KR20140010904A - 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20140010904A
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무네히사 미타니
유키 에베
야스나리 오야부
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

반도체 장치의 제조 방법은, 오목부가 형성되어 있는 기판, 오목부 내 또는 그 주변에 배치되는 단자, 및 오목부 내에 배치되는 반도체 소자를 준비하는 준비 공정, 단자와 반도체 소자를 와이어로 접속하는 와이어 본딩 공정, 봉지 시트를, 감압 분위기 하에서, 오목부 주변의 상면과는 밀착되고 또한 오목부의 상면과는 이간되도록 기판에 압접시키는 압접 공정, 및 기판과 봉지 시트를 대기압 분위기 하에 해방하는 대기 해방 공정을 구비한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법{PRODUCING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 발광 다이오드(LED) 등의 반도체 소자를 수지로 봉지하는 것이 알려져 있다.
예컨대, LED 칩을 탑재하는 LED 칩 탑재 기판 상에, 실리콘 수지로 이루어지는 수지층을 갖는 광반도체 봉지용 시트를 설치하고, 광반도체 봉지용 시트를 LED 칩 탑재 기판에 대하여 가열하면서 가압하여 LED 칩을 수지층으로 봉지하는 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1: 일본 특허공개 2010-123802호 공보 참조).
일본 특허공개 2010-123802호 공보
그런데, 일본 특허공개 2010-123802호 공보에 기재된 방법에서는, LED 칩과 기판이 와이어로 접속된 LED 칩 탑재 기판(이른바 와이어 본딩 타입)을 봉지할 때, 광반도체 봉지용 시트를 LED 칩 탑재 기판에 대하여 과도하게 가압하면, 와이어가 수지층에 가압되어 변형(경도(傾倒))되는 경우가 있다.
와이어가 변형되면, 와이어와 LED 칩 또는 기판의 접속이 파단될 우려가 있다.
한편, 광반도체 봉지용 시트의 가압이 불충분하면, 광반도체 봉지용 시트와 LED 칩 탑재 기판 사이에 보이드가 발생하는 경우가 있다.
보이드가 발생하면, LED 칩 탑재 기판을 확실히 봉지할 수 없다는 문제가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 반도체 소자를 봉지할 때에 와이어의 변형을 저감하면서, 보이드의 발생을 억제할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은, 오목부가 형성되어 있는 기판, 상기 오목부 내 또는 그 주변에 배치되는 단자, 및 상기 오목부 내에 배치되는 반도체 소자를 준비하는 준비 공정, 상기 단자와 상기 반도체 소자를 와이어로 접속하는 와이어 본딩 공정, 봉지 시트를, 감압 분위기 하에서, 상기 오목부 주변의 상면과는 밀착되고 또한 상기 오목부의 상면과는 이간(離間)되도록 기판에 압접(壓接)시키는 압접 공정, 및 상기 기판과 상기 봉지 시트를 대기압 분위기 하에 해방하는 대기 해방 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은, 상기 대기 해방 공정 후에, 제 1 온도에서 가열하고, 그 후, 상기 제 1 온도보다 고온의 제 2 온도에서 가열하는 2단계 가열 공정을 추가로 구비하는 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에서는, 상기 제 1 온도는, 온도가 상기 제 2 온도까지 상승하는 승온 온도 범위를 갖는 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에서는, 상기 2단계 가열 공정에 있어서, 상기 제 1 온도에서 가열되고 있을 때에, 상기 봉지 시트를 기계 가압하는 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은, 상기 봉지 시트는, 2단계 열경화형 수지를 포함하는 봉지 수지 조성물로 이루어지고, 상기 2단계 가열 공정에 있어서, 상기 제 1 온도에서 가열되고 있을 때, 상기 봉지 시트는 B 스테이지의 상태이고, 상기 제 2 온도에서 가열되고 있을 때, 상기 봉지 시트는 C 스테이지의 상태가 되는 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은, 상기 대기 해방 공정 후에, 상기 봉지 시트를 가열 및 유체 가압하는 가열 유체 가압 공정을 추가로 구비하는 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은, 상기 압접 공정에 있어서, 상기 봉지 시트의 압축 탄성률이 0.16MPa 이하인 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은, 상기 오목부의 상기 상면으로부터 상기 오목부 주변의 상면까지의 길이가 500㎛ 이하인 것이 적합하다.
본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 압접 공정에 있어서, 봉지 시트는 오목부의 상면과 이간되도록 압접된다.
그 때문에, 봉지 시트가 압접될 때의 와이어에 대한 가압력을 저감할 수 있다.
한편, 압접 공정에 있어서, 봉지 시트는 감압 분위기 하에서 오목부 주변의 상면을 폐색하기 때문에, 오목부에는, 기판과 봉지 시트로 구획되는 밀폐된 감압 공간이 형성된다.
그 때문에, 대기압 해방 공정에 있어서, 대기 해방되면, 감압 공간과 대기압의 차압에 의해 오목부에 봉지 시트가 간극 없이 충전된다.
그 때문에, 기판과 봉지 시트 사이에서의 보이드의 발생을 억제할 수 있다.
그 결과, 와이어의 변형을 저감하면서 보이드의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법의 일 실시형태를 나타내는 공정도로서,
도 1(a) 및 도 1(b)는 오목부가 형성되어 있는 기판, 오목부의 주변에 배치되는 단자, 및 오목부 내에 배치되는 반도체 소자를 준비하는 준비 공정,
도 1(c)는 단자와 반도체 소자를 와이어로 접속하는 와이어 본딩 공정,
도 1(d)는 봉지 시트를 기판의 상방에 대향 배치시키는 대향 배치 공정을 나타낸다.
도 2는 도 1에 계속해서 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법의 일 실시형태를 나타내는 공정도로서,
도 2(e)는 봉지 시트를, 감압 분위기 하에서, 오목부 주변의 상면과는 밀착되고 또한 오목부의 상면과는 이간되도록 기판에 압접시키는 압접 공정,
도 2(f)는 기판과 봉지 시트를 대기압 분위기 하에 해방하는 대기 해방 공정,
도 2(g)는 대기 해방 공정 후에, 봉지 시트를 경화시키는 경화 공정을 나타낸다.
도 3은 도 1(b)에 나타내는 기판의 평면도를 나타낸다.
도 4는 도 1(b)에 나타내는 기판의 변형예를 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법의 일 실시형태를 나타내는 공정도이다. 도 3은 도 1(b)에 나타내는 기판의 평면도를 나타낸다.
한편, 방향에 대하여 언급할 때에는, 기판(2)이 수평으로 배치되었을 때의 방향을 기준으로 하며, 구체적으로는 각 도면에 나타낸 화살표 방향을 기준으로 한다.
한편, 도 1∼도 4에 있어서 좌우 방향은 제 1 방향이고, 도 2에 있어서 좌우 방향과 직교하는 전후 방향은 제 2 방향이다. 좌측은 제 1 방향 한쪽 측이고, 우측은 제 1 방향 다른쪽 측이며, 전측은 제 2 방향 한쪽 측이고, 후측은 제 2 방향 다른쪽 측이다.
본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은 준비 공정, 와이어 본딩 공정, 압접 공정(대향 배치 공정을 포함함) 및 대기 해방 공정을 구비한다.
[준비 공정]
준비 공정은 단자(3) 및 반도체 소자의 일례로서의 발광 다이오드(이하, LED(4)로 한다)가 배치된 기판(2)을 준비하는 공정이다.
기판(2)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 면 방향(전후 좌우 방향) 대략 중앙에 오목부(7)를 갖는 평면시(平面視) 대략 직사각형의 평판 형상으로 형성되어 있다.
기판(2)은, 예컨대 알루미늄 등의 금속 재료, 예컨대 알루미나 등의 세라믹 재료, 예컨대 폴리이미드 등의 수지 재료 등, 반도체 장치의 기판으로서 일반적으로 이용되는 재료로 형성되어 있다.
또한, 기판(2)은, 상기한 재료로 일체적으로 형성되어도 좋고, 또는 상기한 재료로 이루어지는 평판, 및 평판의 상면 중앙을 둘러싸도록 설치되는 배선 회로 기판을 구비하고, 배선 회로 기판에 둘러싸이는 부분이 오목부(7)로서 형성되도록 2종류 이상의 재료로 형성할 수도 있다.
기판(2)의 1변의 길이는 예컨대 1mm 이상이고, 또한 예컨대 1000mm 이하이기도 하다.
또한, 기판(2)의 두께는 예컨대 0.7mm 이상, 바람직하게는 0.9mm 이상이고, 또한 예컨대 10mm 이하, 바람직하게는 5mm 이하이기도 하다.
오목부(7)는, 기판(2)의 상면에 있어서, 평면시 정방형상으로 하방을 향해 우묵하게 들어가도록 형성되고(도 1(a) 참조), 오목부(7)의 주변에서 기판(2)의 오목부(7) 이외의 부분(주변)에 의해 사방(전후 좌우 방향)을 간극 없이 둘러싸여 있다.
오목부(7)의 1변의 길이는 예컨대 0.8mm 이상, 바람직하게는 1mm 이상이고, 또한 예컨대 300mm 이하, 바람직하게는 100mm 이하이기도 하다.
오목부(7)의 깊이(H1)(상하 방향에서, 오목부(7)의 주변의 상면(이하, 주변 상면(11)으로 한다)으로부터 오목부(7)의 상면(이하, 오목부 상면(10)으로 한다)까지의 길이)는 예컨대 1000㎛ 이하, 바람직하게는 500㎛ 이하, 보다 바람직하게는 200㎛ 이하, 특히 바람직하게는 170㎛ 이하이고, 또한 예컨대 10㎛ 이상, 바람직하게는 50㎛ 이상이기도 하다.
또한, 오목부(7)의 깊이(H1)는 기판(2)의 두께에 대하여 예컨대 90% 이하, 바람직하게는 80% 이하이고, 또한 예컨대 10% 이상, 바람직하게는 20% 이상이기도 하다.
기판(2)에는, 복수의 단자(3)와 복수의 LED(4)가 배치되어 있다.
단자(3)는, 기판(2)의 주변 상면(11)에서, 오목부(7)를 끼고 서로 대향하는 2변의 근방에 각각 설치되어 있다.
구체적으로는, 좌우 방향에서 오목부(7)의 좌측의 주변 상면(11)에, 전후 방향으로 간격을 두고 복수(3개) 배치되어 있고, 이에 대응하여, 좌우 방향에서 오목부(7)의 우측의 주변 상면(11)에, 전후 방향으로 간격을 두고 복수(3개) 배치되어 있다.
각 단자(3)에는, 외부 전원으로부터의 전력이 공급된다.
LED(4)는, 기판(2)의 오목부(7) 내에서, 좌우 방향으로 서로 간격을 두고 복수(3개) 병렬 배치되고, 전후 방향으로 서로 간격을 두고 복수열(3열) 병렬 배치되어 있다.
LED(4)는 평면시 대략 직사각형의 평판 형상으로 형성되어 있고, 상면에 단자(도시하지 않음)를 구비하고 있다.
LED(4)의 1변의 길이는 예컨대 0.05mm 이상, 바람직하게는 0.1mm 이상이고, 또한 예컨대 10mm 이하, 바람직하게는 5mm 이하이기도 하다.
LED(4)의 두께는 예컨대 5㎛ 이상, 바람직하게는 10㎛ 이상이고, 또한 예컨대 2000㎛ 이하, 바람직하게는 1,000㎛ 이하이기도 하다.
또한, LED(4)의 두께는 오목부(7)의 깊이(H1)에 대하여 예컨대 90% 이하, 바람직하게는 80% 이하이다.
LED(4)의 전후 방향 및 좌우 방향에서의 간격은 예컨대 0.1mm 이상, 바람직하게는 1mm 이상이고, 또한 예컨대 50mm 이하, 바람직하게는 5mm 이하이기도 하다.
평면시에 있어서, 복수의 LED(4)가 차지하는 면적의 총합은 오목부(7)의 면적에 대하여 예컨대 0.01% 이상, 바람직하게는 0.1% 이상이고, 또한 예컨대 99.99% 이하, 바람직하게는 99.9% 이하이기도 하다.
[와이어 본딩 공정]
와이어 본딩 공정은 단자(3)와 LED(4)를 와이어(5)로 접속하는 공정이다.
와이어(5)는 복수의 LED(4)의 각각에 대응하여 복수 설치된다.
와이어(5)의 재료로서는, 예컨대 금, 은, 구리 등, 반도체의 와이어 본딩 재로서 이용되는 재료를 들 수 있고, 내부식성의 관점에서, 바람직하게는 금을 들 수 있다.
와이어(5)는 상기한 재료로 선 형상으로 형성되어 있으며, 와이어(5)의 선 직경(굵기)은 예컨대 10㎛ 이상, 바람직하게는 30㎛ 이상이고, 또한 예컨대 100㎛ 이하, 바람직하게는 50㎛ 이하이기도 하다.
와이어(5)의 선 직경이 상기 범위 미만이면, 와이어(5)의 강도가 저하되어 변형되기 쉬워지는 경우가 있다. 또한, 와이어(5)의 선 직경이 상기 범위를 초과하면, 반도체 장치의 비용이 높아지는 경우, LED(4)로부터의 발광을 차단하는 면적이 증가하는 경우가 있다.
와이어(5)에 의해, 좌단의 LED(4)의 상면 단자와, 좌우 방향에서 대응하는 좌측 단자(3)를 전기적으로 접속한다.
또한, 와이어(5)에 의해, 우측의 LED(4)의 상면 단자와, 좌우 방향에서 대응하는 우측 단자(3)를 전기적으로 접속한다.
또한, 와이어(5)에 의해, 좌우 방향으로 서로 인접하는 LED(4)의 상면 단자끼리를 전기적으로 접속한다.
그와 같은 접속에 의해, LED(4)와 단자(3)를, 또는 LED(4)끼리를 전기적으로 접속하는 와이어(5)가 전후 방향으로 간격을 두고 3열 정렬되도록 배치된다.
와이어(5)는, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, LED(4)와 단자(3)를 접속하고 있는 상태에서 만곡 또는 굴곡되어 대략 호 형상(예컨대 삼각호 형상, 사각호 형상, 원호 형상 등)으로 형성되고, 만곡된 와이어(5)의 정점은 주변 상면(11)보다도 상방에 배치되어 있다.
이와 같은 와이어 본딩 공정 후, 복수의 단자(3)에 외부 전원으로부터의 전력이 공급되면, 복수의 LED(4)는 발광한다.
[압접 공정]
압접 공정은 봉지 시트(6)를, 감압 분위기 하에서, 주변 상면(11)과는 밀착되고 또한 오목부 상면(10)과는 이간되도록 기판(2)에 압접시키는 공정이다.
봉지 시트(6)는 봉지 수지를 함유하는 봉지 수지 조성물로 형성되어 있다.
봉지 수지로서는, 예컨대 가열에 의해 가소화되는 열가소성 수지, 예컨대 가열에 의해 경화되는 열경화성 수지, 예컨대 활성 에너지선(예컨대 자외선, 전자선 등)의 조사에 의해 경화되는 활성 에너지선 경화성 수지 등을 들 수 있다.
열가소성 수지로서는, 예컨대 아세트산바이닐 수지, 에틸렌·아세트산바이닐 공중합체(EVA), 염화바이닐 수지, EVA·염화바이닐 수지 공중합체 등을 들 수 있다.
열경화성 수지 및 활성 에너지선 경화성 수지로서는, 예컨대 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스터 수지 등을 들 수 있다.
이들 봉지 수지로서, 바람직하게는 열경화성 수지를 들 수 있다.
열경화성 수지를 포함하는 수지 조성물로서는, 예컨대 2단계 열경화형 수지 조성물, 1단계 열경화형 수지 조성물 등을 들 수 있고, 바람직하게는 2단계 열경화형 수지 조성물을 들 수 있다.
2단계 열경화형 수지 조성물로서는, 예컨대 2단계 경화형 실리콘 수지 조성물, 2단계 경화형 에폭시 수지 조성물 등을 들 수 있고, 바람직하게는 2단계 경화형 실리콘 수지 조성물을 들 수 있다.
1단계 열경화형 수지 조성물로서는, 예컨대 1단계 경화형 실리콘 수지 조성물, 1단계 경화형 에폭시 수지 조성물 등을 들 수 있고, 바람직하게는 1단계 경화형 실리콘 수지 조성물을 들 수 있다.
2단계 경화형 실리콘 수지 조성물이란, 2단계의 반응 기구를 갖고 있고, 1단계째의 반응에서 B 스테이지화(반경화)되며, 2단계째의 반응에서 C 스테이지화(최종 경화)되는 열경화성 실리콘 수지 조성물이다.
한편, B 스테이지는, 봉지 수지 조성물이, 용제에 가용인 A 스테이지와 최종 경화된 C 스테이지 사이의 상태이고, 경화 및 겔화가 약간 진행되어, 용제에 팽윤되지만 완전히 용해되지 않고, 가열에 의해 연화되지만 용융되지 않는 상태이다.
2단계 경화형 실리콘 수지 조성물의 미경화체(1단계째의 경화 전)로서는, 예컨대 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물을 들 수 있다.
축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물은 가열에 의해 축합 반응 및 부가 반응할 수 있는 열경화성 실리콘 수지 조성물이고, 보다 구체적으로는 가열에 의해 축합 반응하여 B 스테이지(반경화)가 될 수 있으며, 이어서 추가적인 가열에 의해 부가 반응(구체적으로는 예컨대 하이드로실릴화 반응)하여 C 스테이지(최종 경화)가 될 수 있는 열경화성 실리콘 수지 조성물이다.
이와 같은 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물로서는, 예컨대 실란올 양말단 폴리실록세인, 알켄일기 함유 트라이알콕시실레인, 오가노하이드로젠실록세인, 축합 촉매 및 하이드로실릴화 촉매를 함유하는 제 1 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물, 예컨대 실란올기 양말단 폴리실록세인, 에틸렌계 불포화 탄화수소기 함유 규소 화합물(이하, 에틸렌계 규소 화합물로 한다), 에폭시기 함유 규소 화합물, 오가노하이드로젠실록세인, 축합 촉매 및 부가 촉매(하이드로실릴화 촉매)를 함유하는 제 2 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물, 예컨대 양말단 실란올형 실리콘 오일, 알켄일기 함유 다이알콕시알킬실레인, 오가노하이드로젠실록세인, 축합 촉매 및 하이드로실릴화 촉매를 함유하는 제 3 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물, 예컨대 1분자 중에 적어도 2개의 알켄일실릴기를 갖는 오가노폴리실록세인, 1분자 중에 적어도 2개의 하이드로실릴기를 갖는 오가노폴리실록세인, 하이드로실릴화 촉매 및 경화 지연제를 함유하는 제 4 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물, 예컨대 적어도 2개의 에틸렌계 불포화 탄화수소기와 적어도 2개의 하이드로실릴기를 1분자 중에 병유하는 제 1 오가노폴리실록세인, 에틸렌계 불포화 탄화수소기를 포함하지 않고 적어도 2개의 하이드로실릴기를 1분자 중에 갖는 제 2 오가노폴리실록세인, 하이드로실릴화 촉매 및 하이드로실릴화 억제제를 함유하는 제 5 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물, 예컨대 적어도 2개의 에틸렌계 불포화 탄화수소기와 적어도 2개의 실란올기를 1분자 중에 병유하는 제 1 오가노폴리실록세인, 에틸렌계 불포화 탄화수소기를 포함하지 않고 적어도 2개의 하이드로실릴기를 1분자 중에 갖는 제 2 오가노폴리실록세인, 하이드로실릴화 억제제 및 하이드로실릴화 촉매를 함유하는 제 6 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물, 예컨대 규소 화합물, 및 붕소 화합물 또는 알루미늄 화합물을 함유하는 제 7 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물, 예컨대 폴리알루미노실록세인 및 실레인 커플링제를 함유하는 제 8 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물 등을 들 수 있다.
이들 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물은 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물로서, 바람직하게는 제 4 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물을 들 수 있다.
제 4 축합 반응·부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물은 일본 특허공개 2011-219597호 공보 등에 기재되어 있고, 예컨대 다이메틸바이닐실릴 말단 폴리다이메틸실록세인, 트라이메틸실릴 말단 다이메틸실록세인-메틸하이드로실록세인 공중합체, 백금-다이바이닐테트라메틸다이실록세인 착체 및 수산화테트라메틸암모늄 등을 함유한다.
한편, 1단계 경화형 실리콘 수지 조성물이란, 1단계의 반응 기구를 갖고 있고, 1단계째의 반응에서 최종 경화되는 열경화성 실리콘 수지 조성물이다.
1단계 경화형 실리콘 수지 조성물로서는, 예컨대 부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물 등을 들 수 있다.
부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물은, 예컨대 주제(主劑)가 되는 에틸렌계 불포화 탄화수소기 함유 폴리실록세인, 및 가교제가 되는 오가노하이드로젠실록세인을 함유한다.
에틸렌계 불포화 탄화수소기 함유 폴리실록세인으로서는, 예컨대 알켄일기 함유 폴리다이메틸실록세인, 알켄일기 함유 폴리메틸페닐실록세인, 알켄일기 함유 폴리다이페닐실록세인 등을 들 수 있다.
부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물에서는, 통상 에틸렌계 불포화 탄화수소기 함유 폴리실록세인, 및 오가노하이드로젠실록세인이 별개의 패키지로 제공된다. 구체적으로는, 주제(에틸렌계 불포화 탄화수소기 함유 폴리실록세인)를 함유하는 A액 및 가교제(오가노하이드로젠실록세인)를 함유하는 B액의 2액으로서 제공된다. 한편, 양자의 부가 반응에 필요한 공지의 촉매는 에틸렌계 불포화 탄화수소기 함유 폴리실록세인에 첨가되어 있다.
이와 같은 부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물은, 주제(A액)와 가교제(B액)를 혼합하여 혼합액을 조제하고, 혼합액으로부터 상기한 봉지 시트(6)의 형상으로 성형하는 공정에서, 에틸렌계 불포화 탄화수소기 함유 폴리실록세인과 오가노하이드로젠실록세인이 부가 반응하고, 부가 반응 경화형 실리콘 수지 조성물이 경화되어 실리콘 엘라스토머(경화체)를 형성한다.
이와 같은 봉지 수지의 배합 비율은 봉지 수지 조성물 100질량부에 대하여 예컨대 20질량부 이상, 바람직하게는 50질량부 이상이고, 또한 예컨대 99.9질량부 이하, 바람직하게는 99.5질량부 이하이기도 하다.
한편, 봉지 수지 조성물에는, 필요에 따라 형광체, 충전제를 적절한 비율로 함유시킬 수 있다.
형광체로서는, 예컨대 청색광을 황색광으로 변환할 수 있는 황색 형광체 등을 들 수 있다. 그와 같은 형광체로서는, 예컨대 복합 금속 산화물이나 금속 황화물 등에 예컨대 세륨(Ce)이나 유로퓸(Eu) 등의 금속 원자가 도핑된 형광체를 들 수 있다.
구체적으로는, 형광체로서는, 예컨대 Y3Al5O12:Ce(YAG(이트륨·알루미늄·가넷):Ce), (Y,Gd)3Al5O12:Ce, Tb3Al3O12:Ce, Ca3Sc2Si3O12:Ce, Lu2CaMg2(Si,Ge)3O12:Ce 등의 가넷형 결정 구조를 갖는 가넷형 형광체, 예컨대 (Sr,Ba)2SiO4:Eu, Ca3SiO4Cl2:Eu, Sr3SiO5:Eu, Li2SrSiO4:Eu, Ca3Si2O7:Eu 등의 실리케이트 형광체, 예컨대 CaAl12O19:Mn, SrAl2O4:Eu 등의 알루미네이트 형광체, 예컨대 ZnS:Cu,Al, CaS:Eu, CaGa2S4:Eu, SrGa2S4:Eu 등의 황화물 형광체, 예컨대 CaSi2O2N2:Eu, SrSi2O2N2:Eu, BaSi2O2N2:Eu, Ca-α-SiAlON 등의 산질화물 형광체, 예컨대 CaAlSiN3:Eu, CaSi5N8:Eu 등의 질화물 형광체, 예컨대 K2SiF6:Mn, K2TiF6:Mn 등의 불화물계 형광체 등을 들 수 있다. 바람직하게는 가넷형 형광체, 더 바람직하게는 Y3Al5O12:Ce를 들 수 있다.
형광체의 형상으로서는, 예컨대 구상, 판상, 침상 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 유동성의 관점에서, 구상을 들 수 있다.
형광체의 최대 길이의 평균값(구상인 경우에는 평균 입자 직경)은 예컨대 0.1㎛ 이상, 바람직하게는 1㎛ 이상이고, 또한 예컨대 200㎛ 이하, 바람직하게는 100㎛ 이하이기도 하다.
형광체의 배합 비율은 봉지 수지 조성물 100질량부에 대하여 예컨대 0.1질량부 이상, 바람직하게는 0.5질량부 이상이고, 예컨대 80질량부 이하, 바람직하게는 50질량부 이하이기도 하다.
충전제로서는, 예컨대 실리콘 미립자, 유리, 알루미나, 실리카(용융 실리카, 결정성 실리카, 초미분 무정형 실리카나 소수성 초미분 실리카 등), 타이타니아, 지르코니아, 탈크, 클레이, 황산바륨 등을 들 수 있고, 이들 충전제는 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다. 바람직하게는, 실리콘 미립자, 실리카를 들 수 있다.
충전제의 배합 비율은 봉지 수지 조성물 100질량부에 대하여 예컨대 0.1질량부 이상, 바람직하게는 0.5질량부 이상이고, 또한 예컨대 80질량부 이하, 바람직하게는 50질량부 이하이기도 하다.
또한, 봉지 수지 조성물에는, 예컨대 변성제, 계면 활성제, 염료, 안료, 변색 방지제, 자외선 흡수제 등의 공지의 첨가물을 적절한 비율로 첨가할 수 있다.
봉지 시트(6)는, 열경화성 실리콘 수지 조성물이 2단계 경화형 실리콘 수지 조성물인 경우에는, 2단계 경화형 실리콘 수지 조성물의 1단계 경화체로 이루어지고, 또한 열경화성 실리콘 수지 조성물이 1단계 경화형 실리콘 수지 조성물인 경우에는, 1단계 경화형 실리콘 수지 조성물의 미경화체(경화 전)로 이루어진다.
특히 바람직하게는, 봉지 시트(6)는 2단계 경화형 실리콘 수지 조성물의 1단계 경화체이다.
봉지 시트(6)를 형성하기 위해서는, 예컨대 상기한 봉지 수지 조성물(필요에 따라 형광체나 충전제 등을 함유한다)을, 도시하지 않은 박리 필름 상에 캐스팅, 스핀 코팅, 롤 코팅 등의 방법에 의해 적당한 두께로 도공하고, 필요에 따라 가열한다. 이에 의해, 시트 형상의 봉지 시트(6)를 형성할 수 있다.
이 봉지 시트(6)의 23℃에서의 압축 탄성률은, 예컨대 2.0MPa 이하, 바람직하게는 1.6MPa 이하, 보다 바람직하게는 0.8MPa 이하, 특히 바람직하게는 0.5MPa 이하이고, 또한 예컨대 0.01MPa 이상, 바람직하게는 0.04MPa 이상이기도 하다.
봉지 시트(6)의 압축 탄성률이 상기 상한 이하이면, 유연성을 담보할 수 있다. 한편, 봉지 시트(6)의 압축 탄성률이 하한 이상이면, LED(4)를 매설할 수 있다.
또한, 봉지 시트(6)의 크기는, 복수의 LED(4) 및 복수의 와이어(5)를 일괄해서 봉지하면서 오목부(7)를 폐색 가능한 크기로 형성되어 있다.
구체적으로는, 봉지 시트(6)의 전후 방향 길이는 예컨대 오목부(7)의 전후 방향 길이 이상이고, 또한 예컨대 기판(2)의 전후 방향 길이 이하이다.
또한, 봉지 시트(6)의 좌우 방향 길이는 예컨대 오목부(7)의 좌우 방향 길이 이상이고, 또한 예컨대 기판(2)의 좌우 방향 길이 이하이다.
봉지 시트(6)는, 구체적으로는 도 3의 가상선으로 나타내는 바와 같이 평면시 직사각형의 시트 형상으로 형성되어 있다.
또한, 봉지 시트(6)의 두께는 예컨대 100㎛ 이상, 바람직하게는 300㎛ 이상, 보다 바람직하게는 400㎛ 이상이고, 또한 예컨대 2000㎛ 이하, 바람직하게는 1000㎛ 이하이기도 하다.
또한, 봉지 시트(6)의 두께(H3)는, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이, 오목부(7)의 깊이(H1)에 대하여 예컨대 50% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 100% 이상이고, 또한 예컨대 900% 이하, 바람직하게는 700% 이하, 보다 바람직하게는 400% 이하이기도 하다.
압접 공정에서는, 우선, 봉지 시트(6)를 기판(2)의 상측에 간격을 두고 대향 배치시켜, 진공 프레스기 등의 진공 챔버 내에 투입한다.
이어서, 진공 챔버 내를 감압한다. 구체적으로는, 진공 챔버 내를 진공 펌프(감압 펌프) 등에 의해 배기한다.
그리고, 도 2(e)에 나타내는 바와 같이, 진공 챔버 내를 감압 분위기로 하면서, 진공 프레스기의 프레스기 등에 의해 봉지 시트(6)를 기판(2)에 압접시킨다.
압접 공정에서의 감압 분위기는 예컨대 300Pa 이하, 바람직하게는 100Pa 이하, 특히 바람직하게는 50Pa 이하이다.
또한, 압접 공정에서의 압접에서는, 봉지 시트(6)가 기판(2)측(하측)으로 압입되는(압접되는) 양(이하, 압입량으로 한다)을 제어한다.
압입량의 제어에 의해, 봉지 시트(6)의 하면이 주변 상면(11)과는 밀착되고 또한 오목부 상면(10)과는 이간되도록 조정한다.
구체적으로는, 봉지 시트(6)를, 하기 식에 의해 표시되는 압입량이 마이너스이고, 압입량의 절대값이 오목부(7)의 깊이(H1)보다도 작아지도록 조정한다.
압입량 = (기판(2)의 저면을 기준으로 하는 오목부 상면(10)의 높이(H2) + 압접 공정 전의 봉지 시트(6)의 두께(H3)) - 압접 공정 후의 기판(2)의 저면을 기준으로 하는 봉지 시트(6)의 상면의 높이(H4)
압입량이 플러스이면, 압접 공정 후의 봉지 시트(6)의 두께(H4-H2)가 압접 공정 전의 봉지 시트(6)의 두께(H3)보다 얇아질 때까지 봉지 시트(6)가 과도하게 가압되어 봉지 시트(6)가 오목부 상면(10)과 밀착된다. 이에 반하여, 압입량이 마이너스이면, 봉지 시트(6)가 오목부 상면(10)과는 이간되도록 조정된다.
압입량의 절대값이 오목부(7)의 깊이(H1)보다도 크면, 봉지 시트(6)의 하면이 주변 상면(11)과 밀착되지 않아서 봉지 시트(6)로 오목부(7)를 폐색할 수 없다. 이에 반하여, 압입량의 절대값이 오목부(7)의 깊이(H1)보다도 작으면, 봉지 시트(6)가 주변 상면(11)과 밀착되도록 조정된다.
또한, 압입량(H2+H3-H4)의 절대값은 오목부(7)의 깊이(H1)에 대하여 예컨대 100% 미만, 바람직하게는 95% 이하이고, 또한 예컨대 0% 초과, 바람직하게는 10% 이상이기도 하다.
압접 공정의 온도는 예컨대 0℃ 이상, 바람직하게는 15℃ 이상이고, 또한 예컨대 60℃ 이하, 바람직하게는 35℃ 이하이기도 하다.
또한, 압접 공정에서는, 필요에 따라 봉지 시트(6)를 밀어내린(밀어넣은) 상태로 유지한다.
유지 시간은 예컨대 5초 이상, 바람직하게는 10초 이상이고, 또한 10분 이하, 바람직하게는 5분 이하이다.
압접 공정에 의해, 도 2(e)에 나타내는 바와 같이, 오목부(7)에서 기판(2)과 봉지 시트(6)로 구획되는 밀폐된 감압 공간(8)이 형성된다.
[대기 해방 공정]
대기 해방 공정은 기판(2)과 봉지 시트(6)를 대기압 분위기 하에 해방하는 공정이다.
압접 공정 후, 대기 해방 공정에 의해 봉지 시트(6)를 오목부(7)의 형상에 추종하도록 밀착시킨다.
구체적으로는, 진공 펌프의 운전을 정지시켜, 진공 챔버 내를 대기 해방한다.
그렇게 하면, 감압 공간(8)과 대기압의 차압에 의해 봉지 시트(6)의 상면이 하방을 향해 가압되고, 봉지 시트(6)의 하면은 오목부(7)의 형상에 추종하도록 변형되어 오목부(7)의 상면에 밀착된다.
대기압 해방 공정에 의해, 봉지 시트(6)가 오목부(7)에 밀착되도록 LED(4)를 봉지하는 반도체 장치의 일례로서의 LED 장치(1)를 얻는다.
[경화 공정]
LED 장치(1)의 제조에서는, 필요에 따라(봉지 시트(6)가 열경화성 수지나 활성 에너지선 경화성 수지인 경우), 도 2(g)에 나타내는 바와 같이 봉지 시트(6)를 경화시킨다.
봉지 수지가 열경화성 수지인 경우에는, 가열에 의해 봉지 시트(6)를 경화시킨다.
또한, 봉지 수지가 활성 에너지선 경화성 수지인 경우에는, 활성 에너지선을 상방으로부터 조사하는 것에 의해 봉지 시트(6)를 경화시킨다.
[2단계 가열 공정]
봉지 시트(6)가 2단계 열경화형 수지를 포함하는 봉지 수지 조성물로 형성되어 있는 경우, 바람직하게는 2단계 가열 공정에 의해 봉지 시트(6)를 경화시킨다.
2단계 가열 공정은, 대기 해방 공정 후에, 봉지 시트(6)를 제 1 온도에서 가열하고, 그 후, 제 1 온도보다 고온의 제 2 온도에서 가열하는 공정이다.
제 1 온도는 상기한 봉지 시트(6)의 2단계 열경화형 수지가 완전 경화되지 않는 온도이고, 봉지 시트(6)가 축합·부가 반응 경화형 실리콘 수지를 함유하는 봉지 수지 조성물로 형성되어 있는 경우, 부가 반응(하이드로실릴화 반응)이 진행되지 않는 온도이다.
구체적으로는, 예컨대 80℃ 이상, 바람직하게는 100℃ 이상이고, 또한 예컨대 150℃ 이하, 바람직하게는 135℃ 이하이기도 하다.
또한, 제 1 온도는, 상기한 범위로부터 정온(定溫, 일정 온도)으로서 선택된다.
또한, 제 1 온도에서의 가열 시간은 예컨대 5분간 이상, 바람직하게는 10분간 이상이고, 또한 예컨대 1시간 이하, 바람직하게는 0.8시간 이하이기도 하다.
제 2 온도는 상기한 봉지 시트(6)의 2단계 열경화형 수지가 완전 경화되는 온도이고, 봉지 시트(6)가 축합·부가 반응 경화형 실리콘 수지를 함유하는 봉지 수지 조성물로 형성되어 있는 경우, 부가 반응(하이드로실릴화 반응)이 진행되는 온도이다.
구체적으로는, 예컨대 135℃ 이상, 바람직하게는 150℃ 이상이고, 또한 예컨대 200℃ 이하, 바람직하게는 180℃ 이하이기도 하다.
또한, 제 2 온도에서의 가열 시간은 예컨대 0.1시간 이상, 바람직하게는 0.5시간 이상이고, 또한 예컨대 20시간 이하, 바람직하게는 10시간 이하이기도 하다.
LED(4)를 매설하는 봉지 시트(6)가 2단계 열경화형 수지를 포함하는 봉지 수지 조성물로 형성되어 있는 경우, 이와 같은 제 1 온도에서의 가열에 의해 봉지 시트(6)는 B 스테이지를 유지하면서 압접 공정의 잔류 응력이 완화되고, 상기한 제 2 온도에서의 가열에 의해 봉지 시트(6)는 완전 경화(최종 경화)되어 C 스테이지가 된다.
또한, 열경화성 수지가 1단계 경화형 실리콘 수지를 함유하는 봉지 수지 조성물로 형성되어 있는 경우도, 봉지 시트(6)는 상기한 가열에 의해 완전 경화(최종 경화)되어 C 스테이지가 된다.
경화(완전 경화)된 봉지 시트(6)는 가요성을 갖고 있으며, 구체적으로는 23℃에서의 압축 탄성률이 예컨대 1MPa 이상, 바람직하게는 1.2MPa 이상이고, 또한 예컨대 15MPa 이하, 바람직하게는 10MPa 이하이기도 하다.
봉지 시트(6)의 압축 탄성률이 상기 상한 이하이면, 가요성을 확실히 담보할 수 있다. 봉지 시트(6)의 압축 탄성률이 상기 하한 이상이면, 와이어 보호 성능을 확실히 담보할 수 있다.
이렇게 하여, LED 장치(1)의 제조가 완료된다.
[작용효과]
이 LED 장치(1)의 제조 방법에 의하면, 압접 공정에 있어서, 봉지 시트(6)는 오목부 상면(10)과 이간되도록 압접된다.
그 때문에, 봉지 시트(6)가 압접될 때의 와이어(5)에 대한 가압력을 저감할 수 있다.
한편, 압접 공정에 있어서, 봉지 시트(6)는 감압 분위기 하에서 주변 상면(11)을 폐색하기 때문에, 오목부(7)에는, 기판(2)과 봉지 시트(6)로 구획되는 밀폐된 감압 공간(8)이 형성된다.
대기압 해방 공정에 있어서, 대기압이 해방되면, 감압 공간(8)과 대기압의 차압에 의해 오목부(7)에 봉지 시트(6)가 간극 없이 충전된다.
그 때문에, 기판(2)과 봉지 시트(6) 사이에서의 보이드의 발생을 억제할 수 있다.
그 결과, 와이어(5)의 변형을 저감하면서 보이드의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 이 LED 장치(1)의 제조 방법은, 봉지 시트(6)는 2단계 열경화형 수지를 포함하는 봉지 수지 조성물로 이루어지는 경우에는, 대기 해방 공정 후에, 제 1 온도에서 가열하고, 그 후, 제 1 온도보다 고온의 제 2 온도에서 가열하는 2단계 가열 공정을 구비하고 있다.
2단계 가열 공정에 있어서, 제 1 온도에서 가열되고 있을 때, 봉지 시트(6)는 B 스테이지의 상태이고, 제 2 온도에서 가열되고 있을 때, 봉지 시트(6)는 C 스테이지의 상태가 된다.
그 때문에, 봉지 시트(6)는, 제 1 온도에서 가열되고 있을 때, 압접 공정의 잔류 응력이 완화되어, 봉지 시트(6)의 하면과 오목부 상면(10) 사이에서의 보이드의 발생을 억제하면서, 제 2 온도에서 가열되고 있을 때, 확실히 경화될 수 있다.
또한, 이 LED 장치(1)의 제조 방법에서는, 압접 공정에 있어서, 봉지 시트(6)의 압축 탄성률이 0.16MPa 이하이면, 와이어(5)에 과도한 가압력을 걸지 않고서 봉지할 수 있다.
또한, 이 LED 장치(1)의 제조 방법에서는, 오목부(7)의 깊이(H1)(상하 방향에서의 오목부 상면(10)으로부터 주변 상면(11)까지의 길이)가 500㎛ 이하이면, 압접 공정 및 대기 해방 공정에 있어서, 봉지 시트(6)를 오목부(7)의 형상에 추종시켜 확실히 밀착시킬 수 있다.
[제 1 온도]
상기한 실시형태에서는, 제 1 온도를 정온으로 설정하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 예컨대 제 1 온도가 온도 범위를 가져도 좋고, 구체적으로는 제 1 온도가 제 2 온도까지 상승하는 승온 온도 범위를 가질 수도 있다.
봉지 시트(6)를 온도가 실온(20∼25℃ 정도)인 건조기에 투입하고, 계속해서, 건조기 내의 온도가 제 2 온도에 도달하도록 건조기를 승온시킨다. 이 경우에는, 제 1 온도는 20℃ 이상, 나아가서는 25℃ 이상이고, 또한 제 2 온도 미만인 온도 범위이다. 제 1 온도에서의 승온 속도는 예컨대 1℃/분 이상, 바람직하게는 2℃/분 이상이고, 또한 예컨대 30℃/분 이하, 바람직하게는 20℃/분 이하이다. 또한, 제 1 온도에서의 승온 시간은 예컨대 4분 이상, 바람직하게는 5분 이상이고, 또한 예컨대 120분 이하, 바람직하게는 60분 이하이다.
또는, 봉지 시트(6)를, 상기한 실시형태에 있어서의 정온, 구체적으로는 예컨대 80℃ 이상, 바람직하게는 100℃ 이상이고, 또한 예컨대 150℃ 이하, 바람직하게는 135℃ 이하로부터 선택되는 정온으로 설정된 건조기에 투입하여, 소정 시간 동안 정온을 유지한 후, 건조기 내의 온도가 제 2 온도에 도달하도록 건조기를 승온시킬 수도 있다. 정온을 유지하는 시간은 예컨대 3분 이상, 바람직하게는 5분 이상이고, 또한 예컨대 300분 이하, 바람직하게는 180분 이하이다. 또한, 승온 속도는 예컨대 1℃/분 이상, 바람직하게는 2℃/분 이상이고, 또한 예컨대 30℃/분 이하, 바람직하게는 20℃/분 이하이다. 승온 시간은 예컨대 1분 이상, 바람직하게는 2분 이상이고, 또한 예컨대 120분 이하, 바람직하게는 60분 이하이다.
제 1 온도가 제 2 온도까지 상승하는 승온 온도 범위를 갖는 것에 의해, 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
[기계 가압]
상기 각 실시형태의 경화 공정에 있어서, 봉지 시트(6)가 열경화성 수지를 포함하는 봉지 수지 조성물로 형성되어 있는 경우에는, 봉지 시트(6)를 가열하면서, 추가로 봉지 시트(6)를 기계 가압할 수도 있다. 구체적으로는, 상기한 온도에서 봉지 시트(6)를 가열 및 기계 가압한다(가열-기계 가압).
봉지 시트(6)를 가열 및 기계 가압하기 위해서는, 도 2(g)의 가상선으로 나타내는 바와 같이, 예컨대 히터(12)가 장비된 평판(9)을 구비하는 열 프레스 장치(10)(즉, 기계 가열-기계 가압 장치(10)), 또는 평판(9)을 구비하는 프레스 장치(10)가 장비된 프레스 장치 부착 건조기(13)(유체 가열-기계 가압 장치(13)) 등의 가열-기계 가압 장치가 이용된다. 한편, 가열-기계 가압 장치는, 봉지 시트(6)를 정압(靜壓)에 의해 가압하는 오토클레이브(후술)와 달리, 물리적인 접촉에 의해 봉지 시트(6)를 가압하는 가압 장치이다.
보다 구체적으로는, 봉지 시트(6)가 2단계 열경화형 수지를 포함하는 봉지 수지 조성물로 형성되어 있는 경우이며, 또한 2단계 가열 공정이 채용되는 경우이고, 기계 가열-기계 가압 장치(10)를 이용하는 경우에는, 봉지 시트(6)를 히터(12)에 의해 제 1 온도로 미리 설정된 평판(9)에 의해 협지하여 기계 가압하고, 계속해서 히터(12)에 의해 평판(9)을 제 2 온도로 설정하다. 또는, 봉지 시트(6)를 실온의 평판(9)에 의해 협지하여 기계 가압하고, 계속해서 제 1 온도(승온 온도 범위)에서 히터(12)에 의해 평판(9)을 상기한 바와 같이 승온시켜 평판(9)을 제 2 온도에 도달시킨다.
또한, 봉지 시트(6)가 2단계 열경화형 수지를 포함하는 봉지 수지 조성물로 형성되어 있는 경우이며, 또한 2단계 가열 공정이 채용되는 경우이고, 유체 가열-기계 가압 장치(13)를 이용하는 경우에는, 제 1 온도로 미리 설정된 유체 가열-기계 가압 장치(13) 내에서 봉지 시트(6)를 유체 가열-기계 가압 장치(13) 내의 프레스 장치(10)에 의해 협지하여 기계 가압하고, 그 후, 유체 가열-기계 가압 장치(13)를 제 2 온도로 설정한다(유체 가열한다). 또는, 실온의 유체 가열-기계 가압 장치(13) 내에서 봉지 시트(6)를 프레스 장치(10)에 의해 협지하여 기계 가압하고, 그 후, 건조기를 승온시켜 유체 가열-기계 가압 장치(13)를 제 2 온도로 설정한다(유체 가열한다).
한편, 유체 가열-기계 가압 장치(13)에서는, 건조기 내의 기체 및/또는 액체가 열매(熱媒)가 되어 봉지 시트(6)를 가열한다.
또한, 상기한 설명에서는, 2단계 가열 공정에서의 제 1 온도 및 제 2 온도의 양쪽에서 봉지 시트(6)를 기계 가압하고 있지만, 예컨대 2단계 가열 공정 중의 제 1 온도에서만 기계 가압하고, 제 2 온도에서는 기계 가압함이 없이, 즉 상압 분위기 하에서 봉지 시트(6)를 가열할 수도 있다.
구체적으로는, 제 1 온도에서 기계 가압된 봉지 시트(6)를, 기계 가열 가압 장치로부터 취출하고, 제 2 온도로 미리 설정한 건조기에 투입한다. 특히, 프레스 장치 부착 건조기(13)를 이용하는 경우에는, 제 1 온도에서 기계 가압된 봉지 시트(6)를, 평판(9)에 의한 협지를 해제하고, 그대로 프레스 장치 부착 건조기(13)를 제 2 온도로 설정한다.
바람직하게는, 기계 가압을 제 1 온도에서만 실시한다.
이에 의해, 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
[가열 유체 가압 공정]
상기한 실시형태에서는, 도 2(g)에 나타내는 경화 공정에 있어서, 가열-기계 가압 장치를 이용하는 2단계 가열 공정을 실시하고 있지만, 봉지 시트(6)가 열경화성 수지를 함유하는 봉지 수지 조성물로 형성되어 있는 경우에는, 가열 유체 가압 공정에 의해 봉지 시트(6)를 경화시킬 수도 있다.
가열 유체 가압 공정은, 대기 해방 공정 후에, 봉지 시트(6)를 가열 및 유체 가압하는 가열 유체 가압 공정이다. 가열 유체 가압 공정에서는, 예컨대 오토클레이브 등의 고압 고온 분위기 하에서 처리하는 고압 고온 분위기 하 처리 장치(23)(유체 가열-유체 가압 장치) 등이 이용된다. 고압 고온 분위기 하 처리 장치(23)는, 열매 및 가압 매체가 되는 유체(기체 및/또는 액체)의 정압을 이용하는 가열 가압 장치이다. 보다 구체적으로는, 가열 유체 가압 공정은, 대기 해방 공정 후에, 봉지 시트(6)를 오토클레이브에 의해 유체 가열 및 유체 가압한다.
이 경우, 봉지 시트(6)는 등방향으로부터 균일하게 가압되면서 가열되기 때문에, 2단계 가열 공정에 비해 보이드의 발생을 더한층 확실히 억제할 수 있다.
그 때문에, 오목부 깊이(H1)가 500㎛ 이하이면, 봉지 시트(6)의 하면과 오목부 상면(10) 사이에서 보이드가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
[그 밖의 변형예]
또한, 상기한 실시형태에서는, 기판(2)을 평면시 대략 직사각형상으로 형성하고 있지만, 기판(2)의 형상으로서는, 상기한 평면시 대략 직사각형상으로 한정되지 않고, 예컨대 평면시 대략 원형상, 평면시 대략 다각형상 등이어도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 오목부(7)를 평면시 정방형상으로 형성하고 있지만, 오목부(7)의 형상으로서는, 상기한 평면시 정방형상으로 한정되지 않고, 예컨대 대략 직사각형, 대략 원형, 대략 장혈(長穴), 기타 형상 등이어도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 기판(2)에 오목부(7)를 1개 형성하고 있지만, 오목부(7)의 수는 특별히 한정되지 않고, 상기 실시형태보다 많아도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 단자(3)를 주변 상면(11)에 배치하고 있지만, 도 4에 나타내는 바와 같이, 좌우 방향에서 가장 외측의 LED(4)의 더욱 외측에서의 오목부 상면(10)(오목부(7) 내)에 단자(3)를 배치해도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서는, LED(4)을 3개씩 3열로 배치하고 있지만, LED(4)의 수는 특별히 한정되지 않고, 1개이어도 좋고, 또한 상기 실시형태보다 많아도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 만곡된 와이어(5)의 정점의 높이는 주변 상면(11)보다도 높지만, 낮아도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 봉지 시트(6)를, 도 3에 나타내는 바와 같이, 평면시 대략 직사각형의 시트 형상으로 형성하고 있지만, 봉지 시트(6)의 형상으로서는, 상기한 평면시 대략 직사각형상으로 한정되지 않고, 기판(2)의 형상이나 LED(4)의 배치에 따라 적절히 설정되며, 예컨대 평면시 대략 원형상, 평면시 대략 다각형상 등이어도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 본 발명에 있어서의 반도체 소자로서 LED(4)를 일례로서 설명하고 있는데, 예컨대, 도시하고 있지 있지만 그들을 전자 소자로 할 수도 있다.
전자 소자는 전기 에너지를 광 이외의 에너지, 구체적으로는 신호 에너지 등으로 변환하는 반도체 소자이고, 구체적으로는 트랜지스터, 다이오드 등을 들 수 있다. 전자 소자의 크기는 용도 및 목적에 따라 적절히 선택된다.
이 경우, 봉지 시트(6)는 봉지 수지를 필수 성분으로서 함유하며, 충전제를 임의 성분으로서 함유한다. 충전제로서는, 추가로 카본 블랙 등의 흑색 안료 등을 들 수 있다. 충전제의 배합 비율은 봉지 수지 100질량부에 대하여 예컨대 5질량부 이상, 바람직하게는 10질량부 이상이고, 또한 예컨대 99질량부 이하, 바람직하게는 95질량부 이하이기도 하다.
또한, 봉지 시트(6)의 물성(구체적으로는 압축 탄성률 등)은 상기한 실시형태의 그것과 동일하다.
실시예
이하, 본 발명을 각 실시예 및 각 비교예에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예 등에 의해 하등 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
[준비 공정 및 와이어 본딩 공정]
오목부(깊이(H1) 163㎛, 1변 10mm의 평면시 정방형상)가 형성되고 오목부의 주변에 6개의 단자가 배치되어 있는 기판을 준비하고(도 1(a) 참조), 오목부의 상면에 9개의 LED를 배치했다(도 1(b) 참조). 각 LED 사이의 간격은 1.5mm이었다.
이어서, LED의 단자와, 이에 대응하는 기판측의 단자를 와이어로 접속했다. 또한, 인접하는 LED의 단자를 와이어로 접속하여(도 1(c) 참조), LED가 실장된 기판을 얻었다.
[봉지 시트의 형성]
다이메틸바이닐실릴 말단 폴리다이메틸실록세인(바이닐실릴기 당량 0.071mmol/g) 20g(1.4mmol 바이닐실릴기), 트라이메틸실릴 말단 다이메틸실록세인-메틸하이드로실록세인 공중합체(하이드로실릴기 당량 4.1mmol/g) 0.40g(1.6mmol 하이드로실릴기), 백금-다이바이닐테트라메틸다이실록세인 착체(하이드로실릴화 촉매)의 자일렌 용액(백금 농도 2질량%) 0.036mL(1.9μmol), 및 수산화테트라메틸암모늄(TMAH, 경화 지연제)의 메탄올 용액(10질량%) 0.063mL(57μmol)를 혼합하여, 20℃에서 10분간 교반하고, 그 혼합물 100질량부에 대하여 실리콘 미립자(토스펄 2000B, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈 재팬 합동회사사제)를 30질량부 배합하고, 균일하게 교반 혼합하는 것에 의해 2단계 경화형 실리콘 수지 조성물을 얻었다.
이를 이형지에 도공하고, 135℃에서 15분간 경화시켜, 두께 1000㎛의 반경화(B 스테이지 상태)의 2단계 경화형 실리콘 수지 조성물로 이루어지는 봉지 시트를 얻었다(도 1(d) 참조).
얻어진 봉지 시트의 압축 탄성률(시트의 경도)은 0.12MPa이었다.
[압접 공정]
LED가 실장된 기판과 봉지 시트가 두께 방향으로 대향하도록 배치하고, 진공 프레스기(형식 번호 CV200, 니치고모튼사제)의 진공 챔버 내에 투입했다.
진공 펌프(감압 펌프)(형식 번호 E2M80, 에드워드사제)로 진공 챔버 내를 배기하고, 진공 챔버 내를 50Pa가 될 때까지 감압했다.
감압 분위기 하에서, 진공 프레스기에 의해 압입량(H2+H3-H4)이 -100㎛로 되도록 설정하고, 기판과 봉지 시트를 압접하고, 그대로 20℃에서 3분간 유지하여 오목부에 감압 공간을 형성했다(도 2(e) 참조).
[대기 해방 공정]
이어서, 진공 펌프를 정지하고, 진공 챔버 내를 대기 해방하여, 감압 공간과 대기압의 차압에 의해 봉지 시트를 오목부에 밀착시켜 LED 장치를 얻었다(도 2(f) 참조).
[2단계 가열 공정]
얻어진 LED 장치를 온풍식 건조기(형식 번호 DF610, 야마토과학사제)에 투입하고, 우선 120℃(제 1 온도)에서 10분간 가열한 후, 이어서 150℃(제 2 온도)에서 30분간 가열했다(도 2(g) 참조).
이에 의해, 봉지 시트로 봉지된 LED 장치를 제조할 수 있었다.
[평가]
얻어진 LED 장치의 외관을 관찰하여, 와이어 변형이나 보이드 발생에 대하여 평가했다.
와이어 변형
○: 육안으로 와이어의 변형이 확인 불가능했다.
×: 육안으로 와이어의 변형이 확인 가능했다.
보이드 발생
○: 보이드의 발생이 보이지 않았다.
△: 작은 보이드가 약간 발생했다.
×: 보이드가 다수 발생했다.
평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 2∼4 및 비교예 1∼6
표 1에 나타내는 경도의 봉지 시트를 이용하고, 표 1에 나타내는 압입량으로 설정한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 LED 장치를 얻었다. 와이어 변형 및 보이드 발생을 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
한편, 봉지 시트의 압축 탄성률(시트의 경도)은 봉지 수지 조성물의 경화 조건을 적절히 변경하는 것에 의해 조정했다.
실시예 5
표 2에 나타내는 깊이의 오목부가 형성된 기판을 이용하고, 표 2에 나타내는 경도의 봉지 시트를 이용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 LED 장치를 얻었다. 경화 공정 전후의 보이드 발생을 평가한 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 6 및 7
표 1에 나타내는 깊이의 오목부가 형성된 기판을 이용하고, 표 2에 나타내는 경도의 봉지 시트를 이용하고, 2단계 가열 공정 대신에, 오토클레이브(형식 번호 TAS-5-J3R, 고압 고온 분위기 하 처리 장치(유체 가열-유체 가압 장치), 도 2(g)의 부호 23 참조, 내압유리공업사제)에 투입하여 가열 온도 150℃, 압력 0.6MPa에서 30분간 처리한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 LED 장치를 얻었다. 경화 공정 전후의 보이드 발생을 평가한 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pat00001
Figure pat00002
한편, 상기 설명은 본 발명의 예시의 실시형태로서 제공했지만, 이는 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 당해 기술분야의 당업자에 의해 분명한 본 발명의 변형예는 후기의 특허청구의 범위에 포함되는 것이다.

Claims (8)

  1. 오목부가 형성되어 있는 기판, 상기 오목부 내 또는 그 주변에 배치되는 단자, 및 상기 오목부 내에 배치되는 반도체 소자를 준비하는 준비 공정,
    상기 단자와 상기 반도체 소자를 와이어로 접속하는 와이어 본딩 공정,
    봉지 시트를, 감압 분위기 하에서, 상기 오목부 주변의 상면과는 밀착되고 또한 상기 오목부의 상면과는 이간되도록 기판에 압접시키는 압접 공정, 및
    상기 기판과 상기 봉지 시트를 대기압 분위기 하에 해방하는 대기 해방 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대기 해방 공정 후에, 제 1 온도에서 가열하고, 그 후, 상기 제 1 온도보다 고온의 제 2 온도에서 가열하는 2단계 가열 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 온도는, 온도가 상기 제 2 온도까지 상승하는 승온 온도 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 2단계 가열 공정에 있어서, 상기 제 1 온도에서 가열되고 있을 때에, 상기 봉지 시트를 기계 가압하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 봉지 시트는, 2단계 열경화형 수지를 포함하는 봉지 수지 조성물로 이루어지고,
    상기 2단계 가열 공정에 있어서, 상기 제 1 온도에서 가열되고 있을 때, 상기 봉지 시트는 B 스테이지의 상태이고, 상기 제 2 온도에서 가열되고 있을 때, 상기 봉지 시트는 C 스테이지의 상태가 되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 대기 해방 공정 후에, 상기 봉지 시트를 가열 및 유체 가압하는 가열 유체 가압 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 압접 공정에 있어서, 상기 봉지 시트의 압축 탄성률이 0.16MPa 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목부의 상기 상면으로부터 상기 오목부 주변의 상면까지의 길이가 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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