CN1288749C - 封装光半导体元件的树脂，含该封装元件的设备及其制法 - Google Patents

封装光半导体元件的树脂，含该封装元件的设备及其制法 Download PDF

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Abstract

用于光半导体元件的封装的树脂，它包括具有特定结构的聚碳化二亚胺；包括用该树脂封装的光半导体元件的一种光半导体设备；和生产光半导体设备的方法，它包括将树脂放置在光半导体元件上和加热该树脂的两个步骤。该树脂能够使光半导体元件保持高亮度，当它是发光元件时，和保持高的光检测敏感性，当它是光检测器时，并能够使光半导体元件容易地封装。

Description

封装光半导体元件的树脂， 含该封装元件的设备及其制法
本发明的领域
本发明涉及用于光半导体元件封装的树脂，包括用树脂封装的光半导体元件的光半导体设备，和生产该设备的方法。
相关技术的叙述
包括环氧树脂(封装用树脂)，如双酚A环氧树脂或脂环族环氧树脂，和酸酐硬化剂混合的环氧树脂组合物迄今一般用作光半导体元件如发光元件和光检测器的封装材料。这是因为该封装材料应该在透明度，耐湿性，和耐热性上是优异的。通过用该环氧树脂组合物封装的光半导体元件所生产的各种光半导体设备已知描述于，例如，JP-A-11-168235(3页，图1)和JP-A-2000-49387(3页，图1)。
发光元件的折射指数通常是大约2-5，而用于封装的环氧树脂的折射指数是大约1.5。因此，在该元件和该树脂之间有折射指数的差异。
因为该差异，在包括用环氧树脂封装的发光元件的普通光半导体设备(发光二极管)中，光反射发生在发光元件和封装用树脂之间的界面上。因此，所发出的光效率因此下降，导致减低的亮度。随着在发光元件和封装用树脂之间的折射指数的差异变大，亮度降低的程度会提高。
此外，对于光检测器，在光检测器和封装用树脂之间的折射指数的大差异会降低光检测敏感性。
光半导体元件用环氧树脂的封装一般使用利用液体树脂的灌封(potting)方法或液体树脂的传递模塑(transfer molding)方法。然而，这些封装技术需要模具和大的装置。由传递模塑法的该封装进一步面临一个问题，即，在树脂封装部分(encapsulation parts)以外的部分(parts)中需要过量的树脂。
本发明概述
本发明的一个目的是提供用于光半导体元件封装的树脂，用它封装的光半导体元件能够在制得后保持较高的亮度(当该元件是发光元件时)和保持较高的光检测敏感性(当它是光检测器时)，与普通的封装光半导体元件相比，并且该树脂可使光半导体元件很容易地被封装且是高度有益的。
本发明的另一个目的是提供包括用树脂封装的光半导体元件的、具有优异性能的光半导体设备。
本发明的再另一个目的是提供高效生产该设备的方法。
用于本发明的光半导体元件的封装的该树脂包括由下式(1)表示的聚碳化二亚胺：
         R1-N＝C＝N-(-R-N＝C＝N-)n-R1       (1)
其中R表示二异氰酸酯残基，R1表示单异氰酸酯残基，和n是1到100的整数。
根据本发明的光半导体设备包括用专门用于光半导体元件的封装的树脂或该树脂的片材封装的光半导体元件。
根据本发明的生产光半导体设备的方法包括放置用于光半导体元件的封装的树脂或该树脂片或该树脂的片材，和然后加热该树脂或树脂片的两个步骤
附图的简述
图1是说明本发明的光半导体设备的一个实施方案的截面视图。
图2是说明本发明的光半导体设备的另一个实施方案的截面视图。
图3是说明本发明的光半导体设备的再另一个实施方案的截面视图。
在附图中：
1电路图
2基板
3发光元件
4反射层
5凸点
6填缝树脂层
7树脂封装剂
8树脂封装剂
9基板
10安装部件
11引线框架
12引线框架
13发光元件
14导电糊膏
15电线
16外树脂层
17内树脂层
本发明的详细说明
下面详细描述本发明。
本发明的用于光半导体元件的封装的树脂(以下简称“封装用树脂”)包括由上述通式(1)表示的聚碳化二亚胺。光半导体元件的封装是通过用封装用树脂覆盖光半导体元件和固化该树脂来实现。通过固化该封装用树脂所获得的固化树脂具有比广泛用作封装用树脂的普通环氧树脂更高的折射指数。在该固化树脂和光半导体元件之间的折射指数的差异因此能够是较小的。因此，与普通的封装用树脂相比，本发明的封装用树脂能够使该封装的光半导体元件保持高的亮度或高的光检测敏感性。
封装用树脂能够以例如片形使用。对于该片形树脂，光半导体元件能够容易地被封装而不需要迄今仍然需要的模具或大的装置。另外，因为该片材刚好以足以封装的必要量进行使用，故可以避免材料的浪费。从有利性考虑，该片形树脂因此是高度优异的。
构成该封装用树脂的聚碳化二亚胺是通过让一种或多种二异氰酸酯进行缩合反应和然后用单异氰酸酯封闭该聚合物的末端来获得的。
在通式(1)中，R表示用作起始原料的二异氰酸酯的残基和R1表示用作另一种起始原料的单异氰酸酯的残基。符号n是1-100的整数。
用作起始原料的该二异氰酸酯和单异氰酸酯可以是芳族的或脂肪族的。该二异氰酸酯和该单异氰酸酯各自可以由一种或多种芳族异氰酸酯单独或一种或多种脂肪族异氰酸酯单独组成，或可以包括芳族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯的结合物。为了使封装用树脂得到具有较高折射指数的固化树脂，优选使用芳族异氰酸酯。即，优选的是，二异氰酸酯和单异氰酸酯中的至少任何一种应该包括芳族异氰酸酯或由一种或多种芳族异氰酸酯组成，或二异氰酸酯和单异氰酸酯中的每一种应该由一种或多种芳族异氰酸酯组成。这些当中，其中二异氰酸酯包括脂肪族异氰酸酯和芳族异氰酸酯的结合物以及单异氰酸酯由一种或多种芳族异氰酸酯组成的实施方案是更优选的。其中二异氰酸酯和单异氰酸酯各自由一种或多种芳族异氰酸酯组成的实施方案是特别优选的。
用于本发明的二异氰酸酯的例子包括六亚甲基二异氰酸酯，十二亚甲基二异氰酸酯，2，2，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯，4，4′-二氯己基甲烷二异氰酸酯，亚二甲苯基二异氰酸酯，四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯，异氟尔酮二异氰酸酯，环己基二异氰酸酯，赖氨酸二异氰酸酯，甲基环已烷2，4′-二异氰酸酯，4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯，4，4′-二苯醚二异氰酸酯，2，6-甲苯二异氰酸酯，2，4-甲苯二异氰酸酯，萘二异氰酸酯，1-甲氧基苯基-2，4-二异氰酸酯，3，3′-二甲氧基-4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯，4，4′-二苯醚二异氰酸酯，3，3′-二甲基-4，4′-二苯醚二异氰酸酯，2，2-双[4-(4-异氰酸根苯氧基)苯基]六氟丙烷，和2，2-双[4-(4-异氰酸根苯氧基)苯基]丙烷。
为了使封装用树脂得到具有高折射指数的固化树脂并且容易控制，优选使用选自甲苯二异氰酸酯，4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯，和萘二异氰酸酯中的至少一种。萘二异氰酸酯是更优选使用的。
这些二异氰酸酯能够单独使用或作为它们当中的两种或多种的混合物来使用。
用作起始原料的一种或多种二异氰酸酯优选包括一种或多种芳族二异氰酸酯，其含量优选是10mol％或10mol％以上(上限，100mol％)/每mol的全部二异氰酸酯。这些二异氰酸酯令人想望地是以上作为优选的例子举例的二异氰酸酯。
用于本发明中的单异氰酸酯的例子包括环己基异氰酸酯，苯基异氰酸酯，对-硝基苯基异氰酸酯，对-和间-甲苯基异氰酸酯，对-甲酰基苯基异氰酸酯，对-异丙基苯基异氰酸酯，和1-萘基异氰酸酯。
优选的单异氰酸酯是芳族单异氰酸酯，因为芳族单异氰酸酯不会彼此反应以及聚碳化二亚胺用该单异氰酸酯的末端封闭可以高效地进行。更优选使用1-萘基异氰酸酯。
这些单异氰酸酯能够单独使用或作为它们当中的两种或多种的混合物来使用。
[用于末端封闭的单异氰酸酯的量优选是在1-10mol/每100mol的所用二异氰酸酯成分。单异氰酸酯成分以1mol或1mol以上/每100mol的二异氰酸酯成分的用量使用对于下列理由来说是优选的。如此获得的聚碳化二亚胺被防止具有太高的分子量或经历交联反应。因此，该聚碳化二亚胺溶液，例如，既没有粘度提高，也没有固化，还没有贮存稳定性的下降。单异氰酸酯成分以10mol或10mol以下/每100mol二异氰酸酯成分的用量的使用是优选的，因为聚碳化二亚胺溶液具有中等粘度并且能够令人满意地从它形成膜，例如通过在薄膜形成中施涂和干燥该溶液。当聚碳化二亚胺的末端是以用量在按照相对于二异氰酸酯成分量而言的用量的上述范围内的单异氰酸酯来封闭时，则该聚碳化二亚胺的溶液具有尤其高的贮存稳定性。
该聚碳化二亚胺能够通过在给定的溶剂中在用于碳化二亚胺形成的催化剂存在下由缩合反应将作为起始原料的一种或多种二异氰酸酯转化成碳化二亚胺和用单异氰酸酯封闭所产生的碳化二亚胺聚合物的末端来生产。
该二异氰酸酯缩合反应一般是在0-150℃，优选10-120℃的温度下进行的。
当脂肪族二异氰酸酯和芳族二异氰酸酯联合用作起始原料二异氰酸酯时，优选的是在低温下让二异氰酸酯进行反应。反应温度优选是0-50℃，更优选10-40℃。在这一范围内的反应温度的使用是优选的，因为脂肪族二异氰酸酯与芳族二异氰酸酯的缩合反应能够充分地进行。
当在反应混合物中存在的过量芳族二异氰酸酯希望进一步与从脂肪族二异氰酸酯和芳族二异氰酸酯形成的聚碳化二亚胺反应时，该反应温度优选是40-150℃，更优选50-120℃。只要该反应温度是在这一范围内，任何所需的溶剂可顺利地用于进行该反应。该反应温度范围因此是优选的。
在反应混合物中二异氰酸酯浓度优选是5-80wt％。只要二异氰酸酯浓度是在这一范围，碳化二亚胺形成能够充分地进行和反应控制变得更容易。该二异氰酸酯浓度范围因此是优选的。
用单异氰酸酯的末端封闭是通过在从二异氰酸酯形成碳化二亚胺的初始、中间或最终阶段中或在整个碳化二亚胺形成过程中向反应混合物添加单异氰酸酯来实现的。该单异氰酸酯优选是芳族单异氰酸酯。
任何普通的磷化合物催化剂能够有利地用作碳化二亚胺形成的催化剂。催化剂的例子包括phospholene(磷杂呋喃)氧化物，如1-苯基-2-phospholene 1-氧化物，3-甲基-2-phospholene 1-氧化物，1-乙基-2-phospholene 1-氧化物，3-甲基-1-苯基-2-phospholene 1-氧化物，和这些的3-phospholene异构体。
用于生产聚碳化二亚胺的溶剂(有机溶剂)是普通的溶剂。溶剂的例子包括卤代烃类如四氯乙烯，1，2-二氯乙烷或氯仿，酮溶剂如丙酮，甲基乙基酮，甲基异丁基酮或环己酮，环醚溶剂如四氢呋喃或二恶烷，和芳族烃溶剂如甲苯或二甲苯。这些溶剂能够单独使用或作为它们当中的两种或多种的混合物来使用。这些溶剂也可用于溶解所获得的聚碳化二亚胺。
该反应的终点能够通过红外光谱学分析(IR分析)，从归属于碳化二亚胺结构(N＝C＝N)(2,140cm-1)的吸收的出现和归属于异氰酸酯(2,280cm-1)的吸收的消失来确定。
在碳化二亚胺形成反应的完成后，聚碳化二亚胺通常是以溶液形式获得。然而，所获得的溶液可以倾倒在不良溶剂如甲醇，乙醇，异丙醇或己烷中以沉淀出该聚碳化二亚胺和除去该未反应的单体和该催化剂。
为了制备已经作为沉淀物回收的聚碳化二亚胺的溶液，该沉淀物按给定的方式洗涤和干燥和然后再次溶于有机溶剂中。通过进行该操作，该聚碳化二亚胺溶液能够具有改进的贮存稳定性。
当聚碳化二亚胺溶液包含副产物时，溶液可以通过例如用合适的吸附剂吸附性地除去副产物来提纯。吸附剂的例子包括氧化铝凝胶，硅胶，活性炭，沸石，活化氧化镁，活性矾土，漂白土(Fuller’s earth)，活性粘土，和分子筛碳。这些吸附剂能够单独使用或作为它们当中的两种或多种的结合物来使用。
根据上述方法，获得了根据本发明的聚碳化二亚胺。为了使封装用树脂得到具有较高折射指数的固化树脂，该聚碳化二亚胺优选是这样的一种，其中主链结构是由芳族和脂肪族二异氰酸酯构成和该末端已经被芳族单异氰酸酯所封闭。更优选的聚碳化二亚胺是这样的一种，其中主链结构是由一种或多种芳族二异氰酸酯构成和末端已经被芳族单异氰酸酯所封闭。
具体地说，该聚碳化二亚胺优选是这样的一种，其中在通式(1)中用R表示的二异氰酸酯残基的10mol％或10mol％以上(上限：100mol％)是一种或多种芳族二异氰酸酯的残基和在通式(1)中用R1表示的单异氰酸酯残基是一种或多种芳族单异氰酸酯的残基。芳族二异氰酸酯残基优选是选自甲苯二异氰酸酯，4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯，和萘二异氰酸酯中的至少一种的残基，和更优选是萘二异氰酸酯残基。该芳族单异氰酸酯残基优选是1-萘基异氰酸酯残基。
光半导体元件的封装是通过用本发明的封装用树脂覆盖光半导体元件和固化该树脂来实现。从封装用树脂获得的固化树脂的折射指数优选是1.70或1.70以上，更优选1.70-1.85。这一折射指数能够通过在下面所述的实施例1中描述的方法来测量。固化树脂的折射指数能够通过合适地选择构成该封装用树脂的聚碳化二亚胺的组分的类型和量，等等，来调节到合适的值。
封装用树脂的凝胶化时间没有特别地限制。然而，在150℃下测量的它的凝胶化时间优选是0.1-5分钟，更优选0.1-1分钟。通过在100-225℃下加热3-300分钟固化该封装用树脂所获得的固化树脂的线性膨胀系数没有特别地限制。然而，它的线性膨胀系数优选是7×10-6到1×10-4，更优选1.2×10-5到6×10-5。当该封装用树脂具有已调节到在该范围内的值的胶凝化时间时，模塑加工的效率得到改进。特别地，固化时间的减少是可能的。当该固化树脂具有被调节到该范围内的数值的线性膨胀系数时，该固化树脂和该光半导体元件能够防止产生应力诱导的缺陷如裂纹。凝胶化时间是由常规方法在加热板上测量的。该线性膨胀系数是由热力学分析(TMA)测定的。
该封装用树脂能够通过例如下列方法来成形为片材。聚碳化二亚胺的溶液通过已知的技术如浇铸、旋涂或辊涂被形成具有合适厚度的膜。所形成的膜(片)通常在为了除去溶剂所需的温度下干燥。即，膜是在调节到优选20-350℃，更优选50-200℃的温度下干燥，因此干燥该膜但不引起固化反应发生。在20℃或20℃以上的干燥温度是优选的，因为在该温度下通过干燥获得的片材不含残余溶剂和具有高可靠性。另一方面，在350℃或350℃以下的干燥温度是优选的，因为该片能够充分地干燥，同时防止热固化。干燥时间优选是0.5-10分钟，更优选0.5-3分钟。从使用方便性考虑，封装用树脂片的厚度优选是25-500μm，更优选50-300μm。
包括用上述封装用树脂所封装的光半导体元件的本发明光半导体设备的例子包括诸如在图1-3中所示的设备之类的光半导体设备(发光二极管)。该光半导体设备和用于生产该设备的工艺将在下面参考作为例子的这些光半导体设备进行说明。
在图1和2中示出的光半导体设备是设备例子，其中封装用树脂片的使用就适合于发光元件封装。另一方面，在图3中示出的光半导体设备是设备例子，其中封装用树脂的溶液的使用是合适的。
在图1中示出的光半导体设备包括具有所给出的电路图形1的基板2和布置在该基板2上的发光元件3。包括金属例如金的镀层的反射层4已经在发光元件3的整个下表面形成。该发光元件3已经通过倒装片压焊法由金或焊接剂凸点5实现电连接于基板2的电路图形1上。该设备进一步具有绝热填缝树脂层6，它紧密地填充在发光元件3的电极之间的空间。所使用的芯片下填充的树脂是，例如，环氧树脂或本发明的封装用树脂。此外，该发光元件3已经整体上封装和用树脂封装剂7加以保护。该树脂封装剂7对应于从本发明的封装用树脂片形成的固化树脂。
另一方面，在图2中示出的光半导体设备是所谓的发光二极管阵列，它包括封装在树脂封装剂8中的发光元件，该包封发光元件是作为组成单元排列在基板9上，各自由图1中所示的光半导体设备组成。在该图中，树脂封装剂8对应于从本发明的封装用树脂片形成的固化树脂。在图2中，在图1中示出的光半导体设备的组成单元是由虚线表示。
在图1和2中示出的光半导体设备能够，例如，根据描述在JP-A-11-168235中的生产光半导体设备的工艺来生产。在该文件中描述的生产光半导体设备的这些工艺中，一种或多种发光元件被封装在从常用的封装用树脂如环氧树脂形成的树脂封装剂7和8中。然而，在本发明中，光学元件用本发明的封装用树脂来封装。
用本发明的封装用树脂片布置在基板上的一个或多个发光元件的封装能够通过，例如，在元件上放置尺寸足以覆盖该元件并适合于该元件的形状的封装用树脂片和然后加热和加压-粘结该树脂片来进行。该加热/加压-粘合能够，例如，在这样的条件下进行：该树脂片在180-220℃的温度下，在大约0.2MPa或0.2MPa以下的加压处理下加热大约40秒，然后进一步在大约120-180℃下加热约1小时。该封装用树脂片能够通过这一加热/加压-粘结来固化。结果，其中发光元件已经封装在固化树脂中的光半导体设备是作为最终产品被获得。
在如此生产的光半导体设备中，包括从本发明的封装用树脂形成的固化树脂的树脂封装剂具有比从普通封装用树脂如环氧树脂形成的树脂封装剂更高的折射指数。因此，在树脂封装剂和各发光元件之间的折射指数的差异(绝对值)是小的。因此，与普通的元件相比，本发光元件的亮度被维持在高水平。
在图3中示出的光半导体设备具有一对导电性构件，该构件包括一个在其上端有安装部件(安装构件)10的引线框架11和一个引线框架12；和该设备进一步具有布置在安装部件10上的发光元件13。该发光元件13用导电糊膏14粘结到安装部件10上并用该导电糊膏14实现电连接到引线框架11上。该发光元件13通过用电线15连接而进一步被连接到该引线框架12。该发光元件13被封装在由环氧树脂形成的外树脂层16内并用它来保护；排除(excluding)其内部的安装部件10被嵌入该树脂层16内。该树脂层16也可用作透镜。在该安装部件10内部填充了内树脂层17，该发光元件13已经封装在其中。这一内树脂层17对应于从本发明的封装用树脂片形成的固化树脂。
在图3中示出的光半导体设备能够，例如，根据描述在JP-A-2000-49387中的生产光半导体设备的工艺来生产。在该文件中描述的生产光半导体设备的工艺中，该发光元件13被封装在从树脂形成的内树脂层17内，该树脂是通过例如间-亚二甲苯基二异氰酸酯与4-巯基甲基-3，6-二硫杂-1，8-辛烷二硫醇反应来获得。然而，在本发明中，本发明的封装用树脂用于封装发光元件13。
发光元件用本发明的封装用树脂的封装能够通过，例如，将封装用树脂的溶液滴加在被安装在安装部件10上的发光元件13上(灌注)，从而将树脂置于元件13上和然后加热和固化该树脂来实现。该加热能够，例如，在这样的条件下进行：该树脂片在180-220℃的温度下加热大约40秒，和然后进一步在120-180℃下加热约1小时。随后，该发光元件13被封装在外树脂层16中。结果，获得了作为最终产品的光半导体设备。
在如此生产的光半导体设备中，在发光元件和内树脂层之间的折射指数的差异小于当发光元件直接封装在由环氧树脂形成的外树脂层中时的所述差异。另外，在内树脂层和外树脂层之间的折射指数的差异(绝对值)也是小的。因为这些之故，由发光元件发射的光能够在它从外树脂层的表面释放出来之前具有减低的总反射率。结果，发光元件的亮度被维持在高的水平。
发光元件的例子包括GaAlAs(红色)，AlInGaP(黄色和绿色)，InGaN(黄色，绿色，蓝色，和紫色)，GaP(绿色)，和SiC(蓝色)。
本发明的光半导体设备是通过上述方法来获得。因此，本发明，在它的一个方面，提供生产本发明的光半导体设备的方法，该方法包括将本发明的封装用树脂或封装用树脂片放置在光半导体元件上和加热该树脂或树脂片的步骤。
本发明的光半导体设备在例如发光元件的亮度上是优异的，与普通的光半导体设备相比。此外，根据用于本发明的光半导体设备生产的方法，本发明的光半导体设备能够高效地生产。
下面参考以下实施例来更详细地解释本发明，但是本发明不应该被认为限于以下实施例。
在以下实施例中，全部合成反应是在氮气流中进行的。IR分析是用FT/IR-230(由JEOL Ltd.制造)来进行。
实施例1
按以下方式来生产聚碳化二亚胺。29.89g(171.6mmol)的甲苯二异氰酸酯(异构体混合物；T-80，由Mitsui-Takeda Chemical制造)，94.48g(377.52mmol)的4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯，64.92g(308.88mmol)的萘二异氰酸酯，和184.59g的甲苯被引入到装有搅拌器，滴液漏斗，回流冷凝器和温度计的500ml四颈烧瓶中，和进行混合。
8.71g(51.48mmol)的1-萘基异氰酸酯和0.82g(4.28mmol)的3-甲基-1-苯基-2-phospholene 2-氧化物被加入到烧瓶中。所形成的混合物在搅拌下被加热至100℃和然后维持2小时。
反应的进程由IR分析来确定。具体地说，跟踪由归属于异氰酸酯的N-C-O伸缩振动(2,2840cm-1)的吸收的量的下降和归属于碳化二亚胺的N＝C＝N伸缩振动(2,140cm-1)的吸收的量的增加。在各反应的结束点由IR分析确定之后，反应混合物冷却到室温。因此，获得了聚碳化二亚胺溶液，即，封装用树脂的溶液。在这一聚碳化二亚胺中，100mol％的二异氰酸酯残基是芳族二异氰酸酯残基。这一聚碳化二亚胺是由上述通式(1)表示，其中n是在15-77的范围。
如此获得的封装用树脂溶液被施涂于由用脱模剂(氟化硅氧烷)处理过的聚(对苯二甲酸乙二酯)膜制成的分隔片(厚度：50μm)(由Toray Industries，Inc.制造)上。该涂层在130℃下加热1分钟，然后在150℃下加热1分钟。分隔片被揭去，获得封装用树脂片(片厚度：50μm)。
封装用树脂片被切成1cm×2cm的尺寸。所获得的树脂片通过在200℃下加热40秒和然后在150℃下加热1小时来固化。所获得的固化树脂用多波长阿贝折光仪(DR-M4，由ATAGO制造)在25℃和589nm的波长下检测折射指数。固化树脂的折射指数被测得是1.748。当固化条件被改变为在150℃固化该树脂达1小时时，则如此获得的固化树脂具有相同的折射指数。
实施例2
按以下方式来生产聚碳化二亚胺。89.01g(355.68mmol)的4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯，24.92g(118.56mmol)的萘二异氰酸酯，44.87g(266.76mmol)的六亚甲基二异氰酸酯，和216.56g的甲苯被引入到装有搅拌器，滴液漏斗，回流冷凝器和温度计的500ml四颈烧瓶中，和进行混合。
7.52g(44.46mmol)的1-萘基异氰酸酯和0.71g(3.705mmol)的3-甲基-1-苯基-2-phospholene 2-氧化物被加入到烧瓶中。所形成的混合物在25℃下搅拌3小时，随后在搅拌下被加热至100℃，和然后维持2小时。
在按照与实施例1中同样的方式由IR分析确定各反应的结束点之后，反应混合物冷却到室温。因此，获得了聚碳化二亚胺溶液，即，封装用树脂的溶液。在这一聚碳化二亚胺中，64mol％的二异氰酸酯残基是芳族二异氰酸酯残基。这一聚碳化二亚胺是由上述通式(1)表示，其中n是在15-77的范围。
按照与实施例1中同样的方式，封装用树脂溶液用于获得封装用树脂片(片厚度：50μm)。
按照与实施例1中同样的方式，从封装用树脂片获得的固化树脂被检测折射指数。结果，固化树脂的折射指数被测得是1.725。
实施例3到8
在实施例1和2中获得的封装用树脂片用于封装发光元件，据此生产出具有与图1中所示相同的结构的发光二极管(实施例3和4)和具有与图2中所示相同的结构的发光二极管阵列(实施例5和6)。该发光二极管阵列各自具有十个发光元件。
发射蓝光的InGaN元件用作发光元件。在为了封装的加热/加压-粘结中，各树脂片在0.4MPa的压力，200℃的温度，和40秒的时间的这些条件下加热，然后进一步在大气压力，150℃的温度和1小时的时间的这些条件下加热。
在实施例1和2中获得的封装用树脂溶液(该溶液用于形成薄膜)各自用于通过灌注来封装发光元件(在200℃下干燥40秒和随后在150℃下固化1小时)。其后，该封装元件进一步用环氧树脂(NT-8500，由Nitto Denko Corporation制造)(在150℃的模具温度和5MPa的压力下封装了4分钟的模塑时间，然后在150℃下固化1小时)来进行封装，因此获得具有与图3中所示的相同结构的发光二极管(实施例7和8)。按照与实施例1中同样的方式，检测从环氧树脂获得的固化树脂的折射指数。结果，它的折射指数被测得是1.55。
发射蓝光的InGaN元件用作发光元件。
对比实施例1到3
环氧树脂(NT-8500，由Nitto Denko Corporation制造)用作封装用树脂来封装发光元件和因此生产出具有分别与图1和图2中所示的那些相同的结构的发光二极管和发光二极管阵列。这一发光二极管阵列具有十个发光元件。具有在图3中所示的构成的发光二极管也通过首先用异氰酸酯树脂封装发光元件和然后用环氧树脂封装该封装的元件来获得。
在生产具有与图1至3中所示的那些结构相同的结构的发光二极管和发光二极管阵列时，用环氧树脂的封装是通过在150℃的模具温度和5MPa的压力下用该树脂封装各元件和然后进一步在150℃下固化该树脂达1小时来进行。按照与实施例1中同样的方式，通过在这些条件下固化该环氧树脂所获得的固化树脂被检测折射指数。结果，它的折射指数被测得是1.55。
试验实施例1
在实施例3到8和对比实施例1到3中获得的发光二极管和发光二极管阵列用亮度计(商品名，BM9；由Topcon制造)检测亮度。对于各发光二极管阵列，全部的发光元件分别地检测亮度，而且所测得的值的平均值被取作该阵列的亮度。测量的结果示于表1和2中。
                                 表1
  光半导体设备   折射指数   亮度(cd/m2)
  发光元件   树脂封装剂
  实施例   3   发光二极管   2.00   1.748   7500
  4   发光二极管   2.00   1.725   7360
  5   发光二极管阵列   2.00   1.748   7500
  6   发光二极管阵列   2.00   1.725   7360
  对比例   1   发光二极管   2.00   1.55   5780
  2   发光二极管阵列   2.00   1.55   5780
                            表2
  光半导体设备   折射指数   亮度(cd/m2)
  发光元件   内树脂层   外树脂层
  实施例   7   发光二极管   2.00   1.748   1.55   7650
  8   发光二极管   2,00   1.725   1.55   7480
  对比例   3   发光二极管   2.00   1.60   1.55   5890
在表1和2中示出的结果表明，在实施例3到8中获得的发光二极管和发光二极管阵列各自具有比在对比实施例1到3中获得的发光二极管和发光二极管阵列的那些亮度高约30％的亮度。
本发明提供了封装用树脂，用它所封装的光半导体元件，例如，发光元件，能够在制造之后保持比普通的封装发光元件更高的亮度，该树脂能够使发光元件容易地封装且是高度有益的。因此，这一封装用树脂能够大大地有助于光半导体设备的性能和其生产效率的改进。
对于本领域中的技术人员来说显而易见的是，所示的和以上描述的本发明的形式和细节可以有各种变化。希望这些变化被包括在所附权利要求的精神和范围内。
本申请是基于2003年2月4日提出的日本专利申请No.2003-027207，它的公开内容被全部引入这里供参考。

Claims (10)

1.用于光半导体元件的封装的树脂，它包括由下式(1)表示的聚碳化二亚胺：
                R1-N＝C＝N-(-R-N＝C＝N-)n-R1    (1)
其中R表示二异氰酸酯残基，R1表示单异氰酸酯残基，和n是1-100的整数。
2.根据权利要求1的树脂，其中10mol％或10mol％以上的该二异氰酸酯残基是芳族二异氰酸酯残基。
3.根据权利要求1所要求的树脂，其中二异氰酸酯残基是选自甲苯二异氰酸酯，4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯，和萘二异氰酸酯中的至少一种的残基。
4.根据权利要求1的树脂，其中单异氰酸酯残基是芳族单异氰酸酯残基。
5.根据权利要求4的树脂，其中芳族单异氰酸酯残基是1-萘基异氰酸酯的残基。
6.根据权利要求1所要求的树脂，它呈现片形。
7.包括用树脂封装的光半导体元件的光半导体设备，该树脂用于光半导体元件的封装，该树脂包括由下式(1)表示的聚碳化二亚胺：
                R1-N＝C＝N-(-R-N＝C＝N-)n-R1    (1)
其中R表示二异氰酸酯残基，R1表示单异氰酸酯残基，和n是1-100的整数。
8.根据权利要求7所要求的光半导体设备，其中该树脂呈现片形。
9.生产光半导体设备的方法，它包括将用于光半导体元件的封装的树脂布置在光半导体元件上和加热该树脂的步骤，该树脂包括由下式(1)表示的聚碳化二亚胺：
                R1-N＝C＝N-(R-N＝C＝N-)n-R1    (1)
其中R表示二异氰酸酯残基，R1表示单异氰酸酯残基，和n是1-100的整数。
10.根据权利要求9所要求的方法，其中该树脂呈现片形。
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