JP2015002298A - Light-emitting device, sealing film laminate for manufacturing of the same, and method for manufacturing light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、製造が簡便で光取り出し効率に優れるLED等の発光装置およびその製造に使用される封止フィルム積層体に関する。 The present invention relates to a light emitting device such as an LED that is simple to manufacture and excellent in light extraction efficiency, and a sealing film laminate used in the manufacture thereof.
従来、半導体発光素子(以下、LED素子と略記することもある)の実装および封止構造においては、素子を熱伝導率の高い基材にAuバンプあるいは樹脂によって接合し、素子の周囲にリフレクターを設け、それをシリコーンを主とする封止材を用いて素子全体を覆うように充填する構造が広く採用されてきた。この構造は、樹脂を充填することでLED素子の最表面層と空気との界面の屈折率の差により生じる内部反射を低減し、内部反射が起因となる光の取り出し効率の低下を抑止しようとすること、および外部環境からの影響に対するLED素子の保護を目的として構成されている。 Conventionally, in the mounting and sealing structure of a semiconductor light emitting device (hereinafter sometimes abbreviated as an LED device), the device is bonded to a base material having high thermal conductivity by Au bumps or resin, and a reflector is provided around the device. A structure that is provided and filled so as to cover the entire element using a sealing material mainly composed of silicone has been widely adopted. This structure reduces the internal reflection caused by the difference in the refractive index at the interface between the outermost surface layer of the LED element and the air by filling the resin, and tries to suppress the decrease in light extraction efficiency caused by the internal reflection. It is configured for the purpose of protecting the LED element against the influence from the external environment.
この封止構造は、主としてシリコーンあるいはエポキシ、およびそれを主成分としてなる複合樹脂材料を液状あるいは半液状にし、ディスペンス法もしくはモールド法によって作製される。 This sealing structure is produced by a dispensing method or a molding method in which silicone or epoxy and a composite resin material mainly composed of silicone or epoxy are made liquid or semi-liquid.
例えばディスペンス法では、微細な一つ一つのパッケージを封止するために工程に要する時間が長くなるなどの問題がある。モールド法では、大型の装置を必要とし、一つ一つのモールドの作業時間が長いという問題がある。更に異なるパッケージデザインに対して、それぞれに専用のツールの設計をする必要があった。 For example, in the dispensing method, there is a problem that the time required for the process to seal each minute package becomes long. The mold method has a problem that a large apparatus is required and the working time of each mold is long. Furthermore, it was necessary to design a dedicated tool for each different package design.
これらの従来の封止構造において、LED素子と大気との屈折率の差は低減されているものの、封止材料とLED素子との間の屈折率差および封止材料と大気との間の屈折率差は依然として大きく、この屈折率の差異により光の取り出し効率が低下するという問題は十分に解決されていない。 In these conventional sealing structures, although the refractive index difference between the LED element and the atmosphere is reduced, the refractive index difference between the sealing material and the LED element and the refraction between the sealing material and the atmosphere. The difference in rate is still large, and the problem that the light extraction efficiency is lowered due to the difference in refractive index has not been sufficiently solved.
また、最近は自動車用途等において、大きな電圧を加えることでよりLEDの明るさを増そうとする高パワー対応のLEDも数多く商品化されている。しかし、従来の封止構造においては、屈折率の差異により内部反射が各層毎の界面で生じ、一部の光は、外部に放射されずに内部で再反射を繰り返すことで熱に変換され、その結果、熱が滞留して損失となる。すなわち照明として活用できる光の取り出し効率が著しく低下してしまうなどの問題がある。 In recent years, many high-power compatible LEDs have been commercialized to increase the brightness of LEDs by applying a large voltage in automobile applications. However, in the conventional sealing structure, internal reflection occurs at the interface of each layer due to the difference in refractive index, and some light is converted to heat by repeating re-reflection inside without being emitted outside, As a result, heat is retained and lost. That is, there is a problem that the extraction efficiency of light that can be used as illumination is significantly reduced.
これを解決する為に、様々な方法が試みられているが、例えば、基板表面に微細な凹凸構造により屈折率を制御することが報告されている。例えば、非特許文献1(科学技術振興機構報 第788号、平成23年3月1日 科学技術振興機構(JST)発行、URL:http://www.jst.go.jp/pr/info/info788/)および特許文献1(WO2009/070809号公報)においては、LED素子から光取り出し面となる基板表面に、微細な凹凸形状を作成することにより、光取り出し効率が向上することが開示されている。非特許文献1では、約3.5倍の光の取り出し効率向上が報告されている。 In order to solve this, various methods have been tried. For example, it has been reported that the refractive index is controlled by a fine uneven structure on the substrate surface. For example, Non-Patent Document 1 (Japan Science and Technology Agency Bulletin 788, published by the Japan Science and Technology Agency (JST) on March 1, 2011, URL: http://www.jst.go.jp/pr/info/ info788 /) and Patent Document 1 (WO2009 / 070809) disclose that the light extraction efficiency is improved by creating a fine uneven shape on the substrate surface that becomes the light extraction surface from the LED element. Yes. Non-Patent Document 1 reports an improvement in light extraction efficiency of about 3.5 times.
しかしながら、基板表面に、微細な凹凸形状を形成するためには、エッチング等のための追加の工程や装置が必要になり、製造コストが高額化するため、実現性に乏しい。 However, in order to form a fine concavo-convex shape on the surface of the substrate, an additional process or apparatus for etching or the like is required, and the manufacturing cost increases, so that the feasibility is poor.
本発明は、製造が簡便で、光取り出し効率が向上した発光装置、その製造方法およびその製造に使用される封止フィルム積層体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a light-emitting device that is simple to produce and has improved light extraction efficiency, a method for producing the light-emitting device, and a sealing film laminate used for the production.
本発明は以下の事項に関する。 The present invention relates to the following matters.
1.表面に微細な凹凸形状を有する光学フィルムが、封止接着層を介して、半導体発光素子の光取り出し方向側に設けられていることを特徴とする発光装置。 1. A light-emitting device, wherein an optical film having a fine uneven shape on a surface is provided on a light extraction direction side of a semiconductor light-emitting element through a sealing adhesive layer.
2.前記封止接着層は、前記半導体発光素子の光取り出し面に直接接触して設けられていることを特徴とする上記1に記載の発光装置。 2. 2. The light emitting device according to 1 above, wherein the sealing adhesive layer is provided in direct contact with a light extraction surface of the semiconductor light emitting element.
3.前記光学フィルムの微細な凹凸形状の凸部の高さが0.07〜1μmであり、隣接する凸部の間のピッチが0.07〜1μmであることを特徴とする上記1または2に記載の発光装置。 3. 3. The above 1 or 2 characterized in that the fine convex-concave convex portion of the optical film has a height of 0.07-1 μm, and the pitch between adjacent convex portions is 0.07-1 μm. Light-emitting device.
4.前記光学フィルムは、微細な凹凸形状を有する側で、空気層との屈折率の差が0.1未満となるように機能することを特徴とする上記1〜3のいずれか1項に記載の発光装置。 4). 4. The optical film according to any one of the above items 1 to 3, wherein the optical film functions so that a difference in refractive index from the air layer is less than 0.1 on a side having a fine uneven shape. Light emitting device.
5.前記封止接着層が、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、アクリレート樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト、環状ポリオレフィン、ポリイミド、ポリオレフィン、フェノール樹脂、ウレタン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む樹脂の硬化物で形成されていることを特徴とする上記1〜4のいずれか1項に記載の発光装置。 5. Curing of resin including at least one selected from the group consisting of silicone resin, epoxy resin, oxetane resin, acrylate resin, acrylic resin, polycarbonate, cyclic polyolefin, polyimide, polyolefin, phenol resin, and urethane resin. 5. The light-emitting device according to any one of 1 to 4, wherein the light-emitting device is formed of an object.
6.前記光学フィルムと前記半導体発光素子の間の前記封止接着層の厚みが、100〜800μmの範囲であることを特徴とする上記1〜5のいずれか1項に記載の発光装置。 6). 6. The light emitting device according to any one of the above 1 to 5, wherein a thickness of the sealing adhesive layer between the optical film and the semiconductor light emitting element is in a range of 100 to 800 [mu] m.
7.前記封止接着層の屈折率が、1.4〜2.5の範囲であることを特徴とする上記1〜6のいずれか1項に記載の発光装置。 7). 7. The light emitting device according to any one of 1 to 6, wherein the sealing adhesive layer has a refractive index in a range of 1.4 to 2.5.
8.前記封止接着層が、蛍光体を含有することを特徴とする上記1〜7のいずれか1項に記載の発光装置。 8). 8. The light emitting device according to any one of 1 to 7, wherein the sealing adhesive layer contains a phosphor.
9.前記蛍光体が、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸化窒化型蛍光体および硫化物蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする上記8に記載の発光装置。 9. 9. The light-emitting device according to 8 above, wherein the phosphor includes at least one selected from the group consisting of oxide phosphors, nitride phosphors, oxynitride phosphors, and sulfide phosphors.
10.表面に微細な凹凸形状を有する光学フィルムと、この光学フィルムの平滑な面に接着された接着剤シートとを有することを特徴とする封止フィルム積層体。 10. A sealing film laminate comprising: an optical film having a fine uneven shape on a surface; and an adhesive sheet bonded to a smooth surface of the optical film.
11.前記光学フィルムの微細な凹凸形状の凸部の高さが0.07〜1μmであり、隣接する凸部の間のピッチが0.07〜1μmであることを特徴とする上記10に記載の封止フィルム積層体。 11. 11. The sealing according to 10 above, wherein the height of the fine irregularities of the optical film is 0.07 to 1 μm, and the pitch between adjacent convexities is 0.07 to 1 μm. Stop film laminate.
12.前記接着剤シートが、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、アクリレート樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト、環状ポリオレフィン、ポリイミド、ポリオレフィン、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、およびこれらの樹脂の少なくとも1種を含む混合物から得られることを特徴とする上記10または11に記載の封止フィルム積層体。 12 The adhesive sheet is obtained from silicone resin, epoxy resin, oxetane resin, acrylate resin, acrylic resin, polycarbonate, cyclic polyolefin, polyimide, polyolefin, phenol resin, urethane resin, and a mixture containing at least one of these resins. 12. The sealing film laminate according to 10 or 11 above, wherein
13.前記接着剤シートの厚みが100〜800μmの範囲であることを特徴とする上記10〜12のいずれか1項に記載の封止フィルム積層体。 13. The thickness of the said adhesive agent sheet is the range of 100-800 micrometers, The sealing film laminated body of any one of said 10-12 characterized by the above-mentioned.
14.前記接着剤シートが、蛍光体を含有することを特徴とする上記10〜13のいずれか1項に記載の封止フィルム積層体。 14 The sealing film laminate according to any one of the above 10 to 13, wherein the adhesive sheet contains a phosphor.
15.前記光学フィルムの微細な凹凸形状を有する側の表面に、さらにダイシングテープが積層されている上記10〜14のいずれか1項に記載の封止フィルム積層体。 15. 15. The sealing film laminate according to any one of 10 to 14, wherein a dicing tape is further laminated on the surface of the optical film having a fine uneven shape.
16.上記10〜15のいずれか1項に記載の封止フィルム積層体の前記接着剤シート面を、複数の半導体発光素子が形成されたウェハーと、光取り出し側の面が前記接着剤シート面と接触するように、貼り合わせる工程と、
前記封止フィルム積層体と貼り合わされたウェハーを、前記光学フィルムと前記接着剤シートと共に、ダイシングして、チップ化する工程と
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
16. The adhesive sheet surface of the sealing film laminate according to any one of 10 to 15 above, a wafer on which a plurality of semiconductor light emitting elements are formed, and a light extraction side surface in contact with the adhesive sheet surface The process of pasting together,
A method of manufacturing a light emitting device, comprising: dicing the wafer bonded to the sealing film laminate together with the optical film and the adhesive sheet into chips.
17.前記チップ化後に、加熱して、前記接着剤シートを硬化する工程をさらに有する上記16に記載の発光装置の製造方法。 17. 17. The method for producing a light emitting device according to 16 above, further comprising a step of heating and curing the adhesive sheet after forming the chip.
18.半導体発光素子を備える発光装置の空気との界面に、表面に微細な凹凸形状を有する光学フィルムが設けられ、前記界面の発光装置側の光学屈折率が制御されていることを特徴とする発光装置。 18. A light emitting device comprising: a light emitting device including a semiconductor light emitting element; an optical film having a fine uneven shape on a surface thereof, and an optical refractive index on the light emitting device side of the interface being controlled. .
19.前記光学フィルムの微細な凹凸形状の凸部の高さが0.07〜1μmであり、隣接する凸部の間のピッチが0.07〜1μmであることを特徴とする上記18に記載の発光装置。 19. 19. The light emission according to 18 above, wherein the height of the fine uneven-shaped convex portions of the optical film is 0.07 to 1 μm, and the pitch between the adjacent convex portions is 0.07 to 1 μm. apparatus.
本発明によれば、製造が簡便で、光取り出し効率が向上した発光装置、その製造方法およびその製造に使用される封止フィルム積層体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light emitting device that is simple to manufacture and has improved light extraction efficiency, a method for manufacturing the light emitting device, and a sealing film laminate used for the manufacturing.
<<発光装置の構造>>
本発明の発光装置は、前述のとおり、(i)半導体発光素子、(ii)表面に微細な凹凸形状を有する光学フィルム、および(iii)前記半導体発光素子の光取り出し方向に設けられ、前記光学フィルムを前記半導体発光素子に接着する封止接着層を有する。
<< Structure of Light Emitting Device >>
As described above, the light-emitting device of the present invention includes (i) a semiconductor light-emitting element, (ii) an optical film having a fine uneven shape on the surface, and (iii) a light extraction direction of the semiconductor light-emitting element. A sealing adhesive layer for adhering the film to the semiconductor light emitting device;
本出願において、「半導体発光素子」は、電流を入力することで単独で発光可能な最小単位の構造を意味し、成長基板(最終的に除去されていてもよい)とその上に形成される半導体層(光活性層、p型クラッド層およびn型クラッド層等を含む)および半導体層に接して形成される電極層を含む半導体積層構造を含む構造であり、封止樹脂や蛍光体は含まず、バンプやボンディングワイヤーが接続される前のものと接続後のものの両方を意味する。また、本出願において、「半導体ダイ」は、半導体積層構造が形成された後、1つの発光素子の単位として分離されたものを意味する。 In the present application, the “semiconductor light emitting device” means a structure of a minimum unit capable of emitting light alone by inputting current, and is formed on a growth substrate (which may be finally removed). A structure including a semiconductor layer structure including a semiconductor layer (including a photoactive layer, a p-type cladding layer, an n-type cladding layer, etc.) and an electrode layer formed in contact with the semiconductor layer, including a sealing resin and a phosphor First, it means both before and after connecting bumps and bonding wires. Further, in the present application, the “semiconductor die” means one that is separated as a unit of one light emitting element after the semiconductor multilayer structure is formed.
半導体発光素子は、好ましくはLED(light emitting diode)であり、素子から出射される光の波長は特に限定されない。 The semiconductor light emitting element is preferably an LED (light emitting diode), and the wavelength of light emitted from the element is not particularly limited.
本発明の発光装置の代表的な例の模式図を、図1および図2に示す。図1は、フリップチップ型と呼ばれる半導体発光素子(LED)に本発明を適用した例である。フリップチップ型では、半導体発光素子20aに含まれる半導体層(光活性層、p型クラッド層、n型クラッド層等)の成長方向は、この図面で下方向であり、n電極およびp電極は下向きになる。半導体発光素子は、電流注入のため、バンプ21等により支持体23の表面に形成された配線22と接続される。この半導体発光素子では、光取り出し方向は、図面の上方向となり、半導体発光素子20aの中で光取り出し側の上部層は、半導体層の成長に使用した基板(サファイア基板、GaN基板等)であってもよいし、または成長基板が除去されていてもよい。
Schematic diagrams of typical examples of the light emitting device of the present invention are shown in FIGS. FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a semiconductor light emitting device (LED) called a flip chip type. In the flip chip type, the growth direction of the semiconductor layer (photoactive layer, p-type cladding layer, n-type cladding layer, etc.) included in the semiconductor
この形態において、半導体発光素子20aの光取り出し方向に、封止接着層12を介して、表面に微細な凹凸形状を有する光学フィルム11(以下、単に光学フィルムという場合がある)が設けられている。
In this embodiment, an optical film 11 (hereinafter sometimes simply referred to as an optical film) having a fine irregular shape on the surface is provided via a sealing
図2は、フェースアップ型と呼ばれる半導体発光素子(LED)に本発明を適用した例である。フェースアップ型では、一般に、半導体層(光活性層、p型クラッド層、n型クラッド層等)の成長方向は図面上方向であり、n電極およびp電極は、半導体発光素子20bの上方側に上向きに設けられており、ワイヤーボンディング24により、支持体23の表面に形成された配線22と接続される。この半導体発光素子においても、光取り出し方向は、図面の上方向となる。
FIG. 2 shows an example in which the present invention is applied to a semiconductor light emitting device (LED) called a face-up type. In the face-up type, in general, the growth direction of a semiconductor layer (photoactive layer, p-type cladding layer, n-type cladding layer, etc.) is upward in the drawing, and the n electrode and the p electrode are located above the semiconductor
この形態においても、半導体発光素子20bの光取り出し方向に、封止接着層12を介して、表面に微細な凹凸形状を有する光学フィルム11が設けられている。
Also in this embodiment, the
本発明では、図1および図2に示すように、半導体発光素子(20a、20b)の光取り出し方向に、表面に微細な凹凸形状を有する光学フィルムが封止接着層12により、貼り付けられているため、光の取り出し効率が向上する。これは、微細な凹凸により、外部空気層との界面の実効的な屈折率が段階的に変調されることとなり、内部反射が低減されるからである。
In the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, an optical film having fine irregularities on the surface is attached by a sealing
封止接着層は、少なくとも光学フィルムを半導体発光素子と接着する働きがあればよいが、半導体発光素子を封止することで、外界環境から保護する機能も有している。また、後述するように、封止接着層に蛍光体を含有させることで、波長変換の機能を持たせることもできる。 The sealing adhesive layer only needs to have a function of adhering at least the optical film to the semiconductor light-emitting element, but also has a function of protecting the semiconductor light-emitting element from the external environment. Further, as will be described later, a wavelength conversion function can be provided by including a phosphor in the sealing adhesive layer.
本発明では、光学フィルムを、半導体発光素子の製造とは別に製造することができ、それを接着することで発光装置を製造できる。このため、製造工程が非常に簡略化され、低コストで発光装置を製造することができる。製造工程の例は、後述する。 In this invention, an optical film can be manufactured separately from manufacture of a semiconductor light-emitting device, and a light-emitting device can be manufactured by adhere | attaching it. For this reason, the manufacturing process is greatly simplified, and the light emitting device can be manufactured at low cost. An example of the manufacturing process will be described later.
本発明の発光装置の異なる態様は、半導体発光素子を備える発光装置の空気との界面に、表面に微細な凹凸形状を有する光学フィルムが設けられ、前記界面の発光装置側の光学屈折率が制御されていることを特徴とする。外部空気層との界面に前記光学フィルムが存在することで、屈折率が適切に、好ましくは空気との屈折率差が0.1未満となるように制御される。前記光学フィルムの微細な凹凸形状の凸部の高さが0.07〜1μmであり、隣接する凸部の間のピッチが0.07〜1μmであり、凸部の高さおよびピッチこれらの範囲内で調整することで、発光装置に好ましい屈折率にせいぎょできる。 In a different aspect of the light emitting device of the present invention, an optical film having fine irregularities on the surface is provided at the interface with the air of the light emitting device including a semiconductor light emitting element, and the optical refractive index on the light emitting device side of the interface is controlled. It is characterized by being. When the optical film is present at the interface with the external air layer, the refractive index is appropriately controlled, and preferably the refractive index difference with air is less than 0.1. The height of the fine irregularities of the optical film is 0.07 to 1 μm, the pitch between adjacent convexes is 0.07 to 1 μm, and the height and pitch of the convexes are in these ranges. By adjusting in the range, the refractive index preferable for the light emitting device can be obtained.
<<発光装置を構成する材料>>
まず、発光装置を構成する主要部材を説明する。
<< Materials constituting light-emitting device >>
First, main members constituting the light emitting device will be described.
<微細な凹凸を有する光学フィルム>
本発明で使用される光学フィルムは、使用される波長領域において実質的に透明の材料で形成され、図3(断面図)に模式示すように、光取り出し側に凹凸を有する。凹凸は周期的に形成され、隣接する凸部111と凸部111のピッチが、0.07μm〜1μm、好ましくは0.3〜0.7μmである。
<Optical film with fine irregularities>
The optical film used in the present invention is formed of a substantially transparent material in the wavelength region to be used, and has irregularities on the light extraction side as schematically shown in FIG. 3 (cross-sectional view). Concavities and convexities are formed periodically, and the pitch between adjacent
凸部は、光取りだし方向(図3で上方)に進むに従って、徐々に細くなる形状、即ち凸部の断面積が上方ほど減少するような形状であれば特に限定されない。例えば、図3に示すように、半楕円回転体形(好ましくは長軸が縦方向)、釣鐘形、円錐形、6角錘形等を挙げることができる。 The convex portion is not particularly limited as long as it has a shape that gradually decreases as it proceeds in the light extraction direction (upward in FIG. 3), that is, a shape in which the cross-sectional area of the convex portion decreases toward the upper side. For example, as shown in FIG. 3, a semi-elliptical rotator shape (preferably the major axis is in the vertical direction), a bell shape, a cone shape, a hexagonal pyramid shape, and the like can be given.
凸部の高さt1は、好ましくは0.07μm〜1μmであり、アスペクト比(高さ/ピッチ)は、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上で、通常、5以下が好ましい。 The height t1 of the convex portion is preferably 0.07 μm to 1 μm, and the aspect ratio (height / pitch) is preferably 0.5 or more, more preferably 1 or more, and usually 5 or less.
光学フィルムを構成する材料としては、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルサルホン(PES)、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどの熱硬化性樹脂エラストマー、PMMA、ポリカーボネイト、環状ポリオレフィン、ポリイミド、ポリオレフィン、シクロオレフィンポリマー、フェノール樹脂、およびこれらから選ばれる少なくとも1種を主成分とする樹脂が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂、ポリカーボネイト、PMMA、シクロオレフィンポリマー等が好ましく、特にシリコーン樹脂が好ましい。 Examples of the material constituting the optical film include silicone resin, polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), thermosetting resin elastomers such as silicone rubber and fluoro rubber, PMMA, polycarbonate, cyclic polyolefin, polyimide, polyolefin, Examples thereof include a cycloolefin polymer, a phenol resin, and a resin mainly containing at least one selected from these. Of these, silicone resin, polycarbonate, PMMA, cycloolefin polymer and the like are preferable, and silicone resin is particularly preferable.
また、2種類以上の樹脂の積層であってもよい。例えば表面の凹凸または表面の凹凸とそれを支持する薄層が、光学フィルムの大部分を構成する基材フィルムと異なる材料で形成されてもよい。光学フィルムの大部分は、透明性および耐久性に優れる樹脂で形成されるのが好ましく、シリコーン樹脂、ポリカーボネイト、PMMA、シクロオレフィンポリマー等が好ましく、特にシリコーン樹脂が好ましい。表面の凹凸または表面の凹凸とそれを支持する薄層は、(メタ)アクリレート樹脂((メタ)アクリロイル基を含有する樹脂)を含む樹脂組成物の硬化物等であることも好ましい。 Moreover, the lamination | stacking of 2 or more types of resin may be sufficient. For example, the surface unevenness or the surface unevenness and the thin layer that supports the surface unevenness may be formed of a material different from the base material film that constitutes most of the optical film. Most of the optical film is preferably formed of a resin having excellent transparency and durability, such as silicone resin, polycarbonate, PMMA, cycloolefin polymer, and the like, and particularly preferably silicone resin. The surface unevenness or the surface unevenness and the thin layer that supports the surface unevenness are preferably a cured product of a resin composition containing a (meth) acrylate resin (a resin containing a (meth) acryloyl group).
光学フィルムは、樹脂に加えて微細な無機フィラーを含有してもよく、これにより光学フィルムの屈折率を調整することもできる。 The optical film may contain a fine inorganic filler in addition to the resin, whereby the refractive index of the optical film can be adjusted.
光学フィルムを構成する材料の屈折率は、1.3〜1.7の間が好ましい。母材となる樹脂の選択と、必要により添加される無機フィラーの種類と量を調整することで、必要な屈折率を達成することができる。 The refractive index of the material constituting the optical film is preferably between 1.3 and 1.7. A necessary refractive index can be achieved by selecting a resin as a base material and adjusting the kind and amount of the inorganic filler added as necessary.
この光学フィルムは、図3に示す空気層との界面13において、空気層との実効的な屈折率の差が、好ましくは0.1未満である。図3に示すように、光学フィルムの凸部111の先端までの厚さをtとすると、空気層との実効的な屈折率の差が0.1とは、表面に凹凸が形成されていない平滑な厚さtのフィルムの空気との界面における屈折率差が、0.1異なる場合と同等であることを意味する。即ち、微細な凹凸を設けた面では、光学フィルムから出射される光が、ほとんど内部反射されるないことを意味する。光学フィルムの厚さtは、特に限定されないが、例えば、10μm〜5mm、より典型的には20μm〜1mmの範囲で適宜選択することができる。
In this optical film, the difference in effective refractive index from the air layer at the interface 13 with the air layer shown in FIG. 3 is preferably less than 0.1. As shown in FIG. 3, when the thickness up to the tip of the
次に、光学フィルムの製造方法の1例を簡単に説明する。まず、微細な凹型を有する円筒形の金型を製作し、長尺なフィルムの巻き出し室と巻き取り室の間に設置する。巻き出し室から出た基材フィルムが当該金型を通過する前に、液状のUV硬化樹脂を金型に注入し、フィルムが金型を通過する際に金型内の液状樹脂をUV照射にて硬化させながら、フィルム上に接着させながら巻き取りを行うことで、表面に凹凸を有する光学フィルムを形成することができる。この方法は、ロール・トゥ・ロール方式で製造できるために、低コストで量産が可能である。 Next, an example of the manufacturing method of an optical film is demonstrated easily. First, a cylindrical mold having a fine concave mold is manufactured and placed between a long film unwinding chamber and a winding chamber. Before the base film coming out of the unwind chamber passes through the mold, a liquid UV curable resin is injected into the mold, and the liquid resin in the mold is irradiated with UV when the film passes through the mold. An optical film having irregularities on the surface can be formed by winding while adhering to the film while curing. Since this method can be manufactured by a roll-to-roll method, it can be mass-produced at a low cost.
光学フィルム表面の微細な凹凸が、半導体発光素子および封止接着層の光学特性に合わせた所定の形状になるように、金型の凹部形状が設定されるが、高さが0.07〜1μmの範囲で、ピッチが0.07〜1μmの範囲で、光学フィルム表面の凸部が、前述の形状となるような形状が好ましい。 The concave shape of the mold is set so that fine irregularities on the surface of the optical film have a predetermined shape that matches the optical characteristics of the semiconductor light emitting element and the sealing adhesive layer, but the height is 0.07 to 1 μm. In such a range, it is preferable that the convex part on the surface of the optical film has the above-mentioned shape in the range of 0.07 to 1 μm in pitch.
また、光学フィルムは、同様にロール・トゥ・ロール方式にて、印刷技術を使って樹脂表面などに微細なパターンを転写するナノインプリントなどの工法を活用して製作することも可能である。 Similarly, the optical film can also be manufactured by utilizing a technique such as nanoimprint in which a fine pattern is transferred onto a resin surface or the like using a printing technique by a roll-to-roll method.
基材フィルムは、前述した「光学フィルムを構成する材料」から選択することができる。液状のUV硬化樹脂は、UV硬化可能な樹脂であればよいが(メタ)アクリレート樹脂((メタ)アクリロイル基を含有する樹脂)を含有する樹脂組成物などが挙げられる。 The base film can be selected from the aforementioned “materials constituting the optical film”. The liquid UV curable resin may be a UV curable resin, and examples thereof include a resin composition containing a (meth) acrylate resin (a resin containing a (meth) acryloyl group).
<封止接着層>
本発明において、封止接着層は、光学フィルムを半導体発光素子に接着するものであり、屈折率として半導体発光素子の光取り出し側表面の材料の屈折率と空気の屈折率との間の値を有することが好ましく、より好ましくは半導体発光素子の光取り出し側表面の材料の屈折率と光学フィルムの接着面側の材料の屈折率との間の値を有する。
<Sealing adhesive layer>
In the present invention, the sealing adhesive layer adheres the optical film to the semiconductor light emitting element, and the refractive index is a value between the refractive index of the material on the light extraction side surface of the semiconductor light emitting element and the refractive index of air. Preferably, it has a value between the refractive index of the material on the light extraction side surface of the semiconductor light emitting element and the refractive index of the material on the adhesive surface side of the optical film.
具体的には、封止接着層の屈折率は、好ましくは1.4〜2.5の範囲であり、半導体発光素子の光取り出し側表面の材料および光学フィルムの接着面側材料の屈折率を考慮して、適切に設定されることが好ましい。 Specifically, the refractive index of the sealing adhesive layer is preferably in the range of 1.4 to 2.5, and the refractive index of the material on the light extraction side surface of the semiconductor light emitting element and the material on the adhesive surface side of the optical film It is preferable to set appropriately in consideration.
封止接着層を構成する樹脂としては、最終製品において所定の物性(硬さ、耐熱性、耐久性、透明性、屈折率等)を有するものであれば、熱硬化樹脂、熱可塑樹脂またはそれら複合樹脂のいずれでもよい。尚、封止接着層を構成する樹脂として、製造工程において、硬化性樹脂が使用される場合には、最終製品における封止接着層は、最終硬化された樹脂層を意味する。 The resin constituting the sealing adhesive layer may be a thermosetting resin, a thermoplastic resin or the like as long as it has predetermined physical properties (hardness, heat resistance, durability, transparency, refractive index, etc.) in the final product. Any of composite resins may be used. When a curable resin is used in the manufacturing process as the resin constituting the sealing adhesive layer, the sealing adhesive layer in the final product means a resin layer that has been finally cured.
例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、変性シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性オキセタン樹脂、アクリレート樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト、環状ポリオレフィン、ポリイミド、ポリオレフィン、フェノール樹脂、ウレタン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものが好ましい。最終製品においては、封止接着層は、これらの樹脂が最終硬化した状態にある。これらの中でも、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、変性シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性オキセタン樹脂、およびそれを含む混合物がより好ましい。透明性や耐久性の点からシリコーン樹脂が特に好ましい。封止接着層を形成する封止接着剤については、後述する製造方法の項目でも説明する。 For example, at least selected from the group consisting of silicone resin, epoxy resin, oxetane resin, modified silicone resin, modified epoxy resin, modified oxetane resin, acrylate resin, acrylic resin, polycarbonate, cyclic polyolefin, polyimide, polyolefin, phenol resin, urethane resin Those containing one kind are preferred. In the final product, the sealing adhesive layer is in a state where these resins are finally cured. Among these, silicone resins, epoxy resins, oxetane resins, modified silicone resins, modified epoxy resins, modified oxetane resins, and mixtures containing the same are more preferable. A silicone resin is particularly preferable from the viewpoint of transparency and durability. The sealing adhesive forming the sealing adhesive layer will be described in the item of the manufacturing method described later.
封止接着層の厚さ、即ち、半導体発光素子の光取り出し側面と光学フィルムの間の距離は、目的に応じて変えることができるが、例えば100〜800μmの範囲に設定することができる。 The thickness of the sealing adhesive layer, that is, the distance between the light extraction side surface of the semiconductor light emitting element and the optical film can be changed according to the purpose, but can be set in the range of 100 to 800 μm, for example.
封止接着層は、半導体発光素子(半導体ダイ)の側面を被覆していてもよい。また、例えばフェースアップ型においては、ワイヤーボンディングも含めて半導体発光素子を被覆していてもよい。 The sealing adhesive layer may cover the side surface of the semiconductor light emitting element (semiconductor die). For example, in the face-up type, the semiconductor light emitting element may be covered including wire bonding.
本発明の1つの好ましい形態において、封止接着層は、蛍光体を含むことができる。使用できる蛍光体としては特に限定されず、公知の半導体発光装置に使用される蛍光体を使用することができる。 In one preferred embodiment of the present invention, the sealing adhesive layer can include a phosphor. The phosphor that can be used is not particularly limited, and phosphors used in known semiconductor light emitting devices can be used.
例えば、YAG(Y3Al5O12:Ce)、TAG(Tb3Al5O12:Ce)、シリケート(Ca3MgSi4O16Cl2:Eu)などの酸化物蛍光体、258Nitrideと言われるCa2Si5N8などの窒化物蛍光体、α型(Mx(SiAl)12(ON)16)およびβ型((SiAl)6(ON)3:Eu)のSiAlONに代表される酸化窒化型蛍光体および硫化物蛍光体が挙げられる。これらは、1種または2種以上を混合して使用することができる。また、ここで例示していない蛍光体も、単独で、または上記の例示した蛍光体と混合して使用することができる。 For example, an oxide phosphor such as YAG (Y 3 Al 5 O 12 : Ce), TAG (Tb 3 Al 5 O 12 : Ce), and silicate (Ca 3 MgSi 4 O 16 Cl 2 : Eu) is referred to as 258Nitride. Nitride phosphors such as Ca 2 Si 5 N 8 , oxynitriding typified by SiAlON of α-type (M x (SiAl) 12 (ON) 16 ) and β-type ((SiAl) 6 (ON) 3 : Eu) Type phosphors and sulfide phosphors. These may be used alone or in combination of two or more. In addition, phosphors not exemplified here can be used alone or mixed with the phosphors exemplified above.
半導体発光素子の発光波長と蛍光体の組み合わせにより、白色光や所望の色を発光する発光装置を得ることができる。 A light-emitting device that emits white light or a desired color can be obtained by combining the emission wavelength of the semiconductor light-emitting element and the phosphor.
封止接着層中に蛍光体を含有させる場合、蛍光体の含有量は、封止接着層(硬化時)100質量部に対して、通常0.1〜120質量部、好ましくは1〜100重量部である。 When the phosphor is contained in the sealing adhesive layer, the content of the phosphor is usually 0.1 to 120 parts by weight, preferably 1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the sealing adhesive layer (at the time of curing). Part.
また、封止接着層は、多層構造であってもよく、例えば蛍光体を含む層と、蛍光体を含まないか、より少ない量で含む層とすることもできる。また、発光色の異なる蛍光体をそれぞれ異なる層に含有させることもできる。 Further, the sealing adhesive layer may have a multilayer structure, for example, a layer containing a phosphor and a layer containing no phosphor or a smaller amount. Moreover, the fluorescent substance from which luminescent color differs can also be contained in a respectively different layer.
<<発光装置の製造方法およびその製造に使用される材料>>
次に発光装置の製造方法の実施形態を説明する。最初に、ここで説明する製造方法において、好適に使用される封止フィルム積層体を説明し、次いで製造プロセスを説明する。
<< Method for Manufacturing Light-Emitting Device and Materials Used for Manufacturing >>
Next, an embodiment of a method for manufacturing a light emitting device will be described. First, the sealing film laminate suitably used in the manufacturing method described here will be described, and then the manufacturing process will be described.
<封止フィルム積層体>
本発明の封止フィルム積層体は、前述の光学フィルムと、前述の封止接着層を形成するための接着剤シートとが積層された構造を有する。接着剤シートは、必要により硬化処理を経て、前述の封止接着層となる。ここで、用語「接着剤シート」は、それのみで自己支持性を有する形態に加え、自己支持性がなく、基材上に付着した層の形態で存在する形態も含むものとし、ダイシング後のチップ中に存在する場合も、硬化処理前のものについては「シート」の用語を使用する。
<Sealing film laminate>
The sealing film laminate of the present invention has a structure in which the optical film described above and an adhesive sheet for forming the sealing adhesive layer described above are stacked. The adhesive sheet is subjected to a curing treatment as necessary to become the above-described sealing adhesive layer. Here, the term “adhesive sheet” includes not only a self-supporting form but also a form that is not self-supporting and exists in the form of a layer attached on a substrate. The term “sheet” is used for those that are present before being cured.
本発明の封止フィルム積層体の1例を図4(横断面図)に示す。本発明の封止フィルム積層体は、光学フィルム11の平滑な面(微細な凹凸が形成されていない面)に、接着剤シート32が積層されている構造を有する。封止フィルム積層体は、PETのような剥離基材シート33上に保持されることが好ましい。さらに、ダイシングテープ34により、光学フィルム11および接着剤シート32が覆われていてもよい。この形態の封止フィルム積層体は、ウェハーや基板にただちに貼り合わせできるように、平面からみたときに、図5に示すように、光学フィルム11および接着剤シート32が、例えば円形の形状を有し、ダイシングテープ34が、光学フィルム11および接着剤シート32の外形より大きな形状、即ちこの例ではより大きな円形で形成されている。
One example of the sealing film laminate of the present invention is shown in FIG. 4 (transverse sectional view). The sealing film laminate of the present invention has a structure in which an
光学フィルム11、接着剤シート32およびダイシングテープ34のカット形状は、封止フィルム積層体を貼り合わせるウェハーの形状に適宜合わせることができる。図で示したような円形の他、楕円形、正方形、長方形、どのような形状でもよく、使用目的に合わせて、適宜設定することができる。
The cut shapes of the
この形態の封止フィルム積層体の製造時の形態(商品形態)としては、光学フィルム11/接着剤シート32/ダイシングテープ34の積層構造の1単位が、1枚の剥離基材シート33上に形成された形態でも、光学フィルム11/接着剤シート32/ダイシングテープ34の積層構造の複数の単位が、1枚の剥離基材シート33上に形成された形態でもよい。例えば、図6に示すように、光学フィルム11/接着剤シート32/ダイシングテープ34の積層構造が長尺状の剥離基材シート33上に、間隔を置いて形成されており、ロール巻の状態で提供することもできる。
As a form (product form) at the time of manufacture of the sealing film laminate of this form, one unit of the laminated structure of the
図7に、本発明の封止フィルム積層体の異なる形態の断面図を示す。この例は、ダイシングテープを有しておらず、光学フィルム11の平滑な面に、接着剤シート32が積層され、剥離基材シート33上に保持されている形態である。この形態の封止フィルム積層体も、1枚のカットシートとして、または図8に示すようにロール巻の状態で提供することもできる。
In FIG. 7, sectional drawing of the different form of the sealing film laminated body of this invention is shown. In this example, there is no dicing tape, and the
封止フィルム積層体において、接着剤シート32は、半硬化状態(Bステージ状態、即ち固体状、半固体状)にある。最終硬化条件で硬化させることで、最終硬化物、即ち、発光装置中の封止接着層となる。
In the sealing film laminate, the
接着剤シートを構成する材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、変性シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性オキセタン樹脂、アクリレート樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト、環状ポリオレフィン、ポリイミド、ポリオレフィン、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、およびこれらの樹脂の少なくとも1種を含む混合物が挙げられる。 The material constituting the adhesive sheet is silicone resin, epoxy resin, oxetane resin, modified silicone resin, modified epoxy resin, modified oxetane resin, acrylate resin, acrylic resin, polycarbonate, cyclic polyolefin, polyimide, polyolefin, phenol resin, urethane Examples thereof include a resin and a mixture containing at least one of these resins.
これらの中でも、加熱により最終硬化可能な樹脂が好ましく、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、変性シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性オキセタン樹脂、およびそれを含む共重合体もしくは混合物が好ましい。透明性や耐久性の点からシリコーン樹脂が特に好ましい。 Among these, a resin that can be finally cured by heating is preferable, and a silicone resin, an epoxy resin, an oxetane resin, a modified silicone resin, a modified epoxy resin, a modified oxetane resin, and a copolymer or a mixture containing the same are preferable. A silicone resin is particularly preferable from the viewpoint of transparency and durability.
シリコーン樹脂であれば、ヒドロシリル基を有するオルガノポリシロキサンを含むポリシロキサン、白金触媒のような硬化触媒、必要により硬化遅延剤を含む付加硬化型シリコーン樹脂組成物などが挙げられる。液状の樹脂を適当な剥離基材に塗布した後に一部硬化を進めるか、または所定の分子量を有するポリシロキサンを、他の添加剤と共に溶剤に溶解/分散し、適当な基材に塗布した後に溶剤を乾燥除去することで、半硬化状態(固体状、半固体状)のシートを形成することができる。得られたシートを光学フィルムと貼り合わせることで、封止フィルム積層体が得られる。 Examples of the silicone resin include polysiloxanes containing organopolysiloxanes having hydrosilyl groups, curing catalysts such as platinum catalysts, and addition curable silicone resin compositions containing a curing retarder as necessary. After applying a liquid resin to a suitable release substrate, proceed with partial curing, or after dissolving / dispersing a polysiloxane having a predetermined molecular weight in a solvent together with other additives and applying it to a suitable substrate By removing the solvent by drying, a semi-cured (solid, semi-solid) sheet can be formed. A sealing film laminated body is obtained by bonding the obtained sheet | seat with an optical film.
エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、アクリレート樹脂等を用いる場合においても、樹脂と共に、適切な硬化剤を含む組成物を調製し、同様にして半硬化状態(固体状、半固体状)のシートを形成することができる。得られたシートを光学フィルムに貼り合わせることで、封止フィルム積層体が得られる。 Even when epoxy resin, oxetane resin, acrylate resin, etc. are used, a composition containing an appropriate curing agent is prepared together with the resin, and a semi-cured (solid, semi-solid) sheet is formed in the same manner. Can do. By sticking the obtained sheet | seat on an optical film, a sealing film laminated body is obtained.
接着剤シートの厚さは、最終硬化しても大きくは体積が変わらないため、発光装置における封止接着層と同程度、例えば100〜800μmの範囲に設定することができる。加熱硬化する場合の温度は、例えば80℃〜300℃である。 Since the volume of the adhesive sheet does not change greatly even after final curing, it can be set to the same level as that of the sealing adhesive layer in the light emitting device, for example, in the range of 100 to 800 μm. The temperature for heat curing is, for example, 80 ° C to 300 ° C.
完成した発光装置の封止接着層中に蛍光体を含有させる場合、接着剤シートを製造する際に、蛍光体を含有させればよいが、例えば樹脂が液状である段階においておよび/または溶液中に蛍光体を混合することが好ましい。 When the phosphor is contained in the sealing adhesive layer of the completed light-emitting device, the phosphor may be contained in the production of the adhesive sheet. For example, in the stage where the resin is liquid and / or in the solution It is preferable to mix a phosphor.
また、封止接着層を多層構造とする場合、接着剤シートを多層構造として形成すればよい。 Further, when the sealing adhesive layer has a multilayer structure, the adhesive sheet may be formed as a multilayer structure.
<発光装置の製造方法>
発光装置の製造方法は、上記の封止フィルム積層体の接着剤シート面を、複数の半導体発光素子が形成されたウェハーと、半導体発光素子の光取り出し側の面が前記接着剤シート面と接触するように、貼り合わせる工程と、封止フィルム積層体と貼り合わされたウェハーを、光学フィルムと前記接着剤シートと共に、ダイシングして、チップ化する工程とを有する。
<Method for manufacturing light emitting device>
The manufacturing method of the light emitting device includes the adhesive sheet surface of the sealing film laminate, the wafer on which the plurality of semiconductor light emitting elements are formed, and the light extraction side surface of the semiconductor light emitting element in contact with the adhesive sheet surface. Thus, there are a step of bonding, and a step of dicing the wafer bonded to the sealing film laminate together with the optical film and the adhesive sheet to form a chip.
チップ化後に、加熱することで、接着剤シートを最終硬化することができる。製造方法の代表的な実施形態を次に説明する。 The adhesive sheet can be finally cured by heating after chip formation. A typical embodiment of the manufacturing method will now be described.
<製造方法の実施形態A−1>
ダイシングテープつき封止フィルム積層体を使った発光装置の製造方法を説明する。
<Embodiment A-1 of Manufacturing Method>
The manufacturing method of the light-emitting device using the sealing film laminated body with a dicing tape is demonstrated.
図9(a)に示すように、半田バンプがついた半導体発光素子構造を形成したウェハー42の表面(素子形成面)に、保護テープ41を貼り付ける。
As shown in FIG. 9A, a
図4で示した封止フィルム積層体(ダイシングテープ34、光学フィルム11、接着剤シート32および剥離基材シート33の積層構造)を用意し、剥離基材シート33を剥がし、露出した接着剤シート32をウェハー42に貼り付けて、図9(b)に示す構造を得る。次に図9(c)に示すように、保護テープ41を剥がす。
4 is prepared (a laminated structure of the dicing
図10(d)に示すように、レーザーやダイシングブレードにより、ダイシングして、個片化する。図10(e)に示すように、ダイシングテープを適宜延伸したのち、個片化した半導体発光素子20aをピックアップする。このとき、封止フィルム積層体(光学フィルム11および接着剤シート32)も半導体発光素子20aと共に個片化される。
As shown in FIG. 10 (d), the wafer is diced by a laser or a dicing blade into individual pieces. As shown in FIG. 10E, after the dicing tape is appropriately stretched, the separated semiconductor
次に、図10(f)に示すように、封止フィルム積層体が付いた半導体ダイ(半導体発光素子)を実装基板23にプリップチップ実装する。その後、所定の温度で、所定時間、加熱して、接着剤シート32を最終硬化し、封止接着層12となし、発光装置を完成する。
Next, as shown in FIG. 10 (f), the semiconductor die (semiconductor light emitting element) with the sealing film laminate is mounted on the mounting
<製造方法の実施形態A−2>
ダイシングテープなしの封止フィルム積層体を使った発光装置の製造方法を説明する。
<Embodiment A-2 of Manufacturing Method>
The manufacturing method of the light-emitting device using the sealing film laminated body without a dicing tape is demonstrated.
図11(a)に示すように、実施形態A−1と同様に、半田バンプがついた半導体発光素子構造を形成したウェハー42の表面(素子形成面)に、保護テープ41を貼り付ける。
As shown in FIG. 11A, similarly to Embodiment A-1, a
図7に示した封止フィルム積層体(光学フィルム11、接着剤シート32および剥離基材シート33の積層構造)を用意し、剥離基材シート33を剥がし、露出した接着剤シート32をウェハー42に貼り付けて、図11(b)に示す構造を得る。
The sealing film laminate (laminated structure of the
光学フィルム11と接着剤シート32をウェハー42と同じ、またはそれより大きいサイズ(例えば、5mm程度大きいサイズ)でカットする。その後、ダイシングテープ34を貼り付け、ダイシングテープをウェハーより大きいサイズにカットし、図11(c)に示す構造を得る。この構造は、実施形態A−1で説明した図9(b)の構造とほぼ同じである。従って、その後の工程は、実施形態A−1で説明した工程に従って、発光装置を完成することができる。
The
<製造方法の実施形態B−1>
ダイシングテープつき封止フィルム積層体を使った発光装置の製造方法の例を説明する。この製造方法では、支持体上に搭載された半導体発光素子を用いる。
<Embodiment B-1 of Manufacturing Method>
The example of the manufacturing method of the light-emitting device using the sealing film laminated body with a dicing tape is demonstrated. In this manufacturing method, a semiconductor light-emitting element mounted on a support is used.
図12(a)に示すように、支持体23上に、複数(多数)の半導体発光素子を搭載した中間アレイ構造を用意する。支持体は、半導体成長に使用した基板とは異なるもので、AlN等のセラミック基板などを使用することができる。半導体発光素子はフリップチップ型、フェースアップ型等、特に限定はされない。即ち、支持体23上に、多数の半導体発光素子(フリップチップ型20aまたはフェースアップ型20b等)が搭載されており、支持体上の所定の配線または電極と、バンプやワイヤーボンディングで接続されている。
As shown in FIG. 12A, an intermediate array structure in which a plurality of (many) semiconductor light emitting elements are mounted on a
図4で示した封止フィルム積層体(ダイシングテープ34、光学フィルム11、接着剤シート32および剥離基材シート33の積層構造)を用意し、剥離基材シート33を剥がし、露出した接着剤シート32を支持体23の半導体発光素子搭載面に、貼り付けて、図12(b)に示す構造を得る。もし、支持体23の裏側に保護テープがある場合は、これも剥がす。
4 is prepared (a laminated structure of the dicing
図12(c)に示すように、レーザーやダイシングブレードにより、ダイシングして、個片化する。図13(d)に示すように、ダイシングテープを適宜延伸したのち、個片化した、支持体23をピックアップする。このとき、封止フィルム積層体(光学フィルム11および接着剤シート32)も、支持体23と共に個片化される。
As shown in FIG. 12 (c), the wafer is diced by a laser or a dicing blade into individual pieces. As shown in FIG. 13D, after the dicing tape is appropriately stretched, the
図13(e)に示すように、半導体発光素子を搭載した状態で封止フィルム積層体が付いた個片化された支持体23を、必要により実装基板に実装する。その後、所定の温度で、所定時間、加熱して、接着剤シート32が最終硬化し、封止接着層12となり、発光装置が完成する。
As shown in FIG. 13 (e), the
図13(e)では、フリップチップ型を示したが、フェースアップ型やその他の形態の半導体発光素子にも適用できる。 Although FIG. 13E shows a flip chip type, the present invention can also be applied to a face-up type or other forms of semiconductor light emitting elements.
<製造方法の実施形態B−2>
ダイシングテープなしの封止フィルム積層体を使った発光装置の製造方法を説明する。
<Embodiment B-2 of Manufacturing Method>
The manufacturing method of the light-emitting device using the sealing film laminated body without a dicing tape is demonstrated.
図14(a)に示すように、実施形態B−1と同様に、支持体23上に、複数(多数)の半導体発光素子を搭載した中間アレイ構造を用意する。支持体23上には、多数の半導体発光素子(フリップチップ型20aまたはフェースアップ型20b等)搭載されており、支持体上の所定の配線または電極と、バンプやワイヤボンディングで接続されている。
As shown in FIG. 14A, an intermediate array structure in which a plurality of (many) semiconductor light emitting elements are mounted on a
図7に示した封止フィルム積層体(光学フィルム11、接着剤シート32および剥離基材シート33の積層構造)を用意し、剥離基材シート33を剥がし、露出した接着剤シート32を支持体23の半導体発光素子搭載面に、貼り付けて、図14(b)に示す構造を得る。
The sealing film laminated body (laminated structure of the
光学フィルム11と接着剤シート32を支持体23と同じ、またはそれより大きいサイズ(例えば、5mm程度大きいサイズ)でカットする。その後、ダイシングテープ34を貼り付け、ダイシングテープをウェハーより大きい大きさにカットし、図14(c)に示す構造を得る。もし、支持体23の裏側に保護テープがある場合は、これも剥がす。この構造は、実施形態B−1で説明した図12(b)の構造とほぼ同じである。従って、その後の工程は、実施形態B−1で説明した工程に従って、発光装置を完成することができる。この例では、フリップチップ型を示したが、フェースアップ型やその他の形態の半導体発光素子にも適用できる。
The
以上の実施形態の説明において、封止接着層中に蛍光体を含有させる場合においては、接着剤シート中に蛍光体を含有する封止フィルム積層体を使用すればよい。また、半導体発光素子の表面に蛍光体を塗布してから、封止フィルム積層体の接着剤シートと貼り合わせてもよい。 In the description of the above embodiment, when a phosphor is contained in the sealing adhesive layer, a sealing film laminate containing the phosphor in the adhesive sheet may be used. Moreover, after apply | coating fluorescent substance to the surface of a semiconductor light-emitting device, you may bond together with the adhesive agent sheet of a sealing film laminated body.
本発明の発光装置は、種々の用途に適用することができる。例えば、民生用および産業用の照明、自動車のヘッドライトや車体の後部のリアライトでは、本発明の発光装置を更に再実装してレンズなど設けることも可能であるが、こうしたレンズを不要にしたり、あるいはレンズの代わりの用途に適用することも可能である。 The light emitting device of the present invention can be applied to various uses. For example, in consumer and industrial lighting, automobile headlights, and rear lights at the rear of the vehicle body, the light-emitting device of the present invention can be further re-mounted to provide a lens. Alternatively, the present invention can be applied to a use in place of a lens.
<光学フィルムの製造例>
基材フィルムとしてシリコーン樹脂を使用し、その上に、前述の<微細な凹凸を有する光学フィルム>の項で説明したような金型を使用し、UV硬化樹脂により、微細な凹凸形状を形成し、光学フィルムを得た。凹凸の形状は高さ0.5μm、ピッチ(直径)0.3μmの釣り鐘状の円錐である。得られた光学フィルムの厚さは50μmであり、その屈折率は1.4(材料の屈折率)である。
<Example of optical film production>
A silicone resin is used as the base film, and a mold as described in the above section <Optical film with fine irregularities> is used to form a fine irregular shape with a UV curable resin. An optical film was obtained. The shape of the irregularities is a bell-shaped cone having a height of 0.5 μm and a pitch (diameter) of 0.3 μm. The obtained optical film has a thickness of 50 μm and a refractive index of 1.4 (material refractive index).
<封止フィルム積層体の製造例1>
ダイシングテープつきLEDチップ用封止フィルム積層体の製造方法
未硬化シリコーン樹脂溶液にYAG蛍光体を添加し、攪拌し、蛍光体を含むシリコーン樹脂溶液を調製した。
<Manufacture example 1 of a sealing film laminated body>
Manufacturing method of sealing film laminate for LED chip with dicing tape YAG phosphor was added to an uncured silicone resin solution and stirred to prepare a silicone resin solution containing the phosphor.
次に、上記で得られたシリコーン樹脂溶液を38μm厚のポリエステルフィルム(PETフィルム)上にコートし、80℃で5分間乾燥し、半硬化させ、厚み500μmの接着剤シートを得た。 Next, the silicone resin solution obtained above was coated on a 38 μm thick polyester film (PET film), dried at 80 ° C. for 5 minutes, and semi-cured to obtain an adhesive sheet having a thickness of 500 μm.
次に、接着剤シートの表面(PETフィルムとは反対側)に、上記の「光学フィルムの製造例」で製造した微細な凹凸を有する光学フィルムを80℃で貼り付けた。 Next, the optical film which has the fine unevenness | corrugation manufactured by said "manufacturing example of an optical film" was affixed on the surface (opposite side to PET film) of an adhesive sheet at 80 degreeC.
ダイカットロールナイフを用いて、PETフィルムは5〜20μm切り込むようにして(ハーフカット)、光学フィルムと接着シートを、円形にカットした。円形の大きさは貼り付けられる基板のサイズを同じか、20〜30mm程度大きくてよい。円形の外側の光学フィルムと接着剤シート部分を取り除いた後、85μm厚の感圧ダイシングテープを貼り付けた。ダイカットロールナイフを用いて、PETフィルムに5〜20μm切り込むようにして(ハーフカット)、ダイシングテープを円形にカットした。円形の大きさは貼り付けられるウェハーリングのサイズと同じか10〜20mm程度小さくてよい。カットした円形の外側のダイシングテープを取り除いて、封止フィルム積層体を完成した。尚、この封止フィルム積層体は、図4、5で示した形態に対応する。 Using a die cut roll knife, the optical film and the adhesive sheet were cut into a circular shape so that the PET film was cut by 5 to 20 μm (half cut). The size of the circle may be the same as the size of the substrate to be attached, or may be about 20 to 30 mm larger. After removing the circular outer optical film and the adhesive sheet portion, a pressure-sensitive dicing tape having a thickness of 85 μm was attached. Using a die-cut roll knife, the dicing tape was cut into a circular shape by cutting 5 to 20 μm into the PET film (half cut). The size of the circle may be the same as the size of the wafer ring to be attached or about 10 to 20 mm smaller. The cut circular outer dicing tape was removed to complete the sealing film laminate. In addition, this sealing film laminated body respond | corresponds to the form shown in FIG.
<封止フィルム積層体の製造例2>
ダイシングテープなしLEDチップ用封止フィルム積層体の製造方法
未硬化シリコーン樹脂溶液にTAG蛍光体を添加し、攪拌し、蛍光体を含むシリコーン樹脂溶液を調製した。
<Manufacture example 2 of a sealing film laminated body>
Manufacturing method of sealing film laminate for LED chip without dicing tape A TAG phosphor was added to an uncured silicone resin solution and stirred to prepare a silicone resin solution containing the phosphor.
次に、上記で得られたシリコーン樹脂溶液を38μm厚のポリエステルフィルム(PETフィルム)上にコートし、80℃で5分間乾燥し、半硬化させ、厚み500μmの接着剤シートを得た。 Next, the silicone resin solution obtained above was coated on a 38 μm thick polyester film (PET film), dried at 80 ° C. for 5 minutes, and semi-cured to obtain an adhesive sheet having a thickness of 500 μm.
次に、接着剤シートの表面(PETフィルムとは反対側)に、上記の「光学フィルムの製造例」で製造した微細な凹凸を有する光学フィルムを80℃で貼り付けて、封止フィルム積層体を完成した。尚、この封止フィルム積層体は、図7で示した形態に対応する。 Next, on the surface of the adhesive sheet (on the side opposite to the PET film), the optical film having fine irregularities manufactured in the above-mentioned “optical film manufacturing example” is attached at 80 ° C., and the sealing film laminate Was completed. In addition, this sealing film laminated body respond | corresponds to the form shown in FIG.
<発光装置の製造例1>
製造方法の実施形態A−1の実施例
4インチ円形ウェハー(150μm厚)上に、半田バンプ付きLED素子を多数形成したLEDウェハーを用意した。このLEDウェハーの素子形成面の表面に保護テープ(300μm厚のバックグラインドテープ)を常温で貼り付け、保護テープ表面の凹凸をなくした。
<Production Example 1 of Light-Emitting Device>
Example of Production Method Embodiment A-1 An LED wafer was prepared in which a large number of LED elements with solder bumps were formed on a 4-inch circular wafer (150 μm thick). A protective tape (a back grind tape having a thickness of 300 μm) was attached to the surface of the element formation surface of this LED wafer at room temperature to eliminate the irregularities on the surface of the protective tape.
ウェハー裏面に、封止フィルム積層体の製造例1で作製したフィルムをPETフィルムから剥がした後に80℃で貼り付けた。表面の保護テープを剥がした後に、LEDチップをブレードダイシング法により、個片化した。個片化した後、チップをダイシングテープから剥がし、実装基板にプリップチップ実装した。実装後の装置を、150℃、2時間オーブンに投入し、シリコーン接着層(接着剤シート)を硬化させて、発光装置を完成した。 The film produced in Production Example 1 of the sealing film laminate was peeled off from the PET film on the backside of the wafer and then attached at 80 ° C. After peeling off the protective tape on the surface, the LED chip was separated into pieces by a blade dicing method. After separating into chips, the chip was peeled off from the dicing tape and mounted on a mounting board with a lip chip. The mounted device was placed in an oven at 150 ° C. for 2 hours to cure the silicone adhesive layer (adhesive sheet), thereby completing the light emitting device.
<発光装置の製造例2>
製造方法の実施形態A−2の実施例
4インチ円形ウェハー(150μm厚)上に、半田バンプ付きLED素子を多数形成したLEDウェハーを用意した。このLEDウェハーの素子形成面の表面に保護テープ(300μm厚のバックグラインドテープ)を常温で貼り付け、保護テープ表面の凹凸をなくした。
<Production Example 2 of Light Emitting Device>
Example of Production Method Embodiment A-2 An LED wafer was prepared in which a large number of LED elements with solder bumps were formed on a 4-inch circular wafer (150 μm thick). A protective tape (a back grind tape having a thickness of 300 μm) was attached to the surface of the element formation surface of this LED wafer at room temperature to eliminate the irregularities on the surface of the protective tape.
ウェハー裏面に、封止フィルム積層体の製造例2で作製したフィルムをPETフィルムから剥がした後に80℃で貼り付けた。光学フィルムと接着シート部分をウェハーと同じから5mm程度大きいサイズでカットした。その後、85μm厚の感圧ダイシングテープを、光学フィルムに常温で貼り付けた。 The film produced in Production Example 2 of the sealing film laminate was peeled off from the PET film on the back surface of the wafer and then attached at 80 ° C. The optical film and the adhesive sheet portion were cut to a size about 5 mm larger than the wafer. Thereafter, a pressure-sensitive dicing tape having a thickness of 85 μm was attached to the optical film at room temperature.
ダイシングテープをウェハーリングの大きさにカットし、次いで表面の保護テープを剥がした後に、LEDチップをブレードダイシング法により、個片化した。個辺化した後、チップをダイシングテープから剥がし実装基板にプリップチップ実装した。実装後の装置を、150℃、2時間オーブンに投入し、シリコーン接着層を硬化させて、発光装置を完成した。 The dicing tape was cut into the size of a wafer ring, and then the surface protective tape was peeled off, and then the LED chip was separated into pieces by a blade dicing method. After separation into individual pieces, the chip was peeled off from the dicing tape and mounted on a mounting board with a lip chip. The mounted device was placed in an oven at 150 ° C. for 2 hours to cure the silicone adhesive layer, thereby completing a light emitting device.
<発光装置の製造例3>
製造方法の実施形態B−1の実施例
8インチ円形150μm厚セラミック(AlN)基板上に、多数のLEDチップ(150μm厚、0.2x0.5mmサイズ)がフリップチップボンディングされたウェハーを用意した。このウェハーの裏面に保護テープを常温で貼り付けた。
<Production Example 3 of Light-Emitting Device>
Example of Production Method Embodiment B-1 A wafer in which a large number of LED chips (150 μm thick, 0.2 × 0.5 mm size) were flip-chip bonded onto an 8-inch circular 150 μm thick ceramic (AlN) substrate was prepared. A protective tape was attached to the back surface of the wafer at room temperature.
基板の素子形成表面に、封止フィルム積層体の製造例1で作製したフィルムをPETフィルムから剥がした後に80℃で貼り付けた。保護テープを剥がした後に、LEDチップをブレードダイシング法により、個片化した。個片化した後、LED素子をダイシングテープから剥がし、実装基板に実装した。実装後の装置を、150℃、2時間オーブンに投入し、シリコーン接着層(接着剤シート)を硬化させて、発光装置を完成した。 The film produced in Production Example 1 of the sealing film laminate was peeled off from the PET film and pasted at 80 ° C. on the element forming surface of the substrate. After peeling off the protective tape, the LED chip was separated into pieces by a blade dicing method. After separating into pieces, the LED elements were peeled off from the dicing tape and mounted on a mounting board. The mounted device was placed in an oven at 150 ° C. for 2 hours to cure the silicone adhesive layer (adhesive sheet), thereby completing the light emitting device.
<発光装置の製造例4>
製造方法の実施形態B−2の実施例
8インチ円形150μm厚セラミック(AlN)基板上に、多数のLEDチップ(150μm厚、0.2x0.5mmサイズ)がフリップチップボンディングされたウェハーを用意した。このウェハーの裏面に保護テープを常温で貼り付けた。
<Example 4 of light-emitting device production>
Example of Production Method Embodiment B-2 A wafer was prepared by flip-chip bonding a number of LED chips (150 μm thickness, 0.2 × 0.5 mm size) on an 8-inch circular 150 μm thick ceramic (AlN) substrate. A protective tape was attached to the back surface of the wafer at room temperature.
基板の素子形成表面に、封止フィルム積層体の製造例2で作製したフィルムをPETフィルムから剥がした後に80℃で貼り付けた。光学フィルムと接着シート部分をウェハーと同じから5mm程度大きいサイズでカットした。その後、85μm厚の感圧ダイシングテープを、光学フィルムに常温で貼り付けた。 The film produced in Production Example 2 of the sealing film laminate was peeled off from the PET film and pasted at 80 ° C. on the element forming surface of the substrate. The optical film and the adhesive sheet portion were cut to a size about 5 mm larger than the wafer. Thereafter, a pressure-sensitive dicing tape having a thickness of 85 μm was attached to the optical film at room temperature.
ダイシングテープをウェハーリングの大きさにカットし、次いで保護テープを剥がした後に、LEDチップをブレードダイシング法により、個片化した。個片化した後、LED素子をダイシングテープから剥がし、実装基板に実装した。実装後の装置を、150℃、2時間オーブンに投入し、シリコーン接着層(接着剤シート)を硬化させて、発光装置を完成した。 The dicing tape was cut into the size of a wafer ring, and then the protective tape was peeled off, and then the LED chip was separated into pieces by a blade dicing method. After separating into pieces, the LED elements were peeled off from the dicing tape and mounted on a mounting board. The mounted device was placed in an oven at 150 ° C. for 2 hours to cure the silicone adhesive layer (adhesive sheet), thereby completing the light emitting device.
<発光装置の製造例5>
製造方法の実施形態B−1の実施例 (フェースアップ型LED)
8インチ円形150μm厚セラミック(AlN)基板上に、多数のLEDチップ(150μm厚、0.2x0.5mmサイズ)を、ダイアタッチペースト接着剤を用いてダイボンディングした。ペースト接着剤を硬化後、25μm直径の金ワイヤーでワイヤーボンドし、セラミック基板上の配線(電極)と電気接続をした。このようにして製造されたウェハーを使用し、その後は、「発光装置の製造例3」と同様にして、発光装置(フェースアップ型LED)を完成した。
<Example 5 of light-emitting device production>
Example of Manufacturing Method Embodiment B-1 (Face-up LED)
A number of LED chips (150 μm thick, 0.2 × 0.5 mm size) were die-bonded on an 8-inch circular 150 μm thick ceramic (AlN) substrate using a die attach paste adhesive. After the paste adhesive was cured, it was wire-bonded with a 25 μm diameter gold wire and electrically connected to the wiring (electrode) on the ceramic substrate. The wafer thus manufactured was used, and thereafter, a light emitting device (face-up type LED) was completed in the same manner as in “Light Emitting Device Production Example 3”.
<発光装置の製造例6>
製造方法の実施形態B−2の実施例 (フェースアップ型LED)
8インチ円形150μm厚セラミック(AlN)基板上に、多数のLEDチップ(150μm厚、0.2x0.5mmサイズ)を、ダイアタッチペースト接着剤を用いてダイボンディングした。ペースト接着剤を硬化後、25μm直径の金ワイヤーでワイヤーボンドし、セラミック基板上の配線(電極)と電気接続をした。このようにして製造されたウェハーを使用し、その後は、「発光装置の製造例4」と同様にして、発光装置(フェースアップ型LED)を完成した。
<Production Example 6 of Light-Emitting Device>
Example of Manufacturing Method Embodiment B-2 (Face-up LED)
A number of LED chips (150 μm thick, 0.2 × 0.5 mm size) were die-bonded on an 8-inch circular 150 μm thick ceramic (AlN) substrate using a die attach paste adhesive. After the paste adhesive was cured, it was wire-bonded with a 25 μm diameter gold wire and electrically connected to the wiring (electrode) on the ceramic substrate. The wafer thus manufactured was used, and thereafter, a light emitting device (face-up type LED) was completed in the same manner as in “Light Emitting Device Production Example 4”.
以上、発光装置の製造例1〜6で製造されたLED装置は、従来の構造では封止材となるシリコーン樹脂と外部空気層との屈折率の差異が0.4から0.5程度あるのに対して、微細な凹凸が外部空気層との界面で屈折率を段階的に変調させる為に、屈折率差を0.01程度と小さく制御することが実現できた。光学フィルムを使用しないで製作されたLEDと比べて、少なくとも1.2倍以上の光出力が得られる効果を確認することができた。 As described above, the LED devices manufactured in the light emitting device manufacturing examples 1 to 6 have a difference in refractive index of about 0.4 to 0.5 between the silicone resin serving as the sealing material and the external air layer in the conventional structure. On the other hand, since the fine unevenness gradually modulates the refractive index at the interface with the external air layer, it was possible to control the refractive index difference as small as about 0.01. Compared to an LED manufactured without using an optical film, it was possible to confirm the effect of obtaining a light output of at least 1.2 times or more.
本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本発明の発光装置は、例えば、民生用および産業用の照明やインジケーター、自動車のヘッドライトや車体の後部のリアライト等の種々の用途に適用することができる。 The light-emitting device of the present invention can be applied to various uses such as consumer and industrial lighting and indicators, automobile headlights, and rear lights at the rear of a vehicle body.
11 光学フィルム
12 封止接着層
20a 半導体発光素子 フリップチップ型
20b 半導体発光素子 フェイスアップ型
21 バンプ
22 配線
23 支持体
24 ボンディングワイヤー
32 接着剤シート
33 剥離基材シート
34 ダイシングテープ
41 保護テープ
42 ウェハー
111 凸部
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記封止フィルム積層体と貼り合わされたウェハーを、前記光学フィルムと前記接着剤シートと共に、ダイシングして、チップ化する工程と
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。 The adhesive sheet surface of the sealing film laminate according to any one of claims 10 to 15, a wafer on which a plurality of semiconductor light emitting elements are formed, and a light extraction side surface of the adhesive sheet surface A process of bonding so as to contact each other;
A method of manufacturing a light emitting device, comprising: dicing the wafer bonded to the sealing film laminate together with the optical film and the adhesive sheet into chips.
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