CN115612234A - 热固性树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热固性树脂组合物。提供一种光半导体元件密封用的片状的树脂组合物,所述树脂组合物的光半导体元件的密封性优异并且耐热性优异,在将邻接的光半导体装置彼此拉开时,不易发生片的缺损、片对邻接的光半导体装置的附着。热固性树脂组合物(3)是用于对配置在基板(5)上的1个以上的光半导体元件(6)进行密封的片状的热固性树脂组合物。热固性树脂组合物(3)的固化后的150℃拉伸储能模量E’可以为0.1~10MPa,固化前的25℃拉伸储能模量E’可以为10~1500MPa。
Description
技术领域
本发明涉及热固性树脂组合物。更具体而言,涉及用于对配置在基板上的1个以上的光半导体元件进行密封的片状的热固性树脂组合物。
背景技术
例如,已知液晶显示装置中使用的背光具有如下结构:在基板上配置有多个LED,上述多个LED被密封树脂密封。作为使用上述密封树脂将上述多个LED一次性密封的方法,已知有如下方法:在配置有多个LED的区域中流入液体树脂,将上述多个LED埋没后,通过热、紫外线照射将液体树脂固化。
但是,在使用液体树脂对LED等光半导体元件进行密封的方法中,有在涂布液体树脂时发生液体滴落、在意外的区域附着液体树脂等处理性差的问题。对此,考虑了不使用液体树脂,而是制成具备用于密封光半导体元件的密封层的密封用片的形式,从而容易地以简易的工序短时间地将光半导体元件密封。作为这样的密封用片,已知有包含热塑性树脂的发光二极管基板用密封材料片(参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2021-9937号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,使用热塑性树脂的密封用片的上述热塑性树脂有时会在熔点附近软化熔融,有耐热性差的倾向。因此,使用利用了热塑性树脂的密封用片对光半导体元件进行密封后,例如有如下问题:应用密封用片的图像显示装置发热时、在密封后供于回流焊工序时,因加热而导致密封用片的形状发生变化。
另外,随着4K、8K等高画质化,更大画面的图像显示装置的需求正在增加。另外,大画面的图像显示装置在室外、公共设施等的广告显示、公告牌等标识中的利用也正在推进。然而,制造大画面的图像显示装置时,会产生成品率降低、制造成本上升的问题。为了以更低成本制造大画面图像显示装置,研究了将多个图像显示装置等光半导体装置排列成瓷砖状的平铺显示器。将多个光半导体装置排列成瓷砖状、即平铺(Tiling)时,在邻接配置的光半导体装置彼此发生错位等的情况下、需要重新排列的情况下会进行位置修正。
此处,在将通过密封用片对光半导体元件进行了密封的状态的光半导体装置平铺时,平铺时为了进行位置修正而需要将邻接的光半导体装置暂时拉开。然而,在拉开时,有时会发生如下的不良情况:一个光半导体装置中的密封用片与邻接的另一个光半导体装置中的密封用片密合而相互拉扯,一个光半导体装置中的密封用片产生缺损,一个密封用片的一部分转印并附着于另一个光半导体装置。
本发明是以这种情况为基础而作出的,其目的在于,提供一种光半导体元件密封用的片状的树脂组合物,其光半导体元件的密封性优异并且耐热性优异,在将邻接的光半导体装置彼此拉开时,不易发生片的缺损、片对邻接的光半导体装置的附着。
用于解决问题的方案
本发明人为了实现上述目的而进行了深入研究,结果发现,作为光半导体元件密封用的片状的树脂组合物,若利用固化后的150℃拉伸储能模量E’为特定范围内的热固性树脂组合物、或者固化前的25℃拉伸储能模量E’为特定范围内的热固性树脂组合物,则光半导体元件的密封性优异且耐热性优异,在将邻接的光半导体装置彼此拉开时,不易发生片的缺损、片对邻接的光半导体装置的附着。本发明是基于这些见解而完成的。
即,本发明的一个实施方式提供一种热固性树脂组合物,其是用于对配置在基板上的1个以上的光半导体元件进行密封的片状的热固性树脂组合物,
上述热固性树脂组合物的固化后的150℃拉伸储能模量E’为0.1~10MPa。
由于上述热固性树脂组合物具有热固性,因此在对具备光半导体元件的基板贴合片状的热固性树脂组合物并将光半导体元件填埋至热固性树脂组合物中后,能够通过加热而固化并将光半导体元件密封。另外,热固性树脂组合物在热固化后不易因加热而软化熔融,因此耐热性优异。进而,如上所述,上述热固性树脂组合物的固化后的150℃拉伸储能模量E’为0.1~10MPa。通过使上述150℃拉伸储能模量E’为0.1MPa以上,在上述热固性树脂组合物的固化后具有一定程度的硬度,在平铺状态下,邻接的光半导体装置的侧面彼此的密合性低,将邻接的光半导体装置彼此拉开时,不易发生光半导体装置侧面的片的缺损、片对邻接的光半导体装置的附着。另外,通过使上述150℃拉伸储能模量E’为10MPa以下,将光半导体元件密封时,热固性树脂组合物的固化物与基板的线膨胀系数之差小,由此,具备光半导体元件的基板不易发生翘曲,光半导体元件的密封性优异。
上述热固性树脂组合物的固化后的玻璃化转变温度优选为20~100℃。上述玻璃化转变温度为20℃以上时,表面的耐伤性优异。上述玻璃化转变温度为100℃以下时,在上述热固性树脂组合物的热固化后更不易发生基板的翘曲,光半导体元件的密封性优异。
上述热固性树脂组合物的固化后的玻璃化转变温度下的tanδ优选为0.7~1.5。上述tanδ为0.7以上时,在上述热固性树脂组合物的热固化后更不易发生基板的翘曲,光半导体元件的密封性优异。上述tanδ为1.5以下时,表面的耐伤性优异。
另外,本发明的另一实施方式提供一种热固性树脂组合物,其是用于对配置在基板上的1个以上的光半导体元件进行密封的片状的热固性树脂组合物,
上述热固性树脂组合物的25℃拉伸储能模量E’为10~1500MPa。
由于上述热固性树脂组合物具有热固性,因此在对具备光半导体元件的基板贴合片状的热固性树脂组合物并将光半导体元件填埋至热固性树脂组合物中后,能够通过加热而固化并将光半导体元件密封。另外,热固性树脂组合物在热固化后不易因加热而软化熔融,因此耐热性优异。进而,如上所述,上述热固性树脂组合物的25℃拉伸储能模量E’为10~1500MPa。通过使上述25℃拉伸储能模量E’为10MPa以上,从而在上述热固性树脂组合物的固化后具有一定程度的硬度,在平铺状态下,邻接的光半导体装置的侧面彼此的密合性低,将邻接的光半导体装置彼此拉开时,不易发生光半导体装置侧面的片的缺损、片对邻接的光半导体装置的附着。另外,在热固化前对上述热固性树脂组合物进行冲压加工时等的切削性优异。通过使上述25℃拉伸储能模量E’为1500MPa以下,将光半导体元件密封时,热固性树脂组合物的固化物与基板的线膨胀系数之差小,由此,具备光半导体元件的基板不易发生翘曲,光半导体元件的密封性优异。另外,由于具有适度的柔软性而不易破裂,操作性优异。
上述热固性树脂组合物的固化前的140℃剪切损耗模量G”优选为1~20KPa。如果上述140℃剪切损耗模量G”为1KPa以上,则在通过热层压使上述热固性树脂组合物贴合于光半导体元件时、以及在使其热固化的阶段进行加热时,能够适度地填埋光半导体元件,不易发生上述热固性树脂组合物的溢出,光半导体元件的密封性更优异。如果上述140℃剪切损耗模量G”为20KPa以下,则在通过热层压使上述热固性树脂组合物贴合于光半导体元件时、以及在使其热固化的阶段进行加热时,能够充分地填埋光半导体元件,光半导体元件的密封性更优异。
上述热固性树脂组合物优选含有丙烯酸系树脂和无机颗粒。通过具有这样的构成,在热固性树脂组合物的固化后更不易发生基板的翘曲。另外,切割性优异,可保证高的耐热可靠性。
上述热固性树脂组合物的热固化后的雾度值优选为1.0%以下。上述雾度值为1.0%以下时,在热固化后透光性优异,作为图像显示装置用途是优选的。
上述热固性树脂组合物的固化后的透光率相对于固化前的透光率之比[固化后/固化前]优选为0.95以上。上述比为0.95以上时,在热固化前后不易发生白化、黄变等着色,透光性优异,作为图像显示装置用途是优选的。
另外,本发明提供一种光半导体装置,其具备:基板、配置在上述基板上的光半导体元件、以及上述热固性树脂组合物固化而得到的固化物,所述固化物用于对上述光半导体元件进行密封。这种光半导体装置的光半导体元件的密封性优异、耐热性优异,并且在将邻接的光半导体装置彼此拉开时,不易发生片的缺损、片对邻接的光半导体装置的附着。
上述光半导体装置可以是液晶画面的背光。另外,上述光半导体装置可以是自发光型显示装置。
另外,本发明提供具备上述背光和显示面板的图像显示装置。
另外,本发明提供具备上述自发光型显示装置的图像显示装置。
发明的效果
根据本发明的热固性树脂组合物,光半导体元件的密封性的优异且耐热性优异。因此,即使在应用片状的上述热固性树脂组合物的图像显示装置发热时、在密封后供于回流焊工序时被加热的情况下,形状也不易变化。另外,能够将密封后的片供于回流焊工序等加热工序,制造光半导体装置时的工序的自由度提高。
另外,根据本发明的热固性树脂组合物,将邻接的光半导体装置彼此拉开时,不易发生片的缺损、片对邻接的光半导体装置的附着。因此,在光半导体装置的平铺后,在邻接的光半导体装置彼此发生错位等的情况下、需要重新排列的情况下,能够容易地进行位置修正而没有不良情况,能够减轻光半导体装置的损耗,并且能够经济性优异地制造外观良好的显示器。
附图说明
图1为示出具备本发明的热固性树脂组合物的光半导体元件密封用片的一个实施方式的截面图。
图2为使用了图1所示的光半导体元件密封用片的光半导体装置的截面图。
图3为示出将图2所示的光半导体装置平铺而制作的光半导体装置的一个实施方式的外观图。
图4表示示出光半导体装置的制造方法的一个实施方式中的填埋工序的状况的截面图。
图5表示示出图4所示的填埋工序后得到的层叠体的截面图。
图6表示示出对图5所示的层叠体实施加热工序而得到的层叠体的截面图。
图7表示示出图6所示的层叠体的切割工序中的切割位置的截面图。
附图标记说明
1 光半导体元件密封用片
1’ 光半导体元件密封用片的固化物
2 基材部
21 光学薄膜
22 粘合剂层
23 塑料薄膜
3 热固性树脂组合物
3’ 固化密封层
4 剥离衬垫
5 基板
6 光半导体元件
10、20 光半导体装置
具体实施方式
[热固性树脂组合物]
本发明的热固性树脂组合物是用于对配置在基板上的1个以上的光半导体元件进行密封的片状的热固性树脂组合物。需要说明的是,本说明书中,“对光半导体元件进行密封”是指将光半导体元件的至少一部分填埋至热固性树脂组合物内。由于上述热固性树脂组合物具有热固性,因此在对具备光半导体元件的基板贴合片状的热固性树脂组合物并将光半导体元件填埋至热固性树脂组合物中后,能够通过加热而固化并将光半导体元件密封。另外,热固性树脂组合物在热固化后不易因加热而软化熔融,因此耐热性优异。
上述热固性树脂组合物的固化后的150℃拉伸储能模量E’优选为0.1~10MPa、更优选为0.15~5MPa。通过使上述150℃拉伸储能模量E’为0.1MPa以上,在上述热固性树脂组合物的固化后具有一定程度的硬度,在平铺状态下,邻接的光半导体装置的侧面彼此的密合性低,将邻接的光半导体装置彼此拉开时,不易发生光半导体装置侧面的片的缺损、片对邻接的光半导体装置的附着。通过使上述150℃拉伸储能模量E’为10MPa以下,将光半导体元件密封时,热固性树脂组合物的固化物与基板的线膨胀系数之差小,由此,不易发生基板的翘曲,光半导体元件的密封性优异。
上述热固性树脂组合物(固化前)的25℃拉伸储能模量E’优选为10~1500MPa、更优选为20~1000MPa。通过使上述25℃拉伸储能模量E’为10MPa以上,从而在上述热固性树脂组合物的固化后具有一定程度的硬度,在平铺状态下,邻接的光半导体装置的侧面彼此的密合性低,将邻接的光半导体装置彼此拉开时,不易发生光半导体装置侧面的片的缺损、片对邻接的光半导体装置的附着。另外,在热固化前对上述热固性树脂组合物进行冲压加工时等的切削性优异。通过使上述25℃拉伸储能模量E’为1500MPa以下,将光半导体元件密封时,热固性树脂组合物的固化物与基板的线膨胀系数之差小,由此,不易发生基板的翘曲,光半导体元件的密封性优异。另外,由于具有适度的柔软性,处理时更不易发生上述热固性树脂组合物的缺损、破裂,操作性优异。
上述热固性树脂组合物的固化后的玻璃化转变温度(Tg)优选为20~100℃、更优选为20~60℃。上述Tg为20℃以上时,表面的耐伤性优异。上述Tg为100℃以下时,在上述热固性树脂组合物的热固化后更不易发生翘曲,光半导体元件的密封性优异。上述玻璃化转变温度可以使用动态粘弹性测定(DMA)装置来算出。
上述热固性树脂组合物的固化后的玻璃化转变温度下的tanδ优选为0.7~1.5、更优选为1.0~1.5。上述tanδ为0.7以上时,在上述热固性树脂组合物的热固化后更不易发生翘曲,光半导体元件的密封性优异。上述tanδ为1.5以下时,表面的耐伤性优异。上述tanδ可以使用动态粘弹性测定(DMA)装置来算出。
上述热固性树脂组合物(固化前)的140℃剪切损耗模量G”优选为1~20KPa、更优选为10~20KPa。上述140℃剪切损耗模量G”为1KPa以上时,在通过热层压使上述热固性树脂组合物贴合于光半导体元件时、以及在使其热固化的阶段进行加热时,能够适度地填埋光半导体元件,不易发生上述热固性树脂组合物的溢出,光半导体元件的密封性更优异。上述140℃剪切损耗模量G”为20KPa以下时,在通过热层压使上述热固性树脂组合物贴合于光半导体元件时、以及在使其热固化的阶段进行加热时,能够充分地填埋光半导体元件,光半导体元件的密封性更优异。
关于上述剪切损耗模量,可以对冲裁成φ8mm×300μm的圆柱状的热固性树脂组合物以剪切模式、频率1Hz的条件进行测定,算出140℃下的剪切损耗模量,从而得到。上述剪切损耗模量的测定和测定值的解析可以使用固体粘弹性测定装置(商品名“HAAKE MARSIII流变仪”、Thermo SCIENTIFIC公司制)来进行。
上述热固性树脂组合物的雾度值优选为1.0%以下、更优选为0.8%以下。上述雾度值可以为0.1%以上。上述雾度值为上述范围内时,在热固化后透光性优异,作为图像显示装置用途是优选的。另外,上述热固性树脂组合物例如可以不配混固化剂、或者将其配混率设为最小限,能够以简单的构成来制作,因此能够设为上述雾度值。上述雾度值例如可以使用雾度计并基于JIS K7136来测定。另外,上述热固性树脂组合物的热固化后的雾度值优选为上述范围内。上述热固化后的雾度值为上述范围内时透光性优异,作为图像显示装置用途是优选的。
上述热固性树脂组合物的波长400nm的透光率优选为85%以上、更优选为90%以上。上述透光率为85%以上时透光性优异,作为图像显示装置用途是优选的。另外,上述热固性树脂组合物例如可以不配混固化剂、或者将其配混率设为最小限,能够以简单的构成来制作,因此能够设为上述透光率。另外,上述热固性树脂组合物的固化后、在125℃下保管1000小时后的波长400nm的透光率优选为上述范围内。
上述热固性树脂组合物的固化后的上述透光率相对于固化前的上述透光率之比[固化后/固化前]优选为0.95以上。上述比为0.95以上时,在热固化前后不易发生白化、黄变等着色,透光性优异,作为图像显示装置用途是优选的。
上述热固性树脂组合物优选至少含有丙烯酸系树脂作为有机成分。上述有机成分中的丙烯酸系树脂的含有比率相对于上述热固性树脂组合物中的有机成分的总量(100质量%)优选为85质量%以上、更优选为90质量%以上、更优选为95质量%以上。上述含有比率为85质量%以上时,上述热固性树脂组合物在热固化后的透光性优异。需要说明的是,上述含有比率可以为100质量%。
上述丙烯酸系树脂为含有来源于丙烯酸系单体(在分子中具有(甲基)丙烯酰基或能转化为(甲基)丙烯酰基的结构的单体成分)的结构单元作为树脂(聚合物)的结构单元的树脂。上述丙烯酸系树脂可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
上述丙烯酸系树脂优选为以质量比率计来源于(甲基)丙烯酸酯的结构单元的含量最多的树脂。需要说明的是,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸”和/或“甲基丙烯酸”(“丙烯酸”和“甲基丙烯酸”中的任一者或两者),其他的也相同。
从具有热固性的观点出发,上述热固性树脂组合物优选含有热固性树脂。作为上述热固性树脂,可以使用公知惯用的具有热固性的树脂,例如可列举出具有热固性官能团的树脂。其中,作为上述热固性树脂,优选为具有热固性官能团的丙烯酸系树脂(含有热固性官能团的丙烯酸系树脂)。
作为上述热固性官能团,例如可列举出缩水甘油基等含有环氧基的基团、羧基、羟基、异氰酸酯基、氮丙啶基等。其中,优选为含有环氧基的基团,更优选为缩水甘油基。即,作为具有热固性官能团的丙烯酸系树脂,特别优选为含有缩水甘油基的丙烯酸系树脂。上述热固性官能团可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
上述具有热固性官能团的丙烯酸系树脂优选含有来源于具有热固性官能团的单体的结构单元,更优选含有来源于具有热固性官能团的丙烯酸系单体(含有热固性官能团的丙烯酸系单体)的结构单元。作为上述具有热固性官能团的单体,可列举出含有缩水甘油基的(甲基)丙烯酸酯等含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯、含羧基单体、含酸酐基单体、含羟基(甲基)丙烯酸酯等。
作为上述含有缩水甘油基的(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯等。
作为上述含羧基单体,例如可列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸羧基乙酯、(甲基)丙烯酸羧基戊酯、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸等。作为上述含酸酐基单体,例如可列举出马来酸酐、衣康酸酐等。
作为上述含羟基(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸10-羟基癸酯、(甲基)丙烯酸12-羟基月桂酯、(甲基)丙烯酸(4-羟基甲基环己基)甲酯等。
作为上述含有热固性官能团的丙烯酸系单体,其中,优选为含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯、更优选为含有缩水甘油基的(甲基)丙烯酸酯。上述丙烯酸系树脂含有来源于含有缩水甘油基的(甲基)丙烯酸酯的结构单元时,缩水甘油基作为热固性官能团发挥作用,即使在未配混固化剂的情况下,也会因热固化而进行缩水甘油基的反应,上述热固性树脂组合物发生固化。因此,上述热固性树脂组合物在热固化后具有适度的柔软性,光半导体元件的密封性更优异。
上述来源于含有缩水甘油基的(甲基)丙烯酸酯的结构单元的含有比率相对于上述含有缩水甘油基的丙烯酸系树脂的全部结构单元的总量(100质量%)优选为5~50质量%、更优选为6~45质量%。上述含有比率为上述范围内时,上述热固性树脂组合物在热固化后具有适度的柔软性,光半导体元件的密封性更优异。
上述含有热固性官能团的丙烯酸系树脂可以含有来源于除上述含有热固性官能团的单体以外的其他单体的结构单元。作为上述其他单体,可列举出上述含有热固性官能团的丙烯酸系单体以外的其他(甲基)丙烯酸酯。上述其他单体可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
作为上述其他(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出任选具有烷氧基的含烃基(甲基)丙烯酸酯。作为上述任选具有烷氧基的含烃基(甲基)丙烯酸酯中的含烃基(甲基)丙烯酸酯,可列举出具有直链状或支链状的脂肪族烃基的(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸环烷基酯等具有脂环式烃基的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸芳基酯等具有芳香族烃基的(甲基)丙烯酸酯等。上述任选具有烷氧基的含烃基(甲基)丙烯酸酯可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
作为上述(甲基)丙烯酸烷基酯,例如可列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯((甲基)丙烯酸月桂酯)、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十四烷基酯、(甲基)丙烯酸十五烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十七烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十九烷基酯、(甲基)丙烯酸二十烷基酯等。
作为上述(甲基)丙烯酸烷基酯,其中,优选具有碳数为1~20(优选为1~14、更优选为2~10、进一步优选为2~8)的直链状或支链状的脂肪族烃基的(甲基)丙烯酸烷基酯。上述碳数为上述范围内时,容易使热固化时的上述含有热固性基团的丙烯酸系树脂的柔软性更适当,填埋性进一步提高。
作为上述具有脂环式烃基的(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出:(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸环庚酯、(甲基)丙烯酸环辛酯等具有单环式的脂肪族烃环的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸异冰片酯等具有二环式的脂肪族烃环的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸二环戊基酯、(甲基)丙烯酸二环戊基氧乙酯、(甲基)丙烯酸三环戊基酯、(甲基)丙烯酸1-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基-2-金刚烷基酯等具有三环以上的脂肪族烃环的(甲基)丙烯酸酯等。
作为上述具有芳香族烃基的(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等。
作为具有烷氧基的含烃基(甲基)丙烯酸酯,可列举出将上述含烃基(甲基)丙烯酸酯的烃基中的1个以上氢原子取代为烷氧基的(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出(甲基)丙烯酸的2-甲氧基甲酯、2-甲氧基乙酯、2-甲氧基丁酯等。
为了在热固性树脂组合物中适当地显现由上述任选具有烷氧基的含烃基(甲基)丙烯酸酯带来的粘合性、对光半导体元件的密合性等基本特性,关于上述任选具有烷氧基的含烃基(甲基)丙烯酸酯相对于上述含热固性官能团的丙烯酸系树脂的全部结构单元的比率,相对于上述含热固性官能团的丙烯酸系树脂的全部结构单元的总量(100质量%),优选为50~95质量%、更优选为55~94质量%。
作为上述其他单体成分,可进一步列举出含磺酸基单体、含磷酸基单体、含氮原子单体等含极性基团的单体等。作为上述含磺酸基单体,例如可列举出苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺基丙酯、(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等。作为上述含磷酸基单体,例如可列举出2-羟基乙基丙烯酰基磷酸酯等。作为上述含氮原子单体,例如可列举出(甲基)丙烯酰基吗啉等含吗啉基单体、(甲基)丙烯腈等含氰基单体、(甲基)丙烯酰胺等含酰胺基单体等。
上述含有热固性官能团的丙烯酸系树脂为了在其聚合物骨架中形成交联结构,可以含有来源于能够与构成丙烯酸系树脂的单体成分共聚的多官能(甲基)丙烯酸酯的结构单元。作为上述多官能(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出己二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。上述多官能(甲基)丙烯酸酯可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
上述含有热固性官能团的丙烯酸系树脂可以通过将上述各种单体成分聚合而得到。作为其聚合方法,没有特别限定,例如可列举出溶液聚合方法、乳液聚合方法、本体聚合方法、基于活性能量射线照射的聚合方法(活性能量射线聚合方法)等。另外,得到的丙烯酸系树脂为无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物等均可。
上述含有缩水甘油基的丙烯酸系树脂的重均分子量优选为2000~400000。上述重均分子量为上述范围内时,光半导体元件的填埋性更优异。需要说明的是,上述重均分子量是指利用凝胶渗透色谱(GPC)测定并通过聚苯乙烯换算而算出的值。
作为上述含有缩水甘油基的丙烯酸系树脂,从在上述热固性树脂组合物的固化后具有一定程度的硬度、降低侧面被切削的光半导体装置的侧面彼此的密合性的观点出发,尤其优选含有重均分子量30000~300000的丙烯酸系树脂。另外,作为上述含有缩水甘油基的丙烯酸系树脂,从能够降低固化前的损耗模量、进一步提高填埋性的观点出发,也可以进一步含有重均分子量2000~20000(优选为2000~10000)的丙烯酸系树脂。
上述有机成分中的上述含有缩水甘油基的丙烯酸系树脂的含有比率相对于上述热固性树脂组合物中的有机成分的总量(100质量%)优选为40质量%以上(例如40~100质量%)、更优选为50质量%以上、进一步优选为60质量%以上。上述含有比率为40质量%以上时,光半导体元件的填埋性更优异。
上述热固性树脂组合物优选含有具有能够通过热而与上述含有热固性官能团的丙烯酸系树脂中的热固性官能团(第1官能团)反应的官能团(第2官能团)的成分。上述第2官能团也为热固性官能团。该情况下,在热固性树脂组合物的加热时,通过上述第1官能团与上述第2官能团发生反应,热固性树脂组成的固化进一步得到促进。
上述具有第2官能团的成分可以是上述具有第1官能团的含有热固性官能团的丙烯酸系树脂以外的含有热固性官能团的丙烯酸系树脂,也可以是具有第2官能团的其他成分。上述具有第2官能团的成分可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
作为上述第1官能团与上述第2官能团的组合,例如可列举出羧基与环氧基、环氧基与羧基、羧基与氮丙啶基、氮丙啶基与羧基、羟基与异氰酸酯基、异氰酸酯基与羟基等。上述组合可以仅为一种,也可以为两种以上。
包含上述含有缩水甘油基的丙烯酸系树脂时,上述热固性树脂组合物优选含有包含与缩水甘油基具有反应性的官能团的成分作为上述具有第2官能团的成分。作为上述与缩水甘油基具有反应性的官能团,可列举出羧基、氮丙啶基、羟基等。其中,优选为羧基、羟基。作为上述羟基,从酸性度高、与环氧基的反应性优异的观点出发,优选为硅烷醇基。
上述具有羧基的成分优选为上述有机成分,更优选为含羧基丙烯酸系树脂。含有上述含羧基丙烯酸系树脂时,上述含有缩水甘油基的丙烯酸系树脂中的缩水甘油基与羧基的反应即使在未配混固化剂的情况下也更容易进行,且光半导体元件的密封性更优异。另外,表面的耐伤性更优异。
上述含羧基丙烯酸系树脂优选含有来源于含羧基单体的结构单元,更优选含有来源于含羧基丙烯酸系单体的结构单元。作为上述含羧基单体,例如可列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸羧基乙酯、(甲基)丙烯酸羧基戊酯、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸等。
上述来源于含羧基丙烯酸系单体的结构单元的含有比率相对于上述含羧基丙烯酸系树脂的全部结构单元的总量(100质量%)优选为1~50质量%、更优选为10~40质量%。上述含有比率为上述范围内时,上述热固性树脂组合物在热固化后具有适度的柔软性,光半导体元件的密封性更优异。
上述含羧基丙烯酸系树脂也可以含有来源于上述含羧基单体以外的其他单体的结构单元。作为上述其他单体,可列举出上述含有热固性官能团的丙烯酸系单体以外的其他(甲基)丙烯酸酯、上述含极性基团的单体、上述多官能性单体等。上述其他单体可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
作为上述其他(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出上述任选具有烷氧基的含烃基(甲基)丙烯酸酯。作为上述任选具有烷氧基的含烃基(甲基)丙烯酸酯中的(甲基)丙烯酸烷基酯,特别优选具有碳数为1~20(优选为1~14、更优选为1~10、进一步优选为1~8)的直链状或支链状的脂肪族烃基的(甲基)丙烯酸烷基酯。上述碳数为上述范围内时,容易使上述含有热固性基团的丙烯酸系树脂的柔软性更适当,填埋性进一步提高。
为了在热固性树脂组合物中适当地显现由上述任选具有烷氧基的含烃基(甲基)丙烯酸酯带来的粘合性、对光半导体元件的密合性等基本特性,相对于上述含羧基丙烯酸系树脂的全部结构单元的总量(100质量%),上述任选具有烷氧基的含烃基(甲基)丙烯酸酯的比率优选为50~95质量%、更优选为60~90质量%。
上述含羧基丙烯酸系树脂的重均分子量优选为1000~200000、更优选为3000~100000。上述重均分子量为上述范围内时,光半导体装置的填埋性更优异。需要说明的是,上述重均分子量是指利用凝胶渗透色谱(GPC)测定并通过聚苯乙烯换算而算出的值。
包含上述含羧基丙烯酸系树脂时,上述有机成分中的上述含羧基丙烯酸系树脂的含有比率相对于上述热固性树脂组合物中的有机成分的总量(100质量%)优选为5~60质量%、更优选为10~50质量%、进一步优选为25~45质量%。上述含有比率为上述范围内时,热固性树脂组合物的热固性更优异。另外,表面的耐伤性更优异。
上述热固性树脂组合物中的有机成分的含有比率相对于上述热固性树脂组合物的总量(100质量%)优选为50质量%以上、更优选为60质量%以上、进一步优选为65质量%以上。上述含有比率为50质量%以上时,热固性树脂组合物的柔软性优异,光半导体元件的填埋性更优异。上述含有比率可以为100质量%。
上述热固性树脂组合物优选含有无机颗粒。含有上述无机颗粒时,在热固性树脂组合物的固化后更不易发生翘曲。另外,切割性优异,可保证高耐热可靠性。上述无机颗粒可以具有球状、针状、鳞片状等各种形状。上述无机颗粒可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
上述无机颗粒优选为具有硅烷醇基的无机颗粒,更优选为二氧化硅颗粒。含有上述具有硅烷醇基的无机颗粒(特别是二氧化硅颗粒)时,该无机颗粒相当于上述具有第2官能团的其他成分,上述硅烷醇基作为热固性官能团发挥作用,上述含有缩水甘油基的丙烯酸系树脂中的缩水甘油基与硅烷醇基的反应即使在未配混固化剂的情况下也更容易进行,且在热固性树脂组合物的热固化前具有一定程度的硬度,由此光半导体元件的密封性优异。进而,在密封后抑制基板的翘曲,密封性更优异。
上述无机颗粒的平均粒径优选为50nm以下(例如1~50nm)、更优选为30nm以下(例如3~30nm)。上述平均粒径为50μm以下时,无机颗粒的总表面积充分变大。因此,在上述无机颗粒具有硅烷醇基的情况下,硅烷醇基的量变多,与环氧基的反应性变得更高。另外,在热固性树脂组合物的固化后,透光性优异,可保证高的耐热可靠性。需要说明的是,填料的平均粒径例如可以使用光度式的粒度分布计(例如商品名“LA-910”、株式会社堀场制作所制)来求出。
上述热固性树脂组合物含有上述无机颗粒时,上述无机颗粒的含量相对于上述有机成分的总量100质量份优选为1~50质量份、更优选为5~45质量份。上述含量为1质量份以上时,热固性树脂组合物的热固性更优异。上述含量为50质量份以下时,热固性树脂组合物的柔软性优异,光半导体元件的填埋性更优异。另外,表面的耐伤性优异。
上述热固性树脂组合物在不损害本发明的效果的范围内可以含有上述各种成分以外的其他成分。作为上述其他成分,可列举出丙烯酸系树脂以外的树脂、交联促进剂、增粘树脂(松香衍生物、聚萜烯树脂、石油树脂、油溶性苯酚等)、低聚物、抗老化剂、其他填充剂(有机填充剂等)、着色剂(颜料、染料等)、抗氧化剂、增塑剂、软化剂、表面活性剂、抗静电剂、表面润滑剂、流平剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、阻聚剂、粒状物、箔状物等。上述其他成分分别可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
作为上述着色剂,优选为黑系着色剂。作为上述黑系着色剂,可以使用公知惯用的用于呈现黑色的着色剂(颜料、染料等),例如可列举出炭黑(炉黑、槽法炭黑、乙炔黑、热裂炭黑、灯黑、松烟等)、石墨、氧化铜、二氧化锰、苯胺黑、苝黑、钛黑、花青黑、活性炭、铁氧体(非磁性铁氧体、磁性铁氧体等)、磁铁体、氧化铬、氧化铁、二硫化钼、铬络合物、蒽醌系着色剂、氮化锆等。黑系着色剂可以仅使用一种,也可以使用两种以上。另外,也可以使用组合配混呈现黑色以外的颜色的着色剂而作为黑系着色剂发挥作用的着色剂。
促进上述热固性树脂组合物中的热固性官能团的反应或形成交联的固化剂的含有比率相对于上述热固性树脂组合物的总量(100质量%)例如为10质量%以下、优选为5质量%以下、更优选为1质量%以下、进一步优选为0.5质量%以下、进一步优选为0.1质量%以下、进一步优选为0.01质量%以下、特别优选实质上不含有。上述含有缩水甘油基的丙烯酸系树脂即使在未配混固化剂的情况下,也会因热固化而进行缩水甘油基的反应,上述热固性树脂组合物发生固化。因此,上述含有比率为10质量%以下时,上述热固性树脂组合物在热固化后具有适度的柔软性,光半导体元件的密封性更优异。另外,透光性更优异。
作为上述固化剂,例如可列举出起到促进缩水甘油基的热固化的作用的固化剂,具体而言,可列举出环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、热固性聚酰亚胺树脂等。
上述热固性树脂组合物的热固化后的肖氏D硬度优选为50~100、更优选为60~97、进一步优选为80~95。上述肖氏D硬度为上述范围内时,表面的耐伤性优异。上述肖氏D硬度可以基于ASTM D-2240来测定。
将上述热固性树脂组合物以贴合于厚度100μm的晶圆的状态进行了热固化时的、热固化后相对于热固化前的上述晶圆的翘曲量优选为4mm以下、更优选为3mm以下、进一步优选为1mm以下。上述翘曲量为4mm以下时,在热固化后,光半导体元件的密封性更优异。关于上述翘曲量,将上述片状的热固性树脂组合物贴合于厚度100μm的晶圆,将热固化前的晶圆的翘曲设为0mm,测定将上述热固性树脂组合物热固化时的晶圆的翘曲量而求出。
上述热固性树脂组合物可以设置在基材部的表面。该情况下,上述基材部成为上述热固性树脂组合物的支承体,通过具备上述基材部,上述热固性树脂组合物的处理性优异。需要说明的是,有时将具备上述基材部和设置于上述基材部的一个面的上述热固性树脂组合物的片称为光半导体元件密封用片。
另外,上述热固性树脂组合物可以在其至少一个面(例如具有上述基材部时,为与上述基材部相反一侧的表面)具备剥离衬垫。上述剥离衬垫用作上述热固性树脂组合物的保护材料,在使用热固性树脂组合物对光半导体元件进行密封时被剥离。需要说明的是,剥离衬垫也可以不必设置。
上述剥离衬垫是用于被覆上述热固性树脂组合物表面而进行保护的要素,在将热固性树脂组合物贴合于配置有光半导体元件的基板时从该片剥离。
作为上述剥离衬垫,例如可列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、利用氟系剥离剂、长链烷基丙烯酸酯系剥离剂等剥离剂进行了表面涂布的塑料薄膜、纸类等。
上述剥离衬垫的厚度例如为10~200μm、优选为15~150μm、更优选为20~100μm。上述厚度为10μm以上时,在剥离衬垫的加工时不易因切缝而断裂。上述厚度为200μm以下时,在使用时更容易从上述热固性树脂组合物将剥离衬垫剥离。
[光半导体元件密封用片]
上述光半导体元件密封用片具备上述基材部、以及设置于上述基材部的一个面的片状的上述热固性树脂组合物。
以下对上述光半导体元件密封用片的一个实施方式进行说明。图1为示出具备本发明的热固性树脂组合物的光半导体元件密封用片的一个实施方式的截面图。如图1所示,光半导体元件密封用片1能够用于对配置在基板上的1个以上的光半导体元件进行密封,其具备基材部2、片状的热固性树脂组合物3和剥离衬垫4。热固性树脂组合物3设置于基材部2的一个面。剥离衬垫4粘贴于热固性树脂组合物3的表面(与具有基材部2的一侧处于相反侧的表面)。换言之,光半导体元件密封用片1依次具备基材部2、热固性树脂组合物3和剥离衬垫4。基材部2为具有光学薄膜21和塑料薄膜23的多层,光学薄膜21与塑料薄膜23借助粘合剂层22而贴合。
<基材部>
上述基材部可以是单层,也可以是相同或组成、厚度等不同的多层。上述基材部为多层时,各层可以通过粘合剂层等其他层而贴合。需要说明的是,基材部中使用的基材层是在使用热固性树脂组合物对光半导体元件进行密封时与热固性树脂组合物一起粘贴于具备光半导体元件的基板的部分,在热固性树脂组合物的使用时(粘贴时)被剥离的剥离衬垫、仅用于保护基材部表面的表面保护薄膜不包括在“基材部”中。
作为构成上述基材部的基材层,例如可列举出玻璃、塑料基材(特别是塑料薄膜)等。作为构成上述塑料基材的树脂,例如可列举出:低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、离聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯(无规、交替)共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯共聚物、环状烯烃系聚合物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物等聚烯烃树脂;聚氨酯;聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚酯;聚碳酸酯;聚酰亚胺系树脂;聚醚醚酮;聚醚酰亚胺;芳纶、全芳香族聚酰胺等聚酰胺;聚苯硫醚;氟树脂;聚氯乙烯;聚偏二氯乙烯;三乙酰纤维素(TAC)等纤维素树脂;有机硅树脂;聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸系树脂;聚砜;聚芳酯;聚乙酸乙烯酯等。上述树脂可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
上述基材层可以是防反射(AR)薄膜、偏光板、相位差板等各种光学薄膜。上述基材部具有光学薄膜时,上述基材层可以直接应用于光学构件。
上述塑料薄膜优选含有聚酯系树脂和/或聚酰亚胺系树脂作为主成分(构成树脂中质量比率最高的成分)。通过具有这种构成,上述基材部的耐热性优异,在高温环境下能够抑制基材部的热膨胀,尺寸稳定性提高。另外,能够赋予作为片的刚性,因此处理性、保持性提高。
上述塑料薄膜的厚度优选为20~200μm、更优选为40~150μm。上述厚度为20μm以上时,光半导体元件密封用片的支承性和处理性进一步提高。上述厚度为200μm以下时,能够使光半导体装置更薄。
上述基材部优选包含以聚酯系树脂和/或聚酰亚胺系树脂为主成分的塑料薄膜、以及光学薄膜。偏光板等光学薄膜通常有支承性、处理性差的倾向,通过与上述塑料薄膜组合使用,能够发挥双方的优点。此时,在上述基材部中,特别优选上述塑料薄膜为上述热固性树脂组合物侧。
上述基材部优选具备具有防眩性和/或防反射性的层。上述具有防眩性和/或防反射性的层例如可以通过对上述基材层的至少一个面实施防眩处理和/或防反射处理,从而以上述防眩处理层、防反射处理层的形式得到。上述防眩处理层和上述防反射处理层可以是同一层,也可以是彼此不同的层。防眩处理和防反射处理分别可以利用公知惯用的方法来实施。
出于提高与热固性树脂组合物的密合性、保持性等目的,上述基材部的具备上述热固性树脂组合物的一侧的表面例如可以实施如下表面处理:电晕放电处理、等离子体处理、喷砂加工处理、臭氧暴露处理、火焰暴露处理、高压电击暴露处理、电离辐射线处理等物理处理;铬酸处理等化学处理;基于涂布剂(底涂剂)的易粘接处理等。用于提高密合性的表面处理优选对基材部的热固性树脂组合物侧的表面整体实施。
从作为支承体的功能和表面的耐擦伤性优异的观点出发,上述基材部的厚度优选为5μm以上、更优选为10μm以上。从透明性更优异的观点出发,上述基材部的厚度优选为300μm以下、更优选为200μm以下。
上述基材部可以在表面(与上述热固性树脂组合物处于相反侧的表面)具备表面保护薄膜。例如使用上述光学薄膜作为上述基材部时,能够保护光学薄膜直至使用时。需要说明的是,表面保护薄膜也可以不必设置。
上述热固性树脂组合物可以通过在上述剥离片的剥离处理面上形成上述热固性树脂组合物而制作。进而,也可以在上述热固性树脂组合物表面贴合上述基材部或其他剥离片。另外,还可以在上述基材部上形成上述热固性树脂组合物。进而,可以在上述热固性树脂组合物表面贴合上述剥离片。上述热固性树脂组合物可以通过如下方法制作:将形成热固性树脂组合物的树脂组合物涂布在剥离片的剥离处理面或基材部上而形成树脂组合物后,进行基于加热的脱溶剂、固化,或者进行基于活性能量射线照射的固化,从而使该树脂组合物固化。需要说明的是,进行加热时,所形成的热固性树脂组合物预先设为在对光半导体元件进行密封时能够热固化的状态。作为树脂组合物的涂布手法,例如可列举出辊涂覆、丝网涂覆、凹版涂覆等。
使用上述热固性树脂组合物或上述光半导体装置密封用片,将上述热固性树脂组合物贴合在配置有光半导体元件的基板上并利用上述热固性树脂组合物对光半导体元件进行密封,由此能够得到光半导体装置。具体而言,首先,根据需要将剥离衬垫剥离而露出上述热固性树脂组合物。然后,在具有基板和配置在上述基板上的光半导体元件(优选为多个光半导体元件)的光学构件的、配置有光半导体元件的基板面上贴合热固性树脂组合物的露出面,在上述光学构件具备多个光半导体元件的情况下,进一步以热固性树脂组合物填充多个光半导体元件间的间隙的方式进行配置,从而一次性填埋多个光半导体元件。然后,将热固性树脂组合物加热而使其固化,对光半导体元件进行密封。如此操作,能够使用上述热固性树脂组合物或上述光半导体装置密封用片对光半导体元件进行密封。另外,也可以使用上述热固性树脂组合物或上述光半导体装置密封用片,通过在减压环境下贴合或者一边加压一边贴合而填埋光半导体元件。作为这样的方法,例如可列举出日本特开2016-29689号公报、日本特开平6-97268中公开的方法。
[光半导体装置]
可以使用上述热固性树脂组合物来制作光半导体装置。使用上述热固性树脂组合物制造的光半导体装置具备:基板、配置在上述基板上的光半导体元件和上述热固性树脂组合物固化而得到的固化物,所述固化物用于对上述光半导体元件进行密封。上述固化物为上述热固性树脂组合物热固化而得到的固化物,具体而言,具备上述热固性树脂组合物热固化而得到的固化密封层。
作为上述光半导体元件,例如可列举出蓝色发光二极管、绿色发光二极管、红色发光二极管、紫外线发光二极管等发光二极管(LED)。
上述光半导体装置中,上述热固性树脂组合物在将光半导体元件作为凸部、将多个光半导体元件间的间隙作为凹部时对凹凸的追随性优异、光半导体元件的填埋性优异,因此优选一次性对多个光半导体元件进行密封。
图2示出使用图1所示的光半导体元件密封用片1的光半导体装置的一个实施方式。图2所示的光半导体装置10具备:基板5、配置在基板5的一个面的多个光半导体元件6、以及用于对光半导体元件6进行密封的光半导体元件密封用片的固化物1’。光半导体元件密封用片的固化物1’是从光半导体元件密封用片1将剥离衬垫4剥离并形成固化密封层3’而得到的,所述固化密封层3’是使热固性树脂组合物3热固化而形成的。多个光半导体元件6一次性地被固化密封层3’密封。固化密封层3’追随由多个光半导体元件6形成的凹凸形状而与光半导体元件6和基板5密合,将光半导体元件6填埋。
上述光半导体装置如上所述,通过固化密封层对光半导体元件进行密封。上述热固性树脂组合物在热固化前具有充分的柔软性,从而凹凸追随性优异,充分地填埋光半导体元件,在热固化后将光半导体元件固定。另外,在热固化后不易发生基板的翘曲。因此,光半导体元件密合于固化密封层,光半导体元件的密封性优异。另外,上述热固性树脂组合物的热固化后的耐热性优异。因此,在将光半导体元件密封后,例如在图像显示装置发热时、在密封后供于回流焊工序时进行加热的情况下,固化密封层的形状也不易变化。进而,固化密封层的侧面的粘合性低,因此在平铺的状态下将邻接的光半导体装置彼此拉开时,能够容易地拉开,不易发生片的缺损、片对邻接的光半导体装置的附着。
上述光半导体装置可以为各个光半导体装置平铺而成的装置。即,上述光半导体装置可以是多个光半导体装置在平面方向上配置成瓷砖状而成的装置。
图3示出配置多个光半导体装置而制作的光半导体装置的一个实施方式。图3所示的光半导体装置20为多个光半导体装置10在纵向上为4个、在横向上为4个的共计16个在平面方向上配置(平铺)成瓷砖状而成的。在邻接的2个光半导体装置10间的边界20a,光半导体装置10彼此邻接,但它们能够容易地拉开,不易发生固化密封层3’侧面的缺损、固化密封层3’侧面处缺损的树脂从邻接的光半导体装置的一者向另一者的附着。
上述光半导体装置优选为液晶画面的背光,特别优选为整面直下型的背光。另外,可以通过将上述背光与显示面板组合而制成图像显示装置。上述光半导体装置为液晶画面的背光时的光半导体元件为LED元件。例如,上述背光中,在上述基板上层叠有用于向各LED元件输送发光控制信号的金属布线层。发出红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各色光的各LED元件在显示面板的基板上隔着金属布线层交替排列。金属布线层由铜等金属形成,其反射各LED元件的发光而降低图像的辨识性。另外,RGB的各色的各LED元件发出的光发生混色,对比度降低。
另外,上述光半导体装置优选为自发光型显示装置。另外,可以通过将上述自发光型显示装置与根据需要的显示面板组合而制成图像显示装置。上述光半导体装置为自发光型显示装置时的光半导体元件为LED元件。作为上述自发光型显示装置,可列举出有机电致发光(有机EL)显示装置、上述背光等。例如,在上述自发光型显示装置中,在上述基板上层叠有用于向各LED元件输送发光控制信号的金属布线层。发出红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各色光的各LED元件在基板上隔着金属布线层交替排列。金属布线层由铜等金属形成,其调整各LED元件的发光程度而显示各色。
上述热固性树脂组合物和上述光半导体元件密封用片能够用于可弯折使用的光半导体装置,例如具有可弯折的图像显示装置(柔性显示器)(特别是可折叠的图像显示装置(折叠式显示器))的光半导体装置。具体而言,能够用于可折叠的背光和可折叠的自发光型显示装置等。
上述热固性树脂组合物和上述光半导体元件密封用片的光半导体元件的密封性优异,因此在上述光半导体装置为迷你LED显示装置的情况和为微型LED显示装置的情况下均可优选使用。
[光半导体装置的制造方法]
上述光半导体装置例如可以通过具备下述工序的制造方法来制造:将上述光半导体元件密封用片贴合于设置在上述基板上的上述光半导体元件,利用上述热固性树脂组合物填埋上述光半导体元件的工序(填埋工序);对经过上述填埋工序而得到的具备上述基板、配置在上述基板上的光半导体元件、以及将上述光半导体元件密封的上述光半导体元件密封用片的层叠体进行加热,使上述热固性树脂组合物固化而得到上述固化物的工序(加热工序)。上述固化物为上述热固性树脂组合物热固化而得到的固化物,具体而言,具备上述热固性树脂组合物热固化而得到的固化密封层。
上述制造方法可以进一步具备对经过上述加热工序的上述层叠体进行切割而得到光半导体装置的工序(切割工序)。另外,上述制造方法可以进一步具备将上述切割工序中得到的多个光半导体装置以在平面方向上接触的方式进行排列的平铺工序。以下,适当参考图2所示的光半导体装置10和图3所示的光半导体装置20的制造方法进行说明。
(填埋工序)
上述填埋工序中,将上述光半导体元件密封用片贴合于配置有光半导体元件的基板,利用热固性树脂组合物对光半导体元件进行密封。上述填埋工序中,具体而言,如图4所示,将剥离了剥离衬垫4的光半导体元件密封用片1的热固性树脂组合物3以与基板5的配置有光半导体元件6的面相对的方式配置,将光半导体元件密封用片1贴合于基板5的配置有光半导体元件6的面,如图5所示地将光半导体元件6填埋至热固性树脂组合物3中。出于在切割工序中将端部切掉而使尺寸统一的目的,如图4所示,贴合中使用的基板5与图2所示的光半导体装置10中的基板5相比在平面方向上更宽地延伸,在基板5的端部附近未配置光半导体元件6。另外,贴合的光半导体元件密封用片1与贴合中使用的基板5相比在平面方向上更宽地延伸。即,在填埋工序中所贴合的光半导体元件密封用片1的与基板5相对的面的面积大于在填埋工序中所贴合的基板5的与光半导体元件密封用片1相对的面的面积。
上述贴合时的温度例如为室温~150℃的范围内。另外,上述贴合时可以进行减压或加压。通过减压、加压,能够抑制在热固性树脂组合物与基板或光半导体元件之间形成空隙。另外,上述填埋工序中,优选在减压下贴合光半导体元件密封用片,然后进行加压。减压时的压力例如为1~100Pa,减压时间例如为5~600秒。另外,加压时的压力例如为0.05~0.5MPa,减压时间例如为5~600秒。
(加热工序)
上述加热工序中,对在配置有上述光半导体元件的上述基板上贴合上述光半导体元件密封用片而得到的层叠体(例如上述填埋工序中得到的层叠体)进行加热而使上述热固性树脂组合物固化。上述加热工序中,具体而言,如图6所示,使热固性树脂组合物3固化而形成固化密封层3’,得到光半导体元件密封用片1的固化物1’。上述加热时的温度例如为80~200℃的范围内,加热时间例如为1分钟~24小时。
(切割工序)
上述切割工序中,对经过上述加热工序的层叠体进行切割。此处,在供于切割工序的层叠体中,光半导体元件密封用片的固化物1’和基板5如上所述,与最终得到的光半导体装置10相比在平面方向上更宽地延伸。并且,上述切割工序中,切割光半导体元件密封用片的固化物和基板的侧端部并去除。具体而言,在图7所示的虚线的位置进行切割,将侧端部去除。上述切割可以通过公知惯用的方法来进行,例如可以通过使用切割刀片的方法进行、利用激光照射来进行。如此操作,能够制造例如图2所示的光半导体装置10。
(平铺工序)
上述平铺工序中,将上述切割工序中得到的多个光半导体装置以在平面方向上接触的方式排列而平铺。如此操作,能够制造例如图3所示的光半导体装置20。对于平铺而得到的光半导体装置,光半导体元件的密封性优异,并且在将邻接的光半导体装置彼此拉开时,不易发生片的缺损、片对邻接的光半导体装置的附着。
实施例
以下举出实施例对本发明更详细地进行说明,但本发明不受这些实施例的任何限定。
实施例1
将丙烯酸系树脂(甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA):丙烯酸乙酯(EA):甲基丙烯酸丁酯(BMA)=40质量%:28质量%:32质量%、重均分子量4万)100质量份和二氧化硅填料(商品名“MEK-ST-40”、日产化学株式会社制)42质量份(固体成分换算)溶解于甲乙酮,制备固体成分浓度为20质量%的树脂组合物溶液1。
将上述树脂组合物溶液1涂布在剥离衬垫(经有机硅脱模处理且厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜形成的脱模处理薄膜)的脱模处理面上之后,在130℃下干燥2分钟,由此制作厚度(平均厚度)20μm的片状的热固性树脂组合物1。
实施例2
将丙烯酸系树脂(GMA:EA:BMA=7质量%:48质量%:45质量%、重均分子量25万)100质量份和二氧化硅填料(商品名“MEK-ST-40”、日产化学株式会社制)20质量份(固体成分换算)溶解于甲乙酮,制备固体成分浓度为20质量%的树脂组合物溶液2。
将上述树脂组合物溶液2涂布在剥离衬垫(经有机硅脱模处理且厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜形成的脱模处理薄膜)的脱模处理面上之后,在130℃下干燥2分钟,由此制作厚度(平均厚度)20μm的片状的热固性树脂组合物2。
实施例3
将丙烯酸系树脂(GMA:EA:BMA=32质量%:32质量%:36质量%、重均分子量4万)100质量份和丙烯酸系树脂(丙烯酸2-乙基己酯(EHA):甲基丙烯酸甲酯(MMA):甲基丙烯酸(MAA)=22质量%:63质量%:15质量%、重均分子量1万)55质量份溶解于甲乙酮,制备固体成分浓度为20质量%的树脂组合物溶液3。
将上述树脂组合物溶液3涂布在剥离衬垫(经有机硅脱模处理且厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜形成的脱模处理薄膜)的脱模处理面上之后,在130℃下干燥2分钟,由此制作厚度(平均厚度)20μm的片状的热固性树脂组合物3。
实施例4
将丙烯酸系树脂(GMA:EA:BMA=32质量%:32质量%:36质量%、重均分子量4万)100质量份、丙烯酸系树脂(EHA:MMA:MAA=22质量%:63质量%:15质量%、重均分子量1万)70质量份和丙烯酸系树脂(GMA:丙烯酸丁酯(BA)=18质量%:82质量%、重均分子量0.25万)40质量份溶解于甲乙酮,制备固体成分浓度为20质量%的树脂组合物溶液4。
将上述树脂组合物溶液4涂布在剥离衬垫(经有机硅脱模处理且厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜形成的脱模处理薄膜)的脱模处理面上之后,在130℃下干燥2分钟,由此制作厚度(平均厚度)20μm的片状的热固性树脂组合物4。
比较例1
将丙烯酸系树脂(GMA:EA:BMA=60质量%:18质量%:22质量%、重均分子量45万)100质量份、酚醛树脂(商品名“MEHC-7500”、明和化成株式会社制)55质量份、环氧树脂(商品名“EPPN501HY”、日本化药株式会社制)53质量份和二氧化硅填料(商品名“MEK-ST-40”、日产化学株式会社制)120质量份(固体成分换算)溶解于甲乙酮,制备固体成分浓度为20质量%的树脂组合物溶液5。
将上述树脂组合物溶液5涂布在剥离衬垫(经有机硅脱模处理且厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜形成的脱模处理薄膜)的脱模处理面上之后,在130℃下干燥2分钟,由此制作厚度(平均厚度)20μm的片状的热固性树脂组合物5。
比较例2
将丙烯酸系树脂(GMA:EA:BMA=3质量%:56质量%:31质量%、重均分子量45万)100质量份、酚醛树脂(商品名“MEHC-7500”、明和化成株式会社制)44质量份和环氧树脂(商品名“JER828”、三菱化学株式会社制)59质量份溶解于甲乙酮,制备固体成分浓度为20质量%的树脂组合物溶液6。
将上述树脂组合物溶液6涂布在剥离衬垫(经有机硅脱模处理且厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜形成的脱模处理薄膜)的脱模处理面上之后,在130℃下干燥2分钟,由此制作厚度(平均厚度)20μm的片状的热固性树脂组合物6。
比较例3
将丙烯酸系树脂(GMA:EA:BMA=60质量%:18质量%:22质量%、重均分子量45万)100质量份、酚醛树脂(商品名“MEHC-7500”、明和化成株式会社制)279质量份、环氧树脂(商品名“EPPN501HY”、日本化药株式会社制)287质量份和二氧化硅填料(商品名“SO-25R”、Admatechs Company Limited制)470质量份(固体成分换算)溶解于甲乙酮,制备固体成分浓度为20质量%的树脂组合物溶液7。
将上述树脂组合物溶液7涂布在剥离衬垫(经有机硅脱模处理且厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜形成的脱模处理薄膜)的脱模处理面上之后,在130℃下干燥2分钟,由此制作厚度(平均厚度)20μm的片状的热固性树脂组合物7。
<评价>
针对实施例和比较例中得到的热固性树脂组合物进行以下的评价。结果示于下表。
(1)140℃剪切损耗模量
将实施例和比较例中得到的热固性树脂组合物层叠,制作厚度约300μm的热固性树脂组合物的层叠体并冲裁成φ8mm的圆柱状,作为测定样品。使用流变仪(商品名“HAAKEMARSIII Reometer”、Thermo SCIENTIFIC公司制),以剪切模式在频率1Hz的条件下、在80~160℃的范围以升温速度5℃/分钟对上述测定样品进行测定,算出140℃下的剪切损耗模量。
(2)25℃拉伸储能模量
用切割刀从实施例和比较例中得到的热固性树脂组合物切出宽10mm×长40mm的条状,作为测定样品。使用固体粘弹性测定装置(商品名“RSAIII”、Rheometric Scientific公司制),以拉伸模式在频率1Hz、卡盘间距离22.5mm的条件下、在-30~250℃的范围以升温速度5℃/分钟对上述测定样品进行测定,测定动态储能模量,算出25℃下的拉伸储能模量。
(3)固化后的150℃拉伸储能模量
将实施例和比较例中得到的热固性树脂组合物重叠至在60℃的条件下厚度为200μm,用切割刀切出长40mm×宽10mm的条状,然后以150℃加热1小时使其固化,将其作为测定样品。使用固体粘弹性测定装置(商品名“RSAIII”、Rheometric Scientific公司制),以拉伸模式在卡盘间距离22.5mm、频率1Hz的条件下、在-30~250℃的范围以升温速度5℃/分钟对上述测定样品进行测定,测定动态储能模量,算出150℃下的拉伸储能模量。
(4)固化后的玻璃化转变温度和tanδ
将实施例和比较例中得到的热固性树脂组合物重叠至在60℃的条件下厚度为300μm,接着切出长30mm×宽10mm的条状的测定片。接着,使用动态粘弹性测定装置(商品名“RSAIII”、Rheometric Scientific公司制),在卡盘间距离22.5mm、频率1Hz的条件下、在-30~250℃的范围以升温速度5℃/分钟测定储能模量和损耗模量,根据tanδ的峰值算出玻璃化转变温度。另外,将该峰值作为玻璃化转变温度的tanδ来获得。
(5)透光率(固化前)
针对实施例和比较例中得到的热固性树脂组合物,同样地另行制作厚度50μm的样品,作为测定样品。然后,使用紫外可见近红外分光光度计(商品名“V-670DS”、日本分光株式会社制)和积分球单元,测定300~2000nm的波长区域中的总透光率光谱,从得到的光谱中读取波长400nm下的透过率。
(6)透光率(固化后)
针对实施例和比较例中得到的热固性树脂组合物,同样地另行制作厚度50μm的样品,然后在150℃下加热1小时使其固化,进而在125℃下保管1000小时,将其作为测定样品。然后,使用紫外可见近红外分光光度计(商品名“V-670DS”、日本分光株式会社制)和积分球单元,测定300~2000nm的波长区域中的总透光率光谱,从得到的光谱中读取波长400nm下的透过率。
(7)雾度值
针对实施例和比较例中得到的热固性树脂组合物,同样地另行制作厚度50μm的样品,然后在150℃下加热1小时使其固化,进而在125℃下保管1000小时,将其作为测定样品。然后,安装在浊度计(商品名“NDHG2000”、日本电色工业株式会社制)的试样室中,使用光源D65测定雾度值。
(8)肖氏D硬度
将实施例和比较例中得到的热固性树脂组合物层叠而制作厚度3mm的热固性树脂组合物的层叠体,在150℃下加热1小时,然后在175℃下加热1小时使其热固化,制作测定样品。然后,用硬度计的D型压头测定肖氏D硬度。
(9)翘曲量
将实施例和比较例中得到的热固性树脂组合物贴合于厚度100μm的晶圆,在150℃下加热1小时使其固化,制作测定样品。然后,将热固化前的晶圆的翘曲设为0mm,测定将上述热固性树脂组合物热固化时的晶圆的翘曲量。
(10)填埋性
将实施例和比较例中得到的热固性树脂组合物以温度80℃、压力0.3MPa、以及贴合速度10mm/秒的条件贴合于10mm×10mm×200μm的镜面芯片(Mirror chip),然后,使用芯片接合机(商品名“Diebonder SPA-300”、株式会社新川制),以载台温度140℃、芯片接合载荷0.2MPa、以及芯片接合时间2秒的条件接合于表面凹凸10μm的BGA基板。然后,使用超声图像装置(商品名“FineSAT III”、Hitachi Power Solutions Co.,Ltd.制)观察热固性树脂组合物与基板之间的空隙。使用二值化软件“WinRoof ver.5.6”算出空隙在观察图像中所占的面积。另外,利用光学显微镜测定从芯片溢出的热固性树脂组合物的距离。并且,按照以下基准对填埋性进行评价。
○:空隙所占的面积相对于热固性树脂组合物的表面积低于10%,且最大的溢出量低于100μm
×:空隙所占的面积相对于热固性树脂组合物的表面积为10%以上,或最大的溢出量为100μm以上
(11)切割评价
针对实施例和比较例中得到的热固性树脂组合物,利用手动辊对基板(商品名“无铅通用基板ICB93SGPBF”、SUNHAYATO公司制)的图案面贴合将剥离衬垫剥离而露出的热固性树脂组合物面整面,制作试验样品。需要说明的是,热固性树脂组合物的贴合面积大于所贴合的基板的面积。贴合在温度22℃、湿度50%的环境下以不混入气泡的方式进行。然后,在150℃下加热1小时,使热固性树脂组合物固化。
热固化后,在试验样品的未粘贴热固性树脂组合物的一侧、即基板表面粘贴切割带(商品名“NBD-5172K”、日东电工株式会社制)。在切割带的粘合剂面粘贴有用于进行切割的切割环。粘贴后,在遮光下和温度22℃的环境下放置30分钟。然后,按照下述切割条件,针对试验样品与切割带的层叠体,在从基板的侧端起朝向内侧为5mm的位置进行刀片切割。
<切割条件>
切割装置:商品名“DFD-6450”、DISCO公司制
切割方式:单切割
切割速度:30mm/秒
切割刀片:商品名“P1A861 SDC400N75BR597”、DISCO公司制
切割刀片转速:30000rpm
刀片高度:85μm
水量:1.5L/分钟
切割间隔:10mm
1次切割的距离:试验样品的总长的量
需要说明的是,关于切割中使用的刀片,使用按照以下方法进行了修整切割的刀片。
在切割带(商品名“NBD-7163K”、日东电工株式会社制)的粘合剂层上粘贴切割环和板(商品名“DRESSER BOARD BGCA0172”、DISCO公司制),制作处理用的工件。接着,按照下述修整切割条件对得到的工件进行切割,得到上述刀片切割用的刀片。
<修整切割条件>
切割装置:制品名“DFD-6450”、DISCO公司制
切割方式:单切割
切割速度:55mm/秒
切割刀片:商品名“P1A861 SDC400N75BR597”(新品)、DISCO公司制
切割刀片转速:35000rpm
刀片高度:500μm
水量:1.5L/分钟
1次切割的距离:板的总长
切割间隔:每隔1mm
切割次数:100次
然后,对通过刀片切割而切断成条状的、试验样品与基板的层叠体的切割面进行确认,确认有无黏腻。将确认到黏腻的样品评价为“×”。将未确认到的样品评价为“○”。
[表1]
(表1)
如表1所示,本发明的热固性树脂组合物(实施例)的晶圆的翘曲量小,评价为密封性优异。另外,耐热性优异,评价为切割性良好。另一方面,热固性树脂组合物的固化后的150℃拉伸储能模量E’小的情况下、或者固化前的25℃拉伸储能模量E’小的情况下(比较例2),评价为切割性差,可设想平铺时由于邻接的侧面的黏腻而导致光半导体装置的侧面彼此的密合性变高。另外,热固性树脂组合物的固化后的150℃拉伸储能模量E’大的情况下、或者固化前的25℃拉伸储能模量E’大的情况下(比较例1、3),晶圆的翘曲量大,评价为光半导体元件的密封性差。
Claims (13)
1.一种热固性树脂组合物,其是用于对配置在基板上的1个以上的光半导体元件进行密封的片状的热固性树脂组合物,
所述热固性树脂组合物的固化后的150℃拉伸储能模量E’为0.1~10MPa。
2.根据权利要求1所述的热固性树脂组合物,其固化后的玻璃化转变温度为20~100℃。
3.根据权利要求1或2所述的热固性树脂组合物,其固化后的玻璃化转变温度下的tanδ为0.7~1.5。
4.一种热固性树脂组合物,其是用于对配置在基板上的1个以上的光半导体元件进行密封的片状的热固性树脂组合物,
所述热固性树脂组合物的25℃拉伸储能模量E’为10~1500MPa。
5.根据权利要求4所述的热固性树脂组合物,其140℃剪切损耗模量G”为1~20KPa。
6.根据权利要求1或4所述的热固性树脂组合物,其含有丙烯酸系树脂和无机颗粒。
7.根据权利要求1或4所述的热固性树脂组合物,其热固化后的雾度值为1.0%以下。
8.根据权利要求1或4所述的热固性树脂组合物,其固化后的透光率相对于固化前的透光率之比[固化后/固化前]为0.95以上。
9.一种光半导体装置,其具备:基板、配置在所述基板上的光半导体元件、以及权利要求1~8中任一项所述的热固性树脂组合物固化而得到的固化物,所述固化物用于对所述光半导体元件进行密封。
10.根据权利要求9所述的光半导体装置,其为液晶画面的背光。
11.一种图像显示装置,其具备权利要求10所述的背光和显示面板。
12.根据权利要求9所述的光半导体装置,其为自发光型显示装置。
13.一种图像显示装置,其具备权利要求12所述的自发光型显示装置。
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