(57)【要約】      （修正有）【課題】生産性を向上させることが可能な光半導体装置および光半導体装置の製造方法の提供。【解決手段】光半導体装置１００の製造方法は、熱硬化性樹脂組成物を用いたトランスファ成形によって貫通孔３０ａが複数形成された光反射層３０を配線部材１０上に形成し、貫通孔３０ａの一方の開口部を配線部材１０で塞いでなる複数の凹部３２が形成された成形体７０を得る工程と、光半導体素子２０を凹部３２内にそれぞれ配置する工程と、光反射層３０の表面３０ｂを覆うように半導体素子２０が配置された凹部３２に封止樹脂を供給する工程と、封止樹脂を介在させることにより、光反射層３０の表面３０ｂから離間させた状態で凹部３２を覆うレンズ５０を配置した後、封止樹脂を硬化させる工程と、成形体７０を凹部３２ごとに分割して複数の光半導体装置１００を得る工程と、を備える。【選択図】図６
2011009519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂組成物を用いたトランスファ成形によって貫通孔が複数形成された光反射層を配線部材上に形成し、前記貫通孔の一方の開口部を前記配線部材で塞いでなる複数の凹部が形成された成形体を得る工程と、
光半導体素子を前記凹部内にそれぞれ配置する工程と、
前記光反射層の表面を覆うように前記半導体素子が配置された前記凹部に封止樹脂を供給する工程と、
前記封止樹脂を介在させることにより、前記光反射層の前記表面から離間させた状態で前記凹部を覆うレンズを配置した後、前記封止樹脂を硬化させる工程と、
前記成形体を前記凹部ごとに分割して複数の光半導体装置を得る工程と、を備えることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記熱硬化性樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填剤、及び、（Ｅ）白色顔料を含み、前記熱硬化性樹脂組成物の硬化物の波長４２０〜８００ｎｍにおける光反射率が８０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記（Ｄ）無機充填剤は、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム及び炭酸バリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、請求項２に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記（Ｅ）白色顔料は、無機中空粒子であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記（Ｅ）白色顔料は、酸化チタンであることを特徴とする、請求項２又は３に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記（Ｅ）白色顔料の中心粒径は、０．１〜５０μｍであることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記（Ｄ）無機充填剤と前記（Ｅ）白色顔料との合計量は、前記熱硬化性樹脂組成物全体に対して１０〜８５体積％であることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一項に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記封止樹脂の弾性率は、０．００１〜１０ＭＰａであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記レンズは、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂及び脂環式オレフィン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の製造方法を用いて製造されることを特徴とする、光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置及び光半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光半導体素子である発光ダイオード（Light  Emitting  Diode：ＬＥＤ）は、安価で長寿命な素子として注目されており、各種のインジケータ、光源、平面型表示装置、液晶ディスプレイのバックライト等の光半導体装置に広く使用されている。従来の光半導体装置としては、ケース材の内部に配置されたＬＥＤ素子がカバーで覆われており、ＬＥＤ素子とカバーとの間のキャビティ部には空気が満たされた構成を有するものがある（例えば下記特許文献１参照）。また、別の光半導体装置としては、ケース材の内部に配置されたＬＥＤ素子がカバーで覆われ、ＬＥＤ素子とカバーとの間のキャビティ部にシリコーン樹脂が満たされた構成を有しており、キャビティ部に針を差し込んでシリコーン樹脂が注入されるものがある（例えば下記特許文献２参照）。更には、ハウジング（ケース材）上に緩衝材を介して保護材を設けた光半導体装置がある（例えば下記特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６２０４５２３号明細書
【特許文献２】特開２００５−１８３９６５号公報
【特許文献３】特開２００８−１７２１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献２の光半導体装置では、シリコーン樹脂の注入のために針がカバーを貫通する必要があり、カバーに使用できる材料が制限されること、カバーが変形してしまう場合があること、キャビティ部内のシリコーン樹脂の中に残存する気泡の除去が困難であること、カバーの針を差し込んだ部分からシリコーン樹脂が漏れ出してしまうこと等の問題がある。
【０００５】
更に、上記特許文献１〜３のいずれの光半導体装置においても、光半導体装置は一つずつ製造されるため、多くの労力や所要時間を要し効率的ではなく、生産性に問題がある。特に特許文献３のようにハウジング上に緩衝材を介して保護材を設けた光半導体装置を製造する場合には、個々のハウジングに緩く保護材を設ける工程が生産性を低下させる要因となりやすい。
【０００６】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、生産性を向上させることが可能な光半導体装置及び光半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光半導体装置の製造方法は、熱硬化性樹脂組成物を用いたトランスファ成形によって貫通孔が複数形成された光反射層を配線部材上に形成し、貫通孔の一方の開口部を配線部材で塞いでなる複数の凹部が形成された成形体を得る工程と、光半導体素子を凹部内にそれぞれ配置する工程と、光反射層の表面を覆うように半導体素子が配置された凹部に封止樹脂を供給する工程と、封止樹脂を介在させることにより、光反射層の表面から離間させた状態で凹部を覆うレンズを配置した後、封止樹脂を硬化させる工程と、成形体を凹部ごとに分割して複数の光半導体装置を得る工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る光半導体装置の製造方法では、複数の凹部が形成された成形体を用いて光半導体素子の配置、光半導体素子の封止、レンズの配置を行い、上記成形体を分割して複数の光半導体装置を一度に得ている。したがって、成形体が良好に分割され、光半導体装置を一つずつ製造する従来の製造方法と比較して格段に生産性を向上させることができる。  
【０００９】
また、熱硬化性樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填剤、及び、（Ｅ）白色顔料を含み、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の波長４２０〜８００ｎｍにおける光反射率が８０％以上であることが好ましい。この場合、光半導体装置の生産性を更に向上させることができる。
【００１０】
また、（Ｄ）無機充填剤は、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム及び炭酸バリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。この場合、光半導体装置の耐熱性や難燃性を高度に両立することができる。
【００１１】
また、（Ｅ）白色顔料は、無機中空粒子であることが好ましい。この場合、光半導体装置の発光効率を高くすることができる。
【００１２】
また、（Ｅ）白色顔料は、酸化チタンであることが好ましい。この場合、光半導体装置の発光効率を高くすることができる。
【００１３】
また、（Ｅ）白色顔料の中心粒径は、０．１〜５０μｍであることが好ましい。この場合、熱硬化性樹脂組成物の難燃性及び流動性を向上させることができる。なお、中心粒径とは、体積基準粒度分布曲線において積算値が５０％のときの粒径値であり、例えばレーザ光式粒度分布計（例えば、Beckman  Coulter社製、商品名：LS  13  320）を用いて測定することができる。
【００１４】
また、（Ｄ）無機充填剤と（Ｅ）白色顔料との合計量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して１０〜８５体積％であることが好ましい。この場合、光半導体装置を小型化及び薄型化できると共に光半導体装置の発光効率を高くすることができる。
【００１５】
また、封止樹脂の弾性率は、０．００１〜１０ＭＰａであることが好ましい。この場合、封止樹脂の耐熱性、耐光性、応力緩和効果を向上させることができる。
【００１６】
また、レンズは、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂及び脂環式オレフィン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１７】
本発明に係る光半導体装置は、上記光半導体装置の製造方法を用いて製造されることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光半導体装置では、上記光半導体装置の製造方法を用いて製造されるため、生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、生産性を向上させることが可能な光半導体装置及び光半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る光半導体装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明に係る光半導体装置の製造方法の一実施形態を示す断面図である。
【図４】図３の後続の工程の手順を示す断面図である。
【図５】図４の工程後の成形体を示す斜視図である。
【図６】図４の後続の工程の手順を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る光半導体装置及び光半導体装置の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
＜光半導体装置＞
図１は、本発明に係る光半導体装置の一実施形態を示す斜視図である。但し、図１では、封止体及びレンズは省略している。図２（ａ）は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図２（ｂ）は（ａ）の要部を拡大して示す断面図である。
【００２３】
図１，２に示すように、光半導体装置１００は、配線部材１０と、光半導体素子２０と、光反射層３０と、封止体４０と、レンズ５０とを備える。光半導体装置１００は、一般に表面実装型（ＳＭＤ型）に分類されるものである。
【００２４】
配線部材１０としては、リードフレームを公知の方法で配線形成したものを用いることが好ましく、例えば、４２アロイリードフレームや銅リードフレーム等のリードフレームが用いられる。配線部材１０は、例えば矩形状をなしており、導体部材１４ａ，１４ｂを有している。
【００２５】
なお、配線部材１０としては、基材と、基材上に配置された複数の導体部材（接続端子）とを有する配線板を用いても良い。この場合、基材としては、銅張積層板に用いられる基材等の基材が用いられ、例えばエポキシ樹脂積層板等の樹脂積層板が挙げられる。
【００２６】
導体部材１４ａ，１４ｂは、金属により形成されている。導体部材１４ａは、配線部材１０の短手方向の略中央において、配線部材１０の長手方向の一端から他端にかけて配置されている。導体部材１４ｂは、配線部材１０の短手方向における両端部のそれぞれに３つずつ配置されており、各導体部材１４ｂは、配線部材１０の長手方向に長尺状をなしている。各導体部材１４ｂは、互いに離れて並んでいると共に、導体部材１４ａと離れて、導体部材１４ａを挟んで対称となるように配置されている。
【００２７】
導体部材１４ａと導体部材１４ｂとの間には、白色樹脂層１６が配置されている。白色樹脂層１６は、後述する光反射層３０と同様の樹脂により形成されている。
【００２８】
光半導体素子２０は、例えばダイボンド材（図示せず）を介して導体部材１４ａ上に３つマウントされており、互いに離れて配線部材１０の長手方向に並んでいる。各光半導体素子２０の表面は、ボンディングワイヤ１８により、導体部材１４ａを挟んで対称に位置する導体部材１４ｂのそれぞれに電気的に接続されている。光半導体素子２０は、ボンディングワイヤ１８を通して電力が供給されることにより発光し、その光が封止体４０を通してレンズ５０から出射する。光半導体素子２０としては、特に制限なくＧａＮ系の青色素子や緑色素子、ＧａＰ系の緑色素子や橙色素子、ＧａＡｓ系の赤色素子等の素子を使用することができる。
【００２９】
光反射層３０は、配線部材１０の外縁部に沿って配線部材１０上に配置された四方の側壁により、内部に貫通孔３０ａが形成された略直方体状の部材である。貫通孔３０ａは、光反射層３０の四方の側壁が傾斜することにより、光反射層３０の表面３０ｂから裏面（配線部材１０側の面）にかけて開口が小さくなるように形成されている。光反射層３０は、配線部材１０と共に光半導体素子搭載用基板を構成しており、貫通孔３０ａの裏面側の開口部が配線部材１０により塞がれることにより、凹部（キャビティ部）３２が形成されている。凹部３２の内部を光反射層３０の表面３０ｂ側から見た場合、凹部３２の底部には、３つの光半導体素子２０が露出している。すなわち、凹部３２の底部は、光半導体素子搭載領域に相当する。
【００３０】
封止体４０は、光反射層３０の凹部３２内に配置されて光半導体素子２０を封止する第１の部分４０ａと、第１の部分４０ａ上に配置されて光反射層３０の表面３０ｂを覆う第２の部分４０ｂとを有している。第２の部分４０ｂは、第１の部分４０ａと一体化している。第２の部分４０ｂは、厚さ数μｍ〜数百μｍの樹脂層を形成しており、例えば、第２の部分の厚みは、５〜５００μｍが好ましく、１０〜３００μｍがより好ましく、２０〜２００μｍが更に好ましい。厚みが５μｍ未満であると、応力緩和の効果が小さくなる傾向があり、５００μｍを超えると、光半導体装置１００の製造時におけるダイシング性が低下する傾向がある。
【００３１】
封止体４０は、凹部３２内及び光反射層３０の表面３０ｂに透光性を有する封止樹脂（透光封止樹脂）が供給されて形成されている。封止樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂やそれらの変性樹脂が挙げられ、中でも、着色や劣化が抑制されると共に応力緩和効果により熱応力によるボンディングワイヤ１８の断線等が抑制されることから信頼性を更に向上させることができるため、ゲル状やゴム状のシリコーン樹脂が好ましく、ゲル状やゴム状のジメチルシリコーン樹脂がより好ましい。ジメチルシリコーン樹脂としては、ＫＪＲ−９０２２Ｘ−５、ＫＥＲ−２６００（信越化学工業株式会社製、商品名）、ＯＥ−６３５１，ＪＣＲ６１１５，ＪＣＲ６１１０（東レ・ダウコーニング株式会社製、商品名）、ＸＥ−１４−Ｃ２０４２、ＩＶＳ４０１２、ＩＶＳ５０２２（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、商品名）等を使用することができる。封止樹脂には、必要に応じて蛍光体が添加されてもよい。封止樹脂の室温（２５℃）における弾性率は、耐熱性、耐光性、応力緩和効果を向上させる観点から０．００１〜１０ＭＰａが好ましい。なお、封止樹脂の弾性率は、針入度（ＪＩＳ  Ｋ  ２２２０  １／４コーン）やゴム硬さ（ＪＩＳ  タイプＡ）を用いて測定することができる。
【００３２】
レンズ５０は、封止体４０の第２の部分４０ｂ上に配置されていると共に、凹部３２を覆っている。レンズ５０としては、例えば凸レンズ、凹レンズ、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズ形状等のレンズを用いることができる。レンズ５０と光反射層３０とは、封止体４０の第２の部分４０ｂを介在させて互いに離間している。
【００３３】
レンズ５０の素材としては、硬質でタック性がなく、外部からの応力に対して変形しない程度の弾性率（例えば、１００〜２０００ＭＰａ）を有し、可視光領域において透明なものであれば特に制限はなく、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、脂環式オレフィン樹脂が好ましい。レンズ５０としては、例えば、「ＴＯＰＡＳ５０１３ＬＳ−０１」（ポリプラスチックス株式会社製、商品名）、ＳＲ７０１０（東レ・ダウコーニング株式会社製、商品名）、ＬＰＳ−Ｌ５００（信越化学工業株式会社製、商品名）、ネオフロンＣＴＦＥ（ダイキン工業株式会社製、商品名）、ＺＥＯＮＥＸ４８０（日本ゼオン株式会社製、商品名）等を用いることができる。
【００３４】
次に、光反射層３０を形成する熱硬化性樹脂組成物（モールド材料）について詳細に説明する。熱硬化性樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填剤、及び、（Ｅ）白色顔料を含むことが好ましい。
【００３５】
（Ａ）エポキシ樹脂
エポキシ樹脂としては、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料として一般に使用されているものを用いることができる。エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、アルキル置換ビフェノール等のジグリシジエーテル、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環族エポキシ樹脂等を挙げることができる。これらのエポキシ樹脂は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、これらのエポキシ樹脂のうち、比較的着色のないものを使用することが好ましく、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートが好ましい。
【００３６】
（Ｂ）硬化剤
硬化剤としては、エポキシ樹脂と反応するものであれば、特に制限なく用いることができるが、比較的着色のないものが好ましい。硬化剤としては、例えば、酸無水物硬化剤、イソシアヌル酸誘導体、フェノール系硬化剤等が挙げられる。酸無水物系硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ナジック酸、無水グルタル酸、無水ジメチルグルタル酸、無水ジエチルグルタル酸、無水コハク酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ノルボルネンジカルボン酸無水物、メチルノルボルネンジカルボン酸無水物、ノルボルナンジカルボン酸無水物、メチルノルボルナンジカンルボン酸無水物が挙げられる。イソシアヌル酸誘導体としては、１,３,５−トリス（１−カルボキシメチル）イソシアヌレート、１,３,５−トリス（２−カルボキシエチル）イソシアヌレート、１,３,５−トリス（３−カルボキシプロピル）イソシアヌレート、１,３−ビス（２−カルボキシエチル）イソシアヌレート等が挙げられる。フェノール系硬化剤としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、パラキシレン変性フェノール樹脂、フェノール類とベンズアルデヒドやナフチルアルデヒド等との縮合物、トリフェノールメタン化合物、多官能型フェノール樹脂等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３７】
これらの硬化剤の中では、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水グルタル酸、無水ジメチルグルタル酸、無水ジエチルグルタル酸、１,３,５−トリス（３−カルボキシプロピル）イソシアヌレートを用いることが好ましい。硬化剤は、その分子量が１００〜４００程度のものが好ましく、また、無色ないし淡黄色のものが好ましい。
【００３８】
硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、５０〜２００質量部が好ましく、１００〜１５０質量部がより好ましい。硬化剤の含有量が、５０質量部未満では、エポキシ樹脂の硬化反応が十分に進行しない傾向があり、２００質量部を超えると、得られる成形体が変色する傾向にある。
【００３９】
（Ｃ）硬化促進剤
硬化促進剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、１,８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリエチレンジアミン、トリ−２，４，６−ジメチルアミノメチルフェノール等の３級アミン類、２−エチル−４メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラ−ｎ−ブチルホスホニウム−ｏ，ｏ−ジエチルホスホロジチオエート、テトラ−ｎ−ブチルホスホニウム−テトラフルオロボレート、テトラ−ｎ−ブチルホスホニウム−テトラフェニルボレート等のリン化合物、４級アンモニウム塩、有機金属塩類、及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。これらの硬化促進剤の中では、３級アミン類、イミダゾール類、リン化合物を用いることが好ましい。
【００４０】
硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．０１〜１０．０質量部であることが好ましく、０．１〜８．０質量部がより好ましい。硬化促進剤の含有量が、０．０１質量部未満では、十分な硬化促進効果を得られない傾向があり、１０．０質量部を超えると、得られる成形体が変色する傾向がある。
【００４１】
（Ｄ）無機充填剤
無機充填剤としては、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム及び炭酸バリウムからなる群より選ばれる少なくとも１種以上であることが好ましく、信頼性が向上する観点から、低熱膨張であるシリカがより好ましい。
【００４２】
無機充填剤としては、難燃効果の観点から、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムが好ましい。また、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムは、白色であるため反射率に与える影響が小さい観点からも好ましい。更に、耐湿信頼性の観点から、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムにおけるイオン性化合物の含有量は少ないことが好ましい。イオン性化合物（例えば、Ｎａ化合物）の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、０．２質量％以下が好ましい。
【００４３】
無機充填剤の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、１００〜２０００質量部が好ましく、５００〜１５００質量部がより好ましい。無機充填剤の含有量が、１００質量部未満では、材料の強度が低下する傾向があり、２０００質量部を超えると、流動性や硬化性に悪影響を与える傾向にある。
【００４４】
無機充填剤の中心粒径は、０．１〜５０μｍであることが好ましい。中心粒径が０．１μｍ未満であると、粒子が凝集しやすく分散性が悪くなる傾向にあり、５０μｍを超えると、成形性が低下する傾向にある。
【００４５】
（Ｅ）白色顔料
白色顔料としては、光反射性が向上する観点から酸化チタン（ルチル型）が好ましい。白色顔料としては、無機中空粒子も好ましく、無機中空粒子としては、例えば、珪酸ソーダガラス、アルミ珪酸ガラス、硼珪酸ソーダガラス、シラス等の中空粒子が挙げられる。
【００４６】
白色顔料の中心粒径は、０．１〜５０μｍであることが好ましい。中心粒径が０．１μｍ未満であると粒子が凝集しやすく分散性が悪くなる傾向にあり、５０μｍを超えると反射特性が十分に得られなくなる傾向がある。
【００４７】
白色顔料の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、１００〜４５００質量部が好ましく、２００〜２０００質量部がより好ましい。白色顔料の含有量が、１００質量部未満では、反射率が低下する傾向があり、４５００質量部を超えると、成形性が悪化する傾向にある。
【００４８】
白色顔料の充填量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、１０〜８５体積％が好ましく、５０〜８５体積％がより好ましく、７０〜８５体積％が更に好ましい。充填量が１０体積％未満であると、光反射特性が低下する傾向があり、８５体積％を超えると、成型性が悪くなる傾向がある。
【００４９】
（Ｆ）カップリング剤
白色顔料の分散性を向上させる目的で、熱硬化性樹脂組成物は任意にカップリング剤を含有しても良い。カップリング剤としては、シランカップリング剤やチタネート系カップリング剤等があるが、着色が抑制される観点から、一般にエポキシシラン系が優れており、具体例として３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等がある。
【００５０】
カップリング剤の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．１〜５質量部が好ましく、１〜３質量部がより好ましい。カップリング剤の含有量が、０．１質量部未満では、流動性が低下する傾向があり、５質量部を超えると、硬化性が低下したり離型性が悪化する傾向にある。
【００５１】
その他、熱硬化性樹脂組成物には、添加剤として、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、離型剤、イオン捕捉剤、可撓化剤等を添加してもよい。可撓化剤としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等が適している。
【００５２】
熱硬化性樹脂組成物の硬化物厚さ１ｍｍの波長４２０〜８００ｎｍにおける光反射率は、８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が更に好ましい。光反射率が８０％未満であると、光半導体装置の発光効率が低下する傾向がある。
【００５３】
本実施形態に係る光半導体装置１００では、凹部３２に配置される光半導体素子２０が封止体４０により封止される簡易な構造を有しているため、複数の凹部３２が形成された成形体を用い、該成形体を分割することにより複数の光半導体装置を一度に製造する方法を好適に適用することができる。したがって、成形体が良好に分割され、光半導体装置を一つずつ製造する従来の製造方法と比較して効率よく光半導体装置が得られ、格段に生産性を向上させることができる。
【００５４】
ところで、上記特許文献１，２の光半導体装置では、ケース材とレンズとして機能する上記カバーとが接して固定されている。そのため、温度サイクル試験等において、発生する応力が緩和されずにカバーやケース材に負荷されることから、剥離やクラック等を生じてしまうとの問題もある。一方、本実施形態に係る光半導体装置１００では、光反射層３０とレンズ５０とが封止体４０の第２の部分４０ｂを介在させて互いに所定間隔（好ましくは５〜５００μｍ）をおいて離間している。これにより、温度サイクル試験やリフロー試験において、熱応力を緩和するように光反射層３０やレンズ５０が微視的な尺度において移動可能であり、レンズ５０や光反射層３０に剥離やクラック等が生じることを抑制することが可能であり、光半導体装置１００の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
また、光半導体装置１００では、凹部３２を覆うレンズ５０を備えることにより、光半導体装置１００の輝度を向上させることが可能であり、更には、封止体４０への異物の付着や封止体４０の変形を抑制できると共に光半導体装置１００のハンドリング性を向上させることもできる。
【００５６】
ところで、上記特許文献１の光半導体装置では、キャビティ部の空気とＬＥＤ素子やカバーとの界面における屈折率が大きく異なるため、光取り出し効率が低下するという問題がある。一方、本願発明では、光半導体素子２０及びレンズ５０の間に封止体４０が配置されているため、空気と光半導体素子２０又はレンズ５０との界面が生じることを抑制することができる。この場合、封止体４０と光半導体素子２０又はレンズ５０との屈折率の差を小さくすることで、光取り出し効率を更に向上させることができる。
【００５７】
更に、光半導体装置１００では、耐熱性、耐光性、耐温度サイクル性、耐リフロー性に優れることから、高輝度ＬＥＤパッケージに好適な光半導体装置を提供することができる。
【００５８】
＜光半導体装置の製造方法＞
次に、本実施形態に係る光半導体装置１００の製造方法について、図３〜図６を用いて説明する。図３は、本発明に係る光半導体装置の製造方法の一実施形態を示す断面図である。図４は、図３の後続の工程の手順を示す断面図である。図５は、図４の工程後の成形体を示す斜視図である。図６は、図４の後続の工程の手順を示す断面図である。
【００５９】
まず、銅箔をフォトエッチングする方法等の公知の方法を用いて回路を形成した後、回路の表面にＮｉ／Ａｇめっきを施すことによって、導体部材１４ａ，１４ｂを形成し、図３（ａ）に示すように、配線部材１０を得る。
【００６０】
次に、凹部３２を有する光反射層３０がマトリックス状（例えば、縦１０個×横１６個）に複数連なった形状の凹部を有する金型６０を用意し、図３（ｂ）に示すように、配線部材１０上に金型６０を配置する。次に、金型６０の樹脂注入口（図示せず）から熱硬化性樹脂組成物を注入し、配線部材１０上に光反射層３０を形成する。光反射層３０はトランスファ成形で形成され、ＭＡＰ（Ｍｏｌｄ  Ａｒｒａｙ  Ｐａｃｋａｇｅ）法を用いることができる。熱硬化性樹脂組成物の注入後、金型温度を例えば１８０℃に９０秒保持することによって熱硬化性樹脂組成物を硬化させる。なお、トランスファ成形時に金型６０内を減圧にすると、樹脂充填性が向上するため好ましい。光反射層３０を形成した後、例えば温度１２０〜１８０℃で１〜３時間加熱することによって熱硬化性樹脂組成物のアフターキュアを行ってもよい。以上により、図４（ａ）に示すように、凹部３２を有する光反射層３０が複数連なった成形体７０が形成されると共に、導体部材１４ａ，１４ｂ間に白色樹脂層１６が形成される。
【００６１】
続いて、凹部３２内の導体部材１４ａ上に例えばダイボンド材を塗布し、ダイボンド材上に３つの光半導体素子２０を並べて配置する。そして、図４（ｂ）に示すように、各光半導体素子２０の表面をボンディングワイヤ１８を用いて導体部材１４ｂと電気的に接続する。なお、実装方法として、ワイヤボンド方式だけでなく、フリップチップ方式を用いてもよい。以上により、図５（ａ），（ｂ）に示すように、成形体７０における各凹部３２の底部に３つの光半導体素子２０が実装される。
【００６２】
次に、ポッティングにより以下のように封止体４０を形成する。まず、図６（ａ）に示すように、各凹部３２内に封止樹脂を供給し、光半導体素子２０を封止する第１の部分４０ａを形成する。そして、凹部３２に封止樹脂が満たされた後も封止樹脂を供給し続け、第１の部分４０ａ上に配置されると共に光反射層３０の表面３０ｂを覆う第２の部分４０ｂを形成する。以上により、封止体４０が得られる。
【００６３】
続いて、図６（ｂ）に示すように、封止体４０の第２の部分４０ｂ上における各凹部３２上の位置にそれぞれレンズ５０を配置し、レンズ５０を封止樹脂に接着させる。その後、加熱加圧（例えば、１５０℃、０．０５ＭＰａ）して封止樹脂を硬化し、成形体７０上にレンズ５０を搭載する。なお、レンズ５０は、予め成形されたものを用いることができる。各レンズ５０は、後述するダイシングのため、各レンズ５０間に一定の間隔を有して配置される。以上により、封止体４０の第２の部分４０ｂを介在させることにより、レンズ５０が光反射層３０の表面３０ｂから離間した状態が得られ、複数の光半導体装置１００が一体的に連なった成形体が得られる。
【００６４】
次に、図６（ｃ）に示すように、複数の光半導体装置１００が一体的に連なった成形体を凹部３２ごとに分割（個片化）し、図２（ａ）に示す光半導体装置１００を複数得る。分割には、ダイシング、レーザ加工、ウォータージェット加工、金型加工等の公知の方法により分割することで、光半導体装置を１つ又は複数有する光半導体装置（ＳＭＤ型光半導体装置）を得ることができる。
【００６５】
本実施形態に係る光半導体装置１００の製造方法では、複数の凹部３２が形成された成形体７０を用いて光半導体素子２０の配置、光半導体素子２０の封止、レンズ５０の配置を行い、上記成形体７０を分割して複数の光半導体装置１００を一度に得ている。したがって、成形体７０が良好に分割され、従来の光半導体装置の製造方法と比較して効率よく光半導体装置が得られ、格段に生産性を向上させることができる。特に、熱硬化性樹脂組成物が（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填剤、及び、（Ｅ）白色顔料を含み、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の波長４２０〜８００ｎｍにおける光反射率が８０％以上である場合には、金型６０の樹脂注入口（材料投入口）の形状に応じて熱硬化性樹脂組成物を容易に調整することができるため、更に生産性を向上させることができる。
【００６６】
また、本実施形態に係る光半導体装置１００の製造方法では、封止樹脂を介在させることにより、光反射層３０の表面３０ｂから離間させた状態で凹部３２を覆うレンズ５０を配置しているため、温度サイクル試験等において応力が緩和され、レンズ５０や光反射層３０に剥離やクラック等が生じることを抑制することが可能であり、光半導体装置１００の信頼性を向上させることができる。更に、凹部３２を覆うレンズ５０を配置することにより、光半導体装置１００の輝度を向上させることが可能であり、更には、封止体４０への異物の付着が抑制できると共にハンドリング性を向上させることもできる。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明を実施例により詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６８】
（実施例１）
［光反射層用の熱硬化性樹脂組成物の調製］
各成分を下記の配合比（質量部）で混合し、混錬温度２０〜５０℃、混錬時間１０分の条件でロール混錬を行うことによって、熱硬化性樹脂組成物を調製した。
（Ａ）エポキシ樹脂：トリスグリシジルイソシアヌレート、４３質量部
（Ｂ）硬化剤：ヘキサヒドロフタル酸無水物、５３質量部
（Ｃ）硬化促進剤：テトラ−ｎ−ブチルホスホニウム−ｏ，ｏ−ジエチルホスホロジチオエート、３質量部
（Ｄ）無機充填剤：溶融球状シリカ（中心粒径：２５μｍ）（電気化学工業社製、商品名：FB-950）、４１８質量部
（Ｄ）無機充填剤：溶融球状シリカ（中心粒径：０．５μｍ）（アドマテックス社製、商品名：SO25R）、２９質量部
（Ｅ）白色顔料：酸化チタン（中心粒径：０．２１μｍ）（石原産業社製、商品名：CR-63）、２２２質量部
（Ｆ）カップリング剤：トリメトキシエポキシシラン（東レダウコーニング社製、商品名：Ａ−１８７）、１．２質量部
なお、（Ｅ）白色顔料の充填量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して、３７．７体積％であった。
【００６９】
［光半導体装置の作製］
まず、Ｃｕ−Ｆｅ合金Ｃ１９４にフォトエッチングにより銅の回路を形成した後、回路にＮｉ／Ａｇめっきを施すことにより、厚み０．１５ｍｍのリードフレームを得た。
【００７０】
次いで、トランスファ成形機（エムテックスマツムラ株式会社製、商品名：ＭＦ−ＦＳ０１）を使用し、上記のように調製した熱硬化性樹脂組成物を金型温度１８０℃、硬化時間９０秒、成形圧力６．９ＭＰａの条件でＭＡＰ成形法により成形し、光反射層を上記リードフレーム上に作製し光半導体装置搭載用基板を得た。金型としては、縦１０個×横１６個のマトリックス状に配置された１６０個の凹部（キャビティ部）を有する一括成形用金型を用いた。キャビティサイズは、１個当たり３ｍｍ×３ｍｍ、深さ０．５ｍｍとした。
【００７１】
上記光半導体装置搭載用基板の各凹部に露出したリードフレームの中央の接続端子（導体部材）上に、ダイボンド剤（日立化成工業株式会社製、商品名：ＥＮ４６２０Ｋ）をスタンピング法にて印刷した。次いで、光半導体素子（青色素子、Ｃｒｅｅ社製、商品名：ＥＺ７００）をダイボンド剤の上に配置した。そして、ダイボンド剤を加熱硬化（１５０℃、１時間）し、光半導体素子を接続端子上に固着させた。そして、金線を用いて光半導体素子の表面と、リードフレームの側面側に配置された接続端子（導体部材）とを電気的に接続した。
【００７２】
続いて、ディスペンサを用いて上記光半導体装置搭載用基板上にゲル状のシリコーン透明封止樹脂（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、商品名：ＸＥ−１４−Ｃ２０４２、弾性率（室温）：０．０３ＭＰａ）をポッティング法により供給した。これにより、各凹部に封止樹脂を充填すると共に、凹部内及び光反射層の表面上に厚さ２００μｍの封止樹脂層を形成した。その後、減圧にして脱泡を行なった。
【００７３】
封止樹脂層上における各凹部上の位置にそれぞれレンズ成形体を配置し、封止樹脂層にレンズ成形体を接着した。その後、加熱加圧（１５０℃、０．０５ＭＰａ、５時間）して封止樹脂を硬化し、光半導体装置搭載用基板にレンズ成形体を搭載した。なお、レンズ成形体は、脂環式オレフィン樹脂（日本ゼオン株式会社製、商品名：ＺＥＯＮＥＸ４８０）を射出成形することにより作製した。
【００７４】
上記封止樹脂を硬化させた後、マトリックス状に連続した光半導体装置を、ダイシング装置（（株）ディスコ製、商品名：ＤＡＤ３８１）を使用して個片化し、光半導体素子を１つ有する単体の光半導体装置（ＳＭＤ型ＬＥＤ）を複数製造した。マトリックス状に連続した光半導体装置は、硬質の光半導体搭載用基板と硬質のレンズ成形体との間に軟質の透明樹脂が形成されているため、光半導体搭載用基板やレンズ成形体の欠けや、光半導体搭載用基板又はレンズ成形体と透明樹脂との剥離が抑制されていた。そのため、マトリックス状に連続した光半導体装置が良好にダイシングされ、複数の光半導体装置を生産性良く得ることができた。
【００７５】
なお、光反射層（カル部）の波長４６０ｎｍにおける光反射率は、９４％であった。光反射率は、ミノルタ社製、ＣＭ−５０８ｄ（商品名）を用いて測定した。
【００７６】
（実施例２）
封止樹脂の種類を変更した以外は、実施例１と同じようにして光半導体装置を作製した。封止樹脂には、黄色蛍光体（化成オプトニクス社製、商品名：Ｐ４６−Ｙ１）を分散させたゲル状のシリコーン透明封止樹脂（東レ・ダウコーニング社製、商品名：ＪＣＲ６１１０、弾性率：０．０３ＭＰａ）を用いた。マトリックス状に連続した光半導体装置は、硬質の光半導体搭載用基板と硬質のレンズ成形体との間に軟質の透明樹脂が形成されているため、実施例１と同様に良好にダイシングされ、複数の光半導体装置を生産性良く得ることができた。
【００７７】
（実施例３）
凹部内及び光反射層の表面上に厚さ３μｍの封止樹脂層を形成した以外は、実施例１と同様にして光半導体装置を作製した。マトリックス状に連続した光半導体装置は、硬質の光半導体搭載用基板と硬質のレンズ成形体との間に軟質の透明樹脂が形成されているため、実施例１と同様に良好にダイシングされ、複数の光半導体装置を生産性良く得ることができた。
【００７８】
（比較例１）
凹部内及び光反射層の表面上に封止樹脂層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして光半導体装置を作製した。マトリックス状に連続した光半導体装置は、ダイシングの際に光半導体搭載用基板やレンズ成形体の欠けや、光半導体搭載用基板又はレンズ成形体と透明樹脂との剥離が発生しやすくなる傾向にあり、複数の光半導体装置を生産性良く得ることができなかった。
【００７９】
（光半導体装置の信頼性評価）
実施例１〜３及び比較例１の光半導体装置について以下の項目を評価した。各評価結果を表１に示す。
【００８０】
［光半導体装置の外観評価］
実施例及び比較例で得られた各パッケージの外観を目視にて観察した。製造後のレンズとパッケージ凹部に充填した透明封止樹脂とにボイド等の欠陥が発生していない場合を「Ａ」とし、ボイドの発生がキャビティ全体の１０％以下である場合を「Ｂ」とし、ボイドの発生がキャビティ全体の１０％を越える場合を「Ｃ」として評価した。
【００８１】
［エージング試験］
光半導体素子に２５０ｍＡの電流を流し、光半導体装置を１００℃のオーブン中で１０００時間保持した後の光束を測定し、試験開始時（初期）の光束に対する１０００時間後の光束の保持率を以下の基準で評価した。
Ａ：初期光束の７０％以上、Ｂ：初期光束の７０％未満５０％以上、Ｃ：初期光束の５０％未満
【００８２】
［温度サイクル試験］
光半導体装置を−５５℃／１５分から１２５℃／１５分までを１サイクルとする温度サイクルを１０００サイクル繰り返した後の光反射層及びレンズのクラックの発生の有無を以下の基準で評価した。
Ａ：クラック無し、Ｃ：クラック発生
【００８３】
［リフロー試験］
光半導体装置を８５℃，８５％ＲＨの環境下に７時間保持した後、光半導体装置を２６０℃のリフロー炉（古河電気工業社製、商品名：サラマンダＸＮＡ）に収容し、光半導体装置の内部における剥離やクラックの発生の有無を以下の基準で評価した。
Ａ：剥離やクラック無し、Ｃ：剥離やクラックが発生
【００８４】
【表１】
2011009519.tif 000003
【００８５】
表１に示されるように、凹部内及び光反射層の表面上に封止樹脂層が形成された実施例１〜３では、光半導体装置を生産性良く得ることができたのに対し、封止樹脂層が形成されていない比較例１では、光半導体装置を生産性良く得ることができないことが確認された。また、封止樹脂層の厚さが５〜５００μｍの範囲内である実施例１，２では、封止樹脂層の厚さが３μｍである実施例３に対して、エージング試験、温度サイクル試験及びリフロー試験の結果が優れていることが確認された。
【符号の説明】
【００８６】
１０…配線部材、２０…光半導体素子、３０…光反射層、３０ａ…貫通孔、３０ｂ…表面、３２…凹部、４０…封止体、５０…レンズ、７０…成形体、１００…光半導体装置。
【図１】
2011009519.tif 000004
【図２】
2011009519.tif 000005
【図３】
2011009519.tif 000006
【図４】
2011009519.tif 000007
【図５】
2011009519.tif 000008
【図６】
2011009519.tif 000009