JP6247599B2 - タブレット及びそれを用いたledデバイスの製造方法 - Google Patents

タブレット及びそれを用いたledデバイスの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、光半導体素子と蛍光体等の波長変換手段とを組み合わせた光半導体装置に用いる熱硬化性光反射用樹脂組成物、ならびに当該樹脂組成物を用いた光半導体素子搭載用基板とその製造方法および光半導体装置に関する。
光半導体素子を利用した光半導体装置として、図5に示すような構成のSMD(Surfacemounted device)タイプのLED(Light Emitting Diode)が知られている。このLEDは、通常、マウント基板リフレクターに形成されたカップ状部(凹部)に発光素子が配置され、さらに当該発光素子が配置されたカップ状部に蛍光体を含有する透明封止樹脂が充填されている。リフレクターは、発光素子から側方に放射された光をその表面で拡散反射して軸方向に分配し、これによって軸上強度を高めることを目的として使用されている。
近年、LED等の光半導体装置は、高エネルギー効率、長寿命等の利点を有することから、屋外用ディスプレイ、携帯液晶バックライト、車載用途等その需要を拡大しつつある。これに伴いLEDデバイスの高輝度化が進み、素子の発熱量増大によるジャンクション温度の上昇、あるいは直接的な光エネルギーの増大による材料の耐熱劣化・耐光劣化が課題となっている。特許文献1には、耐熱試験後の光反射特性に優れる熱硬化性光反射用樹脂組成物を成型してなる光半導体素子搭載用基板が開示されている。
特開2006−140207号公報
熱硬化性光反射用樹脂組成物を成型する場合は、例えば、当該樹脂組成物を、臼型と杵型の成型金型を用いて、円筒状のタブレットに加圧成型した後、当該タブレットをトランスファー成型により所望の形状に成型する。しかし、従来の熱硬化性光反射用樹脂組成物は、タブレット成型時に用いる臼型や杵型の表面に付着し易く、それによってタブレットの破壊が生じ易いという問題がある。図1は、成型金型を使用して熱硬化性樹脂からなるタブレットを成型する際の金型に対する樹脂組成物の付着を説明する概略図である。図中、参照符号1は臼型、2は上杵型、3は下杵型、4は樹脂組成物(タブレット)、5は杵に付着した樹脂組成物であり、図では樹脂組成物が金型表面に付着し、タブレットが破壊した様子を示している。また、従来の熱硬化性光反射用樹脂組成物から成るタブレットは外力に対する機械的強度が低く、タブレット完成後のひび割れ等が生じ易いという問題がある。
上記を鑑みて、本発明は、タブレット成型時に成形金型の杵型や臼型の表面に付着することがなく、優れた機械的強度を有するタブレット成型体を得ることが可能な熱硬化性光反射用樹脂組成物、ならびに当該樹脂組成物を用いた光半導体素子搭載用基板とその製造方法および光半導体装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、光半導体用熱硬化性光反射用樹脂組成物の無機充填剤として、従来から用いられている無機充填剤の他に、微細孔を多数有する無機充填剤(以下、多孔質充填剤と呼ぶ。)または吸油性を有する化合物を用いることにより、上記目的が達成されることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下(1)〜(14)に記載の事項をその特徴とするものである。
(1)(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)硬化触媒、(D)無機充填剤、(E)白色顔料、および(F)カップリング剤を含む樹脂組成物において、上記(D)無機充填剤および上記(E)白色顔料の少なくとも一方の成分として、多孔質充填剤または吸油性を有する化合物を含むことを特徴とする熱硬化性光反射用樹脂組成物。
(2)上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の形状が、真球状、破砕状、円盤状、棒状、繊維状からなる群の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記(1)に記載の熱硬化性光反射用樹脂組成物。
(3)上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物が、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、ゼオライト、ノルボルネンゴム、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂からなる群の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の熱硬化性光反射用樹脂組成物。
(4)上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の表面が、疎水化処理または親水化処理されていることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の熱硬化性光反射用樹脂組成物。
(5)上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の見掛け密度が、0.4g/cm以上であることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の熱硬化性光反射用樹脂組成物。
(6)上記(D)無機充填剤および上記(E)白色顔料の合計量を基準として、上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の含有量が、0.1体積%〜20体積%の範囲であることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の熱硬化性光反射用樹脂組成物。
(7)上記(D)無機充填剤が、多孔質構造または吸油性を持たないシリカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウムからなる群の中から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載の熱硬化性光反射用樹脂組成物。
(8)上記(E)白色顔料が、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、無機中空粒子からなる群の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載の熱硬化性光反射用樹脂組成物。
(9)上記(E)白色顔料の平均粒径が、0.1〜50μmの範囲にあることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載の熱硬化性光反射用樹脂組成物。
(10)上記(D)無機充填剤と上記(E)白色顔料の合計含有量が、樹脂組成物全体に対して、10体積%〜85体積%の範囲であることを特徴とする上記(1)〜(9)のいずれかに記載の熱硬化性光反射用樹脂組成物。
(11)上記(1)〜(10)のいずれかに記載の熱硬化性光反射用樹脂組成物を用いてなることを特徴とする光半導体素子搭載用基板。
(12)光半導体素子搭載領域となる凹部が1つ以上形成されている光半導体素子搭載用基板であって、少なくとも上記凹部の内周側面が上記(1)〜(10)のいずれかに記載の光反射用熱硬化性樹脂組成物からなることを特徴とする光半導体素子搭載用基板。
(13)光半導体素子搭載領域となる凹部が1つ以上形成されている光半導体素子搭載用基板の製造方法であって、少なくとも上記凹部を上記(1)〜(10)のいずれかに記載の光反射用熱硬化性樹脂組成物を用いたトランスファー成型により形成することを特徴とする光半導体搭載用基板の製造方法。
(14)上記(12)に記載の光半導体素子搭載用基板と、上記光半導体素子搭載用基板の凹部底面に搭載された光半導体素子と、上記光半導体素子を覆うように上記凹部内に形成された蛍光体含有透明封止樹脂層とを少なくとも備える光半導体装置。
なお、本発明において「多孔質充填剤」とは、比表面積が10m/g以上の充填剤を意味し、「吸油性を有する化合物」とは、JIS K5101に規定される吸油量が10ml/100g以上の化合物を意味する。
本発明によれば、タブレット成型時に使用する金型の杵型や臼型の表面に付着することがなく、優れた機械的強度を有するタブレット成型体を得ることが可能な熱硬化性光反射用樹脂組成物、ならびに当該樹脂組成物を用いた光半導体素子搭載用基板とその製造方法および光半導体装置を提供することが可能となる。
金型を使用して熱硬化性樹脂からなるタブレットを成型する際の金型に対する樹脂組成物の付着を説明する概略図である。 本発明の光半導体素子搭載用基板の一実施形態を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は側面断面図である。 本発明の光半導体素子搭載用基板の製造方法を説明する概略図であり、(a)〜(c)はトランスファー成型によって基板を製造する場合の各工程に対応する。 本発明の光半導体装置の一実施形態を示す図であり、(a)および(b)はそれぞれ装置の構造を模式的に示す側面断面図である。 一般的なSMDタイプのLED(光半導体装置)を示す側面断面図である。
本発明の熱硬化性光反射用樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)硬化触媒、(D)無機充填剤、(E)白色顔料、および(F)カップリング剤を含み、上記(D)無機充填剤および上記(E)白色顔料の少なくとも一方の成分として、多孔質充填剤または吸油性を有する化合物を含むことを特徴とするものである。もちろん、上記(D)無機充填剤および上記(E)白色顔料の少なくとも一方の成分として、多孔質構造を有し、さらに吸油性を有する化合物を用いてもよい。
上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、多孔質構造もしくは吸油性を有するシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、ゼオライト、ノルボルネンゴム、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂等を挙げることができ、これらは単独で使用しても、併用しても構わない。熱伝導性、光反射特性、成型性の点からは、シリカ、アルミナまたはこれらの混合物が好ましい。
また、上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の形状としては、特に限定されず、例えば、真球状、破砕状、円盤状、棒状、繊維状等のものを用いることができる。トランスファー成型時の金型内の流動性を考慮すると真球状、破砕状のものが好ましく、真球状のものがより好ましい。
また、上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物は、その表面が物理的または化学的に親水化処理または疎水化処理されていてもよい。好ましくは表面が疎水化処理されたものであり、吸油量(JIS K5101に準ずる規定量)が50ml/100g以上となるように化学的に疎水化処理されたものであることがより好ましい。表面が疎水化処理された多孔質充填剤または吸油性を有する化合物を用いることで、上記(A)エポキシ樹脂や上記(B)硬化剤との接着性が増加し、結果として熱硬化物の機械強度やトランスファー成型時の流動性が向上する。また、吸油量50ml/100g以上となるように表面が疎水化処理された多孔質充填剤または吸油性を有する化合物を用いることで、上記(A)エポキシ樹脂との接着性が向上するとともに、混錬後の樹脂組成物のポットライフ低下を抑制することができ、また、熱硬化時に着色を抑制することもできる。このような疎水化処理が施された多孔質充填剤としては、例えば、富士シリシア化学株式会社から販売されているサイロホービック702等を挙げることができる。
また、上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の見掛け密度は、特に限定されないが、0.4g/cm以上であることが好ましく、0.4〜2.0g/cmであることがより好ましい。なお、見掛け密度とは、多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の素原料が占める密度と微細孔の占める空間(即ち細孔容積)とを考慮した密度のことである。この見掛け密度が0.4g/cmに満たない場合は、充填剤粒子の機械的強度が小さく、ミキシングロールミル等のせん断力を生じるような溶融混錬時において、粒子が破壊されてしまうおそれがある。一方、見掛け密度が2.0g/cmを超える場合は、タブレット成型時に臼型と杵型の金型表面に樹脂組成物が付着し易くなる傾向にある。
また、上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の平均粒径は、0.1〜100μmであることが好ましく、白色顔料とのパッキング効率を考慮すると1〜10μmの範囲であることがより好ましい。平均粒径が100μmよりも大きく、または0.1μmよりも小さくなると、トランスファー成型する際の溶融時に樹脂組成物の流動性が悪くなる傾向にある。
また、上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の比表面積は、100〜1000m/gであることが好ましく、300〜700m/gであることがより好ましい。比表面積が100m/gよりも小さくなると充填剤による樹脂の吸油量が小さくなり、タブレット成型時に杵型に樹脂が付着し易くなる傾向にあり、比表面積が1000m/gよりも大きくなると、トランスファー成型する際の溶融時に樹脂組成物の流動性が悪くなる傾向にある。
また、上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の含有量は、特に限定されないが、(D)無機充填剤および(E)白色顔料の合計量を基準として、0.1体積%〜20体積%の範囲であることが好ましい。溶融時の樹脂組成物の成型性を考慮すると、1体積%〜5体積%であることがより好ましい。この含有量が0.1体積%よりも小さい場合は、樹脂組成物の一部が臼型と杵型の成型金型表面に付着し易くなり、20体積%よりも大きい場合は、トランスファー成型する際の溶融時に樹脂組成物の流動性が低下する傾向にある。例えば、上記多孔質充填剤として上記サイロホービック702を用いる場合には、その含有量を、樹脂組成物の溶融時の流動性や樹脂硬化物の強度の観点から5体積%以下とすることが好ましい。
本発明の樹脂組成物に含まれる上記(A)エポキシ樹脂としては、従来の熱硬化性光反射用樹脂組成物やエポキシ樹脂成型材料として通常配合されているものであれば、特に制限されることなく用いることができる。それを例示すれば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、アルキル置換ビスフェノール等のジグリシジルエーテル、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でも二種以上併用してもよい。また、これらエポキシ樹脂のうち、比較的着色のないものが好ましく、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ジグリシジルイソシアヌレート、トリグリシジルイソシアヌレートを挙げることができる。
上記(B)硬化剤としては、エポキシ樹脂と反応するものであれば、特に制限されることなく用いることができるが、比較的着色のないものが好ましい。例えば、酸無水物硬化剤、イソシアヌル酸誘導体、フェノール系硬化剤等が挙げられる。酸無水物系硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ナジック酸、無水グルタル酸、無水ジメチルグルタル酸、無水ジエチルグルタル酸、無水コハク酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられ、イソシアヌル酸誘導体としては、1,3,5−トリス(1−カルボキシメチル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(2−カルボキシエチル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3−カルボキシプロピル)イソシアヌレート、1,3−ビス(2−カルボキシエチル)イソシアヌレート等が挙げられる。これらの硬化剤の中では、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水グルタル酸、無水ジメチルグルタル酸、無水ジエチルグルタル酸、1,3,5−トリス(3−カルボキシプロピル)イソシアヌレートを用いることが好ましい。硬化剤は、その分子量が100〜400程度のものが好ましく、また、無色ないし淡黄色のものが好ましい。
また、(A)エポキシ樹脂と(B)硬化剤の配合比は、(A)エポキシ樹脂中のエポキシ基1当量に対して、当該エポキシ基と反応可能な(B)硬化剤中の活性基(酸無水物基や水酸基)が0.5〜1.2当量となるような割合であることが好ましく、0.6〜0.8当量となるような割合であることがより好ましい。上記活性基が0.5当量未満の場合には、エポキシ樹脂組成物の硬化速度が遅くなるとともに、得られる硬化物のガラス転移温度が低くなり、充分な弾性率が得られない場合がある。一方、上記活性基が1.2当量を超える場合には、硬化後の強度が減少する場合がある。
上記(C)硬化触媒(硬化促進剤)としては、特に限定されるものではなく、例えば、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリエチレンジアミン、トリ−2,4,6−ジメチルアミノメチルフェノール等の3級アミン類、2−エチル−4メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラ−n−ブチルホスホニウム−o,o−ジエチルホスホロジチオエート、テトラ−n−ブチルホスホニウム−テトラフルオロボレート、テトラ−n−ブチルホスホニウム−テトラフェニルボレート等のリン化合物、4級アンモニウム塩、有機金属塩類、およびこれらの誘導体等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、あるいは併用してもよい。これらの(C)硬化触媒の中では、3級アミン類、イミダゾール類、リン化合物を用いることが好ましい。
上記(C)硬化触媒の含有率は、上記(A)エポキシ樹脂に対して、0.01〜8.0重量%であることが好ましく、より好ましくは、0.1〜3.0重量%である。(C)硬化触媒の含有率が0.01%重量未満では、硬化促進効果を十分に得られない場合があり、また8.0重量%を超えると、得られる成型体に変色が見られる場合がある。
上記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物以外の上記(D)無機充填剤としては、特に限定されない。例えば、多孔質構造または吸油性を持たないシリカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等を用いることができ、これらは単独でも2種以上を併用しても構わない。熱伝導性、光反射特性、成型性の点から、シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、またはこれらの混合物が好ましい。また、(D)無機充填剤の平均粒径は、特に限定されるものではないが、白色顔料とのパッキングが効率良くなるように1〜100μmの範囲のものを用いることが好ましい。
上記(E)白色顔料としては、特に限定されないが、例えば、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、無機中空粒子等を用いることができ、これらは単独でも2種以上を併用しても構わない。また、上記無機中空粒子としては、例えば、珪酸ソーダガラス、アルミ珪酸ガラス、硼珪酸ソーダガラス、シラス等が挙げられる。また、上記(E)白色顔料の平均粒径は、0.1〜50μmの範囲にあることが好ましい。0.1μm未満であると粒子が凝集しやすく分散性が悪くなる傾向にあり、50μmを超えると硬化物の反射特性が十分に得られない傾向にある。
また、上記(D)無機充填剤と上記(E)白色顔料の合計含有量は、樹脂組成物全体に対して、10体積%〜85体積%の範囲であることが好ましい。合計含有量が10体積%未満であると硬化物の光反射特性が十分得られない傾向にあり、85体積%を超えると樹脂組成物の成型性が悪くなり、基板の作製が困難となる傾向にある。
上記(F)カップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、シランカップリング剤やチタネート系カップリング剤を用いることができる。シランカップリング剤としては、一般にエポキシシラン系、アミノシラン系、カチオニックシラン系、ビニルシラン系、アクリルシラン系、メルカプトシラン系及びこれらの複合系等を任意の割合で用いることができる。また、上記(F)カップリング剤の種類や処理条件は、特に限定されないが、その配合量は、樹脂組成物全体に対して、5重量%以下とすることが好ましい。
また、本発明の樹脂組成物には、上記成分(A)〜(F)に加え、必要に応じて、公知の酸化防止剤、離型剤、イオン補足剤等の添加剤を添加してもよい。
以上のような成分を含有する本発明の熱硬化性光反射用樹脂組成物は、熱硬化前、室温(0〜30℃)において加圧成型(タブレット成型)可能であることが望ましく、また、熱硬化後の、波長350nm〜800nmにおける光反射率が80%以上であることが望まれる。上記光反射率が80%未満であると、光半導体装置の輝度向上に十分に寄与できない傾向がある。より好ましい光反射率は90%以上である。なお、上記加圧成型は、例えば、室温において、5〜50MPa、1〜5秒程度の条件下で成型を行うことができればよい。また、加圧成型(タブレット成型)時に用いる金型は、特に限定されないが、例えば、セラミックス系材料やフッ素系樹脂材料等からなる臼型と杵型との一対または凹部を有する上金型と下金型との一対等で構成されるものを用いることが好ましい。また、タブレット着色の恐れがない白色の材料からなる金型を用いることが好ましい。
また、本発明の熱硬化性光反射用樹脂組成物は、上記した各種成分を均一に分散混合することで得ることができ、その手段や条件等は特に限定されないが、一般的な手法として、所定配合量の成分をミキサー等によって十分均一に撹拌、混合した後、ミキシングロール、押出機、ニーダー、ロール、エクストルーダー等によって(溶融)混練し、さらに、冷却、粉砕する方法を挙げることができる。(溶融)混練の条件は、成分の種類や配合量により適宜決定すればよく、特に限定されないが、15〜100℃の範囲で5〜40分間(溶融)混練することが好ましく、20〜100℃の範囲で10〜30分間(溶融)混練することがより好ましい。(溶融)混練温度が15℃未満であると、各成分を(溶融)混練させることが困難であり、分散性も低下する傾向にあり、100℃よりも高温であると、樹脂組成物の高分子量化が進行し、樹脂組成物が硬化してしまう恐れがある。
本発明の光半導体素子搭載用基板は、本発明の熱硬化性光反射用樹脂組成物を用いてなるものであり、例えば、光半導体素子搭載領域となる凹部が1つ以上形成されており、少なくとも上記凹部の内周側面が本発明の熱硬化性光反射用樹脂組成物からなることを特徴とする。図2は、本発明の光半導体素子搭載用基板の一実施形態を示すものであり、(a)は斜視図、(b)は側面断面図である。図2に示す本発明の光半導体素子搭載用基板110は、リフレクター103と、Ni/Agめっき104および金属配線105の含む配線パターン(リードフレーム)とが一体化され、光半導体素子搭載領域となる凹部200が形成された構造を有し、少なくとも凹部200の側壁を形成するリフレクターの内周側面が本発明の熱硬化性光反射用樹脂組成物から構成されることを特徴とする。
本発明の光半導体素子搭載用基板の製造方法は、特に限定されないが、例えば、本発明の熱硬化性光反射用樹脂組成物をトランスファー成型によって製造することが好ましい。図3は、本発明の光半導体素子搭載用基板の製造方法を説明する概略図であり、図3(a)〜(c)はトランスファー成型によって基板を製造する場合の各工程に対応する。より具体的には、光半導体素子搭載用基板は、図3(a)に示すように、金属箔から打ち抜きやエッチング等の公知の方法により金属配線105を形成し、次いで該金属配線105を所定形状の金型301に配置し(図3(b))、金型301の樹脂注入口300から本発明の熱硬化性光反射用樹脂組成物を注入する。次いで、注入した樹脂組成物を、好ましくは金型温度170〜190℃、成形圧力2〜8MPaで60〜120秒にわたって硬化させた後に金型301を外し、アフターキュア温度120℃〜180℃で1〜3時間にわたって熱硬化させる。次いで、硬化した熱硬化性光反射用樹脂組成物からなるリフレクター103に周囲を囲まれてなる光半導体素子搭載領域(凹部)(図2の参照符号200)の所定位置に、電気めっきによりNi/銀めっき104を施すことで製造することができる(図3(c))。
また、本発明の光半導体素子搭載用基板を用いた光半導体装置は、例えば、本発明の光半導体素子搭載用基板と、光半導体素子搭載用基板の凹部底面に搭載される光半導体素子と、光半導体素子を覆うように凹部内に形成される蛍光体含有透明封止樹脂層とを少なくとも備える。図4(a)および図4(b)は、それぞれ本発明の光半導体装置の一実施形態を示す側面断面図である。より具体的には、図4に示した光半導体装置では、本発明の光半導体素子搭載用基板110の光半導体素子搭載領域における底部(凹部)の所定位置に光半導体素子100が搭載され、該光半導体素子100と金属配線105とがボンディングワイヤ102やはんだバンプ107等の公知の方法によりNi/銀メッキ104を介して電気的に接続され、該光半導体素子100が公知の蛍光体106を含む透明封止樹脂101により覆われている。
以下、本発明を実施例により詳述するが、本発明は以下の記載に限定されるものではない。
(実施例1〜5、比較例1〜3)
1.熱硬化性光反射用樹脂組成物の調製
表1に示した配合表に従って各成分を配合し、ミキサーによって十分混練した後、ミキシングロールにより所定条件で溶融混練し、冷却、粉砕を行い、実施例1〜5および比較例1〜3の熱硬化性光反射用樹脂組成物を調製した。なお、表中の各成分の配合量の単位は重量部であり、空欄は配合無しを表す。
2.熱硬化性光反射用樹脂組成物の評価
各実施例及び各比較例の樹脂組成物について、下記試験方法により硬化物の光反射性とタブレット成型性を評価した。結果を表1に示す。
(光反射性試験)
各実施例及び各比較例の樹脂組成物を、成型型温度180℃、成型圧力6.9MPa、キュア時間90秒の条件でトランスファー成型した後、150℃で2時間ポストキュアすることにより、厚み1.0mmのテストピースを作製した。ついで、積分球型分光光度計V−750型(日本分光株式会社製)にて波長400nmにおける光反射率を測定し、下記の評価基準により各テストピースの光反射性を評価した。
・評価基準
○:光波長400nmにおいて光反射率80%以上
△:光波長400nmにおいて光反射率70%以上80%未満
×:光波長400nmにおいて光反射率70%未満
(タブレット成型試験)
材質がアルミナで樹脂との接触表面が超硬合金である杵型と臼型の一対から構成された成型金型を用い(図1を参照)、各実施例及び各比較例の樹脂組成物を、室温(25℃)、成型圧力5MPa、10MPa、30MPa、3秒間の各条件下で加圧成型し、タブレットを作製した。
その後、樹脂組成物の杵表面への張り付きおよびそれによるタブレットの破壊、ならびに得られたタブレットのひび割れを下記の評価基準により評価した。
・樹脂組成物の張り付き、タブレットの破壊の評価基準
○:目視にて張り付き、タブレットの破壊が確認できない。
×:目視にて張り付き、タブレットの破壊が認められる。
・タブレットのひび割れの評価基準
○:目視にてタブレットのひび割れが確認できない。
×:目視にてタブレットのひび割れが認められる。
(注記)
表1における各成分の詳細は以下のとおりである。
(1)トリグリシジルイソシアヌレート:エポキシ当量100、日産化学工業株式会社製、商品名「TEPIC−S」
(2)ヘキサヒドロ無水フタル酸:和光純薬株式会社製、エポキシ基と反応可能な活性基当量154
(3)テトラ−n−ブチルホスホニウム−o,o−ジエチルホスホロジチオエート:日本化学工業株式会社製、商品名「PX−4ET」
(4)トリメトキシエポキシシラン:東レダウコーニング株式会社製、商品名「A−187」
(5)脂肪酸エステル(クラリアント株式会社製、商品名「ヘキストワックスE」)
(6)脂肪族エーテル(東洋ペトロライト株式会社製、商品名「ユニトックス420」)
(7)溶融球状シリカ1(電気化学工業株式会社製、商品名「FB−950」)
(8)溶融球状シリカ2(電気化学工業株式会社製、商品名「FB−301」)
(9)結晶破砕状シリカ(電気化学工業株式会社製、商品名「FS30」
(10)中空粒子(住友3M株式会社製、商品名「S60−HS」、ホウ珪酸ガラス)
(11)アルミナ(アドマテックス株式会社製、商品名「AO−25R」)
(12)多孔質球状シリカ(富士シリシア化学株式会社製、商品名「サイロスフィアC−1504」、平均粒径3μm、見掛け密度0.58g/ml、比表面積300m/g)
(13)多孔質無定形状シリカ(富士シリシア化学株式会社製、商品名「サイロホービック702」、平均粒径4μm、見掛け密度0.48g/ml、比表面積300m/g)
(14)多孔質無定形状シリカ(富士シリシア化学株式会社製、商品名「サイリシア435」、平均粒径4μm、見掛け密度0.48g/ml、比表面積300m/g)
表1に示したように、実施例1〜5の本発明による熱硬化性光反射用樹脂組成物は、硬化物の光反射特性に優れ、タブレット打錠時に杵、臼に付着することがなく、得られるタブレットの機械的強度にも優れていることがわかる。トランスファー成型を行う場合においては、今後、成型自動化と連続成型を行うためにロボットアーム等の装置を用いることが想定されるが、本発明の熱硬化性光反射用樹脂組成物を用いることで、アームがタブレットをグリップする際にタブレットを破壊してしまう等の不具合が発生することなく、自動連続成型することが可能になる。その結果、光半導体素子搭載用基板及び光半導体装置の製造工程において、歩留まりが大幅に改善され、コストや製造時間等生産性の面で非常に有利となる。
1 臼型
2 上杵型
3 下杵型
4 タブレット(樹脂組成物)
5 杵型に付着した樹脂組成物
100 光半導体素子(LED素子)
101 透明封止樹脂
102 ボンディングワイヤ
103 熱硬化性光反射用樹脂組成物からなるリフレクター
104 Ni/Agめっき
105 金属配線
106 蛍光体
107 はんだバンプ
110 光半導体素子搭載用基板
200 光半導体素子搭載領域(凹部)
300 樹脂注入口
301 トランスファー成型用金型
400 LED素子
401 ボンディングワイヤ
402 透明封止樹脂
403 リフレクター
404 リード
405 蛍光体
406 ダイボンド材

Claims (11)

  1. 光半導体素子搭載領域となる凹部が1つ以上形成された光半導体素子搭載用基板と、前記凹部底面に搭載されたLEDと、前記LEDを覆うように前記凹部内に形成された蛍光体含有透明封止樹脂層と、を少なくとも備えるLEDデバイスの、少なくとも前記凹部の内周側面を形成するためのタブレットであって、
    エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、および白色顔料を含み、前記無機充填剤および前記白色顔料の少なくとも一方の成分として、多孔質充填剤または吸油性を有する化合物を含む光反射用熱硬化性樹脂組成物からなる、タブレット。
  2. 前記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の形状が、真球状、破砕状、円盤状、棒状、繊維状からなる群の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載のタブレット
  3. 前記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物が、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、ゼオライト、ノルボルネンゴム、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂からなる群の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1または2に記載のタブレット
  4. 前記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の表面が、疎水化処理または親水化処理されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のタブレット
  5. 前記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の見掛け密度が、0.4g/cm以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のタブレット
  6. 前記無機充填剤および前記白色顔料の合計量を基準として、前記多孔質充填剤または吸油性を有する化合物の含有量が、0.1体積%〜20体積%の範囲であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のタブレット
  7. 前記無機充填剤が、多孔質構造または吸油性を持たないシリカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウムからなる群の中から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のタブレット
  8. 前記白色顔料が、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、無機中空粒子からなる群の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のタブレット
  9. 前記白色顔料の平均粒径が、0.1〜50μmの範囲にあることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のタブレット
  10. 前記無機充填剤と前記白色顔料の合計含有量が、樹脂組成物全体に対して、10体積%〜85体積%の範囲であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のタブレット
  11. 光半導体素子搭載領域となる凹部が1つ以上形成された光半導体素子搭載用基板と、前記凹部底面に搭載されたLEDと、前記LEDを覆うように前記凹部内に形成された蛍光体含有透明封止樹脂層と、を少なくとも備えるLEDデバイスの製造方法であって、
    少なくとも前記凹部の内周側面を、請求項1〜10のいずれかに記載のタブレットを用いたトランスファー成型により形成する工程を含む、LEDデバイスの製造方法。
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