TW202104376A - 晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，及使用該組成物之晶圓級光半導體裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於謀求：提高晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物的硬化物之耐熱性、耐光性，同時實現低線膨脹率化、高硬度化，提高經前述硬化物所密封的晶圓級光半導體裝置之機械可靠性。 本發明之解決手段為一種晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，其係以特定量含有(A-1)具有分支構造之有機聚矽氧烷、(A-2)直鏈狀之有機聚矽氧烷、(A-3)有機氫聚矽氧烷、(A-4)鉑族金屬系觸媒及(B)平均粒徑(D50 )為4～50μm之熔融二氧化矽，(A-1)～(A-4)成分係於未硬化之狀態下顯示特定範圍之折射率。

Description

晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，及使用該組成物之晶圓級光半導體裝置
本發明關於晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物及使用該組成物之晶圓級光半導體裝置。
LED等之光半導體元件由於具有電力消耗量少之優異特性，近年來對於室外照明用途或汽車用途之應用係增加。另一方面，LED等的光半導體裝置成為被使用於室外照明用途或汽車用途之後，由於暴露在外部氣體中，有因大氣中的硫氧化物，亦即SOx，而用於提高光反射性而設置的鍍銀、銀電極等硫化藉此變黑色之問題。具有高反射率的鍍銀、銀電極等變黑色者，係意味光反射率顯著地降低，直接關係到來自光半導體裝置的光取出效率之降低。因此，鍍銀、銀電極的保護，即作為光半導體裝置全體的耐硫化性之確保，係變得越來越重要。
於如此之中，以往一般所使用的在將金屬加工而成的引線框架基板上設有反射器之封裝，係為了提高基板表面的光反射率，通常於引線框架表面施有鍍銀者，留下如何賦予鍍銀的防硫化作為課題，仍然在摸索有效的解決對策，造成開發期間、開發成本之增大。
專利文獻1中提案：作為於封裝的小型化時減少構件的種類且容易製造之半導體發光裝置及其製造方法，係於LED裝置中，具備具有藍寶石基板與突起電極之LED元件，於藍寶石基板之上面配置螢光體薄片，以接著層接著螢光體薄片與藍寶石基板，LED元件之側部係被白色反射構件所覆蓋，LED元件的突起電極成為對於母基板的連接電極之構造。然而，構成構件件數多，製程繁雜，製造成本、生產性等工業的課題多。
於如此的狀況之中，本發明者們係如專利文獻2～4所揭示，提供晶圓級光半導體裝置用構件之製造方法、使用以該製造方法製造的晶圓級光半導體裝置用構件之光半導體裝置之製造方法、及以該製造方法製造的光半導體裝置，其係能大幅減少構件的種類，不需要鍍銀的防硫化用的特別保護，亦耐得住高輸出的光半導體元件之驅動，且製品的尺寸精度高，發光色的不均或偏差少，可以低成本容易地製造製造後的製品特性之管理為容易光半導體裝置。
另一方面，於前述發明中使用的樹脂組成物中，發生將其成型而成的晶圓級光半導體構件之翹曲，或作為光半導體裝置驅動時的樹脂硬化物之熱膨脹所伴隨的PKG之伸縮所致之光半導體之剝離･脫落等之課題。再者，以進一步減少構成構件數量為目的，僅以光半導體元件與熱硬化性樹脂得到薄型的晶圓級光半導體之期望係升高。另一方面，因來自更高亮度化的光半導體元件之發熱量的增加，驅動時的光半導體元件之表面溫度係被估算到達150℃。再者，來自光半導體元件的發光之光的波長係位移至短波長側450nm到400nm，變成發出能量更強的光。於如此的狀況之中，為了進行晶圓級光半導體裝置之特性改良、長壽命化，尤其重要的是熱硬化性樹脂的耐熱性、耐光性、低線膨脹率及硬度之確保，以往的熱硬化性樹脂係得不到能滿足此等特性者。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2012-227470號公報 [專利文獻2] 日本特開2015-216206號公報 [專利文獻3] 日本特開2015-216192號公報 [專利文獻4] 日本特開2015-216197號公報
[發明所欲解決的課題]
本發明係為了解決上述問題而完成者，目的在於提供適合於晶圓級光半導體裝置之樹脂組成物。具體而言，目的在於謀求提高晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物之硬化物的耐熱性、耐光性，同時實現低線膨脹率化、高硬度化，提高經前述硬化物所密封的晶圓級光半導體裝置之機械可靠性。 [解決課題的手段]
為了達成上述課題，於本發明中提供一種晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，其係含有下述(A-1)～(A-4)成分及(B)成分之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，其特徵為： (A-1)在1分子中具有2個以上脂肪族不飽和鍵，且具有分支構造之有機聚矽氧烷， (A-2)在1分子中具有2個以上脂肪族不飽和鍵，且為直鏈狀之有機聚矽氧烷， (A-3)在1分子中具有2個以上鍵結矽原子的氫原子之有機氫聚矽氧烷， (A-4)鉑族金屬系觸媒， (B)平均粒徑(D50 )為4～50μm之熔融二氧化矽， 相對於(A-1)成分及(A-2)成分，(A-1)成分之含有比例為0.1～50質量%， 相對於(A-1)成分及(A-2)成分所含有的脂肪族不飽和鍵1莫耳，(A-3)成分所含的鍵結矽原子的氫原子之莫耳數為0.8～4.0莫耳， 相對於(A-1)～(A-3)成分之合計質量，(A-4)成分之含有比例以鉑金屬元素換算為0.1～1,000ppm， 相對於(A-1)～(A-4)成分100質量份，(B)成分之含量為200～1,000質量份， (A-1)～(A-4)成分係於未硬化之狀態下，以 JIS K 0062:1999中記載之方法，藉由阿貝折射率計所測定之在25℃的折射率為1.40以上且未達1.50之範圍。 此晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物係給予能提高耐熱性、耐光性，同時實現低線膨脹率化、高硬度化之硬化物。
前述(A-1)～(A-4)成分的硬化物之以 JIS K 6253-3:2012中記載之方法，使用A型硬度計所測定的硬度較佳為20以上80以下。 若使用前述A型硬度計所測定的硬度為前述範圍，則將該晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物成型為晶圓級光半導體裝置用構件時，不易發生翹曲，在切割加工時變得不易發生加工面的毛邊。
該晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，較佳：包含前述(A-1)～(A-4)成分及(B)成分的硬化物之以JIS K 6253-3:2012中記載之方法，使用D型硬度計所測定的硬度為30以上70以下，再者給予以JIS K 7197:1991中記載之方法，藉由TMA所求出的α2區域之線膨脹率為100ppm以下之硬化物。 若使用前述D型硬度計所測定的硬度為前述範圍，則將晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物成型為晶圓級光半導體裝置用構件時，可得到充分的構件強度，由於沒有發生在安裝步驟中破損等問題之虞而較宜。 又，若前述線膨脹率為前述範圍，則由於變得不易發生使採用該晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物的晶圓級光半導體裝置動作時之重複點燈･熄燈動作中的熱衝擊所致的剝離或樹脂龜裂等，因此前述裝置容易成為長期可靠性優異者。
再者，本發明提供經前述晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物之硬化物所密封的晶圓級光半導體裝置。 該晶圓級光半導體裝置係機械可靠性高。 [發明的效果]
使本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物硬化所得之硬化物係適合作為晶圓級光半導體裝置之密封材。具體而言，本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物係給予能提高耐熱性、耐光性，同時實現低線膨脹率化、高硬度化之硬化物。又，經前述硬化物所密封的本發明之晶圓級光半導體裝置係可謀求其機械可靠性的提升。
[實施發明的形態]
如上述，要求開發出一種晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，給予能提高耐熱性、耐光性，同時實現低線膨脹率化、高硬度化之硬化物。
本發明者們對於上述課題重複專心致力的檢討，結果發現：含有具有脂肪族不飽和鍵的2種類之有機聚矽氧烷、有機氫聚矽氧烷、鉑族金屬系觸媒及特定的熔融二氧化矽，前述有機聚矽氧烷、有機氫聚矽氧烷及鉑族金屬系觸媒係於未硬化之狀態下顯示特定範圍之折射率的晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，使其硬化而得之硬化物係適合作為晶圓級光半導體裝置的密封材，而完成本發明。
即，本發明係一種晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，其係含有下述(A-1)～(A-4)成分及(B)成分之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，其中： (A-1)在1分子中具有2個以上脂肪族不飽和鍵，且具有分支構造之有機聚矽氧烷， (A-2)在1分子中具有2個以上脂肪族不飽和鍵，且為直鏈狀之有機聚矽氧烷， (A-3)在1分子中具有2個以上鍵結矽原子的氫原子之有機氫聚矽氧烷、 (A-4)鉑族金屬系觸媒， (B)平均粒徑(D50 )為4～50μm之熔融二氧化矽， 相對於(A-1)成分及(A-2)成分，(A-1)成分之含有比例為0.1～50質量%， 相對於(A-1)成分及(A-2)成分所含有的脂肪族不飽和鍵1莫耳，(A-3)成分所含的鍵結矽原子的氫原子之莫耳數為0.8～4.0莫耳， 相對於(A-1)～(A-3)成分之合計質量，(A-4)成分之含有比例以鉑金屬元素換算為0.1～1,000ppm， 相對於(A-1)～(A-4)成分100質量份，(B)成分之含量為200～1,000質量份， (A-1)～(A-4)成分係於未硬化之狀態下，以 JIS K 0062:1999中記載之方法，藉由阿貝折射率計所測定之在25℃的折射率為1.40以上且未達1.50之範圍。
再者，本發明係經本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物的硬化物所密封之晶圓級光半導體裝置。
以下，詳細地說明本發明，惟本發明不被此等所限定。 [晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物] 本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物含有包含上述(A-1)～(A-4)成分之(A)熱硬化性有機聚矽氧烷樹脂組成物(以下有稱為(A)成分的情形)。本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物係在室溫(25℃)可為液體，也可為固體，從提高晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物對於狹窄部的填充性之觀點來看，較佳為在室溫(25℃)為液狀之材料，以JIS K 7117-1:1999記載之方法，藉由圓錐-平板型(錐板型)黏度計所測定之在25℃的黏度更佳為1～1,000 Pa･s之範圍。
前述晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物係為了支撐晶圓級光半導體裝置用構件及切割加工後的光半導體裝置，較佳為在硬化後變成硬質。特別是，從切割加工的容易度、成為晶圓級光半導體裝置中的硬化物時之強度的觀點來看，前述晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物係硬化後之以JIS K 6253-3：2012中記載之方法，使用D型硬度計所測定的硬度較佳為30以上70以下，更佳為50以上70以下。若使用前述D型硬度計所測定的硬度為30以上，則在將晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物成型為晶圓級光半導體裝置用構件時，得到充分的構件強度，沒有發生在安裝步驟中破損等問題之虞而較宜。再者，前述硬化物之以JIS K 7197:1991記載之方法，藉由TMA所求的α2區域之線膨脹率較佳為100ppm以下。若前述α2區域之線膨脹率為100ppm以下，則在使採用晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物所製造的晶圓級光半導體裝置動作時，重複點燈･熄燈動作中的熱衝擊所致的剝離或樹脂龜裂等係不易發生在晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物的硬化物中，晶圓級光半導體裝置成為長期可靠性優異者。
本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物係含有(A)成分與(B)平均粒徑(D50 )為4～50μm的熔融二氧化矽之樹脂組成物。以下，詳述各成分。
[(A)熱硬化性有機聚矽氧烷樹脂組成物] (A)成分係在(A)成分為未硬化之狀態下，以 JIS K 0062:1999中記載之方法，藉由阿貝折射率計所測定之在25℃的折射率為1.40以上且未達1.50之範圍。前述折射率較佳為1.42以上1.48以下。若(A)成分之折射率未達1.40，則對於使用包含(A)成分的晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物所製造的晶圓級光半導體進行通電時，對於來自LED元件的發熱，晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物之硬化物的耐熱變色性或耐龜裂性差，再者由於與後述的(B)成分之折射率差變大，故無法得到適當的光之散射，LED裝置的光取出效率變低。若(A)成分之折射率為1.50以上，則對於使用包含(A)成分的晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物的晶圓級光半導體進行通電時，對於來自LED元件的發熱，晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物的硬化物之耐熱變色性或耐龜裂性差，在通電試驗後等發生黃變等不良狀況。再者由於與後述的(B)成分之折射率差變大，光的散射變強，LED裝置的光取出效率變差。
又，(A)成分單獨加熱硬化時之以 JIS K 6253-3:2012中記載之方法，使用A型硬度計所測定的硬度較佳成為20以上80以下之範圍，更佳成為30以上50以下。(A)成分具有作為後述的(B)成分之熔融二氧化矽的黏結劑之作用，(A)成分之硬化物的硬度係A型為20以上者，係在將本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物成型為晶圓級光半導體裝置用構件時，由於不易發生翹曲，在切割加工時變得不易發生加工面的毛邊而較宜。(A)成分的硬化物的硬度係A型為80以下者，係於晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物的硬化物中，變得不易發生：α2區域之線膨脹率成為容易超過100ppm，再者，作為採用晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物所製造的晶圓級光半導體裝置使其動作時之重複點燈･熄燈動作中的晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物的硬化物之熱衝擊所致的剝離或樹脂龜裂等，因此晶圓級光半導體裝置成為長期可靠性優者故較宜。
前述(A)成分係以JIS K 7117-1:1999中記載之方法，藉由圓錐-平板型黏度計所測定之在25℃的黏度較佳為10mPa･s以上10,000mPa･s以下，更佳為50mPa･s以上5,000Pa･s以下，尤佳為100mPa･s以上3,000mPa･s以下。若前述黏度為10mPa･s以上，則在製造晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物之際，可使後述的(B)成分之熔融二氧化矽不被到其比重之影響，而良好地分散。前述黏度為10,000mPa･s以下者，係使形成密封材用的晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物之黏度不會變得過高，沒有發生以下之虞故較佳：塗佈步驟中的不良狀況，具體而言係塗佈高黏度液體時的流動速度降低所致的作業性之降低，晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物之拉絲所致的塗佈量之偏差，及裝置的污染等。
(A)成分包含下述(A-1)～(A-4)成分： (A-1)在1分子中具有2個以上脂肪族不飽和鍵，且具有分支構造之有機聚矽氧烷， (A-2)在1分子中具有2個以上脂肪族不飽和鍵，且為直鏈狀之有機聚矽氧烷， (A-3)在1分子中具有2個以上鍵結矽原子的氫原子之有機氫聚矽氧烷， (A-4)鉑族金屬系觸媒， 相對於(A-1)成分及(A-2)成分，(A-1)成分之含有比例為0.1～50質量%，相對於(A-1)成分及(A-2)成分所含有的脂肪族不飽和鍵1莫耳，(A-3)成分所含的鍵結矽原子的氫原子之莫耳數為0.8～4.0莫耳。再者，相對於(A-1)～(A-3)成分之合計質量，(A-4)成分之含有比例以鉑金屬元素換算為0.1～1,000ppm。以下，詳述各成分。
[(A-1)具有分支構造之有機聚矽氧烷] (A-1)成分之在1分子中具有2個以上脂肪族不飽和基，且具有分支構造之有機聚矽氧烷，係預先被三次元交聯，具有三次元網狀構造。該有機聚矽氧烷較佳為由R1 3 SiO1/2 單位與SiO4/2 單位所成，更佳可包含R1 SiO3/2 單位及R1 2 SiO2/2 單位之至少1種。即，基本上由R1 3 SiO1/2 單位與SiO4/2 單位所成。此處，R1 獨立地係取代或非取代之碳原子數1～10的1價烴基，該有機聚矽氧烷係在1分子中具有2個以上、較佳2～10個的脂肪族不飽和鍵。
此時，作為R1 的1價烴基，較佳為碳原子數1～10，特佳為1～6者，具體而言，可舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、新戊基、己基、辛基、壬基、癸基等之烷基；環己基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等之芳基；苄基、苯基乙基、苯基丙基等之芳烷基；乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、辛烯基等之烯基；環己烯基；及此等烴基之氫原子的一部分或全部經氟、溴、氯等鹵素原子、氰基等所取代者，例如氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基等之鹵素取代烷基或氰基乙基等。
又，此有機聚矽氧烷係藉由以聚苯乙烯為基準的凝膠滲透層析術(GPC)所測定的重量平均分子量宜為500～10,000之範圍。再者，本發明中的前述GPC之測定條件係如以下。 [GPC之測定條件] 展開溶劑：THF 流量：1mL/min 檢測器：示差折射率檢測器(RI) 管柱：TSKgel GMH(7.8mmI.D.×30cm×1) TSKgel G4000H(7.8mmI.D.×30cm×1) TSKgel G2000H(7.8mmI.D.×30cm×2) (皆東曹公司製) 管柱溫度：40℃ 試料注入量：10μL(濃度0.5質量%的THF溶液)
(A-1)成分之有機聚矽氧烷係在「具有分支構造」之點，與後述(A-2)成分的直鏈狀之有機聚矽氧烷不同。本發明中，(A-1)成分之有機聚矽氧烷為「具有分支構造」者，係意指該有機聚矽氧烷樹脂中的全部矽氧烷單位之5莫耳%以上，較佳為10莫耳%以上，尤佳為15～75莫耳%，尤更佳為25～50莫耳%係由SiO4/2 單位(QB單位)所構成。此單位係具有使分子的矽氧烷骨架成為三次元網狀構造即分支構造之作用。
作為(A-1)成分的具有分支構造之有機聚矽氧烷，較佳為由SiO4/2 單位、R2 n R3 p SiO1/2 單位(MB1單位)及R2 q R3 r SiO1/2 單位(MB2單位)所成之有機聚矽氧烷(此處，R2 係乙烯基或烯丙基，R3 係不含脂肪族不飽和鍵之碳數1～10的1價烴基，n為2或3，p為0或1，處於n+p=3之關係，q為0或1，r為2或3，處於q+r=3之關係)。
再者，作為R3 之不含脂肪族不飽和鍵的1價烴基，可例示甲基、乙基、丙基、丁基等之烷基；環己基、環戊基等之環烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基等之芳基；苄基、苯基乙基等之芳烷基；氯甲基、氯丙基、氯環己基等之鹵化烴基等。 此處，將QB單位之莫耳數當作q，將MB1單位之莫耳數當作m1，將MB2單位之莫耳數當作m2時，較佳為滿足以下之關係式(I)及(II)： (m1+m2)/q=0.3～3，尤其0.7～1      (I) m2/q=0.01～1，尤其0.07～0.15       (II)
如此具有分支構造之有機聚矽氧烷之合成，係可將成為各自的單位源之化合物以生成單位成為所要的比例之方式組合，例如藉由在酸之存在下進行共水解而容易地進行。 此處，作為前述QB單位源，可例示矽酸鈉、矽酸烷酯、聚矽酸烷酯、四氯化矽等。 又，作為MB1單位源，可例示下述之化合物。
Figure 02_image001
再者，作為MB2單位源，可例示下述之化合物。
Figure 02_image003
此(A-1)成分的具有分支構造之有機聚矽氧烷係為了調整所得之硬化物的硬度而摻合者，相對於(A-1)成分及下述(A-2)成分，(A-1)成分之含有比例為0.1～50質量%，較佳為1～30質量%。若前述含有比例為該範圍內，則將晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物硬化而得之硬化物的硬度係作為晶圓級光半導體裝置用的較佳範圍內。
[(A-2)直鏈狀有機聚矽氧烷] 本發明之(A-2)成分係在1分子中具有2個以上脂肪族不飽和鍵，且為直鏈狀之有機聚矽氧烷。本發明中，所謂「直鏈狀」，就是意指封鎖本成分中的兩末端之三有機矽氧基以外的矽氧烷單位主要係以2官能單位(D單位)(具體而言，式：R1 2 SiO2/2 所示的單位)所構成，但亦可以全部矽氧烷單位的3莫耳%以下，較佳為2莫耳%以下，含有形成分支的3官能單位(T單位)(具體而言，式：R1 SiO3/2 所示的單位)及4官能單位(QB單位)(具體而言，式：SiO4/2 單位所示的單位)之至少1種的矽氧烷單位。較佳為僅該分子鏈的兩末端係以1官能性矽氧烷單位(M單位)(具體而言，：R1 3 SiO1/2 所示的單位)所構成，其他矽氧烷單位皆由D單位所成的直鏈狀之二有機聚矽氧烷。此處，R1 係取代或非取代的1價烴基，可例示與前述(A-1)成分之R1 相同者。
(A-2)成分之有機聚矽氧烷係在1分子中具有2個以上、較佳2～300個、更佳2～100個的脂肪族不飽和鍵。作為脂肪族不飽和鍵，碳原子數2～8、尤其2～6的烯基及環烯基為代表，具體而言可例示乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基等之烯基；環己烯基等之環烯基。其中，較佳為乙烯基、烯丙基。
(A-2)成分之有機聚矽氧烷的較佳具體例係下述通式(1)所示之在分子鏈兩末端之矽原子各自上具有至少1個烯基的直鏈狀有機聚矽氧烷。
Figure 02_image005
式中，R1 係如前述，R4 係互相相同或異種之不具有脂肪族不飽和鍵的非取代或取代1價烴基，s及t獨立地為0或正之整數。又，作為R4 之不具有脂肪族不飽和鍵的1價烴基，較佳為碳原子數1～10，特佳為1～6者，可例示與上述R1 之具體例同樣者，但不含烯基及環己烯基。 s及t較佳為0≦s≦2,000、1≦t≦10,000，且為滿足1≦s+t≦10,000之0或正整數，更佳為5≦s+t≦2,000，且為滿足0≦s/(s+t)≦0.2之整數。
作為通式(1)所示的有機聚矽氧烷，具體而言可例示下述者。
Figure 02_image007
Figure 02_image009
(上述式中，s及t係如上述)。
(A-2)成分之有機聚矽氧烷的更具體例係如以下。
Figure 02_image011
(A-2)成分之有機聚矽氧烷之藉由前述圓錐-平板型黏度計所測定之在25℃的黏度，從作業性、硬化性等之點來看，較佳為100mPa･s以上10,000mPa･s以下，更佳為100mPa･s以上5,000mPa･s以下。
[(A-3)有機氫聚矽氧烷] (A-3)成分之有機氫聚矽氧烷係作為交聯劑作用，藉由該成分中的氫矽基(SiH基)與(A-1)成分及(A-2)成分中的烯基等脂肪族不飽和基進行加成反應而形成硬化物。如此的有機氫聚矽氧烷若為在1分子中具有2個以上、較佳3個以上、尤佳4～1,000個鍵結至矽原子的氫原子(即，SiH基)者即可。鍵結至矽原子的氫原子之位置係沒有特別的限制，可在分子鏈之末端或側鏈。
(A-3)成分之有機氫聚矽氧烷必須在1分子中具有較佳平均2個以上、更佳平均3個以上鍵結至矽原子的氫原子(SiH所示的氫矽基)。(A-3)成分之有機氫聚矽氧烷通常宜在1分子中具有平均3～1,000個、較佳3～500個、更佳3～200個、尤佳4～100個左右之鍵結矽原子的氫原子。其分子構造係沒有特別的限制，可使用以往在加成反應硬化型聚矽氧樹脂組成物中作為交聯劑使用的有機氫聚矽氧烷，例如可使用線狀、環狀、分支狀、三次元網狀構造等各種者。
在1分子中含有2個以上、較佳3個以上鍵結矽原子的氫原子，係可位於分子鏈末端及分子鏈側鏈之任一位置，且也可位於兩者。該氫原子以外之鍵結至矽原子的1價原子或取代基係皆不含脂肪族不飽和鍵，較佳為碳原子數1～10之鍵結至矽原子之非取代或取代的1價烴基。
該有機氫聚矽氧烷之1分子中的矽原子之數(即，聚合度)通常宜為2～1,000個，較佳為3～300個，更佳為4～150個左右。該有機氫聚矽氧烷之藉由前述圓錐-平板型黏度計所測定之在25℃的黏度通常為0.1～100,000mPa･s，較佳為0.5～5,000mPa･s，在室溫(25℃)下為液狀者。
作為該有機氫聚矽氧烷，例如可使用下述平均組成式(2)所示者。
Figure 02_image013
(式中，R5 係不含脂肪族不飽和鍵之碳原子數1～10之非取代或取代的1價烴基，b為0.7～2.1之數，c為0.001～1.0之數，且b+c為0.8～3.0之範圍)。
作為上述R5 所示的不含脂肪族不飽和鍵之非取代或取代的1價烴基，例如可舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、新戊基、己基、環己基、辛基、壬基、癸基等之烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等之芳基；苄基、苯基乙基、苯基丙基等之芳烷基；此等烴基之氫原子的一部分或全部經氟、溴、氯等之鹵素原子所取代者，例如氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基等。於此等非取代或取代1價烴基之中，較佳為烷基、芳基，更佳為甲基、苯基。 又，較佳為b是1.0～2.0之數，c是0.01～1.0之數，b+c為1.5～2.5之範圍。
如此的有機氫聚矽氧烷通常可藉由將如R5 SiHCl2 、(R5 )3 SiCl、(R5 )2 SiCl2 、(R5 )2 SiHCl(R5 係與前述相同)之氯矽烷水解，或藉由將水解所得之矽氧烷平衡化而得。 作為平均組成式(2)所示的有機氫聚矽氧烷，具體而言，例如可舉出1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷、參(氫二甲基矽烷氧基)甲基矽烷、參(氫二甲基矽烷氧基)苯基矽烷、甲基氫環聚矽氧烷、甲基氫矽氧烷･二甲基矽氧烷環狀共聚物、兩末端三甲基矽氧基封鎖甲基氫聚矽氧烷、兩末端三甲基矽氧基封鎖二甲基矽氧烷･甲基氫矽氧烷共聚物、兩末端二甲基氫矽氧基封鎖二甲基聚矽氧烷、兩末端二甲基氫矽氧基封鎖二甲基矽氧烷･甲基氫矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封鎖甲基氫矽氧烷･二苯基矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封鎖甲基氫矽氧烷･二苯基矽氧烷･二甲基矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封鎖甲基氫矽氧烷･甲基苯基矽氧烷･二甲基矽氧烷共聚物、兩末端二甲基氫矽氧基封鎖甲基氫矽氧烷･二甲基矽氧烷･二苯基矽氧烷共聚物、兩末端二甲基氫矽氧基封鎖甲基氫矽氧烷･二甲基矽氧烷･甲基苯基矽氧烷共聚物、由(CH3 )2 HSiO1/2 單位與(CH3 )3 SiO1/2 單位與SiO4/2 單位所成之共聚物、由(CH3 )2 HSiO1/2 單位與SiO4/2 單位所成之共聚物、由(CH3 )2 HSiO1/2 單位與SiO4/2 單位與 (C6 H5 )3 SiO1/2 單位所成之共聚物等。
更具體而言，可例示下述式所示的構造之氫有機矽氧烷。
Figure 02_image015
(上式中，L為0～200之整數，M為1～200之整數)。
相對於(A-1)成分及(A-2)成分所含有的脂肪族不飽和鍵1莫耳，(A-3)成分所含有的鍵結矽原子的氫原子之莫耳數為0.8～4.0莫耳，前述莫耳數較佳為1.0～3.0莫耳，更佳為1.0～2.0莫耳。若前述莫耳數少於0.8莫耳，則(A)成分有不充分硬化的情形，另外若多於4.0莫耳，則未反應之鍵結矽原子的氫原子係在硬化物中大量地殘留，結果有成為橡膠物性隨著時間經過而變化之原因的情形。
[(A-4)鉑族金屬系觸媒] (A-4)成分之鉑族金屬系觸媒係具有使本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物之加成硬化反應發生的作用。作為該觸媒，有鉑系、鈀系、銠系者，但從成本等之觀點來看，可舉出鉑、鉑黑、氯鉑酸等之鉑系者，例如H2 PtCl6 ･mH2 O、K2 PtCl6 、KHPtCl6 ･mH2 O、K2 PtCl4 、 K2 PtCl4 ･mH2 O、PtO2 ･mH2 O(m為正整數)等，或此等與烯烴等之烴、醇或含有乙烯基的有機聚矽氧烷之錯合物等。此等係可單獨1種或組合2種以上使用。 相對於(A-1)～(A-3)成分之合計質量，(A-4)成分之含有比例以鉑金屬元素換算為0.1～1,000ppm，較佳為1～500ppm之範圍。
[(B)熔融二氧化矽] 本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物係如上述，較佳為成為為了支撐晶圓級光半導體裝置用構件及切割加工後的光半導體裝置，在硬化後變成硬質，同時耐熱性、耐候性、耐光性優異者。為了具有因應如此目的之功能，必須在(A)成分中添加填充材藉此使硬化物包含填充材。
(B)成分之熔融二氧化矽的平均粒徑(D50 )為4～50μm。前述熔融二氧化矽係揮發成分少、透明性高者。又，由於(A)成分與前述熔融二氧化矽之折射率差少，故晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物的硬化物成為光的散射強者。再者，即使將前述熔融二氧化矽高填充於晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物中，也可確保該樹脂組成物之流動性。
(B)成分之熔融二氧化矽的平均粒徑(D50 )較佳為4μm以上30μm以下。為了得到晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物的高流動化，較佳為組合4～8μm的中粒徑區域及10～50μm的粗區域者而使用。若前述熔融二氧化矽的平均粒徑為4μm以上，則熔融二氧化矽粒子之製造與對於(A)成分中分散熔融二氧化矽係容易。若前述熔融二氧化矽的平均粒徑為50μm以下，則不對於晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物之成型後的表面形狀造成不良影響。 再者，本發明中，所謂平均粒徑(D50 )，就是指於藉由雷射繞射散射式粒度分布測定法測定而得之體積基準粒度分布中，從小粒徑側起的過篩累計百分率成為50%時之粒徑。
上述熔融二氧化矽係為了增強與樹脂的結合強度，可摻合經矽烷偶合劑、鈦酸酯偶合劑等之偶合劑預先表面處理者。作為如此的偶合劑，例如較宜使用γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷等之環氧官能性烷氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷等之巰基官能性烷氧基矽烷等。再者，用於表面處理的偶合劑之含量及表面處理方法係沒有特別的限制，但有如胺系的矽烷偶合劑放置在150℃以上時處理填料會變色者係不宜的情況。
相對於(A-1)～(A-4)成分100質量份，(B)熔融二氧化矽之含量為200～1,000質量份，較佳為300～800質量份。相對於(B)熔融二氧化矽之(A-1)～(A-4)成分100質量份，含量未達200質量份時，將晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物成型為晶圓級光半導體用構件時，有無法得到充分的強度之虞，再者，亦有無法使α2區域中的線膨脹率成為未達100ppm之虞。相對於(A-1)～(A-4)成分100質量份，若(B)熔融二氧化矽之含量超過1,000質量份，則不僅難以使(B)熔融二氧化矽均勻地混合於(A-1)～(A-4)成分中，而且有發生增黏所伴隨的未填充或使晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物成為晶圓級光半導體裝置時發生剝離或損壞等不良之虞。
[其他添加劑] 本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物係為了進一步維持組成物的透明性，抑制硬化物的著色、氧化降解等之發生，亦可包含2,6-二第三丁基-4-甲基苯酚等之習知的抗氧化劑。又，為了賦予對光降解的抵抗性，亦可將受阻胺系安定劑等之光安定劑摻合於本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物中。 為了提高本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物之強度及賦予搖變性，可更摻合煙薰二氧化矽、奈米氧化鋁等之熔融二氧化矽以外的無機質填充劑。又，因應需要亦可於本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物中，摻合染料、顏料、難燃劑等。
又，本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，亦可含有用於提高其接著性之增黏劑。作為該增黏劑，可例示矽烷偶合劑或其水解縮合物等。作為矽烷偶合劑，可例示含有環氧基的矽烷偶合劑、含有(甲基)丙烯酸基的矽烷偶合劑、含有異氰酸酯基的矽烷偶合劑、含有異三聚氰酸酯基的矽烷偶合劑、含有胺基的矽烷偶合劑、含有巰基的矽烷偶合劑等眾所周知者，相對於(A-1)～(A-4)成分之合計100質量份，較佳可使用0.1～20質量份，更佳可使用0.3～10質量份。
[無機螢光體] 又，於本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物中，以來自光半導體元件的波長轉換為目的，亦可含有螢光體。藉由使螢光體混合、分散於晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物中，可使由光半導體元件所發出的光有效率地波長轉換至目的之波長的光。
螢光體係將由光半導體元件所發出的藍色光、紫色光、紫外光予以吸收，轉換波長，發出與由光半導體元件所發出的光不同波長的紅色、橙色、黃色、綠色、藍色區域之波長的光。藉此，混合由光半導體元件所發出的光之一部分與由螢光體所發出的光之一部分，可得到包含白色之多色系的光半導體裝置。
於如上述的螢光體中，有發出綠色光的螢光體、發出藍色光的螢光體、發出黃色光的螢光體、發出紅色光的螢光體等各種的螢光體。作為本發明中較宜使用的螢光體，可舉出無機螢光體。以下記載本發明所用的無機螢光體，但不被其所限定。
作為發出綠色光的螢光體，例如可舉出SrAl2 O4 :Eu、Y2 SiO5 :Ce,Tb、MgAl11 O19 :Ce,Tb、 Sr7 Al12 O25 :Eu、(Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1個以上)Ga2 S4 :Eu等。
作為發出藍色光的螢光體，例如可舉出Sr5 (PO4 )3 Cl:Eu、(SrCaBa)5 (PO4 )3 Cl:Eu、(BaCa)5 (PO4 )3 Cl: Eu、(Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1個以上)2 B5 O9 Cl:Eu,Mn、(Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1個以上)(PO4 )6 Cl2 :Eu,Mn等。
作為發出綠色至黃色光的螢光體，可舉出至少經鈰活化的釔・鋁氧化物螢光體、至少經鈰活化的釔･釓･鋁氧化物螢光體、至少經鈰活化的釔･鋁･石榴石氧化物螢光體及至少經鈰活化的釔･鎵･鋁氧化物螢光體等(亦即YAG系螢光體)。具體而言，可使用Ln3 M5 O12 :A(Ln係由Y、Gd、La所選出的至少1個以上；M包含Al、Ca的至少一者；A係鑭系)、(Y1-x Gax )3 (Al1-y Gay )5 O12 :A(A係由Ce、Tb、Pr、Sm、Eu、Dy、Ho所選出的至少1個以上；0＜x＜0.5、0＜y＜0.5)。
作為發出紅色光的螢光體，例如可舉出Y2 O2 S:Eu、La2 O2 S:Eu、Y2 O3 :Eu、Gd2 O2 S:Eu等。 又，作為對應於藍色LED之發光的螢光體，可舉出Y3 (Al,Ga)5 O12 :Ce、(Y,Gd)3 Al5 O12 :Ce、Lu3 Al5 O12 :Ce、 Y3 Al5 O12 :Ce等之YAG系螢光體、Tb3 Al5 O12 :Ce等之TAG螢光體、(Ba,Sr)2 SiO4 :Eu系螢光體或Ca3 Sc2 Si3 O12 :Ce系螢光體、(Sr,Ba,Mg)2 SiO4 :Eu等之矽酸鹽系螢光體、 (Ca,Sr)2 Si5 N8 :Eu、(Ca,Sr)AlSiN3 :Eu、CaSiAlN3 :Eu等之氮化物系螢光體、Cax(Si,Al)12 (O,N)16 :Eu等之氧基氮化物系螢光體，更且(Ba,Sr,Ca)Si2 O2 N2 :Eu系螢光體、 Ca8 MgSi4 O16 Cl2 :Eu系螢光體、SrAl2 O4 :Eu、Sr4 Al14 O25 :Eu等之螢光體。
於此等之中，在發光效率或亮度等之點上，較宜使用YAG系螢光體、TAG系螢光體、矽酸鹽系螢光體。 於上述以外，亦可因應用途或目的之發光色，使用眾所周知之螢光體。
螢光體之粒子尺寸係沒有特別的限制，但D50 較佳為0.05μm以上，更佳為3μm以上。又，D50 較佳為30μm以下，更佳為20μm以下。此處所謂D50 ，就是指於藉由雷射繞射散射式粒度分布測定法測定而得之體積基準粒度分布中，從小粒徑側起的過篩累計百分率成為50%時之粒徑。若D50 為前述範圍，則晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物中的螢光體之分散性良好，可得到穩定的發光。 上述螢光體係可為1種或混合2種以上使用。
相對於晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，螢光體之含量係沒有特別的限制，若以在使該組成物成為光半導體裝置時能得到目的之光的特性之方式適宜調整即可，但通常相對於該樹脂成分100體積份，為0體積份以上且未達50體積份。更佳為0體積份以上且未達20體積份。若該含量為50體積份以下，則不損害該樹脂組成物之流動性，螢光體之使用量不會變得過多而為經濟。
如此這般，藉由使用含有螢光體而成之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，由光半導體元件所發出的光係可被該樹脂中所分散的螢光體粒子進行波長變換而成為目的之波長的光。因此，可從光半導體裝置取出目的之波長的光。 本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物係可藉由眾所周知之混合方法，例如使用混合器、輥等混合上述各成而製造。又，前述樹脂組成物係以JIS K 7117-2:1999中記載之方法，藉由圓錐-平板型黏度計所測定之在25℃的黏度較佳為1～1,000Pa･s。
本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物係可在眾所周知之硬化條件下，藉由眾所周知之硬化方法使其硬化。具體而言，通常可藉由在80～200℃、較佳在100～160℃下加熱，使該組成物硬化。加熱時間可為0.5分鐘～5小時左右，尤其1分鐘～3小時左右。可基於作業條件、生產性、發光元件及與殼體耐熱性之平衡，適宜選定硬化條件。
＜晶圓級光半導體裝置之製造例＞ 本發明之晶圓級光半導體裝置係可使用任意的成型方法，將本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物予以成型而製造。例如，較佳為使用壓縮成型機，藉由壓縮成型而進行。以下，舉出使用壓縮成型機之製造例進行說明。
[準備步驟] 首先，於支撐基板上隔著黏著薄片搭載複數的光半導體元件。 前述支撐基板係用於得到在黏著薄片面上搭載有複數的光半導體元件之構件的處理容易度者，另外對於使晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物之成型步驟中貼合有黏著薄片的光半導體元件與樹脂面的硬化後形狀之再現而言為重要，支撐基板較佳為得到平面度高的狀態者。作為如此材料，較佳為將金屬、樹脂等精度良好地加工而確保平面度者或矽晶圓等。特佳為將線膨脹係數小的金屬加工而成的金屬板或矽晶圓。外形形狀係沒有特別的指定，例如可為操作容易的四角形或圓形。若考慮後續步驟的作業性，則前述外形形狀更佳為圓形。
前述黏著薄片係用於保持光半導體元件，至少在光半導體元件之搭載面具有黏著面者。前述黏著薄片係在晶圓級光半導體裝置的一連串製程中在不損害作業性的範圍適宜選擇。前述黏著薄片之黏著力若可在後述的成型步驟中保持光半導體元件的搭載位置即可，若為耐得住該成型步驟中的模具之加熱溫度･成型時間即可。再者，可適宜選擇前述黏著薄片，使得達成防止：於成型步驟中在光半導體元件與黏著薄片之界面，因本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物侵入而發生的光半導體元件電極面之污染。
又，於製造晶圓級光半導體裝置用構件時，必須能剝離前述黏著薄片，較佳為使用以紫外光或熱作為觸發器，使其低黏著力化藉此被剝離者。特別是，以熱作為觸發器，藉由發泡而剝離者係簡便而更佳。如此的黏著薄片若使用市售者即可，例如可適宜使用日東電工公司製之製品名Revalpha No.3195V(雙面黏著薄片)等。此時，若將成為發泡面的面設為支撐基板側，則晶圓級光半導體裝置用構件之取出變容易而較宜。
前述光半導體元件若使用一般者即可，例如若為具有以下構造即可：在厚度為100～200μm左右的藍寶石基板之上面具備發光層，在發光層上設置p型半導體層與連接於其的電極以及n型半導體層與連接於其的電極，通過該電極與外部電連接之構造。於光半導體元件，亦可設置以光的反射為目的之反射層，若以使由發光層所出射的光線朝向目的之面的方式設置即可。外形形狀係沒有特別的指定，若選擇容易取得者即可，但一般為四角形。光半導體元件之發光特性若因應目的之光半導體裝置而適宜選擇即可。
作為前述光半導體元件對於黏著薄片之搭載方法，若使用一般的晶片挑揀機(chip sorter)即可。搭載時的荷重、時間、溫度等若因應光半導體元件之大小、形狀而適宜決定，將光半導體元件固定即可。
[成型步驟] 接著，於經加熱至指定的成型溫度之具有基準面之壓縮成型機的下模，載置搭載有前述準備步驟所製造的光半導體元件之支撐基板。繼續，在與下模對向的上模，設置剝離薄膜。還有，因應需要在下模，於和前述支撐基板之間亦可載置剝離薄膜。
前述剝離薄膜(release film)若使用以能被覆上模與下模的成型面之寬度尺寸所形成的長條體之剝離薄膜即可。剝離薄膜係為了在密封時不使前述樹脂組成物直接接觸成型面，以被覆密封區域為目的而設置者，目的為提高前述樹脂組成物之脫模性且防止模具污染。剝離薄膜係宜使用能追隨密封區域的成型面之凹凸而變形之柔軟且具有一定的強度，耐得住模具溫度之耐熱性，與密封樹脂及模具能容易地剝離之薄膜材料。
作為如此的薄膜，可舉出聚四氟乙烯樹脂(PTFE)薄膜、乙烯-四氟乙烯共聚合樹脂(ETFE)薄膜、四氟乙烯-全氟丙烯共聚合樹脂(FEP)薄膜、聚偏二氟乙烯樹脂(PBDF)薄膜等之氟樹脂薄膜；聚對苯二甲酸乙二酯樹脂(PET)薄膜、聚丙烯樹脂(PP)薄膜等。 接著，以覆蓋前述光半導體元件之方式，塗佈指定量的本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物。前述塗佈量係配合密封區域之內容積而僅以需要量供給者，較佳為藉由分配器等定量吐出而供給。
再者，依照眾所周知的壓縮成型之步驟，閉合上模與下模，一邊將模具內減壓，一邊以指定的壓力、時間加熱保持，將前述樹脂組成物初步硬化。 於初步硬化後，與剝離薄膜一起從模具脫模，藉由熱處理將初步硬化後的樹脂組成物予以正式硬化而得到成型體，從該成型體剝離支撐基板及黏著薄片，而得到晶圓級光半導體裝置用構件(以下稱為光半導體裝置用構件)。
[單片化步驟] 使用切割刀等來切斷前述成型步驟所得之光半導體裝置用構件，進行單片化。藉此，可得到具有光半導體元件之光半導體裝置。 作為切斷方法，只要採用眾所周知之方法即可，可藉由旋轉刀所致的切割加工、雷射加工、水刀加工、模具加工等眾所周知之方法進行切斷，但切割加工係在經濟、工業方面上較宜。
[安裝步驟] 又，作為如此所得之光半導體裝置連接於安裝基板之方法，可按照最終模組之形態或設備而自由地選擇焊料回流的安裝、對於設有球凸塊的安裝基板之覆晶安裝等。從工業的觀點來看，較佳為焊料回流所致的安裝。
如以上，藉由使用本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物來製造光半導體裝置，於光半導體裝置之薄型化、小型化時，可大幅減少構件之種類，再者可以低成本容易地製造耐熱性、耐光性高，因此亦耐得住高輸出的光半導體元件之驅動的可靠性高之光半導體裝置。 [實施例]
以下，使用實施例及比較例來具體地說明本發明，惟本發明不被此等所限定。再者，下述調製例1～5中的聚矽氧組成物之黏度係以JIS K 7117-1:1999中記載之方法，藉由圓錐-平板型黏度計所測定之在25℃的黏度，折射率係以JIS K 0062:1999中記載之方法，藉由阿貝折射率計所測定之在25℃的未硬化組成物之折射率，硬度係指以JIS K 6253-3:2012中記載之方法，使用A型硬度計或D型硬度計所測定之硬化物的硬度。
又，表示(A-1)成分及(A-2)成分之平均組成的符號係表示如以下之矽氧烷單位。
Figure 02_image017
[(A)成分] [調製例1] ((A-1)成分) 由M單位與MVi 單位與Q單位所構成，M單位對MVi 單位之莫耳比為6.25，M單位與MVi 單位合計對Q單位之莫耳比為0.8的具有分支構造之有機聚矽氧烷[性質形狀=固體(25℃)、標準聚苯乙烯換算之重量平均分子量=1,500]：35質量份， ((A-2)成分) 平均組成式：MVi D40 MVi 的直鏈狀有機聚矽氧烷(黏度：600mPa･s)：65質量份， ((A-3)成分) 平均構造式：MDH 38 M所示的甲基氫矽氧烷(黏度：2,000mPa･s)：4質量份[(A-1)成分及(A-2)成分中的烯基等之脂肪族不飽和鍵之合計每1莫耳，鍵結矽原子的氫原子0.9莫耳]， ((A-4)成分) 含有鉑原子含量為1質量%的氯鉑酸/1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物之甲苯溶液：0.06質量份。 乙炔基環己醇：0.05質量份，及 γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷：3質量份。 充分攪拌、混合上述者而調製聚矽氧組成物(A-1)。 此聚矽氧樹脂組成物(A-1)為黏度2,500mPa･s之液狀，折射率為1.42。測定該組成物(A-1)之150℃、4小時硬化後的硬度(聚矽氧組成物的硬度)，結果A型為80。
[調製例2] ((A-1)成分) [(C6 H5 )SiO3/2 ]0.3 [(CH2 =CH)(CH3 )SiO2/2 ]0.1 [(CH3 )3 SiO1/2 ]0.6 所示的具有分支構造之有機聚矽氧烷[性質形狀=固體(25℃)、標準聚苯乙烯換算之重量平均分子量=2,500]：40質量份， ((A-2)成分) 平均組成式：MVi 2 Dϕ 40 D230 的直鏈狀有機聚矽氧烷(黏度：3,000mPa･s)：60質量份， ((A-3)成分) 平均組成式：MDH 6 Dϕ 2 M所示的甲基氫矽氧烷(黏度：25mPa･s)：10質量份[(A-1)成分及(A-2)成分中的烯基等之脂肪族不飽和鍵之合計每1莫耳，鍵結矽原子的氫原子1.3莫耳]， ((A-4)成分) 含有鉑原子含量為1質量%的氯鉑酸/1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物之甲苯溶液：0.06質量份， 乙炔基環己醇：0.05質量份，及 γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷：3質量份。 充分攪拌、混合上述者而調製聚矽氧組成物(A-II)。 此聚矽氧樹脂組成物(A-II)為黏度3,500mPa･s之液狀，折射率為1.48。測定該組成物(A-II)之150℃、4小時硬化後的硬度(聚矽氧組成物的硬度)，結果A型為60。
[調製例3] ((A-1)成分) 由M單位與MVi 單位與Q單位所構成，M單位對MVi 單位之莫耳比為6.25，M單位與MVi 單位之合計對Q單位之莫耳比為0.8的具有分支構造之有機聚矽氧烷[性質形狀=固體(25℃)、標準聚苯乙烯換算之重量平均分子量=1,500]：15質量份， ((A-2)成分) 平均組成式：MVi 2 Dϕ 20 D390 的直鏈狀有機聚矽氧烷(黏度：4,000mPa･s)：85質量份， ((A-3)成分) 平均構造式：MDH 38 M所示的甲基氫矽氧烷(黏度：2,000mPa･s)：2質量份[(A-1)成分及(A-2)成分中的烯基等之脂肪族不飽和鍵之合計每1莫耳，鍵結矽原子的氫原子1.8莫耳]， ((A-4)成分) 含有鉑原子含量為1質量%的氯鉑酸/1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物之甲苯溶液0.06質量份， 乙炔基環己醇：0.05質量份，及 γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷：3質量份。 充分攪拌、混合上述者而調製聚矽氧組成物(A-III)。 此聚矽氧樹脂組成物(A-III)為黏度4,000mPa･s之液狀，折射率為1.44。測定該組成物(A-III)之150℃、4小時硬化後的硬度(聚矽氧組成物的硬度)，結果A型為20。
[調製例4] ((A-1)成分) 由M單位與MVi 單位與Q單位所構成，M單位對MVi 單位之莫耳比為6.25，M單位與MVi 單位之合計對Q單位之莫耳比為0.8的具有分支構造之有機聚矽氧烷[性質形狀=固體(25℃)、標準聚苯乙烯換算之重量平均分子量=1,500]：25質量份， ((A-2)成分) 平均組成式：MVi D500 MVi 的直鏈狀有機聚矽氧烷(黏度：9,500mPa･s)：75質量份 ((A-3)成分) 平均構造式：MDH 38 M所示的甲基氫矽氧烷(黏度：2,000mPa･s)：2質量份[(A-1)成分及(A-2)成分中的烯基等之脂肪族不飽和鍵之合計每1莫耳，鍵結矽原子的氫原子1.2莫耳]， ((A-4)成分) 含有鉑原子含量為1質量%的氯鉑酸/1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物之甲苯溶液：0.06質量份， 乙炔基環己醇：0.05質量份，及 γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷：3質量份。 充分攪拌、混合上述者而調製聚矽氧組成物(A-IV)。 此聚矽氧樹脂組成物(A-IV)為黏度10,000mPa･s之液狀，折射率為1.42。測定該組成物(A-IV)之150℃、4小時硬化後的硬度(聚矽氧組成物的硬度)，結果A型為30。
[調製例5] ((A-1)成分) [(C6 H5 )SiO3/2 ]0.75 [(CH2 =CH)(CH3 )2 SiO2/2 ]0.25 所示的具有分支構造之有機聚矽氧烷[性質形狀=固體(25℃)、鍵結矽原子的乙烯基之含有率=20莫耳%、鍵結矽原子的全部有機基中之鍵結矽原子的苯基之含有率=50莫耳%、標準聚苯乙烯換算之重量平均分子量=1,600]：59質量份， ((A-2)成分) 平均組成式：MVi 2 Dϕ 2.8 的直鏈狀有機聚矽氧烷(黏度：2,000mPa･s)：31質量份， ((A-3)成分) 平均組成式：MH DH 2 Dϕ 2 MH 所示的甲基氫矽氧烷(黏度：25mPa･s)：6.4質量份[(A-1)成分及(A-2)成分中的烯基等之脂肪族不飽和鍵之合計每1莫耳，鍵結矽原子的氫原子0.7莫耳]， ((A-4)成分) 含有鉑原子含量為1質量%的氯鉑酸/1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物之甲苯溶液：0.06質量份， 乙炔基環己醇：0.05質量份，及 γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷：3質量份 充分攪拌、混合上述者而調製聚矽氧組成物(A-V)。 此聚矽氧樹脂組成物(A-V)為黏度2,500mPa･s之液狀，折射率為1.54。測定該組成物(A-V)之150℃、4小時硬化後的硬度(聚矽氧組成物的硬度)，結果D型為40(相當於A型超過80)。
[實施例1] 以三輥磨機，混煉處理調製例1所得之聚矽氧樹脂組成物(A-I)100質量份、作為無機填充劑的平均粒徑11.5μm之熔融二氧化矽粉(製品名MSR-8050，龍森公司製)400質量份，減壓脫泡而製造晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(a)。 測定此晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(a)之150℃、4小時硬化後的硬度(無機填充劑摻合後之組成物的硬度)，結果D型為75。
[實施例2] 以三輥磨機，混煉處理調製例1所得之聚矽氧樹脂組成物(A-I)100質量份、作為無機填充劑的平均粒徑11.5μm之熔融二氧化矽粉(製品名MSR-8050，龍森公司製)200質量份，減壓脫泡而製造晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(b)。 測定此晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(b)之150℃、4小時硬化後的硬度(無機填充劑摻合後之組成物的硬度)，結果D型為58。
[實施例3] 以三輥磨機，混煉處理調製例2所得之聚矽氧樹脂組成物(A-II)100質量份、作為無機填充劑的平均粒徑11.5μm之熔融二氧化矽粉(製品名MSR-8050，龍森公司製)400質量份，減壓脫泡而製造晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(c)。 測定此晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(c)之150℃、4小時硬化後的硬度(無機填充劑摻合後之組成物的硬度)，結果D型為75。
[實施例4] 以三輥磨機，混煉處理調製例3所得之聚矽氧樹脂組成物(A-III)100質量份、作為無機填充劑的平均粒徑11.5μm之熔融二氧化矽粉(製品名MSR-8050，龍森公司製)400質量份，減壓脫泡而製造晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(d)。 測定此晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(d)之150℃、4小時硬化後的硬度(無機填充劑摻合後之組成物的硬度)，結果D型為68。
[實施例5] 以三輥磨機，進行混煉處理調製例4所得之聚矽氧樹脂組成物(A-IV)100質量份、作為無機填充劑的平均粒徑11.5μm之熔融二氧化矽粉(製品名MSR-8050，龍森公司製)500質量份，減壓脫泡而製造晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(e)。 測定此晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(e)之150℃、4小時硬化後的硬度(無機填充劑摻合後之組成物的硬度)，結果D型為50。
[比較例1] 於調製例1所得之聚矽氧樹脂組成物(A-I)100質量份中不添加無機填充劑，減壓脫泡而作為晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(f)，直接使用。
[比較例2] 以三輥磨機，混煉處理調製例5所得之聚矽氧樹脂組成物(A-V)100質量份、作為無機填充劑的平均粒徑11.5μm之熔融二氧化矽粉(製品名MSR-8050，龍森公司製)500質量份，減壓脫泡而製造晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(g)。 測定此晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(g)之150℃、4小時硬化後的硬度(無機填充劑摻合後之組成物的硬度)，結果D型為80。
[比較例3] 以三輥磨機，混煉處理調製例1所得之聚矽氧樹脂組成物(A-I)100質量份、作為無機填充劑的一次粒徑7nm之煙霧狀二氧化矽(製品名：Reolosil DM-30S)400質量份，減壓脫泡而製造晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(i)。 此晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(i)係成為油灰狀，無法在以下述所示的製造方法所使用的成型機上穩定地塗佈。
[比較例4] 以三輥磨機，混煉處理調製例1所得之聚矽氧樹脂組成物(A-I)100質量份、作為無機填充劑的平均粒徑11.5μm之熔融二氧化矽粉(製品名MSR-8050，龍森公司製)150質量份，減壓脫泡而製造晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(j)。 測定此晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(j)之150℃、4小時硬化後的硬度(無機填充劑摻合後之組成物的硬度)，結果A型為85。 使用此晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物(j)，以下述所示的製造方法製造晶圓級光半導體用構件，但在對於切割步驟的處理中，因撓曲之影響而光半導體元件從構件脫落，無法進行到下一步驟。 對於使用前述實施例及比較例之各晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，以下述所示的製造方法製造之晶圓級光半導體裝置用構件及晶圓級光半導體裝置，測定諸特性，且於表1與表2中顯示結果。
＜晶圓級光半導體裝置之製造＞ 使用圖1～5，說明晶圓級光半導體裝置之製造方法。首先，作為準備步驟，以晶圓級光半導體裝置的元件搭載為目的，在厚度725μm的8吋(直徑200mm)矽晶圓3上，以熱剝離性雙面黏著薄片2(日東電工公司製 製品名 Revalpha No.3195V)的發泡性黏著面成為矽晶圓側之方式，使用橡膠輥貼附，製作在表面上設有黏著面之支撐基板。再者，前述熱剝離性雙面黏著薄片2係剪切成與前述矽晶圓3的形狀相同。接著，在所得之支撐基板上，使用晶片安裝機，將光半導體元件1(BXDA4040 Bridgelux公司製)，以電極面與前述黏著面貼附之方式載置成縱橫各3.2cm間距、40行40列，進行100℃、1小時之加熱處理而密著固定於前述黏著面(圖1)。
將如上述所得之搭載有光半導體元件1的支撐基板載置於經預先加熱到150℃的壓縮成型機之下模5，對向的上模4具備脫模薄膜7，預先加熱到150℃。然後，對下模5側之搭載有光半導體元件之支撐基板，供給晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物6(圖2)，其係在上述實施例、比較例所示的聚矽氧樹脂組成物100質量份中含有或不含無機填充劑地摻合有螢光體(Phosphertechnology公司製)8質量份者，在150℃進行5分鐘壓縮成型，接著在150℃實施4小時的正式硬化。 接著，從支撐基板的8吋矽晶圓3與熱剝離性雙面黏著薄片2，剝離晶圓級光半導體用構件的成形體，藉此製造晶圓級光半導體裝置用構件。此構件係直徑200mm、厚度1.2mm的圓形狀(圖3)。以量尺測定前述構件之翹曲量，表1及表2中顯示最大值。
隨後，藉由以刀刃厚0.2mm之旋轉刀所致之切割加工，將前述晶圓級光半導體用構件切斷、單片化，進行純水洗淨及乾燥，得到分別具有1個光半導體元件的晶圓級光半導體裝置(外形尺寸3.0×3.0×1.2mm，圖4)。此光半導體裝置係薄型且製品尺寸精度高。 再者，將所得之晶圓級光半導體裝置中的任意10個，分別以焊膏8回焊安裝至鋁製的散熱基板9，製作安裝有半導體裝置之模組(圖5)。
[全光束之測定] 對於前述模組10個，使用全光束測定系統HM-9100(大塚電子(股)製)，測定外加電流IF=350mA下的全光束值(Lm)，表1及表2中顯示求出平均值及偏差(σ)之值。
[溫度循環試驗] 將前述模組10個用於溫度循環試驗(-40℃～125℃，500循環各20分鐘)，以顯微鏡觀察有無試驗後的樣品之導電性接著構件的龜裂，計數產生龜裂的試驗片數/總試驗片數。表1與表2中顯示結果。
Figure 02_image019
Figure 02_image021
如表1所示，於使用滿足本發明之範圍的硬化性聚矽氧樹脂組成物(a)～(e)之實施例1～實施例5中，翹曲量皆為1mm以下。再者，於從成為晶圓級光半導體用構件到單片化步驟所致的裝置化為止之一連串步驟中，未發生重要的不良。
如此這般，使用本發明之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物所製造的光半導體裝置用構件，係於光半導體裝置之薄型化、小型化時，可大幅減少構件之種類，由於完全沒有使用鍍銀的構件，故不需要防硫化的特別保護，耐熱性、耐光性高，因此可以低成本容易地製造亦耐得住高輸出的光半導體元件之驅動的可靠性高之晶圓級光半導體裝置。再者，本發明之晶圓級光半導體裝置係可在事先挑選光半導體元件的輸出或波長之狀態下成批地成形，製造後的製品特性之管理為容易。又，於將基板依每個發光元件進行分割而製造的發光裝置中，成為可防止發光裝置間的發光色之偏差，良率升高。
另一方面，如表2所示，於不滿足本發明之範圍的不含(B)成分之無機填充劑之比較例1中，在從成為晶圓級光半導體用構件到單片化步驟所致的裝置化為止之一連串步驟中，因翹曲之影響，確認到光半導體元件之脫落，在作業性發生問題。
於使用折射率超過1.50的晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物作為(A)成分之比較例2中，成為晶圓級光半導體構件時的翹曲大，再者成為光半導體裝置時亦在溫度循環試驗後全數產生龜裂，所得之光半導體封裝係可靠性差。
於使用(B)成分為本發明之範圍外的煙霧狀二氧化矽之比較例3中，在樹脂中無法良好地混合，成為作業性差的樹脂。 於添加有比本發明之範圍更少量的(B)成分之比較例4中，成為晶圓級光半導體構件時的剛性降低，在到切割步驟所致的裝置化為止之一連串步驟，尤其與切割膠帶貼合時，確認到光半導體元件之脫落。
還有，本發明係不限定於上述實施形態。上述實施形態係例示，具有與本發明之申請專利範圍中記載的技術思想實質上相同的構成，且達成同樣的作用效果者，係無論為任何者皆被包含於本發明之技術範圍中。
1:光半導體元件 2:熱剝離性雙面黏著膠帶 3:矽晶圓 4:壓縮成形機的上模 5:壓縮成形機的下模 6:晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物 7:脫模薄膜 8:焊料(焊膏) 9:鋁製散熱基板
[圖1] 係顯示晶圓級光半導體裝置之製造方法中的準備步驟之一例之概略圖。 [圖2] 係顯示晶圓級光半導體裝置之製造方法中的成型步驟之一例之概略圖。 [圖3] 係顯示晶圓級光半導體裝置用構件之一例之剖面圖。 [圖4] 係顯示晶圓級光半導體裝置之製造方法中的單片化步驟之一例之概略圖。 [圖5] 係顯示晶圓級光半導體裝置的安裝步驟之一例之概略圖。

Claims (4)

  1. 一種晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，其係含有下述(A-1)～(A-4)成分及(B)成分之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，其特徵為： (A-1)在1分子中具有2個以上脂肪族不飽和鍵，且具有分支構造之有機聚矽氧烷， (A-2)在1分子中具有2個以上脂肪族不飽和鍵，且為直鏈狀之有機聚矽氧烷， (A-3)在1分子中具有2個以上鍵結矽原子的氫原子之有機氫聚矽氧烷， (A-4)鉑族金屬系觸媒， (B)平均粒徑(D50 )為4～50μm之熔融二氧化矽， 相對於(A-1)成分及(A-2)成分，(A-1)成分之含有比例為0.1～50質量%， 相對於(A-1)成分及(A-2)成分所含有的脂肪族不飽和鍵1莫耳，(A-3)成分所含的鍵結矽原子的氫原子之莫耳數為0.8～4.0莫耳， 相對於(A-1)～(A-3)成分之合計質量，(A-4)成分之含有比例以鉑金屬元素換算為0.1～1,000ppm， 相對於(A-1)～(A-4)成分100質量份，(B)成分之含量為200～1,000質量份， (A-1)～(A-4)成分係於未硬化之狀態下，以 JIS K 0062:1999中記載之方法，藉由阿貝折射率計所測定之在25℃的折射率為1.40以上且未達1.50之範圍。
  2. 如請求項1之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，其中前述(A-1)～(A-4)成分的硬化物之以 JIS K 6253-3:2012中記載之方法，使用A型硬度計所測定的硬度為20以上80以下。
  3. 如請求項1或2之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，其中包含前述(A-1)～(A-4)成分及(B)成分的硬化物之以JIS K 6253-3:2012中記載之方法，使用D型硬度計所測定的硬度為30以上70以下，再者給予以 JIS K 7197:1991中記載之方法，藉由TMA所求出的α2區域之線膨脹率為100ppm以下之硬化物。
  4. 一種晶圓級光半導體裝置，其特徵為經如請求項1～3中任一項之晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物的硬化物所密封者。
TW109104504A 2019-02-15 2020-02-13 晶圓級光半導體裝置用樹脂組成物，及使用該組成物之晶圓級光半導體裝置 TWI814986B (zh)

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