(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも封止樹脂層、接着樹脂層、金属層及び保護樹脂層からなる光半導体素子封止用樹脂シートであって、該封止樹脂層と、該接着樹脂層上に接着してなる該金属層とが隣接して配設され、該保護樹脂層が該封止樹脂層と該金属層の上に両層を覆うように積層され、該封止樹脂層の形状が保護樹脂層に向けて拡大するテーパー状である、光半導体素子封止用樹脂シート。
【請求項２】
前記封止樹脂層の形状における保護樹脂層に向けて拡大する角度が３０〜５０度である、請求項１記載の光半導体素子封止用樹脂シート。
【請求項３】
前記金属層が銅またはアルミニウムからなる、請求項１または２記載の光半導体素子封止用樹脂シート。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載の光半導体素子封止用樹脂シートを用いて光半導体素子を封止してなる光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体素子封止用樹脂シート、およびそれを用いて得られる光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光半導体装置において、複数の発光体を基板の表面に実装して、これらを発光させることにより面状の発光光源として用いることが検討されている。特に、発光体として、発光ダイオードのベアチップ（LEDベアチップ）を用いたものが検討されている。このような発光光源としては、例えば、基板と、この基板の表面に実装された複数のLEDベアチップと、これらのLEDベアチップを個別に封入する樹脂体と、当該樹脂体に対応して開設された反射孔を有し裏面が前記基板の表面に貼着された反射板と、当該反射板の全体を覆い前記LEDベアチップに対応する部分にレンズを有するレンズ板とを備えたものがある（特許文献１）。そこで従来は、光半導体素子を封止する工程と、基板上に反射板である金属層を設置する工程は別々に行っていた。
【特許文献１】特開２００５−２２３２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、光半導体素子を封止する工程と、基板上に金属層を設置する工程を簡略化して効率的に封止することができる光半導体素子封止用樹脂シート、および該樹脂シートを用いて光半導体素子を封止してなる光半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の要旨は、
〔１〕少なくとも封止樹脂層、接着樹脂層、金属層及び保護樹脂層からなる光半導体素子封止用樹脂シートであって、該封止樹脂層と、該接着樹脂層上に接着してなる該金属層とが隣接して配設され、該保護樹脂層が該封止樹脂層と該金属層の上に両層を覆うように積層され、該封止樹脂層の形状が保護樹脂層に向けて拡大するテーパー状である、光半導体素子封止用樹脂シート、並びに
〔２〕前記〔１〕記載の光半導体素子封止用樹脂シートを用いて光半導体素子を封止してなる光半導体装置
に関する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の光半導体素子封止用樹脂シートは、光半導体素子を封止する工程と、基板上に金属層を設置する工程を簡略化して効率的に封止することができ、また、該樹脂シートを用いて光半導体素子を封止してなる光半導体装置を、効率的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、少なくとも封止樹脂層、接着樹脂層、金属層及び保護樹脂層からなる光半導体素子封止用樹脂シートであって、該封止樹脂層と、該接着樹脂層上に接着してなる該金属層とが隣接して配設され、該保護樹脂層が該封止樹脂層と該金属層の上に両層を覆うように積層され、該封止樹脂層の形状が保護樹脂層に向けて拡大するテーパー状である、光半導体素子封止用樹脂シートに関する。
【０００７】
かかる光半導体素子封止用樹脂シートは、金属層と封止樹脂層が一体化したシートであるため、シートを用いた封止という１つの工程で、上記２つの工程を簡略化することができる。
【０００８】
本発明において「該封止樹脂層と、該接着樹脂層上に接着してなる該金属層とが隣接して配設され、」とは、封止樹脂層が基板上の光半導体素子を封止することができ、同時に金属層下に接着してなる接着樹脂層が光半導体素子の搭載された基板と接着することができるように封止樹脂層と、接着樹脂層上に接着してなる金属層とが互いに隣接して形成されていることをいう。図１（a）に本発明の一態様の概略図を示すが、封止樹脂層３と、接着樹脂層４上に接着してなる金属層５とが隣接し、配設される箇所は１つ以上であってもよい。即ち、封止樹脂層と、接着樹脂層上に接着してなる金属層とが交互に連続して形成されていてもよい。また、光半導体素子の数、その配置間隔に対応して封止樹脂層と金属層の数、大きさ等を適宜調整して隣接・配設することができる。なお、封止樹脂層と金属層とが互いに隣接し、配設されるためには、例えば、接着樹脂層上に金属層を形成し、両層を貫通する１つ以上のテーパー状の貫通孔を形成してそこに封止樹脂層を形成すればよい。
【０００９】
本発明において「該保護樹脂層が該封止樹脂層と該金属層の上に両層を覆うように積層され、」とは、図１（a）に示すように、保護樹脂層が封止樹脂層と金属層の上に両層を覆うように積層され、外界環境から封止樹脂層と金属層を保護することをいう。保護樹脂層を積層するには、例えば、封止樹脂層と金属層の両層に保護樹脂層を公知の方法（例えば、ラミネート、プレス等）で貼り合わせるか、または貫通孔を有する金属層の上に保護樹脂層を貼り合わせた後、貫通孔中に封止樹脂を充填して封止樹脂層を形成してもよい。
【００１０】
本発明において「該封止樹脂層の形状が保護樹脂層に向けて拡大するテーパー状である、」とは、封止樹脂層の形状が保護樹脂層に向けて末広がり状の形状であることをいい、保護樹脂層に向けて拡大する角度（例えば、図１(a)において符号９で示される）が好ましくは３０〜５０度、より好ましくは３０〜４５度である。
【００１１】
本発明における封止樹脂層は、LED等の光半導体素子を封止する観点から、半硬化状態の熱硬化性樹脂であることが好ましい。特に、シリコーン樹脂、ポリボロシロキサン樹脂、ポリアルミノシロキサン樹脂、またはエポキシ樹脂などからなることが耐熱性の観点で好ましい。また、この封止樹脂層には、必要により、ＬＥＤの発光色を調整するための蛍光剤を添加してもよい。
【００１２】
かかる封止樹脂層の厚さは、LED高さ、配線ワイヤー高さ、及び樹脂による光吸収の観点から、好ましくは０．３〜１ｍｍ、より好ましくは０．３〜０．５ｍｍである。
【００１３】
封止樹脂層はテーパー状で上記の厚さを有し、その形状は本発明における効果を損なわないものであれば特に限定されないが、少なくとも光半導体素子を封止することができる形状であればよい。例えば、封止樹脂層の底面（基材側の面）の形状は、円形、楕円形、四角形等であり、特に制限されるものではない。また、その底面の大きさは、例えば、円形の場合に直径１．５〜５ｍｍ、四角形の場合に１．５〜５×１．５〜５ｍｍであることが好ましい。かかる底面形状を有する封止樹脂層は、例えば、パンチング、ドリル等によって接着樹脂層と金属層とを貫通する１つ以上の上記底面形状の貫通孔を有し、かつ末広がりに拡大する貫通孔を形成してそこに封止樹脂を充填して半硬化させればよい。
【００１４】
本発明の光半導体素子封止用樹脂シートにおける封止樹脂層の数は、封止対象となる基板上の光半導体素子の数に合わせて適宜変更することができるが、シートの単位面積当たり（ｃｍ２）好ましくは１〜２０個、より好ましくは１〜９個である。またその間隔も基板上の光半導体素子に対応させることができ、等間隔としてもよい。
【００１５】
封止樹脂層を半硬化状態の熱硬化樹脂とする際には、例えば、８０〜１２０℃で、５〜３０分未架橋の前記樹脂を加熱すればよく、さらに光半導体素子の封止後の硬化処理の際には封止樹脂層を例えば、１００〜１５０℃で１〜２４時間２次硬化すればよい。
【００１６】
本発明における接着樹脂層は、基板と接着させる観点から、半硬化状態の熱硬化性樹脂であることが好ましい。特に、エポキシ樹脂、ポリカルボジイミド樹脂からなることが接着性の観点で好ましい。
【００１７】
上記の接着樹脂層は、例えば、市販されている前記樹脂をトルエン、シクロヘキサン、メチルエチルケトンなどの有機溶媒に好ましくは１０〜３０重量％の濃度になるように溶解した樹脂溶液を作製し、例えば、離型処理した基材上にキャスティング、スピンコート、ロールコーティングなどの方法により適当の厚さに製膜し、さらに、硬化反応を進行させずに溶媒の除去が可能な温度で乾燥させて得ることができる。製膜させる樹脂溶液を乾燥させる温度または時間は樹脂や溶媒の種類によって異なり、一概に決定できないが、８０〜１５０℃が好ましく、１００〜１２０℃がより好ましく、１〜３０分間が好ましく、３〜１０分間がより好ましい。以上のようにして得られた樹脂層を単独または複数枚重ねて用いることができる。
【００１８】
接着樹脂層の厚さは、迷光を防ぐ観点から、好ましくは５〜５０μｍ、より好ましくは１０〜２０μｍである。
【００１９】
本発明における金属層は、光半導体素子の発熱を放熱するために、熱伝導性のよい銅、アルミニウムなどが好ましい。金属層の形成は、上記の金属箔を、例えば、接着樹脂層に１００〜１８０℃、０．２〜０．５MPaで貼り合わせることで可能となる。また、成型時の金属層の変形を防止するために、金属の熱なまし処理をしてもよい。アルミニウムの熱なましは、例えば、窒素雰囲気下で、３５０℃、１〜２時間熱処理した後、常温に戻すことで行うことができる。
【００２０】
金属層の厚みは、隣接する封止樹脂層が光半導体素子を封止するために十分な厚みであればよいが、０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。
【００２１】
本発明における保護樹脂層は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のどちらでもよく、熱硬化性樹脂としては半硬化状態のエポキシ樹脂等、熱可塑性樹脂としてはポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート等の透明性の高い樹脂が挙げられ、これらをシート状にしたものであってもよい。
【００２２】
保護樹脂層の厚さは、樹脂による光ロスの観点から、好ましくは２０〜３０００μｍ、より好ましくは２０〜１００μｍである。
【００２３】
保護樹脂層は、所望により、１つ以上の他の層（中間層）を介して積層されていてもよい。このような中間層としては、屈折率が封止樹脂層のそれよりも低い層、または微細な凹凸を成型した層などが挙げられる。
【００２４】
本発明の光半導体素子封止用樹脂シートは、１つの態様として、封止樹脂層がポリアルミノシロキサン樹脂、シリコーン樹脂、もしくはエポキシ樹脂等からなり、接着樹脂層がエポキシ樹脂からなり、保護樹脂層がアクリル樹脂、エポキシ樹脂等からなり、金属層がアルミニウムからなるものであることが好ましい。
【００２５】
本発明の光半導体素子封止用樹脂シートの厚さは、軽量、小型化、後加工性の観点から、好ましくは０．４〜１ｍｍ、より好ましくは０．４〜０．６ｍｍが望ましい。
【００２６】
本発明の光半導体素子封止用樹脂シート１の一態様の概略図を図１（a）に示す。封止樹脂層３と接着樹脂層４上に接着してなる金属層５とが隣接されて配設され、その両層の上に保護樹脂層２が積層されてなる。封止樹脂層３は保護樹脂層に向けて拡大する角度９を有するテーパー状である。また、本発明の光半導体素子封止用樹脂シート１を用いて基板上に搭載された光半導体素子６を封止した一態様の概略図を図１(b)に示す。
【００２７】
本発明において、光半導体素子封止用樹脂シートの製造方法の１つの態様は、
a）離型処理した基材上に接着樹脂層を形成する工程、
b）該接着樹脂層上に金属層を形成する工程、
c）該接着樹脂層と、該接着樹脂層上に接着してなる金属層とに封止樹脂層を形成するためのテーパー状の貫通孔を設ける工程、
d）形成された該貫通孔に封止樹脂層となる封止樹脂を充填し、半硬化させる工程、および
e）該金属層と該封止樹脂層とを覆うように両層の表面に保護樹脂層を貼り合わせる工程、
を少なくとも含んでいてもよい。従って、かかる製造方法によって、効率的に封止することができる光半導体素子封止用樹脂シートを製造することができる。また、かかる製造方法の一態様の概略図を図２（a）〜（e）に示す。
【００２８】
さらに具体的な態様を例示すると、上記の工程a）または図２(a)において、離型処理した基材７はPETフィルムであることが好ましい。接着樹脂層４の形成は、例えば、トランスファー成型用透明エポキシ樹脂４０〜７０重量部をメチルエチルケトン溶媒に１０〜３０重量％ベースで溶解させて、塗工溶液を作製する。次に該塗工溶液を離型処理した基材７上にエポキシ樹脂の厚みが好ましくは５〜５０μｍ、より好ましくは１０〜２０μｍとなるように塗布して、８０〜１２０℃で、５〜３０分間乾燥させたものを単独でまたは複数を積層して接着樹脂層４とすることができる。
【００２９】
上記の工程b）または図２の（b）において、金属層５は厚さ０．３〜１ｍｍのアルミニウム箔を１００〜１８０℃、０．２〜０．５MPaで接着樹脂層４に貼り合わせることが好ましい。
【００３０】
上記の工程c）または図２の（c）において、封止樹脂層を形成するためのテーパー状の貫通孔８は、接着樹脂層４と接着樹脂層上に接着してなる金属層５とを貫通する孔であればよく、この場合、テーパー状は封止樹脂層上に保護樹脂層を形成した場合に保護樹脂層に向けて拡大するように形成し、その角度９が好ましくは３０〜５０度、より好ましくは３０〜４５度である。
【００３１】
接着樹脂層４と接着樹脂層上に接着してなる金属層５とに対するかかる貫通孔８の数や大きさは、基板へのＬＥＤ実装数、配列の観点から、適宜選定すればよい。かかる貫通孔８は、例えば、パンチング、ドリル等を用いて形成することができる。
【００３２】
上記の工程d）または図２の（d）において、貫通孔８に充填される封止樹脂は、未架橋の樹脂であることが好ましく、例えば、ディスペンサ等により注入されて、好ましくは８０〜１２０℃で、好ましくは５〜３０分間加熱して半硬化状態の封止樹脂層３とすることが望ましい。
【００３３】
上記の工程e)または図２の（e）において、金属層５と封止樹脂層３とが隣接して形成させた両層の表面に保護樹脂層２を、例えば、好ましくは１００〜１６０℃で、好ましくは１０〜６０秒間かけて貼り合わせることができる。
【００３４】
上記で得られた光半導体素子封止用樹脂シートは、例えば、青色または白色LED素子を搭載した光半導体装置（液晶画面のバックライト、信号機、屋外の大型ディスプレイ、広告看板等）に好適に用いられる。
【００３５】
また、本発明は前記光半導体素子封止用樹脂シートを用いて光半導体素子を封止してなる光半導体装置を提供する。かかる光半導体装置は、該樹脂シートを用いているために効率的に製造することができる。
【００３６】
次に、本発明の光半導体素子封止用樹脂シートを用いた光半導体装置の製造方法について説明する。本発明の光半導体装置の製造方法の１つの態様は、
（１）基板上に光半導体素子が搭載された面に本発明の光半導体素子封止用樹脂シートを、光半導体素子に対向する位置に封止樹脂層を合わせるように積層する工程、及び
（２）工程（１）で積層したシートを加圧硬化する工程
を含んでいてもよい。
【００３７】
工程（１）において、光半導体素子に対向する位置に封止樹脂層を合わせるように積層する方法としては、本発明のシートを光半導体素子が搭載された基板上にラミネータ、真空プレス機等を用いて貼り合わせることが挙げられる。
【００３８】
工程（２）において、シートを加圧硬化する条件は、真空プレス機を用いて、好ましくは８０〜１５０℃、より好ましくは８０〜１００℃で、好ましくは０．２〜０．５MPa、より好ましくは０．２〜０．３MPaで圧着させて、その後、好ましくは１００〜１５０℃、より好ましくは１００〜１２０℃で、好ましくは１〜２４時間、より好ましくは１〜２時間ポストキュア（２次硬化）させる条件が挙げられる。また、工程（２）は工程（１）と同時に行ってもよい。
【００３９】
以下、本発明の態様を実施例に記載するが、本発明はこれらに限定されない。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
トランスファー成型用透明エポキシ樹脂（NT-8528、日東電工製）の３０重量％のメチルエチルケトン溶液を離型処理した基材のＰＥＴフィルム上に塗布し、８０〜１００℃で１０〜１５分間乾燥して、厚み50μｍの半硬化状態のエポキシ樹脂（接着樹脂層）を形成した（図２（ａ））。次に、金属層として厚み０．６ｍｍのアルミニウム箔を上記のエポキシ樹脂（接着樹脂層）に、100℃、0.3MPａで貼り合わせた（図２（ｂ））。そして、パンチングにより、封止樹脂層の形状が保護樹脂層に向けて拡大する角度が３０度となるようなテーパー状の貫通孔（底面（基材側の面）における形状は、円形であり、底面の大きさは３ｍｍφ）を金属層及び接着樹脂層に形成した（図２（ｃ））。さらに、設けられた貫通孔に、トランスファー成型用透明エポキシ樹脂（NT-8528、日東電工製）をディスペンサにより注入したのち、１００℃で０．５時間加熱して半硬化状態の封止樹脂層（厚み６５０μｍ）を形成して、封止樹脂層と接着樹脂層上に接着してなる金属層とを隣接して配設した（図２（ｄ））。最終的に、保護樹脂層として、上記接着樹脂層で使用したものと同じＰＥＴフィルム上に形成したエポキシ樹脂（厚み１００μｍ）を100℃、0.3MPaで貼り合わせて、保護樹脂層が封止樹脂層と金属層の上に両層を覆うように積層され、封止樹脂層の形状が保護樹脂層に向けて拡大するテーパー状である光半導体素子封止用樹脂シート（厚み７５０μｍ）を得た（図２（ｅ））（ＰＥＴフィルムは使用時に剥離する）。
【００４１】
（光半導体装置の製造）
基板上の青色発光ダイオードが搭載されている面に、実施例の光半導体素子封止用樹脂シートを光半導体素子に対向する位置に封止樹脂層を合わせるように位置を合わせて積層して、１５０℃、０．３MPaにて圧着し、その後１５０℃で２時間ポストキュアを行い、光半導体素子を封止してなる光半導体装置を得た。
【００４２】
本発明のシートは、光半導体素子を封止する工程と、基板上に金属層を設置する工程を簡略化して効率的に封止を行うことができる。従って、該樹脂シートを用いて光半導体素子を封止してなる光半導体装置を、効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１(a)は、本発明の光半導体素子封止用樹脂シートの一態様の概略図を示す。図１(b)は、本発明の光半導体素子封止用樹脂シートを用いて基板上に搭載された光半導体素子を封止した一態様の概略図を示す。
【図２】図２(a)〜(e)は、本発明の光半導体素子封止用樹脂シートの製造工程の一態様の概略図を示す。図２(a)は、基材上に接着樹脂層を形成する工程を示す。図２(b)は、接着樹脂層上に金属層を形成する工程を示す。図２(c)は、接着樹脂層と金属層とに貫通孔を設ける工程を示す。図２(d)は、貫通孔に封止樹脂を充填して封止樹脂層を形成する工程を示す。図２(e)は、（d）で得られた層に保護樹脂層を積層する工程を示す。
【符号の説明】
【００４４】
１  光半導体素子封止用樹脂シート
２  保護樹脂層
３  封止樹脂層
４  接着樹脂層
５  金属層
６  基板上に搭載された光半導体素子
７  基材
８  貫通孔
９  保護樹脂層に向けて拡大する角度
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の光半導体素子封止用樹脂シートは、液晶画面のバックライト、信号機、屋外の大型ディスプレイ、広告看板等に好適に用いることができる。
【図１】
0005064278.tif 000002
【図２】
0005064278.tif 000003