KR20170084028A - 접착제, 이 접착제로 이루어진 다이본드재, 이 접착제를 이용한 도전접속방법, 및 이 방법에 의해 얻어진 광반도체 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 접착제로서, (A)실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 에폭시 수지, 및 변성 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 경화성 수지 조성물과, (B)평균입경이 1μm 이하인 도전성 입자를 함유하는 것이며, 상기 (B)성분의 함유량이, 상기 (A)성분의 고형분을 기준으로 하여 0체적%보다 크고, 또한 0.1체적% 미만인 범위이며, 상기 접착제를 경화하여 얻어지는 2mm 두께의 경화물의 전광선투과율이 70% 이상이며, 또한 헤이즈값이 60% 이하인 접착제이다. 이에 따라, 고투명이며, 또한 접착강도 및 작업성이 우수하고, 내열성 및 내광성을 갖는 경화물을 부여하는 접착제가 제공된다.

Description

접착제, 이 접착제로 이루어진 다이본드재, 이 접착제를 이용한 도전접속방법, 및 이 방법에 의해 얻어진 광반도체 장치{ADHESIVE, DIE BOND MATERIAL COMPRISING ADHESIVE, CONDUCTIVE CONNECTION METHOD USING ADHESIVE, AND OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE OBTAINED USING METHOD}

본 발명은, 접착제, 이 접착제로 이루어진 다이본드재, 이 접착제를 이용한 도전접속방법, 및 이 방법에 의해 얻어진 광반도체 장치에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED) 등의 광반도체 소자는 전력소비량이 적다는 우수한 특성을 가지므로, 옥외조명용도나 자동차용도의 광반도체 디바이스에 대한 적용이 증가하고 있다. 이러한 광반도체 디바이스는, 일반적으로 청색광, 근자외광 혹은 자외광을 발광하는 광반도체 발광소자로부터 발하는 광을, 파장변환재료인 형광체에 의해 파장변환하여 의사백색이 얻어지도록 한 발광장치이다.

최근, 광반도체 소자의 추가적인 발광효율의 향상을 목적으로 하여, 수직형 광반도체 소자의 개발이 이루어지고 있다. 수직형(Vertical) 광반도체 소자는 전극을 수직구조로 배치한 것이며, 간단히 수직형 LED 칩이라고도 불린다. 수직형 LED 칩은, 발광층에 균일하게 전류가 흐름으로써, 전극을 수평배치한 구조인 동일 사이즈의 수평형(lateral) LED 칩에 비해, 수십 배의 전류를 흘리는 것이 가능하며, 발광층의 온도상승을 억제하여, 발광효율을 높일 수 있다. 나아가, 수평형 LED 칩에 보인 국소적인 전류밀도의 증가가 억제되고, LED의 대전류화가 가능해지는 등, 우수한 특장을 가지므로, 그 실용이 진행되고 있다.

한편, 수직형 LED 칩은, 상기 서술한 바와 같이 전극을 수직구조로 배치하는 점에서 이해되는 바와 같이, 수직형 LED 칩을 배선판에 탑재하는 경우, 일방의 전극은 종래와 마찬가지로 와이어본드 등의 방법을 이용하여 전기적으로 접속하고, 다른 일방의 전극은 공정땜납이나 도전성 접착제 등을 이용하여 전기적으로 접속할 필요가 있다.

종래, 수직형 LED 칩을 배선판에 탑재하기 위한 접착제로서, 공정땜납이나 에폭시 수지 조성물에 도전성 입자를 배합한 도전성 접착제가 널리 이용되고 있다. 그러나, 공정땜납을 이용하는 방법에서는, 다이본드시에 필요한 땜납을 용융하기 위한 열에 의해, 광반도체의 발광층에 데미지를 주기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 최근에는, 상기 서술한 공정땜납이나 에폭시 수지 조성물에 도전성 입자를 배합한 도전성 접착제로는, 광의 반사가 충분하지 않아, 광의 취출효율이 뒤떨어지는 것이 문제가 되고 있다. 나아가, 광반도체 디바이스로 할 때의 설계의 자유도의 면에서도, 다이본드재에는 고투명성이 요구되고 있다.

한편, 도전성 접착제를 이용한 예로서, 예를 들어, 특허문헌 1에서는, 비스페놀A형 에폭시 수지 또는 비스페놀F형 에폭시 수지와 지환식 에폭시 수지를 병용하고, 나아가 자외선흡수제로서 벤조트리아졸 유도체를 첨가함으로써 450~500nm 부근의 광에 대한 내광성을 개선한 도전성 접착제가 제안되어 있다. 그러나, 이 발명에 있어서의 조성물은, 백색의 산화티탄이나, 유색의 도전성 입자를 많이 함유하므로, 고투명한 접착제가 되지는 않는다.

특허문헌 2에는, 특정의 도전성 분말, (3,5-디글리시딜이소시아누릴)알킬기를 갖는 오르가노폴리실록산 및 글리시딜기와 반응하는 경화촉매(아민계 경화제, 페놀계 경화제, 산무수물계 경화제)를 함유하는, 광반도체 소자용의 다이본드재가 제안되어 있다. 그러나, 이소시아누릴기로 대표되는 유기기가, 단파장의 광에 의해 열화를 받아, 시간경과에 따라 변색, 분해된다는 문제가 발생하고 있다. 나아가, 이 발명에서는 수지 성분의 합계 100질량부에 대하여 350~800질량부의 도전성 입자를 첨가하므로, 고투명한 접착제가 되지는 않는다.

특허문헌 3에는, (a)(메트)아크릴산알킬에스테르-부타디엔-스티렌 공중합체 또는 복합체, 및, 실리콘-(메트)아크릴산 공중합체 또는 복합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 유기미립자와, (b)라디칼 중합성 화합물과, (c)라디칼중합개시제와, (h)도전성 입자를 함유하고, (h)도전성 입자의 함유량이, 접착제 조성물의 고형분 전체적을 기준으로 하여 0.1~30체적%인, 접착제 조성물, 및 이 접착제 조성물로 이루어진 필름상 접착제가 제안되어 있다. 그러나, 상기와 마찬가지로, (b)라디칼 중합성 화합물에는 글리시딜기로 대표되는 유기기가 포함되어 있고, 단파장의 광에 의해 열화를 받아, 시간경과에 따라 변색, 분해된다는 문제가 발생하고 있다. 또한, 도전성 입자는 접착제 조성물의 고형분 전체적을 기준으로 하여 0.1~30체적% 함유된다고 하나, 경화물의 광투과율, 투명성에 관한 기술은 보이지 않고, 또한, 본 발명자들이 검증한 결과, 이 범위의 첨가량으로는 고투명한 재료는 되지 않는다. 나아가, 이 발명에서는, 도전성 입자의 평균입경은, 양호한 분산성 및 도전성을 얻는 관점에서, 1~18μm인 것이 바람직하다는 기재가 있으나, 이 범위의 평균입경을 갖는 도전성 수지 재료로는, 광반도체 소자를 배선판에 다이본드(도전접속)했을 때의 BLT(Bond line thickness)가 두꺼워지고, 방열성도 뒤떨어지는 결과가 되어, 유용한 고투명 다이본드재는 되지 않는다.

일본특허 3769152호 공보 일본특허공개 2012-52029호 공보 일본특허공개 2012-149274호 공보

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 고투명하며, 또한 접착강도 및 작업성이 우수하고, 내열성 및 내광성을 갖는 경화물을 부여하는 접착제를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이 접착제로 이루어진 다이본드재, 이 접착제를 이용한 도전접속방법, 이 도전접속방법에 의해 얻어진 광반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는, 접착제로서

(A)실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 에폭시 수지, 및 변성 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 경화성 수지 조성물과,

(B)평균입경이 1μm 이하인 도전성 입자

를 함유하는 것이며,

상기 (B)성분의 함유량이, 상기 (A)성분의 고형분을 기준으로 하여 0체적%보다 크고, 또한 0.1체적% 미만인 범위이며,

상기 접착제를 경화하여 얻어지는 2mm 두께의 경화물의 전광선투과율이 70% 이상이며, 또한 헤이즈값이 60% 이하인 것을 특징으로 하는 접착제를 제공한다.

이러한 접착제이면, 고투명이며, 또한 접착강도 및 작업성이 우수하고, 내열성 및 내광성이 우수한 경화물을 부여할 수 있다.

또한, 상기 경화성 수지 조성물(A)이,

(A-1)한 분자 중에 2개 이상의 지방족 불포화결합을 갖는 직쇄상 오르가노폴리실록산,

(A-2)한 분자 중에 2개 이상의 지방족 불포화결합을 갖고, 수지 구조를 갖는 오르가노폴리실록산,

(A-3)한 분자 중에 규소원자결합수소원자를 2개 이상 갖는 오르가노하이드로젠폴리실록산, 및

(A-4)백금족 금속계 촉매

로 이루어진 열경화성 실리콘 조성물인 것이 바람직하다.

이러한 열경화성 실리콘 조성물이면, 본 발명의 접착제를 구성하는 (A)성분으로서 호적하게 이용할 수 있다.

나아가 본 발명에서는, 상기의 접착제로 이루어진 다이본드재를 제공한다.

이러한 다이본드재이면, LED 칩을 배선판에 탑재하기 위한 다이본드재로서 호적하게 이용할 수 있다.

이 경우, 상기 다이본드재를 경화하여 얻어지는 경화물은 BLT(Bond line thickness)가 5μm 이하인 경우에 있어서 사용되는 것이 바람직하다.

이러한 다이본드재이면, 광반도체 소자와 기판의 도전접속을 확실히 달성할 수 있다.

나아가 본 발명에서는, 상기 본 발명의 접착제를 이용하고, BLT를 5μm 이하로 하여 광반도체 소자와 기판을 도전접속하는 것을 특징으로 하는 도전접속방법을 제공한다.

이러한 도전접속방법이면, 광반도체 소자와 기판의 도전접속을 확실히 달성할 수 있다.

나아가 본 발명에서는, 상기 본 발명의 도전접속방법에 의해 광반도체 소자와 기판이 도전접속된 것을 특징으로 하는 광반도체 장치를 제공한다.

본 발명의 접착제는, 고투명이며, 또한 접착강도 및 작업성이 우수하고, 내열성 및 내광성이 우수한 경화물을 부여할 수 있다. 또한, 본 발명의 도전접속방법이면, 광반도체 소자와 기판의 도전접속을 확실히 달성할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 도전접속방법에 의해 얻어진 광반도체 장치는, 광취출효율이 높고, 내열성 및 내광성을 갖는 것이 되며, 도전접속이 확실히 달성된 것이 된다.

본 발명의 접착제는, 고투명이며, 또한 접착강도 및 작업성이 우수하고, 내열성 및 내광성을 갖는 경화물을 부여할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 접착제는, 다이본드재로서 호적하게 이용할 수 있다. 이러한 접착제 및 다이본드재는, LED 칩, 특히 수직형 LED 칩을 배선판에 탑재하기 위한 접착제로서 호적하게 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 도전접속방법이면, 광반도체 소자와 기판의 도전접속을 확실히 달성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 도전접속방법에 의해 얻어진 광반도체 장치는, 광취출효율이 높고, 내열성 및 내광성을 갖는 것이 된다.

도 1은 본 발명의 다이본드재를 이용하여 광반도체 소자와 기판이 도전접속된 광반도체 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

상기와 같이, 고투명이며, 또한 접착강도 및 작업성이 우수하고, 내열성 및 내광성을 갖는 경화물을 부여하는 접착제가 요구되고 있다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토를 행한 결과,

(A)실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 에폭시 수지, 및 변성 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 경화성 수지 조성물과,

(B)평균입경이 1μm 이하인 도전성 입자

를 함유하는 접착제로서,

상기 (B)성분의 함유량이, 상기 (A)성분의 고형분을 기준으로 하여 0체적%보다 크고, 또한 0.1체적% 미만인 범위이며,

상기 접착제를 경화하여 얻어지는 2mm 두께의 경화물의 전광선투과율이 70% 이상이며, 또한 헤이즈값이 60% 이하인 접착제가, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.

상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 접착제는, (A)실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 에폭시 수지, 및 변성 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 경화성 수지 조성물과, (B)평균입경이 1μm 이하인 도전성 입자를 함유하는 것이며, 상기 (B)성분의 함유량이, 상기 (A)성분의 고형분을 기준으로 하여 0체적%보다 크고, 또한 0.1체적% 미만인 범위이며, 상기 접착제를 경화하여 얻어지는 2mm 두께의 경화물의 전광선투과율이 70% 이상이며, 또한 헤이즈값이 60% 이하인 접착제이다.

본 발명의 접착제를 2mm 두께의 경화물로 했을 때의 전광선투과율은, 70% 이상이며, 바람직하게는 80% 이상이다. 전광선투과율이 70% 이상이면, 경화후의 접착제는 고투명한 상태를 유지할 수 있다. 전광선투과율이 70% 미만이 되면, 경화후의 접착제는 착색, 혹은 탁함이 발생하는 것을 의미하고, 고투명으로는 되지 않는다. 전광선투과율의 상한은 특별히 제한은 없고, 보다 크면 경화물은 투명해지고, 광반도체 소자로부터의 광 취출의 방해가 되는 일도 없으므로 바람직하다.

또한, (헤이즈값(%))=(확산광투과율)/(전광선투과율)×100으로 정의되는 점에서 이해되는 바와 같이, 확산광성분의 증대 및 전광선투과율의 감소에 수반하여 헤이즈값은 증대하여, 경화물은 반투명으로부터 미탁, 더 나아가 백탁에 이른다.

본 발명의 접착제는, 이 접착제를 2mm 두께의 경화물로 했을 때의 헤이즈값이 60% 이하이며, 이는 경화물이 투명으로부터 반투명의 흐림을 갖는 상태인 것을 의미한다. 상기 헤이즈값은 바람직하게는 40% 이하이다. 헤이즈값이 60%를 초과하면, 경화물은 흐려져, 광을 산란시키는 미립자가 많이 존재하여, 고투명은 아니다. 헤이즈값이 60% 이하이면, 광반도체 소자로부터의 광 취출의 방해가 되는 일도 없으므로 바람직하다. 헤이즈값의 하한은 특별히 제한은 없고, 보다 작으면 경화물의 흐림이 적어져, 즉, 투명해져, LED 디바이스로부터의 광 취출의 방해가 되는 일도 없으므로 바람직하다.

[(A)경화성 수지 조성물]

(A)성분의 경화성 수지 조성물은, 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 에폭시 수지, 및 변성 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 것이다.

상기 경화성 수지 조성물로는, 목적의 물성, 투명성을 갖는 수지 또는 조성물(즉, 상기 접착제를 경화하여 얻어지는 2mm 두께의 경화물의 전광선투과율이 70% 이상이며, 또한 헤이즈값이 60% 이하인 것)을 선택하면 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 이용할 수도 있다. (A)성분은, 투명성, 내열성, 내광성의 관점에서, 실리콘 수지 또는 변성 실리콘 수지인 것이 바람직하다. (A)성분으로서, 본 발명의 범위를 만족시키는 시판품을 이용해도 된다.

또한, (A)성분은, 실온(25℃)에 있어서의 점도가 10mPa·s 이상, 10000mPa·s 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100mPa·s 이상, 5000mPa·s 이하이다. 상기 점도가 10mPa·s 이상이면, 후술하는 (B)성분을, 경화성 수지 조성물 중에 비중에 영향을 주는 일 없이 양호하게 분산시킬 수 있다. 상기 점도가 10000mPa·s 이하이면, 조성물의 점도가 과도하게 높아지지 않아, BLT가 과도하게 커지거나, 도포공정에 있어서의 문제, 구체적으로는 고점도 액체를 도포할 때의 속도저하에 의한 작업성의 저하, 조성물의 칙사(stringiness)에 의한 도포량의 불균일, 및 디바이스의 오염 등이 발생할 우려가 없으므로 바람직하다.

또한, (A)성분으로서, 열경화성의 수지 조성물을 이용하는 것이 바람직하다. (A)성분으로서, 실리콘 조성물을 선택한 경우이면 다음에 예시하는 바와 같은 열경화형 실리콘 조성물이 바람직하나, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

[열경화성 실리콘 조성물]

상기 열경화성 실리콘 조성물로서, 예를 들어,

(A-1)한 분자 중에 2개 이상의 지방족 불포화결합을 갖는 직쇄상 오르가노폴리실록산,

(A-2)한 분자 중에 2개 이상의 지방족 불포화결합을 갖고, 수지 구조를 갖는 오르가노폴리실록산,

(A-3)한 분자 중에 규소원자결합수소원자를 2개 이상 갖는 오르가노하이드로젠폴리실록산, 및

(A-4)백금족 금속계 촉매

로 이루어진 열경화성 실리콘 조성물을 예시할 수 있다.

이하, 각 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.

<(A-1)지방족 불포화결합함유 오르가노폴리실록산>

베이스성분인 (A-1)성분은, 한 분자 중에 2개 이상의 지방족 불포화결합을 갖고, 본질적으로 직쇄상인 오르가노폴리실록산이다. 이 오르가노폴리실록산은, 작업성, 경화성 등의 점에서, 실온에 있어서의 점도가 100mPa·s 이상 10000mPa·s 이하인 것이 바람직하고, 100mPa·s 이상 5000mPa·s 이하인 것이 더욱 바람직하다.

상기 오르가노폴리실록산의 분자구조는, 본질적으로 직쇄상이며, 바람직하게는 직쇄상이다. 여기서, 「본질적으로 직쇄상이다」라는 것은, 본 성분 중의 양 말단을 봉쇄하는 트리오르가노실록시기 이외의 모든 실록산단위가, 주로 2관능단위(D단위)(구체적으로는, 식: R¹ ₂SiO로 표시되는 단위)로 구성되나, 분지를 형성하는 3관능단위(T단위)(구체적으로는, 식: R¹SiO_{3 /2}로 표시되는 단위) 및 4관능단위(Q단위)(구체적으로는, 식: SiO_{4 /2}단위로 표시되는 단위) 중 적어도 1종의 실록산단위를, 전체 실록산단위의 3몰% 이하, 바람직하게는 2몰% 이하의 양으로 함유할 수도 있는 것을 의미한다. 그 중에서도, 바람직하게는 양 말단만이 1관능성 단위(M단위)(구체적으로는, 식: R¹ ₃SiO_{1 /2}로 표시되는 단위)로 구성되고, 그 외의 실록산단위가 모두 D단위로 이루어진 직쇄상의 디오르가노폴리실록산이다. 여기서, R¹은 치환 혹은 비치환의 일가탄화수소기이다.

R¹의 일가탄화수소기로는, 탄소원자수 1~10, 특히 1~6인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 옥틸기, 노닐기, 데실기 등의 알킬기; 시클로헥실기; 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기, 페닐에틸기, 페닐프로필기 등의 아랄킬기; 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 이소프로페닐기, 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기, 옥테닐기 등의 알케닐기; 시클로헥세닐기; 및 이들의 탄화수소기의 수소원자의 일부 또는 전부를 불소, 브롬, 염소 등의 할로겐원자, 시아노기 등으로 치환한 것, 예를 들어 클로로메틸기, 클로로프로필기, 브로모에틸기, 트리플로로프로필기 등의 할로겐치환알킬기나 시아노에틸기 등을 들 수 있다.

(A-1)성분의 오르가노폴리실록산은, 한 분자 중에 2개 이상의 지방족 불포화결합을 갖는다. 지방족 불포화결합으로는, 탄소원자수 2~8, 특히 2~6의 알케닐기 및 시클로알케닐기를 들 수 있고, 구체적으로는 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 이소프로페닐기, 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기 등의 알케닐기, 시클로헥세닐기 등의 시클로알케닐기를 예시할 수 있다. 그 중에서도, 바람직하게는 비닐기 및 알릴기이다.

(A-1)성분의 오르가노폴리실록산의 바람직한 구체예로는, 하기 일반식(1)로 표시되는, 분자쇄 양 말단의 규소원자의 각각에 적어도 1개의 알케닐기를 갖는 직쇄상 오르가노폴리실록산을 예시할 수 있다. 이 오르가노폴리실록산의 실온 에 있어서의 점도는, 상기에서도 서술한 바와 같이, 바람직하게는 100mPa·s 이상 10000mPa·s 이하이며, 보다 바람직하게는 100mPa·s 이상 5000mPa·s 이하이다.

[화학식 1]

(식 중, R¹은 상기 서술한 바와 같이, 독립적으로, 비치환 또는 치환된 일가탄화수소기이다. R²는 서로 동일 또는 이종의 지방족 불포화결합을 갖지 않는 비치환 또는 치환된 일가탄화수소기이다. k 및 m은 독립적으로 0 또는 양의 정수이며, k+m은 이 오르가노폴리실록산의 실온에 있어서의 점도가 바람직하게는 100mPa·s 이상 10000mPa·s 이하가 되는 수이다.)

R²의 지방족 불포화결합을 갖지 않는 비치환 또는 치환된 일가탄화수소기로는, 탄소원자수 1~10, 특히 1~6인 것이 바람직하고, 상기 R¹의 구체예와 동일한 것을 예시할 수 있으나, 단 알케닐기 및 시클로알케닐기는 포함하지 않는다.

k 및 m은, 바람직하게는 0≤k≤2,000, 1≤m≤10,000이고, 또한 1≤k+m≤10,000을 만족시키는 0 또는 양의 정수이며, 보다 바람직하게는 5≤k+m≤2,000이고, 또한 0≤k/(k+m)≤0.2를 만족시키는 정수이다.

일반식(1)로 표시되는 오르가노폴리실록산으로서, 보다 구체적으로는, 하기의 것을 예시할 수 있다.

[화학식 2]

[화학식 3]

(상기 식에 있어서, k 및 m은 상기 서술한 바와 같다.)

(A-1)성분의 오르가노폴리실록산의 더욱 구체적인 예는 이하와 같다.

[화학식 4]

<(A-2)수지 구조를 갖는 오르가노폴리실록산>

상기 열경화성 실리콘 조성물에서는, 지방족 불포화결합을 갖는 오르가노폴리실록산으로서, (A-1)성분의 본질적으로 직쇄상인 오르가노폴리실록산과 함께, 수지 구조를 갖는 오르가노폴리실록산이 (A-2)성분으로서 사용된다.

(A-2)성분의 지방족 불포화기를 갖는 수지 구조의 오르가노폴리실록산은, 미리 3차원 가교되고, 3차원 망상구조를 갖는다. 이 오르가노폴리실록산은, R¹ ₃SiO_{1 /2}단위와, SiO_{4 /2}단위로 이루어지나, 추가로 경우에 따라 R¹SiO_{3 /2}단위 및 R¹ ₂SiO단위의 적어도 1종을 포함할 수도 있다. 즉, 기본적으로, R¹ ₃SiO_{1 /2}단위와 SiO_{4 /2}단위로 이루어지나, 임의적으로 R¹SiO_3/2단위 및/또는 R¹ ₂SiO단위를 적당히 함유하면 되는 것이다. 바람직하게는, R¹ ₃SiO_1/2단위와 SiO₂단위로 이루어진다. 여기서, R¹은 동일하거나 혹은 상이하고, 독립적으로, 치환 또는 비치환된, 바람직하게는 탄소원자수 1~10의, 일가탄화수소기이며, (A-1)성분에 관하여 설명한 바와 같다.

또한, 이 오르가노폴리실록산은, 중량평균분자량이 500~10,000의 범위인 것이 호적하다.

(A-2)성분의 오르가노폴리실록산은 「수지 구조를 갖는다」는 점에서 (A-1)성분의 본질적으로 직쇄상인 오르가노폴리실록산과 상위하다. 본 명세서에 있어서, (A-2)성분의 오르가노폴리실록산이 「수지 구조를 갖는다」는 것은, 이 오르가노폴리실록산 중의 전체실록산단위 중, 5몰% 이상, 바람직하게는 10몰% 이상, 보다 바람직하게는 15~75몰%, 더욱 바람직하게는 25~50몰%가, SiO_{4 /2}단위로 이루어진 것을 의미한다. 이 단위는 분자의 실록산골격을 3차원 망상구조로 하는 작용을 갖는다.

(A-2)성분의 수지 구조를 갖는 오르가노폴리실록산으로서 바람직한 것은, SiO_{4 /2}단위(QB단위), R³ _nR⁴ _pSiO_{1 /2}단위(MB1단위), 및 R³ _qR⁴ _rSiO_{1 /2}단위(MB2단위)로 기본적으로 이루어지고, 임의로 2관능성 실록산단위 및 3관능성 실록산단위(즉, 오르가노실세스퀴옥산단위) 중 어느 하나 또는 양방을 적당히 포함할 수도 있는 오르가노폴리실록산이다. 여기서, R³은 비닐기 또는 알릴기이며, R⁴는 지방족 불포화결합을 포함하지 않는 일가탄화수소기이다. n은 2 또는 3, p는 0 또는 1이며, 또한 n+p=3이 되는 수이다. q는 0 또는 1, r은 2 또는 3이며, 또한 q+r=3이 되는 수이다.

또한, R⁴의 지방족 불포화결합을 포함하지 않는 치환 또는 비치환된 일가탄화수소기로는, 상기 R²와 동일한 탄소원자수 1~10, 특히 1~6인 것을 들 수 있다.

여기서, QB단위의 몰수를 s, MB1단위의 몰수를 m1, MB2단위의 몰수를 m2로 했을 때, 다음의 관계식(가) 및 (나):

(m1+m2)/s=0.3~3, 특히 0.7~1 (가)

m2/s=0.01~1, 특히 0.07~0.15 (나)

를 만족시키는 것이 바람직하다.

이러한 수지 구조의 오르가노폴리실록산의 합성은, 각각의 단위원이 되는 화합물을, 생성단위가 소요의 비율이 되도록 조합하고, 예를 들어 산의 존재하에서 공가수분해를 행함으로써 용이하게 행할 수 있다.

여기서, 상기 QB단위원으로는, 규산소다, 알킬실리케이트, 폴리알킬실리케이트, 사염화규소 등을 예시할 수 있다.

또한, MB1단위원으로는, 하기의 화합물을 예시할 수 있다.

[화학식 5]

추가로, MB2단위원으로는, 하기의 화합물을 예시할 수 있다.

[화학식 6]

이 (A-2)성분의 수지 구조를 갖는 오르가노폴리실록산은, 얻어지는 경화물의 경도를 조정하기 위하여 배합되는 것이며, 상기 (A-1)성분과 (A-2)성분의 합계량당, 바람직하게는 0.1~50질량%, 보다 바람직하게는 1~30질량%의 양으로 배합된다. 이 (A-2)성분의 비율을 조정함으로써, 경화물의 경도를 조정할 수 있다.

<(A-3)오르가노하이드로젠폴리실록산>

(A-3)성분의 오르가노하이드로젠폴리실록산은, (A-1)성분 및 (A-2)성분과 반응하고, 가교제로서 작용하는 것이며, 이 성분 중의 SiH기와 (A-1)성분 및 (A-2)성분 중의 알케닐기 등의 지방족 불포화기가 부가반응함으로써 경화물을 형성하는 것이다. (A-3)성분은, 한 분자 중에 평균 2개 이상, 바람직하게는 평균 3개 이상의 규소원자결합수소원자(SiH기)를 갖는 것이며, 통상, 3~1,000개, 바람직하게는 3~500개, 보다 바람직하게는 3~200개, 더욱 바람직하게는 4~100개 정도의 규소원자결합수소원자를 갖는 것이 바람직하다.

(A-3)성분의 분자구조에는 특별히 제한은 없고, 종래 부가반응경화형 실리콘 조성물에 가교제로서 사용되어 있는 어느 것이나 사용할 수 있고, 예를 들어 선상, 환상, 분지상, 3차원 망상구조(수지상) 등 각종의 것이 사용 가능하다.

한 분자 중에 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상 함유되는 규소원자결합수소원자는, 분자쇄 말단 및 분자쇄 비말단 중 어느 하나에 위치할 수도 있고, 또한 이 양방에 위치하는 것일 수도 있다. 이러한 수소원자 이외의, 규소원자에 결합한 1가의 원자 또는 치환기는, 모두 지방족 불포화결합을 포함하지 않는, 바람직하게는 탄소원자수 1~10의, 비치환 또는 치환된 일가탄화수소기이다.

상기 오르가노하이드로젠폴리실록산의 한 분자 중의 규소원자의 수(즉, 중합도)는, 통상 2~1,000개, 바람직하게는 3~300개, 보다 바람직하게는 4~150개 정도인 것이 바람직하고, 실온에 있어서의 점도가, 통상 0.1~100,000mPa·s, 바람직하게는, 0.5~5,000mPa·s 정도의, 실온에서 액상인 것을 사용할 수 있다.

이 오르가노하이드로젠폴리실록산으로는, 예를 들어, 하기 평균조성식(2)로 표시되는 것이 이용된다.

R⁵H_cSiO_(4-b-c)/2 (2)

(식 중, R⁵는, 지방족 불포화결합을 포함하지 않는, 바람직하게는 탄소원자수 1~10의, 규소원자에 결합한 비치환 또는 치환된 일가탄화수소기이며, b는 0.7~2.1의 수, c는 0.001~1.0수로서, 또한 b+c가 0.8~3.0의 범위이다.)

상기 R⁵로 표시되는 지방족 불포화결합을 포함하지 않는 비치환 또는 치환된 일가탄화수소기로는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 시클로헥실기, 옥틸기, 노닐기, 데실기 등의 알킬기; 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기, 페닐에틸기, 페닐프로필기 등의 아랄킬기; 이들 탄화수소기의 수소원자의 일부 또는 전부를 불소, 브롬, 염소 등의 할로겐원자로 치환한 것, 예를 들어 클로로메틸기, 클로로프로필기, 브로모에틸기, 트리플로로프로필기 등을 들 수 있다. 이들의 비치환 또는 치환된 일가탄화수소기 중에서도, 바람직하게는 알킬기, 아릴기이며, 보다 바람직하게는 메틸기, 페닐기이다.

또한, 바람직하게는, b는 1.0~2.0의 수, c는 0.01~1.0의 수로서, b+c가 1.5~2.5인 범위이다.

이러한 오르가노하이드로젠폴리실록산은, 통상, R⁵SiHCl₂, (R⁵)₃SiCl, (R⁵)₂SiCl₂, (R⁵)₂SiHCl(R⁵는, 상기와 같다)과 같은 클로로실란을 가수분해하거나, 가수분해하여 얻어진 실록산을 평형화함으로써 얻을 수 있다.

평균조성식(2)로 표시되는 오르가노하이드로젠폴리실록산으로서, 구체적으로는, 예를 들어, 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3,5,7-테트라메틸시클로테트라실록산, 트리스(하이드로젠디메틸실록시)메틸실란, 트리스(하이드로젠디메틸실록시)페닐실란, 메틸하이드로젠시클로폴리실록산, 메틸하이드로젠실록산·디메틸실록산환상 공중합체, 양 말단 트리메틸실록시기봉쇄메틸하이드로젠폴리실록산, 양 말단 트리메틸실록시기봉쇄디메틸실록산·메틸하이드로젠실록산 공중합체, 양 말단 디메틸하이드로젠실록시기봉쇄디메틸폴리실록산, 양 말단 디메틸하이드로젠실록시기봉쇄디메틸실록산·메틸하이드로젠실록산 공중합체, 양 말단 트리메틸실록시기봉쇄메틸하이드로젠실록산·디페닐실록산 공중합체, 양 말단 트리메틸실록시기봉쇄메틸하이드로젠실록산·디페닐실록산·디메틸실록산 공중합체, 양 말단 트리메틸실록시기봉쇄메틸하이드로젠실록산·메틸페닐실록산·디메틸실록산 공중합체, 양 말단디메틸하이드로젠실록시기봉쇄메틸하이드로젠실록산·디메틸실록산·디페닐실록산 공중합체, 양 말단디메틸하이드로젠실록시기봉쇄메틸하이드로젠실록산·디메틸실록산·메틸페닐실록산 공중합체, (CH₃)₂HSiO_{1 /2}단위와 (CH₃)₃SiO_{1 /2}단위와 SiO_{4 /2}단위로 이루어진 공중합체, (CH₃)₂HSiO_{1 /2}단위와 SiO_{4 /2}단위로 이루어진 공중합체, (CH₃)₂HSiO_{1 /2}단위와 SiO단위와 (C₆H₅)₃SiO_{1 /2}단위로 이루어진 공중합체 등을 들 수 있다.

더욱 구체적으로는, 하기 식으로 표시되는 구조의 하이드로젠오르가노실록산을 예시할 수 있다.

[화학식 7]

[화학식 8]

(상기 식 중, L은 0~200의 정수, M은 1~200의 정수, R⁶은 에폭시기, (메트)아크릴록시기, 알콕시실릴기로부터 선택되는 관능기를 함유하는 관능기치환 알킬기이다.)

또한, (A-3)성분의 오르가노하이드로젠폴리실록산의 배합량은, 상기 (A-1)성분 및 (A-2)성분의 경화유효량이며, 특히 이것에 포함되는 규소원자결합수소원자가, (A-1)성분 및 (A-2)성분 중의 알케닐기 등의 지방족 불포화기의 합계 1몰당 0.8~4.0몰인 것이 바람직하고, 1.0~3.0몰인 것이 보다 바람직하고, 1.0~2.0몰인 것이 더욱 바람직하다. (A-3)성분이 4.0몰 이하이면, 미반응의 규소원자결합수소원자가 경화물 중에 다량으로 잔존한 결과, 고무물성이 경시적으로 변화하는 원인이 될 우려가 없으므로 바람직하다.

<(A-4)백금족 금속계 촉매>

(A-4)성분의 백금족 금속계 촉매는 본 발명의 조성물의 부가경화반응을 발생시키는 작용을 갖는다. 이 촉매로는, 백금계, 팔라듐계, 로듐계인 것이 있으나, 비용 등의 견지로부터 백금, 백금흑, 염화백금산 등의 백금계인 것, 예를 들어, H₂PtCl_6·mH₂O, K₂PtCl₆, KHPtCl_6·mH₂O, K₂PtCl₄,K₂PtCl_4·mH₂O, PtO_2·mH₂O(m은, 양의 정수) 등이나, 이들과, 올레핀 등의 탄화수소, 알코올 또는 비닐기함유 오르가노폴리실록산과의 착체 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로도 2종 이상을 조합하여도 사용할 수 있다.

(A-4)성분의 배합량은 하이드로실릴화촉매로서의 유효량이면 되고, 바람직하게는 (A-1)~(A-3)성분의 합계질량에 대하여 백금족 금속원소의 질량환산으로 0.1~1,000ppm의 범위이며, 보다 바람직하게는 1~500ppm의 범위이다.

[(B)도전성 입자]

본 발명의 접착제를 구성하는 (B)성분은, 평균입경 1μm 이하의 도전성 입자이다. 상기 도전성 입자는, 1차입경으로 100nm 이하의 도전성 나노입자인 것이 바람직하다. 평균입경이 1μm를 초과하면, 조대입자의 영향으로, 후에 서술하는 BLT가 5μm 이하가 되지 않고, 안정된 도전성을 얻는 것이 어렵다. 평균입경의 하한에 특별히 제한은 없다. 이러한 도전성 입자로는, 금속입자, 도전성 무기산화물 등을 이용할 수 있고, 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 입자의 바람직한 형상으로서, 구상, 플레이크상, 침상, 무정형 등을 들 수 있으나, 이것으로 한정되지 않는다.

본 발명에 있어서의 평균입경은, 체적기준입도분포에 있어서의 메디안 직경(D₅₀)이며, D₅₀값은, 레이저회절·산란법에 의해 얻어진 입도분포로부터 구해지는 것 외에, 주사형 전자현미경(SEM) 등을 이용하여 관측된 입자상으로부터 산출할 수 있다.

금속입자로는, 예를 들어, 금, 니켈, 구리, 은, 땜납, 팔라듐, 알루미늄, 이들의 합금, 이들의 다층화물(예를 들어, 니켈도금/금플래시도금물) 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 도전성 입자에 의한 착색의 영향이 적은, 은이 바람직하다.

또한, 도전성 무기산화물로서, 무기산화물(무기입자)에 도전성을 부여한 것을 사용할 수 있다. 이러한 도전성을 부여한 무기입자로는, ITO(인듐-주석계 산화물), ATO(주석-안티몬계 산화물), 산화티탄(TiO₂), 질화붕소(BN), 산화아연(ZnO), 산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 무기유리 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 수지 조성물 중에 분산했을 때, 투명해지기 쉬운 ITO, ATO, 산화규소가 바람직하다. 도전성 무기산화물의 피복층은, 도전성이 부여되어 있으면 되고, 무기입자를 은 등의 금속재료로 피복한 것일 수도 있고, 산화주석에 안티몬을 도프, 산화인듐에 주석을 도프하는 등, 도전성의 피복층을 마련할 수도 있다. 무기입자의 형상으로는 무정형, 구상, 인편상, 침상 등을 들 수 있다.

본 발명의 접착제에 있어서, (B)성분의 함유량은, (A)성분의 고형분을 기준으로 하여 0체적%보다 크고, 또한 0.1체적% 미만이며, 바람직하게는 0.001~0.08체적%, 보다 바람직하게는 0.01~0.05체적%의 범위이다. (B)성분의 함유량이 0.1체적% 이상이 되면, 본 발명의 접착제의 고투명성이 손상되어, 전광선투과율의 저하 및 헤이즈값의 상승을 초래하기 때문에, 고투명한 경화물로 할 수 없다. 나아가, 광반도체 소자로부터의 광취출효율을 저하시키는 원인이 된다.

[(C)기타 성분]

조성물의 투명성을 더욱 유지하고, 경화물의 착색, 산화열화 등의 발생을 억제하기 위하여, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 등의 종래 공지의 산화방지제를 본 발명의 접착제에 배합할 수 있다. 또한, 광열화에 대한 저항성을 부여하기 위하여, 힌더드아민계 안정제 등의 광안정제를 본 발명의 접착제에 배합할 수도 있다.

본 발명의 접착제의 강도를 향상시키고, 틱소성(チクソ性)을 부여하기 위하여, 추가로, 흄드실리카, 나노알루미나 등의 무기질충전제를 배합할 수도 있다. 필요에 따라, 본 발명의 접착제에, 염료, 안료, 난연제 등을 배합할 수도 있다.

또한, 작업성을 개선하는 목적으로 용제 등을 첨가하여 사용하는 것도 가능하다. 용제의 종류는 특별히 제한되는 것이 아니고, 경화 전의 수지 조성물을 용해하고, 도전성 입자를 양호하게 분산시키고, 균일한 다이본드재 혹은 접착제 등을 제공할 수 있는 용제를 사용할 수 있다. 이 용제의 배합비율은 다이본드재 등을 사용하는 작업조건, 환경, 사용시간 등에 따라 적당히 조정하면 된다. 용제는 2종 이상을 병용할 수도 있다. 이러한 용제로는, 부틸카르비톨아세테이트, 카르비톨아세테이트, 메틸에틸케톤, α-테르피네올, 및 셀로솔브아세테이트 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 접착제는, 그 접착성을 향상시키기 위한 접착부여제를 함유할 수도 있다. 이 접착부여제로는, 실란커플링제나 그 가수분해축합물 등이 예시된다. 실란커플링제로는, 에폭시기함유 실란커플링제, (메트)아크릴기함유 실란커플링제, 이소시아네이트기함유 실란커플링제, 이소시아누레이트기함유 실란커플링제, 아미노기함유 실란커플링제, 메르캅토기함유 실란커플링제 등 공지의 것이 예시되고, (A)성분의 합계 100질량부에 대하여 바람직하게는 0.1~20질량부, 보다 바람직하게는 0.3~10질량부 이용할 수 있다.

본 발명의 접착제는, 상기 각 성분을, 공지의 혼합방법, 예를 들어, 믹서, 롤 등을 이용하여 혼합함으로써 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 접착제는, 회전점도계, 예를 들어, E형 점도계를 이용하여 25℃에서 측정한 점도가 바람직하게는 10~1,000,000mPa·s, 보다 바람직하게는 100~1,000,000mPa·s, 특히 바람직하게는 100~40,000mPa·s이다.

본 발명의 접착제는, 열에 의한 경화, 활성 에너지선에 의한 경화 등, 공지의 경화방법에 의해 경화시킬 수 있다. 구체적으로는, (A)성분에 열경화성 수지를 이용한 경우, 통상 80~200℃, 바람직하게는 100~160℃에서 가열함으로써, 이 접착제를 경화시킬 수 있다. 가열시간은, 0.5분~5시간 정도, 특히 1분~3시간 정도이면 된다. 상기 경화방법은, 작업조건, 생산성, 발광소자 및 광체내열성과의 밸런스로부터 적당히 선정할 수 있다.

본 발명의 접착제는, 수직형 LED 칩을 패키지에 고정하기 위하여 호적하게 이용할 수 있다. 또한, 기타 발광다이오드(LED), 유기전계발광소자(유기EL), 레이저다이오드, 및 LED 어레이 등의 광반도체 소자에도 호적하게 이용할 수 있다.

나아가 본 발명에서는, 상기 접착제로 이루어지고, 반도체 소자를 배선판에 도전접속하기 위하여 사용할 수 있는 다이본드재를 제공한다.

본 발명의 접착제는, 고투명이며, 또한 접착강도 및 작업성이 우수하고, 내열성 및 내광성이 우수한 경화물을 부여할 수 있다. 따라서, 상기 접착제로 이루어진 다이본드재이면, LED 칩을 배선판에 탑재하기 위한 접착제로서 광의 취출효율을 손상시키는 일 없이 호적하게 이용할 수 있다.

나아가, 본 발명의 다이본드재를 경화하여 얻어지는 경화물은 BLT가 5μm 이하인 경우에 있어서 사용되는 것이 바람직하다. BLT는 도전접속을 행하는 부재간의 거리를 의미하고, 도전성 경화물층의 두께로 이해할 수 있다. BLT가 5μm 이하이면, (B)성분의 도전성 입자가 극미량만 첨가된 경우에도, 부재간을 유효하게 전기적으로 접속할 수 있다. 상기 도전성 입자의 함유량이 적으면, 보다 고투명한 경화물을 얻을 수 있고, 또한, 경제적으로도 유용하다. BLT는 작은 값을 취하는 편이, 전극간 거리가 좁아지므로 바람직하다. 나아가, BLT는 작은 값을 취하는 편이, 열저항이 저감되는 점에서, 광반도체 소자의 발광에 의해 발해진 열의 방열에도 유리하다.

다이본드재를 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 스핀코팅, 인쇄, 및 압축성형 등을 들 수 있다. 다이본드재의 두께는 적당히 선택하면 되고, 통상 5~50μm, 특히 10~30μm이다. 예를 들어, 디스펜스장치를 이용하여 23℃의 온도, 0.5~5kgf/cm²의 압력으로 토출함으로써 용이하게 도포할 수 있다. 또한, 스탬핑장치를 이용함으로써, 소정량의 다이본드재를 기판에 전사함으로써도 용이하게 할 수 있다.

광반도체 소자의 탑재방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 다이본더를 들 수 있다. 다이본드재의 두께를 결정하는 요소는, 상기 서술한 다이본드재의 점도에 더하여, 광반도체 소자의 압착하중, 압착시간, 압착온도를 들 수 있다. 이들 조건은, 광반도체 소자의 외형형상, 목적으로 하는 다이본드재 두께에 따라 적당히 선택하면 되고, 압착하중은 일반적으로 1gf 이상 1kgf 이하이다. 바람직하게는 10gf 이상 100gf 이하이다. 1gf 이상의 압착하중이면, 다이본드재를 충분히 압착할 수 있다. 또한 1kgf 이하의 압착하중을 이용하면, 광반도체 소자표면의 발광층에 데미지를 부여하는 일이 없다. 압착시간은 공정의 생산성과의 균형으로 적당히 선택하면 되고, 일반적으로 0msec 초과 1sec 이하이다. 바람직하게는 1msec 이상 30msec이다. 1sec 이하이면 생산성의 점에서 바람직하다. 압착온도는 특별히 제한은 없고, 다이본드재의 사용온도범위에 따르면 되나, 일반적으로 15℃ 이상 100℃ 이하이면 바람직하다. 다이본더의 압착스테이지에 가온설비가 없는 경우는 실온 부근에서의 온도대에서 사용하면 된다. 15℃ 이상이면, 다이본드재의 점도가 과도하게 높아지지 않으므로 충분히 압착할 수 있다. 100℃ 이하이면, 다이본드재의 경화가 시작되는 일이 없으므로, 목적으로 하는 다이본드재의 두께에 도달할 수 있다.

나아가 본 발명에서는, 상기 본 발명의 접착제를 이용하고, BLT를 5μm 이하로 하여 광반도체 소자와 기판을 도전접속하는 것을 특징으로 하는 도전접속방법을 제공한다. 이러한 도전접속방법이면, 광반도체 소자와 기판의 도전접속을 확실히 달성할 수 있다.

나아가 본 발명에서는, 상기 본 발명의 도전접속방법에 의해 광반도체 소자와 기판이 도전접속된 것을 특징으로 하는 광반도체 장치를 제공한다. 본 발명의 광반도체 장치는, 본 발명의 도전접속방법에 의해 얻어진 것이므로, 광취출효율이 높고, 내열성 및 내광성을 갖는 것이 되며, 도전접속이 확실히 달성된 것이 된다.

이하, 본 발명의 광반도체 장치의 일 태양에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 접착제로 이루어진 다이본드재를 이용하여 광반도체 소자와 기판이 도전접속된 광반도체 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 이 광반도체 장치는, 광반도체 소자(4)의 하부전극과 제1 리드(2)를 다이본드재(1)에 의해, 전기적으로 접속하고, 광반도체 소자(4)의 상부전극과 제2 리드(3)를 와이어(5)에 의해 전기적으로 접속하고, 광반도체 소자(4)를 봉지재(6)로 봉지한 것이다.

도 1의 광반도체 장치의 제조방법(본 발명의 도전접속방법)으로는, 이하의 방법을 예시할 수 있다.

패키지기판 상의 제1 리드(2)에, 다이본드재(1)를 정량전사하고, 그 위에 광반도체 소자(4)를 탑재한다. 이어서 다이본드재(1)를 가열경화시키고, 광반도체 소자(4)의 하부전극과 제1 리드(2)를 전기적으로 접속한다. 이때, 본 발명의 도전접속방법에서는, BLT를 5μm 이하로 한다. BLT를 5μm 이하로 하는 방법으로는, 예를 들어, 조성물의 점도를 조정하는 방법, 조성물의 기판에 대한 도포량을 조절하는 방법, 광반도체 소자를 기판에 다이본드할 때의 압력을 제어하는 방법 등을 들 수 있다. 이어서, 광반도체 소자(4)가 탑재된 패키지기판을, 광반도체 소자(4)의 상부전극과 제2 리드(3)에 대하여 와이어(5)를 이용하여 전기적으로 접속하고, 광반도체 소자(4)가 탑재된 패키지기판을 얻는다. 이어서, 봉지재(6)를 정량도포하고, 봉지재(6)의 가열경화를 행한다.

본 발명의 접착제를 경화하여 얻어지는 경화물의 BLT가 5μm를 초과하면, (B)성분의 도전성 입자에 의한 전기적인 접속효과를 잃게 되어, 도전성의 경화물로서 이용할 수 없고, 반도체 소자와 기판을 도전접속할 수 있다. 이 경우, (B)성분의 함유량을 (A)성분의 고형분을 기준으로 하여 0.1체적% 이상으로 하면 도전성은 회복되나, 전광선투과율의 저하, 및 헤이즈값의 상승을 초래하므로, 고투명한 경화물로 할 수 없다. 나아가, 열저항의 증대의 원인이 되므로, 바람직하지 않다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 나타내어, 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 하기의 예에 있어서, 각 성분의 평균조성을 나타내는 기호는 이하와 같은 단위를 나타낸다.

M^H: (CH₃)₂HSiO_{1 /2}

M: (CH₃)₃SiO_{1 /2}

M^Vi: (CH₂=CH)(CH₃)₂SiO_{1 /2}

D^H: (CH₃)HSiO_{2 /2}

D^φ: (C₆H₆)₂SiO_{2 /2}

D: (CH₃)₂SiO_{2 /2}

T^φ: (C₆H₆)₂SiO_{3 /2}

Q: SiO_{4 /2}

[(A)성분]

[조제예 1]

((A-1)성분)평균조성식: M^ViD₄₀M^Vi의 실리콘오일 35질량부,

((A-2)성분)M단위와 M^Vi단위와 Q단위로 구성되고, M^Vi단위에 대한 M단위의 몰비가 6.25이며, Q단위에 대한 M단위와 M^Vi단위의 합계의 몰비가 0.8인 실리콘레진 65질량부,

((A-3)성분)평균구조식: MD^H ₈₀M으로 표시되는 메틸하이드로젠실록산 8질량부,

((A-4)성분)염화백금산/1,3-디비닐테트라메틸디실록산착체를 백금원자함유량으로서 1질량% 함유하는 톨루엔용액 0.06질량부,

에티닐시클로헥산올 0.05질량부, 및

γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 3질량부

를 교반, 혼합하여 실리콘 조성물(I)을 조제하였다.

[조제예 2]

((A-1)성분)평균조성식: M^Vi ₂D^φ _2.8의 실리콘오일: 31질량부,

((A-2')성분)평균조성식: T^φ _0.75M^Vi _{0 .25}로 표시되는 분지쇄상 오르가노폴리실록산[성상=고체(25℃), 표준폴리스티렌환산의 중량평균분자량=1600] 59질량부,

((A-3)성분)평균조성식: M^HD^H ₂D^φ ₂M^H로 표시되는 메틸하이드로젠실록산: 6.4질량부,

((A-4)성분)염화백금산/1,3-디비닐테트라메틸디실록산착체를 백금원자함유량으로서 1질량% 함유하는 톨루엔용액 0.06질량부,

에티닐시클로헥산올 0.05질량부, 및

γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 3질량부

를 교반, 혼합하여 실리콘 조성물(II)을 조제하였다.

[조제예 3]

((A-1)성분)평균조성식: M^ViD₃₀₀M^Vi의 실리콘오일 35질량부,

((A-2)성분)M단위와 M^Vi단위와 Q단위로 구성되고, M^Vi단위에 대한 M단위의 몰비가 6.25이며, Q단위에 대한 M단위와 M^Vi단위의 합계의 몰비가 0.8인 실리콘레진 65질량부,

((A-3)성분)평균구조식: MD^H ₈₀M으로 표시되는 메틸하이드로젠실록산 8질량부,

((A-4)성분)염화백금산/1,3-디비닐테트라메틸디실록산착체를 백금원자함유량으로서 1질량% 함유하는 톨루엔용액 0.06질량부,

에티닐시클로헥산올 0.05질량부, 및

γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 3질량부

를 교반, 혼합하여 실리콘 조성물(III)을 조제하였다.

[기타 (A)성분]

실리콘 조성물(IV): 시판의 실리콘다이본드재, 제품명 KER-3000-M2(신에쯔화학공업사제)

에폭시 수지 조성물(V): 시판의 에폭시다이본드재, 제품명 DX-20C(헨켈사제)

실리콘 조성물(VI): 시판의 변성 실리콘다이본드재, 제품명 SCR-3400-S5(신에쯔화학공업사제)

[실시예 1~7]

(실시예 1)

(A)성분으로서 조제예 1에서 얻어진 실리콘 조성물(I) 100질량부, (B)성분의 도전성 입자로서 평균입경 0.02μm의 Sb 도프 SnO₂ 분말(ATO, 제품명 SN-100P, 이시하라산업사제) 0.1질량부(실리콘 조성물(I)의 고형분을 기준으로 하여 0.015체적%), 첨가재로서 연무상 실리카(제품명 레오시롤 DM-30S, 토쿠야마사제) 5질량부를 혼합하고, 다시 3본롤로 혼련처리를 행하고, 감압탈포하여 페이스트상의 조성물을 조제하였다.

(실시예 2)

(A)성분으로서 조제예 2에서 얻어진 실리콘 조성물(II) 100질량부, (B)성분의 도전성 입자로서 평균입경 0.02μm의 Sb 도프 SnO₂ 분말(ATO, 제품명 SN-100P, 이시하라산업사제) 0.1질량부(실리콘 조성물(II)의 고형분을 기준으로 하여 0.015체적%)를 혼합하고, 다시 3본롤로 혼련처리를 행하고, 감압탈포하여 페이스트상의 조성물을 조제하였다.

(실시예 3)

(A)성분으로서 상기 실리콘 조성물(IV) 100질량부, (B)성분의 도전성 입자로서 평균입경 0.02μm의 Sb 도프 SnO₂ 분말(ATO, 제품명 SN-100P, 이시하라산업사제) 0.1질량부(실리콘 조성물(IV)의 고형분을 기준으로 하여 0.015체적%)를 혼합하고, 다시 3본롤로 혼련처리를 행하고, 감압탈포하고, 희석제로서 자일렌을 5질량부 첨가하고 잘 혼합하여 페이스트상의 조성물을 조제하였다.

(실시예 4)

(A)성분으로서 상기 에폭시 수지 조성물(V) 100질량부, (B)성분의 도전성 입자로서 평균입경 0.05μm의 은분말(제품명 실베스트 C-34, 비중 10.5, 토쿠리키화학연구소사제) 0.01질량부(에폭시 수지 조성물(V)의 고형분을 기준으로 하여 0.001체적%)를 혼합하고, 다시 3본롤로 혼련처리를 행하고, 감압탈포하여 페이스트상의 조성물을 조제하였다.

(실시예 5)

(A)성분으로서 조제예 1에서 얻어진 실리콘 조성물(I) 100질량부, (B)성분의 도전성 입자로서 평균입경 0.35μm의 Sb 도프 SnO₂ 피복 실리카분말(제품명 ES-650E, 비중 4.1, 티탄공업사제) 0.1질량부(실리콘 조성물(I)의 고형분을 기준으로 하여 0.024체적%)를 혼합하고, 다시 3본롤로 혼련처리를 행하고, 감압탈포하여 페이스트상의 조성물을 조제하였다.

(실시예 6)

(A)성분으로서 조제예 1에서 얻어진 실리콘 조성물(I) 100질량부, (B)성분의 도전성 입자로서 평균입경 0.02μm의 Sb 도프 SnO₂ 분말(ATO, 제품명 SN-100P, 이시하라산업사제) 0.01질량부(실리콘 조성물(I)의 고형분을 기준으로 하여 0.0015체적%), 첨가재로서, 연무상 실리카(제품명 레오시롤 DM-30S, 토쿠야마사제) 5질량부를 혼합하고, 다시 3본롤로 혼련처리를 행하고, 감압탈포하여 페이스트상의 조성물을 조제하였다.

(실시예 7)

(A)성분으로서 상기 실리콘 조성물(VI) 100질량부, (B)성분의 도전성 입자로서 평균입경 0.05μm의 은분말(제품명 실베스트 C-34, 비중 10.5, 토쿠리키화학연구소사제) 0.01질량부(실리콘 조성물(VI)의 고형분을 기준으로 하여 0.001체적%)를 혼합하고, 다시 3본롤로 혼련처리를 행하고, 감압탈포하여 페이스트상의 조성물을 조제하였다.

[비교예 1~4]

(비교예 1)

(A)성분으로서 조제예 1에서 얻어진 실리콘 조성물(I) 100질량부, (B)성분의 도전성 입자로서 평균입경 0.02μm의 Sb 도프 SnO₂ 분말(ATO, 제품명 SN-100P, 이시하라산업사제) 1.0질량부(실리콘 조성물(I)의 고형분을 기준으로 하여 0.15체적%), 첨가재로서, 연무상 실리카(제품명 레오시롤 DM-30S, 토쿠야마사제) 5질량부를 혼합하고, 다시 3본롤로 혼련처리를 행하고, 감압탈포하여 페이스트상의 조성물을 조제하였다.

(비교예 2)

(A)성분으로서 조제예 3에서 얻어진 실리콘 조성물(III) 100질량부, (B)성분의 도전성 입자로서 평균입경 0.02μm의 Sb 도프 SnO₂ 분말(ATO, 제품명 SN-100P, 이시하라산업사제) 1질량부(실리콘 조성물(III)의 고형분을 기준으로 하여 0.15체적%), 첨가재로서, 연무상 실리카(제품명 레오시롤 DM-30S) 5질량부를 혼합하고, 다시 3본롤로 혼련처리를 행하고, 감압탈포하여 페이스트상의 조성물을 조제하였다.

(비교예 3)

(A)성분으로서 조제예 1에서 얻어진 실리콘 조성물(I) 100질량부, (B)성분의 도전성 입자로서 평균입경 6.9μm의 은분말(제품명 실베스트 TCG-7, 토쿠리키화학연구소사제) 0.1질량부(실리콘 조성물(I)의 고형분을 기준으로 하여 0.001체적%)를 혼합하고, 다시 3본롤로 혼련처리를 행하고, 감압탈포하여 페이스트상의 조성물을 조제하였다.

(비교예 4)

(A)성분으로서 상기 에폭시조성물(V) 100질량부, (B)성분의 도전성 입자로서 평균입경 6.9μm의 은분말(제품명 실베스트 TCG-7, 비중 10.5, 토쿠리키화학연구소사제) 310질량부(에폭시조성물(V)의 고형분을 기준으로 하여 29.5체적%)를 혼합하고, 다시 3본롤로 혼련처리를 행하고, 감압탈포하여 페이스트상의 조성물을 조제하였다.

실시예 1~7, 비교예 1~4의 조성물에 대하여, 이하의 모든 특성을 측정하였다. 결과를 표 1, 표 2에 나타낸다.

[헤이즈측정, 및 전광선투과율의 측정]

일본전색공업사제 헤이즈미터 NDH-5000SP를 이용하여 헤이즈측정, 및 전광선투과율의 측정을 행하였다.

상기의 조건으로 혼합한 시료를, 2mm 두께의 셀에 유입하고, 소정의 조건(실시예 1~3, 5~7, 비교예 1~3은 150℃ 1시간, 실시예 4 및 비교예 4는 170℃ 1시간)으로 가열경화를 행하여, 표면이 청정한 2mm 두께의 경화물을 얻고, 이것을 측정부에 세트하여 측정하였다. 3번의 측정에 있어서의 헤이즈값, 전광선투과율의 평균값을 구하였다.

[점도의 측정]

실시예 및 비교예에 나타낸 조성물로 이루어진 각 다이본드재의 점도를 E형 점도계(토우키산업주식회사제 RE80U)를 이용하여 25℃, 50rpm으로 측정하였다.

[광반도체 패키지의 제작]

LED용 패키지기판으로서, 광반도체 소자를 재치하는 오목부를 갖고, 그 바닥부에 은도금된 제1 리드와 제2 리드가 마련된 LED용 패키지기판[SMD5050(I-CHIUN PRECISION INDUSTRY CO.,사제, 수지부 PPA(폴리프탈아미드))], 광반도체 소자로서, 주발광피크가 450nm인 수직형 LED(SemiLEDs사제 EV-B35A)를, 각각 준비하였다.

다이본더(ASM사제 AD-830)를 이용하여, 패키지기판의 은도금된 제1 리드에, 실시예 및 비교예에 나타낸 접착제로 이루어진 각 다이본드재를 스탬핑에 의해 정량전사하고, 그 위에 광반도체 소자를 탑재하였다. 이때의 광반도체 소자의 탑재조건은, 압착시간 13msec, 압착하중 60gf이며, 가온장치를 이용하지 않고 실온 25℃의 환경에서 행하였다. 이어서 패키지기판을 오븐에 투입하여 각 다이본드재를 가열경화시키고(실시예 1~3, 5~7, 비교예 1~3은 150℃ 1시간, 실시예 4 및 비교예 4는 170℃ 1시간), 광반도체 소자의 하부전극과 제1 리드를 전기적으로 접속하였다. 이어서 와이어본더를 이용하여, 이 광반도체 소자가 탑재된 이 LED용 패키지기판을, 광반도체 소자의 상부전극과 제2 리드에 대하여 금와이어(다나카전자공업사제 FA 25μm)를 이용하여 전기적으로 접속하고, 광반도체 소자가 탑재된 LED용 패키지기판 각 1매(패키지수로 하여 120개)를 얻었다.

이어서, 상기에서 얻어진 광반도체 소자가 탑재된 LED용 패키지기판에 대하여, 디스펜스장치(무사시 엔지니어링제, SuperΣ CM II)를 이용하여, 실리콘봉지재(제품명 KER2500, 신에쯔화학공업주식회사제)를 정량도포하고, 150℃, 4시간동안 봉지재의 가열경화를 행하였다.

상기와 같이 하여, 다이본드재가 상이한 광반도체 패키지를 제작하고, 이하의 시험에 이용하였다.

[점등수의 확인]

상기의 방법으로 얻어진 봉지재가 충전된 광반도체 패키지 전체수(120개)의 점등검사를 행하고(인가전류IF=20mA), 점등한 광반도체 장치의 수를 세었다.

[BLT의 측정]

상기의 방법으로 얻어진 봉지재가 충전된 광반도체 패키지를, 시판의 실온 경화형 에폭시 수지로 매포하고, 광반도체 소자의 직하가 관찰되도록 절단, 연마하여, BLT가 관찰가능한 시료를 제작하였다. 얻어진 시료를 레이저현미경(주식회사키엔스제 VK-8700)으로 관찰하고, 광반도체 소자-기판간의 거리를 3점 측정하여, 평균값을 구하였다.

[전광속의 측정]

상기의 방법으로 얻어진 봉지재가 충전된 광반도체 패키지 10개를, 전광속측정시스템 HM-9100(오츠카전자(주)제)을 이용하고, 전광속값(Lm)을 측정하여(인가전류IF=350mA), 평균값을 구하였다.

[고온점등시험]

상기의 방법으로 얻어진 봉지재가 충전된 광반도체 패키지 중 10개를, 고온하(85℃)에서, 350mA통전, 1000시간 점등한 후, 시험후의 샘플의 통전시험을 행하고, 점등한 시험편수/총시험편수를 세었다.

얻어진 결과를 표 1, 표 2에 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족시키는 접착제로 이루어진 다이본드재를 이용한 실시예 1~실시예 7에서는, 모두, (B)성분으로서 평균입경이 1μm 이하인 도전성 입자를 함유하고, 상기 (B)도전성 입자의 함유량이, (A)성분의 고형분을 기준으로 하여 0체적%보다 크고 0.1체적% 미만인 범위로서, 고투명이므로 2mm 두께의 경화물로 했을 때의 전광선투과율이 70% 이상, 또한 헤이즈값이 60% 이하이며, 나아가 BLT가 5μm 이하이므로, 모든 패키지에서 점등가능하며 전광속값도 높은 값을 나타내었다. 즉, 밝은 패키지였다. 또한, 고온통전시험(고온점등시험)에서도 다이본드재에 외관의 변화는 없고, 모든 패키지에서 점등가능하였다. 이들 결과로부터, 본 발명의 도전접속방법이면, 광의 취출효율이 높고, 신뢰성이 높은 광반도체 디바이스를 제조할 수 있는 것을 알 수 있었다.

한편, 표 2에 나타낸 바와 같이, (B)성분이 (A)성분의 고형분을 기준으로 하여 0.1체적% 이상이며, 본 발명의 범위를 만족시키지 않는 접착제를 이용한 비교예 1, 2에서는, 투명성이 불충분하여, 전광속값이 높은 패키지는 얻지 못하였다.

(B)성분의 평균입경이 1μm 이상이며, 본 발명의 범위를 만족시키지 않는 조성물인 비교예 3에서는, 투명성은 얻어졌으나, BLT가 5μm를 초과하므로 도전성이 뒤떨어지고, 120개의 패키지 중, 불점등의 패키지가 발생하였다. 또한, 고온점등시험에 있어서의 내구성도 뒤떨어지는 것이었다.

일반적인, 투명성을 갖지 않는 도전성 수지 조성물을 이용한 비교예 4는, (B)성분의 평균입경 및 첨가량이 본 발명의 범위로부터 벗어나 있어, 전광속값이 높은 패키지는 얻지 못하였다.

또한, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (6)

1. 접착제로서
   (A)실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 에폭시 수지, 및 변성 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 경화성 수지 조성물과,
   (B)평균입경이 1μm 이하인 도전성 입자
   를 함유하는 것이며,
   상기 (B)성분의 함유량이, 상기 (A)성분의 고형분을 기준으로 하여 0체적%보다 크고, 또한 0.1체적% 미만인 범위이며,
   상기 접착제를 경화하여 얻어지는 2mm 두께의 경화물의 전광선투과율이 70% 이상이며, 또한 헤이즈값이 60% 이하인 것을 특징으로 하는 접착제.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 경화성 수지 조성물(A)이,
   (A-1)한 분자 중에 2개 이상의 지방족 불포화결합을 갖는 직쇄상 오르가노폴리실록산,
   (A-2)한 분자 중에 2개 이상의 지방족 불포화결합을 갖고, 수지 구조를 갖는 오르가노폴리실록산,
   (A-3)한 분자 중에 규소원자결합수소원자를 2개 이상 갖는 오르가노하이드로젠폴리실록산, 및
   (A-4)백금족 금속계 촉매
   로 이루어진 열경화성 실리콘 조성물인 것을 특징으로 하는 접착제.
   
3. 제1항 또는 제2항에 기재된 접착제로 이루어진 것을 특징으로 하는 다이본드재.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 다이본드재를 경화하여 얻어지는 경화물은 BLT(Bond line thickness)가 5μm 이하인 경우에 있어서 사용되는 것을 특징으로 하는 다이본드재.
   
5. 제1항 또는 제2항에 기재된 접착제를 이용하고, BLT를 5μm 이하로 하여 광반도체 소자와 기판을 도전접속하는 것을 특징으로 하는 도전접속방법.
   
6. 제5항에 기재된 도전접속방법에 의해 광반도체 소자와 기판이 도전접속된 것을 특징으로 하는 광반도체 장치.

Images