CN111033769B - 用于生产密封光半导体装置的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于生产密封光半导体装置的方法，即使当内层中的密封膜的物理特性包括差的可拉伸性时，所述方法使得能够以高度可靠的方式密封光半导体元件。本发明包括以下步骤：其中在减压室内将包括内层密封膜和最外层密封膜的至少两种类型的密封膜按照此顺序放置在其上安装光半导体元件的光半导体元件安装基板上并且降低所述减压室中的压力的步骤；其中加热所述最外层密封膜并且使所述最外层密封膜的至少周边热熔合到所述光半导体元件安装基板的表面的步骤；以及其中释放所述减压室内的减压并且通过所述最外层密封膜和所述内层密封膜密封所述光半导体元件安装基板的步骤。当释放所述减压室内的减压时所述光半导体元件安装基板的温度T2为所述最外层密封膜展现了0.02‑0.15MPa的拉伸强度以及200％‑450％的断裂伸长率的温度。所述内层密封膜在所述温度T2下展现了1.6或更大的损耗角正切(tanδ)。

Description

用于生产密封光半导体装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于使用密封膜生产密封光半导体装置的方法，并且特别涉及一种用于使用含有高水平的磷光体和/或填料的密封膜生产密封光半导体装置的方法。
本申请要求基于2017年9月8日在日本提交的专利申请号2017-172929的优先权，将所述申请的内容通过援引并入本文。
背景技术
在其上安装光半导体元件如光电耦合器、发光二极管或固态成像装置的光半导体装置中，使用密封剂密封光半导体元件，以改善光半导体元件的可靠性。用于密封光半导体装置的已知方法包括使用密封膜的密封方法。
例如，专利文献1公开了一种用于通过以下方式生产LED装置的方法：在基板上安装至少一个LED元件；在上述LED元件上设置具有第一表面和第二表面的预定形状的层压层，第一表面包括支撑在基膜上的粘合剂和磷光体颗粒；将层压层加热至第一温度，以软化层压层并在层压层与围绕LED元件的基板之间形成气密密封部；然后，在去除基膜后，将层压层在减压下加热至第二温度，以去除层压层与基板之间的空气；并且随后，通过返回到大气压的方式而将层压层压靠在基板上，使覆盖LED元件的层压层成形。
专利文献2公开了一种真空层压方法，所述方法包括加热具有预定形状的层压层的中心部分以产生可流动状态的单个加热步骤，之后已经放置在基板晶片的第一表面的内部部分的制品如发光二极管阵列共形地涂覆有上述层压层，并且包括布置层压层的中心部分的步骤，所述中心部分已经被加热以产生可流动状态，以便经由由气密密封部(其由上述层压层的边缘部分和第一表面的外部部分形成)以及上述层压层和上述第一表面构成的气密密封内部区域与第一表面的上述内部部分间隔开。
专利文献3公开了一种用于生产密封光半导体元件的方法，其特征在于，包括：制备密封片材的密封片材制备步骤，所述密封片材是包括密封层的密封片材，并用于密封光半导体元件，其中通过在1Hz的频率和10℃/min的升温速率的条件下测量上述密封层的动态粘弹性获得的示出温度T与储能剪切模量G’之间的关系的曲线具有最小值，并且在上述最小值处的温度T不小于60℃且不超过200℃，并且此外，在上述最小值处的储能剪切模量G’是不小于5Pa且不超过1000Pa；制备设置在基板上的光半导体元件的元件制备步骤；以及在不小于60℃且不超过200℃的温度下将上述密封片材热压靠在上述光半导体元件上的热压步骤。
专利文献4公开了一种用于生产粘附性光半导体元件的方法，其特征在于，包括：制备粘附性片材的粘附性片材制备步骤，所述粘附性片材是包括粘附性层的粘附性片材，并用于直接地或间接地粘附到光半导体元件，其中通过在1Hz的频率和20℃/min的升温速率的条件下测量上述粘附性层的动态粘弹性获得的示出温度T与储能剪切模量G’之间的关系的曲线具有最小值，并且在上述最小值处的温度T不小于40℃且不超过200℃，并且此外，在上述最小值处的储能剪切模量G’是不小于1,000Pa且不超过90,000Pa；制备设置在基板上的光半导体元件的元件制备步骤；以及在不小于40℃且不超过200℃的温度下将上述粘附性片材直接地或间接地热压靠在光半导体元件上的热压步骤。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO 2012/023119
专利文献2：WO 2016/065016
专利文献3：JP 2016-171314 A
专利文献4：JP 2016-171315 A
发明内容
本发明要解决的问题
然而，用于使用密封膜密封光半导体元件的方法的缺点是，在常规的方法中，当密封膜具有差的可拉伸性的物理特性时不能以高度可靠的方式密封光半导体元件。
本发明的目的是提供一种用于生产密封光半导体装置的方法，即使当内层中的密封膜的物理特性包括差的可拉伸性时，所述方法使得能够以高度可靠的方式密封光半导体元件。
解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明的诸位发明人进行了深入研究，并且基于以下发现来完成本发明，当使用密封膜密封光半导体元件时，即使在密封膜含有高水平的颗粒如磷光体和填料并且因此具有差的可拉伸性的物理特性的情况下，可能的是通过将此种密封膜与另一种密封膜组合并且在特定温度条件下进行层压步骤以高度可靠的方式密封安装在基板上的光半导体元件。
根据本发明的用于生产密封光半导体装置的方法包括：
其中在减压室内将包括内层密封膜和最外层密封膜的至少两种类型的密封膜按照此顺序放置在其上安装光半导体元件的光半导体元件安装基板上并且降低所述减压室中的压力的步骤；
其中加热所述最外层密封膜并且使所述最外层密封膜的至少周边热熔合到所述光半导体元件安装基板的表面的步骤；以及
其中释放所述减压室内的减压并且通过所述最外层密封膜和所述内层密封膜密封所述光半导体元件安装基板的步骤，所述方法的特征在于
当释放所述减压室内的减压时所述光半导体元件安装基板的温度T2为所述最外层密封膜展现了0.02-0.15MPa的拉伸强度以及200％-450％的断裂伸长率的温度，
并且所述内层密封膜在所述温度T2下展现了1.6或更大的损耗角正切(tanδ)。
在本发明的用于生产密封光半导体装置的方法中，所述密封膜优选地由热固性有机硅树脂制成。
在本发明的用于生产密封光半导体装置的方法中，颗粒优选地选自磷光体和填料。
在本发明的用于生产密封光半导体装置的方法中，所述密封膜优选地具有不小于10μm且不超过300μm的厚度。
在本发明的用于生产密封光半导体装置的方法中，所述温度T2优选地不小于70℃且不超过180℃。
在本发明的用于生产密封光半导体装置的方法中，所述光半导体元件之间的最小距离优选地大于所述密封膜的总厚度。
在本发明的用于生产密封光半导体装置的方法中，所述光半导体元件的高度T与所述光半导体元件之间的距离L之间的纵横比(T/L)优选地最大不超过3。
发明效果
本发明的用于生产密封光半导体装置的方法的特征在于，即使当内层中的密封膜的物理特性包括差的可拉伸性时，使得能够以高度可靠的方式生产密封光半导体装置。
附图说明
图1：图1是展示了使用具有提升销升降机构的真空层压机实施的根据本发明的方法的一个实例的示意性截面图。
图2：图2是展示了使用膜片型真空层压机和层压夹具实施的根据本发明的方法的一个实例的示意性截面图。
具体实施方式
下文中，将详细地描述本发明的实施方式。本发明不限于以下实施方式，而是可以在不脱离其主旨的范围的情况下进行各种修改。
用于生产密封光半导体装置的方法
根据本发明的用于生产密封光半导体装置的方法包括：
(1)其中在减压室内将包括内层密封膜和最外层密封膜的至少两种类型的密封膜按照此顺序放置在其上安装光半导体元件的光半导体元件安装基板上并且降低所述减压室中的压力的步骤；
(2)其中加热所述最外层密封膜并且使所述最外层密封膜的至少周边热熔合到所述光半导体元件安装基板的表面的步骤；以及
(3)其中释放所述减压室内的减压并且通过所述最外层密封膜和所述内层密封膜密封所述光半导体元件安装基板的步骤，所述方法的特征在于
当释放所述减压室内的减压时所述光半导体元件安装基板的温度T2为所述最外层密封膜展现了0.02-0.15MPa的拉伸强度以及200％-450％的断裂伸长率的温度，
并且所述内层密封膜在所述温度T2下展现了1.6或更大的损耗角正切(tanδ)。
根据以此方式配置的本发明，放置在内层密封膜的外部上的最外层密封膜展现了当释放减压室内的减压时在光半导体元件安装基板的温度T2下的使其以遵循光半导体元件的形状(下文中，还称为“共形层压”)的方式覆盖光半导体元件的机械特性，并且因此可以与内层密封膜一起以高度可靠的方式密封有待密封的光半导体装置。通过在减压下加热最外层密封膜以将最外密封膜的周边部分热熔合到光半导体元件安装基板的表面的步骤在最外层密封膜与有待在光半导体元件安装基板上密封的区域的表面之间形成气密空间的步骤，以及通过释放减压用最外密封膜密封光半导体元件安装基板的步骤可以按照连续的操作进行，使容易生产密封光半导体装置。下文中，将详细地描述每个步骤。
(1)其中在减压室内将包括内层密封膜和最外层密封膜的至少两种类型的密封膜按照此顺序放置在其上安装光半导体元件的光半导体元件安装基板上并且降低减压室中的压力的步骤是其中在减压室中将至少两种类型的密封膜层压在其上安装有待密封的光半导体元件的光半导体元件安装基板上并且然后降低减压室中的压力的步骤。至少两种类型的密封膜是至少一种类型的内层密封膜和最外层密封膜，并且按照内层密封膜和最外层密封膜的顺序从光半导体元件安装基板开始层压。将以此方式配置的密封膜在适于密封有待密封的光半导体元件的位置处放置在光半导体元件安装基板上。
减压室在内部装备有用于加热光半导体元件安装基板和密封膜的加热手段。优选地，减压室在内部装备有用于加热光半导体元件安装基板和密封膜的加热板，其充当加热手段。此种减压室的实例是真空层压装置。为了使方法稳定，优选地减压室装备有用于防止光半导体元件安装基板与加热手段接触直到内部压力的降低完成的机构，以在完成内部压力的降低之前，防止最外层密封膜的周边部分热熔合到光半导体元件安装基板。对此类减压室没有特定限制，并且这些包括例如具有提升销升降机构的真空层压机。此外，通过使用特定层压夹具，可以使用膜片型真空层压机。例如，层压夹具具有其中弹性体如弹簧支撑光半导体元件安装基板的结构，并且被设计为使得当橡胶膜片膜处于常规位置时，光半导体元件安装基板可以与加热手段间隔开，但是当将压力施加在橡胶膜片膜上时，在层压夹具上装备的弹性体被压制，由此可以使光半导体元件安装基板与加热手段接触。层压夹具具有保护光半导体元件安装基板和最外层密封膜的结构，使得即使当橡胶膜片膜压制层压夹具时，橡胶膜片膜也不会直接接触光半导体元件安装基板或最外层密封膜。
对光半导体元件没有特定限制，但是其实例包括发光二极管(LED)、半导体激光器、光电二极管、光电晶体管、固态图像拾取、用于光电耦合器的光发射器和光接收器；特别优选发光二极管(LED)。
光半导体元件安装基板是在其上已经安装或装配光半导体元件的基板。具有高透光率或高反射率的材料优选作为此类基板。光半导体元件安装基板的实例包括：导电金属，如银、金和铜；非导电金属，如铝和镍；热塑性树脂，在其中混合了白色颜料(如PPA和LCP)；含有白色颜料的热固性树脂，如环氧树脂、BT树脂、聚酰亚胺树脂和有机硅树脂；陶瓷，如氧化铝和氮化铝；等等。
密封膜用于密封有待密封的光半导体元件，并且通过将密封剂加工成膜形式而形成。在本发明中，包括内层密封膜和最外层密封膜的至少两种类型的密封膜用作密封膜。除了内层密封膜和最外层密封膜之外，另一种密封膜可以作为密封膜被包括。
构成密封膜的密封剂可以由热塑性材料或热固性材料制成。此类材料可以是有机聚合物或有机硅。就有机聚合物而言，可以提及热塑性树脂或热固性树脂，如聚烯烃树脂、乙酸乙基乙烯基酯(EVA)树脂、环氧树脂、聚丙烯酸酯树脂或聚(乙烯醇缩丁醛)树脂。就有机硅而言，可以提及热塑性有机硅或热固性有机硅，如热熔有机硅或线性有机硅(或“直链有机硅”)。此外，有机硅还可以通过缩合反应、氢化硅烷化反应或自由基反应来固化。根据某一实施方式，密封膜可以由热塑性树脂制成。根据另一实施方式，密封膜可以由热固性树脂制成。根据又另一实施方式，密封膜可以由氢化硅烷化反应可固化的有机硅制成。例如，WO 2016/065016中公开的密封膜可以用作密封膜。此类密封膜以由道康宁东丽株式会社(Dow Corning Toray Co.Ltd.)制成的商品名LF-1200和LF-1201可获得。
内层密封膜可以含有颗粒，所述颗粒的含量在密封膜中优选不小于80质量％。内层密封膜通常含有不超过95质量％的颗粒。同时，最外层密封膜在密封膜中可以含有颗粒或不含颗粒。最外层密封膜还优选为透明的以控制密封光半导体装置的颜色。例如，在450nm的波长下1mm厚的最外层密封膜的透光率优选不小于90％。当最外层密封膜含有颗粒时，例如，含量是不小于40质量％、优选不小于50质量％、并且更优选不小于60质量％，并且在密封膜中通常小于80质量％。
密封膜中包含的颗粒的实例包括磷光体和填料。磷光体的实例包括但不限于黄色、红色、绿色和蓝色发光磷光体，其广泛用于发光二极管(LED)中，并且包括氧化物基磷光体、氮氧化物基磷光体、氮化物基磷光体、硫化物基磷光体、硫氧化物基磷光体等等。氧化物基磷光体的实例包括含有铈离子的钇、铝和石榴石基YAG基绿色至黄色发射磷光体，含有铈离子的铽、铝和石榴石基TAG基黄色发射磷光体，以及含有铈和铕离子的硅酸盐基绿色至黄色发射磷光体。氮氧化物基磷光体的实例包括含有铕离子的硅、铝、氧和氮基SiAlON基红色至绿色发射磷光体。氮化物基磷光体的实例包括含有铕离子的钙、锶、铝、硅和氮基CASN基红色发射磷光体。硫化物基磷光体的实例包括含有铜离子和铝离子的ZnS基绿色发射磷光体。硫氧化物基磷光体的实例包括含有铕离子的Y2O2S型红色发射磷光体。可以使用这些磷光体中的一种或者两种或更多种的混合物。
对磷光体的平均粒度没有限制，但是这通常不小于1μm、并且优选地不小于5μm，至不超过50μm、并且优选地不超过20μm。平均粒度例如可以通过激光衍射散射粒度分布测量方法来测量累积体积平均粒径(D50)来测量。
填料的实例包括增强填料，如沉淀二氧化硅、湿二氧化硅、或气相二氧化硅；通过将这些填料与有机硅化合物(如有机卤代硅烷、有机烷氧基硅烷、或六有机二硅氮烷)疏水化而获得的填料；无机增量剂填料，如氧化铝、煅烧二氧化硅、氧化钛、玻璃、石英、铝硅酸盐、氧化铁、氧化锌、碳酸钙、碳化硅、氮化硅、和氮化硼；以及有机树脂(如有机硅树脂、环氧树脂、和氟树脂)的精细粉末。
对填料的平均粒度没有限制，但是这通常不小于1μm、并且优选地不小于5μm，至不超过50μm、并且优选地不超过20μm。平均粒度例如可以通过激光衍射散射粒度分布测量方法来测量累积体积平均粒径(D50)来测量。
染料、颜料、阻燃剂、耐热性试剂等可以作为其他任选组分共混在密封膜中。
对密封膜的厚度没有特定限制，但是这例如不小于10μm、并且优选地不小于20μm，至不超过300μm、并且优选地不超过200μm。
适当时，可以将最外层密封膜和内层密封膜设计为使光半导体安装基板被覆盖的尺寸。最外层密封膜的尺寸通常大于内层密封膜的尺寸以能够与内层密封膜一起覆盖光半导体元件安装基板。
在光半导体元件安装基板上可以装配一个光半导体元件，或者可以装配复数个两个或更多个。优选地，复数个光半导体元件安装在光半导体元件安装基板上。当复数个光半导体元件安装在光半导体元件安装基板上时，光半导体元件之间的最小距离优选大于最外层密封膜的厚度，以便确保以遵循光半导体元件的形状(也就是说共形层压成形)方式被密封膜覆盖。因此，光半导体元件之间的最小距离通常不小于20μm。对光半导体元件之间的最大距离没有特定限制，但是这通常小于密封膜的最外层密封膜的厚度的两倍。因此，光半导体元件之间的最大距离通常不超过0.6mm、并且优选地不小于0.4mm。为了确保共形层压成形，这通常被设计，使得从光半导体元件的顶表面到光半导体元件安装基板的表面的距离(也就是说，光半导体元件的高度T)与光半导体元件之间的距离L的纵横比(T/L)最大不超过3、更优选地最大不超过2.5、并且还更优选地最大不超过2。
减压室中的压力可以通过常规已知的减压手段来降低，例如，这可以通过操作连接到减压室内部的真空泵来进行。通常，减压室中的压力降低至不超过300Pa、并且优选地不超过200Pa、或不超过133Pa。
(2)加热最外层密封膜以将最外层密封膜的至少周边部分热熔合到光半导体元件安装基板的表面的步骤是以下步骤：加热最外层密封膜至不小于T1的温度，以软化最外层密封膜，使其共混，以使最外层密封膜和光半导体元件安装基板彼此接触，并且将最外层密封膜的至少周边部分热熔合到有待密封的光半导体元件的区域的周边部分，并且从而在最外层密封膜与有待密封的区域中的光半导体元件安装基板的表面之间形成气密空间。经由此步骤，给予最外层密封膜合适的柔性用于共形层压，并且最外层密封膜与有待密封的区域中的光半导体元件安装基板的表面之间的空间可以闭合(也称为“密封”)以产生气密状态。还可以给予内层密封膜合适的柔性用于共形层压。
最外层密封膜和内层密封膜通过装备在减压室中的加热手段来加热。例如，装备在减压室中的加热板可以用作加热手段。通常，最外层密封膜和内层密封膜通过加热光半导体元件安装基板来加热。例如，如果使用加热板作为加热手段，则通过使光半导体元件安装基板和加热板彼此接触将热量从光半导体元件安装基板传递至最外层密封膜和内层密封膜，并且从而加热最外层密封膜和内层密封膜。
在此步骤中，将最外层密封膜和内层密封膜保持在不小于温度T1并且不超过温度T2的温度下。对温度T1没有特定限制，只要其不高到引起膜的热熔合，同时降低室中的压力，使得有待密封的区域不能气密密封(空气保持捕获)；温度最高为60℃。此外，通常将密封膜保持在T1至T2的温度下持续不小于1分钟并且不超过10分钟。这是因为，如果保持持续超过10分钟，则使密封膜的固化提前，这倾向于引起差的层压。
加热最外层密封膜以将最外层密封膜的至少周边部分热熔合到光半导体元件安装基板的步骤可以在完成步骤(1)之后进行，或者可以在完成步骤(1)之前在步骤(1)期间进行。也就是说，可以在减压室中的压力降低到预定范围之前开始加热最外层密封膜至不小于温度T1。从方法的稳定性的观点来看，步骤(2)优选地在完成步骤(1)中的减压室内的减压之后进行。
(3)释放减压室内的减压以用最外层密封膜和内层密封膜密封光半导体元件安装基板的步骤是以下步骤：释放减压室内的减压以通过在外部空气与在最外层密封膜与有待密封的光半导体元件安装基板的区域的表面之间的气密空间之间的压力差将最外层密封膜压接靠在光半导体元件安装基板上，并且从而层压光半导体元件安装基板。在此步骤中，将最外层密封膜压接靠在光半导体元件安装基板上，使得设置在光半导体元件安装基板与最外层密封膜之间的内层密封膜也被压接靠在光半导体元件安装基板上，从而形成覆盖物。
表述“释放减压室内的减压”通常意指将减压室向大气开放，以使减压室中的减压返回到大气压。不必要将压力立即返回到大气压，而是可以在通过将密封膜压接靠在光半导体元件安装基板上使光半导体元件安装基板共形层压实现的范围内逐渐释放减压。减压室中的减压通常以10kPa/sec、并且优选地50kPa/sec、或100kPa/sec的速率返回到大气压。这是因为，如果从减压至大气压的变化速率太慢，则密封可能泄漏并且层压可能是不完全的。
当释放减压室内的减压时光半导体元件安装基板的温度T2被设定为最外层密封膜具有适合于使在光半导体元件上共形层压成形的物理特征的温度。具体地，温度为最外层密封膜展现了0.02-0.15MPa的拉伸强度以及200％-450％的断裂伸长率的温度。T2优选为最外层密封膜展现了不小于0.03MPa的拉伸强度的温度。T2还优选为最外层密封膜展现了不小于250％的断裂伸长率的温度。优选地，T2是最外层密封膜展现了不超过400％的断裂伸长率的温度。在实施本发明之前，可以通过本技术领域中的常规方法预先测量最外层密封膜的拉伸强度和断裂伸长率。例如，可以使用由TA仪器公司(TA Instruments)制造的RSA-G2动态粘弹性测量仪器进行测量。因为最外层密封膜展现了在温度T2下的上述物理特征，所以可以以高度可靠的方式密封安装在基板上的光半导体元件。
所述内层密封膜在所述温度T2下展现了1.6或更大的损耗角正切(tanδ)。所述内层密封膜在所述温度T2下优选地展现了1.7或更大的损耗角正切(tanδ)。内层密封膜的损耗角正切(tanδ)可以使用粘弹性测量仪器(如由流变科学公司(Rheometric Scientific)的ARES流变仪)预先确定。内层密封膜在温度T2下展现了1.6或更大的损耗角正切(tanδ)，并且由此充分地被层压，而不产生空隙或裂缝。
当释放减压室内的减压时对光半导体元件安装基板的温度T2没有特定限制，只要满足上述条件，但是这例如不小于70℃、并且优选地不小于90℃，至不超过180℃、并且优选地不超过150℃。
下文中，将参照附图更详细地描述本发明的特定实施方式。
图1是示出了使用具有提升销升降机构的真空层压机10作为减压室进行的根据本发明的生产方法的一个实例的示意性截面图。
图1(a)展示了本发明以本实施方式的步骤(1)。在此步骤(1)中，将内层密封膜3和最外层密封膜4按照此顺序放置在其上安装光半导体元件2的光半导体元件安装基板1上。此外，将光半导体元件安装基板1设置在中板12上，所述中板可以通过提升销13升起和降下。真空层压机10的内部经由开口14连接至减压手段(未示出)，并且通过操作减压手段来降低真空层压机10内的压力。这里，在步骤(1)开始的时候，在真空层压机10内的减压已经充分地提前之前，将中板12与加热板11通过提升销13间隔开设置，以防止内层密封膜3和最外层密封膜4通过加热板11加热至不小于温度T1。从而可以确保方法的稳定性。
图1(b)展示了本发明以本实施方式的步骤(2)。在此步骤(2)中，降下提升销13并且中板12移动以使与加热板11接触。其结果是，来自加热板11的热量经由光半导体元件安装基板1传递至内层密封膜3和最外层密封膜4，并且将内层密封膜3和最外层密封膜4加热至高于T1的温度。当加热最外层密封膜4时，最外层密封膜4软化并变形，使得最外层密封膜4的至少周边部分20与光半导体元件安装基板1的表面接触，并且周边部分20热熔合到半导体元件安装基板1的表面。此时，在最外层密封膜4或内层密封膜3与有待密封的光半导体元件安装基板1的区域的表面之间形成气密空间21。
图1(c)展示了本发明以本实施方式的步骤(3)。在此步骤(3)中，当光半导体元件安装基板1的温度达到T2时，真空层压机10内的减压经由开口14释放，由于外部空气与气密空间21(在图1(c)中未示出))之间的压力差，由此将最外层密封膜4和内层密封膜3压接靠在光半导体元件安装基板1上，使得密封光半导体元件2。其结果是，获得密封光半导体装置30。在步骤(3)中，当光半导体元件安装基板1的温度达到温度T2时，其是最外层密封膜展现了适合于使在光半导体元件上共形层压成形的物理特征的温度，释放真空层压机10内的减压，由此可以通过内层密封膜3和最外层密封膜4以高度可靠的方式形成遵循光半导体元件2的形状的覆盖物。
图2是展示了使用膜片型真空层压机40作为减压室和层压夹具50实施的根据本发明的生产方法的一个实例的示意性截面图。
图2(a)展示了本发明以本实施方式的步骤(1)。膜片型真空层压机40的内部被分成上室42和下室43，在其间具有橡胶膜片膜41，并且上室42和下室43的内部分别经由开口15和16连接至减压手段(任何一个均未展示)，并且通过操作减压手段降低上室42和下室43内的压力。上室42的开口15也可以连接至加压手段。在图中，在下室43中将内层密封膜3和最外层密封膜4按照此顺序放置在其上安装光半导体元件2的光半导体元件安装基板1上。进一步地，将光半导体元件安装基板1设置在专门层压夹具50内。此层压夹具50装备有弹簧51，并且在下室43的减压已经充分地提前之前，将层压夹具50与加热板11通过弹簧51间隔开设置，使得可以防止内层密封膜3和最外层密封膜4通过加热板11加热至不小于温度T1。从而可以确保方法的稳定性。
图2(b)展示了本发明以本实施方式的步骤(2)。在此步骤(2)中，经由开口15释放上室42的减压。其结果是，由于上室42与下室43(在图2(b)中未示出)之间的减压差，橡胶膜片膜41变形以在下室43上施加压力，并且因此在弹簧51上施加压力，使得使层压夹具50与加热板11接触。其结果是，来自加热板11的热量经由光半导体元件安装基板1传递至内层密封膜3和最外层密封膜4，并且将内层密封膜3和最外层密封膜4加热至不小于T1的温度。当将最外层密封膜4加热至不小于温度T1时，最外层密封膜4软化，并且最外层密封膜4的周边部分20与光半导体元件安装基板1的表面接触。其结果是，将周边部分20热熔合到半导体元件安装基板1的表面，并且在最外层密封膜4或内层密封膜3与有待密封的光半导体元件安装基板1的区域的表面之间形成气密空间21。以此实施方式，由于层压夹具50的上框架52的结构，即使当橡胶膜片膜41在下室43上施加压力时，可以防止最外层密封膜4通过橡胶膜片膜41压靠在半导体元件安装基板1上，并且其结果是，可以确保形成气密空间21。
图2(c)展示了本发明以本实施方式的步骤(3)。在此步骤(3)中，当光半导体元件安装基板1的温度达到T2时，下室43内的减压经由开口16释放，由于外部空气与气密空间21(在图2(c)中未示出))之间的压力差，由此将最外层密封膜4和内层密封膜3压接靠在光半导体元件安装基板2上，使得密封光半导体元件2。其结果是，获得密封光半导体装置30。在步骤(3)中，当光半导体元件安装基板1的温度达到温度T2时，其是最外层密封膜展现了适合于使在光半导体元件上共形层压成形的物理特征的温度，释放下室43内的减压，由此可以通过内层密封膜3和最外层密封膜4以高度可靠的方式形成遵循光半导体元件2的形状的覆盖物。
实例
参照实例和对比实例将详细地描述本发明的用于生产密封光半导体装置的方法。然而，本发明不受限于以下实例的说明。
密封膜
将YAG基黄色发射磷光体颗粒(由英特美公司(Intematix Corporation)制造的，商品名NYAG 4454-S，平均粒度8μm)以相对于热固性有机硅组合物(由道康宁东丽株式会社制造的LF-1200)的85质量％的量混合以制备具有100μm的厚度的密封膜D(含有85wt％的磷光体颗粒)。
将YAG基黄色发射磷光体颗粒(由英特美公司制造的，商品名NYAG4454-S，平均粒度8μm)以相对于热固性有机硅组合物(由道康宁东丽株式会社制造的LF-1201)的85质量％的量混合以制备具有100μm的厚度的密封膜C(含有85wt％的磷光体颗粒)。
具有100μm的厚度的透明最外层密封膜A使用热固性有机硅组合物(由道康宁东丽株式会社制造的LF-1200)来制备。在450nm的波长下此1mm厚的最外层密封膜A的透光率是100％。
具有100μm的厚度的透明最外层密封膜B使用热固性有机硅组合物(由道康宁东丽株式会社制造的LF-1201)来制备。在450nm的波长下此1mm厚的最外层密封膜B的透光率也是100％。
使用由TA仪器公司制造的RSA-G2动态粘弹性测量仪器确定这些最外层密封膜在60℃、80℃、100℃、120℃、和/或140℃下的拉伸强度和断裂伸长率。将具有10mm长度和25mm宽度的尺寸的测量样品制备并且以10mm/min的拉紧速度进行测量。结果示出于下表1中。
使用由TA仪器公司制造的RSA-G2动态粘弹性测量仪器确定内层密封膜的损耗角正切。使用8mm平行板、间隙0.5-1.5mm、应变0.2％、和频率1.0Hz以25℃/min的加热速率从25℃至200℃进行测量以获得在目标温度100℃、110℃、120℃、130℃和/或140℃下的损耗角正切(tanδ)。
光半导体元件安装基板
在其上布置具有深度1mm、宽度1mm、以及高度0.15mm的长方体光半导体元件(其中10个元件在纵向方向上并且10个元件在横向方向上)的光半导体元件安装基板(包括玻璃基板)被用作光半导体元件安装基板。光半导体元件之间的距离L均匀地是0.15mm，并且光半导体元件的高度T与光半导体元件之间的距离L之间的纵横比(T/L)是1。
实例1至2以及对比实例1至8
使用内层密封膜A和B以及以上获得的最外层密封膜在半导体元件安装基板上进行真空层压。连接至真空泵的具有提升销升降机构的真空层压机(由日清纺机电公司(Nisshinbo Mechatronics Corporation)制造的，商品名PVL-050，具有提升销机构)被用作减压室。首先，将光半导体元件安装基板设置在中板上，所述中板可通过提升销升降机构提升并且设置在远离真空层压机中的加热板的位置处，并且将内层密封膜A或B放置在其上。然后，驱动真空泵以将真空层压机内的压力降低到133Pa。接下来，降下中板与已经从100℃被加热至180℃的加热板接触。此后，将密封膜加热持续3至7分钟，并且当光半导体元件安装基板的温度达到预定温度T2时，在10秒内将减压返回到大气压，以获得密封光半导体装置。
视觉上观察所得密封半导体装置以检查空隙和/或裂缝的存在。结果示出于下表1中。
表1
Figure BDA0002384397120000141
基于表1，确认空隙和/或裂缝不在通过实例1至2中的生产方法生产的密封光半导体装置中出现，并且密封膜形成遵循光半导体元件的形状的覆盖物。
工业实用性
本发明的用于生产密封光半导体装置的方法可用作密封光半导体元件的方法，所述光半导体元件如发光二极管(LED)、半导体激光器、光电二极管、光电晶体管、固态成像装置、或用于光电耦合器的光发射器或和光接收器。
附图标记的说明
1 光半导体元件安装基板
2 光半导体元件
3 内层密封膜
4 最外层密封膜
10 真空层压机
11 加热板
12 中板
13 提升销
14至16 开口
20 密封膜的周边部分
21 气密空间
30 密封光半导体装置
40 膜片型真空层压机
41 橡胶膜片膜
42 上室
43 下室
50 层压夹具
51 弹簧
52 上框架

Claims (7)

1.一种用于生产密封光半导体装置的方法，所述方法包括：其中在减压室内将包括内层密封膜和最外层密封膜的至少两种类型的密封膜按照此顺序放置在其上安装光半导体元件的光半导体元件安装基板上并且降低所述减压室中的压力的步骤；
其中加热所述最外层密封膜并且使所述最外层密封膜的至少周边热熔合到所述光半导体元件安装基板的表面的步骤；以及
其中释放所述减压室内的减压并且通过所述最外层密封膜和所述内层密封膜密封所述光半导体元件安装基板的步骤，其中当释放所述减压室内的减压时所述光半导体元件安装基板的温度T2为所述最外层密封膜展现了0.02-0.15 MPa的拉伸强度以及200%-450%的断裂伸长率的温度，并且所述内层密封膜在所述温度T2下展现了1.6或更大的损耗角正切（tan δ）。
2.如权利要求1所述的用于生产密封光半导体装置的方法，其中，所述内层密封膜和最外层密封膜由热固性有机硅树脂制成。
3.如权利要求1或2所述的用于生产密封光半导体装置的方法，其中，所述内层密封膜包含颗粒，且所述颗粒选自磷光体和填料。
4.如权利要求1所述的用于生产密封光半导体装置的方法，其中，所述内层密封膜和最外层密封膜各自具有不小于10 µm且不超过300 µm的厚度。
5.如权利要求1所述的用于生产密封光半导体装置的方法，其中，所述温度T2不小于70°C且不超过180°C。
6.如权利要求1所述的用于生产密封光半导体装置的方法，其中，所述光半导体元件安装基板上的光半导体元件之间的最小距离大于所述密封膜的总厚度。
7.如权利要求1所述的用于生产密封光半导体装置的方法，其中，所述光半导体元件安装基板上的所述光半导体装置的高度T与所述光半导体装置之间的距离L之间的纵横比（T/L）最大不超过3。
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