JP2011138985A - 半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回路基板1表面に半導体発光素子2を実装する実装工程と、半導体発光素子2の発する光の波長を変換するための蛍光体6を含有する、常温で粘度500Pa・sec以上の液状または常温で固体状または半固体状の蛍光体含有樹脂組成物5を、半導体発光素子2が実装された回路基板表面に載置する封止剤供給工程と、蛍光体含有樹脂組成物5を圧縮成形することにより半導体発光素子2を封止して封止体を形成する圧縮成形工程と、を備える半導体発光装置の製造方法を用いる。
【選択図】図1
Description
ミラブル型シリコーンゴム(「KE971T−U」(商品名) 信越化学工業(株)製)と液状シリコ−ンゴム(「KE−1950−70」(商品名)信越化学工業(株)製)とを可塑度が150mm/100になるように10:1の割合で配合した。一方、CaAlSiN3:Eu2+(赤色系蛍光体)とBaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+(緑系蛍光体)とSr5(PO4)3Cl:Eu2+(青色系蛍光体)とを6:9:1の割合で混合した。そして、ミラブル型シリコーンゴムと液状シリコ−ンゴムの合計100質量部に対して、蛍光体の混合物100質量部を配合した。そして、オープンロール混合して蛍光体をシリコーンゴム成分中に均一分散させて混練物を得た。そして、得られた混練物を厚さ約1mmにシーティングすることにより、可塑度300mm/100の固体〜半固体状の蛍光体含有樹脂シートを得た。
得られた400個の半導体発光装置から、ランダムに50個抜き出して色度測定を行った。色度測定は半導体発光装置から拡散発光される発光色を、分光放射輝度計(Photo Research社製のPR704)を用い、CIE(国際照明委員会)色度座標x,yを測定した。色度座標は座標の値により色調を表示する。そして、全ての半導体発光装置が設定値(x,y)=(0.2800、0.2850)に対してx、yの色度の平均値のズレがどの程度の範囲内に収まるか測定した。なお、設定値からのズレは、色度座標上において設定値と実測値との距離の平均値で評価した。また、色調バラツキをx、yの色度のR(レンジ)で求め評価した。
(株)島津製作所製 微小荷重測定器 型式EZ Testの引張試験機の地具に小型クリップを装着し、回路基板部を固定したまま得られた封止体の上層を掴み、引っ張り速度10.0mm/minで鉛直方向に引張り、そのときの応力を測定した。また、剥離状態が界面剥離であるか、または、蛍光体含有シリコーンゴムが破壊されている凝集破壊であるかを目視により確認した。
得られた400個の半導体発光装置から、ランダムに10個抜き出した。そして、それぞれの封止体表面の算術平均粗さRa及び最大高さRyを接触式3次元表面粗さ計((株)東京精密製のSURFCOM575A-3DF)を用いて測定し、それぞれ平均値を算出した。
シランカップリング剤を塗布しなかった以外は実施例1と同様にして半導体発光装置を製造し、評価した。結果を表1に示す。
シリコーンゴム成分として、可塑度約150mm/100の東レ・ダウコーニングシリコーン製『SH−432』(商品名)を用いた以外は実施例1と同様の蛍光体配合組成の可塑度250mm/100の固体状〜半固体の蛍光体含有樹脂シートを得た。この蛍光体含有樹脂シートを用いた以外は実施例1と同様にして半導体発光装置を製造し、評価した。このとき得られた封止体の硬度は、JIS−A硬度35であった。結果を表1に示す。
上金型の蛍光体含有樹脂シートと接する面の粗さがそれぞれ異なる4種の金型を用いた以外は実施例1と同様にして半導体発光装置を製造し、評価した。具体的には、上金型の蛍光体含有樹脂シートと接する面がブラスト処理されていない表面粗さRaが約0.3μmの表面を有する金型(実施例4)と、上金型の蛍光体含有樹脂シートと接する面がブラスト(梨地)処理された表面粗さRaが約2.1μmの表面を有する金型(実施例5)、約3.4μmの表面を有する金型(実施例6)、約4.4μmの表面を有する金型(実施例7)を用いた。結果を表1に示す。
上金型の蛍光体含有樹脂シートと接する面にマイクロレンズ形状が形成された金型を用いた以外は実施例1と同様にして半導体発光装置を製造し、評価した。評価結果を表1に示す。
材料粘度が約1000Pa・sの液状シリコ−ンゴム(「KEG−2000−70」(商品名) 信越化学工業(株)製)100質量部に実施例1で用いたのと同様の蛍光体を100質量部分散させて、JIS K2220に基づく、常温で粘度が2000Pa・sの液状の蛍光体含有樹脂組成物を調製した。そして実施例1で得られたものと同様の、表面に青色半導体発光素子が実装された回路基板の全部を覆うようにディスペンサーを用いて実施例1の蛍光体含有樹脂シートの量と同量の液状の蛍光体含有組成物を定量吐出して、塗布した。
材料粘度が約1000Pa・sの液状シリコ−ンゴム(「KEG−2000−70」(商品名) 信越化学工業(株)製)100質量部に実施例1で用いたのと同様の蛍光体を100質量部分散させて、常温で粘度が2000Pa・sの液状の蛍光体含有樹脂組成物を調製した。そして実施例1で得られたものと同様の、表面に青色半導体発光素子が実装された回路基板を型締めされた金型内の所定の部分に固定し、射出成形によりランナーを通して金型内に液状の蛍光体含有組成物を流入させることにより成形を行った。そして、成形後、型内で所定の時間シリコーンゴムを加熱硬化させた。
信越化学工業(株)製の液状シリコーン(KE1935A/B、粘度80Pa.・s)100質量部に実施例1で用いたのと同様の蛍光体を100質量部分散させて、常温で粘度300Pa・secの液状の蛍光体含有樹脂組成物を調整した。そして、実施例9と同様にして圧縮成形を用いて封止体を形成し、切断等することにより半導体発光装置を製造した。そして、このようにして得られた半導体発光装置を実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
表1の結果から、低粘度の蛍光体含有樹脂組成物を圧縮成形した本発明に係る実施例1〜9では色度の設定値とのずれが小さい精度のよい半導体発光装置が効率よく大量に製造できたことがわかる。一方、射出成形を用いた比較例1では、成形時の高速の樹脂流れにより蛍光体の分離によるフローマークが確認され、それにより蛍光体の分散状態がばらつくことにより、設定値より色度が大きくずれ色度幅も大きかった。また、圧縮成形を用いたが低粘度の液状の蛍光体含有樹脂組成物を用いた比較例2は、樹脂粘度が低すぎて成形時にフローマークが顕著に現れ、箇所によっては樹脂材料と蛍光体が分離しているような部分も確認された。その結果、蛍光体がほとんどない箇所も存在し、安定した色度測定ができなかった。このように、蛍光体の分散状態や得られた封止体の厚みに大きなばらつきが生じた結果、色度値が著しくばらついたものになった。
2 半導体発光素子
3 端子
4 マウント部
5 蛍光体含有樹脂組成物
6 蛍光体
7 圧縮成形金型
7a,7a' 上金型
7b 下金型
7c 上金型7a'の表面
8 不要部
9 ダイシングソー
10,11,12 半導体発光装置
15 外部アノード端子
16 外部カソード端子
20 封止体
30 レーザ照射装置
31 レーザビーム
Claims (16)
- 回路基板表面に半導体発光素子を実装する実装工程と、
前記半導体発光素子の発する光の波長を変換するための蛍光体を含有する、常温で粘度500Pa・sec以上の液状または常温で固体状または半固体状の蛍光体含有樹脂組成物を、前記半導体発光素子が実装された回路基板表面に載置する封止剤供給工程と、
前記蛍光体含有樹脂組成物を圧縮成形することにより前記半導体発光素子を封止して封止体を形成する圧縮成形工程と、を備えることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 - 前記蛍光体含有樹脂組成物が、常温で固体状または半固体状の蛍光体含有樹脂シートである請求項1に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記蛍光体含有樹脂シートは、JIS K 6249に準じて平行板可塑度計を用いて測定された、50〜900mm/100の可塑度を有する請求項2に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記蛍光体含有樹脂組成物が、樹脂成分としてシリコーン系エラストマーを含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記蛍光体含有樹脂組成物中の前記蛍光体の含有割合が5〜75質量%の範囲である請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記蛍光体含有樹脂組成物が、種類の異なる複数種の蛍光体を含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記半導体発光素子が青色または緑色の光を発光し、
前記蛍光体含有樹脂組成物が、YAG蛍光体、及び前記発光を赤色系の色に変換する赤色系蛍光体を含有する請求項6に記載の半導体発光装置の製造方法。 - 前記蛍光体含有樹脂組成物が、さらに顔料を含有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記封止体が、JIS K 6253に準じて測定されたJIS−A硬度50〜JIS−D硬度70の範囲の硬度を有する請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記半導体発光素子の表面がシランカップリング剤処理されている請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記圧縮成形工程に用いられる圧縮成形金型の、前記蛍光体含有樹脂組成物に接する面の算術平均表面粗さRaが1μm以上であり、前記封止体の表面の算術平均表面粗さRaが1μm以上である請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記圧縮成形工程に用いられる圧縮成形金型の、前記蛍光体含有樹脂組成物に接する面に、マイクロレンズを形成するための形状が形成されている請求項11に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記回路基板が、前記半導体発光素子を実装するための凹状のマウント部を有する請求項1〜12のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 前記実装工程において前記回路基板表面に2つ以上の半導体発光素子が実装され、前記圧縮成形工程により前記2つ以上の半導体発光素子が前記蛍光体含有樹脂組成物により封止されるものであり、
形成された2つ以上の半導体発光装置を個片化する切断工程をさらに備える請求項1〜13のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法。 - 前記切断工程前において、形成された前記2つ以上の半導体発光装置の輪郭に沿って、得られた前記封止体にレーザを照射することにより切り込みを入れた後、前記封止体の不要部を剥離除去する請求項14に記載の半導体発光装置の製造方法。
- 請求項1〜15のいずれか1項に記載の半導体発光装置の製造方法により得られたことを特徴とする半導体発光装置。
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