KR20100094396A

KR20100094396A - 광반도체의 캡슐화를 위한 시트

Info

Publication number: KR20100094396A
Application number: KR1020100014048A
Authority: KR
Inventors: 이치로 스에히로; 가즈야 후지오까; 히로까즈 마츠다; 고지 아까자와; 류이치 기무라; 히데유끼 우스이
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2010-08-26
Also published as: US20100209670A1; CN101847683B; EP2219242A2; EP2219242A3; CN101847683A; KR101641384B1

Abstract

본 발명은, 이형 시트 및 상기 이형 시트 상에 적층되는 캡슐화 수지층을 포함하며, 상기 이형 시트는 상기 캡슐화 수지층과의 경계면에, 오목 형상 및/또는 볼록 형상을 갖는 요철부 형성층을 포함하고, 상기 캡슐화 수지층은 상기 이형 시트와의 경계면에, 상기 이형 시트의 오목 형상에 정합되는 볼록 형상 및/또는 상기 이형 시트의 볼록 형상에 정합되는 오목 형상을 갖는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트에 관한 것이다.

Description

광반도체의 캡슐화를 위한 시트{SHEET FOR PHOTOSEMICONDUCTOR ENCAPSULATION}

본 발명은 광반도체의 캡슐화를 위한 시트에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 발광 다이오드 또는 반도체 레이저와 같은 발광 소자를 캡슐화하기 위한 패키지에 관한 것이고, 또한 쉽게 장착되고 표면 상에 요철 형상을 형성할 수 있는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트, 및 시트로 캡슐화되는 광반도체 장치에 관한 것이다.

백열등 및 형광등을 대신하여, 광반도체(발광 다이오드)의 발광 디바이스가 폭 넓게 적용되고 있다. 발광 디바이스는 발광 소자 및 발광 소자 상에 배치되는 반투명 캡슐화 수지를 포함하는 구조를 가지며, 반투명 캡슐화 수지를 통과한 광이 출력된다.

비록, 광이 임계각 이상의 입사각으로 반투명 캡슐화 수지의 표면에 도달하는 경우, 광이 전반사되어 수지에 의해 흡수되며, 따라서 그만큼 발광 디바이스의 휘도 감소를 야기하지만, 산란(scattering)에 의해, 발광 소자로부터 발광된 광은 그대로 반투명 캡슐화 수지를 통과한다.

이와 관련하여, JP-A-11-204840에는 캡슐화 수지의 표면에 있어 발광 소자 위에 위치되는 부분을 매끈하게 하고, 나머지 부분을 거칠게 하여, 임계각에 상관없이 광을 출력하는 기술이 개시된다.

JP-A-2005-166941의 발광 디바이스에 있어서, 몰드로서 요철부가 형성되는 금속 기판을 사용하여, 반투명 재료의 표면 상에 대략 피라미드 형상 또는 대략 원뿔 형상을 갖는 요철부를 형성하여 광 추출 효율(light extraction efficiency)을 증대시키도록 반투명 재료가 형성된다.

JP-A-2007-110053에는 복수의 수지층에 의해 구성되는 광반도체로서, 수지층 중 적어도 하나가 요철 형상 층이고, 요철 형상 층 상에 요철부가 형성되며, 요철 형상 층이 다른 수지층 사이에서 경계면이 되도록 적층되는 광반도체가 개시된다.

JP-A-11-204840 및 JP-A-2005-166941의 캡슐화 수지층의 표면의 요철 형상은 발광 소자가 캡슐화된 후에, 요철 형상이 미리 형성되어 있는 몰드를 사용함으로써 트랜스퍼 성형(transfer molding)된다. 통상의 몰드는 재료가 금속이며, 평면 구조를 갖는다. 또한, 캡슐화 수지층은 발광 소자 또는 발광 소자가 장착되는 디바이스의 형상에 따라 형성되며, 그래서 많은 경우에 캡슐화 수지층은 평면을 갖지 않는다. 따라서, 캡슐화 후에 수지층 상에 요철 형상을 형성하는 것은 용이하지 않으며, 몰드의 요철 형상이 그대로 전사되지 않게 되고, 따라서 복잡한 공정이 야기된다.

또한, 요철 형상이 캡슐화 수지층 상에 형성된 후에, 발광 디바이스가 장착된다. 이러한 경우에, 요철 형상이 노출 상태에 있게 되어, 장착 작업 동안 표면이 긁히거나, 요철 형상이 사라져, 몰드의 요철 형상을 유지할 수 없게 됨으로써 광 추출 효율이 감소하게 된다.

JP-A-2007-110053에 개시된 광반도체의 캡슐화를 위한 시트는 캡슐화 수지층의 반사 효율을 증가시킬 수 있다. 그러나, 시트가 공기와 접촉하게 되는 경계면이 편평하여, 공기와의 굴절률의 차이로 인해 임계각이 프레넬 반사에 기인하여 내부 반사를 유발하도록 제한되어 충분한 광 추출 효율을 얻지 못하게 된다.

본 발명의 목적은 우수한 광 추출 효율을 갖는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트, 및 시트로 캡슐화된 광반도체 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 몰드의 요철 형상이 만족스럽게 전사되고 캡슐화 공정 후에도 요철 형상이 유지되는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트, 및 시트로 캡슐화되는 광반도체 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 추가적인 목적은, 캡슐화 수지층 및 이형 시트(release sheet)의 요철 형상이 서로 간에 공간을 두지 않고 서로 정합되고, 캡슐화 공정 후에도 요철 형상이 유지되는 우수한 광 추출 효율을 갖는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트, 및 시트로 캡슐화되는 광반도체 장치를 제공하는 것이다.

다시 말해, 본 발명은 다음의 (1) 내지 (6)에 관한 것이다.

(1) 이형 시트 및 상기 이형 시트 상에 적층되는 캡슐화 수지층을 포함하며,

이형 시트는 캡슐화 수지층과의 경계면에, 오목 형상 및/또는 볼록 형상을 갖는 요철부-형성층을 포함하고, 캡슐화 수지층은 이형 시트와의 경계면에, 이형 시트의 오목 형상에 정합되는 볼록 형상 및/또는 이형 시트의 볼록 형상에 정합되는 오목 형상을 갖는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트.

(2) (1)에 있어서, 이형 시트는 150℃에서 10 내지 1,000 MPa의 저장 탄성률과, 150℃에서 5.00% 이하의 시트 신장률을 갖는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트.

(3) (1)에 있어서, 캡슐화 수지층은 이형 시트의 오목 형상에 정합되는 볼록 형상 및/또는 이형 시트의 볼록 형상에 정합되는 오목 형상을 갖는 요철부-형성층과, 광반도체 소자를 매립할 수 있는 소자 매립층을 포함하며,

캡슐화 수지층의 요철부-형성층은 20℃에서 6 내지 1,500 MPa의 저장 탄성률을 갖는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트.

(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 캡슐화 수지층 내의 볼록 형상의 볼록부의 높이 및/또는 오목 형상의 오목부의 깊이가 100 nm 내지 10 ㎛인 광반도체의 캡슐화를 위한 시트.

(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 이형 시트는 지지층을 더 포함하는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트.

(6) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 따른 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 광반도체 소자 장착 기판 상에 적층하여 캡슐화 수지층이 기판과 대면하도록 하고, 압축 성형을 수행하고, 그 후에 이형 시트를 분리함으로써, 볼록 형상 및/또는 오목 형상이 표면 상에 형성되는 광반도체 장치.

본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트는 광 추출 효율이 우수하다고 하는 우수한 효과를 달성한다. 또한, 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트에 따르면, 몰드의 요철 형상이 만족스럽게 전사되고, 캡슐화 공정 후에도 요철 형상이 유지된다. 결과적으로, 광 추출 효율이 우수하다고 하는 우수한 효과가 달성된다. 또한, 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트에 따르면, 캡슐화 수지층 및 이형 시트의 요철 형상은 서로 간에 공간을 두지 않고 서로 정합되며, 캡슐화 공정 후에도 요철 형상이 유지되어, 광 추출 효율이 우수하다고 하는 우수한 효과가 달성된다.

도 1은 이형 시트(단층 구조를 가짐) 상에 오목부를 형성하는 일 실시예를 도시하는 도면이다. 좌측도는 오목부의 형성 이전의 상태를, 중앙도는 몰드 전사시의 상태를, 그리고 우측도는 오목부의 형성 이후의 상태를 도시한다.
도 2는 이형 시트(다층 구조를 가짐) 상에 오목부를 형성하는 일 실시예를 도시하는 도면이다. 좌측도는 오목부의 형성 이전의 상태를, 중앙도는 몰드 전사시의 상태를, 그리고 우측도는 오목부의 형성 이후의 상태를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 예의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트로 광반도체 소자를 캡슐화하는 일 실시예를 도시하는 도면이다. 좌측도는 캡슐화 이전의 상태를, 중앙도는 압축 성형시의 상태를, 그리고 우측도는 캡슐화 이후의 상태를 도시한다.
도 4는 비교예의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트로 광반도체 소자를 캡슐화하는 일 실시예를 도시하는 도면이다. 좌측도는 캡슐화 이전의 상태를, 중앙도는 압축 성형시의 상태를, 그리고 우측도는 캡슐화 이후의 상태를 도시한다.
도 5는 이형 시트 상에 캡슐화 수지층을 형성하는 일 실시예를 도시하는 도면이다. 좌측도는 오목부-형성층을 구성하기 위한 수지 용액이 도포되고 있는 상태를, 중앙도는 오목부-형성층이 형성된 상태를, 그리고 우측도는 소자 매립층이 형성된 상태를 도시한다.
도 6은 이형 시트 상에 캡슐화 수지층을 형성하는 다른 실시예를 도시하는 도면이다. 좌측도는 오목부-형성층이 적층되기 이전의 상태를, 중앙도는 오목부-형성층이 형성된 상태를, 그리고 우측도는 소자 매립층이 형성된 상태를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 예의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트로 광반도체 소자를 캡슐화하는 일 실시예를 도시하는 도면이다. 좌측도는 캡슐화 이전의 상태를, 중앙도는 압축 성형시의 상태를, 그리고 우측도는 캡슐화 이후의 상태를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 예의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트의 캡슐화 수지층의 요철 형상의 일 실시예를 도시하는 도면이다.
도 9는 비교예의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트의 캡슐화 수지층의 요철 형상의 일 실시예를 도시하는 도면이다.

본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트는 이형 시트 및 이형 시트에 적층되는 캡슐화 수지층을 포함하며, 이형 시트는 캡슐화 수지층과의 경계면에, 오목 형상 및/또는 볼록 형상을 갖는 요철부-형성층을 포함하며, 캡슐화 수지층은 이형 시트와의 경계면에, 이형 시트의 오목 형상에 정합되는 볼록 형상 및/또는 이형 시트의 볼록 형상에 정합되는 오목 형상을 갖는다. 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트의 구조가 더욱 구체적으로 설명될 것이다. 이형 시트와 캡슐화 수지층 사이의 경계면에서, 캡슐화 수지층의 볼록 형상이 이형 시트의 오목 형상에 정합되고, 그리고/또는 캡슐화 수지층의 오목 형상이 이형 시트의 볼록 형상에 정합된다. 따라서, 캡슐화 수지층 및 이형 시트는 그 사이에 공간을 두지 않고 서로 적층된다. 이러한 구조를 갖는 시트를 사용하여 광반도체 소자를 캡슐화하는 실시예는 먼저 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트로 발광 소자를 코팅하고, 압축 성형을 수행하며, 그 후에 이형 시트를 분리하는 실시예를 포함한다. 이형 시트의 분리 이후에, 캡슐화 수지층의 볼록 형상 및/또는 오목 형상(이들 형상 양자는 이후에 집합적으로 요철 형상으로 언급되기도 함)이 노출되어, 요철 형상이 캡슐화 수지층의 최외곽 층에 위치된다. 요철 형상은 발광 소자로부터 발광되는 광의 입사각에 상관없이, 요철 형상의 외부로 광을 출력하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 요철 형상의 성형성(formability)은 광 추출 효율의 개선에 상당히 기여할 수 있다. 부수적으로, 본 발명에서, "요철 형상의 성형성"이란 표현은 요철 형상이 원하는 형상으로 형성되는지 여부를 나타내는 지표이며, "우수한 성형성"이란 원하는 형상을 갖는 요철 형상이 형성됨을 의미한다.

일반적으로, 시트 상에 요철 형상을 형성하는 것은 시트 상에 형성될 형상에 정합되는 형상을 갖는 몰드를 시트에 적층하고 그 위에서부터 가열 및 가압을 수행함으로써 수행된다. 몰드의 형상은 가열 및 가압에 의해 시트로 전사된다. 시트의 강도가 너무 큰 경우, 몰드의 형상이 전사되기 어려워 요철 형상의 성형성이 감소하게 된다. 또한, 시트의 신장률이 너무 큰 경우, 몰드의 위에서부터 가압되는 경우 시트가 과도하게 신장하게 되며, 이러한 과잉 부분은 주름 또는 줄무늬를 형성하여 원하는 요철 형상을 달성하기 곤란하게 한다. 따라서, 본 발명에서, 특정 강도 및 신장률을 갖는 이형 시트의 사용이 몰드로부터의 전사를 개선하여 이형 시트 상에 원하는 요철 형상을 형성할 수 있다는 것을 알았다. 또한, 이형 시트 상의 요철 형상의 성형성이 개선된다는 사실에 더해, 특정 강도 및 신장률을 갖는 이형 시트에 의해, 이형 시트의 이형성(releasability)이 개선된다는 것, 즉 이형 시트의 분리시 전술된 요철 형상의 파손 없이, 이형 시트가 분리된다는 것을 알았다. 이와 같이, 이형 시트 상의 요철 형상의 성형성이 우수하고, 이형성이 개선된다. 결과적으로, 원하는 요철 형상이 캡슐화 수지층 상에 형성될 수도 있으며, 그 결과 광 추출 효율의 개선이 유발될 수 있는 것으로 볼 수 있다.

또한, 캡슐화 수지층의 요철 형상은 원하는 요철 형상을 갖는 몰드를 캡슐화 수지층에 미리 적층하고 가열 및 가압을 수행함으로써 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 시트에서, 캡슐화 수지층의 요철 형상은 캡슐화 수지층의 요철 형상 및 이형 시트의 요철 형상이 이들 사이에 공간을 두지 않고 서로 정합된다고 하는 관점에서, 몰드로서 이형 시트를 사용함으로써 형성되는 것이 바람직하다. 그러한 경우에, 캡슐화 수지층의 요철 형상을 구성하는 수지, 즉 캡슐화 수지층의 요철부-형성층의 구성 수지가 요철 형상의 형성 및 유지에 지대한 영향을 갖는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 본 발명에서, 전술한 수지가 특정 강도를 가질 때, 요철 형상은 몰드로서의 이형 시트의 요철 형상을 추종하여 만족스럽게 전사될 수 있으며, 또한 이형 시트의 분리 후에 노출되는 요철 형상이 그대로 유지된다는 것을 알았다.

또한, 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트에 따르면, 이형 시트의 분리는 압축 성형 이후에, 즉 발광 디바이스의 캡슐화 이후부터 그것의 사용 직전에 이르는 임의의 시간에 수행될 수 있다. 따라서, 발광 디바이스가 장착된 이후에 이형 시트가 분리되는 경우, 이형 시트는 캡슐화 수지층을 위한 커버 시트로서 작용하며, 이로써 장착 동안, 캡슐화 수지층에 대한 외력으로 인한 파손을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트에서의 요철 형상은 시트 형성시에 함께 형성되며, 이로써 몰드를 사용하여 캡슐화 이후에 수지층에 성형 처리가 수행되는 종래의 방법에 비해 보다 용이하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 예를 들어, 요철 형상이 몰드를 사용하는 종래의 방법에 의해 볼록 형상 또는 만곡 표면을 갖는 발광 소자 패키지의 캡슐화 수지 표면 상에 형성되는 경우, 요철 형상은 캡슐화 수지의 상측면 상에만 형성될 수 있는데, 이는 몰드가 평판이기 때문이다. 한편, 본 발명의 시트는 적층될 수 있고, 또한 발광 소자 패키지의 형상으로 압축 성형될 수 있으며, 이로써 요철 형상은 캡슐화 수지의 상측면뿐만 아니라 그 측면 상에도 형성될 수 있다.

본 발명의 이형 시트는 캡슐화 수지층과의 경계면에, 오목 형상 및/또는 볼록 형상을 갖는 요철부 형성층을 포함하며, 그것이 압축 성형 이후에 분리될 수 있다면, 특별히 제한되지 않는다. 이형 시트의 특정 예로서, 예를 들어 폴리스티렌(표면 자유 에너지: 33 mJ/m²), 폴리프로필렌(표면 자유 에너지: 29 mJ/m²) 및 폴리에틸렌(표면 자유 에너지: 31 mJ/m²)과 같은 상대적으로 낮은 표면 자유 에너지를 갖는 재료로 만들어진 시트가 예시되어 있다. 이러한 시트는, 전술된 재료로 구성되는 오목부-형성층 또는 볼록부-형성층의 단층 구조를 가질 때라도, 시트 자체의 이형성이 우수하다. 부수적으로, 본 발명에서의 "이형성"이란 용어는 캡슐화 수지층으로부터의 이형성 및 압축 성형시 몰드로부터의 이형성 양자를 의미한다.

시트가 전술된 재료와 다른 재료로 구성되는 경우라도, 시트 자체의 이형성은 시트의 표면에 이형 처리를 수행함으로써 개선될 수 있다.

이형 처리의 방법으로서, 예를 들어 다이킨 인더스트리즈 엘티디(Daikin Industries, Ltd.)에 의해 제조되는 옵툴 HD 2010(Optool HD 2010) 또는 쓰리엠 엘티디(3M Ltd.)에 의해 제조되는 노벡 EGC 1720(Novec EGC 1720)과 같은 이형제를 도포하고, 이어서 건조시키는 방법이 예시된다.

또한, 다른 실시예로서, 이형 시트는 요철부-형성층에 대한 요철 형상의 전사성(transferability)의 개선 및 전체 이형 시트로서의 이형성의 개선이라는 관점에서, 전술된 요철부-형성층에 더해 지지층을 더 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다. 다층 구조에서 요철부-형성층을 구성하는 재료로서, 전술된 단층 구조를 구성하는 재료에 더해, 실리콘 수지(표면 자유 에너지: 20 mJ/m²), 불소 수지(표면 자유 에너지: 18 mJ/m²) 등이 예시된다. 또한, UV-경화 또는 열-경화 불소 수지계 수지(예를 들어, 퍼플루오로폴리에스테르)가 사용될 수 있다. 지지층에 대한 재료에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 수지, 금속박 등이 포함된다.

이러한 시트는 공지된 방법에 따라 전술된 재료를 사용하여 제조될 수 있지만, 구매 가능한 시트가 사용될 수 있다. 구매 가능한 상품에는 구성 성분으로서 폴리스티렌을 포함하는, DIC 코포레이션(DIC Corporation)에 의해 제조되는 "CR-4500" 및 "디파렌"(Difaren); 구성 성분으로서 폴리프로필렌을 포함하는, 토셀로 컴퍼니 엘티디(Tohcello Co., Ltd.)에 의해 제조되는 "CP-40", 토레이 어드밴스드 필름 컴퍼니 엘티디(Toray Advanced Film Co., Ltd)에 의해 제조되는 "3701J" 및 토레이 인더스트리즈 인크(Toray Industries, Inc.)에 의해 제조되는 "토레판"(Torefan); 구성 성분으로서 폴리이미드를 포함하는, 우베 인더스트리즈 엘티디(Ube Industries, Ltd.)에 의해 제조되는 "우피렉스"(Upirex); 구성 성분으로서 실리콘 탄성중합체를 포함하는, 듀퐁-토레이 컴퍼니 엘티디(Du Pont-Toray Co., Ltd.)에 의해 제조되는 "실가드 184"(Sylgard 184); 및 구성 성분으로서 에틸렌-비닐 알코올 공중합체를 포함하는, 큐러레이 컴퍼니 엘티디(Kuraray Co., Ltd.)에 의해 제조되는 "에발"(Eval)이 포함된다.

단층 구조의 경우에, 이형 시트 상에 요철 형상을 형성하는 방법에는 예를 들어, 적절한 두께로 구성 수지를 도포함으로써 형성된 시트 표면 중 어느 하나의 표면 상에 요철 형상을 갖는 평면 몰드를 적층하고, 이를 가열하여 건조시키고, 고온 프레스, UV 경화 프레스 등을 사용하여 간헐적 공급에 의해 전사를 수행하는 방법, 및 롤 엠보스 고온 프레스를 사용하여, 표면 상에 요철 형상을 갖는 롤로부터 전사를 수행하는 방법이 포함된다.

또한, 이형 시트가 다층 구조를 갖는 경우라면, 필요한 것은 전술된 방법에 의해 요철 형상을 형성하기 위해, 지지층 및 요철부-형성층의 구성 수지층을 서로 적층하고, 이어서 고온 프레스 등으로 가압하는 것뿐이다. 대안적으로, 지지층 상에 요철부-형성층의 구성 수지를 코팅하고 롤 엠보스 고온 프레스로 요철부를 형성한 후, UV 방사에 의해 경화가 수행될 수도 있다.

부수적으로, 구매 가능한 시트가 사용되는 경우, 요철 형상은 전술된 것과 동일한 방식으로 구매 가능한 시트의 표면 중 임의의 표면 상에 형성될 수 있다.

이형 시트의 요철 형상은 캡슐화 수지층의 요철 형상에 정합되며, 이에 따라 요철 형상의 형상은 바람직게는 반구상의 렌즈 형상, 피라미드 형상, 원뿔 형상 또는 종 형상과 같은, 캡슐화 수지층의 휘도 개선 효과를 갖는 형상이다.

또한, 캡슐화 수지층과 공기 사이의 경계면에서의 굴절률의 차이에 기초하여, 임계각 이하의 각도로 통과하는 광을 증가시킨다는 관점에서, 요철 형상이 균일한 미세 구조를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 프레넬 반사에 의한 내부 반사를 감소시키고 경계면이 편평한 경우보다 임계각을 더 증가시킨다는 관점에서, 요철 형상의 직경은 바람직하게는 광의 파장보다 작고, 볼록부의 높이 또는 오목부의 깊이에 있어서의 변동은 바람직하게는 ±5% 내이다. 구체적으로, 요철 형상의 직경은 바람직하게는 100 nm 내지 10 ㎛, 더욱 바람직하게는 100 내지 350 nm, 그리고 더더욱 바람직하게는 150 내지 300 nm이다. 피치의 하한은 바람직하게는 120 nm, 더욱 바람직하게는 150 nm, 그리고 더더욱 바람직하게는 200 nm이다. 한편, 피치의 상한은 바람직하게는 12 ㎛, 더욱 바람직하게는 450 nm, 그리고 더더욱 바람직하게는 350 nm이다. 부수적으로, 피치는 요철 형상의 직경과 비교하여 바람직하게는 105 내지 200%, 더욱 바람직하게는 105 내지 150%, 그리고 더더욱 바람직하게는 105 내지 125%이다. 볼록부의 높이 및/또는 오목부의 깊이는 바람직하게는 100 nm 내지 5 ㎛, 더욱 바람직하게는 100 내지 350 nm, 그리고 더더욱 바람직하게는 150 내지 300 nm이다.

이형 시트의 두께와 관련하여, 단층 구조의 경우에, 두께는 성형시의 추종성(followability) 및 조작성(취급성)의 관점에서, 바람직하게는 12 내지 65 ㎛, 더욱 바람직하게는 18 내지 50 ㎛, 그리고 특히 바람직하게는 25 내지 40 ㎛이다. 또한, 다층 구조의 경우에, 요철부-형성층의 두께는 성형시의 추종성과, 캡슐화 수지층의 코팅성 및 변형성의 관점에서, 바람직하게는 0.5 내지 100 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 20 ㎛, 그리고 특히 바람직하게는 0.5 내지 10 ㎛이다. 이러한 사양에서, 요철 형상을 갖는 이형 시트의 두께는 요철 형상의 상단부로부터 시트의 대향면까지의 두께를 의미하며, 요철부-형성층의 두께는 요철 형상의 상단부로부터 지지층까지의 두께를 의미한다. 부수적으로, 복수의 최종 시트를 적층하고, 이어서 고온 프레싱을 수행함으로써 전술된 범위 내의 두께를 갖는 하나의 시트가 형성된 후에, 요철 형상 역시 형성될 수 있다.

80 내지 150℃의 온도 범위 내에서 이형 시트의 저장 탄성률(storage modulus)은 몰드로부터 전사된 요철 형상을 유지한다는 관점에서, 바람직하게는 10 MPa 이상, 그리고 더욱 바람직하게는 50 MPa 이상이다. 또한, 요철 형상의 형성시 몰드에 대한 추종성의 관점에서, 이는 바람직하게는 1,000 MPa 이하, 더욱 바람직하게는 500 MPa 이하, 그리고 더더욱 바람직하게는 100 MPa 이하이다. 더욱 구체적으로, 이는 바람직하게는 10 내지 1,000 MPa의 범위 내, 그리고 더욱 바람직하게는 50 내지 100 MPa의 범위 내에 있다. 또한, 150℃에서의 이형 시트의 저장 탄성률 역시 바람직하게는 전술한 바와 동일한 범위 내에 있다. 부수적으로, 이러한 사양에서, 시트의 저장 탄성률은 이하 설명되는 예에서 개시되는 방법에 따라 측정될 수 있다.

또한, 150℃에서의 이형 시트의 시트 신장률은 몰드로부터 전사되는 요철 형상을 유지한다고 하는 관점에서, 바람직하게는 5.00% 이하, 그리고 더욱 바람직하게는 3.00% 이하이다. 부수적으로, 이러한 사양에서, 시트 신장률은 이하 설명되는 예에서 개시되는 방법에 따라 측정될 수 있다.

본 발명의 캡슐화 수지층에 대해 사용되는 수지는 에폭시 수지, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 폴리카르보디이미드 또는 개질된 폴리알루미노실록산 수지와 같이 지금까지 광반도체 캡슐화에 사용되어 왔던 수지인 한, 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 광반도체 소자 및 캡슐화 공정시에 소자에 연결되는 배선에 대한 파손 없이, 캡슐화가 수행될 수 있다고 하는 관점에서, 바람직하게는 80 내지 160℃, 더욱 바람직하게는 100 내지 150℃의 연화점(softening point)을 갖는 수지가 바람직하다.

또한, 본 발명의 캡슐화 수지층은 이형 시트의 오목 형상에 정합되는 볼록 형상 및/또는 이형 시트의 볼록 형상에 정합되는 오목 형상을 갖는 요철부-형성층을 포함할 수 있다. 요철부-형성층의 예에는 요철 형상을 유지한다고 하는 관점에서, 20℃에서 바람직하게는 6 MPa 이상의 저장 탄성률을 갖는 시트가 포함되고, 몰드에 대한 추종성의 관점에서, 바람직하게는 1,500 MPa 이하, 더욱 바람직하게는 1,200 MPa 이하, 더더욱 바람직하게는 500 MPa 이하의 저장 탄성률을 갖는 시트가 더 포함된다. 저장 탄성률이 6 MPa 이상인 경우, 이형 시트의 분리 후에 노출되는 요철 형상이 붕괴되지 않으며, 인접한 요철부가 서로 용해 접합(fusion bonding)되지 않는다. 따라서 이는 바람직하다. 또한, 1,500 MPa 이하인 경우, 몰드에 대한 추종성이 우수하고, 몰드의 요철 형상이 정확하게 복제될 수 있다. 따라서 이는 바람직하다. 따라서, 본 발명의 캡슐화 수지층의 요철부-형성층의 저장 탄성률은 바람직하게는 6 내지 1,500 MPa, 더욱 바람직하게는 6 내지 1,200 MPa, 그리고 더더욱 바람직하게는 6 내지 500 MPa이다. 부수적으로, 본 발명에서, 시트의 저장 탄성률은 이하 개시되는 예에서 설명되는 방법에 따라 측정될 수 있다.

이러한 특징을 갖는 시트에는 예를 들어, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 등을 각각 사용하거나, 이들 중 둘 이상의 조합 형태로 사용함으로써 제조되는 시트가 포함된다. 요철 형상은 전술된 시트 상에 형성되어 요철부-형성층을 형성한다. 그러나, 우수한 추종성의 관점에서, 본 발명의 캡슐화 수지층은 전술된 수지에 의해 구성되는 요철부-형성층을 포함하는 단층 구조를 가질 수 있다.

또한, 요철부-형성층에 대한 요철 형상의 전사성의 개선 및 파손 없이 광반도체 소자를 매립한다고 하는 관점에서, 캡슐화 수지층은 전술된 요철부-형성층에 추가하여 소자 매립층을 더 포함하여 다층 구조를 형성할 수 있다. 소자 매립층을 구성하는 수지는 에폭시 수지, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 폴리카르보디이미드 또는 개질된 폴리알루미노실록산 수지와 같이 지금까지 광반도체 캡슐화에 사용되어 온 수지인 한, 특별히 제한되지 않는다.

또한, 전술된 구성 수지에 더해, 인광 물질, 경화제, 경화 촉진제, 시효 억제제(aging inhibitor), 개질제(modifier), 계면 활성제, 염료, 안료, 변색 억제제 및 UV 흡수제와 같은 첨가물이 원료로서 캡슐화 수지층에 통합될 수 있다. 부수적으로, 캡슐화 수지층이 요철부-형성층 및 소자 매립층을 포함하는 경우, 전술된 첨가물은 요철부-형성층 및 소자 매립층 중 임의의 하나에 함유될 수 있다.

요철 형상을 갖는 캡슐화 수지층을 형성하기 위한 방법으로서, 요철 형상을 갖는 캡슐화 수지층은 앞서 얻어진 이형 시트와 별개로 제조될 수 있다. 그러나, 그러한 경우에, 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트가 제조될 때, 이형 시트 및 캡슐화 수지층은 이형 시트의 요철 형상과 캡슐화 수지층의 요철 형상이 서로 정합되도록 서로 적층될 것이 요구된다. 그러나, 이러한 구조의 정합은 미세 구조로 인해 용이하지 않다. 따라서, 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 제조하기 위해, 요철 형상이 캡슐화 수지층 상에 형성될 때, 이형 시트의 요철 형상을 사용하여 캡슐화 수지층이 이형 시트에 정합되게 하는 방법이 바람직하다.

구체적으로, 캐스팅, 스핀 코팅 또는 롤 코팅과 같은 방법에 의해 적절한 두께로, 요철 형상이 형성되는 이형 시트의 표면에 캡슐화 수지층의 구성 수지 또는 수지의 유기 용제 용액을 직접 도포하고, 이어서 용제가 제거될 수 있는 온도로 건조함으로써 이형 시트 및 반-경화 캡슐화 수지층이 서로 정합되는 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 얻을 수 있는 필름 형성 공정이 수행된다. 부수적으로, 이형-처리 필름(예를 들어, 실리콘 이형 처리가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름에 수행되는 필름)이 적층되고, 캡슐화 수지층과 공기 사이의 경계면에서 가압될 수 있다.

또한, 전술된 것과 동일한 필름 형성 공정을 수행함으로써 얻어지는 반-경화 수지 시트는 전술된 것과 동일한 이형 처리가 수행된 필름 상에 적층되어, 수지층이 요철 형상이 형성되는 이형 시트의 표면에 대면할 수 있도록 하며, 적층기 또는 프레스를 사용하여 가압되어, 이형 시트의 요철 형상이 수지층으로 충전되고, 또한 캡슐화 수지층이 이형 시트에 정합되게 되는 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 형성할 수 있다.

또한, 캡슐화 수지층이 요철부-형성층을 포함하는 경우, 요철부-형성층 상에 요철 형상을 형성하기 위한 방법은 전술된 이형 시트에서와 동일한 방법을 포함한다. 그러나, 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트의 제조에 있어서, 이형 시트와 캡슐화 수지층을 서로 적층하기 위해 이형 시트의 요철 형상과 캡슐화 수지층의 요철 형상을 서로 정합시킬 필요가 있다. 시트를 서로 정합시키는 것은 이들의 미세 구조로 인해 용이하지 않다. 따라서, 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 제조하기 위해, 요철 형상이 캡슐화 수지층 상에 형성될 때 이형 시트의 요철 형상을 사용하여, 캡슐화 수지층이 이형 시트에 정합되는 방법이 바람직하다.

구체적으로, 캐스팅, 스핀 코팅 또는 롤 코팅과 같은 방법에 의해 적절한 두께로, 요철 형상이 형성되는 이형 시트의 표면에 요철부-형성층의 구성 수지 또는 수지의 유기 용제 용액을 직접 도포하고, 이어서 용제가 제거될 수 있는 온도로 건조함으로써 이형 시트 및 반-경화 요철부-형성층이 서로에 대해 정합될 수 있는 필름 형성 공정이 수행된다.

또한, 예를 들어, 요철 형상이 형성되지 않는, 전술된 것과 동일한 필름 형성 공정에 의해 얻어지는 반-경화 요철부-형성층, 또는 요철 형상이 형성되지 않는, 고형 구성 수지를 가압하여 제조되는 반-경화 요철부-형성층이 이형-처리 필름 상에 적층되어, 전술된 요철부-형성층이 요철 형상이 형성되는 이형 시트의 표면에 대면할 수 있도록 하고, 적층기 또는 프레스를 사용하여 이에 압축됨으로써, 이형 시트의 요철 형상이 캡슐화 수지층의 요철부-형성층으로 충전되어 이형 시트와 캡슐화 수지층의 요철부-형성층을 서로 정합시킬 수 있다.

부수적으로, 캡슐화 수지층의 요철 형상은 이형 시트의 요철 형상에 정합되기 때문에, 이형 시트의 요철 형상과 동일한 형상 및 크기이다.

또한, 소자 매립층이 캡슐화 수지층에 포함될 수 있도록 하기 위한 방법으로서, 캡슐화 수지층이 요철부-형성층 및 소자 매립층을 포함하는 경우, 캡슐화 수지층의 요철부-형성층이 이형 시트에 정합된 후에, 소자 매립층의 구성 수지 또는 수지의 유기 용제 용액이 캡슐화 수지층의 요철부-형성층 상에 도포되어 필름을 형성할 수 있고, 이로써 적층을 수행할 수 있으며, 또는 캡슐화 수지층의 요철부-형성층이 미리 형성된 소자 매립층으로 도포될 수 있고 이어서 고온 프레스 등으로 가압될 수 있다. 부수적으로, 캡슐화 수지층은 복수의 수지층을 포함할 수 있으며, 복수의 수지층을 구성하는 수지는 동일하거나 상이할 수 있다.

캡슐화 수지층의 두께는 광반도체 소자의 높이 및 배선의 높이를 고려하여, 광반도체 소자 및 배선이 매립될 수 있도록 적절하게 설정된다. 예를 들어, 광반도체 소자 및 배선을 매립할 수 있다고 하는 관점에서, 두께는 바람직하게는 250 내지 1,000 ㎛, 더욱 바람직하게는 250 내지 500 ㎛, 그리고 더더욱 바람직하게는 250 내지 350 ㎛이다. 이러한 사양에서, 요철 형상을 갖는 캡슐화 수지층의 두께는 요철 형상의 상단부로부터 대향면까지의 두께를 의미한다. 부수적으로, 얻어지는 복수의 캡슐화 수지층은 적층 및 고온 가압될 수 있으며, 이어서 요철 형상이 형성되어, 전술된 범위 내의 두께를 갖는 하나의 캡슐화 수지층을 형성하거나, 요철 형상이 형성되는 캡슐화 수지층 상에 별도로 제조된 캡슐화 수지층이 적층되고, 이어서 고온 가압함으로써 전술된 범위 내의 두께를 갖는 하나의 캡슐화 수지층을 형성할 수 있다. 그러한 경우에, 각각의 캡슐화 수지층의 구성 성분은 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 복수의 캡슐화 수지층 중 적어도 하나는 인광 물질을 함유하는 인광 물질-함유 수지층일 수 있다.

시트 경화 이후에 외부 충격으로부터의 보호 및 캡슐화시에 광반도체 소자 및 배선의 매립이라고 하는 관점에서, 캡슐화 수지층은 바람직하게는 100 내지 10,000 mPa·s, 더욱 바람직하게는 500 내지 5,000 mPa·s, 그리고 더더욱 바람직하게는 1,000 내지 3,000 mPa·s의 150℃에서의 용융 점도를 갖는다. 또한, 1시간 동안 200℃에서의 가열 경화 이후에, 150℃에서의 저장 탄성률은 바람직하게는 10 kPa 내지 10 GPa, 더욱 바람직하게는 100 kPa 내지 3 GPa, 그리고 더더욱 바람직하게는 1 GPa 내지 3 GPa이다. 또한, 캡슐화 수지층, 특히 요철 형상이 형성되는 캡슐화 수지층은 이형 시트가 분리될 때 캡슐화 수지층의 표면부가 손상 받지 않고, 표면 형상을 유지하기 위해, 이형 시트가 분리되는 환경(예를 들어, 25℃)하에서, 6 MPa 이상의 탄성률을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트로 캡슐화되는 광반도체 장치를 제공한다.

본 발명의 광반도체 장치는 광반도체 디바이스가 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 사용하여 캡슐화되는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 예를 들어 광반도체 장치는 캡슐화 수지층이 기판에 대면하는 방식으로, 광반도체 소자가 장착되는 기판 상에 광반도체 캡슐화를 위한 전술된 시트를 적층하는 단계; 압축 성형을 수행하는 단계; 그리고 나서 이형 시트를 분리하는 단계를 포함하는 방법에 의해 얻어진다. 이러한 방법으로 얻어지는 본 발명의 광반도체 장치에 있어서, 요철 형상은 캡슐화 수지층의 표면 상에 형성되고, 더 나아가 이형 시트는 광반도체 장치의 사용 직전에 분리된다. 따라서, 요철 형상은 충만한 미세 구조를 유지한다. 부수적으로, 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트가 광반도체 소자 기판 상에 적층되는 경우, 광반도체의 캡슐화를 위한 시트는 기판의 크기에 따라 얇은 직사각형 형상으로 절단된 후에 적층될 수 있다.

압축 성형의 조건은 언제나, 사용되는 수지의 종류, 시트 두께 등에 따라 결정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트는 캡슐화 수지층이 광반도체 소자가 장착되는 기판에 대향하는 방식으로 기판 상에 장착되는 광반도체 소자 상에 적층되고, 그 후에 몰드가 설치되며, 가열 및 가압이 바람직하게는 0.1 내지 0.5 MPa, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.3 MPa의 압력으로 바람직하게는 80 내지 160℃의 온도에서 수행되어, 압축 성형된 패키지를 얻게 된다. 전술된 조건하에서의 압축 성형은 경화 이후에, 광반도체 소자에 대한 손상을 유발하지 않으며, 캡슐화 수지의 우수한 응력 완화를 야기한다.

압축 성형 이후에, 실온하에서도 형상이 변형되지 않을 때까지 스탠딩(standing)이 수행되며, 그 후에 몰드가 제거된다. 캡슐화 수지층의 경화(후-경화)가 수행되고, 그 후에 이형 시트가 분리된다. 부수적으로, 후-경화는 예를 들어, 바람직하게는 100 내지 150℃의 온도의 드라이어 내에서 15분 내지 6시간 동안 스탠딩됨으로써 실행되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 광반도체 장치는 광반도체 소자-캡슐화 재료로서 광 추출 효율이 우수하여, 블루 소자, 그린 LED 소자 등과 같은 고강도 LED 소자가 장착되는 광반도체 장치에서도, 높은 발광 휘도 상태로 광을 취출하는 것이 가능하게 되며, 이것이 적절하게 사용될 수 있는 본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 포함한다. 또한, 인광 물질이 캡슐화 수지층에 혼합되는 경우, 백색 LED 소자가 장착되는 광반도체 장치에서조차, 높은 발광 휘도 상태로 광을 취출하는 것이 가능하다.

예

본 발명은 이하 예들과 관련하여 설명되겠지만, 본 발명은 이들 예 등에 한정되는 것으로 이해되어서는 안 된다.

수지의 분자량

분자량은 겔 투과 크로마토그래피(gel permeation chromatography; GPC)에 의해 폴리에틸렌에 대해 결정되었다.

수지의 굴절률

25℃ 및 460 nm에서의 굴절률이 프리즘 커플러[세이런 테크놀로지 인크(Sairon Technology, Inc.)에 의해 제조되는 SPA-4000]를 사용하여 측정되었다.

예 1

200 nm의 직경 및 210 nm의 높이를 갖는 볼록부가 250 nm의 피치로 배열된 볼록형 몰드가 비-신축성(non-stretched) 폴리프로필렌 필름(토셀로 컴퍼니 엘티디에 의해 "S-40"이란 상표명으로 제조됨, 40 ㎛) 상에 배치되었으며, 160℃의 온도, 1 MPa의 압력하에서 3분 동안 진공 프레스 장치[니시고-몰턴 컴퍼니 엘티디(Nichigo-Morton Co., Ltd.)에 의해 제조된 V-130)]를 사용하여 압축 성형이 수행되어, 표면 상에 오목 형상을 갖는 이형 시트(두께: 40 ㎛)를 얻었다.

그 후, 600 g(0.200 mol)의 이중-엔드 실라놀 타입의 실리콘 오일[신에츠 케미컬 컴퍼니 엘티디(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)에 의해 상표명 "KF-9701"로 제조됨, 평균 분자량: 3,000] 및 8.22 g(40.2 mmol)의 알루미늄 이소프로폭사이드가 실온(25℃)에서 24시간 동안 교반 및 혼합되었다. 그 후, 최종 혼합물이 원심 분리되어 불순물을 제거하였고, 50℃의 감소된 압력에서 2시간 동안 농축되어 폴리알루미노실록산 오일을 얻었다. 최종 폴리알루미노실록산 오일 100 중량부(parts by weight)에 메타크릴 실란 결합제(신에츠 케미컬 컴퍼니 엘티디에 의해 제조됨, KBM-503) 10 중량부를 첨가하였으며, 이어서 80℃의 감소된 압력하에서 10분 동안 교반되어 메타크릴-개질된 폴리알루미노실록산을 얻었다. 최종 메타크릴-개질된 폴리알루미노실록산이 도포기를 사용함으로써 오목 형상을 갖는 앞서 얻어진 이형 시트 상에 300 ㎛의 두께로 도포되었으며, 그 후 100℃에서 10분 동안 건조되어 예 1의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 얻었다. 부수적으로, 메타크릴-개질된 폴리알루미노실록산은 460 nm의 파장을 갖는 입사광에 대해 1.40의 굴절률을 가졌다.

예 2

UV-경화성 불소 수지 용액[아사히 글라스 컴퍼니 엘티디(Asahi Glass Co., Ltd.)에 의해 상표명 "NIF-A1"으로 제조됨]이 1 ㎛의 두께로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(18 ㎛)의 일 표면에 도포되었으며, 그 후에 200 nm의 직경 및 210 nm의 높이를 갖는 볼록부가 250 nm의 피치로 배열된 볼록형 몰드가 볼록부가 불소 수지 용액 도포면에 대면하는 방식으로 배치되었다. 그 후, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름이 노출되어 불소 수지를 경화하였던 측면으로부터 자외선(파장: 365 nm)이 조사되었으며, 이에 따라 그 표면 상에 오목 형상을 갖는 이형 시트(두께: 19 ㎛)를 얻었다.

다음으로, 200 g의 에폭시 수지[닛토 덴코 코포레이션(Nitto Denko Corporation)에 의해 상표명 "NT-8528"로 제조됨, 에폭시 당량: 3,200]가 50℃의 조건하에서 200 g의 메틸 에틸 케톤에 점진적으로 추가되어, 50 중량%의 고형물 농도를 갖는 에폭시 수지 용액을 얻었다. 최종 에폭시 수지 용액이 도포기를 사용하여 50 ㎛의 두께로, 오목 형상을 갖는 앞서 얻어진 이형 시트 상에 도포되었으며, 그 후 100℃에서 2분 동안, 그 후에 120℃에서 2분 동안 가열하여 이형 시트에 정합되는 에폭시 수지층을 얻었다.

또한, 전술된 에폭시 수지 용액은 도포기를 사용하여 50 ㎛의 두께로, 별도로 이형 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 상에 도포되었으며, 이어서 100℃에서 2분 동안, 그 후에 120℃에서 2분 동안 가열되어 하나의 에폭시 수지 시트를 얻었다. 또한, 4개의 에폭시 수지 시트가 유사하게 제조되었으며, 총 5개의 에폭시 수지 시트가 120℃ 및 0.3 MPa로 도포기[닛토 세이끼 컴퍼니 엘티디(Nitto Seiki Co., Ltd.)에 의해 제조됨, NLE-550ST]를 사용하여 이형 시트에 정합된 앞서 얻어진 에폭시 수지층 상에 적층되어, 예 2의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 얻었다. 부수적으로, 에폭시 수지는 460 nm의 파장을 갖는 입사광에 대해 1.55의 굴절률을 가졌다.

예 3

10 ㎛의 직경 및 5 ㎛의 높이를 갖는 볼록부가 12 ㎛의 피치로 배열된 볼록형 몰드가 예 1에 사용된 것과 동일한 비신축성 폴리프로필렌 필름 상에 배치되었으며, 160℃의 온도에서 1 MPa의 압력하에서 3분 동안 진공 프레스 장치(V-130)를 사용하여 압축 성형이 수행되어, 표면 상에 오목 형상을 갖는 이형 시트(두께: 40 ㎛)를 얻었다.

다음으로, 에폭시 수지 시트(두께: 50 ㎛)가 예 2와 동일한 방식으로 제조되었으며, 그 후 5개의 에폭시 수지 시트가 120℃ 및 0.3 MPa에서 적층기(NLE-550ST)를 사용하여 오목 형상을 갖는 앞서 얻어진 이형 시트 상에 적층되어, 예 3의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 얻었다.

비교예 1 내지 3

어떠한 오목 형상도 이형 시트 상에 형성되지 않았다는 것을 제외하고, 비교예 1 내지 3의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트는 각각 예 1 내지 3과 동일한 방식으로 제조되었다.

어레이 패키지

광반도체 캡슐화를 위한 최종 시트가 캡슐화 수지층이 광반도체 소자에 대면하는 방식으로 광반도체 소자(파장 영역: 460 nm)가 장착된 평면 기판 상에 적층되었으며, 오목부(8 mm×8 mm, 깊이: 250 ㎛)를 갖는 SUS 몰드가 그 위에 배치되었고, 이어서 160℃에서 0.1 MPa의 압력하에서 5분 동안 진공 프레스 장치(V-130)를 사용하여 가열하였다. 진공 적층기로부터 취출되고 실온(25℃)으로 복귀된 후에, 몰드는 제거되었으며, 150℃의 드라이어에서 후 경화가 1시간 동안 수행되었다. 그 후, 이형 시트가 분리되어 어레이 패키지를 얻었다. 비교예 1 내지 3의 어레이 패키지 각각에 대해, 예 1 내지 3의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 성형하는데 사용되었던 볼록 구조를 갖는 볼록형 몰드가 캡슐화 수지층 상에 배치되었으며, 진공 프레스 장치(V-130)를 사용하여 압축 성형이 160℃에서 0.1 MPa의 압력하에서 3분 동안 수행되어 표면 상에 오목 형상을 형성하였다.

최종 어레이 패키지의 경우에, 광 추출 효율은 시험예 1에 따라 평가되었다. 그 결과가 표 1에 도시된다.

시험예 1(광 추출 효율)

각각의 어레이 패키지의 발광 휘도는 전천후 휘도 측정에 의해 측정되었다. 예 1 및 비교예 1의 어레이 패키지에 대해, 캡슐화 수지층이 어떠한 오목 형상도 갖지 않는 비교예 1의 어레이 패키지가 표준으로서 사용되었을 때 발광 휘도의 진행률(progress rate)이 계산되었다. 예 2 및 비교예 2의 어레이 패키지에 대해, 캡슐화 수지층이 어떠한 오목 형상도 갖지 않는 비교예 2의 어레이 패키지가 표준으로서 사용되었을 때 발광 휘도 진행률이 계산되었다. 예 3 및 비교예 3의 어레이 패키지에 대해, 캡슐화 수지층이 어떠한 오목 형상도 갖지 않는 비교예 3의 어레이 패키지가 표준으로서 사용되었을 때 발광 휘도의 진행률이 계산되었다. 부수적으로, 측정을 위해 적분구(integrating sphere)가 사용되었으며, 측정은 다중 광도계[오츠까 일렉트로닉스 컴퍼니 엘티디(Otsuka Electronics Co., Ltd.)에 의해 제조된 MCPD-3000]를 사용하여 이루어졌다.

결과적으로, 예 1 내지 3의 어레이 패키지는 비교예 1 내지 3의 어레이 패키지보다 높은 휘도 진행률을 갖는데, 이는 캡슐화 수지층의 볼록 구조가 발광 소자의 측면 상에도 형성되기 때문이다.

시트의 저장 탄성률

10 mm의 폭, 15 mm의 길이 및 0.1 mm의 두께를 갖는 샘플에 대해, 10 Hz의 주파수 및 34 내지 170℃의 측정 온도 범위의 조건하에서, 점탄성 측정 기구[세이코 인스트루먼트 인크(Seiko Instruments Inc.)에 의해 제조된 DMS 210U]를 사용하여 측정이 이루어졌으며, 80℃ 및 150℃에서의 저장 탄성률이 측정되었다.

시트 신장률

5 mm의 폭, 20 mm의 길이 및 0.1 mm의 두께를 갖는 샘플에 대해, 2 g의 부하가 걸리기 전 및 후의 길이가 150℃의 조건하에서 열기계적 분석기(세이코 인스트루먼트 인크에 의해 제조된 TMA/SS-350)를 사용하여 측정되었으며, 신장률(%)[(부하 이후의 길이/부하 이전의 길이)×100-100]이 계산되었다.

예 4 내지 7 및 비교예 4 내지 6

이형 시트(A)

200 nm의 직경 및 210 nm의 높이를 갖는 오목부가 250 nm의 피치로 배열된 오목형 몰드[몰드(1)]가 표 2에 기재된 구성 시트 상에 배치되었으며, 160℃의 온도로 1 MPa의 압력하에서 3분 동안 진공 프레스 장치(니시고-몰턴 컴퍼니 엘티디에 의해 V-130으로 제조됨)를 사용하여 압축 성형이 수행되어 표면 상에 오목 형상을 갖는 이형 시트(A)(두께: 40 ㎛)를 얻었다.

이형 시트(B)

10 ㎛의 직경 및 5 ㎛의 높이를 갖는 오목부가 12 ㎛의 피치로 배열된 오목형 몰드[몰드(2)]가 표 2에 개시된 구성 시트 상에 배치되었으며, 이형 시트(A)와 동일한 방식으로 진공 프레스 장치(V-130)를 사용하여 압축 성형이 수행되어 표면 상에 오목 형상을 갖는 이형 시트(B)(두께: 40 ㎛)를 얻었다.

캡슐화 수지층

3.4 g의 비닐메틸실록산-디메틸실록산 공중합체[게레스트 인크(Gerest Inc.)에 의해 상표명 "VDT-731"로 제조됨], 5 μL의 2,4,6,8-테트라메틸테트라비닐사이클로테트라실록산(신에츠 케미컬 컴퍼니 엘티디에 의해 상표명 "LS-8670"으로 제조됨) 및 18 μL의 플래티넘 촉매(게레스트 인크에 의해 상표명 "6831.2"로 제조됨)의 혼합물을 위해, 1.0 g의 하이드로메틸실록산-디메틸실록산 공중합체(게레스트 인크에 의해 상표명 "HMS-301"로 제조됨)가 추가되었으며, 이어서 25℃로 5시간 동안 교반 및 혼합하여 구성 수지로서 폴리실록산을 포함하는 캡슐화 수지층의 수지 용액을 제조하였다.

광반도체의 캡슐화를 위한 시트

캡슐화 수지층의 최종 수지 용액이 도포기를 사용하여 300 ㎛의 두께로, 앞서 얻어진 이형 시트(A) 또는 이형 시트(B)의 오목 형상을 갖는 표면에 도포되었으며, 이어서 60℃에서 10분 동안 건조되어 이형 시트(A)를 갖는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트(A) 또는 이형 시트(B)를 갖는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트(B)를 얻었다.

얻어진 광반도체의 캡슐화를 위한 각각의 시트는 광반도체 소자(파장 영역: 460 nm)가 장착된 평면 기판 상에, 캡슐화 수지층이 광반도체 소자에 대면하는 방식으로 적층되었으며, 오목부(8 mm×8 mm, 깊이: 250 ㎛)를 갖는 SUS 몰드가 그 위에 배치되었으며, 이어서 160℃로 0.1 MPa의 압력하에서 5분 동안 진공 프레스 장치(V-130)를 사용하여 가열하였다. 진공 프레스 장치로부터 취출되고 실온(25℃)으로 복귀되어 성형 후에 광반도체의 캡슐화를 위한 시트가 변형되지 않은 상태로 돌아간 후에, 몰드가 제거되었으며, 후 경화가 150℃의 드라이어에서 1시간 동안 수행되었다. 그 후, 온도가 실온(25℃) 근처로 감소된 단계에서, 이형 시트가 분리되어 광반도체의 캡슐화를 위한 시트(A)로 캡슐화된 어레이 패키지(A) 또는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트(B)로 캡슐화된 어레이 패키지(B)를 얻었다.

최종 이형 시트(A 및 B) 및 어레이 패키지(A 및 B)에 대해, 특성들이 이하의 시험예 2 및 3에 따라 평가되었다. 그 결과가 표 2에 도시된다.

시험예 2(요철 전사성 )

각각의 이형 시트의 오목 구조에 대해, 각각의 몰드로부터의 볼록 구조의 전사가 우수한지 여부가 전자 현미경[히타치 엘티디(Hitachi, Ltd.)에 의해 제조됨, S-1500]을 사용하여 관측되었다. 이형 시트 상의 오목 구조의 형성이 관측된 경우는 "A"로 평가되었으며, 오목 구조의 형성이 관측되지 않은 경우는 "B"로 평가되었다.

시험예 3(시트 성형성 )

각각의 어레이 패키지에 대해, 이형 시트의 분리 후에 노출되는 캡슐화 수지층의 볼록 구조가 전자 현미경(히타치 엘티디에 의해 제조됨, S-1500)을 사용하여 관측되었다. 볼록 구조가 관측된 경우, 시트 성형성은 "A"로 평가되었으며, 관측되지 않은 경우, 시트 성형성은 "B"로 평가되었다.

결과는 몰드의 볼록부가 상이한 크기를 갖는 경우라도, 우수한 요철 형상이 예 4 내지 7의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트의 이형 시트 상에 형성된다는 것을 나타낸다. 또한, 이러한 이형 시트를 갖는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 사용함으로써 캡슐화되는 어레이 패키지 내에서, 요철 형상이 파손 없이 캡슐화 수지층 상에 형성된다는 것이 확인되었다.

시트의 저장 탄성률

10 mm의 폭, 15 mm의 길이 및 0.1 mm의 두께를 갖는 샘플에 대해, 20℃에서의 저장 탄성률은 10 Hz의 주파수의 조건하에서 점탄성 측정 기구(세이코 인스트루먼트 인크에 의해 제조되는 DMS 210U)를 사용하여 측정되었다.

예 8

이형 시트

160 nm의 직경 및 260 nm의 높이를 갖는 볼록부가 250 nm의 피치로 배열된 볼록형 몰드가 비신축성 폴리프로필렌 필름(토셀로 컴퍼니 엘티디에 의해 상표명 "S-40"으로 제조됨, 40 ㎛) 상에 배치되었으며, 160℃의 온도로 1 MPa의 압력하에서 5분 동안 진공 프레스 장치(니시고-몰턴 컴퍼니 엘티디에 의해 제조됨, V-130)를 사용하여 압축 성형이 수행되었으며, 이로써 표면 상에 오목 형상을 갖는 이형 시트(두께: 40 ㎛)를 얻었다.

캡슐화 수지층

3.4 g의 비닐메틸실록산-디메틸실록산 공중합체[게레스트 인크에 의해 상표명 "VDT-731"로 제조됨], 5 μL의 2,4,6,8-테트라메틸테트라비닐사이클로테트라실록산(신에츠 케미컬 컴퍼니 엘티디에 의해 상표명 "LS-8670"으로 제조됨) 및 18 μL의 플래티넘 촉매(게레스트 인크에 의해 상표명 "6831.2"로 제조됨)의 혼합물을 위해, 1.0 g의 하이드로메틸실록산-디메틸실록산 공중합체(게레스트 인크에 의해 상표명 "HMS-301"로 제조됨)가 추가되었으며, 이어서 0℃로 5분 동안 교반 및 혼합하여 요철부-형성층의 구성 수지로서 폴리실록산 오일[수지(A)]을 제조하였다.

그 후, 600 g(0.200 mol)의 이중-엔드 실라놀 타입의 실리콘 오일(신에츠 케미컬 컴퍼니 엘티디에 의해 상표명 "KF-9701"로 제조됨, 평균 분자량: 3,000) 및 8.22 g(40.2 mmol)의 알루미늄 이소프로폭사이드가 실온(25℃)에서 24시간 동안 교반 및 혼합되었다. 그 후, 최종 혼합물이 원심 분리되어 불순물을 제거하였고, 50℃의 감소된 압력하에서 2시간 동안 농축되어 폴리알루미노실록산 오일을 얻었다. 최종 폴리알루미노실록산 오일 100 중량부(parts by weight)에 메타크릴 실란 결합제(신에츠 케미컬 컴퍼니 엘티디에 의해 제조됨, KBM-503) 10 중량부를 첨가하였으며, 이어서 80℃의 감소된 압력하에서 10분 동안 교반되어 소자 매립층의 구성 수지로서 메타크릴-개질된 폴리알루미노실록산을 얻었다.

최종 폴리실록산 오일이 도포기를 사용함으로써 50 ㎛의 두께로, 앞서 얻어진 이형 시트의 오목 형상을 갖는 표면에 도포되었으며, 이어서 60℃에서 10분 동안 건조되어 시트-형상의 캡슐화 수지층(요철부-형성층)을 얻었다.

광반도체의 캡슐화를 위한 시트

그 후, 최종 메타크릴 개질된 폴리알루미노실록산이 도포기를 사용하여 210 ㎛의 두께로, 요철부-형성층 상에 도포되었으며, 이어서 100℃에서 10분 동안 건조되어 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 얻었다.

예 9

예 8에서 폴리실록산 오일을 제조하고 이를 캡슐화 수지층의 요철부-형성층으로서 이형 시트의 오목 형상을 갖는 표면에 도포하여, 이형 시트와 캡슐화 수지층을 서로 정합시키는 대신에, 과립형 저 밀도 폴리에틸렌[재팬 폴리에틸렌 코포레이션(Japan Polyethylene Corporation)에 의해 상표명 "LF 400C"로 제조됨]이 100℃의 0.2 MPa의 압력하에서 5분 동안 가압되어 폴리에틸렌 시트[시트(B), 두께: 50 ㎛]를 제조하였으며, 그 후에 예 8의 이형 시트의 오목 형상을 갖는 표면이 전술된 폴리에틸렌 시트로 코팅되었으며, 이어서 160℃의 0.5 MPa의 압력하에서 5분 동안 압축 성형되어 이형 시트와 캡슐화 수지층의 요철부-형성층을 서로 정합하였다. 이를 제외하고, 메타크릴 개질된 폴리알루미노실록산이 예 8에서와 같은 방식으로 폴리에틸렌 시트 상에 도포되어 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 얻었다.

예 10

5 g의 에피코트(Epicoat) 828[재팬 에폭시 수지 컴퍼니 엘티디(Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)에 의해 제조됨], 5 g의 리카시드(Rikacid) MH-700[뉴재팬 케미컬 컴퍼니 엘티디(New Japan Chemical Co., Ltd.)에 의해 제조됨] 및 0.1 g의 큐레졸(Curezol) 2PZ[시꼬꾸 케미컬 코포레이션(Shikoku Chemicals Corporation)에 의해 제조됨]를 20℃에서 10분 동안 혼합 및 교반함으로써 제조되는 에폭시 수지[수지(C)]가 폴리실록산 오일을 대신하여 예 8의 캡슐화 수지층의 요철부-형성층으로서 사용되었다는 점을 제외하고, 광반도체의 캡슐화를 위한 시트가 예 8에서와 동일한 방식으로 얻어졌다.

예 11

폴리스티렌[오꾸라 인더스트리얼 컴퍼니 엘티디(Okura Industrial Co., Ltd.)에 의해 상표명 "셀로머 S-2"(Cellomer S-2)로 제조됨]이 폴리에틸렌 시트를 대신하여, 예 9의 캡슐화 수지층의 요철부-형성층으로서 사용되었다는 점을 제외하고, 광반도체의 캡슐화를 위한 시트가 예 9에서와 동일한 방식으로 얻어졌다.

비교예 7

실리콘 탄성중합체[웍커 아사히까세이 실리콘 컴퍼니 엘티디(Wacker Asahikasei Silicone Co., Ltd.)에 의해 상표명 "엘라스토실 LR7665"(Elastosil LR7665)로 제조됨]가 폴리실록산 오일을 대신하여 예 8의 캡슐화 수지층의 요철부-형성층으로서 사용되었으며 도포기를 사용하여 50 ㎛의 두께로 이형 시트의 오목 형상을 갖는 표면에 도포되고, 이어서 100℃에서 30분 동안 건조되고, 그 후에 160℃에서 2시간 동안 건조되어 시트형 캡슐화 수지층(요철부-형성층)을 제조하였다는 점을 제외하고, 광반도체의 캡슐화를 위한 시트가 예 8에서와 동일한 방식으로 얻어졌다.

비교예 8

실리콘 탄성중합체[다우 코닝 토레이 컴퍼니 엘티디(Dow Corning Toray Co., Ltd.)에 의해 상표명 "OE-6336"으로 제조됨]가 폴리실록산 오일을 대신하여 예 8의 캡슐화 수지층의 요철부-형성층으로서 사용되었으며 도포기를 사용하여 50 ㎛의 두께로 이형 시트의 오목 형상을 갖는 표면에 도포되고, 이어서 150℃에서 1시간 동안 건조되어 시트형 캡슐화 수지층(요철부-형성층)을 제조하였다는 점을 제외하고, 광반도체의 캡슐화를 위한 시트가 예 8에서와 동일한 방식으로 얻어졌다.

광반도체의 캡슐화를 위한 최종 시트에 대한 어레이 패키지의 제조 후에, 이하의 시험예 4에 따라 광 추출 효율이 평가되었다. 또한, 최종 어레이 패키지 상의 캡슐화 수지층의 볼록부의 높이가 전자 현미경[히타치 하이-테크놀로지스 코포레이션(Hitachi High-Technologies Corporation)에 의해 제조됨, SU-1500]을 사용하여 측정되었다. 그 결과가 표 3에 도시되었다.

어레이 패키지

광반도체 캡슐화를 위한 각각의 시트가, 캡슐화 수지층이 광반도체 소자에 대면하는 방식으로 광반도체 소자(파장 영역: 460 nm)가 장착된 평면 기판 상에 적층되었으며, 오목부(8 mm×8 mm, 깊이: 250 ㎛)를 갖는 SUS 몰드가 그 위에 배치되고, 이어서 80℃에서 0.1 MPa의 압력하에서 15분 동안 진공 프레스 장치(V-130)를 사용하여 가열되었다. 진공 프레스 장치로부터 취출되고 실온으로 복귀되어 성형 후 광반도체의 캡슐화를 위한 시트가 변형되지 않은 상태로 된 후에, 몰드가 제거되었으며, 150℃의 드라이어에서, 예 8 및 10, 그리고 비교예 7 및 8의 광반도체 캡슐화의 시트 각각의 경우에는 2시간 동안, 그리고 예 9 및 11의 광반도체 캡슐화의 시트 각각의 경우에는 1시간 동안 후 경화가 수행되었다. 그 후, 온도가 실온(25℃)까지 떨어진 단계에서, 이형 시트가 분리되어 어레이 패키지를 얻었다.

시험예 4(광 추출 효율)

각각의 어레이 패키지의 발광 휘도가 전천후 휘도 측정에 의해 측정되었다. 한편, 비록 이들의 구성 수지가 동일하였다 하더라도 이형 시트 및 캡슐화 수지층이 어떠한 요철 형상도 갖지 않았다는 점을 제외하고는, 전술된 것과 동일한 방식으로 제조된 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 사용하여 어레이 패키지(참조예)가 제조되었다. 이렇게 제조된 어레이 패키지를 기반으로, 발광 휘도의 진행률이 이하의 방정식으로 계산되어 광 추출 효율을 평가하였다. 부수적으로, 적분구가 발광 휘도 측정을 위해 사용되었으며, 이러한 측정은 다중 광도계(오츠까 일렉트로닉스 컴퍼니 엘티디에 의해 제조된 MCPD-3000)를 사용하여 이루어졌다.

발광 휘도의 진행률(%) = (예 또는 비교예의 휘도/참조예의 휘도)×100-100

결과는 예 8 내지 11의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트에 있어서, 몰드로서 이형 시트의 요철 형상의 전사가 우수하고, 발광 휘도의 진행률이 높다는 것을 나타내었다.

본 발명이 특정 실시예와 관련하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어남이 없이, 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 부수적으로, 본 출원은 전체로서 본 명세서에 참고로 포함되는, 2009년 2월 17일자로 출원된 일본 특허 출원 제2009-033886호, 2009년 5월 11일자로 출원된 일본 특허 출원 제2009-114786호 및 2009년 5월 20일자로 출원된 일본 특허 출원 제2009-122139호에 기초한다.

또한, 일본 특허 출원에 인용된 모든 참증은 전체로서 참고로 포함된다.

본 발명의 광반도체의 캡슐화를 위한 시트는 예를 들어, 액정 스크린, 교통 신호, 대형 옥외 디스플레이, 광고판 등의 배면광을 생산하는데 적절하게 사용된다.

1-1: 이형 시트 상에 오목부를 형성하기 위한 몰드
1-2: 이형 시트의 오목부-형성층
1-3: 이형 시트의 지지층
1: 이형 시트
2-1: 캡슐화 수지층의 요철부-형성층
2-2: 캡슐화 수지층의 소자 매립층
2: 캡슐화 수지층
3: 광반도체 소자
4: 기판
5: 압축 성형용 몰드

Claims

이형 시트 및 상기 이형 시트 상에 적층되는 캡슐화 수지층을 포함하며,
상기 이형 시트는 상기 캡슐화 수지층과의 경계면에, 오목 형상 및/또는 볼록 형상을 갖는 요철부 형성층을 포함하며, 상기 캡슐화 수지층은 상기 이형 시트와의 경계면에, 상기 이형 시트의 오목 형상에 정합되는 볼록 형상 및/또는 상기 이형 시트의 볼록 형상에 정합되는 오목 형상을 갖는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트.
제1항에 있어서, 상기 이형 시트는 150℃에서 10 내지 1,000 MPa의 저장 탄성률(storage modulus)과, 150℃에서 5.00% 이하의 시트 신장률(sheet elongation)을 갖는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트.
제1항에 있어서, 상기 캡슐화 수지층은 상기 이형 시트의 오목 형상에 정합되는 볼록 형상 및/또는 상기 이형 시트의 볼록 형상에 정합되는 오목 형상을 갖는 요철부 형성층과, 광반도체 소자를 매립할 수 있는 소자 매립층을 포함하며,
상기 캡슐화 수지층의 요철부 형성층은 20℃에서 6 내지 1,500 MPa의 저장 탄성률을 갖는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트.
제1항에 있어서, 상기 캡슐화 수지층 내의 상기 볼록 형상의 볼록부의 높이 및/또는 상기 오목 형상의 오목부의 깊이가 100 nm 내지 10 ㎛인 광반도체의 캡슐화를 위한 시트.
제1항에 있어서, 상기 이형 시트는 지지층을 더 포함하는 광반도체의 캡슐화를 위한 시트.
제1항에 따른 광반도체의 캡슐화를 위한 시트를 광반도체 소자 장착 기판 상에 적층하여 상기 캡슐화 수지층이 상기 기판과 대면하도록 하고, 압축 성형을 수행하고, 그 후에 상기 이형 시트를 분리함으로써, 볼록 형상 및/또는 오목 형상이 표면 상에 형성되는 광반도체 장치.