JP7003075B2 - ウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物及び該組成物を用いたウェハーレベル光半導体デバイス - Google Patents
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Description
下記(A-1)~(A-4)成分及び(B)成分を含有するウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物であって、
(A-1)1分子中に2個以上の脂肪族不飽和結合を有し、分岐構造を有するオルガノポリシロキサン、
(A-2)1分子中に2個以上の脂肪族不飽和結合を有し、直鎖状であるオルガノポリシロキサン、
(A-3)1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(A-4)白金族金属系触媒、
(B)平均粒径(D50)が4~50μmである溶融シリカ、
(A-1)成分及び(A-2)成分に対する(A-1)成分の含有割合は0.1~50質量%であり、
(A-1)成分及び(A-2)成分に含まれる脂肪族不飽和結合1モルに対する(A-3)成分に含まれるケイ素原子結合水素原子のモル数は0.8~4.0モルであり、
(A-1)~(A-3)成分の合計質量に対する(A-4)成分の含有割合は、白金金属元素換算で0.1~1,000ppmであり、
(A-1)~(A-4)成分100質量部に対する(B)成分の含有量は200~1,000質量部であり、
(A-1)~(A-4)成分が未硬化の状態において、JIS K 0062:1999に記載の方法でアッベ屈折率計によって測定した25℃における屈折率が、1.40以上1.50未満の範囲であることを特徴とするウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物を提供する。
このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物は、耐熱性、耐光性が高められていると共に、低線膨張率化、高硬度化が実現された硬化物を与えるものである。
前記タイプA硬度計を用いて測定した硬さが前記範囲であると、このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物を、ウェハーレベル光半導体デバイス用部材として成型した時に、反りが発生しづらく、ダイシング加工時に加工面のバリが発生しにくくなる。
前記タイプD硬度計を用いて測定した硬さが前記範囲であると、このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物をウェハーレベル光半導体デバイス用部材として成型した時に十分な部材強度が得られ、実装工程で破損する等の問題が発生するおそれがないため好ましい。
また、前記線膨張率が前記範囲であると、このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物を使用したウェハーレベル光半導体デバイスを動作させた際の繰り返し点灯・消灯動作における熱衝撃による剥離や樹脂クラックなどが生じにくくなるため、前記デバイスは長期信頼性に優れるものとなりやすい。
このウェハーレベル光半導体デバイスは機械的信頼性が高いものである。
下記(A-1)~(A-4)成分及び(B)成分を含有するウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物であって、
(A-1)1分子中に2個以上の脂肪族不飽和結合を有し、分岐構造を有するオルガノポリシロキサン、
(A-2)1分子中に2個以上の脂肪族不飽和結合を有し、直鎖状であるオルガノポリシロキサン、
(A-3)1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(A-4)白金族金属系触媒、
(B)平均粒径(D50)が4~50μmである溶融シリカ、
(A-1)成分及び(A-2)成分に対する(A-1)成分の含有割合は0.1~50質量%であり、
(A-1)成分及び(A-2)成分に含まれる脂肪族不飽和結合1モルに対する(A-3)成分に含まれるケイ素原子結合水素原子のモル数は0.8~4.0モルであり、
(A-1)~(A-3)成分の合計質量に対する(A-4)成分の含有割合は、白金金属元素換算で0.1~1,000ppmであり、
(A-1)~(A-4)成分100質量部に対する(B)成分の含有量は200~1,000質量部であり、
(A-1)~(A-4)成分が未硬化の状態において、JIS K 0062:1999に記載の方法でアッベ屈折率計によって測定した25℃における屈折率が、1.40以上1.50未満の範囲であるウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物である。
[ウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物]
本発明のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物は上記(A-1)~(A-4)成分を含む(A)熱硬化性オルガノポリシロキサン樹脂組成物(以下、(A)成分という場合がある。)を含有する。本発明のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物は、室温(25℃)で液体であっても固体であってもよく、狭小部へのウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物の充填性を高めるという観点から、好ましくは室温(25℃)で液状の材料であることが好ましく、JIS K 7117-1:1999記載の方法で円すい-平板型(コーン・プレート型)粘度計により測定した25℃での粘度が1~1,000Pa・sの範囲であることがより好ましい。
(A)成分は、(A)成分が未硬化の状態において、JIS K 0062:1999に記載の方法でアッベ屈折率計によって測定した25℃における屈折率が1.40以上1.50未満の範囲のものである。前記屈折率は好ましくは1.42以上1.48以下である。(A)成分の屈折率が1.40未満であれば、(A)成分を含むウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物を使用して製造したウェハーレベル光半導体に通電した時の、LED素子からの発熱に対するウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物の硬化物の耐熱変色性や耐クラック性が劣り、さらに後述する(B)成分との屈折率差が大きくなるために適切な光の散乱を得ることが出来ず、LEDデバイスの光取出し効率が低くなる。(A)成分の屈折率が1.50以上であれば、(A)成分を含むウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物を使用したウェハーレベル光半導体に通電した時の、LED素子からの発熱に対するウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物の硬化物の耐熱変色性や耐クラック性が劣り、通電試験後などに黄変等の不具合が発生する。更に後述する(B)成分との屈折率差が大きくなるために光の散乱が強くなり、LEDデバイスの光取出し効率が悪くなる。
(A-1)1分子中に2個以上の脂肪族不飽和結合を有し、分岐構造を有するオルガノポリシロキサン
(A-2)1分子中に2個以上の脂肪族不飽和結合を有し、直鎖状であるオルガノポリシロキサン
(A-3)1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン
(A-4)白金族金属系触媒
(A-1)成分及び(A-2)成分に対する(A-1)成分の含有割合は0.1~50質量%であり、(A-1)成分及び(A-2)成分に含まれる脂肪族不飽和結合1モルに対する(A-3)成分に含まれるケイ素原子結合水素原子のモル数は0.8~4.0モルである。さらに、(A-1)~(A-3)成分の合計質量に対する(A-4)成分の含有割合は、白金金属元素換算で0.1~1,000ppmである。以下、各成分について詳述する。
(A-1)成分の1分子中に2個以上の脂肪族不飽和基を有し、分岐構造を有するオルガノポリシロキサンは、予め三次元架橋され、三次元網状構造を有する。該オルガノポリシロキサンは、R1 3SiO1/2単位とSiO4/2単位とからなることが好ましいが、さらにR1SiO3/2単位およびR1 2SiO2/2単位の少なくとも1種を含んでもよい。即ち、基本的に、R1 3SiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる。ここで、R1は独立に、置換または非置換の炭素原子数1~10の1価炭化水素基であり、該オルガノポリシロキサンは、1分子中に2個以上、好ましくは2~10個の脂肪族不飽和結合を有する。
[GPCの測定条件]
展開溶媒:THF
流量:1mL/min
検出器:示差屈折率検出器(RI)
カラム:TSKgel GMH(7.8mmI.D.×30cm×1)
TSKgel G4000H(7.8mmI.D.×30cm×1)
TSKgel G2000H(7.8mmI.D.×30cm×2)
(いずれも東ソー社製)
カラム温度:40℃
試料注入量:10μL(濃度0.5質量%のTHF溶液)
ここで、QB単位のモル数をq、MB1単位のモル数をm1、MB2単位のモル数をm2としたときに、次の関係式(イ)および(ロ):
(m1+m2)/q=0.3~3、特に0.7~1 (イ)
m2/q=0.01~1、特に0.07~0.15 (ロ)
を満たすことが好ましい。
ここで、前記QB単位源としては、ケイ酸ソーダ、アルキルシリケート、ポリアルキルシリケート、四塩化ケイ素等を例示することができる。
また、MB1単位源としては、下記の化合物を例示することができる。
本発明の(A-2)成分は、1分子中に2個以上の脂肪族不飽和結合を有し、直鎖状であるオルガノポリシロキサンである。本発明において「直鎖状である」とは、本成分中の両末端を封鎖するトリオルガノシロキシ基以外のシロキサン単位が主に2官能単位(D単位)(具体的には、式:R1 2SiO2/2で表される単位)で構成されるが、全シロキサン単位の3モル%以下、好ましくは2モル%以下で分岐を形成する3官能単位(T単位)(具体的には、式:R1SiO3/2で表される単位)および4官能単位(QB単位)(具体的には、式:SiO4/2単位で表される単位)の少なくとも1種のシロキサン単位を含有してもよいことを意味する。好ましくは当該分子鎖の両末端のみが1官能性シロキサン単位(M単位)(具体的には、式:R1 3SiO1/2で表される単位)で構成され、その他のシロキサン単位がすべてD単位からなる直鎖状のジオルガノポリシロキサンである。ここで、R1は置換もしくは非置換の1価炭化水素基であり、前記(A-1)成分のR1と同じものを例示し得る。
また、R4の脂肪族不飽和結合を有しない1価炭化水素基としては、炭素原子数1~10、特に1~6のものが好ましく、上記R1の具体例と同様のものが例示できるが、アルケニル基およびシクロヘキセニル基は含まない。
sおよびtは、好ましくは0≦s≦2,000、1≦t≦10,000で、かつ、1≦s+t≦10,000を満足する0又は正の整数であり、より好ましくは5≦s+t≦2,000で、0≦s/(s+t)≦0.2を満足する整数である。
(A-3)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは架橋剤として作用するものであり、該成分中のヒドロシリル基(SiH基)と(A-1)成分および(A-2)成分中のアルケニル基等の脂肪族不飽和基とが付加反応することにより硬化物を形成する。かかるオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、1分子中にケイ素原子に結合した水素原子(即ち、SiH基)を2個以上、好ましくは3個以上、特に4~1,000個有するものであればよい。ケイ素原子に結合した水素原子の位置は特に制約されず、分子鎖の末端でも側鎖でもよい。
R5HcSiO(4-b-c)/2 (2)
(式中、R5は、脂肪族不飽和結合を含まない炭素原子数1~10の非置換又は置換の1価炭化水素基であり、bは0.7~2.1の数、cは0.001~1.0の数であって、かつb+cが0.8~3.0の範囲である。)
また、好ましくは、bは1.0~2.0の数、cは0.01~1.0の数であって、b+cが1.5~2.5の範囲である。
平均組成式(2)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして、具体的には、例えば、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、トリス(ハイドロジェンジメチルシロキシ)メチルシラン、トリス(ハイドロジェンジメチルシロキシ)フェニルシラン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・メチルフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位と(CH3)3SiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位と(C6H5)3SiO1/2単位とからなる共重合体などが挙げられる。
(A-4)成分の白金族金属系触媒は本発明のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物の付加硬化反応を生じさせる作用を有する。該触媒としては、白金系、パラジウム系、ロジウム系のものがあるが、コスト等の見地から白金、白金黒、塩化白金酸などの白金系のもの、例えば、H2PtCl6・mH2O、K2PtCl6、KHPtCl6・mH2O、K2PtCl4、K2PtCl4・mH2O、PtO2・mH2O(mは、正の整数)等や、これらと、オレフィン等の炭化水素、アルコール又はビニル基含有オルガノポリシロキサンとの錯体等が挙げられる。これらは1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
(A-1)~(A-3)成分の合計質量に対する(A-4)成分の含有割合は、白金金属元素換算で0.1~1,000ppmであり、好ましくは1~500ppmの範囲である。
本発明のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物は、上述のようにウェハーレベル光半導体デバイス用部材及びダイシング加工後の光半導体デバイスを支持するために硬化後に硬質となると共に、耐熱性、耐候性、耐光性に優れたものとなることが好ましい。このような目的に応じた機能を持たせるため、(A)成分に、充填材を添加することで硬化物に充填材を含ませることが必要である。
なお、本発明において平均粒径(D50)とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定して得られる体積基準粒度分布において、小粒径側からの通過分積算が50%となるときの粒子径のことをいう。
本発明のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物は、組成物の透明性を更に維持し、硬化物の着色、酸化劣化等の発生を抑えるために、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール等の従来公知の酸化防止剤を含んでいてよい。また、光劣化に対する抵抗性を付与するために、ヒンダードアミン系安定剤等の光安定剤を本発明のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物に配合することもできる。
本発明のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物の強度を向上させ、チクソ性を付与するために、更に、ヒュームドシリカ、ナノアルミナ等の溶融シリカ以外の無機質充填剤を配合してもよい。また、必要に応じて、本発明のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物に、染料、顔料、難燃剤等を配合してもよい。
また、本発明のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物には、光半導体素子からの波長変換を目的とした蛍光体を含有させてもよい。蛍光体をウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物へ混合、分散させることで、光半導体素子から発せられた光を効率的に目的の波長の光に波長変換することが可能となる。
また、青色LEDに対応し発光する蛍光体としては、Y3(Al,Ga)5O12:Ce、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ce、Y3Al5O12:CeなどのYAG系蛍光体、Tb3Al5O12:CeなどのTAG系蛍光体、(Ba,Sr)2SiO4:Eu系蛍光体やCa3Sc2Si3O12:Ce系蛍光体、(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Euなどのシリケート系蛍光体、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu、CaSiAlN3:Eu等のナイトライド系蛍光体、Cax(Si,Al)12(O,N)16:Euなどのオキシナイトライド系蛍光体、さらには(Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu系蛍光体、Ca8MgSi4O16Cl2:Eu系蛍光体、SrAl2O4:Eu,Sr4Al14O25:Eu等の蛍光体が挙げられる。
上記以外にも、用途や目的とする発光色に応じて公知の蛍光体を用いることができる。
上記蛍光体は、1種又は2種以上を混合して用いてもよい。
本発明のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物は、上記各成分を、公知の混合方法、例えば、ミキサー、ロール等を用いて混合することによって製造することができる。また、前記樹脂組成物は、JIS K 7117-2:1999に記載の方法で円すい-平板型粘度計により測定した25℃での粘度が1~1,000Pa・sであることが好ましい。
本発明のウェハーレベル光半導体デバイスは、本発明のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物を任意の成型方法を用いて成型し、製造することができる。例えば、圧縮成型機を用いて圧縮成型によって行うことが好ましい。以下に、圧縮成型機を用いた製造例を挙げて説明する。
はじめに、支持基板に粘着シートを介して複数の光半導体素子を搭載する。
前記支持基板は、粘着シート面に複数の光半導体素子を搭載した部材のハンドリングのしやすさを得るためのものであり、また、ウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物の成型工程で粘着シートが貼り合わされた光半導体素子と樹脂面の硬化後の形状の再現をさせるために重要であり、支持基板は平面度の高い状態が得られるものであることが好ましい。このような材料としては、金属、樹脂などを精度良く加工し、平面度を確保したものやシリコンウェハー等が好ましい。特に好ましいものは線膨張係数の小さい金属を加工してなる金属板やシリコンウェハーである。外形形状は特に指定はなく、例えば、取扱いが容易な四角形又は円形であるとよい。後に続く工程の作業性を考慮すると、前記外形形状は円形であることがより好ましい。
次に、所定の成型温度に加熱した基準面を有する圧縮成型機の下金型に、前記準備工程で製造した光半導体素子を搭載した支持基板を載置する。続いて、下金型に対向する上金型に剥離フィルムを設ける。なお、必要に応じて下金型にも前記支持基板との間に剥離フィルムを載置しても良い。
次いで、前記光半導体素子を覆うように本発明のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物を所定量塗布する。前記塗布量は、封止領域の内容積に合わせて必要量だけ供給するものであって、ディスペンサー等により定量吐出して供給することが好ましい。
仮硬化した後に、剥離フィルムとともに金型から脱型し、熱処理によって仮硬化した樹脂組成物を本硬化することで成型体を得て、該成型体から支持基板及び粘着シートを剥離することで、ウェハーレベル光半導体デバイス用部材(以下光半導体デバイス用部材という。)を得る。
前記成型工程で得られた光半導体デバイス用部材を、ダイシングブレード等を用いて切断し、個片化する。これにより、光半導体素子を有する光半導体デバイスを得ることができる。
切断方法としては公知の方法を採用すればよく、回転ブレードによるダイシング加工、レーザー加工、ウォータージェット加工、金型加工等の公知の方法により切断することができるが、ダイシング加工が経済的、工業的な面で好ましい。
また、このようにして得られた光半導体デバイスを実装基板に接続する方法として、半田リフローによる実装、ボールバンプを設けた実装基板に対するフリップチップ実装等、最終モジュールの形態や設備に応じて自由に選択できる。工業的な観点から、半田リフローによる実装が好ましい。
MH:(CH3)2HSiO1/2
M:(CH3)3SiO1/2
MVi:(CH2=CH)(CH3)2SiO1/2
DH:(CH3)HSiO2/2
Dφ:(C6H5)2SiO2/2
D:(CH3)2SiO2/2
Q:SiO4/2
[調製例1]
((A-1)成分)M単位とMVi単位とQ単位とから構成され、MVi単位に対するM単位のモル比が6.25であり、Q単位に対するM単位とMVi単位との合計のモル比が0.8である分岐構造を有するオルガノポリシロキサン[性状=固体(25℃)、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量=1,500]:35質量部、
((A-2)成分)平均組成式:MViD40MViの直鎖状オルガノポリシロキサン(粘度:600mPa・s):65質量部、
((A-3)成分)平均構造式:MDH 38Mで表されるメチルハイドロジェンシロキサン(粘度:2,000mPa・s):4質量部[(A-1)成分および(A-2)成分中のアルケニル基等の脂肪族不飽和結合の合計1モル当たりケイ素原子結合水素原子0.9モル]、
((A-4)成分)塩化白金酸/1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を白金原子含有量として1質量%含有するトルエン溶液:0.06質量部、
エチニルシクロヘキサノール:0.05質量部、及び
γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン:3質量部
をよく撹拌、混合してシリコーン組成物(A-I)を調製した。
このシリコーン樹脂組成物(A-I)は粘度2,500mPa・sの液状であり、屈折率は1.42であった。該組成物(A-I)の150℃、4時間硬化後の硬さ(シリコーン組成物の硬さ)を測定したところ、タイプAで80であった。
((A-1)成分)[(C6H5)SiO3/2]0.3[(CH2=CH)(CH3)SiO2/2]0.1[(CH3)3SiO1/2]0.6で表される分岐構造を有するオルガノポリシロキサン[性状=固体(25℃)、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量=2,500]40質量部
((A-2)成分)平均組成式:MVi 2Dφ 40D230の直鎖状オルガノポリシロキサン(粘度:3,000mPa・s):60質量部、
((A-3)成分)平均組成式:MDH 6Dφ 2Mで表されるメチルハイドロジェンシロキサン(粘度:25mPa・s):10質量部[(A-1)成分および(A-2)成分中のアルケニル基等の脂肪族不飽和結合の合計1モル当たりケイ素原子結合水素原子1.3モル]、
((A-4)成分)塩化白金酸/1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を白金原子含有量として1質量%含有するトルエン溶液:0.06質量部、
エチニルシクロヘキサノール:0.05質量部、及び
γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン:3質量部
をよく撹拌、混合してシリコーン組成物(A-II)を調製した。
このシリコーン樹脂組成物(A-II)は粘度3,500mPa・sの液状であり、屈折率は1.48であった。該組成物(A-II)の150℃、4時間硬化後の硬さ(シリコーン組成物の硬さ)を測定したところ、タイプAで60であった。
((A-1)成分)M単位とMVi単位とQ単位とから構成され、MVi単位に対するM単位のモル比が6.25であり、Q単位に対するM単位とMVi単位との合計のモル比が0.8である分岐構造を有するオルガノポリシロキサン[性状=固体(25℃)、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量=1,500]:15質量部、
((A-2)成分)平均組成式:MVi 2Dφ 20D390の直鎖状オルガノポリシロキサン(粘度:4,000mPa・s):85質量部、
((A-3)成分)平均構造式:MDH 38Mで表されるメチルハイドロジェンシロキサン(粘度:2,000mPa・s):2質量部[(A-1)成分および(A-2)成分中のアルケニル基等の脂肪族不飽和結合の合計1モル当たりケイ素原子結合水素原子1.8モル]、
((A-4)成分)塩化白金酸/1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を白金原子含有量として1質量%含有するトルエン溶液0.06質量部、
エチニルシクロヘキサノール0.05質量部、及び
γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン3質量部
をよく撹拌、混合してシリコーン組成物(A-III)を調製した。
このシリコーン樹脂組成物(A-III)は粘度4,000mPa・sの液状であり、屈折率は1.44であった。該組成物(A-III)の150℃、4時間硬化後の硬さ(シリコーン組成物の硬さ)を測定したところ、タイプAで20であった。
((A-1)成分)M単位とMVi単位とQ単位とから構成され、MVi単位に対するM単位のモル比が6.25であり、Q単位に対するM単位とMVi単位との合計のモル比が0.8である分岐構造を有するオルガノポリシロキサン[性状=固体(25℃)、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量=1,500]:25質量部、
((A-2)成分)平均組成式:MViD500MViの直鎖状オルガノポリシロキサン(粘度:9,500mPa・s):75質量部
((A-3)成分)平均構造式:MDH 38Mで表されるメチルハイドロジェンシロキサン(粘度:2,000mPa・s):2質量部[(A-1)成分および(A-2)成分中のアルケニル基等の脂肪族不飽和結合の合計1モル当たりケイ素原子結合水素原子1.2モル]、
((A-4)成分)塩化白金酸/1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を白金原子含有量として1質量%含有するトルエン溶液0.06質量部、
エチニルシクロヘキサノール0.05質量部、及び
γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン3質量部
をよく撹拌、混合してシリコーン組成物(A-IV)を調製した。
このシリコーン樹脂組成物(A-IV)は粘度10,000mPa・sの液状であり、屈折率は1.42であった。該組成物(A-IV)の150℃、4時間硬化後の硬さ(シリコーン組成物の硬さ)を測定したところ、タイプAで30であった。
((A-1)成分)[(C6H5)SiO3/2]0.75[(CH2=CH)(CH3)2SiO2/2]0.25で表される分岐構造を有するオルガノポリシロキサン[性状=固体(25℃)、ケイ素原子結合ビニル基の含有率=20モル%、ケイ素原子結合全有機基中のケイ素原子結合フェニル基の含有率=50モル%、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量=1,600]:59質量部、
((A-2)成分)平均組成式:MVi 2Dφ 2.8の直鎖状オルガノポリシロキサン(粘度:2,000mPa・s):31質量部、
((A-3)成分)平均組成式:MHDH 2Dφ 2MHで表されるメチルハイドロジェンシロキサン(粘度:25mPa・s):6.4質量部[(A-1)成分および(A-2)成分中のアルケニル基等の脂肪族不飽和結合の合計1モル当たりケイ素原子結合水素原子0.7モル]、
((A-4)成分)塩化白金酸/1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を白金原子含有量として1質量%含有するトルエン溶液0.06質量部、
エチニルシクロヘキサノール0.05質量部、及び
γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン3質量部
をよく撹拌、混合してシリコーン組成物(A-V)を調製した。
このシリコーン樹脂組成物(A-V)は粘度2,500mPa・sの液状であり、屈折率は1.54であった。該組成物(A-V)の150℃、4時間硬化後の硬さ(シリコーン組成物の硬さ)を測定したところ、タイプDで40(タイプAで80超に相当)であった。
調製例1で得られたシリコーン樹脂組成物(A-I)100質量部、無機充填剤として平均粒径11.5μmの溶融シリカ粉(製品名 MSR-8050、龍森社製)400質量部を三本ロールで混練処理し、減圧脱泡してウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(a)を製造した。
このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(a)の150℃、4時間硬化後の硬さ(無機充填剤配合後の組成物の硬さ)を測定したところ、タイプDで75であった。
調製例1で得られたシリコーン樹脂組成物(A-I)100質量部、無機充填剤として平均粒径11.5μmの溶融シリカ粉(製品名 MSR-8050、龍森社製)200質量部を三本ロールで混練処理し、減圧脱泡してウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(b)を製造した。
このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(b)の150℃、4時間硬化後の硬さ(無機充填剤配合後の組成物の硬さ)を測定したところ、タイプDで58であった。
調製例2で得られたシリコーン樹脂組成物(A-II)100質量部、無機充填剤として平均粒径11.5μmの溶融シリカ粉(製品名 MSR-8050、龍森社製)400質量部を三本ロールで混練処理し、減圧脱泡してウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(c)を製造した。
このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(c)の150℃、4時間硬化後の硬さ(無機充填剤配合後の組成物の硬さ)を測定したところ、タイプDで75であった。
調製例3で得られたシリコーン樹脂組成物(A-III)100質量部、無機充填剤として平均粒径11.5μmの溶融シリカ粉(製品名 MSR-8050、龍森社製)400質量部を三本ロールで混練処理し、減圧脱泡してウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(d)を製造した。
このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(d)の150℃、4時間硬化後の硬さ(無機充填剤配合後の組成物の硬さ)を測定したところ、タイプDで68であった。
調製例4で得られたシリコーン樹脂組成物(A-IV)100質量部、無機充填剤として平均粒径11.5μmの溶融シリカ粉(製品名 MSR-8050、龍森社製)500質量部を三本ロールで混練処理を行い、減圧脱泡してウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(e)を製造した。
このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(e)の150℃、4時間硬化後の硬さ(無機充填剤配合後の組成物の硬さ)を測定したところ、タイプDで50であった。
調製例1で得られたシリコーン樹脂組成物(A-I)100質量部に無機充填剤を添加せずに減圧脱泡してウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(f)としてそのまま用いた。
調製例5で得られたシリコーン樹脂組成物(A-V)100質量部、無機充填剤として平均粒径11.5μmの溶融シリカ粉(製品名 MSR-8050、龍森社製)500質量部を三本ロールで混練処理し、減圧脱泡してウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(g)を製造した。
このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(g)の150℃、4時間硬化後の硬さ(無機充填剤配合後の組成物の硬さ)を測定したところ、タイプDで80であった。
調製例1で得られたシリコーン樹脂組成物(A-I)100質量部、無機充填剤として一次粒径7nmの煙霧状シリカ(製品名:レオシロールDM-30S)400質量部を三本ロールで混練処理し、減圧脱泡してウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(i)を製造した。
このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(i)は、パテ状となり、下記に示す製造方法で使用される成型機上に安定に塗布することができなかった。
調製例1で得られたシリコーン樹脂組成物(A-I)100質量部、無機充填剤として平均粒径11.5μmの溶融シリカ粉(製品名 MSR-8050、龍森社製)150質量部を三本ロールで混練処理し、減圧脱泡してウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(j)を製造した。
このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(j)の150℃、4時間硬化後の硬さ(無機充填剤配合後の組成物の硬さ)を測定したところ、タイプAで85であった。
このウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物(j)を用いて下記に示す製造方法でウェハーレベル光半導体用部材を製造したが、ダイシング工程へのハンドリング中に、たわみの影響で光半導体素子が部材から脱落し、次工程へ進むことができなかった。
前記実施例、及び比較例の各ウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物を用いて下記に示す製造方法で製造したウェハーレベル光半導体デバイス用部材、及びウェハーレベル光半導体デバイスについて、諸特性を測定した結果を表1と表2に示す。
ウェハーレベル光半導体デバイスの製造方法を図1~5を用いて説明する。まず、準備工程として、ウェハーレベル光半導体デバイスの素子搭載を目的とし、厚さ725μmの8インチ(直径200mm)シリコンウェハー3に、熱剥離性両面粘着シート2(日東電工社製 製品名 リバアルファ No.3195V)の発泡性粘着面がシリコンウェハー側となるようにゴムローラーを用いて貼り付け、表面に粘着面が設けられた支持基板を作製した。更に、前記熱剥離性両面粘着シート2は、前記シリコンウェハー3の形状と同一に切り抜いた。続いて得られた支持基板に、光半導体素子1(BXDA4040 Bridgelux社製)をチップマウンターを用いて縦横各3.2cmピッチ、40行40列に、電極面が前記粘着面と貼り付くように載置し、100℃、1時間の加熱処理を行って前記粘着面に密着固定した(図1)。
続いて、支持基板である8インチシリコンウェハー3と熱剥離性両面粘着シート2から、ウェハーレベル光半導体用部材の成形体を剥離することで、ウェハーレベル光半導体デバイス用部材を製造した。この部材は直径200mm、厚さ1.2mmの円形状であった(図3)。前記部材の反り量をスケールで測定し、最大値を表1及び表2に示した。
更に、得られたウェハーレベル光半導体デバイスのうち任意の10個を個々に、クリーム半田8でアルミ製の放熱基板9にリフロー実装し、光半導体デバイスが実装されたモジュールを作製した(図5)。
前記モジュール10個を、全光束測定システム HM-9100(大塚電子(株)製)を用い、印加電流IF=350mAにおける全光束値(Lm)を測定し、平均値及びばらつき(σ)を求めた値を表1及び表2に示した。
前記モジュール10個を、温度サイクル試験(-40℃~125℃、各20分間を500サイクル)に用い、顕微鏡で、試験後のサンプルの導電性接着材部のクラックの有無を観察し、クラックが発生した試験片数/総試験片数を数えた。結果を表1及び表2に示した。
本発明の範囲よりも少ない量の(B)成分が添加された比較例4では、ウェハーレベル光半導体部材としたときの剛性が低下し、ダイシング工程によるデバイス化までの一連の工程、特にダイシングテープと貼り合わせた時に光半導体素子の脱落が確認された。
3・・・シリコンウェハー、4・・・圧縮成形機の上金型、
5・・・圧縮成形機の下金型、6・・・ウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物、
7・・・離型フィルム、8・・・半田(クリーム半田)、
9・・・アルミ製放熱基板
Claims (4)
- 下記(A-1)~(A-4)成分及び(B)成分を含有するウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物であって、
(A-1)1分子中に2個以上の脂肪族不飽和結合を有し、分岐構造を有するオルガノポリシロキサン、
(A-2)1分子中に2個以上の脂肪族不飽和結合を有し、直鎖状であるオルガノポリシロキサン、
(A-3)1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(A-4)白金族金属系触媒、
(B)平均粒径(D50)が4~50μmである溶融シリカ、
(A-1)成分及び(A-2)成分に対する(A-1)成分の含有割合は0.1~50質量%であり、
(A-1)成分及び(A-2)成分に含まれる脂肪族不飽和結合1モルに対する(A-3)成分に含まれるケイ素原子結合水素原子のモル数は0.8~4.0モルであり、
(A-1)~(A-3)成分の合計質量に対する(A-4)成分の含有割合は、白金金属元素換算で0.1~1,000ppmであり、
(A-1)~(A-4)成分100質量部に対する(B)成分の含有量は200~1,000質量部であり、
(A-1)~(A-4)成分が未硬化の状態において、JIS K 0062:1999に記載の方法でアッベ屈折率計によって測定した25℃における屈折率が、1.40以上1.50未満の範囲であることを特徴とするウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物。 - 前記(A-1)~(A-4)成分の硬化物のJIS K 6253-3:2012に記載の方法でタイプA硬度計を用いて測定した硬さが、20以上80以下であることを特徴とする請求項1に記載のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物。
- 前記(A-1)~(A-4)成分及び(B)成分からなる硬化物のJIS K 6253-3:2012に記載の方法でタイプD硬度計を用いて測定した硬さが30以上70以下であり、更にJIS K 7197:1991に記載の方法でTMAにより求めたα2領域の線膨張率が100ppm以下である硬化物を与えるものであることを特徴とする請求項1又は2に記載のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載のウェハーレベル光半導体デバイス用樹脂組成物の硬化物で封止されたものであることを特徴とするウェハーレベル光半導体デバイス。
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