CN105940511A - 半导体发光装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体发光装置的制造方法，其中，所述半导体发光装置包含基板、元件和密封材料作为构成构件，该制造方法包括：第一工序，在基板上设置元件；第二工序，以覆盖元件的方式在基板上灌封固化前的密封材料；和第三工序，以下述方式使所灌封的密封材料固化，即，在将固化后的厚度t[mm]的密封材料所具有的380nm、316nm及260nm各波长下的吸光度分别设为AbsA(t)、AbsB(t)及AbsC(t)并且将380nm下的光的透射率设为T(t)时，满足下述式(1)、(2)及(3)的全部。(1)T(1.7)≥90％ (2)AbsB(t)－AbsA(t)＜0.011t (3)AbsC(t)－AbsA(t)＜0.125t。

Description

半导体发光装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体发光装置的制造方法。
背景技术
作为半导体发光装置的制造方法，例如已知一种包含元件的密封的制造方法，其包括：在基板上设置元件的工序、以覆盖元件的方式在基板上灌封固化前的密封材料的工序、和使所灌封的固化前的密封材料固化的工序(非专利文献1)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：东丽-道康宁公司“Electronics-Silicone-Catalog”2010年10月发行、Internet
<URL:http://www.dowcorning.co.jp/ja_JP/content/japan/japanproducts/Electronics-Silicone-Catalog2010.pdf>
发明内容
发明要解决的课题
然而，就以往的制造方法而言，密封材料所具有的紫外光、尤其是UV－C(200－280nm)区域的吸光度大，并且因被吸收的紫外光而产生密封材料的劣化，因此未必适合于包含放射该区域的紫外光的元件的半导体发光装置的制造。
用于解决课题的手段
本发明包括以下的〔1〕～〔7〕所述的发明。
〔1〕一种半导体发光装置的制造方法，其中，所述半导体发光装置包含基板、元件和密封材料作为构成构件，该制造方法包括：
第一工序，在基板上设置元件；
第二工序，以覆盖元件的方式在基板上灌封固化前的密封材料；和
第三工序，以下述方式使所灌封的密封材料固化，即，在将固化后的厚度t[mm]的密封材料所具有的380nm、316nm及260nm各波长下的吸光度分别设为AbsA(t)、AbsB(t)及AbsC(t)并且将380nm下的光的透射率设为T(t)时，满足下述式(1)、(2)及(3)的全部。
(1)T(1.7)≥90％
(2)AbsB(t)－AbsA(t)＜0.011t
(3)AbsC(t)－AbsA(t)＜0.125t。
〔2〕根据〔1〕所述的制造方法，其中，式(3)为下述式(3’)。
(3’)AbsC(t)－AbsA(t)＜0.09t
〔3〕根据〔1〕或〔2〕所述的制造方法，其中，t超出元件的厚度[mm]且为2以下。
〔4〕根据〔1〕～〔3〕中任一项所述的制造方法，其中，在将对第二工序中使用的固化前的密封材料所含的原料进行红外分光测定时的波数1269cm－1、3300cm－1、1016cm－1及1090cm－1下的吸光度分别设为a、b、c及d时，满足下述式(4)及(5)的全部。
(4)0.6＜d/c＜0.8
(5)0＜b/a＜0.4
〔5〕根据〔1〕～〔4〕中任一项所述的制造方法，其中，密封材料包含缩聚型密封材料。
〔6〕一种半导体发光装置，其是通过〔1〕所述的制造方法而制造的半导体发光装置，在将固化后的厚度t[mm]的密封材料所具有的380nm、316nm及260nm各波长下的吸光度分别设为AbsA(t)、AbsB(t)及AbsC(t)并且将380nm下的光的透射率设为T(t)时，满足下述式(1)、(2)及(3)的全部。
(1)T(1.7)≥90％
(2)AbsB(t)－AbsA(t)＜0.011t
(3)AbsC(t)－AbsA(t)＜0.125t
〔7〕根据〔6〕所述的半导体发光装置，其中，元件为放射UV－C(200－280nm)区域的光的元件。
发明效果
根据本发明的制造方法，可以得到紫外光、尤其是UV－C(200－280nm)区域的光的获取(原文：取出し)效率良好且密封材料的劣化小的半导体发光装置。
附图说明
图1为利用本发明的制造方法得到的倒装芯片型且COB型半导体发光装置的示意图。
图2为利用本发明的制造方法得到的面朝上型且SMD型半导体发光装置的示意图。
图3为在实施例中改变厚度t而对固化物的AbsB(t)－AbsA(t)进行测定的结果的图表。
图4为在实施例中改变厚度t而对固化物的AbsC(t)－AbsA(t)进行测定的结果的图表。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细地说明。利用本发明的制造方法得到的半导体发光装置包含基板、元件和密封材料作为构成构件。
＜基板＞
作为基板，只要为通常作为半导体发光装置的基板而使用的基板即可，可以使用例如由尼龙、环氧树脂、LCP(液晶聚合物)之类的树脂、氧化铝、氮化铝、LTCC等的陶瓷构成的基板。尤其是在使用放射紫外光的元件的情况下，大多为了抑制基板的着色劣化而使用陶瓷。作为形状，可以使用像图1那样将元件设置于平面基板上的形状、像图2那样为了提高光获取效率而进一步设置了反射器的形状等。
通常在基板上设有用于与所搭载的元件进行电连接的电极。
＜元件＞
作为元件，只要是通常作为半导体发光元件而使用的元件即可，可列举例如通常被称作LED的蓝色发光二极管、红色发光二极管、绿色发光二极管、白色发光二极管、紫外线发光二极管。这些LED例如使用利用MOCVD法使AlInGaP、InGaN、AlGaN等III－V族半导体在蓝宝石、氮化铝等上生长而得的LED。作为360nm以下的紫外光发光用元件中所含的半导体，优选使用AlGaN。在一个基板上设置一个至多个元件。元件的设置采用使MOCVD生长面朝向基板侧的倒装芯片方式、或作为逆向的面朝上方式。在倒装芯片方式的情况下，利用焊料与基板上的电极电连接。在面朝上方式中，使用金等的金属线布线进行连接。在紫外LED中，从光获取的观点出发，大多采用倒装芯片方式。
＜密封材料＞
在本发明中，密封材料通常包含选自加成聚合型密封材料及缩聚型密封材料中的至少1种密封材料。加成聚合型是指通过使氢化硅烷基(原文：ヒドロシリル基)与碳间双键进行加成反应而聚合的密封材料。缩聚型是指使与硅原子键合的羟基、和与其他硅原子键合的烷氧基或羟基随着脱醇或脱水而缩聚的密封材料。
从紫外可见光透射率的观点出发，优选包含缩聚型密封材料。缩聚型密封材料实质上不包含键合力较弱的碳－碳键，因此从紫外光所致的劣化的观点出发也是优选的。在包含2种以上的密封材料的情况下，可以将它们混合后用于后述的第二工序。例如，也可以分阶段地使用而包括：以覆盖元件的方式将固化前的第一种密封材料灌封在基板上的第二工序；使所灌封的固化前的第一种密封材料固化的第三工序；和通过将固化前的第二种密封材料灌封到覆盖了元件的固化后的第一种密封材料上、并使所灌封的固化前的第二种密封材料固化，而层叠密封材料的工序。
在将对固化前的密封材料中所含的原料进行红外分光测定时的波数1269cm－1、3300cm－1、1016cm－1及1090cm－1下的吸光度分别设为a、b、c及d时，优选满足下述式(4)及(5)的全部。
(4)0.6＜d/c＜0.8
(5)0＜b/a＜0.4
在此，固化前的密封材料中所含的原料是指：例如在密封材料包含2种以上的密封材料的情况下，通常指含量最多的密封材料。其只要满足上述式(4)及(5)的全部即可，优选所使用的密封材料以整体的形式满足上述式(4)及(5)。
固化前的密封材料优选溶解于溶剂再使用，以分别在后述的第二工序中容易地进行灌封。此时，较好是按照使所得的溶液在25℃的粘度达到10mPa·s～10000mPa·s的方式进行调整。
作为溶剂，只要是能够分别溶解所使用的固化前的密封材料的溶剂即可，可列举例如：丙酮、甲乙酮等酮溶剂；甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇等醇溶剂；己烷、环己烷、庚烷、苯等烃溶剂；乙酸甲酯、乙酸乙酯等乙酸酯溶剂；二乙醚、四氢呋喃等醚溶剂；乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇单己基醚、乙二醇单乙基己基醚、乙二醇单苯基醚、乙二醇单苄基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单异丙基醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单己基醚、二乙二醇单乙基己基醚、二乙二醇单苯基醚、二乙二醇单苄基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单异丙基醚、丙二醇单丁基醚、丙二醇单己基醚、丙二醇单乙基己基醚、丙二醇单苯基醚、丙二醇单苄基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单异丙基醚、二丙二醇单丁基醚、二丙二醇单己基醚、二丙二醇单乙基己基醚、二丙二醇单苯基醚、二丙二醇单苄基醚等二醇醚溶剂；乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单异丙基醚乙酸酯、乙二醇单丁基醚乙酸酯、乙二醇单己基醚乙酸酯、乙二醇单乙基己基醚乙酸酯、乙二醇单苯基醚乙酸酯、乙二醇单苄基醚乙酸酯等对上述记载的二醇醚溶剂加成了乙酸基的二醇酯溶剂。
作为上述密封材料的例子，可列举包含具有式(I)所示的有机聚硅氧烷结构的树脂A的密封材料。该密封材料优选在25℃为固体。
(式中，R1分别独立地表示烷基，R2分别独立地表示烷氧基、烯基、氢原子或羟基，p1、q1、a1及b1表示实现[p1+b1×q1]：[a11×q1]＝1：0.25～9的正数。)
此外，更优选：包含具有式(II)所示的有机聚硅氧烷结构的低聚物B，且树脂A与低聚物B的混合比率为树脂A：低聚物B＝100：0.1～20(质量比)。通过将树脂A作为主成分，从而具有抑制紫外光所致的劣化、或提高耐热性的效果。
(式中，R1及R2表示与上述式(I)相同的含义，p2、q2、r2、a2及b2表示实现[a2×q2]/[(p2+b2×q2)+a2×q2+(r2+q2)]|＝0～0.3的0以上的数。)
作为R1所示的烷基，可以为直链状，也可以为支链状，还可以具有环状结构，但是优选直链状或支链状的烷基，更优选直链状的烷基。该烷基的碳数并不受限定，但优选1～10，更优选1～6，进一步优选1～3，特别优选1。
R2分别独立地表示烷氧基、烯基、氢原子或羟基，优选表示烷氧基或羟基。
在R2为烷氧基的情况下，作为该烷氧基，可以为直链状，也可以为支链状，还可以具有环状结构，但是优选直链状或支链状的烷氧基，更优选直链状的烷氧基。该烷氧基的碳数并不受限定，但优选1～3，更优选1～2，特别优选1。
在R2为烯基的情况下，作为该烯基，可以为直链状，也可以为支链状，还可以具有环状结构，但是优选直链状或支链状的烯基，更优选直链状的烯基。该烯基的碳数并不受限定，但优选2～4。作为R1所示的烯基，具体而言，优选乙烯基(ethenyl)、烯丙基(2－丙烯基)、1－丙烯基、异丙烯基、丁烯基，更优选乙烯基。
多个R1及R2可以分别为同种基团，也可以为互不相同的基团。
作为树脂A，优选具有选自甲基及乙基中的1种以上作为R1、且具有选自甲氧基、乙氧基、异丙氧基及羟基中的1种以上作为R2的树脂，更优选具有选自甲基及乙基中的1种以上作为R1、且具有选自甲氧基、乙氧基及异丙氧基中的1种以上和羟基作为R2的树脂。
树脂A的重均分子量(Mw)通常为1500以上且8000以下。若树脂A的重均分子量满足该范围，则固化物的成形性提高。树脂A的重均分子量优选为1500以上且7000以下，更优选为2000以上且5000以下。
树脂A例如可以对应于上述的各重复单元、以具有能够生成硅氧烷键的官能团的有机硅化合物作为出发原料来合成。作为“能够生成硅氧烷键的官能团”，可列举例如卤素原子、羟基、烷氧基。作为有机硅化合物，可列举例如有机三卤代硅烷、有机三烷氧基硅烷。树脂A可以利用水解缩合法使这些出发原料以与各重复单元的存在比对应的比进行反应来合成。树脂A也可以使用作为硅酮树脂、烷氧基低聚物等的工业上市售的树脂。
作为低聚物B，优选具有选自甲基及乙基中的1种以上作为R1、且具有选自甲氧基、乙氧基、异丙氧基及羟基中的1种以上作为R2的低聚物，更优选具有甲基作为R1、且具有甲氧基或羟基作为R2的低聚物。
低聚物B的重均分子量通常不足1500。若低聚物B的重均分子量满足该范围，则固化物的成形性提高。低聚物B的重均分子量优选为200以上且不足1500，更优选250～1000。
低聚物B例如可以对应于构成低聚物B的上述各重复单元、以具有能够生成硅氧烷键的官能团的有机硅化合物作为出发原料来合成。“能够生成硅氧烷键的官能团”表示与上述相同的含义。例如，作为有机硅化合物，可列举有机三卤代硅烷、有机三烷氧基硅烷。低聚物B可以利用水解缩合法使这些出发原料以与各重复单元的存在比对应的比进行反应来合成。
关于与树脂A的重均分子量的差异，例如也可以通过控制使出发原料进行水解缩合反应时的反应温度、出发原料向反应体系内的追加速度等来进行控制。低聚物B也可以使用作为硅酮树脂、烷氧基低聚物等的工业上市售的树脂。
树脂A和低聚物B的重均分子量可以使用市售的GPC装置并使用聚苯乙烯作为标准来测定。
该优选的缩聚型密封材料优选还包含固化用催化剂。在使用固化用催化剂的情况下，优选将树脂A及低聚物B准备成不同的溶液、并在使用前将这些溶液进行混合。
作为固化用催化剂，可以使用例如：盐酸、硫酸、硝酸、磷酸等无机酸；甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸、丙酸、丁酸、乳酸、琥珀酸等有机酸。不仅可以使用酸性化合物，也可以使用碱性的化合物。具体而言，也可以使用氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵等。
＜半导体发光装置的制造方法＞
若使用图1对本发明的制造方法进行说明，则包括：
第一工序，在设置有电极4的基板2上设置元件3；
第二工序，以覆盖元件的方式在基板上灌封固化前的密封材料；
第三工序，以下述方式使所灌封的密封材料固化，即，在将固化后的厚度t[mm]的密封材料1所具有的380nm、316nm及260nm各波长下的吸光度分别设为AbsA(t)、AbsB(t)及AbsC(t)并且将380nm下的透光率设为T(t)时，满足下述式(1)、(2)及(3)的全部。
(1)T(1.7)≥90％
(2)AbsB(t)－AbsA(t)＜0.011t
(3)AbsC(t)－AbsA(t)＜0.125t
第一工序为利用常规方法在上述基板上设置上述元件的工序。也可以设置电极、金属线布线等半导体发光装置通常所需的其他构成。
第二工序为以覆盖设置在基板上的元件的方式灌封固化前的上述密封材料的工序。
在灌封工序中，通常利用专用的分配器(dispenser)在基板上供给密封材料。半导体发光装置及元件根据该装置的使用目的而具有各种形状，因此所供给的密封材料的量也会因基板、元件等的结构、面积、体积、其他电极、金属线布线等的结构等而不同，但是优选为使埋入这些元件、金属线布线等、且覆盖发光元件上方的密封材料的厚度尽可能薄的量，更优选为形成1mm以下的厚度的量。在近年推进开发的发光输出电流100mA以上的可见光用功率LED、发射波长350nm以下的紫外线的UV－LED等中，该倾向尤为显著，使发光元件上的厚度薄化是有效的。
在本发明中，元件的厚度表示从基板到元件的上端为止的高度，但是，在具有金属线布线的情况下，则表示从基板到金属线布线为止的高度。
第三工序为使第二工序中所灌封的固化前的密封材料固化的工序。通过使以液状灌封的密封材料固化，从而将元件密封而不会夹隔空间，因此可以抑制全反射所致的来自元件的光的获取损失。
在此，式(3)优选为下述式(3’)。
(3’)AbsC(t)－AbsA(t)＜0.09t
另外，t在元件的厚度以下时无密封的效果，在过厚时，光的吸收变大故光获取效率降低，另外，厚度越是增大，则密封材料越是容易产生裂纹，因此t优选超出元件的厚度[mm]且为2以下。
实施例
下述实施例中记载的透射率测定、红外分光测定中使用的装置、条件如以下所示。
＜透射率测定＞
装置名 ：岛津制作所公司制UV－3600
附件 ：积分球ISR－3100
测定波长 ：220～800nm
背景测定 ：大气
测定速度 ：中速
＜红外分光测定＞
装置名 ：VARIAN公司制670
附件 ：GOLDEN GATE金刚石ATR
测定波长 ：4000～700cm－1
背景测定 ：大气
积分次数 ：32次
实施例1
使用具有上述式(I)所示的有机聚硅氧烷结构的树脂(A－1)(Mw＝3500、上述式(I)中，R1＝甲基、R2＝甲氧基或羟基)作为树脂A，并使用具有上述式(II)所示的有机聚硅氧烷结构的低聚物(B－1)(Mw＝450、上述式(II)中，R1＝甲基、R2＝甲氧基)作为低聚物B，得到树脂组合物。将树脂(A－1)及低聚物(B－1)的各重复单元的存在比率分别示于表1及2中。
[表1]
[表2]
对树脂(A－1)求出式(4)及式(5)的值，结果为
(4)d/c＝0.636
(5)b/a＝0.153。
具体而言，在设置于水浴内的烧瓶中加入上述树脂(A－1)135g及异丙醇72.7g，加热搅拌至内温达到85℃，使上述树脂(A－1)溶解。接着，加入上述低聚物(B－1)15g，搅拌1小时以上，使上述低聚物(B－1)溶解，得到混合物。
在所得的混合物中加入乙酸2－丁氧基乙酯47.2g后，使用蒸发器在温度80℃、压力4kPaA的条件下蒸馏除去异丙醇，直至异丙醇浓度达到1质量％以下为止，得到上述树脂(A－1)与上述低聚物(B－1)的混合比为90：10(重量比)的硅酮树脂组合物(α1)。
相对于硅酮树脂组合物(α1)100质量份，添加包含磷酸15重量％的固化用催化剂2质量份，充分搅拌混合，得到硅酮树脂组合物(α1－1)。之后，在铝制杯内投入硅酮树脂组合物(α1－1)约3.8g，在烘箱中以3.7℃/分钟的速度从室温升温至150℃，并在150℃放置5小时，由此得到硅酮树脂组合物(α1－1)的固化物。所得的固化物的厚度为1.7mm。该固化物的T(1.7)＝92.3％，满足式(1)。
另外，通过改变投入到铝杯中的树脂组合物的量而得到0.6mm至2.0mm的固化物，将求得AbsB(t)－AbsA(t)及AbsC(t)－AbsA(t)的值的结果示于图3及4中。该结果为，所得的固化物均满足式(2)及式(3)的关系。
对将厚度1.7mm的固化物在大气中、200℃的条件下暴露1000小时时的透射率的变化进行了测定，结果是：在将试验前的透射率设为1时，在260nm至380nm的区域为0.98以上。
在具备反射器、以及正极及负极一对电极的基板上设置放射275nm的光的半导体元件，向其灌封硅酮树脂组合物(α1－1)后，在烘箱中以3.7℃/分钟的速度从室温升温至150℃，并在150℃放置5小时，由此制作用硅酮树脂组合物(α1－1)的固化物密封后的半导体元件。密封材料的厚度t为600μm。
产业上的利用可能性
根据本发明的制造方法，可以得到紫外区域的光的获取效率良好且密封材料的劣化小的半导体发光装置。
符号说明
1 密封材料
2 基板
3 元件
4 电极
5 元件的厚度[mm]
6 密封材料的厚度t[mm]
7 金属线布线

Claims (7)

1.一种半导体发光装置的制造方法，其中，所述半导体发光装置包含基板、元件和密封材料作为构成构件，该制造方法包括：
第一工序，在基板上设置元件；
第二工序，以覆盖元件的方式在基板上灌封固化前的密封材料；和
第三工序，以下述方式使所灌封的密封材料固化，即，在将固化后的厚度t[mm]的密封材料所具有的380nm、316nm及260nm各波长下的吸光度分别设为AbsA(t)、AbsB(t)及AbsC(t)并且将380nm下的光的透射率设为T(t)时，满足下述式(1)、(2)及(3)的全部，
(1) T(1.7)≥90％
(2) AbsB(t)－AbsA(t)＜0.011t
(3) AbsC(t)－AbsA(t)＜0.125t。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，式(3)为下述式(3’)，
(3’) AbsC(t)－AbsA(t)＜0.09t。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，t超出元件的厚度[mm]且为2以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制造方法，其中，在将对第二工序中使用的固化前的密封材料所含的原料进行红外分光测定时的波数1269cm－1、3300cm－1、1016cm－1及1090cm－1下的吸光度分别设为a、b、c及d时，满足下述式(4)及(5)的全部，
(4) 0.6＜d/c＜0.8
(5) 0＜b/a＜0.4。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其中，密封材料包含缩聚型密封材料。
6.一种半导体发光装置，其是通过权利要求1所述的制造方法而制造的半导体发光装置，在将固化后的厚度t[mm]的密封材料所具有的380nm、316nm及260nm各波长下的吸光度分别设为AbsA(t)、AbsB(t)及AbsC(t)并且将380nm下的光的透射率设为T(t)时，满足下述式(1)、(2)及(3)的全部，
(1) T(1.7)≥90％
(2) AbsB(t)－AbsA(t)＜0.011t
(3) AbsC(t)－AbsA(t)＜0.125t。
7.根据权利要求6所述的半导体发光装置，其中，元件为放射UV－C区域的光的元件。
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