(57)【要約】【課題】従来のトランスファーモールド法では、光拡散粒子の含有量の異なる半導体素子が一度のモールド工程で形成されるような製造方法は開示されていない。【解決手段】本発明では、複数個の半導体チップを基板に搭載する工程と、光拡散性粒子を含有する樹脂を準備する工程と、前記半導体チップを前記樹脂によりモールドする工程と、を具備し、前記半導体チップを前記樹脂によりモールドする工程は、少なくとも１つの前記半導体チップをモールドする第１モールド空間及び第２モールド空間とを準備する工程を有し、前記第１モールド空間には前記光拡散性散粒子の平均粒子径より大きい幅及び高さを有する前記樹脂を注入する第１の樹脂注入部を有し、前記第２モールド空間には前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の幅又は高さの少なくとも一方を有する前記樹脂を注入する第２の樹脂注入部を有することを特徴とする半導体素子の製造方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に搭載された複数個の半導体チップを樹脂によりモールドする半導体素子の製造方法において、
複数個の半導体チップを基板に搭載する工程と、
光拡散性粒子を含有する樹脂を準備する工程と、
前記半導体チップを前記樹脂によりモールドする工程と、
を具備し、
前記半導体チップを前記樹脂によりモールドする工程は、少なくとも１つの前記半導体チップをモールドする第１モールド空間と、他の少なくとも１つの前記半導体チップをモールドする第２モールド空間と、を準備して前記第１モールド空間と前記第２モールド空間に樹脂を充填してモールドする工程を有し、
前記第１モールド空間には前記光拡散性散粒子の平均粒子径より大きい幅及び高さを有する前記樹脂を注入する第１の樹脂注入部を有し、
前記第２モールド空間には前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の幅又は高さの少なくとも一方を有する前記樹脂を注入する第２の樹脂注入部を有し、前記樹脂は前記第１の樹脂注入部と前記第２の樹脂注入部から充填されることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１モールド空間と前記第２モールド空間は、前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の幅又は高さの少なくとも一方を有する第１結合空間により繋がれており、前記樹脂は前記第１結合空間を介して充填されることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
基板に搭載された複数個の半導体チップを樹脂によりモールドする半導体素子の製造方法において、
複数個の半導体チップを基板に搭載する工程と、
光拡散性粒子を含有する樹脂を準備する工程と、
前記半導体チップを前記樹脂によりモールドする工程と、
を具備し、
記半導体チップを前記樹脂によりモールドする工程は、少なくとも１つの前記半導体チップをモールドする第１モールド空間と、他の少なくとも１つの前記半導体チップをモールドする第２モールド空間とを準備して前記第１モールド空間と前記第２モールド空間に樹脂を充填してモールドする工程を有し、
前記第１モールド空間には前記光拡散性散粒子の平均粒子径より大きい幅及び高さを有する前記樹脂を注入する第１の樹脂注入部を有し、
前記第１モールド空間と前記第２モールド空間は、前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の幅又は高さの少なくとも一方を有する第１結合空間により繋がれており、前記樹脂は前記第１の樹脂注入部と前記第１結合空間から充填されることを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記第２モールド空間には前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の幅又は高さの少なくとも一方を有する前記樹脂を注入する第２の樹脂注入部を有し、前記樹脂は前記第２の樹脂注入部を介して充填されることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１モールド空間及び前記第２モールド空間のそれぞれは、前記光拡散性散粒子の平均粒子径より大きい幅及び高さを有する第２結合空間により複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記複数個の半導体チップを前記樹脂でモールドする工程の後に、前記半導体素子を個片化する工程と、
を具備し、
前記半導体素子を個片化する工程は、前記第２結合空間をダイシングすることを特徴とする請求項５に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
複数個の半導体チップと、
前記複数個の半導体チップが互いに一定の距離を保って搭載された配線基板と、
前記複数個の半導体チップのうち少なくとも１つの半導体チップを封止する第１モールド部と前記複数個の半導体チップの他の少なくとも１つの半導体チップを封止する第２モールド部とを有し、
前記第１モールド部又は第２モールド部の一方には、光拡散性粒子を所定値以上含有する半導体素子であって、
前記第１モールド部と前記第２モールド部は、前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の幅又は高さの少なくとも一方を有する結合部を有し、
前記第１モールド部及び第２モールド部の一方モールド部には前記光拡散性粒子の平均粒子径より大きい光拡散性粒子が含有されており、他方のモールド部には前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の光拡散性粒子が含まれていることを特徴とする半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法及び半導体素子に関する。特に、基板に搭載された複数個の半導体チップを樹脂によりモールドする方法によって、光拡散粒子の含有量の異なる半導体素子が一度のモールド工程で形成される半導体素子の製造方法及び半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子を大量に生産するため、トランスファーモールド法が用いられている。トランスファーモールド法とは、配線基板の主面上の所定位置に複数の半導体チップを搭載し、その複数の半導体チップを絶縁性樹脂で一括モールドして半導体素子を得る方法である。その後、半導体素子は任意の外形サイズに切断され、個片化されることによって製品となる。トランスファーモールド法は、成形時間が短く、無機蛍光体のように比重の大きな物質を均一に分散し得る長所がある。
【０００３】
樹脂には、半導体発光チップからの光を取り出すための散乱材などの粒子を含有する樹脂や多色の半導体発光装置を作るための波長変換材などの粒子を含有する樹脂が用いられる。散乱材や波長変換材などを含有する樹脂で半導体発光チップを封止する場合、半導体発光素子の発光面上における散乱材や波長変換材の不均一性が発光の色むらなどの要因となる。この問題に対処して、特許文献３「特開２０１１−２４９４５０号」は、ポットにフィラー含有量や粒子径の異なる複数の樹脂タブレットを準備して、順番に連続して注入させることで、半導体発光チップの発光面上におけるフィラーの均一性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４９４５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のトランスファーモールド法では、様々な粒子径を有する粒子を含有する樹脂によって基板に搭載された複数個の半導体チップをモールドする方法において、光拡散粒子の含有量の異なる半導体素子が一度のモールド工程で形成されるような製造方法は開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、基板に搭載された複数個の半導体チップを樹脂によりモールドする半導体素子の製造方法において、複数個の半導体チップを基板に搭載する工程と、光拡散性粒子を含有する樹脂を準備する工程と、前記半導体チップを前記樹脂によりモールドする工程と、  を具備し、前記半導体チップを前記樹脂によりモールドする工程は、少なくとも１つの前記半導体チップをモールドする第１モールド空間と、他の少なくとも１つの前記半導体チップをモールドする第２モールド空間と、を準備して前記第１モールド空間と前記第２モールド空間に樹脂を充填してモールドする工程を有し、前記第１モールド空間には前記光拡散性散粒子の平均粒子径より大きい幅及び高さを有する前記樹脂を注入する第１の樹脂注入部を有し、前記第２モールド空間には前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の幅又は高さの少なくとも一方を有する前記樹脂を注入する第２の樹脂注入部を有し、前記樹脂は前記第１の樹脂注入部と前記第２の樹脂注入部から充填されることを特徴とする半導体素子の製造方法を提供する。
【０００７】
本発明の請求項２では、前記第１モールド空間と前記第２モールド空間は、前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の幅又は高さの少なくとも一方を有する第１結合空間により繋がれており、前記樹脂は前記第１結合空間を介して充填されることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法を提供する。
【０００８】
本発明の請求項３では、基板に搭載された複数個の半導体チップを樹脂によりモールドする半導体素子の製造方法において、複数個の半導体チップを基板に搭載する工程と、光拡散性粒子を含有する樹脂を準備する工程と、前記半導体チップを前記樹脂によりモールドする工程と、を具備し、記半導体チップを前記樹脂によりモールドする工程は、少なくとも１つの前記半導体チップをモールドする第１モールド空間と、他の少なくとも１つの前記半導体チップをモールドする第２モールド空間とを準備して前記第１モールド空間と前記第２モールド空間に樹脂を充填してモールドする工程を有し、前記第１モールド空間には前記光拡散性散粒子の平均粒子径より大きい幅及び高さを有する前記樹脂を注入する第１の樹脂注入部を有し、前記第１モールド空間と前記第２モールド空間は、前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の幅又は高さの少なくとも一方を有する第１結合空間により繋がれており、前記樹脂は前記第１の樹脂注入部と前記第１結合空間から充填されることを特徴とする半導体素子の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明の請求項４では、前記第２モールド空間には前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の幅又は高さの少なくとも一方を有する前記樹脂を注入する第２の樹脂注入部を有し、前記樹脂は前記第２の樹脂注入部を介して充填されることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の製造方法を提供する。
【００１０】
本発明の請求項５では、前記第１モールド空間及び前記第２モールド空間のそれぞれは、前記光拡散性散粒子の平均粒子径より大きい幅及び高さを有する第２結合空間により複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明の請求項６では、前記複数個の半導体チップを前記樹脂でモールドする工程の後に、前記半導体素子を個片化する工程と、を具備し、前記半導体素子を個片化する工程は、前記第２結合空間をダイシングすることを特徴とする請求項５に記載の半導体素子の製造方法を提供する。
【００１２】
本発明の請求項７では、複数個の半導体チップと、前記複数個の半導体チップが互いに一定の距離を保って搭載された配線基板と、前記複数個の半導体チップのうち少なくとも１つの半導体チップを封止する第１モールド部と前記複数個の半導体チップの他の少なくとも１つの半導体チップを封止する第２モールド部とを有し、前記第１モールド部又は第２モールド部の一方には、光拡散性粒子を所定値以上含有する半導体素子であって、前記第１モールド部と前記第２モールド部は、前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の幅又は高さの少なくとも一方を有する結合部を有し、前記第１モールド部及び第２モールド部の一方モールド部には前記光拡散性粒子の平均粒子径より大きい光拡散性粒子が含有されており、他方のモールド部には前記光拡散性粒子の平均粒子径以下の光拡散性粒子が含まれていることを特徴とする半導体素子を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体素子の製造方法によると、光拡散性粒子の含有量が異なる半導体素子を一度のモールド工程で形成することができ、簡便且つ迅速な方法で多種多様な半導体素子の提供が可能となる。
【００１４】
さらに、上記のような半導体素子であれば、光拡散性粒子の含有量が異なる半導体素子同士を非常に近接した微小領域にも設けることができ、小型で多種多様な半導体素子が必要とされる装置への搭載が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による半導体素子の製造方法を実施するために使用した製造装置の断面図であって、樹脂注入前の様子を示した図。
【図２】(ａ)本発明で使用する製造装置の上部金型の立体斜視図。(ｂ)本発明で使用する製造装置の下部金型の立体斜視図。
【図３】(ａ)第１凹部に樹脂を注入する工程を示した製造装置のＡ−Ａ断面図。  (ｂ)第２凹部に樹脂を注入する工程を示した製造装置のＢ−Ｂ断面図。
【図４】図３(ａ)及び図３(ｂ)のＣ−Ｃ断面図。
【図５】(ａ)複数の第１凹部全体に樹脂を充填する工程を示した製造装置のＡ−Ａ断面図。  (ｂ)複数の第２凹部全体に樹脂を充填する工程を示した製造装置のＢ−Ｂ断面図。
【図６】図５(ａ)及び図５(ｂ)のＤ−Ｄ断面図。
【図７】図６の工程後に、金型から取り外した後の複数の半導体素子を示した上面図。
【図８】(ａ)図７のＥ−Ｅ断面図。  (ｂ)図７のＦ−Ｆ断面図。(ｃ)図７のＧ−Ｇ断面図。
【図９】図７の立体斜視図。
【図１０】本発明の製造方法で形成された半導体発光素子製品の立体斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の実施例による半導体素子の製造方法を実施するために使用した製造装置２００の断面図であって、樹脂注入前の様子を示した図である。装置２００には複数個の半導体チップ１１０が配置された基板１００が設置されている。    
【００１８】
本実施例は、トランスファーモールド法を用いて半導体素子を製造する。トランスファーモールド法とは、配線基板１００の主面上の所定位置に複数の半導体チップ１１０を搭載し、その複数の半導体チップ１１０を絶縁性樹脂で一括モールドして半導体素子１２０を得る方法である。その後、半導体素子１２０は任意の個数で切断され、個片化されることによって図１０に例示した製品１４０となる。
【００１９】
本実施例では、図１０に示されるように、半導体チップ１１０としてＬＥＤチップを用いる。１つのＬＥＤチップ１１０を樹脂で封止したものを、半導体素子１２０とする。複数個の半導体チップ１１０が光拡散性粒子の含有量の異なる樹脂で封止された半導体素子１２０の集合体を、図９に示した複数個の半導体素子１３０とする。また、図１０に示されるように、所望の発光を示すために所定の個数で組合せられた半導体素子を、半導体発光素子製品１４０とする。半導体発光素子製品１４０は、複数個の半導体素子１３０を個片化したものを指す場合もあれば、個片化していないものを場合もある。ただし、半導体発光素子製品１４０は、半導体素子１２０を少なくとも２つ以上含むものを指す。
【００２０】
トランスファーモールド法でモールドする樹脂中には粉末状の蛍光体が含まれている。当該粉末状の蛍光体は樹脂に混合すると一次粒子及び一次粒子の凝集体を形成する。当該一次粒子及び一次粒子の凝集体の平均粒子径は、レーザ回折法を用いて算出された体積粒度分布のメジアン径（Ｄ５０）とする。メジアン径（Ｄ５０）は粒度分布を測定して得られた累積体積が５０％であるときの粒子径を示す。
【００２１】
この半導体素子の製造方法を図１から図１０を参照して以下に具体的に説明する。
【００２２】
図示しないが、まず、配線及びパッドがパターニングされた基板１００の所定領域に複数のＬＥＤチップ１１０を搭載する。続いて、ＬＥＤチップ１１０と基板１００上の配線を電気的に接続するため、対応するパッドとＬＥＤチップ１１０に設けられた電極との間に導電性ワイヤなどを設ける。これらの作業を実施することで、複数のＬＥＤチップ１１０が設けられた基板１００(以下、チップ搭載基板１００とする)が作製される。
【００２３】
配線は、複数のＬＥＤチップ１１０を個別又は同時に駆動できるように任意に形成することが出来る。本実施例では、図示しないが、個別に駆動する配線を用いている。
【００２４】
ＬＥＤチップ１１０はｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に活性層が形成された発光構造体を有す。ｎ型半導体層とｐ型半導体層上にはそれぞれ、ｎ電極及びｐ電極が形成されている。電極はチップ１１０の対極面側に形成されていてもよく、同一面側に形成されていてもよい。ＬＥＤチップ１１０の種類としては、特に制限されないが、フェイスアップやフリップチップなどが用いられる。また、青色、緑色、赤色などの発光を示すＬＥＤチップが用いられてもよい。なお、本実施例では、樹脂３２０で封止されるＬＥＤチップは青色発光のＩｎＧａＮ系、と緑色発光のＩｎＧａＮまたは赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ等が用いられる。また、本実施例では発光を示すＬＥＤチップを用いるが、受光するＬＥＤチップが用いられていてもよい。
【００２５】
次に、チップ搭載基板１００を図１に図示した製造装置２００に設置する。製造装置２００は上下に配置され互いに組み合うことが可能な上部金型２１０、下部金型２２０によって構成される。上部金型２１０と下部金型２２０が組み合うことによってキャビティ２３０と、形成されたキャビティ２３０に樹脂を注入するための樹脂注入口２４０と、樹脂注入口２４０に注入する樹脂を導くためのランナー２５０と、ランナー２５０に注入する樹脂を導くためのカル２６０と、キャビティ２３０内にある不要な空気を抜くためのエアベント２７０が形成される。さらに、下部金型２２０は樹脂タブレット３００を設置するためのポット２８０と、ポット２８０内部で樹脂タブレット３００を押し上げてランナー２５０、カル２６０へ粒子含有樹脂を加圧注入するためのプランジャー２９０と、を備える。
【００２６】
本実施例において樹脂タブレット３００は蛍光体粒子からなる光拡散性粒子３１０をエポキシ樹脂３２０に混合して、固めた状態のものを使用する。エポキシ樹脂３２０は７０℃〜８０℃に昇温された金型の熱によって溶融され、流動性を持つ。蛍光体粒子からなる光拡散性粒子３１０は、黄色発光(発光波長５２０ｎｍ〜５７０ｎｍ)を示すＹＡＧ：Ｃｅ等を使用する。即ち、本実施例においては、黄色発光の蛍光体を含有する樹脂３２０で青色ＬＥＤチップ１１０を封止するため、光拡散性粒子３１０を含有する半導体素子１２０は白色発光を示す。
【００２７】
下部金型に形成された凹部はキャビティ２３０、即ち、上部金型２１０と組合せることで、ＬＥＤチップ１１０をモールドする樹脂３２０及び樹脂３２０の外形を決めるモールド空間を形成する。モールド空間は、基板１００に搭載された複数のＬＥＤチップ１１０が十分にモールドされる程度の大きさがあることが望ましい。
【００２８】
図２(ａ)は、本実施例で使用する製造装置２００の上部金型２１０において、基板搭載領域を上面に向けた際の立体斜視図である。図２(ｂ)は本実施例で使用する製造装置２００の下部金型２２０の立体斜視図である。図１は図２(ａ)に図示された上部金型２１０と図２(ｂ)に図示された下部金型２２０を組み合わせて形成される。
【００２９】
本発明の実施例において、図２(ａ)に示される通り、上部金型２１０は、上壁部２１１と、ドットで示された段部２７１と、カル用の凹部２６１と、カル用の凹部とは異なる凹部からなる斜線で示された基板搭載領域１０１と、を備える。
【００３０】
基板搭載領域１０１は、チップ搭載基板１００が設置できる程度の大きさで、且つ、チップ搭載基板１００を保持する機能が備わっていることが望ましい。カル用凹部は樹脂３２０を一旦溜めてからランナー２５０へ注入し、下部金型２２０と組み合うことによってカル２６０を形成する。
【００３１】
本実施例において、図２(ｂ)に示される通り、下部金型２２０は、下壁部２２１と、ランナー２５０と、ポット２８０と、プランジャー２９０と、上部金型２１０と組合せることでランナー２５０と連通するモールド空間の樹脂注入口を形成する第１樹脂注入口２４１及び第２樹脂注入口２４２と、第１樹脂注入口２４１と連通する第１凹部２３１及び第２樹脂注入口２４２と連通する第２凹部２３２と、エアベント用の段部２７１と、第１凹部２３１と第２凹部２３２との間に設けられた第１仕切板２２２と、第１凹部２３１及び第２凹部２３２を複数領域に区分けする第２仕切板２２３と、を備える。
【００３２】
次に、半導体チップを樹脂によりモールドする工程を図３及び図４を参照しながら説明する。図３(ａ)は、図１の工程後に、第１凹部２３１に樹脂３２０を注入する工程を示した製造装置のＡ−Ａ断面図である。また、図３(ｂ)は、図１の工程後に、第２凹部２３２に樹脂３２０を注入する工程を示した製造装置のＢ−Ｂ断面図である。図４は図３のＣ−Ｃ断面図であって、第１樹脂注入口２４１と第２樹脂注入口２４２の注入口を示した図である。なお、以下の工程で注入する樹脂は全て蛍光体粒子入りの樹脂を指す。
【００３３】
樹脂３２０の通り道は、上部金型２１０と下部金型２２０とが組み合うことによって規定される。樹脂注入口の空間の大きさは、樹脂注入口毎に異なる。本実施例において、図４に示した第１樹脂注入口２４１の空間は、樹脂タブレット３００が含有する光拡散性粒子３１０の平均粒子径より大きい(以下、この空間の大きさをｈとする)。また、第２樹脂注入口２４２の空間は、樹脂タブレット３００が含有する光拡散性粒子３１０の平均粒子径以下である(以下、この空間の大きさをｈ’とする(ｈ’＞０とする))。
【００３４】
図２(ａ)に示されるように、上部金型２１０の段部２７１の上面と上壁部２１１の上面との高さの差は、キャビティ２３０内の空気や樹脂３２０内の気泡を十分に排気する観点から、少なくともｈ’であることが望ましい。
【００３５】
さらに、図２(ｂ)に示されるように、本実施例の下部金型２２０においては、第１凹部２３１と第２凹部２３２との間には第１仕切板２２２を備えている。さらに、上部金型２１０と下部金型２２０とを組み合った場合に、第１仕切板２２２を基板１００と接触させて第１凹部２３１が形成する第１モールド空間２３３と第２凹部２３２が形成する第２モールド空間２３４とを遮断している。
【００３６】
実施例１において、形成される第２樹脂注入口２４２の空間の大きさは、ｈ’である。第１実施例では、第１樹脂注入口２４１及び第２樹脂注入口２４２から樹脂３２０を充填することにより、第１凹部２３１には様々な粒子径の蛍光体粒子入りの樹脂３２０が充填され、第２凹部２３２には平均粒子径以下の粒子径の蛍光体粒子のみが入った樹脂３２０が充填される。
【００３７】
さらに、第１仕切板２２２と基板１００との間に所定の隙間を形成することによって第１モールド空間２３３と第２モールド空間２３４とを結合させていてもよい。第１モールド空間２３３と第２モールド空間２３４とが結合している場合、第１モールド空間２３３と第２モールド空間２３４との間に図４で示される通り、第１通路２４３が設けられる。
【００３８】
さらに、下部金型２２０においては、図２（ｂ）で示されるように、第１凹部２３１及び第２凹部２３２を複数領域に区分けする第２仕切板２２３を備えている。複数領域に区分けすることによってより大量に製品１４０を製造できる。さらに、上部金型２１０と下部金型２２０とを組み合った場合に、第１凹部２３１及び第２凹部２３２のそれぞれは第２仕切板２２３と基板１００との間に形成された所定の隙間を介して結合しており、第２仕切板２２３とチップ搭載基板１００との間に第２結合部１２４を形成する第２通路２４４が設けられる。第２結合部が形成する空間の大きさは、好ましくは樹脂タブレット３００が含有する光拡散性粒子３１０の平均粒子径より大きいこと、即ち、ｈであることが望ましい。
【００３９】
続く工程として、チップ搭載基板１００が上部金型２１０の基板搭載領域１０１に設置され、上部金型２１０の上壁部２１１を４００Ｋｇ／ｃｍ２で下部金型２２０の下壁部２２１と圧着されるように加圧し、固定する。
【００４０】
ポット２８０に投入する樹脂タブレット３００を設置する。具体的には、少なくとも１種類以上の光拡散性粒子３１０を含有する樹脂３２０からなる樹脂タブレット３００を、ポット２８０のプランジャー２９０側に設置する。
【００４１】
樹脂タブレット３００には、熱硬化性で、且つ、絶縁性の樹脂３２０が使用される。樹脂３２０の主材料には、本実施例で用いるエポキシ樹脂のほかに、シリコーン樹脂などを用いてもよい。シリコーン樹脂は室温(２５℃）、大気圧(１Ｐａ)下で高い流動性を持つ液体状態であるため、樹脂タブレットを形成せずにポット２８０に流し込むことができ、樹脂注入時に金型を昇温する必要はない。樹脂３２０には、金型との離型性を良くするための添加物が含まれていることが望ましい。添加物の例としては、シリカ、酸化チタンなどが挙げられる。
【００４２】
光拡散性粒子３１０には散乱効果を発揮する蛍光体粒子や光を拡散する作用のあるＴｉＯ２粒子などの光拡散性粒子又はその混合粒子が使用される。粒子は様々な粒子径を持つ。本実施例で用いる一次粒子及び一次粒子の凝集体は１０ｎｍ〜３０ｎｍであり、そのうち平均粒子径（Ｄ５０）は、１５ｎｍ〜２５ｎｍである。本実施例のメジアン径は株式会社セイシン企業のレーザーマイクロンサイザーＬＭＳ３０００（レーザー回析散乱式粒度分布測定器）を用いて測定した。
【００４３】
本実施例では、蛍光体は黄色発光のものを用いたが、ＬＥＤチップ１１０との組合せによって青色、緑色、赤色などの発光を示す材料を使用してもよい。本実施例では、蛍光体は単色発光を示すものを用いたが、多色発光を示すものが用いられてもよい。２種類以上の蛍光体を混合することでより演色性の良い半導体素子１２０が形成される。
【００４４】
本実施例において、光拡散性粒子３１０は蛍光体粒子であり樹脂３２０に対して１ｗｔ％〜１０ｗｔ％含まれている。好ましくは、３ｗｔ％〜５ｗｔ％であれば、光拡散性粒子３１０がモールド部内に均一に分散され、輝度むら若しくは色むらのない半導体発光素子の提供が可能となる。
【００４５】
図１の状態でポットを１５０℃〜１６０℃で１分間加熱し、ポット２８０内に設置した樹脂タブレット３００を溶融させて、樹脂３２０を形成する。樹脂３２０をプランジャーによって押し上げることで、カル２６０、ランナー２５０を経由し、樹脂注入口から凹部に注入される。樹脂が注入されている間、エアベント２７０から０．０５ｋＰａまで減圧し、キャビティ２３０内の空気を排気する。
【００４６】
第１凹部２３１及び第２凹部２３２に樹脂を注入する工程において、図４に示すように、第１樹脂注入口２４１からは様々な粒子径の蛍光体粒子入りの樹脂３２０が注入され、第２樹脂注入口２４２から平均粒子径以下の粒子径の蛍光体粒子(図示せず)のみが入った樹脂３２０が注入される。なお、第１樹脂注入口２４１と第２樹脂注入口２４２との間にはｈ’の大きさの空間を持つ第１通路２４３が形成されている。そのため、第１凹部２３１に注入された樹脂に含有される粒子は第２凹部２３２に到達しない。以下の工程で平均粒子径以下の粒子径の蛍光体粒子のみが含まれる樹脂は全て斜線で示す。
【００４７】
図５(ａ)は、複数の第１凹部２３１全体に樹脂３２０を充填する工程を示した図である。また、図５(ｂ)は複数の第２凹部２３２全体に樹脂３２０を充填する工程を示した図である。図６は図５(ａ)及び図５(ｂ)のＤ−Ｄ断面図を示した図である。
【００４８】
第１凹部２３１及び第２凹部２３２に樹脂３２０を注入した後、さらに第１凹部２３１及び第２凹部２３２の全体に充填させる。樹脂３２０が注入されている間、エアベント２７０からキャビティ２３０内の空気及び樹脂内の気泡を排気する。
【００４９】
樹脂３２０が凹部に十分に充填された後、図５乃至図６の状態で金型を１５０℃〜１６０℃で３分間加熱し、凹部内に充填された樹脂３２０を硬化させる。図６を参照すると、第１凹部２３１と第２凹部２３２との間に第１仕切板２２２が設けられている。第１仕切板２２２とチップ搭載基板１００との間には、ｈ’の大きさの空間を有する第１結合部１２３形成されている。第１結合部１２３が設けられていることにより、第１モールド空間２３３及び第２モールド空間２３４を連通することが出来、樹脂はより迅速に充填される。
【００５０】
複数の第１モールド空間２３３及び複数の第２モールド空間２３４が設けられた下部金型２２０を使用して所望の半導体発光素子製品１４０を形成する場合、複数の発光素子１３０をダイシングして個片化する工程が必要となる。
【００５１】
図７は図６の工程後に、金型から取り外した後の複数の半導体素子１３０を示した上面図である。図８(ａ)は図７のＥ−Ｅ断面図である。図８(ｂ)は図７のＦ−Ｆ断面図である。図８(ｃ)は図７のＧ−Ｇ断面図である。図９は図７の立体斜視図である。
【００５２】
図７を参照すると、第１モールド空間２３３によって形成された第１モールド部１２１と、第２モールド空間２３４によって形成された第２モールド部１２２とが第１結合部１２３を介して連結されている。また、複数の第１モールド部１２１は第２結合部１２４を介して互いに連結されて、複数の第２モールド部１２２も同様に第２結合部１２４を介して互いに連結されている。図８(a)のＥ−Ｅ断面図では、第１結合部１２３はｈ’の大きさの空間を有し、図８(ｂ)のＦ−Ｆ断面図及び図８(ｃ)のＧ−Ｇ断面図では、第２結合部１２４はｈの大きさの空間を有することが図示されている。
【００５３】
従って、図９に示すように、複数の半導体素子１３０が形成される場合、第１モールド部１２１ではＬＥＤチップ１１０が様々な粒子径の蛍光体粒子入りの樹脂３２０によって封止されており、第２モールド部１２２ではＬＥＤチップ１１０が平均粒子径以下の粒子径の蛍光体粒子のみが入った樹脂３２０によって封止されている。第１モールド部１２１及び第２モールド部１２２は半導体素子１２０として形成されており、半導体素子１２０は複数の半導体素子１３０を形成している。
【００５４】
また、図１０に示すように、複数の半導体素子１３０は第２結合部１２４を一般に知られた方法でダイシングすることにより個片化される。上記のように第２結合部１２４が形成された部分をダイシングすることにより、ＬＥＤチップ１１０が様々な粒子径の蛍光体粒子入りの樹脂３２０によってモールドされた第１モールド部１２１と、ＬＥＤチップ１１０が平均粒子径以下の粒子径の蛍光体粒子のみが入った樹脂３２０によってモールドされた第２モールド部１２２と、が互いに第１結合部１２３を介して連結した半導体発光素子製品１４０を形成することが出来る。なお、第１結合部１２３は平均粒子径以下の粒子径の蛍光体粒子のみが入った樹脂３２０で形成される。
【実施例２】
【００５５】
続いて、第２実施例について説明する。第２実施例は第１実施例の光拡散性粒子を含有する樹脂を準備する工程までが同一の工程となる。第１実施例とは形成する下部金型２２０の形状が異なるため、樹脂の充填経路が異なる。従って、第２実施例は下部金型２２０の形状と樹脂の充填経路のみ、以下に説明する。
【００５６】
第２実施例において、第１通路２４３が形成されている。すなわち、樹脂３２０の通り道は、第１樹脂注入口２４１を通って第１凹部２３１に流れた後、第１通路２４３を介して第２凹部２３２へ流れ込む。第１通路２４３の空間の大きさは、ｈ’である。複数の第１凹部２３１と複数の第２凹部２３２があり、各第１凹部２３１と各第２凹部２３２との間に形成された各第１通路２４３は、第１通路２４３同士で連続的に形成されている。第２実施例では樹脂３２０が注入される空間が広いため、第１実施例よりも第２凹部２３２への樹脂注入にかかる時間をより短くすることができる。
【００５７】
さらに、第２実施例の変形例として、第２樹脂注入口２４２が形成されていても良い。第２樹脂注入口２４２が形成されることで、第１樹脂注入口２４１、第２樹脂注入口２４２から複数の第１凹部２３１と複数の第２凹部２３２に樹脂が充填され、さらに複数の第２凹部２３２は第１通路２４３を介して樹脂が充填される。樹脂の注入口を増やすことで、第１実施例及び第２実施例よりも樹脂注入にかかる時間をより短くすることができる。
【００５８】
下部金型２２０においては、第１凹部２３１及び第２凹部２３２を第２仕切板２２３によって複数領域に区分けされていなくともよい。第２２仕切板２２３を設けないことによって、様々な形状の半導体発光素子を形成することが出来、より多くの製品への搭載が可能になる。
【００５９】
上記のような半導体素子であれば、光拡散粒子の含有量の異なる半導体素子同士を非常に近接した微小領域にも設けることができ、小型で多種多様な半導体素子が必要とされる半導体製品への搭載が可能となる。
【００６０】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。上記実施例は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の半導体素子の製造方法によると、光拡散粒子の含有量の異なる半導体素子を一度のモールド工程で形成することができ、簡便且つ迅速な方法で多種多様な半導体素子の提供が可能となる。さらに、粒子径の異なる粒子で、さらに含有される粒子の量が異なる半導体発光素子の提供も可能になる。上記のような半導体素子であれば、光拡散粒子の含有量の異なる半導体素子同士を非常に近接した微小領域にも設けることができ、小型で多種多様な半導体素子が必要とされる装置、例えば、医療用内視鏡装置などの小型装置への搭載が可能となる。
【符号の説明】
【００６２】
１００・・・チップ搭載基板、１１０・・・ＬＥＤチップ、２００・・・製造装置、２１０・・・上部金型、２２０・・・下部金型、２２１・・・下壁部、２２２・・・第１仕切板、２２３・・・第２仕切板、２３０・・・キャビティ、２４０・・・樹脂注入口、２５０・・・ランナー、２６０・・・カル、２７０・・・エアベント、２８０・・・ポット、２９０・・・プランジャー、３００・・・樹脂タブレット、３１０・・・光拡散性粒子、３２０・・・樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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