TWI590494B - Optical semiconductor device package, its manufacturing method, and optical semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本發明關於一種光學半導體裝置用封裝體及其製造方法、以及使用該封裝體之光學半導體裝置及光學半導體裝置的製造方法。
發光二極體(Light Emitting Diode,LED)、光電二極體等光學元件及光學半導體裝置,由於效率高,且對外部應力及環境影響的耐性較高,因此在產業界中被廣泛使用。進而,光學元件及光學半導體裝置效率較高,並且壽命較長、小巧緊湊,可以構成許多不同的結構,並且可以用相對較低的製造成本來製造(專利文獻1、專利文獻2)。
例如,已知通常是使用以環氧玻璃布層壓板(FR-4)為代表的具有纖維強化材料的環氧材料,作為承載半導體元件的基台的材質。尤其是在產生大量熱量的高輸出光學半導體裝置中,使用高耐熱性、同時長時間持續保持高反射率的基台,是非常重要的。
又,在航空宇宙產業所使用的機械中,受FR-4基板的干擾的影響,會產生機械錯誤動作的問題。因此,使用一種具有低干擾性的基台的光學半導體裝置用封裝體的開發
開始受到重視。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
專利文獻1:日本特表2011-521481號公報
專利文獻2:日本專利第4789350號公報
本發明是為了解決上述問題(第1問題)而完成,目的在於提供一種光學半導體裝置用封裝體及其製造方法、以及使用該封裝體的光學半導體裝置,該光學半導體裝置用封裝體是用於實現一種機械穩定性較高且高耐久性、低干擾性的光學半導體裝置。
又,由被稱為矩陣陣列封裝(Matrix array package,MAP)的集合基板製造而成的光學半導體裝置,在它的製造階段中難以實施通電檢查,而是在成為最終產品形狀(經過單粒化(singulation)的光學半導體裝置)後再實施通電檢查。因此,無法確認製造階段中的品質不良,因而導致生產效率下降。
又,由於光學半導體元件的輸出或密封的螢光體的濃度偏差,光學半導體裝置需要實施分選。一般來說,在光學半導體裝置的分選步驟中,是在將光學半導體裝置完全單粒化的狀態下實施,但由於完全單粒化的狀態下的分選,需要光學半導體裝置的排列等附加步驟,因此造成成本增加。
本發明也是為了解決該問題(第2問題)而完成,目的在於提供一種光學半導體裝置的製造方法、及利用該製造方法製造的光學半導體裝置,該光學半導體裝置的生產效率良好,且可以降低成本。
為了解決上述第1問題,在本發明中,提供一種光學半導體裝置用封裝體,其特徵在於:在將矽酮樹脂組成物含浸於纖維強化材料中並硬化而成的基台的頂面上,具有要與光學半導體元件電性連接的至少兩個電性連接部、及圍繞前述要連接的光學半導體元件的反射體(reflector)結構。
如果是這種光學半導體裝置用封裝體,可以實現一種機械穩定性較高且高耐久性、低干擾性的光學半導體裝置。
又,前述纖維強化材料較佳為玻璃纖維。
如果纖維強化材料為玻璃纖維,進而,基台表現出良好的耐紫外線性及耐熱性,也確保了纖維強化材料與矽酮樹脂組成物的良好的黏著。進而,由於玻璃纖維為廉價且易於操作的材料,因此從成本方面來看也較為有利。
進而,較佳為前述基台是使用至少一層以上的半固化片(prepreg)硬化而成,該半固化片是將前述矽酮樹脂組成物含浸於前述纖維強化材料中。
這樣一來,利用積層一層或兩層以上的半固化片,可以根據用途來控制厚度,使機械穩定性更為優異。
又,可以使前述矽酮樹脂組成物為縮合硬化型或加成硬化型矽酮樹脂組成物。
藉此,可以易於獲得一種機械特性、耐熱性、耐變色
性優異且表面的褶縫較少的光學半導體裝置用封裝體。
進而,前述電性連接部是由至少一層金屬層所構成。
藉此,電性連接部可以利用一種費用效果較高(亦即成本低)且簡單的步驟來形成。
又,較佳為,前述基台在底面上具有底面金屬被覆層,進而較佳為,具有至少一個以上穿孔(via),基台頂面的電性連接部與底面金屬被覆層通過該穿孔而電性連接。
如果是這種基台,那麼散熱性優異,並且利用底面金屬被覆層,可以實現與其他基板的連接。並且,利用穿孔,可以增加光學半導體裝置用封裝體的設計上的選擇,並達成基台的上底面之間的節省空間的電性連接。
又,前述反射體結構可以由矽酮樹脂、環氧樹脂、及矽酮樹脂與環氧樹脂的雜化樹脂(hybrid resin)中的任一種成型而成。
利用使用這種樹脂,可以易於將高耐久性且具有高反射率性的反射體結構成型。
進而,較佳為,前述基台在25℃、1 GHz下的相對介電常數為5.0以下。
如果是這種基台,可以進一步達成低干擾(noise)性。
又,在本發明中,提供一種光學半導體裝置用封裝體的製造方法,是製造光學半導體裝置用封裝體的方法,其特徵在於具有以下步驟:基台製作步驟,製作將矽酮樹脂組成物含浸於纖維強化材料中並硬化而成的基台;頂面金屬被覆層形成步驟,在該基台頂面上,形成頂
面金屬被覆層;電性連接部形成步驟,將該頂面金屬被覆層形成於要與光學半導體元件電性連接的至少兩個電性連接部上;及,反射體結構成型步驟,在具有該電性連接部之前述基台上,利用轉注成型或射出成型,以圍繞前述要連接的光學半導體元件的方式,將反射體結構成型。
如果是這種光學半導體裝置用封裝體的製造方法,能以低成本且容易地製造一種機械穩定性較高、高耐久性、低干擾性的光學半導體裝置用封裝體。
進而,較佳為,在前述電性連接部形成步驟後且前述反射體結構成型步驟前,具有表面處理步驟,該表面處理步驟是對前述基台的表面進行電漿處理及/或紫外線(UV)臭氧處理。
利用具有這種表面處理步驟,可以提高反射體結構的黏著強度。
又,在本發明中,提供一種光學半導體裝置,是在前述光學半導體裝置用封裝體上,承載光學半導體元件而製造出來。
如果是這種光學半導體裝置,那麼機械穩定性較高,且為高耐久性、低干擾性。
為了解決上述第2課題,在本發明中,提供一種光學半導體裝置的製造方法,是製造光學半導體裝置的方法,其特徵在於具有以下步驟:構裝步驟,在具有通電部之基板上構裝複數個光學半導體元件,因而獲得光學半導體元件集合基板;
半切割步驟,將前述光學半導體元件集合基板半切割,因而切斷前述通電部的一部分,以便在前述光學半導體元件集合基板內製作通電檢查用電子電路;通電檢查步驟,對該通電檢查用電子電路進行通電檢查,以便獲得每一前述光學半導體元件的光學特性資訊;分選步驟,使用該光學特性資訊,分選前述光學半導體元件;及,全切割步驟,在前述半切割步驟的切斷線上進行全切割,藉此將前述光學半導體元件集合基板分割為各個前述光學半導體裝置,因而獲得利用前述光學特性資訊而分選後的複數個前述光學半導體裝置。
如果是這種光學半導體裝置的製造方法,生產效率良好,且可以降低成本。
又,較佳為,在前述通電檢查步驟中,使用光學特性檢測裝置進行通電檢查。
藉此,可以確認並分選例如每一光學半導體元件是否亮燈、光束值、色度、色溫、波長光譜及演色性等。
進而,較佳為,在前述通電檢查步驟中,與每一光學半導體元件對應地配置光學特性檢測用光學透鏡,並獲得光學特性資訊。
藉此,通過一次的測定,可以獲得大量的光學半導體元件的光學特性資訊,且光學半導體裝置的分選的工作量大幅降低。
又,作為具有前述通電部之基板,可以使用一種在金屬框架上將樹脂轉注成型(transfer molding)而成的基板、或
在印刷基板上將樹脂轉注成型而成的基板。
如果使用這種基板,光學半導體裝置的製造方法的生產效率將更為良好,且可以進一步降低成本。
進而,較佳為,使用一種金屬框架在前述半切割步驟中所切斷的部分中具有溝槽之基板,作為在前述金屬框架上將樹脂轉注成型而成的基板。
藉此,可防止由切割毛邊(dicing burr)或崩角(chipping)引起的成型樹脂的缺口。
又,較佳為,使用一種在積層3層以上的纖維強化材料中含浸有樹脂而成的基板,作為前述印刷基板。
如果是這種印刷基板,可以製造一種耐熱性或耐紫外線性較強的光學半導體裝置。
進而,較佳為,在前述全切割步驟中,使用與半切割步驟中所使用的切割刀片寬度不同寬度的切割刀片。
藉此,當在半切割步驟或全切割步驟中產生位置偏移時,也可以完全將光學半導體裝置單粒化。
又,較佳為,在前述半切割步驟中,製作通電檢查用電子電路,該通電檢查用電子電路具有連接通電檢查步驟中使用的電源探針的連接面。
這樣一來,在光學半導體元件集合基板的電子電路上設計電源探針的連接面,藉此,作業性進一步提升。
進而,在本發明中,提供一種光學半導體裝置,其特徵在於,由前述光學半導體裝置的製造方法製造而成。
如果是這種光學半導體裝置,由於利用半切割形成溝槽部,因此在構裝於外部基板上時,利用在此溝槽部上配
置與外部基板的黏著材料,可以獲得良好的黏著強度。
如以上說明,根據本發明的光學半導體裝置用封裝體,利用使用一種將矽酮樹脂組成物含浸於纖維強化材料中並硬化而成的基台,可以實現一種機械穩定性較高,且高耐久性、低干擾性的光學半導體裝置。進而,利用反射體結構,可以維持初始光束及初始反射率。又,利用設置穿孔,可以賦予高散熱性,也可以高密度地構裝高輸出光學半導體裝置。
又,根據本發明的光學半導體裝置的製造方法,可以在製造階段實施通電檢查,並可以使用通電檢查時所獲得的光學特性資訊,來實現製造階段中的分選及品質加工。因此,可以提升生產效率。又,由於是在光學半導體元件集合基板上進行通電檢查,因此可以省略每個光學半導體裝置的排列等步驟,並可以利用簡化製造方法而達成成本降低。
又,在利用上述製造方法製造而成的光學半導體裝置中,利用半切割形成溝槽部。因此,在將本發明的半導體裝置構裝於外部基板上時,利用在此溝槽部上配置與外部基板的黏著材料,可以獲得良好的黏著強度。
進而,根據在上述通電檢查中經半切割的光學半導體元件集合基板的光學半導體裝置的排列間距,配置複數個光學特性檢測裝置的測定用光學透鏡,藉此利用一次測定就可以獲得大量的光學特性資訊,且光學半導體裝置的分選所需的工作量大幅降低。
1‧‧‧基台
2‧‧‧纖維強化材料
2’、2”‧‧‧纖維
3‧‧‧電性連接部
4、4a、4b‧‧‧底面金屬被覆層
5‧‧‧矽酮樹脂組成物
6‧‧‧反射體結構
7‧‧‧穿孔
10‧‧‧光學半導體裝置用封裝體
11‧‧‧上下金屬模具
12a、12b‧‧‧光學半導體元件
13‧‧‧內層材料
14‧‧‧引線
15‧‧‧光學半導體裝置
201‧‧‧金屬框架(金屬導線框架)
202‧‧‧印刷基板
203‧‧‧光學半導體裝置
204‧‧‧基板
205、205’‧‧‧通電部(電極、外部端子)
206‧‧‧光學半導體元件
207‧‧‧焊線
208‧‧‧成型物(反射體)
209‧‧‧密封樹脂(矽酮樹脂)
210‧‧‧溝槽部(溝槽)
211‧‧‧穿孔
212‧‧‧光學半導體元件集合基板
203‧‧‧通電部
213’‧‧‧通電檢查用電子電路
214‧‧‧半切割線
215‧‧‧連接面
216‧‧‧玻璃纖維材料
217‧‧‧黏著材料
218‧‧‧光學透鏡群
219‧‧‧外部基板
220‧‧‧分光器(光學特性檢測裝置)
221‧‧‧半切割處
222‧‧‧光學透鏡
223‧‧‧腔體結構
224‧‧‧光纖
圖1A是本發明的光學半導體裝置用封裝體的俯視圖。
圖1B是本發明的光學半導體裝置用封裝體的概略剖面圖。
圖1C是表示基台中的纖維強化材料的纖維層的纖維方向的概略俯視圖。
圖2A是反射體結構成型步驟前的光學半導體裝置用封裝體的俯視圖。
圖2B是反射體結構成型步驟後的本發明的光學半導體裝置用封裝體的俯視圖。
圖2C是說明反射體結構成型步驟的概略剖面圖。
圖3是將反射體結構成型步驟後的本發明的光學半導體裝置用封裝體單粒化的步驟的概略圖。
圖4A是本發明的光學半導體裝置的概略剖面圖。
圖4B是本發明的光學半導體裝置的其他態樣的概略剖面圖。
圖5是本發明的光學半導體裝置的概略剖面圖。
圖6是光學半導體元件集合基板的概略平面圖。
圖7是光學半導體元件集合基板的半切割步驟的概略立體圖。
圖8是光學半導體元件集合基板的概略平面圖、及表示光學半導體元件集合基板上的半切割位置與電子電路製作方法的一例的概略平面圖。
圖9是本發明的光學半導體裝置與外部基板的連接方
法的概略剖面圖。
圖10是關於光學半導體元件集合基板的通電檢查方法的概略平面圖。
圖11是本發明的光學半導體裝置的製造方法的流程圖。
圖12是本發明的另一光學半導體裝置的製造方法的流程圖。
圖13是利用光學透鏡群來實行的光學半導體元件集合基板的光學特性資訊檢測方法的概略剖面圖。
以下,詳細地說明本發明的光學半導體裝置用封裝體,但本發明並不限定於這些。如上所述,需要一種光學半導體裝置用封裝體,它提供一種機械穩定性較高且高耐久性、低干擾性的光學半導體裝置。
本發明人為了達成上述課題而反復努力研究,結果發現:可以利用將矽酮樹脂組成物含浸於纖維強化材料中並硬化而成的基台,來同時達成機械穩定性、高耐久性及低干擾性,進而,利用具有反射體結構,可以維持光學半導體元件的初始光束及初始反射率,因而完成本發明。
亦即,本發明是一種光學半導體裝置用封裝體,在將矽酮樹脂組成物含浸於纖維強化材料中並硬化而成的基台的頂面上,具有要與光學半導體元件電性連接的至少兩個電性連接部、及圍繞前述要連接的光學半導體元件的反射體結構。
[基台]
在圖1A中,表示本發明的光學半導體裝置用封裝體10的俯視圖。在圖1B中,表示沿圖1A中的AA線的剖面圖。基台1是將矽酮樹脂組成物5含浸於3層纖維強化材料2中並硬化而成。這樣一來,採用以介電常數低於先前的環氧基板(FR-4等)的矽酮樹脂作為主體而成的基台,而具有低干擾性。又,光學半導體裝置用封裝體的耐熱性高,在長期環境試驗(高溫高濕試驗等)中基台也不會變黃,並長時間持續保持高反射率。而且,這種基台的可撓性優異,易於操作。
當為高輸出二極體(光輸出較高,因此也產生大量的廢熱)時、或當在溫度上升的環境(例如:汽車的引擎附近的頭燈)中使用光學半導體裝置用封裝體時,關於耐熱性要求較嚴格的要件。如果是本發明的光學半導體裝置用封裝體,也能滿足這些要求。
尤其,較佳為,基台在25℃、1 GHz下的相對介電常數為5.0以下。如果是這種相對介電常數,低干擾性更為優異。
又,可以使基台的頂面形狀為長方形或正方形,且較佳為平坦的結構。較佳為,基台的厚度儘量較薄,且較佳為,具有充分的機械穩定性,例如不會因自重而導致彎曲。基台1的厚度為1 mm以下,較佳為0.6 mm以下,尤其較佳為0.4 mm以下。
進而,如圖2B所示,光學半導體裝置用封裝體10的基台1,可以具有複數個光學半導體元件承載部(要與光學半導體元件電性連接的至少兩個電性連接部3),並可以採
用大面積印刷基板的形式。又,也可以在安裝光學半導體元件之前或安裝之後,將光學半導體裝置用封裝體劃分為更小的個別的組件。
[矽酮樹脂組成物]
矽酮樹脂,由於耐熱性高且高耐久性,介電常數也較低,而使干擾性較低,因此非常適合作為基台的構成材料。作為矽酮樹脂組成物,雖無特別限制,但期望為硬化性矽酮樹脂組成物,且為加成硬化型或縮合硬化型矽酮樹脂組成物。如果是這種矽酮樹脂組成物,可以容易地獲得一種在先前的成型裝置中也可以容易地成型、機械特性優異,且表面的褶縫較少的基台。進而,可以容易地獲得一種光學半導體裝置用封裝體,該光學半導體裝置用封裝體的機械特性、耐熱性、耐變色性優異,且表面的褶縫較少。
尤其,當使用如日本特開2010-89493號公報中所記載的在室溫下為固體形狀的矽酮樹脂組成物時,在使該矽酮樹脂組成物溶解、分散於溶劑中的狀態下含浸於纖維強化材料中,並由該纖維強化材料中使前述溶劑蒸發並去除後,該組成物為A階段狀態,且為固體。因此,具有以下優點:將矽酮樹脂組成物含浸於纖維強化材料中的半固化片的保管更加容易,並可以更容易地利用熱壓力機進行成型,進而,可以更自由地使光學半導體裝置用封裝體的形狀成型。又,使用此光學半導體裝置用封裝體製作而成的本發明的光學半導體裝置的經時波長(色調)的變化、初始光束或反射率的變化較小,壽命較長。
又,可以向本發明的矽酮樹脂組成物中添加無機質填
充材料。具體來說,可以使用氧化鋁、二氧化矽、鈦酸鋇、鈦酸鉀、鈦酸鍶、碳酸鈣、碳酸鋁、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氮化矽、氮化鋁、氮化硼、及碳化矽等。這些無機質填充材料可以單獨使用或並用兩種以上使用。
此無機質填充材料的形狀及粒徑並無特別限制。填充材料的粒徑一般可以為0.01~50微米,較佳為0.1~20微米。
在本發明的矽酮樹脂組成物中,無機填充材料的調配量並無特別限制,通常相對於樹脂成分總計100質量份,可以添加1~1000質量份,較佳添加5~800質量份。
除了無機質填充材料以外,可以向矽酮樹脂組成物中添加一種以上的添加物質。作為這種添加物質,可以採用例如擴散介質、染料、過濾介質、反射介質及轉換介質的形式,並可以列舉例如發光染料、中空粒子或黏著促進劑等。利用這種添加物質,尤其可以使其具有基台的光學特徵,即使基台具有例如反射性、穿透性或吸收性。這樣一來,通過使用一種或多種添加物質,使基台的設計上的選擇增加。
[纖維強化材料]
作為纖維強化材料,可以根據產品特性,使用以下中的任一種:碳纖維、玻璃纖維、石英玻璃纖維、及金屬纖維等無機纖維;芳香族聚醯胺纖維、聚醯亞胺纖維、及聚醯胺醯亞胺纖維等有機纖維;以及,碳化矽纖維、碳化鈦纖維、硼纖維、及氧化鋁纖維等。較佳的纖維為玻璃纖維、石英纖維、及碳纖維等。其中,尤其較佳為絕緣性較高的玻璃纖維或石英玻璃纖維。從其他觀點來看,作為纖維強
化材料,尤其較佳為表現出對矽酮樹脂組成物的良好的黏著性及較高的機械負載能力的材料。又,較佳為,纖維強化材料具有至少與矽酮樹脂組成物同等程度的耐熱性、及較低的熱膨脹係數。
尤其,如果纖維強化材料為玻璃纖維,基台將表現出良好的耐紫外線性及耐熱性。進而,通過使用玻璃纖維,纖維強化材料與矽酮樹脂組成物的良好的黏著得以確保。又,玻璃纖維為廉價且易於操作的材料。
此處,在圖1C中,示意性地表示基台中的纖維強化材料2的纖維層的纖維2’、2”的方向。如圖1C所示,較佳為,纖維強化材料2具備3層以上的纖維層,更佳為,具備4層纖維層。又,較佳為,纖維強化材料2的各層的纖維2’、2”是沿著與基台1的主面平行的方向而延伸。一般來說,在纖維強化材料的一層纖維層中,複數條纖維是朝向實質上平行的方向,並且纖維方向一致。當電氣絕緣性的基台具備包含多層的纖維強化材料時,較佳為,各個纖維層的纖維方向相對於彼此而旋轉90°。如果基台的纖維強化材料為這種多層結構,基台的機械穩定性將更高。此處,“旋轉”,是指將與基台1的頂面及/或底面垂直的軸線作為中心,各層中的纖維的方向相互90°旋轉(圖1C)。
作為纖維強化材料的形態,並無特別限制,較佳為,將長纖維長絲朝一定方向一致拉伸而成的粗紗、織物及不織布等片狀物,進而較佳為,短切原絲薄氈等可以形成積層體的材料。
又,纖維強化材料可以由矽酮樹脂完全包圍。這樣一
來,如果基台的外表面為矽酮樹脂,可以將使電性連接部或底面金屬被覆層附著於基台上的步驟簡單化。又,由於纖維強化材料受矽酮樹脂保護,而使金屬或金屬離子不會到達纖維,因此可以防止例如金屬離子沿纖維移動。
[電性連接部、底面金屬被覆層]
本發明的光學半導體裝置用封裝體10,在基台1的頂面,具有要與光學半導體元件電性連接的至少兩個電性連接部3(圖1B)。各個電性連接部可以設計為通過金屬引線等連接於光學半導體元件,或設計為通過倒裝晶片(flip chip)構裝方式連接於光學半導體元件。
較佳為,基台進而在底面具有底面金屬被覆層4(圖1B)。較佳為,底面金屬被覆層構成為可以利用例如焊接、或黏著結合而與承載本發明的光學半導體裝置用封裝體的外部連接部電性連接。
電性連接部和底面金屬被覆層等,可以使用金屬或金屬合金來形成。作為這種金屬或金屬合金,並無特別限制,可以例示銅、鎳、金、鈀、銀或它們的合金。又,電性連接部或底面金屬被覆層也可以由透明的導電材料(例如無機質填充材料(還已知透明導電性氧化物(簡稱為TCO)))形成。
又,電性連接部及底面金屬被覆層,是由至少一層金屬層所構成,並且也可以由多種不同的金屬或金屬合金的多層而構成。例如,較佳為,電性連接部中位於距基台最近的位置的第1金屬層為銅層。第一金屬層的厚度較佳為30以上且不足150 μm、30以上且不足80 μm,尤其較佳
為30以上且不足50 μm。進而,可以在第一金屬層上,形成鎳、鈀、金、銀中的至少一層第二金屬層。這些層的厚度較佳為不足25 μm,尤其較佳為不足5 μm,最佳為不足2 μm。尤其當在銅層上形成鎳-金層時,較佳為不足500 nm。這種第二金屬層可以利用費用效果較高、且簡單的步驟來形成,進而可以有效地結構化。
這種電性連接部及底面金屬被覆層並無特別限制,可以利用印刷法、浸漬法、蒸鍍、濺鍍(spattering)或電鍍法形成。較佳為,基台的表面經粗面化,以確保這些電性連接部及底面金屬被覆層與基台的良好的黏著。
又,較佳為,電性連接部與底面金屬被覆層構成為可以分別利用焊接,而與光學半導體元件或外部連接部連接。此時,較佳為,本發明的光學半導體裝置用封裝體可以承受焊接步驟時所產生的熱應力。如果是這種光學半導體裝置用封裝體,可以成品率良好地達成例如與光學半導體元件或外部連接部的連接。此時,較佳為,底面金屬被覆層形成連接於外部連接部、並且相互電性絕緣的區域。又,較佳為,電性連接部或底面金屬被覆層覆蓋基台表面的大部分(例如50%以上)。由於金屬通常表現出較高的導熱性,因此將電性連接部或底面金屬被覆層形成於較大的區域中,藉此可以形成一種對外部表現出較高的導熱性的基台。
又,較佳為,基台1進而具有至少一個以上的穿孔(via)7,基台1頂面的電性連接部3與底面金屬被覆層4可以通過該穿孔7而電性連接(圖1B)。在圖1B中,底面金
屬被覆層4被分為底面金屬被覆層4a與底面金屬被覆層4b,底面金屬被覆層4b大於底面金屬被覆層4a,穿孔數量也較多。藉此,可以使光學半導體元件所產生的熱量高效地擴散。穿孔可以為例如隧道狀孔。此穿孔可以利用例如鑽孔、雷射鑽孔或衝孔來形成。可以通過金屬被覆穿孔的內表面、或以導電材料填滿,來形成電性連接部與底面金屬被覆層的電性連接。利用穿孔,可以增加光學半導體裝置用封裝體的設計上的選擇,並達成基台的頂面及底面之間的節省空間的電性連接。
[反射體結構]
本發明的光學半導體裝置用封裝體具有反射體結構6,該反射體結構6圍繞著要連接於基台1的頂面上的光學半導體元件(圖1B)。又,還可以根據目的,在基台的底面上設置樹脂成型結構。另外,在本發明中,反射體結構並無特別限制,只要是圍繞光學半導體元件,且反射來自光學半導體元件的光的結構即可,可以為收納光學半導體元件的凹坑或凹結構。通過在基台的表面上形成利用樹脂的反射體結構,可以製造一種耐久性得以進而提升的高功能的光學半導體裝置用封裝體。
又,反射體結構可以由矽酮樹脂、環氧樹脂及矽酮樹脂與環氧樹脂的雜化樹脂(hybrid resin)中的任一種成型而成。
作為這種樹脂,並無特別限制,但從耐熱性或耐久性的觀點來看,較佳是使用:熱硬化性矽酮樹脂組成物;包含三嗪衍生物環氧樹脂、酸酐、硬化促進劑及無機質填充
劑的熱硬化性環氧樹脂組成物;或包含熱硬化性矽酮樹脂及環氧樹脂的雜化樹脂(混成樹脂)組成物等。另外,期望配合最終的光學半導體裝置的使用用途,來進行成型樹脂的選定。
作為上述熱硬化性矽酮樹脂的一例,代表性的有下述平均化學式(1)所表示的縮合硬化型熱硬化性矽酮樹脂組成物等。此外,還可以使用加成硬化型矽酮樹脂組成物。
R1 aSi(OR2)b(OH)cO(4-a-b-c)/2 (1)
(式中,R1表示相同或不同種類的碳數1~20的有機基,R2表示相同或不同種類的碳數1~4的有機基,滿足0.8≦a≦1.5、0≦b≦0.3、0.001≦c≦0.5、0.801≦a+b+c<2的數。)
作為環氧樹脂組成物,從耐熱性、耐光性等來看,期望為三嗪衍生物環氧樹脂、1,3,5-三嗪核衍生物環氧樹脂也就是熱硬化性環氧樹脂組成物。並不限於使用三嗪衍生物作為環氧樹脂,及使用酸酐作為硬化劑,也可以適當使用先前公知的環氧樹脂或胺、苯酚硬化劑等。
又,作為矽酮樹脂與環氧樹脂的雜化樹脂,可以列舉包含前述環氧樹脂及前述矽酮樹脂的共聚物等。
可以向上述矽酮樹脂或環氧樹脂的組成物中,調配無機填充材料。作為所調配的無機填充材料,可以使用一般調配到矽酮樹脂組成物或環氧樹脂組成物等中的材料。可以列舉例如溶融二氧化矽、結晶性二氧化矽等二氧化矽類;氧化鋁、氮化矽、氮化鋁、氮化硼、玻璃纖維、及矽灰石(wollastonite)等纖維狀填充材料;三氧化二銻等。這些
無機填充材料的平均粒徑或形狀並無特別限定。
可以再向本發明所使用的樹脂組成物中調配二氧化鈦。二氧化鈦是作為白色著色材料,用於提高白度,提升光的反射效率而調配,此二氧化鈦的單元晶格可以為金紅石型(rutile-type)、(anatase-type)銳鈦型中的任一種。又,平均粒徑或形狀也並無限定。上述二氧化鈦可以預先利用Al或Si等水合氧化物等進行表面處理,以提高與樹脂或無機填充材料的相溶性、分散性。
較佳為,二氧化鈦的填充量為全部組成物的2~30質量%,尤其較佳為5~10質量%。如果不足2質量%,可能會無法獲得充分的白度,如果超過30質量%,可能導致未填充或空隙等成型性下降。
前述光學半導體裝置用封裝體是利用樹脂成型步驟(轉注成型或射出成型)形成反射體結構,進而在樹脂成型後經過切割步驟,製造經單粒化的光學半導體裝置用封裝體。
[光學半導體裝置用封裝體的製造方法]
本發明的光學半導體裝置用封裝體的製造方法,具有以下步驟:基台製作步驟,製作將矽酮樹脂組成物含浸於纖維強化材料中並硬化而成的基台;頂面金屬被覆層形成步驟,在該基台頂面上形成頂面金屬被覆層;電性連接部形成步驟,將該頂面金屬被覆層形成於要與光學半導體元件電性連接的至少兩個電性連接部上;及,
反射體結構成型步驟,在具有該電性連接部之前述基台上,利用轉注成型(transfer molding)或射出成型,以圍繞前述所連接的光學半導體元件的方式,將反射體結構成型。
‧基台製作步驟
在基台製作步驟中,將矽酮樹脂組成物含浸於纖維強化材料中並使其硬化來製作基台。製造基台可以利用溶劑法及熱熔膠法(hot melt method)中的任一方法來實施。當利用溶劑法時,製備將矽酮樹脂組成物溶解於有機溶劑中的樹脂清漆,將此樹脂清漆含浸於前述纖維強化材料中,並通過加熱而脫溶劑,因而製造半固化片。半固化片等基板的厚度取決於所使用的加強用纖維等的厚度,當要增厚基板時,就積層多層加強用纖維。
更具體來說,可以向矽酮樹脂組成物的溶液或分散液中含浸玻璃布,較佳為在50~150℃,更佳為在60~120℃的乾燥爐中去除溶劑,因而可以獲得矽酮半固化片。
又,當利用熱熔膠法時,加熱溶解固體矽酮樹脂組成物,並使它含浸於纖維強化材料中,因而製造半固化片。
此處,較佳為,基台是使用至少一層以上的半固化片硬化而成,該半固化片是將矽酮樹脂組成物含浸於纖維強化材料中。此時,可以將與絕緣層的厚度對應的片數的半固化片重疊,並加壓加熱而成為基台。
‧頂面金屬被覆層形成步驟
在頂面金屬被覆層形成步驟中,在上述製作的基台頂面上形成頂面金屬被覆層。頂面金屬被覆層並無特別限制,可以利用印刷法、浸漬法、蒸鍍及濺鍍形成。又,此
時也可以同時形成底面金屬被覆層。
此外,在基台上重疊金屬箔,並在5~50 MPa的壓力、70~180℃的溫度的範圍內,使用真空壓力機等加壓加熱,藉此也可以製造在基台上具有頂面金屬被覆層、或頂面金屬被覆層及底面金屬被覆層的金屬包層積層板。作為此時的金屬箔,並無特別限定,可以使用銅、鎳、金、鈀或銀等,且從電氣性、經濟性方面來看,較佳是使用銅箔。
‧電性連接部形成步驟
在電性連接部形成步驟中,將此頂面金屬被覆層形成於要與光學半導體元件電性連接的至少兩個電性連接部上。例如,通過利用去除法或鑽孔加工等一般所使用的方法來加工頂面金屬被覆層,可以獲得一種具有電性連接部之基台(印刷配線板)。
‧表面處理步驟
進而,較佳為,在電性連接部形成步驟後且反射體結構成型步驟前,具有表面處理步驟,該表面處理步驟是對前述基台的表面進行電漿處理及/或紫外線臭氧處理。藉此,可以提升成型的材料(尤其是矽酮樹脂組成物)與基台的黏著強度。
‧反射體結構成型步驟
在反射體結構成型步驟中,利用轉注成型或射出成型,圍繞前述要連接的光學半導體元件地將反射體結構成型在具有電性連接部之前述基台上。圖2是說明基台表面的反射體結構成型步驟的圖。圖2A是反射體結構成型步驟前的基台,圖2B是反射體結構成型步驟後的基台。如圖2C
所示,需要一種轉注模具,該轉注模具是利用上下金屬模具11來固定電性連接部,並將反射體結構6樹脂成型,以防止電性連接部3的樹脂毛邊。
如圖3所示,在反射體結構成型步驟後,可以利用切割進行切割步驟。藉此,製造一種經單粒化的半導體裝置用封裝體10。另外,在本發明中,半導體裝置用封裝體10可以這樣經單粒化而具有一個半導體元件承載部,也可以不經單粒化而具有複數個承載部。
[光學半導體裝置]
本發明的光學半導體裝置,是將光學半導體元件承載於光學半導體裝置用封裝體上製造而成。如果是這種光學半導體裝置,那麼機械穩定性較高,且高耐久性、低干擾性。
在圖4中,表示本發明的光學半導體裝置的一例。在圖4中,作成的結構是在光學半導體元件12a、12b的承載部的下方配置穿孔7,因而使晶片所產生的熱量釋放。圖4A所表示的是以引線14連接朝上(face-up)型晶片12a(光學半導體元件)並以內層材料13密封的光學半導體裝置15,圖4B所表示的是構裝倒裝晶片型晶片12b(光學半導體元件)並以內層材料13密封的光學半導體裝置15。
此光學半導體裝置,可以用作例如要求高耐久性和低干擾性等的航空宇宙產業機械和汽車產業機械等的用於投影的照明裝置、或使外部得知機械存在的識別信號燈。進而,還可以用於普通家庭中的室內用照明和液晶等的背景光中。
繼而,以下,詳細說明本發明的光學半導體裝置的製造方法及利用該光學半導體裝置的製造方法所製造的光學半導體裝置,但本發明並不限定於這些。
亦即,本發明的光學半導體裝置的製造方法具有以下步驟:構裝步驟,在具有通電部之基板上構裝複數個光學半導體元件,因而獲得光學半導體元件集合基板;半切割步驟,將前述光學半導體元件集合基板半切割,因而切斷前述通電部的一部分,以便在前述光學半導體元件集合基板內製作通電檢查用電子電路;通電檢查步驟,對該通電檢查用電子電路進行通電檢查,以便獲得每一前述光學半導體元件的光學特性資訊;分選步驟,使用該光學特性資訊,分選前述光學半導體元件;及,全切割步驟,在前述半切割步驟的切斷線上進行全切割,藉此將前述光學半導體元件集合基板分割為各個前述光學半導體裝置,因而獲得利用前述光學特性資訊而分選後的複數個前述光學半導體裝置。
此時,作為具有通電部之基板,可以使用在金屬框架上將樹脂轉注成型而成的基板、或在印刷基板上將樹脂轉注成型而成的基板。考慮到光學半導體裝置的耐熱性或耐久性,期望轉注成型的樹脂是使用矽酮樹脂組成物或環氧樹脂組成物。
又,較佳為,在通電檢查步驟中,使用光學特性檢測裝置進行通電檢查。由於在通電檢查步驟中光學半導體元
件為排列於集合基板上的狀態,因此可以省去為了下一分選步驟而進行光學半導體裝置的排列等步驟。另外,較佳為,在半切割步驟中,製作通電檢查用電子電路,該通電檢查用電子電路具有連接通電檢查步驟中使用的電源探針的連接面。這樣一來,在集合基板的外周部設計通電檢查用電源探針的接觸點,藉此作業性進一步提升。
另外,較佳為,使用一種金屬框架在半切割步驟中所切斷的部分中具有溝槽之基板,作為在金屬框架上將樹脂轉注成型而成的基板。藉此,可以防止由切割毛邊或崩角所引起的成型樹脂的缺口。
又,較佳為,使用一種在積層3層以上的纖維強化材料中含浸有樹脂而成的基板,來作為印刷基板。此纖維強化材料可以是以層相互旋轉90度的狀態積層。又,含浸於此纖維強化材料中的樹脂,可列舉例如矽酮樹脂或環氧樹脂。較佳為,通過使用矽酮樹脂,而使印刷基板的耐熱性或耐紫外線性較強。使用此印刷基板製造而成的光學半導體裝置的耐熱性或耐紫外線性也優異。
又,較佳為,在全切割步驟中,使用與半切割步驟中所使用的切割刀片寬度不同的寬度的切割刀片。藉此,當在半切割步驟或全切割步驟中產生位置偏移時,也可以將光學半導體裝置完全單粒化。此時,從確保集合基板的小型化或PN間的絕緣性來看,期望在全切割步驟中,使用寬度小於半切割步驟中也會使用的切割刀片的切割刀片。
在利用上述製造方法製造而成的光學半導體裝置中,存在由半切割所造成的切割溝槽部。與外部基板黏結的黏
著材料(焊錫),進入此溝槽部中,藉此可以飛躍性地提升光學半導體裝置與外部基板的黏著性。
進而,較佳為,在通電檢查步驟中,與每一光學半導體元件對應地配置光學特性檢測用光學透鏡,因而獲得光學特性資訊。例如,可以準備複數個檢測光學特性的光學透鏡,使用與光學半導體元件集合基板的配置間距及形狀一致的光學透鏡群。通過使用此光學透鏡群,可以一次檢測由複數個光學半導體元件所產生的光學特性資訊。又,期望此光學透鏡的前端為包入光學半導體元件的腔體形狀。其原因在於,通過在此腔體形狀內配置各個光學半導體元件,可以隔斷由其他光學半導體元件所產生的光的影響並測定。
以下,基於圖式,詳細說明本發明的實施形態。圖5(A)是使用金屬框架201(也稱為金屬導線框架)的光學半導體裝置的剖面圖。圖5(B)是使用印刷基板202的光學半導體裝置的剖面圖。另外,在圖5中,表示使用朝上型光學半導體元件的一例,本發明的光學半導體裝置的製造方法還可以通過變更基板的襯墊(pad)或襯墊接合部的配置方法,而與倒裝晶片型或垂直型光學半導體元件對應。又,即便光學半導體裝置的襯墊為兩個或、三個時,也可以利用調整襯墊接合部的配置來對應。
在圖5(A)中,表示晶片類型的光學半導體裝置203的一例。具有通電部205、205’(電極、外部連接端子)之基板204,可以通過利用在金屬框架201上將以矽酮樹脂為主體的組成物轉注成型來將成型物208成型來製造,電極205
是在基板204的兩面所形成的一對電極,基板204的底面側的電極205為外部連接端子205’。又,光學半導體元件206可以為藍色或紫外線光學半導體元件,並承載於基板204上,以便在與各電極205之間利用Au-Al等焊線(bonding wire)207來配線。另外,當光學半導體元件為倒裝晶片型時,可以為金凸塊的配線。成型物(反射體)208是利用轉注成型而成型,並圍繞光學半導體元件206。密封樹脂(矽酮樹脂)209密封光學半導體裝置203的成型物(反射體)208的腔體部內。在密封樹脂209中可以包含螢光體。溝槽部210是利用半切割所形成的溝槽。另外,使用圖5(B)的印刷基板202時的光學半導體裝置也為相同的構成,且印刷基板202的頂面與底面可以通過穿孔211而電性連接。另外,作為具有通電部之基板204,當使用在金屬框架201上將樹脂轉注成型而成的基板時,金屬框架201為通電部;當使用在印刷基板202上將樹脂轉注成型而成的基板時,利用印刷等形成於印刷基板202上的金屬被覆層等為通電部。
圖6是以概略前視圖來表示光學半導體元件集合基板212的一例。光學半導體裝置203是通過將圖6所示的稱為MAP(Matrix array package)的光學半導體元件集合基板212全切割製造而成。另外,光學半導體元件集合基板212可以通過在具有通電部之基板上構裝複數個光學半導體元件來獲得。具有通電部之基板204是通過對可以承載複數個光學半導體元件206的金屬框架201,利用轉注成型將成型物208樹脂成型來獲得。期望成型物208由矽酮樹脂組成物構成,且包含金屬氧化物以提升反射率。
如圖7所示,在光學半導體元件集合基板212中,通過利用半切割而切斷基板204的通電部的一部分,藉此在光學半導體元件集合基板212內製作通電檢查用電子電路。而且,預先通過連接光學半導體元件集合基板212所具備的通電檢查用電源探針的連接面215,與電源相連,藉此可以對通電檢查用電子電路外加電流,並在承載於光學半導體元件集合基板212上的狀態下,檢查光學半導體元件206的光學特性。在此通電檢查時,作為光學特性,尤其確認是否亮燈、光束值、色度、色溫、波長光譜及演色性等,然後實施分選步驟。
此處,使用圖8,來說明在光學半導體元件集合基板212內製作通電檢查用電子電路213’的方法。圖8是例示性表示光學半導體元件206排列為3×3的光學半導體元件集合基板212的通電部213及光學半導體元件206的圖。圖8A是半切割前的光學半導體元件集合基板212。圖8B至圖8D表示可以根據半切割線214的位置及長度的不同,在光學半導體元件集合基板212上製作3列(B)-三個光學半導體元件的串聯電子電路213’,製作3列(C)-三個光學半導體元件的並聯電子電路213’,並製作一個(D)-使三個光學半導體元件的串聯電子電路三個並聯的電子電路213’的一例。可以對此通電檢查用電子電路213’使用直流電源(direct current supply,DC supply),從連接電源探針的連接面215外加電流,藉此獲得每一光學半導體元件206的光學特性資訊。
又,在經半切割的狀態下,光學半導體裝置203由基板的樹脂成型部連接,光學半導體元件集合基板212保持原
樣。之後,利用全切割步驟,將光學半導體裝置203完全單粒化。此時,在全切割步驟中,使用與半切割步驟中使用的切割刀片寬度不同的寬度的切割刀片,藉此當在全切割步驟或半切割步驟中產生位置偏移時,也可以完全單粒化。
在圖9中,表示利用本發明所製造的光學半導體裝置203與外部基板219的黏著情況。在光學半導體裝置203中,存在由半切割所引起的溝槽210,且在其溝槽內配置焊錫所代表的導電黏著劑217。通過在此溝槽210內配置黏著材料217,可以提升光學半導體裝置203與外部基板219的黏著強度。
在圖10中,表示本發明中使用的通電檢查方法及其光學特性檢測裝置220。在圖10中,使用與經半切割的光學半導體元件集合基板212的光學半導體元件206的配置間距一致的光學特性檢測用光學透鏡群218。通過使用此光學透鏡群218,可以一次分選複數個光學半導體元件,因而減少分選工作量。
在圖11中,表示使用在金屬框架201上將樹脂轉注成型而成的基板204的光學半導體裝置203的製造流程。在圖12中,表示使用在印刷基板202上將樹脂轉注成型而成的基板204的光學半導體裝置203的製造流程。
首先,製作圖6所示的光學半導體元件集合基板212。通過在具有通電部之基板204上構裝光學半導體元件,由例如包含螢光體的矽酮樹脂密封,來獲得光學半導體元件集合基板212。如圖11A、圖12A所示,準備在金屬框架201或印刷基板202上施加Ag、Au、Pd、Ni等電鍍的材料,以
便製作具有通電部之基板204。繼而,如圖11B、圖12B所示,在金屬框架201上將樹脂轉注成型,或在印刷基板202上將樹脂轉注成型,因而製作具有通電部之基板204。此時,較佳為,在前述金屬框架201或印刷基板202上將包含金屬氧化物的成型樹脂轉注成型。又,在使用金屬框架201時,期望金屬框架201的一部分形成溝槽,尤其是為了防止由切割毛邊或崩角引起的樹脂的缺口,在實施全切割步驟或半切割的切割線上形成溝槽。又,考慮到耐熱性或耐久性,期望印刷基板202是使用將矽酮樹脂或環氧樹脂含浸於玻璃纖維材料216中而成的基板(參照圖5B)。
又,較佳為,配置符合目的的襯墊接合部,以便製作後述半切割步驟的電子電路。又,通過在成型樹脂中使用矽酮樹脂組成物,可以提升光學半導體裝置的耐熱性或耐紫外線性。進而,當在成型樹脂中使用環氧樹脂組成物時,可以提升光學半導體裝置的強度。另外,前述金屬氧化物是作為反射材料、強化材料及散熱材料而添加。
在圖11C、12C中,表示在具有通電部之基板204上構裝複數個光學半導體元件206因而獲得光學半導體元件集合基板212的構裝步驟。在構裝中,可以使用Au-Sn、焊錫、導電性漿料、樹脂黏著劑及金凸塊,且期望在構裝之前,對用於提升前述基板與光學半導體的黏著強度的基板,實施電漿處理或紫外線臭氧處理。在基板上構裝光學半導體元件之後,根據需要而實施Au引線的引線接合(wire bonding)。
之後,如圖11D、12D所示,使用包含螢光體的樹脂等,
來密封光學半導體元件206樹脂。此時,期望在密封樹脂209中使用矽酮樹脂,以便提升耐熱性或耐久性,且較佳為,矽酮樹脂內包含螢光體及添加物。此時,添加物並無特別限制,是指二氧化矽等用於黏度調整或光散射的材料。又,期望在樹脂密封之前,對基板204實施電漿處理或紫外線臭氧處理,以便提升密封樹脂209及成型體208的黏著強度。樹脂密封後,完成光學半導體元件集合基板212。
在光學半導體元件集合基板212中,存在光學半導體元件206及成型物208的一側為表面,且將光學半導體裝置連接外部的基板(在此未示出)的外部連接端子205’側為背面(參照圖5)。首先,如圖11E、圖12E所示,在半切割步驟中,將光學半導體元件集合基板212的背面半切割,藉此切斷通電部的一部分(半切割處221),以便在光學半導體元件集合基板內製作通電檢查用電子電路。此時,期望半切割刀片的寬度為0.4~0.5 mm。利用實施半切割,光學半導體元件集合基板212可以保持形狀地構成通電檢查用電子電路。另外,較佳為,事先確認基板內的襯墊接合部的配置,以便製作目標電子電路。在本實施形態中,光學半導體裝置203串聯排列地配置襯墊接合部。
之後,如圖11F、12F所示,在通電檢查步驟中,對通電檢查用電子電路進行通電檢查,以便獲得每一光學半導體元件的光學特性資訊,之後,在分選步驟中,使用該光學特性資訊來分選光學半導體元件。例如,可以使用連接設置於光學半導體元件集合基板212上的通電檢查用電源探針的連接面215,對利用半切割步驟所製作的電子電路外
加電流,利用通電檢查而獲得光學特性資訊。在通電檢查中不僅確認是否亮燈,還要確認使用積分球或亮度測定裝置的光束值、色度、色溫、波長光譜及演色性等,且構裝於光學半導體元件集合基板212上而直接進行光學半導體裝置的分選。又,光學特性資訊不僅用於產品的分選,還可以用於確認製造上的不良點或螢光體濃度的偏差,還與提升步驟內檢查的品質相關。
通電檢查後,如圖11G、圖12G所示,在全切割步驟中,在半切割步驟的切斷線上進行全切割,藉此將光學半導體元件集合基板分割為各個光學半導體裝置,因而可以獲得利用光學特性資訊而分選後的複數個光學半導體裝置。例如,從光學半導體元件集合基板212的表面進行全切割,以便完全單粒化,藉此完成光學半導體裝置203。在此全切割步驟時,較佳為,使在半切割步驟中製作的切割線與全切割的切割線一致以便單粒化,並且期望全切割步驟中所使用的切割刀片寬度與半切割步驟的切割刀片寬度不同。尤其期望全切割刀片寬度小於半切割刀片寬度,以便確保集合基板的小型化或PN間的絕緣性。
例如,若在通電檢查步驟及分選步驟中,記錄哪一位置處的光學半導體元件具有哪種光學特性資訊,可以在全切割步驟後立即將半導體裝置分類。
在通電檢查中,可以使用與配置於經半切割的光學半導體元件集合基板上的光學半導體元件的配置間距一致的光學特性檢測光學透鏡群218。期望使用以電荷耦合元件照相機(Charge-coupled Device Camera,CCD Camera)為代表的
亮度測定用光學探針,作為此光學透鏡群。又,如圖13所示,此光學探針是通過光纖224等而與分光器(光學特性檢測裝置220)相連,因而可以處理與各個半導體裝置對應的光學透鏡的光學特性資訊。又,光學透鏡的前端為圍繞光學透鏡222的腔體結構223。通過利用此腔體223來覆蓋光學半導體元件,使各個光學半導體元件所發出的光不會漏掉,因而可以測定光學特性資訊。藉此,可以實施分選,而不會干擾其他光學半導體元件群。
[實施例]
以下,示出實施例及比較例,更詳細地說明本發明,但本發明並不限定於這些。
(實施例1)
積層3層將包含作為無機質填充材料的氧化鈦的苯基系矽酮樹脂組成物(信越化學(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)製造:商品名KJR-5547)含浸於玻璃纖維中而成的每1片為70 μm的片材,並使樹脂硬化來作為基台。在此基台的頂面及底面上使75 μm的銅層熱壓結合。而且,形成對銅層的表面施加Ni/Pd/Au的電鍍的金屬被覆層,並利用蝕刻步驟,在基台頂面上形成兩個電性連接部。
以電漿處理100 W/30秒,對前述基台的表面實施表面處理,對於該處理面,利用轉注模具,使用矽酮樹脂組成物將凹形狀的反射體結構成型。將矽酮系晶片接合(晶粒接合(die bonding))材料(信越化學製造:商品名632DA-1)列印塗布於此反射體內的光學半導體元件承載部分上,承載藍色LED晶片(美國科銳公司(Cree Corporation)製造
TR350M系列),以150℃、4小時使其硬化。之後,通過直徑為30 μm的金引線將電性連接部與藍色LED晶片引線接合(wire bond)連接。
之後,在反射體內,利用武藏工程機械(Musashi Engineering Co.,Ltd.)製造的分配器,塗布混揉有黃色螢光體及矽酮樹脂組成物(信越化學製造:商品名KJR-9022)的內層材料後,以150℃、4小時使其熱硬化。熱硬化後,經過切割步驟將其單粒化,因而獲得本發明的光學半導體裝置。
(比較例1、2)
使用FR-4基板(比較例1)、AlN基板(比較例2)作為基台,除此以外,與實施例1同樣地,製作光學半導體裝置。
之後,對實施例1、比較例1至比較例2中製作的光學半導體裝置,實施85℃/85%的高溫高濕通電試驗,確認100 h、500 h、1,000 h初期光束值的變動情況。結果示於表1。若使初期光束為100%,那麼實施例1的光學半導體裝置維持與陶瓷AlN基板(比較例2)的光學半導體裝置同程度的光束。
進而,對實施例1、比較例1至比較例2中製作的光學半導體裝置,實施85℃/85%的高溫高濕通電試驗,確認100 h、500 h、1,000 h的光學半導體裝置的反射率的變動情況。結果示於表2。若使初期反射率為100%,那麼實施例1的光學半導體裝置可以維持與樹脂也就是FR-4基板(比較例1)的光學半導體裝置同程度以上的反射率。
進而,比較實施例1中使用的光學半導體裝置用封裝體、與比較例1中使用的FR-4基板的相對介電常數。相對介電常數是利用三平板傳輸線諧振器法(Triplate-line Resonator Method),使用惠普公司(Hewlett-Packard Company)製造的網路分析器HP-8722C,在室溫25℃下,進行1 GHz的相對介電常數的測定。結果示於表3。本發明的光學半導體裝置用封裝體的相對介電常數為3.2,先前的FR-4基板為5.2。由此可知,使用本發明的光學半導體裝置用封裝體的光學半導體裝置的相對介電常數低於40%,因而具有低干擾性。
(實施例2、3)
在將反射體結構成型時,在轉注成型中使用環氧樹脂(實施例2)、或矽酮樹脂與環氧樹脂的雜化樹脂(實施例3),除此以外,與實施例1同樣地製作光學半導體裝置。
對在實施例2至實施例3中試製的光學半導體裝置,實施85℃/85%的高溫高濕通電試驗,確認100 h、500 h、1,000 h初期光束值的變動情況。結果示於表4。可知由於基台的耐久性較高,因此兩種都未有較大的光束的下降,較為良好。
進而,在實施例1至實施例3中試製的光學半導體裝置用封裝體由於包含纖維強化劑,因此機械穩定性較高。
(實施例4)
使用厚度0.25 mm的Cu基底的基材(三菱伸銅股份有限公司(Mitsubishi Shindoh Co.Ltd.)製造Tamac194),通過蝕刻步驟形成將襯墊與襯墊間接起來的連接部,製作已施加Ni/Pd/Au電鍍的金屬導線框架。使用此基板,在電漿處理
50 W/60秒下,對基台表面實施表面處理,並利用轉注成型機對該處理面實施矽組成物的樹脂成型,製作具有通電部之基板。
將矽酮系晶片接合材(信越化學製造:商品名632DA-1)列印塗布於前述成型中所形成的凹部(反射體)內,承載藍色LED晶片(美國科銳公司製造TR350M系列),以150℃、4小時硬化。之後,利用30 μm的金引線實施引線接合。
之後,利用武藏工程機械製造分配器塗布混揉有黃色螢光體及矽酮樹脂(信越化學製造:商品名KJR-9022)的內層材料後,以150℃、4小時使其熱硬化,製作光學半導體元件集合基板。之後,將所製作的集合基板的背面實施切割刀片厚0.4 mm的半切割步驟,切斷通電部,以便在集合基板上製作使10列20個光學半導體元件的串聯電子電路並聯的電子電路。使用連接設置於集合基板的外周部的通電探針的連接面,外加50 mA,實施利用積分球所實行的通電檢查,因而獲得光學特性資訊。之後,可以在切割刀片0.2 mm的全切割步驟中將集合基板單粒化,因而獲得利用光學特性資訊而分選後的200個光學半導體裝置。由於無需對單粒化之後的光學半導體裝置進行分選,一次可獲得複數個光學特性資訊,因此步驟得以簡化,生產效率提升。並且生產成本也隨之降低。
(實施例5)
積層3層將包含作為金屬氧化物的氧化鋁(Admatechs(Admatechs Co.,Ltd.)製造:商品名AO-502)的
加成硬化型苯基改質矽組成物(信越化學工業製造)含浸於玻璃纖維中的每1片為70 μm的片材,將其作為基底,在其表面及底面上形成75 μm的銅層、及已對其表面施加Ni/Pd/Au的電鍍的金屬被覆層。之後,在蝕刻步驟中形成連接區域,以便製作具有通電部的印刷基板。之後,通過與實施例4同樣的轉注成型步驟、半切割步驟、通電檢查步驟、分選步驟及全切割步驟,獲得光學半導體裝置。由於無需對單粒化之後的光學半導體裝置進行分選步驟,一次可獲得複數個光學特性資訊,因此步驟得以簡化,生產效率提升。又,生產成本也隨之降低。
(實施例6)
與實施例4所示的製造方法同樣地,製造使用垂直型光學半導體(立式)及倒裝晶片型光學半導體元件的光學半導體裝置。結果與實施例4同樣地,步驟得以簡化,生產效率提升。
(實施例7)
使用焊錫,使實施例4中製作的光學半導體裝置與FR-4(外部基板)黏著。之後,對於光學半導體裝置與FR-4(外部基板)的黏著情況,進行熱衝擊試驗(愛斯佩克股份有限公司(Espec Corporation)製造TSE-11-A),調查在-40℃~150℃下,進行500次循環、1,000次循環時的通電情況。結果示於表5。如表5所示,可知光學半導體裝置保持與外部基板良好的黏著情況,也不會產生不亮燈。
[表5]
(比較例3)
繼而,與實施例4同樣地製作光學半導體元件集合基板,只進行全切割步驟,而不進行半切割步驟、通電檢查步驟及分選步驟,因而製作光學半導體裝置。之後,通過黏著劑,使單粒化之後的光學半導體裝置排列於基板上,進行通電檢查,基於該光學特性資訊而分選。利用這種光半導體裝置的製造方法,步驟較為複雜,與實施例4比較,生產效率下降約20%。並且生產成本也增大。
另外,本發明並不限定於上述實施形態。上述實施形態為例示,具有與本發明的申請專利範圍所述的技術思想實質相同的結構,並發揮相同作用效果的技術方案,均包含在本發明的技術範圍內。
3‧‧‧電性連接部
6‧‧‧反射體結構
10‧‧‧光學半導體裝置用封裝體
Claims (19)
- 一種光學半導體裝置用封裝體,其特徵在於:在將矽酮樹脂組成物含浸於纖維強化材料中並硬化而成的基台的頂面上,具有要與光學半導體元件電性連接的至少兩個電性連接部、及圍繞前述要連接的光學半導體元件的反射體結構,構成前述基台的纖維強化材料具備旋轉90°的3層以上的纖維層,前述基台在25℃、1GHz下的相對介電常數為5.0以下。
- 如請求項1所述的光學半導體裝置用封裝體,其中,前述纖維強化材料為玻璃纖維。
- 如請求項1所述的光學半導體裝置用封裝體,其中,前述基台是使用至少一層以上的半固化片硬化而成,該半固化片是將前述矽酮樹脂組成物含浸於前述纖維強化材料中。
- 如請求項1所述的光學半導體裝置用封裝體,其中,前述矽酮樹脂組成物為縮合硬化型或加成硬化型矽酮樹脂組成物。
- 如請求項1所述的光學半導體裝置用封裝體,其中,前述電性連接部是由至少一層金屬層所構成。
- 如請求項1所述的光學半導體裝置用封裝體,其中,前述基台在底面上具有底面金屬被覆層。
- 如請求項6所述的光學半導體裝置用封裝體,其中,前述基台具有至少一個以上穿孔,前述頂面的電性連接部與前述底面金屬被覆層通過該穿孔而電性連接。
- 如請求項1所述的光學半導體裝置用封裝體,其中,前述反射體結構是由矽酮樹脂、環氧樹脂、及矽酮樹脂與環氧樹脂的雜化樹脂中的任一種成型而成。
- 一種光學半導體裝置用封裝體的製造方法,是製造光學半導體裝置用封裝體的方法,其特徵在於具有以下步驟:基台製作步驟,使用至少一層以上的將矽酮樹脂組成物含浸於纖維強化材料中並硬化而成的半固化片來製作基台;頂面金屬被覆層形成步驟,在該基台頂面上,形成頂面金屬被覆層;電性連接部形成步驟,將該頂面金屬被覆層形成於要與光學半導體元件電性連接的至少兩個電性連接部上;及,反射體結構成型步驟,在具有該電性連接部之前述基台上,利用轉注成型或射出成型,以圍繞前述要連接的光學半導體元件的方式,將反射體結構成型,並且,在前述電性連接部形成步驟後且前述反射體結構成型步驟前,具有表面處理步驟,該表面處理步驟是對前述基台的表面進行電漿處理及/或紫外線臭氧處理。
- 一種光學半導體裝置,是在如請求項1至請求項8中的任一項所述的光學半導體裝置用封裝體上,承載光學半導體元件而製造出來。
- 一種光學半導體裝置的製造方法,是製造光學半導體裝置的方法,其特徵在於具有以下步驟:構裝步驟,在具有通電部之基板上構裝複數個光學半導體元件,因而獲得光學半導體元件集合基板; 半切割步驟,將前述光學半導體元件集合基板半切割,因而切斷前述通電部的一部分,以便在前述光學半導體元件集合基板內製作通電檢查用電子電路;通電檢查步驟,對該通電檢查用電子電路進行通電檢查,以便獲得每一前述光學半導體元件的光學特性資訊;分選步驟,使用該光學特性資訊,分選前述光學半導體元件;及,全切割步驟,在前述半切割步驟的切斷線上進行全切割,藉此將前述光學半導體元件集合基板分割為各個前述光學半導體裝置,因而獲得利用前述光學特性資訊而分選後的複數個前述光學半導體裝置。
- 如請求項11所述的光學半導體裝置的製造方法,其中,在前述通電檢查步驟中,使用光學特性檢測裝置進行通電檢查。
- 如請求項11所述的光學半導體裝置的製造方法,其中,在前述通電檢查步驟中,與每一前述光學半導體元件對應地配置光學特性檢測用光學透鏡,並獲得前述光學特性資訊。
- 如請求項11所述的光學半導體裝置的製造方法,其中,作為具有前述通電部之基板,使用在金屬框架上將樹脂轉注成型而成的基板、或在印刷基板上將樹脂轉注成型而成的基板。
- 如請求項14所述的光學半導體裝置的製造方法,其中,使用前述金屬框架在前述半切割步驟中所切斷的部分中具有溝槽之基板,作為在前述金屬框架上將樹脂轉注成 型而成的基板。
- 如請求項14所述的光學半導體裝置的製造方法,其中,使用在積層3層以上的纖維強化材料中含浸有樹脂而成的基板,作為前述印刷基板。
- 如請求項11所述的光學半導體裝置的製造方法,其中,在前述全切割步驟中,使用與前述半切割步驟中所使用的切割刀片寬度不同寬度的切割刀片。
- 如請求項11所述的光學半導體裝置的製造方法,其中,在前述半切割步驟中,製作前述通電檢查用電子電路,該通電檢查用電子電路具有連接前述通電檢查步驟中使用的電源探針的連接面。
- 一種光學半導體裝置,其特徵在於:由如請求項11至請求項18中的任一項所述的光學半導體裝置的製造方法製造而成。
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