(57)【要約】【課題】保護膜用の樹脂の漏れを防ぎ、製造時間を短縮することが可能な光半導体装置の製造方法及び光半導体装置を提供する。【解決手段】光半導体装置の製造方法は、ベース基板２と開口部３ａが形成された枠基板３とを熱接着シート４を用いた熱プレスにより接着する基板接着工程と、枠基板３の開口部３ａにより露出されるベース基板２の所定の領域に発光ダイオード５を設置する素子設置工程と、枠基板３の開口部３ａに保護膜６を形成するための樹脂を充填した後、室温で樹脂を硬化させて表面が平坦な保護膜６を形成する保護膜形成工程とを備えている。【選択図】図１
2008028223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と開口部が形成された第２基板とを熱接着シートを用いた熱プレスによって接着する基板接着工程と、
前記第２基板の開口部により露出される前記第１基板の領域に受光又は発光半導体素子を設置する素子設置工程と、
前記第１基板に接着された前記第２基板の開口部に樹脂を充填した後、前記樹脂の表面が平坦になるように硬化させて保護膜を形成する保護膜形成工程とを供えたことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記素子設置工程は、前記基板接着工程の後に行われ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】
前記熱接着シートには、前記第２基板の開口部よりも小さい開口部が形成された状態で、前記第１基板と前記第２基板との間に配置されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記保護膜形成工程は、室温で行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記保護膜形成工程は、大気圧以下の雰囲気中で行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１基板及び第２基板は同じ材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２基板の開口部の内壁部は黒色に塗布された後、第１基板に接着されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項８】
第１基板と、
開口部が形成された第２基板と、
前記第２基板の開口部により露出された前記第１基板の領域に設けられた受光又は発光半導体素子と、
前記受光又は発光半導体素子を覆うように前記第２基板の開口部に表面が平坦になるように形成された保護膜とを備え、
前記第１基板と前記第２基板は、熱接着シートを用いた熱プレスにより接着されてい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、一対の基板を備えた光半導体装置の製造方法及び光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板と開口部が形成された枠や基板を接着し、その開口部に受光又は発光半導体素子を設けた光半導体装置及びその製造方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、基板と、開口部が形成された枠と、半導体素子と、樹脂製の保護膜とを備えた光半導体装置が開示されている。この半導体装置では、基板と枠とが接着剤により接着されている。枠の開口部により露出された基板の面上には、半導体素子が設置されるとともに、半導体素子と基板上の配線とがワイヤボンディングされている。また、枠の開口部には、半導体素子及びワイヤを保護するための樹脂製の保護膜が充填されている。
【特許文献１】実開昭５９−２６２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１の光半導体装置では、枠と基板とを接着剤によって接着しているが、接着剤を枠と基板との間に均等に塗布することは困難である。このため、枠と基板との間には、隙間ができるために接着後に充填される保護膜用の樹脂の粘度が低いと、樹脂が基板と枠との間に形成された隙間を通って外部へ漏れるといった問題があった。また、樹脂の漏れを防ぐために粘度の高い樹脂を採用した場合、枠の開口部の全体に樹脂を行き渡らせ、樹脂の表面を平坦にすることが困難であり、また、できたとしても必要な時間が増大するために製造時間が長くなるといった問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、保護膜用の樹脂の漏れを防ぎ、製造時間を短縮することが可能な光半導体装置の製造方法及び光半導体装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、第１基板と開口部が形成された第２基板とを熱接着シートを用いた熱プレスによって接着する基板接着工程と、前記第２基板の開口部により露出される前記第１基板の領域に受光又は発光半導体素子を設置する素子設置工程と、前記第１基板に接着された前記第２基板の開口部に樹脂を充填した後、前記樹脂の表面が平坦になるように硬化させて保護膜を形成する保護膜形成工程とを供えたことを特徴とする光半導体装置の製造方法である。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、前記素子設置工程は、前記基板接着工程の後に行われ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である。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、前記熱接着シートには、前記第２基板の開口部よりも小さい開口部が形成された状態で、前記第１基板と前記第２基板との間に配置されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法である。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は、前記保護膜形成工程は、室温で行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法である。尚、ここでいう「室温」とは、非加熱で約０℃〜約４０℃の温度のことである。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、前記保護膜形成工程は、大気圧以下の雰囲気中で行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法である。
【００１１】
また、請求項６記載の発明は、前記第１基板及び第２基板は同じ材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法である。
【００１２】
また、請求項７記載の発明は、前記第２基板の開口部の内壁部は黒色に塗布された後、第１基板に接着されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法である。
【００１３】
また、請求項８記載の発明は、第１基板と、開口部が形成された第２基板と、前記第２基板の開口部により露出された前記第１基板の領域に設けられた受光又は発光半導体素子と、前記受光又は発光半導体素子を覆うように前記第２基板の開口部に表面が平坦になるように形成された保護膜とを備え、前記第１基板と前記第２基板は、熱接着シートを用いた熱プレスにより接着されていることを特徴とする光半導体装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光半導体装置の製造方法によれば、基板接着工程において熱接着シートを用いた熱プレスにより第１基板と第２基板とを接着しているので、第１基板と第２基板との間に隙間を形成することなく容易に両基板を接着することができる。これにより、保護膜形成工程において、第２基板の開口部に保護膜を構成する樹脂を充填する際に、両基板間からの樹脂漏れを防止することができる。
【００１５】
また、保護膜形成工程において樹脂漏れを防ぐことができるので、低粘度の樹脂を用いて保護膜を形成することができる。これにより、第２基板の開口部に樹脂を行き渡らせて保護膜の表面を平坦にするのに必要な時間を短縮することができる。
【００１６】
また、第１基板及び第２基板を接着した後、保護膜形成工程を行うので、基板接着工程の熱プレスの加熱に起因する透明度等の保護膜の特性の劣化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明による光半導体装置の断面図である。図２は、本発明による光半導体装置の平面図である。尚、図１は、図２におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、光半導体装置１は、ベース基板（請求項に記載の第１基板に相当）２と、枠基板（請求項に記載の第２基板に相当）３と、熱接着シート４と、複数の発光ダイオード（請求項に記載の発光半導体素子）５と、保護膜６とを備えている。
【００１９】
ベース基板２は、矩形状のガラスエポキシ基板からなる。ベース基板２には、発光ダイオード５の端子が金細線７を介してワイヤボンディングされる配線（図示略）がプリントされている。
【００２０】
枠基板３は、ベース基板２と外形が同じ矩形状のガラスエポキシ基板からなり、熱接着シート４を用いた熱プレスによりベース基板２の上面に接着されている。枠基板３の外形は、ベース基板２の外形と同じ矩形状に形成されている。枠基板３の中央部には、ベース基板２の一部を露出させるための矩形状の開口部３ａが形成されている。開口部３ａの内壁部は、光の反射を抑制するために黒色に塗布されている。尚、熱接着シート４には、熱可塑性樹脂からなるシート等を適用することができる。また、熱接着シート４には、枠基板３の開口部３ａよりも小さい開口部４ａが形成されている。
【００２１】
発光ダイオード５は、シリコン等の半導体等からなり、枠基板３の開口部３ａにより露出されたベース基板２の所定の位置に配置され、金細線７によりベース基板２の配線にワイヤボンディングされている。
【００２２】
保護膜６は、発光ダイオード５や金細線７等を保護するためのものである。保護膜６は、発光ダイオード５や金細線７等を覆い、枠基板３の開口部３ａ内を埋めるように且つ表面が平坦になるように形成されている。保護膜６は、光を透過することができ、室温で硬化可能な樹脂（自然硬化性樹脂）からなる。更に、保護膜６を構成する樹脂として、容易に枠基板３の開口部３ａ内に充填でき、短時間で表面が平坦になるように、硬化前の室温での粘度が低い樹脂を採用している。このような樹脂としては、例えば、約２５℃での硬化前の粘度が２０Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは２Ｐａ・ｓ以下のシリコーン樹脂等を適用できる。
【００２３】
次に、図３〜図６を参照して、上述した光半導体装置の製造方法について説明する。図３〜図６は、光半導体装置の各製造工程における断面図である。尚、以下に説明する光半導体装置の製造方法は、複数の光半導体装置を同一ベース基板上に同時に製造し、最後に各光半導体装置に分割するものである。
【００２４】
まず、図３に示すように、配線がプリントされたベース基板２の面上に、金型で開口部４ａが打ち抜かれた熱接着シート４を載置する。
【００２５】
次に、熱接着シート４の開口部４ａよりも大きい開口部３ａが形成され、その開口部３ａの内壁部が黒色に塗布された枠基板３を準備する。そして、図４に示すように、枠基板３の開口部３ａの中心と熱接着シート４の開口部４ａの中心とが一致するように位置合わせした状態で、枠基板３を熱接着シート４上に設置する。この状態で、約１８０℃〜約２００℃の温度で熱プレスを行い、ベース基板２と枠基板３とを熱接着シート４を介して接着する（基板接着工程）。
【００２６】
次に、図５に示すように、発光ダイオード５を枠基板３の開口部３ａにより露出されたベース基板２の所定の領域に設置する。そして、ベース基板２上にプリントされた配線と金細線７によってワイヤボンディングする（素子設置工程）。
【００２７】
次に、図６に示すように、ベース基板２に接着された枠基板３の開口部３ａの内部に、注出圧力等により樹脂量が調整された樹脂（自然硬化性樹脂）を充填する。ここで充填する樹脂としては、表面を平坦にしつつ開口部３ａの全体に短時間で行き渡らせるために、例えば、約２５℃における硬化前の粘度が約２０Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは約２Ｐａ・ｓ以下のシリコーン樹脂などを適用できる。その後、大気圧雰囲気中又は減圧雰囲気中において加熱することなく室温（例えば、約０℃〜約４０℃）で放置して樹脂を硬化させて、保護膜６を形成する（保護膜形成工程）。
【００２８】
最後に、図６に示す点線Ｌに沿って各光半導体装置１を分割することにより、光半導体装置１が完成する。
【００２９】
上述したように、本発明による光半導体装置の製造方法によれば、熱接着シート４を用いた熱プレスによりベース基板２と枠基板３とを接着しているので、ベース基板２と枠基板３との間に隙間が形成されることなく容易に両基板２、３を接着することができる。これにより、枠基板３の開口部３ａに保護膜６を構成する樹脂を充填する際に、両基板２、３の間からの樹脂漏れを防止することができる。
【００３０】
また、両基板２、３間からの樹脂漏れを防止することにより、硬化前の粘度が低い樹脂により保護膜６を形成することができるので、枠基板３の開口部３ａに短時間で樹脂を行き渡らせることができると共に、保護膜６の表面を短時間で平坦にすることができる。これにより、光半導体装置１の製造時間を短縮することができる。
【００３１】
更に、保護膜６の表面を平坦にすることにより、発光ダイオード５からの光が保護膜６の表面で乱反射されることを抑制することができるので、発光ダイオード５からの光を広げることなく外部へ照射することができる。
【００３２】
また、ベース基板２及び枠基板３を接着した後、保護膜形成工程を行うので、基板接着工程の熱プレスの加熱に起因する透明度等の保護膜６の特性の劣化を防ぐことができる。
【００３３】
また、基板接着工程を素子設置工程よりも前に行うことにより、熱プレスの際の加熱による発光ダイオード５の劣化を防ぐことができると共に、枠基板３を設置する際の発光ダイオード５及び金細線７の破損を防止できる。
【００３４】
また、熱接着シートの開口部を枠基板の開口部よりも大きくした場合、熱接着シートの内周部の近傍において、枠基板とベース基板との間に隙間が形成されるので、保護膜を構成する樹脂が当該隙間に流れ込まず気泡が残るといった問題がある。しかし、本実施形態では、熱接着シート４の開口部４ａを枠基板３の開口部３ａよりも小さくなるように形成しているので、ベース基板２と枠基板３との間に隙間が形成されることがない。これにより、保護膜６を構成する樹脂が容易に開口部３ａに充填されるので、保護膜６の内部に気泡が残ることを抑制することができる。
【００３５】
また、樹脂を加熱せずに室温で硬化させて保護膜６を形成することにより、樹脂の底部に存在する気泡が表面に移動することを抑制することができる。これにより、気泡による発光ダイオード５の光の散乱を抑制することができる。更に、樹脂を大気圧以下の雰囲気中で硬化させて保護膜６を形成することにより、樹脂内の気泡を抜くことができるので、保護膜６内の気泡を減少させることができる。
【００３６】
また、ベース基板２と枠基板３を同じ材料からなるガラスエポキシ基板により構成することにより、熱プレス等によって加熱した場合においても熱膨張率の違いに起因する両基板２、３の分離を抑制することができる。
【００３７】
また、枠基板３の開口部３ａの内壁部を黒色に塗布することにより、黒色の枠基板と比較して安価に発光ダイオード５により発光された光が開口部３ａの内壁部により反射されることを抑制することができる。この結果、製造コストを抑制しつつ、発光ダイオード５の光を広げることなく外部へと照射することができる光半導体装置１を実現できる。
【００３８】
以上、上記実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲内で変更して実施することができる。即ち、本明細書の記載は、一例であり、本発明を何ら限定的な意味に解釈させるものではない。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。
【００３９】
例えば、上述した実施形態では、素子設置工程を基板接着工程の後に行ったが、素子設置工程を基板接着工程の前に行ってよい。また、その他の工程の順序も適宜変更可能である。
【００４０】
また、上述の実施形態の保護膜形成工程では、樹脂を室温で硬化させたが、樹脂に加熱硬化性樹脂を採用し、枠基板の開口部に充填した樹脂を加熱して硬化させてもよい。
【００４１】
また、上述の実施形態では、ベース基板２と枠基板３に同じガラスエポキシ基板を採用したが、異なる材料からなる基板を採用してもよい。但し、ベース基板及び枠基板に異なる材料からなる基板を採用する場合には、熱膨張率が近い材料からなる基板を採用することが好ましい。
【００４２】
また、上述の実施形態では、枠基板３の開口部３ａの内壁部を黒色に塗布したが、枠基板を黒い材料などにより構成し、枠基板の全体を黒色に構成してもよい。
【００４３】
また、上述の実施形態では、発光ダイオード５を用いたが、発光ダイオードの代わりに他の発光半導体素子や受光半導体素子を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による光半導体装置の断面図である。
【図２】本発明による光半導体装置の平面図である。
【図３】光半導体装置の各製造工程における断面図である。
【図４】光半導体装置の各製造工程における断面図である。
【図５】光半導体装置の各製造工程における断面図である。
【図６】光半導体装置の各製造工程における断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    光半導体装置
２    ベース基板
３    枠基板
３ａ  開口部
４    熱接着シート
４ａ  開口部
５    発光ダイオード
６    保護膜
７    金細線
【図１】
2008028223.tif 000003
【図２】
2008028223.tif 000004
【図３】
2008028223.tif 000005
【図４】
2008028223.tif 000006
【図５】
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【図６】
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