JP2013065884A - Optical semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光半導体装置に関する。さらに詳しくは、光半導体素子封止用シートで一括封止されている光半導体装置、該装置に用いられている光半導体素子封止用シート、及び該装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device. More specifically, the present invention relates to an optical semiconductor device that is collectively sealed with an optical semiconductor element sealing sheet, an optical semiconductor element sealing sheet that is used in the device, and a method for manufacturing the device.
白熱電球や蛍光灯にかわり、光半導体(発光ダイオード、ＬＥＤ)の発光装置が普及してきている。白色のＬＥＤ装置には種々タイプが挙げられるが、青色の発光素子を用い、封止樹脂に青色を黄色に変換する蛍光体を分散させて、青色と黄色の混色で白色を発光する発光形態が現在の白色ＬＥＤ装置の主流である。 Instead of incandescent bulbs and fluorescent lamps, light-emitting devices of optical semiconductors (light-emitting diodes, LEDs) have become widespread. There are various types of white LED devices, but there is a light-emitting form that emits white with a mixed color of blue and yellow by using a blue light-emitting element and dispersing a phosphor that converts blue to yellow in a sealing resin. It is the mainstream of current white LED devices.
近年、発光素子の開発が急ピッチで進んでおり、従来の砲弾型をメインとした低輝度の白色パッケージにかわり、一般照明器具や液晶テレビのバックライトにも使用できるような高輝度の白色ＬＥＤパッケージが主流になりつつある。そのため、従来封止樹脂として使われてきたエポキシ樹脂では光と熱による劣化によって透明性が低下するという問題が生じ、シリコーン等の劣化が少ない樹脂が使用されつつある。一方、シリコーン樹脂は耐久性が良好であるものの、通常、液体状態からパッケージを成型する必要があり、封止時の作業性の悪さが低いスループット、さらには高コストの要因となっている。 In recent years, the development of light-emitting elements has been progressing at a rapid pace, replacing the low-brightness white package, which is mainly a conventional shell type, with a high-brightness white LED that can also be used as a backlight for general lighting equipment and LCD TVs. Packages are becoming mainstream. Therefore, an epoxy resin that has been used as a sealing resin conventionally has a problem that transparency is deteriorated due to deterioration due to light and heat, and a resin with little deterioration such as silicone is being used. On the other hand, although the silicone resin has good durability, it is usually necessary to mold the package from a liquid state, and poor workability at the time of sealing is a cause of low throughput and high cost.
このような理由により、液状のものを用いた封止工法に代わり、封止シートを用いた封止工法が提案され、作業性の大幅な改善が図られている。また、波長変換層を発光素子より離れたところ、即ち、パッケージの最も外側に配置することで、光の取り出し効率を向上させることができることから、均一な波長変換層を装置の最外層に容易に形成できる点においても、封止シートを用いたパッケージの作製方法が注目を集めている。 For these reasons, a sealing method using a sealing sheet is proposed instead of a sealing method using a liquid material, and the workability is greatly improved. Moreover, since the light extraction efficiency can be improved by disposing the wavelength conversion layer away from the light emitting element, that is, on the outermost side of the package, a uniform wavelength conversion layer can be easily formed on the outermost layer of the device. In view of the point that it can be formed, a method for manufacturing a package using a sealing sheet has attracted attention.
封止シートを用いたパッケージの作製は、通常、発光素子上に封止シート、凹型金型をこの順にのせ、加圧成型することにより行われる。この場合、発光素子の上部、側面(横部)のいずれの面においても、パッケージの最も外側には、均一な波長変換層が形成されている。よって、光の取り出し効率は高く、明るい装置を得ることが可能となる。 Fabrication of a package using a sealing sheet is usually performed by placing a sealing sheet and a concave mold on a light emitting element in this order and performing pressure molding. In this case, a uniform wavelength conversion layer is formed on the outermost side of the package on both the upper and side surfaces (lateral portions) of the light emitting element. Therefore, the light extraction efficiency is high and a bright device can be obtained.
しかしながら、発光した光の配向状態、即ち、光が放射された各角度における光の色分布を詳細に調べると、正面方向に放射された光に比べ広角方向へ放射された光は色が濃くなる傾向にある。これは、正面方向に比べて広角方向に放射される光の方が、波長変換層を長い距離通過するためである。従って、封止シートを用いて作製される比較的高さの低いパッケージでは、角度毎の色度差、即ち、色度の角度依存性が大きく、照明などに用いられる場合には、見る方向によって光の色度の違いが問題となってくる。 However, when the orientation state of emitted light, that is, the color distribution of light at each angle at which light is emitted is examined in detail, the light emitted in the wide-angle direction becomes darker than the light emitted in the front direction. There is a tendency. This is because the light emitted in the wide-angle direction passes through the wavelength conversion layer for a longer distance than the front direction. Therefore, in a package with a relatively low height manufactured using a sealing sheet, the chromaticity difference for each angle, that is, the angle dependency of chromaticity is large. The difference in chromaticity of light becomes a problem.
この問題を改善するために、パッケージの高さを高くし、なおかつ横部の波長変換層を発光素子に対して垂直となるように配置したドーム型のようなパッケージが提案されている(特許文献１参照)。 In order to solve this problem, a dome-shaped package has been proposed in which the height of the package is increased and the lateral wavelength conversion layer is arranged so as to be perpendicular to the light emitting element (Patent Document). 1).
ドーム型パッケージは、作り難いという製造上の問題点を抱えていたり、最近の薄型パッケージの傾向に反するものであったりするなど、十分満足できるものではない。よって、封止シートを用いて簡便に作製でき、かつ、厚みの薄いもので、低い角度依存性を有するパッケージが望まれている。 The dome-shaped package is not satisfactory because it has a manufacturing problem that is difficult to make and is contrary to the trend of recent thin packages. Therefore, a package that can be easily manufactured using a sealing sheet and is thin and has a low angle dependency is desired.
本発明の課題は、封止シートを用いて簡便に作製でき、かつ、厚みの薄いもので、低い色度角度依存性を有する光半導体装置、該装置に用いられている光半導体素子封止用シート、及び該装置の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical semiconductor device that can be easily manufactured using a sealing sheet and has a small thickness and low chromaticity angle dependency, and for optical semiconductor element sealing used in the device. It is to provide a sheet and a method for manufacturing the apparatus.
本発明は、
〔１〕 光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを用いて、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して加圧成形してなる光半導体装置であって、
前記封止樹脂層を構成する樹脂が縮合-付加硬化型シリコーン樹脂であり、
光半導体素子を埋設した成形体の上部には該波長変換層が存在するが、側面には存在しない構造であり、かつ、封止樹脂層の厚みを(Ｘ)(mm)、光半導体素子１個あたりを封止するに要する光半導体素子封止用シートの面積を(Ｙ)(mm2)、光半導体素子の上部の面積を(Ａ)(mm2)とした際に、下記式(I)及び(II)を満足してなることを特徴とする光半導体装置。
0.5≦Ｘ≦2 (I)
{Ｘ×tan(75°)}2×π＋Ａ≦Ｙ≦{Ｘ×tan(80°)}2×π＋Ａ (II)
〔２〕 光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して平坦な面で加圧成形する、前記〔１〕又は〔２〕記載の光半導体装置の製造方法
に関する。
The present invention
[1] Using a sealing resin layer in which an optical semiconductor element can be embedded and an optical semiconductor element sealing sheet in which a wavelength conversion layer containing optical wavelength conversion particles is directly or indirectly laminated, the sealing resin An optical semiconductor device in which a layer is placed so as to face an optical semiconductor element mounting substrate and is subjected to pressure molding,
The resin constituting the sealing resin layer is a condensation-addition curable silicone resin,
The wavelength conversion layer is present on the upper part of the molded body in which the optical semiconductor element is embedded, but the side surface does not exist, and the thickness of the sealing resin layer is (X) (mm). When the area of the sheet for encapsulating the optical semiconductor element required for encapsulating the individual is (Y) (mm 2 ) and the area of the upper part of the optical semiconductor element is (A) (mm 2 ), the following formula (I ) And (II). An optical semiconductor device characterized in that
0.5 ≦ X ≦ 2 (I)
{X × tan (75 °)} 2 × π + A ≦ Y ≦ {X × tan (80 °)} 2 × π + A (II)
[2] A sheet for sealing an optical semiconductor element in which a sealing resin layer in which an optical semiconductor element can be embedded and a wavelength conversion layer containing light wavelength conversion particles is directly or indirectly laminated, The present invention relates to the method for manufacturing an optical semiconductor device according to [1] or [2], wherein the optical semiconductor device is mounted so as to face an optical semiconductor element mounting substrate and is pressure-formed on a flat surface.
本発明の光半導体装置は、封止シートを用いて簡便に作製でき、かつ、厚みの薄いもので、低い色度角度依存性を有するため、全角度にわたって均一な色の光を放出することができる。 Since the optical semiconductor device of the present invention can be easily manufactured using a sealing sheet and has a small thickness and low chromaticity angle dependency, it can emit light of uniform color over all angles. it can.
本発明の光半導体装置は、光半導体素子(ＬＥＤ素子、あるいは単に素子ともいう)を埋設可能な封止樹脂層、及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層された光半導体素子封止用シートを用いて、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して加圧成形したものであって、光半導体素子を埋設した成形体の上部には該波長変換層が存在するが、側面(横部)には存在しない構造であることに大きな特徴を有する。 In the optical semiconductor device of the present invention, a sealing resin layer capable of embedding an optical semiconductor element (also referred to as an LED element or simply an element) and a wavelength conversion layer containing light wavelength conversion particles are directly or indirectly laminated. Using an optical semiconductor element sealing sheet, the encapsulating resin layer is placed so as to face the optical semiconductor element mounting substrate and press-molded, and is formed above the molded body in which the optical semiconductor element is embedded. Is greatly characterized in that the wavelength conversion layer exists but does not exist on the side surface (lateral portion).
一定厚さの波長変換層を光半導体素子の周囲(上部及び側面)に有する一般的なパッケージでは、正面方向(光半導体素子搭載基板平面に対して垂直方向)に放射される光が波長変換層を通過する距離は、波長変換層の厚みと等しくなる。しかし、広角方向へ放射される光は波長変換層を斜めに通過するため、通過距離が波長変換層の厚みよりも大きくなり、広角に放射される光ほど波長変換の効果を受けて色が濃くなる。また、真横方向(光半導体素子搭載基板平面に対して平行方向)に放射される光が波長変換層を通過する距離は、波長変換層の厚みと等しくなるものの、真横方向に放たれる光は主に波長変換層で何度も反射された光であるために、実際には濃い色のものとなっている。従って、かかるパッケージから放射される光は、正面方向から真横方向まで広角になるにつれて色が濃くなる傾向にある。そこで、本発明では、パッケージ側面(横部)に波長変換層を存在させないことにより、側面から薄い色の光を放射させて全体的に均一な色度を有する発光にさせる。これは、側面での波長変換機能がないとしても上述したように、そこから放たれる光の色は素子から放たれる光の色そのままではなく、波長変換層で何度も反射された光との混合色であるため、結果的に、正面から出る光とほぼ同じ色の光が放たれることによるものと考えられる。従って、斜め方向に出る光に対して、正面と真横方向から薄い色の光が混合されることによって、全角度にわたって均一な色の光が放たれることになる。 In a general package having a wavelength conversion layer of a certain thickness around the optical semiconductor element (upper and side surfaces), the light emitted in the front direction (perpendicular to the plane of the optical semiconductor element mounting substrate) is the wavelength conversion layer. The distance passing through is equal to the thickness of the wavelength conversion layer. However, since the light emitted in the wide-angle direction passes through the wavelength conversion layer obliquely, the passing distance becomes larger than the thickness of the wavelength conversion layer, and the light emitted in the wide angle has a deeper color due to the effect of wavelength conversion. Become. In addition, although the distance that the light emitted in the lateral direction (the direction parallel to the plane of the optical semiconductor element mounting substrate) passes through the wavelength conversion layer is equal to the thickness of the wavelength conversion layer, the light emitted in the lateral direction is Since it is mainly reflected many times by the wavelength conversion layer, it is actually a dark color. Therefore, the light emitted from such a package tends to darken as the angle increases from the front direction to the lateral direction. Therefore, in the present invention, by not providing the wavelength conversion layer on the side surface (lateral portion) of the package, light of a light color is emitted from the side surface to emit light having uniform chromaticity as a whole. This is because even if there is no wavelength conversion function on the side, as described above, the color of the light emitted from it is not the color of the light emitted from the element, but the light reflected many times by the wavelength conversion layer. As a result, it is considered that light of almost the same color as the light emitted from the front is emitted. Therefore, light of a light color that is emitted in an oblique direction is mixed with light of a light color from the front and the lateral direction, so that light of a uniform color is emitted over all angles.
本発明の光半導体装置は、光半導体素子封止用シートを用いて一括封止したものであり、該光半導体素子封止用シートは、光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層を含む。 The optical semiconductor device of the present invention is one that is collectively sealed using an optical semiconductor element sealing sheet, and the optical semiconductor element sealing sheet includes an encapsulating resin layer and an optical wavelength in which the optical semiconductor element can be embedded. A wavelength conversion layer containing the conversion particles is included.
封止樹脂層は、封止時の加圧成形により光半導体素子を埋設することが可能な層であるが、封止時に素子を包埋できる柔軟性に加えて、使用時には外部の衝撃から素子を保護するための強度が必要である。このような観点から、封止樹脂層には、素子を包埋することができる低弾性(可塑性)と、その後硬化して形状を保持する特性(後硬化性)が必要である。 The sealing resin layer is a layer in which the optical semiconductor element can be embedded by pressure molding at the time of sealing, but in addition to the flexibility to embed the element at the time of sealing, the element from external impacts at the time of use The strength to protect is necessary. From such a viewpoint, the encapsulating resin layer needs to have low elasticity (plasticity) capable of embedding the element and a property (post-curing property) for maintaining the shape after curing.
かかる特性を有する封止樹脂層を構成する樹脂としては、可塑性と後硬化性を併せ持つ樹脂であれば特に限定はないが、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。 The resin constituting the encapsulating resin layer having such characteristics is not particularly limited as long as it is a resin having both plasticity and post-curing property, but it is preferable to contain a silicone resin as a main component from the viewpoint of durability. In the present specification, the “main component” means 50% or more of the components constituting the resin layer.
シリコーン樹脂は、シロキサン骨格の架橋数により、ゲル状物、半硬化物、硬化物等のシリコーン樹脂が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができるが、本発明における封止樹脂層は、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、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。 Silicone resins include silicone resins such as gels, semi-cured products, and cured products depending on the number of crosslinks of the siloxane skeleton, and these can be used alone or in combination of two or more. The stopping resin layer has a flexibility that allows the shape of the layer to change depending on the pressure at the time of sealing, and exhibits a strength that varies with temperature, such as a strength that can withstand impacts when cured. Therefore, a silicone resin having two reaction systems and a modified silicone resin are preferable.
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(縮合-付加硬化型シリコーン樹脂)が例示される。 Examples of the silicone resin having two reaction systems include those having two reaction systems of silanol condensation reaction and epoxy reaction, and those having two reaction systems of silanol condensation reaction and hydrosilylation reaction (condensation-addition curing type). Silicone resin) is exemplified.
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や、シロキサン骨格中のSi原子にエポキシ基等の有機官能基を付加した樹脂が例示される。なかでも、ジメチルシロキサンは高架橋でも低弾性率であることから、ジメチルシロキサンにヘテロ原子を組み込んだ、あるいは有機官能基を付加した変性シリコーン樹脂がより好ましい。なお、封止樹脂層が前記のような強度を有するためには、公知の方法で、シロキサン骨格の架橋数を調整すればよい。 The modified silicone resin is a resin having a heterosiloxane skeleton such as borosiloxane, aluminosiloxane, phosphor siloxane, titaner siloxane, etc., in which Si atoms in the siloxane skeleton are partially substituted with atoms such as B, Al, P, Ti, etc. In addition, a resin in which an organic functional group such as an epoxy group is added to a Si atom in the siloxane skeleton is exemplified. Of these, dimethylsiloxane has a low elasticity even with high crosslinking, and therefore, a modified silicone resin in which a hetero atom is incorporated into dimethylsiloxane or an organic functional group is added is more preferable. In order for the sealing resin layer to have the above strength, the number of crosslinks of the siloxane skeleton may be adjusted by a known method.
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、縮合-付加硬化型シリコーン樹脂を例に挙げて説明する。例えば、両末端シラノール型シリコーンオイル、アルケニル基含有シラン化合物としてビニル(トリメトキシ)シラン、及び有機溶媒の混合物に、縮合触媒として水酸化テトラメチルアンモニウムを添加後、室温で2時間攪拌混合し、そこに、オルガノハイドロジェンシロキサン及びヒドロシリル化触媒として白金触媒を加えて混合することにより、縮合-付加硬化型シリコーン樹脂を得ることができる。 These resins can be produced by a known production method, and will be described by taking a condensation-addition curable silicone resin as an example. For example, after adding tetramethylammonium hydroxide as a condensation catalyst to a mixture of both-end silanol type silicone oil, vinyl (trimethoxy) silane as an alkenyl group-containing silane compound, and an organic solvent, the mixture is stirred and mixed at room temperature for 2 hours. A condensation-addition curable silicone resin can be obtained by adding a platinum catalyst as an organohydrogensiloxane and a hydrosilylation catalyst and mixing them.
シリコーン樹脂の含有量は、封止樹脂層を構成する樹脂中、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。 The content of the silicone resin is preferably 70% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, and still more preferably substantially 100% by weight in the resin constituting the sealing resin layer.
封止樹脂層には、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。なお、これらの添加剤を含有しても、封止樹脂層としては、可塑性と後硬化性を有する樹脂層であればよい。 In addition to the resin, the encapsulating resin layer contains additives such as a curing agent, a curing accelerator, an anti-aging agent, a modifying agent, a surfactant, a dye, a pigment, a discoloration preventing agent, and an ultraviolet absorber. It may be blended. Even if these additives are contained, the sealing resin layer may be a resin layer having plasticity and post-curing property.
封止樹脂層は、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セパレーター(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、90〜130℃がより好ましい。また、縮合-付加硬化型シリコーン樹脂を用いる場合は、前記乾燥により、縮合反応が進行するため、得られるシート状の封止樹脂層は半硬化状を呈する。 For the sealing resin layer, the resin or an organic solvent solution of the resin is appropriately formed by, for example, casting, spin coating, roll coating, or the like on a separator (for example, biaxially stretched polyester film) whose surface has been released. It is formed into a sheet by forming the film to a proper thickness and further drying at a temperature at which the solvent can be removed without allowing the curing reaction to proceed. The temperature at which the formed resin solution is dried varies depending on the type of resin and solvent and cannot be determined unconditionally, but is preferably 80 to 150 ° C, more preferably 90 to 130 ° C. When a condensation-addition curable silicone resin is used, the condensation reaction proceeds by the drying, so that the obtained sheet-shaped sealing resin layer is semi-cured.
加熱乾燥後の封止樹脂層のシート厚さ(Ｘ)(mm)は、素子を包埋できる観点から、0.1mm以上であればよい。しかし、封止樹脂層の厚みが小さいと、均一な色度の発光を得るためには広角方向への光の放射を少なくする必要があり、封止に要する光半導体素子封止用シートの大きさが小さくなる。その場合、高電流を装置に流すと封止樹脂層上部の波長変換層に熱が伝わり、該温度が高くなって装置自体の劣化を招くことになる。また、封止樹脂層の厚みが大きいと、横方向から直接放射される光が多くなり、色度全体が低下する。このような観点から、封止樹脂層のシート厚さ(Ｘ)(mm)は、好ましくは、下記式(I)：
0.5≦Ｘ≦2.0 (I)
を満足する。また、より好ましくは
0.8≦Ｘ≦1.5
を満足する。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。
The sheet thickness (X) (mm) of the sealing resin layer after heat drying may be 0.1 mm or more from the viewpoint of embedding the element. However, if the thickness of the sealing resin layer is small, it is necessary to reduce the emission of light in the wide-angle direction in order to obtain light emission with uniform chromaticity. Becomes smaller. In that case, when a high current is passed through the device, heat is transmitted to the wavelength conversion layer above the sealing resin layer, and the temperature becomes high, leading to deterioration of the device itself. On the other hand, if the thickness of the sealing resin layer is large, more light is emitted directly from the lateral direction, and the entire chromaticity is lowered. From such a viewpoint, the sheet thickness (X) (mm) of the sealing resin layer is preferably the following formula (I):
0.5 ≦ X ≦ 2.0 (I)
Satisfied. More preferably
0.8 ≦ X ≦ 1.5
Satisfied. In addition, the obtained sheet | seat can also be shape | molded as one sheet | seat which has the thickness of the said range by laminating | stacking several sheets and carrying out the hot press.
本発明における封止樹脂層は、常温ではシート状態であり、かつ、セパレーターからの剥離が可能でなければならないことから、23℃における貯蔵弾性率が、好ましくは1.0×104Pa以上(0.01MPa以上)、より好ましくは2.0×104〜1.0×106Pa(0.02〜1.0MPa)であり、150℃における貯蔵弾性率が、好ましくは1.0×106Pa以下(1.0MPa以下)、より好ましくは1.0×104〜1.0×105Pa(0.01〜0.1MPa)である。また、150℃で5時間硬化後の23℃の貯蔵弾性率は、好ましくは1.0×106Pa以上(1.0MPa以上)、より好ましくは1.0×106〜1.0×107Pa(1.0〜10MPa)である。なお、本明細書において、貯蔵弾性率は、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。 Since the sealing resin layer in the present invention is in a sheet state at room temperature and must be peelable from the separator, the storage elastic modulus at 23 ° C. is preferably 1.0 × 10 4 Pa or more (0.01 MPa) Above), more preferably 2.0 × 10 4 to 1.0 × 10 6 Pa (0.02 to 1.0 MPa), and the storage elastic modulus at 150 ° C. is preferably 1.0 × 10 6 Pa or less (1.0 MPa or less), more preferably 1.0 × 10 4 to 1.0 × 10 5 Pa (0.01 to 0.1 MPa). The storage elastic modulus at 23 ° C. after curing at 150 ° C. for 5 hours is preferably 1.0 × 10 6 Pa or more (1.0 MPa or more), more preferably 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 7 Pa (1.0 to 10 MPa). It is. In addition, in this specification, a storage elastic modulus can be measured according to the method as described in the below-mentioned Example.
波長変換層は、光波長変換粒子を含有する樹脂層であって、素子からの光の一部を波長変換して素子からの発光と混合することで、所望の色の発光に調整することができる。また、本発明においては、波長変換層で反射された光が屈折率の高い素子に到達するのを抑制する観点から、パッケージの最も外側に波長変換層を配置するのが好ましい。 The wavelength conversion layer is a resin layer containing light wavelength conversion particles, and can be adjusted to light emission of a desired color by converting a part of light from the element and mixing it with light emission from the element. it can. Moreover, in this invention, it is preferable to arrange | position a wavelength conversion layer on the outermost side of a package from a viewpoint of suppressing that the light reflected by the wavelength conversion layer reaches | attains an element with a high refractive index.
波長変換層における光波長変換粒子(蛍光体)としては、特に限定はなく、光半導体装置で用いられる公知の蛍光体が挙げられる。具体的には、青色を黄色に変換する機能を有する好適な市販品の蛍光体として、黄色蛍光体(α−サイアロン)、YAG、TAG等が例示され、赤色に変換する機能を有する好適な市販品の蛍光体として、CaAlSiN3等が例示される。これらの蛍光体は、単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。 The light wavelength conversion particles (phosphor) in the wavelength conversion layer are not particularly limited and include known phosphors used in optical semiconductor devices. Specifically, yellow phosphors (α-sialon), YAG, TAG, etc. are exemplified as suitable commercially available phosphors having a function of converting blue to yellow, and suitable commercially available phosphors having a function of converting red. Examples of the product phosphor include CaAlSiN 3 . These phosphors can be used alone or in combination of two or more.
光波長変換粒子の含有量は、波長変換層の厚みによって混色程度が異なることから、一概には決定されないが、例えば、波長変換層の厚みが0.1mmである場合、光波長変換粒子の含有量は10〜30重量％であることが好ましい。 The content of the light wavelength conversion particles is not determined unconditionally because the degree of color mixing varies depending on the thickness of the wavelength conversion layer.For example, when the thickness of the wavelength conversion layer is 0.1 mm, the content of the light wavelength conversion particles Is preferably 10 to 30% by weight.
波長変換層における樹脂としては、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、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の透明樹脂が挙げられるが、耐久性の観点から、シリコーン樹脂が好ましい。 The resin in the wavelength conversion layer is not particularly limited as long as it is a resin that has been conventionally used for optical semiconductor encapsulation, and examples thereof include transparent resins such as epoxy resins, acrylic resins, and silicone resins. Resins are preferred.
シリコーン樹脂としては、上記で挙げたシリコーン樹脂が同様に挙げられ、市販されているものを使用してもよいし、別途、製造したものを使用してもよい。 Examples of the silicone resin include the same silicone resins listed above, and those that are commercially available may be used, or those that are separately manufactured may be used.
波長変換層には、前記樹脂及び光波長変換粒子に加えて、封止樹脂層と同様の添加剤が原料として配合されていてもよい。 In the wavelength conversion layer, in addition to the resin and the light wavelength conversion particles, the same additive as the sealing resin layer may be blended as a raw material.
波長変換層は、前記光波長変換粒子を含有する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セパレーター(例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム)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。 The wavelength conversion layer is a resin containing the light wavelength conversion particles or an organic solvent solution of the resin, for example, on a separator (for example, a polyester film, a polypropylene film) whose surface has been subjected to a release treatment, spin coating, roll coating. The film is formed into an appropriate thickness by a method such as that described above, and further dried at a temperature at which the solvent can be removed without allowing the curing reaction to proceed. The temperature at which the formed resin solution is dried cannot be determined unconditionally because it varies depending on the type of resin or solvent, but is preferably 80 to 150 ° C, more preferably 90 to 150 ° C.
加熱乾燥後の波長変換層のシート厚さは、光取り出し効率向上の観点から、0.05〜0.2mmが好ましく、0.07〜0.12mm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る。また、その際に、異なる種類の光波長変換粒子を含有する波長変換層を複数用いて成形してもよい。 The sheet thickness of the wavelength conversion layer after heat drying is preferably 0.05 to 0.2 mm, more preferably 0.07 to 0.12 mm, from the viewpoint of improving light extraction efficiency. In addition, the obtained sheet | seat can also be shape | molded as one sheet | seat which has the thickness of the said range by laminating | stacking several sheets and carrying out the hot press. At that time, a plurality of wavelength conversion layers containing different kinds of light wavelength conversion particles may be used.
波長変換層の150℃の貯蔵弾性率は、層が変形するとパッケージの色が変化することから、1.0×105Pa以上(0.1MPa以上)が好ましく、1.0×106〜1.0×108Pa(1.0〜100MPa)がより好ましい。 The storage elastic modulus at 150 ° C. of the wavelength conversion layer is preferably 1.0 × 10 5 Pa or more (0.1 MPa or more), since the color of the package changes when the layer is deformed, and 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 8 Pa ( 1.0 to 100 MPa) is more preferable.
封止樹脂層及び波長変換層の積層方法としては、特に限定はなく、例えば、封止樹脂層をシート状に成形する際に、成形した波長変換層の上に直接、封止樹脂層を成形して積層させる方法が挙げられる。なお、本明細書において、「直接積層」しているシートとは、封止樹脂層及び波長変換層が直接積層されて形成されているシートのことを意味し、「間接的に積層」しているシートとは、封止樹脂層と波長変換層の間に、常法に従って他の層を介して積層されて形成されているシートのことを意味する。 The method for laminating the sealing resin layer and the wavelength conversion layer is not particularly limited. For example, when the sealing resin layer is formed into a sheet shape, the sealing resin layer is formed directly on the formed wavelength conversion layer. And laminating them. In the present specification, the “directly laminated” sheet means a sheet formed by directly laminating the sealing resin layer and the wavelength conversion layer, and “indirectly laminated” The sheet is a sheet formed by laminating another layer between the sealing resin layer and the wavelength conversion layer according to a conventional method.
かくして得られた光半導体素子封止用シートを、封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して加圧成形することにより、本発明の光半導体装置が得られる。 The optical semiconductor device of the present invention is obtained by placing the optical semiconductor element sealing sheet thus obtained so that the sealing resin layer faces the optical semiconductor element mounting substrate and press-molding it.
本発明に用いられる光半導体素子は、通常、光半導体装置に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、窒化ガリウム(GaN、屈折率：2.5)、ガリウムリン(GaP、屈折率：2.9)、ガリウム砒素(GaAs、屈折率：3.5)などが挙げられ、これらの中では、青色を発光し、蛍光体を介して白色ＬＥＤの製造ができるという観点から、GaNが好ましい。 The optical semiconductor element used in the present invention is not particularly limited as long as it is usually used in an optical semiconductor device. For example, gallium nitride (GaN, refractive index: 2.5), gallium phosphide (GaP, refractive index: 2.9) And gallium arsenide (GaAs, refractive index: 3.5). Among these, GaN is preferable from the viewpoint of emitting blue light and producing a white LED via a phosphor.
光半導体素子が搭載される基板も特に限定されないが、例えば、メタル基板、ガラス−エポキシ基板に銅配線を積層したリジッド基板、ポリイミドフィルム上に銅配線を積層したフレキシブル基板などが挙げられ、平板や凹凸板等いずれの形態のものも用いることができる。 The substrate on which the optical semiconductor element is mounted is not particularly limited, and examples thereof include a metal substrate, a rigid substrate in which copper wiring is laminated on a glass-epoxy substrate, and a flexible substrate in which copper wiring is laminated on a polyimide film. Any form such as an uneven plate can be used.
当該基板への光半導体素子の搭載方法としては、発光面に電極が配置された光半導体素子を搭載するのに好適なフェイスアップ搭載法、発光面とは逆の面に電極が配置された光半導体素子を搭載するのに好適なフリップリップ搭載法などが挙げられる。 As a method for mounting the optical semiconductor element on the substrate, a face-up mounting method suitable for mounting an optical semiconductor element in which an electrode is disposed on a light emitting surface, and light in which an electrode is disposed on a surface opposite to the light emitting surface. For example, a flip lip mounting method suitable for mounting a semiconductor element can be used.
成形方法としては、光半導体素子封止用シートの波長変換層がパッケージ側面に配置されないよう平坦な面で加圧することが必要であるが、それ以外は特に限定はない。具体的な方法として、プレス機を用いて加温加圧する方法について説明する。例えば、所定の大きさの光半導体素子封止用シートを、光半導体素子搭載基板上に載置し、その上から、プレス機を用いて好ましくは100〜200℃で加圧成形する。負荷する圧力は、封止樹脂層の特性によって一概には決定されないが、大きな荷重をかけすぎると封止樹脂層が変形する恐れがあるので、得られる成形体の高さを制御できるプレス機を用いて加圧することが好ましく、例えば、平板金型の上板高さをシートの総厚より約0.1mm小さい値になるよう設定して加圧することができる。かかるプレス機としては、新東工業社製の加温プレス機「CYTP-10」等を用いることができる。 As a molding method, it is necessary to apply pressure on a flat surface so that the wavelength conversion layer of the optical semiconductor element sealing sheet is not disposed on the side surface of the package, but otherwise there is no particular limitation. As a specific method, a method of heating and pressurizing using a press machine will be described. For example, a sheet for sealing an optical semiconductor element having a predetermined size is placed on the optical semiconductor element mounting substrate, and then press-molded preferably at 100 to 200 ° C. using a press. The pressure to be applied is not generally determined by the characteristics of the sealing resin layer, but if a large load is applied too much, the sealing resin layer may be deformed, so a press machine that can control the height of the resulting molded body is required. It is preferable to use and pressurize. For example, the upper plate height of the flat plate mold can be set to a value about 0.1 mm smaller than the total thickness of the sheet, and the pressurization can be performed. As such a press, a heating press “CYTP-10” manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd. can be used.
用いる光半導体素子封止用シートの大きさは、波長変換層の厚みによって一概には決定されないが、大きいと波長変換の作用が大きく働き広角の色度が濃くなり、小さいと広角の色度が薄くなる。そこで、本発明者らが検討した結果、色度が均一となるシート大きさは、素子から放たれる光束の約80％が波長変換層を通過するサイズとなることが判明した。光束の約80％が波長変換層を通過するサイズとは、具体的に、例えば、素子の正面を0度(°)とした場合、左右それぞれ75〜80度(°)までの範囲内であることから、封止樹脂層の厚みを(Ｘ)(mm)、光半導体素子１個あたりを封止するに要する光半導体素子封止用シートの面積を(Ｙ)(mm2)、光半導体素子の上部の面積を(Ａ)(mm2)とした際に、下記式(II)を満足することが好ましい。
{Ｘ×tan(75°)}2×π＋Ａ≦Ｙ≦{Ｘ×tan(80°)}2×π＋Ａ (II)
ここで、Ａは、光半導体素子の上部(上面)の面積をいい、{Ｘ×tan(75°)}2×πは、光束0〜75度(°)の光が通過する円の面積を、{Ｘ×tan(80°)}2×πは、光束0〜80度(°)の光が通過する円の面積を意味する。シートの形は、前記面積を有するものであれば、特に限定されない。
The size of the optical semiconductor element sealing sheet to be used is not generally determined by the thickness of the wavelength conversion layer, but if it is large, the effect of wavelength conversion is large and the wide-angle chromaticity becomes dark, and if it is small, the wide-angle chromaticity is small. getting thin. As a result of studies by the present inventors, it has been found that the sheet size at which the chromaticity is uniform is such that about 80% of the light beam emitted from the element passes through the wavelength conversion layer. Specifically, the size at which about 80% of the light beam passes through the wavelength conversion layer is, for example, within a range of 75 to 80 degrees (°) on each of the left and right when the front of the element is 0 degrees (°). Therefore, the thickness of the sealing resin layer is (X) (mm), the area of the optical semiconductor element sealing sheet required for sealing one optical semiconductor element is (Y) (mm 2 ), the optical semiconductor element When the area of the upper part of (A) (mm 2 ) is defined, it is preferable to satisfy the following formula (II).
{X × tan (75 °)} 2 × π + A ≦ Y ≦ {X × tan (80 °)} 2 × π + A (II)
Here, A is the area of the upper part (upper surface) of the optical semiconductor element, and {X × tan (75 °)} 2 × π is the area of a circle through which light with a luminous flux of 0 to 75 degrees (°) passes. , {X × tan (80 °)} 2 × π means the area of a circle through which light having a luminous flux of 0 to 80 degrees (°) passes. The shape of the sheet is not particularly limited as long as it has the area.
かくして成形されたパッケージは、室温下においても形状が変化しなくなるまで、放置後、封止樹脂層の硬化に必要な時間まで加温加圧してポストキュアを行って、本発明の光半導体装置が得られる。本発明の光半導体装置は、光半導体素子封止用シートを用いて一括封止でき、また、該シートにおける波長変換層が、パッケージの最外層に位置し、かつ、素子の上部には存在するが側面には存在しないため、光取り出し効率に優れ、かつ、均一な色度の発光が得られることになる。従って、本発明は、本発明の光半導体装置に用いられる光半導体素子封止用シートを提供する。 The package formed in this way is left to stand until the shape does not change even at room temperature, and is heated and pressurized to the time necessary for curing the sealing resin layer to perform post-cure. can get. The optical semiconductor device of the present invention can be collectively sealed using an optical semiconductor element sealing sheet, and the wavelength conversion layer in the sheet is located on the outermost layer of the package and is present above the element. Is not present on the side surface, the light extraction efficiency is excellent and light emission with uniform chromaticity can be obtained. Therefore, this invention provides the sheet | seat for optical semiconductor element sealing used for the optical semiconductor device of this invention.
本発明の光半導体素子封止用シートは、光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層と光波長変換粒子を含有する波長変換層を有するが、発光の色度を均一にする観点から、用いられる光半導体装置の発光素子の大きさに合わせて、適宜大きさを設定することが可能である。 The sheet for encapsulating an optical semiconductor element of the present invention has a sealing resin layer in which an optical semiconductor element can be embedded and a wavelength conversion layer containing optical wavelength conversion particles, but is used from the viewpoint of uniform chromaticity of light emission. The size can be appropriately set according to the size of the light emitting element of the optical semiconductor device.
また、本発明では、前記本発明の光半導体素子封止用シートを用いて一括封止することができることから、本発明の光半導体素子封止用シートを用いた、光半導体装置の製造方法を提供する。該製造方法は、本発明の光半導体素子封止用シートを、封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して平坦な面で加圧成形する工程を含むものであれば、特に限定はない。具体的には、本発明の光半導体素子封止用シートを、封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して、その上から、平板金型のような平坦な面をもつプレス機を用いて好ましくは100〜200℃で加圧成形する方法が挙げられる。 Moreover, in this invention, since it can package collectively using the sheet | seat for optical semiconductor element sealing of the said invention, the manufacturing method of the optical semiconductor device using the sheet | seat for optical semiconductor element sealing of this invention is provided. provide. If the manufacturing method includes a step of placing the optical semiconductor element sealing sheet of the present invention so that the sealing resin layer faces the optical semiconductor element mounting substrate and press-molding it on a flat surface. There is no particular limitation. Specifically, the optical semiconductor element sealing sheet of the present invention is placed so that the sealing resin layer faces the optical semiconductor element mounting substrate, and a flat surface such as a flat plate mold is formed thereon. A method of press molding preferably at 100 to 200 ° C. using a press machine having the same is used.
かくして得られる本発明の光半導体装置は、光取り出し効率に優れ、かつ、均一な色度の発光が得られることから、光半導体の発光装置として好適に使用される。 The optical semiconductor device of the present invention thus obtained is preferably used as a light emitting device of an optical semiconductor because it has excellent light extraction efficiency and can emit light with uniform chromaticity.
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。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited at all by these Examples.
〔樹脂層の貯蔵弾性率〕
各樹脂層を複数枚貼りあわせることで約1mmの厚さのシートを成形し、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、23℃及び150℃の貯蔵弾性率を求める。
[Storage modulus of resin layer]
A sheet with a thickness of about 1 mm is formed by laminating a plurality of each resin layer, and the viscoelasticity during shearing is measured with a dynamic viscoelasticity measuring device (DMS-200, manufactured by SII Nano Technology). And determine the storage modulus at 23 ° C and 150 ° C.
光半導体素子封止用シートの製造例１
シリコーンエラストマー(旭化成ワッカー社製、商品名「LR7556」)溶液に、黄色蛍光体(YAG)を粒子濃度20重量％となるように添加し１時間攪拌した。得られた溶液を、ポリエステルフィルム(三菱ポリエステル化学社製、MRN-38、38μm)上に0.10mmの厚さに塗工し、120℃で5分乾燥することにより、波長変換層を得た(厚さ0.10mm)。
Production example 1 of sheet for encapsulating an optical semiconductor element
A yellow phosphor (YAG) was added to a silicone elastomer solution (trade name “LR7556” manufactured by Asahi Kasei Wacker Co., Ltd.) so as to have a particle concentration of 20% by weight and stirred for 1 hour. The obtained solution was coated on a polyester film (Mitsubishi Polyester Chemical Co., Ltd., MRN-38, 38 μm) to a thickness of 0.10 mm and dried at 120 ° C. for 5 minutes to obtain a wavelength conversion layer ( Thickness 0.10mm).
次に、両末端シラノール型シリコーンオイル200g(17.4mmol)、ビニルトリメトキシシラン1.75g(11.8mmol)及び2-プロパノール20mLの混合物に、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(濃度10重量％)0.32mL(0.35mmol)を加え、室温(25℃)で２時間攪拌した。得られたオイルに、オルガノハイドロジェンポリシロキサン1.50g及び白金カルボニル錯体溶液(白金濃度2重量％)1.05mLを加えて攪拌して、封止樹脂層溶液とした。 Next, a mixture of 200 g (17.4 mmol) of silanol-type silicone oil at both ends, 1.75 g (11.8 mmol) of vinyltrimethoxysilane and 20 mL of 2-propanol was added to 0.32 mL (0.35 mL) of a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (concentration 10 wt%). mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature (25 ° C.) for 2 hours. To the obtained oil, 1.50 g of organohydrogenpolysiloxane and 1.05 mL of platinum carbonyl complex solution (platinum concentration 2% by weight) were added and stirred to obtain a sealing resin layer solution.
得られた封止樹脂層溶液を、前記で得られた波長変換層(厚さ0.10mm)上に1.0mmの厚さに塗工し、80℃で30分乾燥することにより、光半導体素子封止用シートＡを得た(厚さ1.10mm)。 The obtained sealing resin layer solution was coated on the wavelength conversion layer (thickness 0.10 mm) obtained above to a thickness of 1.0 mm and dried at 80 ° C. for 30 minutes, thereby encapsulating the optical semiconductor element. A stopping sheet A was obtained (thickness 1.10 mm).
光半導体素子封止用シートの製造例２
封止樹脂層溶液の塗工厚さを1.0mmから0.5mmに変更する以外は、製造例１と同様にして光半導体素子封止用シートＢを得た(厚さ0.60mm)。
Production Example 2 of optical semiconductor element sealing sheet
An optical semiconductor element sealing sheet B (thickness 0.60 mm) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the coating thickness of the sealing resin layer solution was changed from 1.0 mm to 0.5 mm.
光半導体素子封止用シートの製造例３
封止樹脂層溶液の塗工厚さを1.0mmから0.8mmに変更する以外は、製造例１と同様にして光半導体素子封止用シートＣを得た(厚さ0.90mm)。
Production Example 3 of an optical semiconductor element sealing sheet
An optical semiconductor element sealing sheet C was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the coating thickness of the sealing resin layer solution was changed from 1.0 mm to 0.8 mm (thickness 0.90 mm).
光半導体素子封止用シートの製造例４
シリコーンエラストマー(LR7556)溶液に、黄色蛍光体(YAG)を粒子濃度20重量％となるように添加し１時間攪拌した。得られた溶液を、ポリプロピレンフィルム(東セロ社製、Y-3s、30μm)上に0.10mmの厚さに塗工して、120℃で5分乾燥することにより波長変換層(厚さ0.10mm)を調製した。得られた波長変換層を用いる以外は製造例１と同様にして光半導体素子封止用シートＤを得た(厚さ1.10mm)。
Production Example 4 of optical semiconductor element sealing sheet
A yellow phosphor (YAG) was added to a silicone elastomer (LR7556) solution so as to have a particle concentration of 20% by weight and stirred for 1 hour. The obtained solution was coated on a polypropylene film (manufactured by Tosero, Y-3s, 30 μm) to a thickness of 0.10 mm, and dried at 120 ° C. for 5 minutes, thereby converting the wavelength conversion layer (thickness 0.10 mm) Was prepared. An optical semiconductor element sealing sheet D was obtained (thickness 1.10 mm) in the same manner as in Production Example 1 except that the obtained wavelength conversion layer was used.
実施例１〜９及び比較例１
表１に示す種類の光半導体素子封止用シートをトムソン刃を用いて表１に示すサイズに打ち抜いたものを、光半導体素子上に、封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して、加温プレス機(新東工業社製、CYTP-10)を用いて平板金型で、表１に示す高さとなるよう150℃で3分間プレスして、実施例１〜９の光半導体装置を得た。また、比較例１の光半導体装置は、プレスの際に、凹型金型(8mm×8mm)を用いる以外は、実施例１と同様にして調製した。なお、基板としては、2cm×3cmのメタル基板の中央に青色ＬＥＤ素子(1mm×1mm)が実装されているものを用いた。
Examples 1 to 9 and Comparative Example 1
An optical semiconductor element sealing sheet of the type shown in Table 1 is punched into the size shown in Table 1 using a Thomson blade so that the sealing resin layer faces the optical semiconductor element mounting substrate on the optical semiconductor element. The sample was placed and pressed with a flat plate mold using a heating press (manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd., CYTP-10) at 150 ° C. for 3 minutes so as to have the height shown in Table 1. Examples 1 to 9 An optical semiconductor device was obtained. The optical semiconductor device of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that a concave mold (8 mm × 8 mm) was used during pressing. The substrate used was a blue LED element (1 mm × 1 mm) mounted in the center of a 2 cm × 3 cm metal substrate.
得られた光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。 About the obtained optical semiconductor device, the characteristic was evaluated according to the following test examples 1-2. The results are shown in Table 1.
試験例１(色度角度依存性)
光半導体装置に50mAの電流を流して、各角度の放射光を分光光度計(大塚電子社製、MCPD-3000)を用いて検知し、色度をCIE色度指標(x、y)で表わした。0°(正面)から80°までの放射光のうち、CIE色度(y)値について、最大値と最小値の差を色度差として算出し、以下の評価基準に従って、色度角度依存性を評価した。なお、色度差が小さいほど、色度角度依存性が小さいことを示す。
Test example 1 (chromaticity angle dependence)
A current of 50 mA is applied to the optical semiconductor device, and the emitted light at each angle is detected using a spectrophotometer (MCPD-3000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), and the chromaticity is represented by the CIE chromaticity index (x, y). It was. For CIE chromaticity (y) values of emitted light from 0 ° (front) to 80 °, the difference between the maximum and minimum values is calculated as the chromaticity difference, and the chromaticity angle dependency according to the following evaluation criteria Evaluated. Note that the smaller the chromaticity difference is, the smaller the chromaticity angle dependency is.
＜色度角度依存性の評価基準＞
○：色度差が0.030未満
△：色度差が0.030以上、0.060未満
×：色度差が0.060以上
<Evaluation criteria for chromaticity angle dependency>
○: Chromaticity difference is less than 0.030 Δ: Chromaticity difference is 0.030 or more, less than 0.060 ×: Chromaticity difference is 0.060 or more
試験例２(波長変換特性)
光半導体装置を銅製のヒートシンクに装着後、1Aの電流を流して、装置表面の温度をサーモグラフィック装置(CINO社製、CPA1000)を用いて測定し、波長変換特性を評価した。なお、パッケージの表面温度が120℃を超えると、蛍光体の波長変換効率が低下するため、波長変換特性が劣ることを示す。
Test example 2 (wavelength conversion characteristics)
After mounting the optical semiconductor device on a copper heat sink, a current of 1 A was passed, and the temperature of the surface of the device was measured using a thermographic device (CIPA, CPA1000) to evaluate the wavelength conversion characteristics. In addition, when the surface temperature of a package exceeds 120 degreeC, since the wavelength conversion efficiency of fluorescent substance will fall, it shows that a wavelength conversion characteristic is inferior.
結果、実施例の光半導体装置は、比較例に比べて、色度角度依存性が小さく、均一な色度の発光が得られることが分かる。なかでも、封止樹脂層の厚みに基づいて算出される範囲内のシート面積を有する光半導体素子封止用シートを用いた光半導体装置は、色度角度依存性がより小さいものである。 As a result, it can be seen that the optical semiconductor device of the example has smaller chromaticity angle dependency than the comparative example, and can emit light with uniform chromaticity. Especially, the optical semiconductor device using the sheet | seat for optical semiconductor element sealing which has a sheet area within the range calculated based on the thickness of the sealing resin layer has a smaller chromaticity angle dependency.
なお、本発明の態様として、以下のものが挙げられる。
〔１〕 光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを用いて、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して加圧成形してなる光半導体装置であって、光半導体素子を埋設した成形体の上部には該波長変換層が存在するが、側面には存在しない構造であることを特徴とする光半導体装置。
〔２〕 封止樹脂層の厚みを(Ｘ)(mm)、光半導体素子１個あたりを封止するに要する光半導体素子封止用シートの面積を(Ｙ)(mm2)、光半導体素子の上部の面積を(Ａ)(mm2)とした際に、下記式(I)及び(II)を満足してなる、前記〔１〕記載の光半導体装置。
0.5≦Ｘ≦2 (I)
{Ｘ×tan(75°)}2×π＋Ａ≦Ｙ≦{Ｘ×tan(80°)}2×π＋Ａ (II)
〔３〕 前記〔１〕又は〔２〕記載の光半導体装置に用いられる、光半導体素子封止用シート。
〔４〕 光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して平坦な面で加圧成形する、前記〔１〕又は〔２〕記載の光半導体装置の製造方法。
In addition, the following are mentioned as an aspect of this invention.
[1] Using a sealing resin layer in which an optical semiconductor element can be embedded and an optical semiconductor element sealing sheet in which a wavelength conversion layer containing optical wavelength conversion particles is directly or indirectly laminated, the sealing resin An optical semiconductor device in which a layer is placed so as to face an optical semiconductor element mounting substrate and is subjected to pressure molding, wherein the wavelength conversion layer is present on the upper part of the molded body in which the optical semiconductor element is embedded, An optical semiconductor device characterized by having a structure that does not exist.
[2] The thickness of the sealing resin layer is (X) (mm), the area of the optical semiconductor element sealing sheet required for sealing one optical semiconductor element is (Y) (mm 2 ), and the optical semiconductor element The optical semiconductor device according to the above [1], wherein the following formulas (I) and (II) are satisfied when the area of the upper portion of (A) is (mm 2 ):
0.5 ≦ X ≦ 2 (I)
{X × tan (75 °)} 2 × π + A ≦ Y ≦ {X × tan (80 °)} 2 × π + A (II)
[3] An optical semiconductor element sealing sheet used for the optical semiconductor device according to [1] or [2].
[4] A sheet for sealing an optical semiconductor element in which a sealing resin layer in which an optical semiconductor element can be embedded and a wavelength conversion layer containing light wavelength conversion particles is laminated directly or indirectly, The method for manufacturing an optical semiconductor device according to [1] or [2], wherein the optical semiconductor device is mounted so as to face an optical semiconductor element mounting substrate and is pressure-formed on a flat surface.
本発明の光半導体装置は、色度角度依存性が小さく、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に好適に使用することができる。 The optical semiconductor device of the present invention has small chromaticity angle dependency, and can be suitably used for, for example, a backlight of a liquid crystal screen, a traffic light, a large outdoor display, an advertisement signboard, and the like.
１ 封止樹脂層
２ 波長変換層
３ 光半導体素子
４ 基板
1 sealing resin layer 2 wavelength conversion layer 3 optical semiconductor element 4 substrate
Claims (3)
前記封止樹脂層を構成する樹脂が縮合-付加硬化型シリコーン樹脂であり、
光半導体素子を埋設した成形体の上部には該波長変換層が存在するが、側面には存在しない構造であり、かつ、封止樹脂層の厚みを(Ｘ)(mm)、光半導体素子１個あたりを封止するに要する光半導体素子封止用シートの面積を(Ｙ)(mm2)、光半導体素子の上部の面積を(Ａ)(mm2)とした際に、下記式(I)及び(II)を満足してなることを特徴とする光半導体装置。
0.5≦Ｘ≦2 (I)
{Ｘ×tan(75°)}2×π＋Ａ≦Ｙ≦{Ｘ×tan(80°)}2×π＋Ａ (II) Using a sheet for sealing an optical semiconductor element in which a sealing resin layer in which an optical semiconductor element can be embedded and a wavelength conversion layer containing optical wavelength conversion particles are laminated directly or indirectly, the sealing resin layer is light An optical semiconductor device formed by pressure-molding by placing it so as to face a semiconductor element mounting substrate,
The resin constituting the sealing resin layer is a condensation-addition curable silicone resin,
The wavelength conversion layer is present on the upper part of the molded body in which the optical semiconductor element is embedded, but the side surface does not exist, and the thickness of the sealing resin layer is (X) (mm). When the area of the sheet for encapsulating the optical semiconductor element required for encapsulating the individual is (Y) (mm 2 ) and the area of the upper part of the optical semiconductor element is (A) (mm 2 ), the following formula (I ) And (II). An optical semiconductor device characterized in that
0.5 ≦ X ≦ 2 (I)
{X × tan (75 °)} 2 × π + A ≦ Y ≦ {X × tan (80 °)} 2 × π + A (II)
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2012
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