本发明的又一个目的是提供具有优异的光提取效率的用于光半导体封装的片，其中剥离片和封装树脂层的凹凸形状彼此嵌合，在它们之间没有空隙，在封装加工后还保持所述凹凸形状，以及用该片封装的光半导体装置。
换言之，本发明涉及以下(1)～(6)。
(1)用于光半导体封装的片，包含剥离片和层压在剥离片上的封装树脂层，
其中所述剥离片在与所述封装树脂层的界面处包含具有凹形状和/或凸形状的凹凸部形成层，并且所述封装树脂层在与所述剥离片的界面处具有与所述剥离片的凹形状嵌合的凸形状和/或与所述剥离片凸形状嵌合的凹形状。
(2)根据(1)的用于光半导体封装的片，其中所述剥离片在150℃下具有10～1,000MPa的储能模量，且在150℃下具有5.00％以下的片伸长率。
(3)根据(1)的用于光半导体封装的片，其中所述封装树脂层包含：具有与所述剥离片的凹形状嵌合的凸形状和/或与所述剥离片的凸形状嵌合的凹形状的凹凸部形成层；以及能够包埋光半导体元件的元件包埋层，
其中所述封装树脂层的凹凸部形成层在20℃下具有6～1,500MPa的储能模量；
(4)根据(1)～(3)中任一项的用于光半导体封装的片，其中所述封装树脂层中凸形状的凸部的高度和/或凹形状的凹部的深度为100nm～10μm。
(5)根据(1)～(4)中任一项的用于光半导体封装的片，其中所述剥离片还包含支承层。
(6)一种光半导体装置，其中，通过将根据(1)～(5)中任一项的用于光半导体封装的片以封装树脂层面向基底的方式层压至安装有光半导体元件的基底上；进行加压成形；然后将剥离片剥离，从而在表面上形成凸形状和/或凹形状。
本发明用于光半导体封装的片取得了光提取效率优异的优异效果。此外，根据本发明用于光半导体封装的片，模具的凹凸形状令人满意地得到转印，并且该凹凸形状在封装加工后还得到保持。因此，其取得了光提取效率优异的优异效果。此外，根据本发明用于光半导体封装的片，剥离片和封装树脂层的凹凸形状彼此嵌合，在它们之间没有空隙，并且该凹凸形状在封装加工后还得到保持，从而使其获得光提取效率优异的优异效果。
附图说明
图1是显示在剥离片(具有单层结构)上形成凹部的一个实施方案的图。左边的图显示了凹部形成之前的状态，中间的图显示了模具转印时的状态，右边的图显示了凹部形成之后的状态。
图2是显示在剥离片(具有多层结构)上形成凹部的一个实施方案的图。左边的图显示了凹部形成之前的状态，中间的图显示了模具转印时的状态，右边的图显示了凹部形成之后的状态。
图3是显示用本发明实施例的用于光半导体封装的片封装光半导体元件的一个实施方案的图。左边的图显示了封装之前的状态，中间的图显示了压缩成形时的状态，右边的图显示了封装之后的状态。
图4是显示用比较例的用于光半导体封装的片封装光半导体元件的一个实施方案的图。左边的图显示了封装之前的状态，中间的图显示了压缩成形时的状态，右边的图显示了封装之后的状态。
图5是显示在剥离片上形成封装树脂层的一个实施方案的图。左边的图显示了正在施用用于构建凹部形成层的树脂溶液的状态，中间的图显示了已形成凹部形成层的状态，右边的图显示了形成元件包埋层之后的状态。
图6是显示在剥离片上形成封装树脂层的另一个实施方案的图。左边的图显示了将凹部形成层进行层压之前的状态，中间的图显示了已形成凹部形成层的状态，右边的图显示了形成元件包埋层之后的状态。
图7是显示用本发明实施例的用于光半导体封装的片封装光半导体元件的一个实施方案的图。左边的图显示了封装之前的状态，中间的图显示了压缩成形时的状态，右边的图显示了封装之后的状态。
图8是显示在本发明实施例的用于光半导体封装的片中封装树脂层凹凸形状的一个实施方案的图。
图9是显示在比较例的用于光半导体封装的片中封装树脂层凹凸形状的一个实施方案的图。
附图标记说明
1-1用于在剥离片上形成凹部的模具
1-2剥离片的凹部形成层
1-3剥离片的支承层
1剥离片
2-1封装树脂层的凹凸部形成层
2-2封装树脂层的元件包埋层
2封装树脂层
3光半导体元件
4基底
5用于压缩成形的模具
具体实施方式
本发明用于光半导体封装的片包含剥离片和层压在剥离片上的封装树脂层，其中所述剥离片在与所述封装树脂层的界面处包含具有凹形状和/或凸形状的凹凸部形成层，所述封装树脂层在与所述剥离片的界面处具有与该剥离片凹形状嵌合的凸形状和/或与该剥离片凸形状嵌合的凹形状。下文将更具体地描述本发明用于光半导体封装的片的结构。在剥离片和封装树脂层之间的界面处，封装树脂层的凸形状与剥离片的凹形状嵌合，和/或封装树脂层的凹形状与剥离片的凸形状嵌合。因此，将封装树脂层和剥离片彼此层压，在它们之间没有空隙。通过使用具有这样结构的片封装光半导体元件的多个实施方案包括如下的实施方案：首先用本发明的用于光半导体封装的片覆盖发光元件；进行加压成形；然后将剥离片剥离。在将剥离片剥离之后，使封装树脂层的凸形状和/或凹形状(在下文这两种形状还统称作凹凸形状)暴露，并且凹凸形状位于封装树脂层的最外层。与从发光元件发出的光的入射角无关，该凹凸形状使得能将光输出到该形状的外面。因此，可想到凹凸形状的成形性极大地有助于光提取效率的改善。顺便提及，在本发明中，术语“凹凸形状的成形性”是指示凹凸形状是否形成为所需形状的指数，并且“良好成形性”表示形成了具有所需形状的凹凸形状。
一般而言，通过用具有与所述片上待形成的形状相嵌合的形状的模具层压所述片，并从其上方进行加热和加压，实施在片上形成凹凸形状。模具的形状通过加热和加压而被转印至片上。当所述片的强度过高时，模具的形状变得难以被转印，从而导致凹凸形状的成形性降低。此外，当所述片伸长率过大时，所述片在从模具上方进行加压的情形下过度伸长，过剩部分形成折痕或条纹，从而导致难以获得所需的凹凸形状。因此，在本发明中，发现使用具有特定强度和伸长率的剥离片改善了模具的转印，从而使能够在剥离片上形成所需的凹凸形状。此外，除改善剥离片上凹凸形状的成形性的事实之外，还发现通过具有特定强度和伸长的剥离片改善了剥离片的可剥离性，换言之，在剥离片剥离时其被剥离，而无上述凹凸形状的任何破损。由此使剥离片上凹凸形状的成形性良好，并且可剥离性得到改善。结果，可想到的是，还可在封装树脂层上形成所需的凹凸形状，因此引起光提取效率的改善。
此外，通过用具有所需凹凸形状的模具预先层压封装树脂层并进行加热和加压，可以形成封装树脂层的凹凸形状。然而，在本发明的片中，从封装树脂层的凹凸形状和剥离片的凹凸形状之间彼此没有空隙地嵌合的观点来看，优选通过使用剥离片作为模具来形成封装树脂层的凹凸形状。在这种情形下，可想到的是，构成封装树脂层的凹凸形状的树脂，即封装树脂层的凹凸部形成层的构成树脂，对凹凸形状的形成和保持具有大的影响。因此，在本发明中，当上述树脂具有特定强度时，凹凸形状可遵照作为模具的剥离片的凹凸形状而令人满意地得到转印，并且进一步发现在剥离片剥离后暴露的凹凸形状按其原样得以保持。
此外，根据本发明的用于光半导体封装的片，在加压成形后，换言之，从对发光装置的封装后直到在其使用前的任何时间，可以进行剥离片的剥离。因此，当在安装发光装置后将剥离片剥离时，剥离片用作封装树脂层的遮盖片，从而在安装期间能够防止由外力引起的对封装树脂层的破损。
更进一步地，与封装后通过使用模具对树脂层进行成形处理的常规方法相比，在本发明的用于光半导体封装的片中的凹凸形状在片形成时一起形成，使得其可更易于成形。具体地，例如当通过常规方法使用模具，在具有凸形状或弯曲表面的发光元件封装体的封装树脂表面上形成凹凸形状时，仅可将凹凸形状形成在封装树脂的上表面，因为该模具是平板。在另一方面，可将本发明的片进行层压和加压成形成发光元件封装体的形状，使得不仅可在封装树脂的上表面，而且在其侧表面上，可形成凹凸形状。
本发明中的剥离片在与封装树脂层的界面处包含具有凹形状和/或凸形状的凹凸部形成层，并且该剥离片不作特殊限制，只要在压缩成形后能够将其剥离。作为其具体例子，例如举例为由具有相对低的表面自由能的材料制成的片，所述材料如聚苯乙烯(表面自由能：33mJ/m2)、聚丙烯(表面自由能：29mJ/m2)和聚乙烯(表面自由能：31mJ/m2)。即使当这些片具有由上述材料构成的凹部形成层或凸部形成层的单层结构时，这些片自身的可剥离性也优异。顺便提及，本发明中的术语“可剥离性”既表示与封装树脂层的可剥离性，又表示在压缩成形时与模具的可剥离性。
即使当所述片由除上述材料之外的其它材料构成时，通过对片的表面进行剥离处理也可提高片自身的可剥离性。
作为剥离处理的方法，例如举例为，将诸如大金工业株式会社(Daikin Industries.Ltd.)制造的Optool HD 2010或3M有限公司制造的Novec EGC 1720的脱膜剂施用至片的表面、接着进行干燥的方法。
此外，作为另一个实施方案，从改善凹凸形状到凹凸部形成层的可转印性以及改善作为全部剥离片的可剥离性的观点看，除上述凹凸部形成层之外，剥离片可具有进一步包含支承层的多层结构。除了构成上述单层结构的材料之外，作为构成多层结构中的凹凸部形成层的材料，举例为硅树脂(表面自由能：20mJ/m2)、氟树脂(表面自由能：18mJ/m2)等。此外，可使用基于可UV固化或可热固化的氟树脂的树脂(例如全氟聚酯)。用于支承层的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯树脂、金属箔等。
这样的片可根据已知方法使用上述材料制备，但可以使用商购的片。商购产品包括日本油墨化学工业株式会社(DIC Corporation)制造的“CR-4500”和“Difaren”，其包含作为构成成分的聚苯乙烯；Tohcello株式会社(Tohcello Co.，Ltd.)制造的“CP-40”，东丽先进膜株式会社(Toray Advanced Film Co.，Ltd.)制造的“3701J”和东丽株式会社制造的“Torefan”，其包含作为构成成分的聚丙烯；宇部兴产株式会社(UbeIndustries，Ltd.)制造的“Upirex”，其包含作为构成成分的聚酰亚胺；杜邦-东丽株式会社(Du Pont-Toray Co.，Ltd.)制造的“Sylgard 184”，其包含作为构成成分的有机硅弹性体；和可乐丽株式会社(Kuraray Co.，Ltd.)制造的“Eval”，其包含作为构成成分的乙烯-乙烯基醇共聚物。
在单层结构情形下，在剥离片上形成凹凸形状的方法例如包括：通过将构成树脂施用至合适厚度且通过加热使其干燥而形成片表面，在该片表面的任一表面上层压具有凹凸形状的平面模具，并且使用热压机、UV固化机等通过间歇进料进行转印的方法；和使用辊式压花热压机，从表面上具有凹凸形状的辊进行转印的方法。
此外，当剥离片具有多层结构时，必要的仅是使凹凸部形成层的构成树脂层和支承层彼此层压，接着用热压机等进行加压，然后通过上述方法形成凹凸形状。或者，在支承层上涂布凹凸部形成层的构成树脂并且用辊式压花热压机形成凹凸部后，还可通过UV辐照进行固化。
顺便提及，当使用商购的片时，按照与上述相同的方式可在商购片的任一表面上形成凹凸形状。
剥离片的凹凸形状与封装树脂层的凹凸形状嵌合，使得凹凸形状的形状优选是具有提高封装树脂层亮度作用的形状如半球透镜形状、棱锥形状、圆锥形状或钟形状。
此外，从增加以临界角以下的角通过的光的观点看，优选凹凸形状具有均匀的精细结构，其是基于封装树脂层和空气之间界面处折射率的差异。此外，从降低由菲涅尔反射引起的内反射和与界面平坦的情形相比更加提高临界角的观点看，凹凸形状的直径优选比光的波长小，并且凸部的高度和凹部的深度的变化优选在±5％内。具体地，凹凸形状的直径优选为100nm～10μm、更优选为100～350nm、还更优选150～300nm。间距(pitch)的下限优选为120nm、更优选为150nm、还更优选为200nm。在另一方面，间距的上限优选为12μm、更优选为450nm、还更优选为350nm。顺便提及，与凹凸形状的直径相比，间距优选为105～200％、更优选为105～150％、还更优选为105～125％。凸部的高度和/或凹部的深度优选为100nm～5μm、更优选为100～350nm、还更优选为150～300nm。
关于剥离片的厚度，在单层结构的情形下，从成形时的追踪性(followability)和可操作性(可操纵性)的观点看，所述厚度优选为12～65μm、更优选为18～50μm、特别优选为25～40μm。此外，在多层结构的情形下，从成形时的追踪性以及封装树脂层的可涂布性和可变形性的观点看，凹凸部形成层的厚度优选为0.5～100μm、更优选为0.5～20μm、特别优选为0.5～10μm。在本说明书中，具有凹凸形状的剥离片的厚度表示从凹凸形状的顶部至该片对面的厚度，凹凸部形成层的厚度表示从凹凸形状的顶部至支承层的厚度。顺便提及，在通过将多个所得的片进行层压、接着进行热压而形成一种具有上述范围内的厚度的一个片后，还可形成凹凸形状。
从保持由模具转印的凹凸形状的观点看，剥离片在80～150℃温度范围内的储能模量优选为10MP以上、更优选为50MPa以上。此外，从形成凹凸形状时对模具的追踪性的观点看，其优选为1,000MPa以下、更优选为500MPa以下、还更优选为100MPa以下。更具体地，其优选为10～1,000MPa和更优选为50～100MPa。此外，剥离片在150℃下的储能模量也优选在与上述相同的范围内。顺便提及，在本说明书中，片的储能模量可根据后述实施例中描述的方法进行测量。
此外，从保持由模具转印的凹凸形状的观点看，剥离片在150℃下的片伸长率优选为5.00％以下、更优选为3.00％以下。顺便提及，在本说明书中，片伸长率可根据后述实施例中描述的方法进行测量。
本发明中用于封装树脂层的树脂不作特殊限制，只要其是迄今已用于光半导体封装的树脂如环氧树脂、三乙酰基纤维素(TAC)、聚碳二亚胺或改性的聚铝硅氧烷树脂。然而，从可以在封装加工时对光半导体元件和连接到该元件的布线没有破损地进行封装的观点看，其优选是具有优选80～160℃、更优选100～150℃软化点的树脂。
此外，本发明中封装树脂层可以包含具有与剥离片的凹形状嵌合的凸形状和/或与剥离片的凸形状嵌合的凹形状的凹凸部形成层。从保持所述凹凸形状的观点看，凹凸部形成层的例子包含在20℃下具有优选6MPa以上的储能模量的片，并且从对模具的追踪性的观点看，还包含具有优选1,500MPa以下、更优选1,200MPa以下、还更优选500MPa以下的储能模量的片。当储能模量为6MPa以上时，在将剥离片剥离之后暴露的凹凸形状不会坍塌，并且相邻的凹凸部不会彼此熔结。这因而是优选的。此外，当其为1,500MPa以下时，对模具的追踪性良好，并且可精确地复制模具的凹凸形状。这因而是优选的。因此，本发明中封装树脂层的凹凸部形成层的储能模量优选为6～1,500MPa、更优选为6～1,200Mpa、还更优选为6～500MPa。顺便提及，在本发明中，所述片的储能模量可根据后述实施例中描述的方法进行测量。
具有这些特性的片例如包括通过使用硅树脂、环氧树脂、聚乙烯、聚苯乙烯等单独地或者以其两种以上的组合制备的片。在上述片上形成凹凸形状，从而形成凹凸部形成层。然而，从优异的挠性观点看，本发明中的封装树脂层可具有包括由上述树脂构成的凹凸部形成层的单层结构。
此外，从改善由凹凸形状到凹凸部形成层的转印性能并且包埋光半导体元件而没有破损的观点看，除上述凹凸部形成层之外，封装树脂层还可包含元件包埋层，以形成多层结构。构成元件包埋层的树脂不作特殊限制，只要其是迄今已用于光半导体封装的树脂如环氧树脂、三乙酰基纤维素(TAC)、聚碳二亚胺或改性的聚铝硅氧烷树脂。
此外，除了上述构成树脂之外，还可将添加剂如无机发光材料、固化剂、固化促进剂、老化抑制剂、改性剂、表面活性剂、染料、颜料、变色抑制剂和UV吸收剂作为原料引入封装树脂层。顺便提及，当封装树脂层包含凹凸部形成层和元件包埋层时，上述添加剂可包含在凹凸部形成层和元件包埋层中的任一个中。
作为形成具有凹凸形状的封装树脂层的方法，具有凹凸形状的封装树脂层可由上述获得的剥离片单独制得。然而，在这种情形下，当已制得本发明的用于光半导体封装的片时，需要使剥离片和封装树脂层彼此层压，以使剥离片的凹凸形状与封装树脂层的凹凸形状彼此嵌合。然而，因为它们的精细结构，这种结构嵌合并不容易。因此，优选这样一种方法，其中当在封装树脂层上形成凹凸形状时，利用剥离片的凹凸形状，使封装树脂层与剥离片嵌合，从而制备本发明的用于光半导体封装的片。
具体地，实施这样一种膜形成方法，该方法通过诸如流延、旋涂或辊涂的方法，直接将封装树脂层的构成树脂或该树脂的有机溶剂溶液施用到形成有凹凸形状的剥离片的表面上至合适的厚度，接着在可除去溶剂的温度下进行干燥，从而能够获得本发明的用于光半导体封装的片，其中使剥离片和半固化的封装树脂层彼此嵌合。顺便提及，将经剥离处理的膜(例如，其中对聚对苯二甲酸乙二醇酯膜进行硅氧烷剥离处理的膜)在封装树脂层和空气的界面处进行层压和加压。
此外，将通过进行与上述相同的膜形成方法获得的半固化树脂片在进行了与上述相同的剥离处理的膜上进行层压，从而让树脂层面对剥离片的形成有凹凸形状的表面，并且通过使用层压机或加压机进行压制，从而能够获得本发明的用于光半导体封装的片，其中剥离片的凹凸形状填充有树脂层，并且封装树脂层与剥离片相嵌合。
此外，当封装树脂层包含凹凸部形成层时，在凹凸部形成层上形成凹凸形状的方法包含与上述剥离片相同的方法。然而，在制备本发明的用于光半导体封装的片中，必须使剥离片凹凸形状和封装树脂层的凹凸形状彼此嵌合，以使剥离片和封装树脂层彼此层压。因为它们的精细结构，并不易于使所述片彼此嵌合。因此，优选这样的方法，其中当将凹凸形状成形于封装树脂层上时，利用剥离片的凹凸形状，使封装树脂层与剥离片嵌合，从而制备本发明的用于光半导体封装的片。
具体地，实施这样一种膜形成方法，该方法通过诸如流延、旋涂或辊涂的方法，直接将凹凸部形成层的构成树脂或该树脂的有机溶剂溶液施用到剥离片的形成有凹凸形状的表面上至合适的厚度，接着在可除去溶剂的温度下进行干燥，从而能够使剥离片和半固化的凹凸部形成层彼此嵌合。
此外，例如，将通过与上述相同的膜形成方法获得的没有形成凹凸形状的半固化凹凸部形成层，或通过将固体构成树脂进行压制而制得的没有形成凹凸形状的半固化凹凸部形成层，层压在经剥离处理的膜上，从而让上述凹凸部形成层面对剥离片的形成有凹凸形状的表面，并且通过使用层压机或压制机对其进行压制，由此用封装树脂层的凹凸部形成层填充剥离片的凹凸部形成层，以便能够使剥离片和封装树脂层的凹凸部形成层彼此嵌合。
顺便提及，封装树脂层的凹凸形状与剥离片的凹凸形状在形状和大小上相同，因为其与剥离片的凹凸形状相嵌合。
此外，当封装树脂层包含凹凸部形成层和元件包埋层时，作为使封装树脂层中包含元件包埋层的方法，在使封装树脂层的凹凸部形成层与剥离片嵌合之后，将元件包埋层的构成树脂或该树脂的有机溶剂溶液施用到封装树脂层的凹凸部形成层上以形成膜，从而进行层压；或者可用预先形成的元件包埋层覆盖封装树脂层的凹凸部形成层，接着用热压机等进行压制。顺便提及，封装树脂层可包含多个树脂层，并且构成该多个树脂层的树脂可以相同或不同。
考虑到光半导体元件的高度和布线的高度，适当地设定封装树脂层的厚度，使得能够包埋光半导体元件和布线。例如，从能够包埋光半导体元件和布线的观点看，其优选为250～1,000μm、更优选为250～500μm、还更优选为250～350μm。在本说明书中，具有凹凸形状封装树脂层的厚度表示从凹凸形状的顶部到对面的厚度。顺便提及，可将获得的多个封装树脂层进行层压和热压，接着形成凹凸形状，从而形成一种具有在上述范围内的厚度的封装树脂层，或者可将单独制得的封装树脂层层压在形成有凹凸形状的封装树脂层上，接着进行热压，从而形成一种具有在上述范围内的厚度的封装树脂层。在该情形下，各个封装树脂层的构成成分可以相同或不同。例如，多个封装树脂层中的至少一个可以是含有无机发光材料的含无机发光材料的树脂层。
从封装时包埋光半导体元件和布线及在片固化后防护不受外部冲击破损的观点看，封装树脂层在150℃下具有优选为100～10,000mPa·s、更优选为500～5,000mPa·s、还更优选为1,000～3,000mPa·s的熔体粘度。此外，在200℃下热固化1小时后的150℃下储能模量优选为10kPa～10Gpa、更优选为100kPa～3Gpa、还更优选为1Gpa～3Gpa。此外，优选上述封装树脂层，尤其是形成有凹凸形状的封装树脂层，在剥离片被剥离的环境下(例如25℃)具有6MPa以上的模量，以便在将剥离片剥离时保持封装树脂层的表面形状而不使其表面部分受到破损。
此外，本发明提供了用本发明的用于光半导体封装的片进行封装的光半导体装置。
本发明的光半导体装置的特征在于通过使用本发明的用于光半导体封装的片封装光半导体装置。具体地，例如通过包含以下步骤的方法获得光半导体装置：将上述用于光半导体封装的片按封装树脂层面对基底的方式层压在已安装有光半导体元件的基底上；进行加压成形；然后将剥离片剥离。在通过这样的方法获得的本发明光半导体装置中，在封装树脂层的表面上形成有凹凸形状，进一步地，直接在使用光半导体装置之前将剥离片剥离。因此，所述凹凸形状保持了精细结构而没有缺失。顺便提及，当将本发明的用于光半导体封装的片层压在光半导体元件基底上时，用于光半导体封装的片可以在根据基底的大小而被切削成薄的矩形形状后进行层压。
加压成形条件不总是根据所使用树脂的种类和片厚度等确定。例如，将本发明的用于光半导体封装的片按封装树脂层面对已安装有光半导体元件的基底的方式，层压在安装于基底上的光半导体元件上，然后安置模具，并且在优选80～160℃的温度下于优选0.1～0.5MPa、更优选0.1～0.3MPa的压力下进行加热和加压，从而获得加压成形的封装体。在上述条件下的加压成形没有引起光半导体元件破损，并且引起在固化后的封装树脂的优异的应力松弛。
在加压成形后，静置，直到即使在室温下形状也不改变为止，然后去除模具。进行封装树脂层的固化(后固化)，然后将剥离片剥离。顺便提及，例如可以优选地通过优选在100～150℃温度下的干燥器中静置15分钟～6小时来进行后固化。
本发明的光半导体装置包含作为光半导体元件封装材料在光提取效率方面优异的本发明的用于光半导体封装的片，使得即使在安装有高强度LED元件如蓝色元件、绿色LED元件等的光半导体装置中，也能在高发光亮度状态下发出光，并且其能够合适地得到使用。此外，当将无机发光材料掺混在封装树脂层中时，即使在安装有白色LED元件的光半导体装置中，也能在高发光亮度状态下发出光。
实施例
下面将参考实施例描述本发明，但本发明不应理解为限于这些实施例等。
树脂的分子量
就聚乙烯而言，通过凝胶渗透色谱(GPC)测定分子量。
树脂的反射率
通过使用棱镜耦合器(SPA-4000，Sairon技术有限公司()制造)测量在25℃和460nm下的反射率。
实施例1
将其中以250nm的间距布置200nm直径和210nm高度凸部的凸模置于未拉伸的聚丙烯膜(Tohcello株式会社制造，商品名：“S-40”，40μm)上，并通过使用真空压制装置(日合摩顿株式会社(Nichigo-Morton Co.，Ltd.)制造，V-130)在1MPa的压力下于160℃的温度下进行加压成形3分钟，从而获得表面上具有凹形状的剥离片(厚度：40μm)。
然后，在室温(25℃)下，将600g(0.200摩尔)双末端硅烷醇型的硅油(信越化学工业株式会社(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)制造，商品名：“KF-9701”，平均分子量：3,000)和8.22g(40.2mmol)异丙醇铝进行搅拌并混合24小时。然后，将所得混合物进行离心分离以除去杂质，并在50℃下减压缩合2小时以获得聚铝硅氧烷油。向100重量份所得聚铝硅氧烷油中加入10重量份甲基丙烯酸硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制造，KBM-503)，接着在80℃下进行减压搅拌10分钟，以获得甲基丙烯酸改性的聚铝硅氧烷。通过使用涂布器将所得甲基丙烯酸改性的聚铝硅氧烷施用到上述获得的具有凹形状的剥离片上至300μm厚度，接着在100℃下进行干燥10分钟，以获得实施例1用于光半导体封装的片。顺便提及，甲基丙烯酸改性的聚铝硅氧烷对于具有460nm波长的入射光的折射率为1.40。
实施例2
将可UV固化的氟树脂溶液(旭硝子株式会社(Asahi Glass Co.，Ltd.)制造，商品名：“NIF-A1”)施用到聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(18μm)上至1μm厚度，然后按照凸部面对氟树脂溶液涂布的表面的方式，放置其中以250nm的间距布置200nm直径和210nm高度凸部的凸模。然后，从聚对苯二甲酸乙二醇酯膜露出的一侧辐照紫外线(波长：365nm)以固化氟树脂，从而获得表面上具有凹形状的剥离片(厚度：19μm)。
接着，在50℃的条件下，将200g环氧树脂(日东电工株式会社(Nitto Denko Corporation)制造，商品名：“NT-8528”，环氧当量：3,200)逐渐加入到200g甲基乙基酮中，以获得具有50重量％固体浓度的环氧树脂溶液。通过使用涂布器将所得环氧树脂溶液施用到上述获得的具有凹形状的剥离片上至50μm厚度，接着在100℃下加热2分钟，然后在120℃下加热2分钟，以获得与剥离片嵌合的环氧树脂层。
此外，通过使用涂布器将上述环氧树脂溶液施用到经单独剥离处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上至50μm厚度，接着在100℃下加热2分钟，然后在120℃下加热2分钟，以获得一个环氧树脂片。此外，类似地制备四个环氧树脂片，并在120℃和0.3MPa下，通过使用层压机(日东制机株式会社(Nitto Seiki Co.，Ltd.)制造，NLE-550ST)将总共5个环氧树脂片层压在上述获得的与剥离片嵌合的环氧树脂层上，以获得实施例2的用于光半导体封装的片。顺便提及，所述环氧树脂对于具有460nm波长的入射光的折射率为1.55。
实施例3
将其中以12μm的间距布置10μm直径和5μm高度凸部的凸模置于与实施例1所用相同的未拉伸聚丙烯膜上，在1MPa的压力于160℃下，通过使用真空压制装置(V-130)进行加压成形3分钟，以获得表面上具有凹形状的剥离片(厚度：40μm)。
接着，按与实施例2相同的方式制备环氧树脂片(厚度50μm)。然后在120℃和0.3MPa下，通过使用层压机(NLE-550ST)将5个环氧树脂片层压在上述获得的具有凹形状的剥离片上，以获得实施例3的用于光半导体封装的片。
比较例1～3
按与实施例I～3相同的方式分别制备比较例1～3的用于光半导体封装的片，不同之处在于没有在剥离片上形成凹形状。
阵列封装体
按照使得封装树脂层面对光半导体元件的方式，将所得用于光半导体封装的片层压在已安装有光半导体元件(波长区：460nm)的平面基底上，并且将具有凹部(8mm×8mm，深度：250μm)的SUS模具置于其上，接着在0.1MPa的压力下于160℃下，通过使用真空压制装置(V-130)加热5分钟。在从真空层压机中取出并恢复至室温(25℃)后，除去模具，并在150℃的干燥器中进行后固化1小时。然后，将剥离片剥离，以获得阵列封装体。对于比较例1～3的各种阵列封装体，将用于使实施例1～3的用于光半导体封装的片成形的具有凸结构的凸模置于封装树脂层上，在0.1MPa的压力下于160℃下，通过使用真空压制装置(V-130)进行压制成形3分钟，以在其表面上形成凹形状。
对于所得的阵列封装体，根据试验例1评价光提取效率。其结果示于表1中。
试验例1(光提取效率)
通过全天候亮度测量来测定各种阵列封装体的发光亮度。对于实施例1和比较例1的阵列封装体，当使用其中封装树脂层不具有凹形状的比较例1的阵列封装体作为标准时，计算出发光亮度的改进率。对于实施例2和比较例2的阵列封装体，当使用其中封装树脂层不具有凹形状的比较例2的阵列封装体作为标准时，计算出发光亮度的改进率。对于实施例3和比较例3的阵列封装体，当使用其中封装树脂层不具有凹形状的比较例3的阵列封装体作为标准时，计算出发光亮度的改进率。顺便提及，将积分球用于测量，并且通过使用多光度系统(MCPD-3000，大冢电子株式会社(Otsuka Electronics Co.，Ltd.)制造)进行测量。
Figure GSA00000021476900191
结果，实施例1～3的阵列封装体与比较例1～3的阵列封装体相比具有较高的亮度改进率，因为在发光元件的侧面上还形成了封装树脂层的凸结构。
片的储能模量
对于具有10mm宽度、15mm长度和0.1mm厚度的样品，在10Hz频率和34～170℃测量温度范围的条件下，通过使用粘弹性测量仪器(DMS 210U，精工株式会社(Seiko Instruments Inc.)制造)进行测量，并且测量其在80℃和150℃下的储能模量。
片伸长率
对于具有5mm宽度、20mm长度和0.1mm厚度的样品，在150℃的条件下，通过使用热机械分析仪(TMA/SS-350，精工株式会社制造)测量加载2g载荷前后的长度，并且计算伸长率(％)[(加载后的长度/加载前的长度)×100-100]。
实施例4～7和比较例4～6
剥离片A
将其中以250nm的间距布置200nm直径和210nm高度凹部的凹模(模具1)置于表2中所示的构成片上，并在1MPa的压力下于160℃的温度下，通过使用真空压制装置(日合摩顿株式会社制造，V-130)进行加压成形3分钟，以获得其表面上具有凹形状的剥离片A(厚度：40μm)。
剥离片B
将其中以12μm的间距布置10μm直径和5μm高度凹部的凹模(模具2)置于表2中所示的构成片上，并通过使用真空压制装置(V-130)按照与剥离片A相同的方式进行压制成形，以获得其表面上具有凹形状的剥离片B(厚度：40μm)。
封装树脂层
向3.4g乙烯基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(Gerest株式会社制造(Gerest Inc.)，商品名：“VDT-731”)、5μL 2，4，6，8-四甲基四乙烯基环四硅氧烷(信越化学工业株式会社制造，商品名：“LS-8670”)和18μL铂催化剂(Gerest株式会社制造，商品名：“6831.2”)的混合物中加入1.0g羟甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(Gerest株式会社制造，商品名：“HMS-301”)，接着在25℃下进行搅拌并混合5小时，以制备包含聚硅氧烷作为构成树脂的封装树脂层的树脂溶液。
用于光半导体封装的片
通过使用涂布器将所得封装树脂层的树脂溶液施用到上述获得的剥离片A或剥离片B具有凹形状的表面上至300μm厚度，接着在60℃下干燥10分钟，以获得具有剥离片A的用于光半导体封装的片A或具有剥离片B的用于光半导体封装的片B。
按照使得封装树脂层面对光半导体元件的方式，将获得的用于光半导体封装的各种片层压在已安装有光半导体元件(波长区：460nm)的平面基底上，并且将具有凹部(8mm×8mm，深度：250μm)的SUS模具置于其上，接着在0.1MPa的压力下于160℃下，通过使用真空压制装置(V-130)加热5分钟。在从真空压制装置中取出并恢复至室温(25℃)、达到用于光半导体封装的片在成形后不变形的状态后，除去模具，并在150℃的干燥器中进行后固化1小时。然后，在温度降至室温(25℃)附近的阶段，将剥离片剥离，以获得被用于光半导体封装的片A封装的阵列封装体A、或被用于光半导体封装的片B封装的阵列封装体B。
对于所得的剥离片(A和B)和阵列封装体(A和B)，根据以下试验例2和3评价特性。其结果示于表2中。
试验例2(凹凸可转印性)
对于各种剥离片的凹结构，通过使用电子显微镜(日立株式会社(Hitachi，Ltd.)制造，S-1500)观察来自各个模具的凸结构的转印是否良好。观察到在剥离片上形成凹结构的情况被评价为“A”，而没有观察到的情况被评价为“B”。
试验例3(片的成形性)
对于各种阵列封装体，通过使用电子显微镜(日立株式会社制造，S-1500)观察将剥离片剥离后暴露的封装树脂层的凸结构。当观察到凸结构时，片的成形性被评价为“A”，而当没有观察到时，片的成形性被评价为“B”。
结果表明，即使当模具的凸部大小不同时，在实施例4～7的用于光半导体封装的片中的剥离片上均形成良好的凹凸形状。此外，已经确认通过使用具有这样剥离片的用于光半导体封装的片进行封装的阵列封装体中，在封装树脂层上形成凹凸形状而没有破损。
片的储能模量
对于具有10mm宽度、15mm长度和0.1mm厚度的样品，在10Hz频率条件下，通过使用粘弹性测量仪器(DMS 210U，精工株式会社制造)测量在20℃下的储能模量。
实施例8
剥离片
将其中以250nm的间距布置160nm直径和260nm高度凸部的凸模置于未拉伸的聚丙烯膜(Tohcello株式会社制造，商品名：“S-40”，40μm)上，并在1MPa的压力下于160℃的温度下，通过使用真空压制装置(日合摩顿株式会社制造，V-130)进行加压成形5分钟，以获得表面上具有凹形状的剥离片(厚度：40μm)。
封装树脂层
向3.4g乙烯基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(Gerest株式会社制造，商品名：“VDT-731”)、5μL 2，4，6，8-四甲基四乙烯基环四硅氧烷(信越化学工业株式会社制造，商品名：“LS-8670”)和18μL铂催化剂(Gerest株式会社制造，商品名：“6831.2”)的混合物中加入1.0g羟甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物(Gerest株式会社制造，商品名：“HNS-301”)，接着在0℃下进行搅拌并混合5小时，以制备作为凹凸部形成层的构成树脂的聚硅氧烷油(树脂A)。
然后，在室温(25℃)下，将600g(0.200摩尔)双末端硅烷醇型的硅油(信越化学工业株式会社制造，商品名：“KF-9701”，平均分子量：3,000)和8.22g(40.2mmol)异丙醇铝进行搅拌并混合24小时。然后，将所得混合物进行离心分离，以除去杂质，并在50℃下减压缩合2小时，以获得聚铝硅氧烷油。向100重量份所得聚铝硅氧烷油中加入10重量份甲基丙烯酸硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制造，KBM-503)，接着在80℃下进行减压搅拌10分钟，以获得作为元件包埋层的构成树脂的甲基丙烯酸改性的聚铝硅氧烷。
通过使用涂布器将所得聚硅氧烷油施用到上述获得的剥离片具有凹形状的表面上至50μm厚度，接着在60℃下干燥10分钟，以制备片形的封装树脂层(凹凸部形成层)。
用于光半导体封装的片
然后，通过使用涂布器将所得甲基丙烯酸改性的聚铝硅氧烷施用到凹凸部形成层上至210μm厚度，接着在100℃下干燥10分钟，以获得用于光半导体封装的片。
实施例9
作为对实施例8中制备聚硅氧烷油并且将其作为封装树脂层的凹凸部形成层施用到剥离片具有凹形状的表面上以使剥离片与封装树脂层彼此嵌合的替代方式，在0.2MPa压力下于100℃下，将颗粒状低密度聚乙烯(日本聚乙烯株式会社(Japan Polyethylene Corporation)制造，商品名：“LF 400C”)压制5分钟，以制备聚乙烯片(树脂B，厚度：50μm)，然后，用上述聚乙烯片覆盖实施例8的剥离片具有凹形状的表面，接着在0.5MPa的压力下于160℃下加压成形5分钟，以使剥离片与封装树脂层的凹凸部形成层彼此嵌合。除此之外，按与实施例8相同的方式，将甲基丙烯酸改性的聚铝硅氧烷施用到聚乙烯片上，以获得用于光半导体封装的片。
实施例10
按与实施例8相同的方式，获得用于光半导体封装的片，不同之处在于使用环氧树脂(树脂C)作为实施例8中封装树脂层的凹凸部形成层，来代替聚硅氧烷油，所述环氧树脂通过在20℃下将5g Epicoat828(日本环氧树脂株式会社(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.)制造)、5gRikacid MH-700(新日本化学株式会社(New Japan Chemical Co.，Ltd.)制造)和0.1g Curezol 2PZ(四国化成工業株式会社(Shikoku ChemicalsCorporation)制造)混合并搅拌10分钟制得。
实施例11
按与实施例9相同的方式，获得用于光半导体封装的片，不同之处在于使用聚苯乙烯(大库工业株式会社(Okura Industrial Co.，Ltd.)制造，商品名：“Cellomer S-2”)作为实施例9中封装树脂层的凹凸部形成层，来替代聚乙烯片。
比较例7
按与实施例8相同的方式，获得用于光半导体封装的片，不同之处在于使用有机硅弹性体(瓦克旭化成硅树脂株式会社(WackerAsahikasei Silicone Co.，Ltd.)制造，商品名：“Elastosil LR7665”)作为实施例8中封装树脂层的凹凸部形成层，来替代聚硅氧烷油，并通过使用涂布器将其施用到剥离片具有凹形状的表面上至50μm厚度，接着在100℃下干燥30分钟，然后在160℃下干燥2小时，以制备片形的封装树脂层(凹凸部形成层)。
比较例8
按与实施例8相同的方式，获得用于光半导体封装的片，不同之处在于使用有机硅弹性体(道康宁东丽株式会社(Dow Corning TorayCo.，Ltd.)制造，商品名：“OE-6336)作为实施例8中封装树脂层的凹凸部形成层，来替代聚硅氧烷油，并通过使用涂布器将其施用到剥离片具有凹形状的表面上至50μm厚度，接着在150℃下干燥1小时，以制备片形的封装树脂层(凹凸部形成层)。
在就所得用于光半导体封装的片而言制备阵列封装体之后，根据下面试验例4评价光提取效率。此外，所得阵列封装体上封装树脂层的凸部高度通过使用电子显微镜(由日立高新技术株式会社(HitachiHigh-Technologies Corporation)制造，SU-1500)进行测量。其结果示于表3中。
阵列封装体
按照使得封装树脂层面对光半导体元件的方式，将获得的各种用于光半导体封装的片层压在已安装有光半导体元件(波长区：460nm)的平面基底上，并且将具有凹部(8mm×8mm，深度：250μm)的SUS模具置于其上，接着在0.1MPa的压力下于80℃下，通过使用真空压制装置(V-130)加热15分钟。在从真空压制装置中取出并恢复至室温(25C)、达到用于光半导体封装的片在成形后不变形的状态后，除去模具，在150℃的干燥器中进行后固化，持续的时间在实施例8和10及比较例7和8的各种光半导体封装的片的情形下为2小时，而在实施例9和11的各种光半导体封装的片的情形下为1小时。然后，在将温度降低至室温(25℃)的阶段，将剥离片剥离，以获得阵列封装体。
试验例4(光提取效率)
通过全天候亮度测量来测定各种阵列封装体的发光亮度。另一方面，通过使用按与上述相同的方式制得的用于光半导体封装的片来制备阵列封装体(参考例)，不同之处在于剥离片和封装树脂层不具有凹凸形状，尽管其构成树脂相同。在由此制备的阵列封装体的基础上，用下面方程来计算发光亮度的改进率，从而评价光提取效率。顺便提及，将积分球用于发光亮度测量，并且通过使用多光度系统(MCPD-3000，大冢电子株式会社制造)进行测量。
发光亮度的改进率(％)＝(实施例或比较例的亮度/参考例的亮度)×100-100
Figure GSA00000021476900281
结果表明在实施例8～11的用于光半导体封装的片中，作为模具的剥离片的凹凸形状的转印良好，并且发光亮度的改进率高。
尽管已经参考其具体实施方案详细描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说显而易见，其中可以作出各种改变和修改而不脱离本发明的精神和范围。顺便提及，本申请是以2009年2月17日提交的日本专利申请No.2009-033886、2009年5月11日提交的日本专利申请No.2009-114786和2009年5月20日提交的日本专利申请No.2009-122139为基础，它们的全部内容通过引用并入本文中。
此外，本文所引用的全部文献以其全文通过引用并入本文中。
本发明的用于光半导体封装的片适合用于例如制造液晶屏幕、交通信号、大型户外显示器、布告牌等的背光。

Claims (6)

1.一种用于光半导体封装的片，包含剥离片和层压在剥离片上的封装树脂层，
其中所述剥离片在与所述封装树脂层的界面处包含具有凹形状和/或凸形状的凹凸部形成层，并且所述封装树脂层在与所述剥离片的界面处具有与所述剥离片的凹形状嵌合的凸形状和/或与所述剥离片的凸形状嵌合的凹形状。
2.根据权利要求1的用于光半导体封装的片，其中所述剥离片在150℃下具有10～1,000MPa的储能模量，且在150℃下具有5.00％以下的片伸长率。
3.根据权利要求1的用于光半导体封装的片，其中所述封装树脂层包含：具有与所述剥离片的凹形状嵌合的凸形状和/或与所述剥离片的凸形状嵌合的凹形状的凹凸部形成层；以及能够包埋光半导体元件的元件包埋层，
其中所述封装树脂层的凹凸部形成层在20℃下具有6～1,500MPa的储能模量。
4.根据权利要求1的用于光半导体封装的片，其中所述封装树脂层中凸形状的凸部的高度和/或凹形状的凹部的深度为100nm～10μm。
5.根据权利要求1的用于光半导体封装的片，其中所述剥离片还包含支承层。
6.一种光半导体装置，其中，通过将根据权利要求1的用于光半导体封装的片以封装树脂层面向基底的方式层压至安装有光半导体元件的基底上；进行加压成形；然后将剥离片剥离，从而在表面上形成凸形状和/或凹形状。
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