專利名稱：光學(xué)半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)半導(dǎo)體裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種利用光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材批量封裝的光學(xué)半導(dǎo)體裝置、用于所述裝置的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材和制造所述裝置的方法。
背景技術(shù)：
通過(guò)代替白熾燈和熒光燈，光學(xué)半導(dǎo)體發(fā)光裝置(發(fā)光二極管，LED)得到廣泛使用。盡管在白光LED裝置中有各種類型，但是目前白光LED裝置的主流是如下發(fā)光系統(tǒng)，其中通過(guò)利用藍(lán)色發(fā)光元件，并把將藍(lán)色轉(zhuǎn)換成黃色的磷光體分散在封裝樹(shù)脂中來(lái)發(fā)射作為藍(lán)色和黃色的混合顏色的白光。近年來(lái)，發(fā)光元件的開(kāi)發(fā)快步前進(jìn)，且通過(guò)代替主要包括殼型的常規(guī)低亮度白色包裝體(package)，還能夠用于一般照明器材和液晶電視的背光的高亮度白色LED包裝體正在成為主流。因而，由于通常用作封裝樹(shù)脂的環(huán)氧樹(shù)脂引起這樣的問(wèn)題，即其透明性由于光和熱所致的劣化而降低，所以已經(jīng)使用了劣化較少的樹(shù)脂如有機(jī)硅。另一方面，硅樹(shù)脂顯示出良好的耐久性，但是一般而言，必須從液態(tài)成形為包裝體，從而使得其在封裝時(shí)的差的加工性導(dǎo)致了低的生產(chǎn)率并進(jìn)一步導(dǎo)致了高成本?；谶@些原因，已經(jīng)提出了使用封裝片材的封裝方法來(lái)代替使用液體物質(zhì)的封裝方法，實(shí)現(xiàn)了加工性的明顯改進(jìn)。另外，因?yàn)楣馓崛⌒誓軌蛲ㄟ^(guò)在遠(yuǎn)離發(fā)光元件的位置， 即在包裝體的最外面布置波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層而得到改進(jìn)，所以從在最外層中能夠容易地形成均勻的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的觀點(diǎn)來(lái)看，使用封裝片材制備包裝體的方法也引起了注意。使用封裝片材的包裝體的制備通常通過(guò)如下進(jìn)行將封裝片材和凹形模子按照該順序放在發(fā)光元件上并進(jìn)行壓縮成形。在這種情況下，在光傳輸元件的上面和側(cè)面(側(cè)部) 的每一個(gè)中，在包裝體的最外面上形成均勻的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。因此，光提取效率高，從而使得可以獲得光裝置。然而，當(dāng)詳細(xì)檢查發(fā)射光的取向條件，即在輻射光的每個(gè)角度光的顏色分布時(shí)，存在這樣的趨勢(shì)，即與向正向(front direction)輻射的光相比，向?qū)捊嵌确较蜉椛涞墓忸伾兊脻庵?。這是因?yàn)榕c正向相比，向?qū)捊嵌确较蜉椛涞墓饨?jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。因此， 在使用封裝片材制備的高度相對(duì)低的包裝體的情況下，在各個(gè)角度的色度差即色度的角度依賴性如此大，以致于當(dāng)用于照明等時(shí)，光的色度差成為問(wèn)題，這取決于觀看方向。為了改進(jìn)該問(wèn)題，已經(jīng)提出了穹式包裝體，其中提高了包裝體的高度，而且以其變得垂直于發(fā)光元件的方式布置側(cè)部波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層(參考專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 JP-A-2008-15970
發(fā)明內(nèi)容
所述穹式包裝體并非完全令人滿意，因?yàn)槠渚哂须y以制備的生產(chǎn)性問(wèn)題且與最近的薄包裝體的趨勢(shì)相對(duì)。因此，存在對(duì)如下包裝體的要求，其能夠使用封裝片材方便地制備且還具有薄厚度和低角度依賴性。本發(fā)明的問(wèn)題是提供一種光學(xué)半導(dǎo)體裝置、用于所述裝置的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材和所述裝置的制造方法，所述光學(xué)半導(dǎo)體裝置能夠使用封裝片材方便地制備，且還具有薄厚度和低的色度角度依賴性。即，本發(fā)明涉及如下項(xiàng)(1) (4)。(1) 一種光學(xué)半導(dǎo)體裝置，其通過(guò)如下制造在光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底上布置包含封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材，使得所述封裝樹(shù)脂層面對(duì)所述襯底，其中所述封裝樹(shù)脂層能夠包埋光學(xué)半導(dǎo)體元件，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子且直接或間接疊壓在所述封裝樹(shù)脂層上；然后進(jìn)行壓縮成形，其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層存在于其中包埋有所述光學(xué)半導(dǎo)體元件的成形體的上部之上，但不存在于所述成形體的側(cè)面之上。(2)根據(jù)⑴的光學(xué)半導(dǎo)體裝置，當(dāng)設(shè)所述封裝樹(shù)脂層的厚度為⑴(mm)，設(shè)封裝一個(gè)光學(xué)半導(dǎo)體元件所需要的所述光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的面積為(Y) (mm2)，且設(shè)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件上部的面積為(A) (mm2)時(shí)，所述光學(xué)半導(dǎo)體裝置滿足下式(I)和(II)0. 5 ^ X ^ 2. 0 (I){XXtan(75° )}2X π+A 彡 Y 彡{XXtan(80° )}2X3i+A(II)。(3) 一種光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材，其包含能夠包埋光學(xué)半導(dǎo)體元件的封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子且直接或間接疊壓在所述封裝樹(shù)月旨層上。(4) 一種制造(1)或( 所述的光學(xué)半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包括在光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底上布置包含封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材，使得所述封裝樹(shù)脂層面對(duì)所述襯底，其中所述封裝樹(shù)脂層能夠包埋光學(xué)半導(dǎo)體元件，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子且直接或間接疊壓在所述封裝樹(shù)脂層上；以及通過(guò)利用平面對(duì)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的表面施加壓力，從而成形。因?yàn)楸景l(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體裝置能夠使用封裝片材方便地制備且還具有薄厚度和低的色度角度依賴性，所以其能夠發(fā)射在所有角度內(nèi)顏色都均勻的光。


圖1是顯示實(shí)施例1的光學(xué)半導(dǎo)體裝置的橫截面的圖。圖2是顯示比較例1的光學(xué)半導(dǎo)體裝置的橫截面的圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體裝置通過(guò)如下制造在光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底上布置包含封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材，使得所述封裝樹(shù)脂層面對(duì)所述襯底，其中所述封裝樹(shù)脂層能夠包埋光學(xué)半導(dǎo)體元件，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子且直接或間接疊壓在所述封裝樹(shù)脂層上；然后進(jìn)行壓縮成形，且本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體裝置的重要特征是具有如下結(jié)構(gòu)其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層存在于其中包埋有所述光學(xué)半導(dǎo)體元件的成形體的上部之上，但不存在于所述成形體的側(cè)面(側(cè)部)之上。
在光學(xué)半導(dǎo)體元件的外圍(上部和側(cè)面)上具有特定厚度波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的一般包裝體的情況下，在面對(duì)方向(垂直于光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底的平面的方向)上輻射的光經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的距離變得與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度相同。然而，因?yàn)橄驅(qū)捊嵌确较蜉椛涞墓鈱?duì)角地經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，所以經(jīng)過(guò)距離大于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度，使得在更寬角度輻射的光通過(guò)經(jīng)歷波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換作用而顏色變得濃重。另外，盡管在真正橫向(平行于光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底的方向)上輻射的光經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的距離變得與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度相同，但是在真正橫向上發(fā)射的光實(shí)際上顏色變得濃重，因?yàn)槠涫窃诓ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)換層中反復(fù)反射的光。因此， 隨著由這種包裝體輻射的光變成從面對(duì)方向至真正橫向的寬角度，其具有顏色變得濃重的趨勢(shì)。因而，按照本發(fā)明，通過(guò)不使波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層存在于包裝體的側(cè)面(側(cè)部)之上，從側(cè)面輻射淺色光而獲得了整體來(lái)看色度均勻的光發(fā)射。據(jù)估計(jì)，這是因?yàn)椋M管在側(cè)面沒(méi)有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能，但是從其中發(fā)射的光的顏色不是與從元件發(fā)射的光相同的顏色，而是如上所述， 是與在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層中反復(fù)反射的光的混合顏色，結(jié)果使得發(fā)射了顏色與從正面發(fā)射的光幾乎相同的光。因此，由于在對(duì)角方向上輻射的光與從正面和真正橫向輻射的淺色光的混合， 所以在所有角度內(nèi)都發(fā)射均勻顏色的光。本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體裝置通過(guò)使用光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材批量封裝而制造， 且所述光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材包括能夠包埋光學(xué)半導(dǎo)體元件的封裝樹(shù)脂層和含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。封裝樹(shù)脂層是在封裝時(shí)能夠通過(guò)壓縮成形包埋光學(xué)半導(dǎo)體元件的層，且其需要在封裝時(shí)能夠包埋元件的撓性以及在其使用時(shí)能夠保護(hù)元件不受外部沖擊影響的強(qiáng)度。從這種觀點(diǎn)來(lái)看，封裝樹(shù)脂層需要低彈性(塑性)和之后通過(guò)對(duì)其進(jìn)行固化而保持其形狀的性能(后固化性能)。作為構(gòu)成具有這種特性的封裝樹(shù)脂層的樹(shù)脂，沒(méi)有特別限制，條件是其具有塑性和后固化性能兩者，但是從耐久性的觀點(diǎn)來(lái)看，令人滿意的是其含有硅樹(shù)脂作為主要成分。 就此而論，本文中使用的術(shù)語(yǔ)“主要成分”是指占構(gòu)成樹(shù)脂層的成分50%以上的成分。作為硅樹(shù)脂，基于硅氧烷結(jié)構(gòu)中的交聯(lián)數(shù)，能夠提及凝膠產(chǎn)物、半固化產(chǎn)物、固化產(chǎn)物等的硅樹(shù)脂，且這些能夠單獨(dú)或以其組合使用，但是具有兩個(gè)反應(yīng)體系的硅樹(shù)脂和改性的硅樹(shù)脂是令人滿意的，因?yàn)閮?yōu)選的是，本發(fā)明的封裝樹(shù)脂層隨溫度不同顯示不同的強(qiáng)度，如具有在封裝時(shí)層的形狀因壓力而改變的這種撓性，以及也具有當(dāng)固化時(shí)能夠經(jīng)受沖擊等的這種強(qiáng)度。作為具有兩個(gè)反應(yīng)體系的硅樹(shù)脂，例如可以提及具有硅烷醇縮合反應(yīng)和環(huán)氧反應(yīng)兩個(gè)反應(yīng)體系的樹(shù)脂，以及具有硅烷醇縮合反應(yīng)和氫化硅烷化反應(yīng)兩個(gè)反應(yīng)體系的樹(shù)脂 (縮合-加成固化型硅樹(shù)脂)。作為改性的硅樹(shù)脂，可以提及具有雜硅氧烷結(jié)構(gòu)如其中硅氧烷結(jié)構(gòu)中的Si原子部分被B、Al、P、Ti等原子取代的硼硅氧烷、鋁硅氧烷、磷硅氧烷、鈦硅氧烷等的樹(shù)脂，及其中有機(jī)官能團(tuán)如環(huán)氧基被加成至硅氧烷結(jié)構(gòu)中的Si原子上的樹(shù)脂。特別地，因?yàn)槎谆柩跬榧词乖诟呓宦?lián)比下也具有低的彈性模量，所以其中將雜原子并入到二甲基硅氧烷中或?qū)⒂袡C(jī)官能團(tuán)加成至其上的改性硅樹(shù)脂是更優(yōu)選的。就此而論，為了提供強(qiáng)度如上文所述的封裝樹(shù)脂層，可以通過(guò)通常已知的方法調(diào)節(jié)硅氧烷結(jié)構(gòu)中的交聯(lián)數(shù)。盡管這些樹(shù)脂能夠通過(guò)通常已知的制造方法來(lái)制造，但是描述了縮合-加成固化型硅樹(shù)脂的情形。例如，縮合-加成固化型硅樹(shù)脂能夠通過(guò)如下獲得向雙末端的硅烷醇型硅油、作為含鏈烯基的硅烷化合物的乙烯基(三甲氧基)硅烷和有機(jī)溶劑的混合物中添加作為縮合催化劑的氫氧化四甲銨，在室溫下攪拌2小時(shí)的同時(shí)將它們混合，接著向其中添加有機(jī)氫硅氧烷和作為氫化硅烷化催化劑的鉬催化劑，然后進(jìn)行混合?；跇?gòu)成封裝樹(shù)脂層的樹(shù)脂，硅樹(shù)脂的含量?jī)?yōu)選是70重量％以上，更優(yōu)選是90重量％以上，進(jìn)一步優(yōu)選基本上100重量％。除了上述樹(shù)脂之外，還可以將封裝樹(shù)脂層與作為材料的添加劑如固化劑和固化促進(jìn)劑，以及抗氧化劑、改性劑、表面活性劑、染料、顏料、變色抑制劑、紫外線吸收劑等共混。 就此而論，即使當(dāng)含有這些添加劑時(shí)，封裝樹(shù)脂層也可以是具有塑性和后固化性能的樹(shù)脂層。通過(guò)如下使封裝樹(shù)脂層成形為片形通過(guò)諸如澆鑄、旋涂或輥涂的方法，在例如防粘處理過(guò)的隔膜(例如，雙向拉伸的聚酯膜)上涂布上述樹(shù)脂或所述樹(shù)脂的有機(jī)溶劑溶液至形成適當(dāng)厚度的膜，然后在未加速固化反應(yīng)但是能夠除去溶劑的溫度下干燥所述膜。用于干燥所述成膜的樹(shù)脂溶液的溫度隨著樹(shù)脂和溶劑的種類而變化，因此不能不加區(qū)別地確定，但是優(yōu)選是80°C 150°C，更優(yōu)選是90°C 130°C。另外，當(dāng)使用縮合-加成固化型硅樹(shù)脂時(shí)，通過(guò)上述干燥加速了縮合反應(yīng)，從而使得所獲得的片形封裝樹(shù)脂層顯示出半固化形式。從能夠包埋元件的觀點(diǎn)來(lái)看，在熱干燥后封裝樹(shù)脂層的片材的厚度(X) (mm)可以是0. Imm以上。然而，當(dāng)封裝樹(shù)脂層的厚度小時(shí)，為了獲得具有均勻色度的光發(fā)射，必須減少光向?qū)捊嵌确较虻妮椛?，從而使得封裝所必需的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材尺寸變小。 在那種情況下，當(dāng)向裝置施加高電流時(shí)，將熱傳遞至封裝樹(shù)脂層上面之上的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，且溫度變高并引起裝置本身的劣化。另外，當(dāng)封裝樹(shù)脂層的厚度大時(shí)，從橫向直接輻射的光變得頻繁，使得整體色度降低。從這種觀點(diǎn)來(lái)看，封裝樹(shù)脂層的片材的厚度(X) (mm)優(yōu)選滿足下式⑴0. 5 ^ X ^ 2. 0 (I)。更優(yōu)選地，其滿足0.85 彡 X彡 1.5。就此而論，通過(guò)將它們疊壓并進(jìn)行熱壓縮，能夠使兩個(gè)以上由此獲得的片材成形為厚度在上述范圍內(nèi)的單個(gè)片材。因?yàn)楸景l(fā)明的封裝樹(shù)脂層在常溫下呈片形且必須可與隔膜分離，所以其在23°C 下的儲(chǔ)存彈性模量?jī)?yōu)選是l.OXloVa以上(0. OlMPa以上)，更優(yōu)選是2. OX 104 1.0X IO6Pa(0. 02MPa 1. OMPa)，且其在150°C下的儲(chǔ)存彈性模量?jī)?yōu)選是LOXlO6Pa以下 (1. OMPa 以下)，更優(yōu)選是 1. OX IO4Pa 1. O X IO5Pa (0. OlMPa 0. IMPa)。并且，在 150°C 下固化5小時(shí)后，其在23°C下的儲(chǔ)存彈性模量?jī)?yōu)選是1. OX IOfiPa以上(1. OMPa以上)，更優(yōu)選是1. OX IO6Pa LOXlO7Pad. OMPa IOMPa)。就此而論，本說(shuō)明書(shū)的儲(chǔ)存彈性模量能夠按照后面描述的實(shí)施例中所述的方法測(cè)定。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層是含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子的樹(shù)脂層，且能夠通過(guò)轉(zhuǎn)換來(lái)自元件的部分光的波長(zhǎng)并將其與來(lái)自元件的發(fā)光混合而被調(diào)整成期望顏色的發(fā)光。另外，按照本發(fā)明，從抑制被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層反射的光而達(dá)到具有高折射率的元件的觀點(diǎn)來(lái)看，令人滿意的是在包裝體的最外面上布置波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。作為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子(磷光體)，沒(méi)有特別限制，且能夠提及要用于光學(xué)半導(dǎo)體裝置的通常已知的磷光體。例示性地，能夠例舉黃色磷光體(a_SIAL0N)、YAG、 TAG等作為具有將藍(lán)色轉(zhuǎn)換成黃色的功能的適合商購(gòu)的磷光體，并能夠例舉CaAlSiN3等作為具有將藍(lán)色轉(zhuǎn)換成紅色的功能的適合商購(gòu)的磷光體。這些磷光體能夠單獨(dú)使用或以其組合使用。光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子的含量不能不加區(qū)別地確定，因?yàn)榛旌项伾某潭入S波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度而變化，但是當(dāng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度例如是0. Imm時(shí)，令人滿意的是光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子
的含量是10重量％ 30重量％。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的樹(shù)脂沒(méi)有特別限制，條件是其是通常用于光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝的樹(shù)脂，且可以提及透明樹(shù)脂如環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、硅樹(shù)脂等，其中從耐久性的觀點(diǎn)來(lái)看，硅樹(shù)脂是令人滿意的。作為硅樹(shù)脂，能夠以相同方式提及上面例舉的硅樹(shù)脂，且可以使用市售的那些硅樹(shù)脂或者可以使用單獨(dú)制造的那些硅樹(shù)脂。除了上述樹(shù)脂和光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子之外，還可以將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層與作為材料的類似于封裝樹(shù)脂層的情況的添加劑共混。通過(guò)如下使波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層成形為片形通過(guò)諸如澆鑄、旋涂或輥涂的方法，在例如防粘處理過(guò)的隔膜(例如，聚酯膜或聚丙烯膜)上涂布含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子的上述樹(shù)脂或所述樹(shù)脂的有機(jī)溶劑溶液至形成適當(dāng)厚度的膜，然后在未加速固化反應(yīng)但是能夠除去溶劑的溫度下干燥所述膜。用于干燥所述成膜的樹(shù)脂溶液的溫度隨著樹(shù)脂和溶劑的種類而變化， 因此不能不加區(qū)別地確定，但是優(yōu)選是80°C 150°C，更優(yōu)選是90°C 150°C。從改進(jìn)光提取效率的觀點(diǎn)來(lái)看，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層在熱干燥后的片材厚度優(yōu)選是 0. 05mm 0. 2mm,更優(yōu)選是0. 07mm 0. 12mm。就此而論，通過(guò)將它們疊壓并進(jìn)行熱壓縮，能夠使兩個(gè)以上由此獲得的片材成形為厚度在上述范圍內(nèi)的單個(gè)片材。另外，在那種情況下， 所述成形可以使用含有不同種類光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子的兩種以上波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層來(lái)進(jìn)行。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層在150°C下的儲(chǔ)存彈性模量?jī)?yōu)選是1. OX 105 以上(0. IMPa以上)， 更優(yōu)選是1. OX IO6Pa 1. OXlO8I^a(1. OMPa IOOMPa)，這是因?yàn)楫?dāng)層變形時(shí)包裝體的顏色發(fā)生改變。作為疊壓封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的方法，沒(méi)有特別限制，例如可以提及如下方法當(dāng)使封裝樹(shù)脂層成形為片形時(shí)，使封裝樹(shù)脂層直接成形并疊壓在所成形的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層上。就此而論，本文中使用的術(shù)語(yǔ)“直接疊壓的”片材是指通過(guò)封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的直接疊壓而形成的片材，且“間接疊壓的”片材是指按照一般方法通過(guò)介于封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層之間的其它層疊壓封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層而形成的片材。本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體裝置通過(guò)如下獲得以使得封裝樹(shù)脂層面對(duì)襯底的方式在光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底上布置由此獲得的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材，然后進(jìn)行壓縮成形。要用于本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體元件沒(méi)有特別限制，條件是其通常用于光學(xué)半導(dǎo)體裝置，例如可以提及氮化鎵(GaN，折射率2. 5)、磷化鎵(GaP，折射率2. 9)、砷化鎵(GaAs，折射率3. 5)等，其中從其發(fā)射藍(lán)光且能夠經(jīng)由磷光體制造白色LED的觀點(diǎn)來(lái)看，GaN是令人滿意的。上面安裝光學(xué)半導(dǎo)體元件的襯底也沒(méi)有特別限制，但是例如可以提及金屬襯底、 其中將銅(cupper)配線疊壓在玻璃-環(huán)氧襯底上的剛性襯底、其中將銅配線疊壓在聚酰亞胺膜上的撓性襯底等，且能夠使用任何形狀如板/凹凸不平的板等。作為在襯底上安裝光學(xué)半導(dǎo)體元件的方法，可以提及適于安裝其中將電極布置在發(fā)光面上的光學(xué)半導(dǎo)體元件的面朝上安裝方法、適于安裝其中將電極布置在發(fā)光面的另一面上的光學(xué)半導(dǎo)體元件的倒裝式(flip lip)安裝方法等。作為成形方法，必須通過(guò)利用這種平面對(duì)光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的表面施加壓力，使得光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層不是布置在包裝體的側(cè)面之上，但是除此之外沒(méi)有特別限制。作為例示性方法，描述了使用壓機(jī)進(jìn)行熱壓縮的方法。例如，將具有預(yù)定尺寸的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材布置在光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底上并在優(yōu)選 100°C 200°C的溫度下使用壓機(jī)對(duì)其進(jìn)行壓縮成形。待加載的壓力不能不加區(qū)別地確定， 其取決于封裝樹(shù)脂層的特性，但是因?yàn)楫?dāng)對(duì)其施加太多載荷時(shí)存在引起封裝樹(shù)脂層變形的擔(dān)憂，所以令人滿意的是使用能夠控制要獲得的成形體的高度的壓機(jī)進(jìn)行壓縮，例如能夠通過(guò)將平整模子的上板的高度設(shè)定為比片材的總厚度小約0. Imm的值來(lái)進(jìn)行壓縮。作為這種壓機(jī)，能夠使用由新東工業(yè)株式會(huì)社(SINT0 K0GI0, LTD.)制造的熱壓機(jī)“CYTP-10”等。待使用的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的尺寸不能不加區(qū)別地確定，其取決于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的厚度，但是當(dāng)其大時(shí)，寬角度的色度由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換作用的大活性而變得濃重，而當(dāng)其小時(shí)，寬角度的色度變得稀薄。因此，本發(fā)明人進(jìn)行了檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中色度變得均勻的片材尺寸是使得約80%從元件輻射的光束經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的尺寸。當(dāng)把元件正面當(dāng)作零度(° )時(shí)，約80%光束經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層所憑借的尺寸例如對(duì)于右邊和左邊來(lái)說(shuō)分別在75 度 80度(° )的范圍內(nèi)。因此，令人滿意的是，當(dāng)設(shè)封裝樹(shù)脂層的厚度為(X) (mm)，設(shè)封裝一個(gè)光學(xué)半導(dǎo)體元件所需要的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的面積為(Y) (mm2)，且設(shè)光學(xué)半導(dǎo)體元件上部的面積為(A) (mm2)時(shí)，滿足下式(II)。{XX tan (75° )}2 X π+A 彡 Y 彡{XX tan (80° )}2Χπ+Α (II)在這種情況下，“Α”是指光學(xué)半導(dǎo)體元件上部(上面)的面積， “{XXtan(75 ° )}2Χ π ”是指0度 75度(° )的光束經(jīng)過(guò)的圓的面積，且 “{XX tan (80° )}2X π ”是指0度 80度(° )的光束經(jīng)過(guò)的圓的面積。片材的形狀沒(méi)有特別限制，條件是其具有上述面積。本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體裝置通過(guò)如下獲得將這樣成形的包裝體靜置，直至其形狀即使在室溫下也不改變，然后通過(guò)在固化封裝樹(shù)脂層所必需的時(shí)段內(nèi)進(jìn)行熱壓縮來(lái)進(jìn)行后固化。本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體裝置能夠使用光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材批量封裝，且將所述片材的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層放置在包裝體的最外層，并且其存在于元件的上部之上，但不存在于側(cè)面之上，從而使得其能夠獲得具有優(yōu)異光提取效率和均勻色度的光發(fā)射。因此，本發(fā)明提供了用于本發(fā)明光學(xué)半導(dǎo)體裝置的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材。本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材具有能夠包埋光學(xué)半導(dǎo)體元件的封裝樹(shù)脂層和含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，且從使發(fā)光色度一致的觀點(diǎn)來(lái)看，可以響應(yīng)待用的光學(xué)半導(dǎo)體裝置發(fā)光元件的尺寸來(lái)任選地設(shè)定其尺寸。另外，因?yàn)榕糠庋b能夠使用上述本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材來(lái)進(jìn)行，所以本發(fā)明提供了使用本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材制造光學(xué)半導(dǎo)體裝置的方法。 所述制造方法沒(méi)有特別限制，條件是其包括在光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底上布置本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材，使得所述封裝樹(shù)脂層面對(duì)所述襯底的步驟；及通過(guò)利用平面對(duì)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的表面施加壓力，從而成形的步驟。例示性地，可以提及如下方法其中以使得封裝樹(shù)脂層面對(duì)光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底的方式布置本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材，且在優(yōu)選100°C 200°C的溫度下使用具有平面如平整模子的壓機(jī)使其壓縮成形。因?yàn)橐赃@種方式獲得的本發(fā)明光學(xué)半導(dǎo)體裝置的光提取效率優(yōu)異且能夠產(chǎn)生均勻色度的發(fā)光，所以其能夠適合用作光學(xué)半導(dǎo)體發(fā)光裝置。實(shí)施例下面基于實(shí)施例描述本發(fā)明，然而本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。[樹(shù)脂層的儲(chǔ)存彈性模量]通過(guò)疊壓各個(gè)樹(shù)脂層的多個(gè)片材而使厚度為約Imm的片材成形，并使用動(dòng)態(tài)粘彈性測(cè)定裝置(DMS-200，由精工電子納米科技株式會(huì)社(SII Nano Technology, Inc.)制造) 進(jìn)行剪切時(shí)粘彈性的測(cè)定，從而計(jì)算在23°C和150°C下的儲(chǔ)存彈性模量。光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的制造例1將黃色磷光體(YAG)添加至有機(jī)硅彈性體(由瓦克旭化成有機(jī)硅株式會(huì)社 (WACKER ASAHI KASEI SILICONE CO.，LTD)制造，商品名 “LR 7556”)溶液中至 20 重量％ 的粒子密度并攪拌1小時(shí)。將由此獲得的溶液涂布在聚酯膜(由三菱聚酯化學(xué)株式會(huì)社 (Mitsubishi Polyester Chemical Co. , Ltd.)制造，MRN 38 μ m)上至 0. IOmm 的厚度并在 120°C下干燥5分鐘，從而獲得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層(厚度為0. 10mm)。接著，將0.32ml (0.35mmol)氫氧化四甲銨水溶液(濃度為重量10%)添加至 200g(17. 4mmol)雙末端硅烷醇型硅油、1. 75g(ll. 8mmol)乙烯基三甲氧基硅烷和20ml 2-丙醇的混合物中，并在室溫下(25°C )攪拌2小時(shí)。將1. 50g有機(jī)氫聚硅氧烷和1. 05ml 鉬羰基絡(luò)合物溶液(鉬濃度2重量％ )添加至由此獲得的油中并攪拌以用作封裝樹(shù)脂層溶液。通過(guò)將由此獲得的封裝樹(shù)脂層溶液涂布在上面獲得的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層上(厚度為
0.10mm)并在80°C下對(duì)其干燥30分鐘，獲得了光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材A(厚度為
1.10mm) ο光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的制造例2按照與制造例1中相同的方式獲得了光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材B(厚度為 0. 60mm)，所不同的是，封裝樹(shù)脂層溶液的涂層厚度由1. Omm變成0. 5mm。光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的制造例3按照與制造例1中相同的方式獲得了光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材C(厚度為 0. 90mm)，所不同的是，封裝樹(shù)脂層溶液的涂層厚度由1. Omm變成0. 8mm。光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的制造例4將黃色磷光體(YAG)添加至有機(jī)硅彈性體(LR 7556)溶液中至20重量％的粒子密度并攪拌1小時(shí)。將由此獲得的溶液涂布在聚丙烯膜(由東賽璐株式會(huì)社(T0HCELL0 Co, Ltd.)制造，Y-3s, 30 μ m)上至0. IOmm的厚度并在120°C下干燥5分鐘，從而獲得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層(厚度為0. IOmm)。按照與制造例1中相同的方式獲得了光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材D (厚度為1. IOmm)，所不同的是，使用了由此獲得的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層。實(shí)施例1 9和比較例1使用Thomson刀片，將表1中所示的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材沖壓成表1中所示的尺寸，以使得封裝樹(shù)脂層面對(duì)光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底的方式將其放置在各光學(xué)半導(dǎo)體元件上，然后使用熱壓機(jī)(由新東工業(yè)株式會(huì)社制造)在150°C下利用平整模子壓制3分鐘至表1中所示的各高度。并且，按照與實(shí)施例1中相同的方式制備了比較例1的光學(xué)半導(dǎo)體裝置，所不同的是，使用了凹型模子(8mmX 8mm)。就此而論，關(guān)于襯底，使用了其中將藍(lán)色LED元件(ImmX Imm)安裝在尺寸為2cmX3cm的金屬襯底中心的材料。按照如下試驗(yàn)例1和2評(píng)價(jià)了由此獲得的光學(xué)半導(dǎo)體裝置的特性。結(jié)果示于表1 中。試驗(yàn)例1 (色度角度依賴性)通過(guò)向光學(xué)半導(dǎo)體裝置施加50mA的電流，使用分光光度計(jì)(MCPD-3000，由大冢電子株式會(huì)社(Otsuka Electronics Co.，Ltd.)制造)檢測(cè)各角度的發(fā)射光，且色度由CIE 色度指數(shù)U，y)表示。在0° (正面) 80°的發(fā)射光中，計(jì)算CIE色度(y)值的最大值和最小值之差作為色度差，且按照如下評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)色度角度依賴性。就此而論，較小的色度差表示較小的色度角度依賴性。<色度角度依賴性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)>A 色度差低于0. 030B 色度差是0. 030以上且低于0. 060C 色度差是0. 060以上試驗(yàn)例2 (波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換特性)在由銅制成的散熱器上安裝光學(xué)半導(dǎo)體裝置后，對(duì)其施加IA的電流，且使用溫度記錄裝置(CPA 1000，由CINO制造)測(cè)定裝置表面上的溫度以評(píng)價(jià)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換特性。就此而論，當(dāng)包裝體的表面溫度超過(guò)120°C時(shí)，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換特性變差，這是因?yàn)榱坠怏w的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率降低。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)半導(dǎo)體裝置，其通過(guò)如下制造在光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底上布置包含封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材，使得所述封裝樹(shù)脂層面對(duì)所述襯底，其中所述封裝樹(shù)脂層能夠包埋光學(xué)半導(dǎo)體元件，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子且直接或間接疊壓在所述封裝樹(shù)脂層上；然后進(jìn)行壓縮成形，其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層存在于其中包埋有所述光學(xué)半導(dǎo)體元件的成形體的上部之上，但不存在于所述成形體的側(cè)面之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)半導(dǎo)體裝置，當(dāng)設(shè)所述封裝樹(shù)脂層的厚度為(X)(mm)，設(shè)封裝一個(gè)光學(xué)半導(dǎo)體元件所需要的所述光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的面積為(Y) (mm2)，且設(shè)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件上部的面積為(A) (mm2)時(shí)，所述光學(xué)半導(dǎo)體裝置滿足下式(I)和(II)0. 5 彡 X 彡 2. O(I){XXtan(75° )}2X π+A 彡 Y 彡{XXtan(80° )}2Χπ+Α (II)。
3.一種光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材，其包含能夠包埋光學(xué)半導(dǎo)體元件的封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子且直接或間接疊壓在所述封裝樹(shù)脂層上。
4.一種制造權(quán)利要求1所述的光學(xué)半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包括在光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底上布置包含封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材，使得所述封裝樹(shù)脂層面對(duì)所述襯底，其中所述封裝樹(shù)脂層能夠包埋光學(xué)半導(dǎo)體元件，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子且直接或間接疊壓在所述封裝樹(shù)脂層上；以及通過(guò)利用平面對(duì)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的表面施加壓力，從而成形。
5.一種制造權(quán)利要求2所述的光學(xué)半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包括在光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底上布置包含封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材，使得所述封裝樹(shù)脂層面對(duì)所述襯底，其中所述封裝樹(shù)脂層能夠包埋光學(xué)半導(dǎo)體元件，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子且直接或間接疊壓在所述封裝樹(shù)脂層上；以及通過(guò)利用平面對(duì)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材的表面施加壓力，從而成形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)半導(dǎo)體裝置，其通過(guò)如下制造在光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底上布置包含封裝樹(shù)脂層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用片材，使得所述封裝樹(shù)脂層面對(duì)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件安裝襯底，其中所述封裝樹(shù)脂層能夠包埋光學(xué)半導(dǎo)體元件，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層含有光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子且直接或間接疊壓在所述封裝樹(shù)脂層上；然后進(jìn)行壓縮成形。其中，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層存在于其中包埋有所述光學(xué)半導(dǎo)體元件的成形體的上部之上，但不存在于所述成形體的側(cè)面之上。
文檔編號(hào)H01L33/48GK102163683SQ201110035808
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者尾崎孝志, 赤澤光治, 近藤隆 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社