(57)【要約】【課題】青色ＬＥＤ素子を用いて白色光を発光する装置において、色度調整用シートを用いて簡便に色味の調整が行われた光半導体装置を製造する方法、及び該製造方法に用いる色度調整用シートを提供すること。【解決手段】蛍光体を含有する樹脂シートＡを少なくとも一層含んでなる光半導体素子色度調整用シートを、封止樹脂層Ｂで被覆された光半導体素子が搭載された基板上に積層して接着させることを特徴とする光半導体装置の製造方法、及び該製造方法に用いる光半導体素子色度調整用シート。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体を含有する樹脂シートＡを少なくとも一層含んでなる光半導体素子色度調整用シートを、封止樹脂層Ｂで被覆された光半導体素子が搭載された基板上に積層して接着させることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項２】
蛍光体が窒化化合物である、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
樹脂シートＡを構成する樹脂がエポキシ樹脂である、請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか記載の製造方法に用いる、光半導体素子色度調整用シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置の製造方法に関する。さらに詳しくは、例えば、封止樹脂で被覆した発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子の上に色度調整用シートを接着させる工程を含む光半導体装置の製造方法、及び該製造方法に用いる色度調整用シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード(ＬＥＤ)を用いた発光装置は、一般的に、基板の上にＬＥＤ素子をマウントし、予め蛍光体を分散させた透明な樹脂層で前記素子を被覆して封止することにより製造することができる。従って、樹脂層に分散させる蛍光体の種類や濃度、樹脂層の被覆量等によって、装置から発光される光線の色が決定され、一旦、ＬＥＤ素子が封止されると、その光線色を変更することはできない。
【０００３】
また、ＬＥＤ素子と、蛍光体を含有し該素子を覆うように成形される封止樹脂層とを備えた装置は、封止樹脂層における蛍光体の含有量のバラつきにより、色調がばらつくという問題があった。
【０００４】
これに対して、特許文献１では、蛍光体を含有する樹脂層のうち、実質的に蛍光体を含んでいない非波長変換層を研磨したり、また、蛍光体含有量が少ない層又は実質的に含まない層を封止樹脂層の上にさらに塗布したりすることによって、蛍光体含有樹脂層の厚さを変えて、色度を調整する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１８６４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
白色光を得る方法としては、例えば、青色ＬＥＤ素子と、青色波長により励起される黄色蛍光体とを組み合わせる方法が挙げられるが、白色光には色温度の違いによって昼白色や温白色など微妙な色味の違いがあるために、特許文献１の方法に拠って蛍光体含有層の厚さを変えることにより色度を調整することができるものの、操作が煩雑であることから、微妙な色味に調整することが困難になりやすい。また、一旦、ＬＥＤ素子を蛍光体含有樹脂層で封止した装置の場合においても、封止後に、色味の微調整を行いたいという要望もある。
【０００６】
本発明の課題は、青色ＬＥＤ素子を用いて白色光を発光する装置において、色度調整用シートを用いて簡便に色味の調整が行われた光半導体装置を製造する方法、及び該製造方法に用いる色度調整用シートを提供することにある。なお、前記装置には、青色ＬＥＤ素子が蛍光体含有樹脂層で既に封止され光線色が決定された装置も含まれることから、前記方法には、既に製造された装置の発光色の色味を所望の色味に調整した装置を製造する方法も含まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決する為に検討を重ねた結果、蛍光体を含有する樹脂シートＡを少なくとも一層含んでなる光半導体素子色度調整用シートを用いることにより、発光される白色光が所望の色味に簡便に調整された光半導体装置を製造することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、
〔１〕  蛍光体を含有する樹脂シートＡを少なくとも一層含んでなる光半導体素子色度調整用シートを、封止樹脂層Ｂで被覆された光半導体素子が搭載された基板上に積層して接着させることを特徴とする光半導体装置の製造方法、及び
〔２〕  前記〔１〕記載の製造方法に用いる、光半導体素子色度調整用シート
に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法により、簡便に色味の調整を行うことができ、所望の色味の白色光を発光する光半導体装置を得ることができる。また、一旦決定された光線色を有する装置の発光色の色味も簡便に変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の光半導体装置の製造方法は、装置より発光される白色光の色味の調整に、光半導体素子色度調整用シートを用いることに大きな特徴を有する。
【００１１】
従来、装置より発光される発光色の色味を調整する技術としては、封止樹脂層である蛍光体含有樹脂層の蛍光体含有量を調整する方法や、前記蛍光体含有樹脂層のうち蛍光体を実質的に含有しない層の厚さを変える方法が挙げられる。しかしながら、樹脂層における蛍光体は沈降しやすいため、均一な分布が得られず、一定した色味に調整することは困難であり、また、蛍光体含有樹脂層の厚さを変える場合にも、作業が煩雑であり、簡便に色味を調整することが出来ない。
【００１２】
本発明においては、蛍光体を含有する樹脂シートＡを少なくとも一層含む色度調整用シートを、封止樹脂層Ｂにより被覆されたＬＥＤ素子の上に積層させて接着することにより、一定した色味に調整する。前記色度調整用シートは、所望の色度の白色光になるよう、構成成分である樹脂シートＡについて、含有される蛍光体の種類や濃度、樹脂シートＡの厚みを任意に設定することができる。また、前記色度調整用シートが樹脂シートＡを複数含有する場合には、個々の樹脂シートＡはそれぞれ独立して、蛍光体の種類や濃度、樹脂シートＡの厚みが設定されるため、微妙な色度の白色光であっても容易に調整することが可能となる。なお、封止樹脂層Ｂには、青色ＬＥＤ素子を用いて白色光を発光させるために、黄色蛍光体を含有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の光半導体装置の製造方法は、かかる色度調整用シートを、黄色蛍光体を含有する樹脂層で封止された青色ＬＥＤ素子が搭載された基板に接着させる工程を含むものであることから、本発明の製造方法における前記シートの使い方としては、青色ＬＥＤ素子を基板に搭載後、該素子を黄色蛍光体を含有する封止樹脂により被覆し、前記色度調整用シートを接着する態様(態様１)の他に、既に製造された光半導体装置、即ち、黄色蛍光体を含有する樹脂層で既に封止された青色ＬＥＤ素子を備える装置に前記色度調整用シートを接着する態様(態様２)が挙げられる。なお、前記色度調整用シートを接着させて新たに製造した発光装置に、さらに前記色度調整用シートを接着する態様、即ち、態様１と態様２の態様を組み合わせた態様もまた、本発明おける前記シートの使い方に含まれる。
【００１４】
次に、本発明における色度調整用シート、即ち、蛍光体を含有する樹脂シートＡを少なくとも一層含む色度調整用シートについて以下に詳細に説明する。
【００１５】
樹脂シートＡを構成する樹脂としては、従来から光半導体素子封止用シートに用いられる樹脂と同様の樹脂が挙げられ、ＬＥＤ素子を被覆している封止樹脂層Ｂや基板との接着性を有するものであれば特に限定はない。
【００１６】
樹脂シートＡは、ポリエーテルサルフォン、ポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリカルボジイミド、エポキシ樹脂、トリアセチルセルロース等の樹脂を熱硬化することで得られる。これらのなかでも、透明性及び成形性の観点から、エポキシ樹脂からなるシートが好ましい。なお、各樹脂は市販されているものを使用してもよいし、別途、製造したものを使用してもよい。
【００１７】
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型やビスフェノールＦ型などのビスフェノール型、ノボラック型、含窒素環型、脂環型、芳香族型やそれらの変性型などが挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらのなかでも、フィルム性の観点から、ビスフェノールＡ型及び脂環型が好ましい。
【００１８】
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、500〜7000が好ましく、4000〜5000がより好ましい。なお、２種以上のエポキシ樹脂を用いる場合には、各樹脂のエポキシ当量が前記範囲内であることが望ましいが、前記範囲外のものが一部含まれていてもよく、エポキシ樹脂全体のエポキシ当量として、加重平均エポキシ当量が前記範囲内に含まれていればよい。
【００１９】
エポキシ樹脂を硬化させる際には、硬化剤や硬化促進剤を使用してもよい。
【００２０】
硬化剤としては、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物系、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、ジエチルアミン等のアミン系、ポリアミド系やフェノール系などの硬化剤が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２１】
硬化剤の含有量は、使用する硬化剤の種類やエポキシ樹脂のエポキシ当量などに応じて適宜決定することができるが、成形後のシートに十分な強度を得る観点から、例えば、酸無水物系硬化剤の場合は、エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して、0.8〜1.2当量が好ましく、0.9〜1.1当量がより好ましい。
【００２２】
硬化促進剤としては、イミダゾール系やリン系化合物などが挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２３】
硬化促進剤の含有量は、促進効果などに応じて適宜決定することができるが、成形時に短時間で硬化させる観点から、エポキシ樹脂100重量部に対して、0.1〜5重量部が好ましく、1〜3重量部がより好ましい。
【００２４】
樹脂シートＡには、蛍光体が含有される。本発明における光半導体装置は、白色光を発光する場合には、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体を含有する封止樹脂層Ｂを設けるのが好ましいことから、樹脂シートＡに含有される蛍光体としては、赤色蛍光体、緑色蛍光体等の窒化化合物が好適に用いられる。
【００２５】
赤色蛍光体としては、特に限定はなく、例えば、カズン赤色蛍光体(CaAlSiN3/Eu=1/1、(独)物質材料研究機構提供)等の公知の赤色蛍光体を用いることができる。
【００２６】
緑色蛍光体としては、特に限定はなく、例えば、β-SiAlON((独)物質材料研究機構提供)等の公知の緑色蛍光体を用いることができる。
【００２７】
樹脂シートＡにおける蛍光体の含有量は、樹脂シートＡを構成する樹脂100重量部に対して、1〜30重量部が好ましく、10〜15重量部がより好ましい。
【００２８】
また、樹脂シートＡには、熱及び光に対する耐久性の観点から、酸化防止剤、変性剤、界面活性剤、染料、顔料、変色防止剤等の添加剤が原料として含有されてもよい。
【００２９】
樹脂シートＡは、例えば、前記樹脂及び添加剤等の原料をトルエン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトンなどの有機溶剤に好ましくは40〜55重量％の濃度になるように溶解した後、そこに、前記蛍光体を混合して樹脂溶液を調製し、例えば、２軸延伸ポリエステルフィルムからなるセパレータの上にキャスティング、スピンコーティング、ロールコーティングなどの方法により、適当な厚さに製膜し、さらに、硬化反応を進行させず、溶媒の除去が可能な程度の温度で乾燥させて得られる。製膜した膜から樹脂溶液を乾燥させる温度は、樹脂や溶媒の種類によって異なるため一概には決定できないが、80〜150℃が好ましく、100〜140℃がより好ましい。
【００３０】
加熱乾燥後の樹脂シートＡ１層の厚さは、光透過性の観点から、10〜500μmが好ましく、100〜300μmがより好ましい。色味を調整する場合には、樹脂シートＡの厚さを変化させて蛍光体の絶対量を調整すればよい。
【００３１】
色度調整用シートが樹脂シートＡ一層からなる場合は上記により得られたシートをそのまま用いればよい。また、樹脂シートＡを複数含有する場合は、個々の樹脂シートＡをそれぞれ調製後、積層して、例えば、140〜150℃で熱プレスすることにより１枚のシート状に成形したものを用いてもよいし、一層の樹脂シートＡを基板に積層接着させた後、その上に別の樹脂シートＡを積層接着させて、順次積層接着させてもよい。
【００３２】
色度調整用シートが樹脂シートＡを複数含有する場合の色度調整用シートの厚さは、光透過性の観点から、10〜500μmが好ましく、100〜300μmがより好ましい。
【００３３】
かくして、色味調整を簡便に行うことができる光半導体素子色度調整用シートが得られる。
【００３４】
本発明の製造方法においては、前記色度調整用シートを接着して新たに発光装置を製造するが、具体的には、青色ＬＥＤ素子を基板に搭載し、黄色蛍光体を含有する封止樹脂層Ｂにより被覆して、上記で得られた色度調整用シートを積層して、ラミネータ等を用いて貼り合わせることにより、光半導体装置を製造することができる。
【００３５】
本発明に用いられる青色ＬＥＤ素子は、460nm付近に発光ピークを有するＬＥＤ素子であれば、特に限定されない。例えば、Cree社、セミレッズ社等で市販されているものが例示される。
【００３６】
ＬＥＤ素子が搭載される基板も特に限定されないが、例えば、ガラス−エポキシ基板に銅配線を積層したリジッド基板、ポリイミドフィルム上に銅配線を積層したフレキシブル基板などが挙げられ、平板や凹凸板などの適宜な形態のものを用いることができる。
【００３７】
当該基板へのＬＥＤ素子の搭載方法としては、発光面に電極が配置されたＬＥＤ素子を搭載するのに好適なフェイスアップ搭載法、発光面とは逆の面に電極が配置されたＬＥＤ素子を搭載するのに好適なフリップリップ搭載法などが挙げられる。
【００３８】
封止樹脂層Ｂを構成する樹脂としては、従来から光半導体素子封止用樹脂として用いられるものであれば特に限定はない。また、封止樹脂層Ｂに含有される黄色蛍光体も、特に限定はなく、例えば、YAG(オスラム、化成オプトニクス社製)等の公知の黄色蛍光体を用いることができる。
【００３９】
ラミネータ等を用いて加熱圧着により本発明における色度調整用シートを溶融し、基板に貼り合わせる場合、好ましくは100〜200℃、より好ましくは140〜160℃で加熱し、好ましくは0.1〜1.0MPa、より好ましくは0.2〜0.3MPaで加圧することが好ましい。
【実施例】
【００４０】
〔樹脂シートＡの軟化点〕
測定樹脂を熱板上に高さ2mmになるように成型し、熱板を常温から加温した際に、測定樹脂の高さが1mmになったときの温度を軟化点とする。
【００４１】
〔樹脂シートＡのガラス転移点〕
測定樹脂を厚み100μm、幅0.5cm、長さ5cmの短冊状に成型し、DMS(DMS-200、SIL社製)にて測定したときのtanθ曲線のピーク温度をガラス転移点とする。
【００４２】
色度調整用シート製造例１
エポキシ当量7500のビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂(エピコートEP1256、ジャパンエポキシレジン社製)50重量部、エポキシ当量150の脂環型のエポキシ樹脂(3150CE、ダイセル化学社製)30重量部、4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(硬化剤、MH-700、新日本理化社製)20重量部、及び2-メチルイミダゾール(硬化促進剤、四国化成社製)1.2重量部を、メチルエチルケトンに50重量％濃度になるように添加して、40℃で1時間攪拌混合した後、カズン赤色蛍光体(CaAlSiN3/Eu=1/1、(独)物質材料研究機構製)10重量部を添加して、塗工用エポキシ樹脂溶液を調製した。
【００４３】
得られた塗工用樹脂溶液を２軸延伸ポリエステルフィルムからなるセパレータ(三菱化学ポリエステルフィルム社製、厚さ38μm)の上に、100μmの厚みになるように塗布し、100℃で1分間乾燥して、半硬化状態の色度調整用シートａを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
【００４４】
色度調整用シート製造例２
シートに成形する際の塗工用樹脂溶液を100μmの厚みになるように塗布するのに代えて、200μmの厚みになるように塗布する以外は、色度調整用シート製造例１と同様にして、色度調整用シートｂを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
【００４５】
実施例１〜２
次に、得られた色度調整用シートを用いて、光半導体装置を製造する。即ち、表１に示す色度調整用シートを、白色ＬＥＤ基板(青色ＬＥＤ素子上に黄色蛍光体を含む封止樹脂層が配置された平板構造の発光装置、Cree社製)に積層し、160℃、0.3MPa条件下で圧着させて、実施例１〜２の光半導体装置を得た。
【００４６】
得られたＬＥＤ装置の特性を以下の試験例１の方法に従って調べた。結果を表１に示す。
【００４７】
〔試験例１〕(色度調整)
各実施例のＬＥＤ装置に100mAの電流を流し、電流を流した直後の光線の色温度を瞬間マルチ測光システム(MCPD-3000、大塚電子社製)により測定した。一方、実施例１において用いた白色ＬＥＤ基板に色度調整用シートを接着させないＬＥＤ装置(以下、参考装置１という)においても、上記と同様にして色温度を測定した。なお、昼白色に相当する色温度が5000Ｋ、温白色に相当する色温度が3500Ｋであり、色温度が3000〜6500Ｋであるものが、色度調整が良好と判断した。
【００４８】
【表１】
2009141066.tif 000002
【００４９】
以上の結果より、参考例１の光半導体装置に対して、色度調整用シートを付与した実施例１及び２の光半導体装置では、該シート中の赤及び緑蛍光体により発光波長が変換され、色温度を任意に低下させて、色調を調整した光半導体装置を製造することができることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の製造方法によって得られた光半導体装置は、簡便に色味を調整することができるため、例えば、車載照明や街路灯等に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、実施例１〜２における光半導体素子色度調整用シートの厚みと、光半導体素子の発光色の色温度との関係を示す図である。
【図１】
2009141066.tif 000003