JP2010141119A

JP2010141119A - 光半導体封止用シート

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Publication number: JP2010141119A
Application number: JP2008315815A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Kimura; 龍一木村; Mitsuharu Akazawa; 光治赤沢; Toshitaka Nakamura; 年孝中村
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2028-12-11
Also published as: JP5107882B2

Abstract

【課題】光半導体の封止を一括して行うことができ、かつ、高輝度を維持することができる光半導体封止用シート、該シートで封止してなる光半導体装置、及び該シートを用いる光半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板５上に搭載した光半導体素子４を埋設可能な樹脂層１に、樹脂層２が直接又は間接的に積層されてなる光半導体封止用シートであって、該樹脂層２が光透過率の高い無機蛍光体をプレート状に調製したもの３を充填してなる光半導体封止用シート。
【選択図】図１

Description

本発明は、光半導体封止用シートに関する。さらに詳しくは、発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子の封止用パッケージに関するもので、一括して封止することができる光半導体封止用シート、該シートで封止してなる光半導体装置、及び該シートを用いる光半導体装置の製造方法に関する。

表示用あるいは照明用の可視光線源の一つに、発光ダイオード(ＬＥＤ)を用いた発光装置がある。この種の発光装置の中でも白色光を発するものには、近紫外あるいは青色波長を発するＬＥＤと、それら光源の波長によって励起されて発光する蛍光体とを組み合わせた装置がある。

白色ＬＥＤ発光装置としては、青色発光するＬＥＤと該青色波長によって黄色を発光する蛍光体、例えばYAG蛍光体とを組み合わせた、砲弾型の装置や表面実装型の装置が挙げられる。このような装置におけるＬＥＤの封止には、前記蛍光体を分散させたエポキシ樹脂やシリコーン樹脂が用いられる(特許文献１、２参照)。
特許第２９２７２７９号公報特許第３５０３１３９号公報

YAG蛍光体は、1〜10μm程度の平均粒子径を有するものが多く、広範囲に光を散乱させやすい。一方、青色ＬＥＤ及び黄色蛍光体から発せられる光の多くが、散乱により封止材内部でエネルギーを消失し、結果として、封止材を透過して出てくる白色光線が減少する。この現象は、白色ＬＥＤ装置の発光効率を低下させ、白色ＬＥＤの輝度を低下させるという課題がある。

本発明の課題は、光半導体の封止を一括して行うことができ、かつ、高輝度を維持することができる光半導体封止用シート、該シートで封止してなる光半導体装置、及び該シートを用いる光半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決する為に検討を重ねた結果、封止樹脂中に蛍光体を分散させた封止材よりも、樹脂層Ａ及び樹脂層Ｂの２層構造を有する封止材において、前記樹脂層ＡがＬＥＤ素子を包埋して封止するのに対し、前記樹脂層Ｂがその上からさらに封止するが、その際、光透過率の高い板状の蛍光体を含有することにより、光散乱による白色光の損失を抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、
〔１〕光半導体素子を埋設可能な樹脂層Ａに、樹脂層Ｂが直接又は間接的に積層されてなる光半導体封止用シートであって、該樹脂層Ｂが無機蛍光体のプレートを充填してなる、光半導体封止用シート、
〔２〕前記〔１〕記載の光半導体封止用シートで封止してなる光半導体装置、ならびに
〔３〕前記〔１〕記載の光半導体封止用シートを用いて半導体デバイスを封止する、光半導体装置の製造方法
に関する。

本発明の光半導体封止用シートは、高輝度を維持することができるという優れた効果を奏する。また、シート形状をとるために、素子搭載基板に設置して加圧、加熱するのみで一括して封止を行うことができることから、封止作業の効率が向上し、パッケージ等の光半導体装置を高いスループットで製造することができ、ひいては、コスト面での抑制も達成できる。

本発明の光半導体封止用シートは、光半導体素子(ＬＥＤ素子)を埋設可能な樹脂層Ａに、樹脂層Ｂが直接又は間接的に積層された光半導体封止用シートであって、該樹脂層Ｂが無機蛍光体のプレート(以下、蛍光体プレートともいう)を充填していることに大きな特徴を有する。本明細書において、「直接積層」しているシートとは、樹脂層Ａ上に樹脂層Ｂが直接積層されて形成されているシートを意味し、「間接的に積層」しているシートとは、樹脂層Ａと樹脂層Ｂの間に、常法に従って他の層、例えば、エポキシ樹脂等の公知の接着層を介して積層され形成されているシートを意味する。また、「埋設可能」とは、ＬＥＤ素子及び該素子に配線された金ワイヤーを破損せずに包埋することができることを意味する。

蛍光体をプレート状に調製することで、蛍光体が分散した封止樹脂層と比べてプレートのヘイズが小さいため光散乱が抑制される。なかでも、平均粒子径が1μm未満の蛍光体微粒子を焼成して得られるプレートは、緻密な構造を有することから、光散乱抑制効果がより顕著に表れる。その結果、蛍光体粒子の光散乱によるエネルギー消失が抑制され、ＬＥＤ発光の輝度低下を抑制することができる。また、該プレートを封止樹脂の最外層に設置することで、ＬＥＤ素子からの光取り出し効率を高くすることができる。

またさらに、一般的な白色ＬＥＤ発光装置においては、青色ＬＥＤから発光される青色は、一部はそのまま青色として発光され、残りは波長変換機能を有する蛍光体によって黄色に変換されて発光される。この青色と黄色が混色されることによって白色化がなされるが、本発明においては、該蛍光体のプレートを樹脂層Ｂに充填する際に、該プレートの量や厚みを制御することによって、白色化の程度、即ち、青味を帯びた白色や黄色味を帯びた白色などの調整が可能となる。

本発明の光半導体封止用シートは、樹脂層Ａ、及び蛍光体プレートを含有する樹脂層Ｂを含有する。

樹脂層Ａは、ＬＥＤを封止する際に、ＬＥＤ素子及び該素子に配線された金ワイヤーに対して物理的なダメージを与えないようにしてＬＥＤ素子を包埋することができる強度を有する樹脂によって構成されている。

かかる樹脂としては、従来から光半導体封止に用いられる樹脂であれば特に限定はなく、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂等の透明樹脂が挙げられるが、耐久性の観点から、シリコーン樹脂を主成分として含有することが好ましい。なお、本明細書において「主成分」とは、樹脂層を構成する成分のうち、50％以上の成分のことを言う。

本発明における樹脂層Ａは、封止時の圧力によって層の形状が変化するような柔軟性を有し、かつ、硬化した際に衝撃等に耐えうる強度を有するというような、温度によって異なる強度を示すことが好ましいことから、シリコーン樹脂としては、２つの反応系を有するシリコーン樹脂、及び変性シリコーン樹脂が好ましい。

２つの反応系を有するシリコーン樹脂としては、例えば、シラノール縮合反応とエポキシ反応の２つの反応系を有するものや、シラノール縮合反応とヒドロシリル化反応の２つの反応系を有するものが例示される。

変性シリコーン樹脂としては、シロキサン骨格中のSi原子をB、Al、P、Tiなどの原子に一部置換した、ボロシロキサン、アルミノシロキサン、ホスファーシロキサン、チタナーシロキサン等のヘテロシロキサン骨格を有する樹脂が例示される。

これらの樹脂は、公知の製造方法により製造することができるが、ヘテロシロキサン骨格を有する樹脂を例に挙げて説明する。例えば、両末端シラノール型ポリシロキサン誘導体0.2molにアルミニウムイソプロポキシド40.2molを添加後、室温で24時間攪拌し、得られた混合物から遠心分離にて不溶物を除去し、減圧下、50℃で２時間濃縮することによりポリアルミノシロキサンを得ることができる。

また、得られたシリコーン樹脂は、後硬化の観点から、公知のカップリング剤、例えば、エポキシ型シランカップリング剤によって、さらに架橋させてもよい。本発明において、好適なカップリング剤としては、エポキシ型シランカップリング剤(信越化学工業社製、KBM-403)等の市販品が挙げられる。

架橋方法としては、特に限定はなく、例えば、シリコーン樹脂とカップリング剤を混合し、減圧下、80℃にて７分間攪拌することにより行うことができる。

カップリング剤の使用量としては、架橋前のシリコーン樹脂100重量部に対して、2〜20重量部が好ましく、5〜10重量部がより好ましい。

シリコーン樹脂の含有量は、樹脂層Ａを構成する樹脂中、好ましくは70重量％以上、より好ましくは90重量％以上、さらに好ましくは実質的に100重量％である。

樹脂層Ａには、前記樹脂に加えて、硬化剤や硬化促進剤、さらに老化防止剤、変性剤、界面活性剤、染料、顔料、変色防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤が原料として配合されていてもよい。

樹脂層Ａは、前記樹脂もしくは樹脂の有機溶媒溶液を、例えば、表面を離型処理したシート(例えば、２軸延伸ポリエステルフィルム)の上にキャスティング、スピンコーティング、ロールコーティングなどの方法により、適当な厚さに製膜し、さらに、硬化反応を進行させず、溶媒の除去が可能な程度の温度で乾燥することにより、シート状に成形される。製膜した樹脂溶液を乾燥させる温度は、樹脂や溶媒の種類によって異なるため一概には決定できないが、80〜150℃が好ましく、90〜150℃がより好ましい。

また、加熱乾燥後の樹脂層Ａのシート厚さは、白色化の観点から、50〜800μmが好ましく、100〜600μmがより好ましく、200〜550μmがさらに好ましい。なお、得られたシートは、複数枚積層して熱プレスすることにより、上記範囲の厚みを有する１枚のシートとして成形することもできる。

樹脂層Ａの150℃の貯蔵弾性率は、1.0×10⁵Pa以下が好ましく、1.0×10²〜1.0×10⁴Paがより好ましく、5.0×10²〜1.0×10³Paがより好ましい。また、シート硬化後にはＬＥＤ素子等を外部衝撃から保護する観点から、200℃で１時間加熱硬化後の150℃の貯蔵弾性率は、5.0×10⁵Pa以上が好ましく、1.0×10⁶Pa以上がより好ましく、5.0×10⁶〜2.0×10⁹Paがさらに好ましい。

また、樹脂層Ａは、ＬＥＤ素子から発光された光線を吸収しないことから、透明性に優れ、例えば、100〜500μm厚のシート状に成形された場合、可視光領域の波長を有する入射光に対する透過率が、好ましくは95％以上、より好ましくは97％以上、さらに好ましくは98〜100％である。なお、本明細書において、光透過率は、後述の実施例に記載の方法により測定される。

樹脂層Ｂは、無機蛍光体のプレート(蛍光体プレート)を充填している。

樹脂層Ｂを構成する樹脂としては、樹脂層Ａを構成する樹脂と同じものが挙げられ特に限定はないが、耐久性の観点から、シリコーン樹脂が好ましい。

無機蛍光体のプレートは、無機蛍光体がプレート状に成形されているのであれば特に限定はない。なお、本明細書において、「プレート」とは、一定の厚さの層を有する形状のものを意味する。

無機蛍光体としては、所望の白色度(色温度)を得るために、該蛍光体が有する吸収スペクトルと発光スペクトルによって種々の無機蛍光体を原料として選択することができるが本発明においては、YAG系蛍光体、SiAlON系蛍光体、CaAlSiN系蛍光体、SrS系蛍光体、及びSrBaSiO₅系蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも１つが好適に使用できる。

YAG系蛍光体としては、具体的には、下記構造式(Ｉ):
Ａ_３Ｂ_５Ｏ_１２ (Ｉ)
(式中、Ａ及びＢは、それぞれ独立して三価金属を示す)
で表わされるガーネットが例示される。

式(Ｉ)におけるＡ及びＢは、三価金属であれば特に限定はないが、蛍光色の観点から、ＡはY、Gd、La、及びTbからなる群より選ばれるものが好ましく、ＢはAl及びGaからなる群より選ばれるものが好ましい。

また、ガーネットは、少なくとも１種類の希土類金属を含んでいることが好ましく、希土類金属としては、Ce、Gd、La、Tb、Pr、及びEuからなる群より選ばれるものが好ましい。

かかる式(Ｉ)で表わされるガーネットとしては、Y₃Al₅O₁₂：Ce、(Y,Tb)₃Al₅O₁₂：Ce、(Y,Gd)₃(Al,Ga)₅O₁₂：Ceが例示される。

SiAlON系蛍光体としてはCaSiAlON：Euが、CaAlSiN系蛍光体としてはCaAlSiN₃：Euが、SrS系蛍光体としてはSrGa₂S₄：Euが、SrBaSiO₅系蛍光体としては(Sr,Ca,Ba)₂SiO₄：Euが例示される。

また、上記以外にも他の無機蛍光体を使用してもよく、他の無機蛍光体としては、Ca₃Sc₂Si₃O₁₂：Ce、Ba₃MgSi₂O₈：Eu、BaMgAl₁₀O₁₇：Eu、La₂O₂S：Eu、Ca₂Si₅N₈：Eu等が挙げられる。

無機蛍光体は、公知の製造方法に従って製造したものを使用してもよく、市販品を使用してもよい。

無機蛍光体のプレートは、上記無機蛍光体以外に添加剤を含んでいてもよく、添加剤としては、結合剤の他に、SiO₂やMgO等の磁性体も焼成能を向上する観点から好ましい。

無機蛍光体をプレート状にする方法としては、特に限定はなく、例えば、上記無機蛍光体の原料、さらに必要に応じて結合剤等の添加剤及び溶媒等を、乳棒と乳鉢によって、あるいは、ボールミル、ビーズミル等の混合機で混合した後、金型圧縮成型、熱間等静圧圧縮成形(HIP)、冷間等静圧圧縮成形(CIP)等によって成形して、無機蛍光体の融点未満の高温下、好ましくは500〜2000℃で、必要により加圧下で焼結して得られる。

なお、プレート調製に用いる原料の無機蛍光体の平均粒子径は、プレートの光透過性の観点から、1μm未満が好ましく、500nm未満がより好ましく、200nm未満がさらに好ましい。平均粒子径が1μm未満であると、高温高圧下の焼成によって成分同士が融着を起こすため、得られるプレートが50％以上の光透過性を有するものとなり、また、ボイドの発生が抑制されるため好ましい。また、凝集防止性や原料の混合性の観点から、平均粒子径は、5nm以上が好ましい。従って、プレート調製に用いる原料は、予め粒径調整を行って上記範囲の粒子径を有するものとしてから用いてもよい。なお、本明細書において、無機蛍光体の平均粒子径は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。

原料の粒径を調整する方法としては、特に限定はなく公知の方法、例えば、湿式化学法(高周波誘導プラズマトーチ法)や気相熱分解法等が用いられる。

また、得られる無機蛍光体のプレート組成と、原料が同じ組成のものである必要はない。具体的には、例えば、YAG：Ce(セリウム添加：イットリウム−アルミニウム−ガーネット系)のプレート調製には、YAG：Ceの粉末、Y-Al-O-Ce含有アモルファス粉末、YAlO₃：Ce及びAl₂O₃粉末の混合物、Y₂O₃、Al₂O₃及びCeO₂粉末の混合物、又はこれらの混合物を用いることができる。

かくして得られる無機蛍光体のプレート(蛍光体プレート)の大きさ(蛍光体プレートの平面の大きさ、プレート平面積ともいう)は、ＬＥＤ素子の断面(搭載基板と水平な断面、ＬＥＤ素子断面積ともいう)と同じ大きさ又はそれ以上であることが好ましく、具体的には、0.1〜50mm²が好ましく、0.5〜20mm²がより好ましい。また、ＬＥＤ素子の平面の、好ましくは1.0〜2.0倍、より好ましくは1.0〜1.5倍の大きさである。

蛍光体プレートの厚さは、原料に用いる無機蛍光体の不純物含有量によって白色発光度が変動するため一概には決定されないが、光散乱の観点から、20〜500μmが好ましく、30〜300μmがより好ましく、50〜200μmがさらに好ましい。

本発明における蛍光体プレートは、ランダムに配向した結晶を有する原料の集合体を焼結して得られるために、結晶配向性によって屈折率が変動することは殆どなく、光散乱を示すものとなる。

蛍光体プレートは、ＬＥＤ素子から発光された光線を吸収して異なる波長の光線を発光するが、ＬＥＤ素子の高輝度を維持する観点から、蛍光体プレートの波長変換効率、即ち、内部量子効率は、30％以上が好ましく、60％以上がより好ましく、80％以上がさらに好ましい。なお、本明細書において、蛍光体プレートの内部量子効率は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。

また、蛍光体プレートは、ＬＥＤ素子から発光された光線を吸収すると同時に、ＬＥＤ発光波長帯以外の波長の光線については、透過率が高いほうが好ましく、例えば、400〜500nmの波長を有する入射光に対する透過率が、好ましくは40％以上、より好ましくは60％以上、さらに好ましくは90〜100％である。

蛍光体プレートのヘイズ(濁度)は、光透過率の観点から、好ましくは70％以下、より好ましくは50％以下、さらに好ましくは0〜10％である。なお、本明細書において、蛍光体プレートのヘイズは、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。

かかる物性を有する蛍光体プレートは、白色発光の輝度向上の観点から、ＬＥＤ素子から、好ましくは100〜5000μm、より好ましくは200〜1000μm、さらに好ましくは200〜500μmの距離(蛍光体プレートの平面とＬＥＤ素子の平面との最短垂直距離)を介して配置されることが望ましい。なお、上記間隔を設けるためには、例えば、蛍光体プレートが樹脂層Ｂの一端に配置して樹脂層Ａと介する場合には、樹脂層Ａの厚さを調整すればよい。具体的には、上記範囲内となるよう、例えば、ＬＥＤ素子からの距離を大きくしたい場合には樹脂層Ａの厚さを厚くすればよく、逆に小さくしたい場合には樹脂層Ａの厚さを薄くすればよい。

蛍光体プレートを樹脂層Ｂに充填する方法としては、蛍光体プレートが各ＬＥＤ素子に対向するよう、各素子の位置に合わせて埋め込まれるのであれば、特に限定はない。また、充填個数も制限されず各素子に対して１個でも複数でもよく、複数の場合にはプレート同士が連結して、あるいは、間隔を開けて充填されてもよい。具体的な例を挙げて説明すると、例えば、樹脂層Ｂに対向させるＬＥＤ素子の位置に合わせて予め設けた孔に蛍光体プレートを充填する方法と、対向させるＬＥＤ素子の位置に合わせて配置した蛍光体プレートを樹脂層Ｂを構成する樹脂によって被覆してシート形成することにより充填する方法とが挙げられる。

蛍光体プレートを樹脂層Ｂを構成する樹脂によって被覆する方法としては、例えば、表面を離型処理したシート(例えば、２軸延伸ポリエステルフィルム)の上に、前記蛍光体プレートを各ＬＥＤ素子に対向するよう配置後、その上から前記樹脂もしくは樹脂の有機溶媒溶液を、例えば、キャスティング、スピンコーティング、ロールコーティングなどの方法により塗工して、適当な厚さに製膜し、さらに、硬化反応を進行させず、溶媒の除去が可能な程度の温度で乾燥することにより、シート状に成形される。製膜した樹脂溶液を乾燥させる温度は、樹脂や溶媒の種類によって異なるため一概には決定できないが、80〜150℃が好ましく、90〜150℃がより好ましい。

また、蛍光体プレートを含む樹脂層Ｂの加熱乾燥後のシート厚さは、白色化の観点から、100〜1000μmが好ましく、150〜500μmがより好ましい。なお、得られたシートは、複数枚積層して熱プレスすることにより、上記範囲の厚みを有する１枚のシートとして成形することもでき、かかる場合、蛍光体プレートは異なる波長変換機能を有する無機蛍光体からなるプレートであってもよい。

樹脂層Ｂは、前述の蛍光体プレートを含むことから、例えば、200〜500μm厚のシート状に成形された場合、400〜500nmの波長を有する入射光に対する透過率が、好ましくは95％以上、より好ましくは97％以上、さらに好ましくは98〜100％である。

樹脂層Ａ及び樹脂層Ｂの積層方法としては、特に限定はないが、層間密着性の観点から、樹脂層Ｂにおける蛍光体プレートがある面と樹脂層Ａとを対向するように両者を積層して、25〜200℃で熱プレスして圧着させる方法が挙げられる。

かくして、樹脂層Ａ、及び無機蛍光体のプレートを含む樹脂層Ｂを積層した２層構造を含む本発明の光半導体封止用シートが得られる。

また、本発明は、本発明の光半導体封止用シートで封止してなる、光半導体装置を提供する。

本発明の光半導体装置は、色度のバラツキが小さく、かつ、ＬＥＤ素子の高輝度を維持することができる光半導体封止シートを光半導体素子封止材として含有するために、青色又は白色ＬＥＤ素子を搭載した光半導体装置であっても、発光輝度を高い状態で取り出すことが可能となり、好適に使用することができる。

本発明の光半導体装置は、本発明の光半導体封止用シートで封止しているのであれば特に限定なく製造することができる。本発明の光半導体装置の好ましい製造方法としては、本発明の光半導体封止用シートを用いて半導体デバイスを封止することを特徴とする製造方法であり、具体的には、例えば、ＬＥＤ素子が搭載された基板の上に、上記の光半導体封止用シートを積層して貼り合わせる工程を含む方法である。

本発明の光半導体封止用シートと基板との貼り合わせは、常法に従って行うことができ、例えば、ラミネーター等を用いて25〜200℃で30〜300秒間加熱して行うことができる。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例等によりなんら限定されるものではない。

〔樹脂層の弾性率〕
樹脂層を複数枚貼りあわせることで約1mmの厚みのシートを成形し、動的粘弾性測定装置(DMS-200、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)にて、せん断時の粘弾性測定を行い、測定結果より、150℃の貯蔵弾性率を樹脂層の弾性率とする。

〔樹脂層の光透過率〕
分光光度計(Ｕ−４１００、日立ハイテク社製)を用いて、波長380〜780nmにおける透過率を測定する。

〔無機蛍光体の平均粒子径〕
SEM観察によって、画像に映った100個粒子の直径を測定し、それらの平均値を平均粒子径とする。

〔蛍光体プレートの内部量子効率〕
MCPD(瞬間マルチ測光システムMCPD-3000、大塚電子社製)を用いて、蛍光体を励起した際の蛍光強度を求め、これによって内部量子効率を算出する。

〔蛍光体プレートのヘイズ〕
ガラス板上にコーティングしたサンプル(膜)を反射・透過率計(HR-100、村上色彩技術研究所製)を用いて測定する。

＜無機蛍光体の合成例１＞(YAG：Ce蛍光体の合成例)
硝酸イットリウム六水和物0.14923mol(14.29g)、硝酸アルミニウム九水和物0.25mol(23.45g)、硝酸セリウム六水和物0.015mol(0.081g)を250mLの蒸留水に溶解させ、0.4Mのプレカーサ溶液を調製した。このプレカーサ溶液を、二流体ノズルを用いて、ＲＦ誘導プラズマ炎中に10mL/minの速度で噴霧し、熱分解することで無機粉末粒子(原料粒子)を得た。得られた原料粒子はＸ線回折法により分析したところ、アモルファス相とYAP(YAlO₃)結晶の混合相とを示した。また、BET(比表面積測定)法により求めた平均粒子径は約75nmであった。次に、得られた原料粒子をアルミナ製のるつぼに入れ、電気炉にて、1200℃、２時間仮焼成を行って、YAG：Ce蛍光体を得た。得られたYAG：Ce蛍光体は、結晶相がYAGの単一相を示し、BET法により求めた平均粒子径は約95nmであった。

実施例１
＜樹脂層Ａ＞
攪拌機、還流冷却機、及び窒素導入管を備えた容器に、両末端シラノール型シリコーンオイル(信越化学工業社製、商品名「KF-9701」、ジメチルシロキサン骨格誘導体)0.2mol、及びアルミニウムイソプロポキシド40.2molを添加し、室温(25℃)で24時間攪拌混合した。その後、得られた混合物を遠心分離して不溶物を除去し、減圧下(4.0kPa)、50℃で２時間濃縮して、ポリアルミノシロキサンオイルを得た。得られたポリアルミノシロキサンオイル100重量部に対して、エポキシ型シランカップリング剤(信越化学工業社製、KBM-403)10重量部を添加して、減圧下(4.0kPa)、80℃で７分間攪拌してシリコーン樹脂溶液を得た。得られたシリコーン樹脂溶液を２軸延伸ポリエステルフィルム(三菱化学ポリエステル社製、50μm)上に300μmの厚さに塗工し、100℃で10分乾燥することにより、樹脂層Ａを得た(厚さ300μm)。

＜樹脂層Ｂ＞
(無機蛍光体のプレートの調製)
YAG：Ce蛍光体(平均粒子径95nm)4g、poly(vinyl butyl-co-vinyl alcohol-co-vinyl alcohol)(シグマアルドリッチ社製、重量平均分子量90000〜120000)0.21g、シリカ粉末(Cabot Corporation社製、商品名「CAB-O-SIL HS-5」)0.012g、及びメタノール12mLを混合してスラリーとし、得られたスラリーをドライヤーにてメタノールを除去して乾燥した粉末を得た。この粉末を直径3mmの型に充填後、水圧プレス機にて4000ポンドで加圧することでペレットを作製し、得られたペレットをボックス電気炉にて1500℃で５時間加熱して、平面積7.1mm²、厚さ150μmのYAG蛍光体のセラミックプレートを得た。

(蛍光体プレートの被覆)
次に、上記で得られた蛍光体のセラミックプレートを２軸延伸ポリエステルフィルム(三菱化学ポリエステル社製、50μm)上に配置し、その上から樹脂層Ａと同じ組成の樹脂成分を蛍光体プレートの有無に関わらず２軸延伸ポリエステルフィルムからの厚さが一律で200μmの厚さに塗工し、100℃で10分乾燥することにより、蛍光体のセラミックプレートが配置された樹脂層Ｂを得た(厚さ200μm)。

＜シート成形＞
上記で得られた、樹脂層Ａと樹脂層Ｂを蛍光体プレートが樹脂成分に挟まれるように積層してラミネートし、半導体封止用シートＡを得た(厚さ500μm)。

比較例１
実施例１の樹脂層Ａと同様にして調製したシリコーン樹脂溶液100重量部、及びYAG蛍光体(根本特殊化学社製、平均粒子径5μm)7重量部を攪拌混合して蛍光体分散液を得た。得られた蛍光体分散液を２軸延伸ポリエステルフィルム(三菱化学ポリエステル社製、50μm)上に500μmの厚さに塗工し、100℃で10分乾燥することにより、蛍光体が分散した半導体封止用シートＢを得た(厚さ500μm)。

半導体装置の作製
次に、上記で得られた半導体封止用シートから２軸延伸ポリエステルフィルムを剥離後、表面実装型の青色ＬＥＤ素子(ＬＥＤ素子断面積1mm²)及び基板に対して、実施例１のシートは樹脂層Ａが、比較例１のシートはいずれかの面が基板に接するように積層して、150℃で５分加熱して封止を行って半導体装置を作製した。なお、実施例１のシートを用いた半導体装置において、ＬＥＤ素子のシート界面からの蛍光体プレートへの垂直距離は250μm、蛍光体プレートの平面積はＬＥＤ素子断面積の7.1倍であった。

得られた半導体装置について、以下の試験例１〜２に従って、特性を評価した。結果を表１に示す。

試験例１(照度)
各半導体装置に350mAの電流を流して素子を点灯させた状態で、各半導体装置より50cm離れた位置における照度(lx)を照度計にて測定した。なお、照度が高いほど、輝度が高いことを示す。

試験例２(色度)
試験例１の試験時に、CIE色度指標に基づいてCIE座標を測定した。

結果、実施例のシートは、比較例に比べて、装置の輝度を高く維持できることが分かる。

本発明の光半導体封止用シートは、例えば、液晶画面のバックライト、信号機、屋外の大型ディスプレイや広告看板等の半導体素子を製造する際に好適に用いられる。

図１は、本発明の光半導体封止用シートを用いてＬＥＤ素子を封止した一例を示す図である。

符号の説明

１樹脂層Ａ
２樹脂層Ｂ
３無機蛍光体のプレート
４ＬＥＤ素子
５基板

Claims

光半導体素子を埋設可能な樹脂層Ａに、樹脂層Ｂが直接又は間接的に積層されてなる光半導体封止用シートであって、該樹脂層Ｂが無機蛍光体のプレートを充填してなる、光半導体封止用シート。
無機蛍光体のプレートが、平均粒子径1μm未満の蛍光体微粒子を焼結して得られる、請求項１記載の光半導体封止用シート。
蛍光体微粒子が、YAG系蛍光体、SiAlON系蛍光体、CaAlSiN系蛍光体、SrS系蛍光体、及びSrBaSiO₅系蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも１つである、請求項２記載の光半導体封止用シート。
無機蛍光体のプレートの厚さが20〜500μmである、請求項１〜３いずれか記載の光半導体封止用シート。
請求項１〜４いずれか記載の光半導体封止用シートで封止してなる、光半導体装置。
請求項１〜４いずれか記載の光半導体封止用シートを用いて半導体デバイスを封止する、光半導体装置の製造方法。