JP2013065884A

JP2013065884A - 光半導体装置

Info

Publication number: JP2013065884A
Application number: JP2012271182A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Akazawa; 光治赤沢; Takashi Kondo; 隆近藤; Takashi Ozaki; 孝志尾崎
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-04-11

Abstract

【課題】封止シートを用いて簡便に作製でき、かつ、厚みの薄いもので、低い色度角度依存性を有する光半導体装置、該装置に用いられている光半導体素子封止用シート、及び該装置の製造方法を提供する。
【解決手段】光半導体素子３を埋設可能な封止樹脂層１及び光波長変換粒子を含有する波長変換層２が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを用いて、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板４に対向するよう載置して加圧成形してなる光半導体装置であって、光半導体素子を埋設した成形体の上部には該波長変換層が存在するが、側面には存在しない構造である光半導体装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、光半導体装置に関する。さらに詳しくは、光半導体素子封止用シートで一括封止されている光半導体装置、該装置に用いられている光半導体素子封止用シート、及び該装置の製造方法に関する。

白熱電球や蛍光灯にかわり、光半導体(発光ダイオード、ＬＥＤ)の発光装置が普及してきている。白色のＬＥＤ装置には種々タイプが挙げられるが、青色の発光素子を用い、封止樹脂に青色を黄色に変換する蛍光体を分散させて、青色と黄色の混色で白色を発光する発光形態が現在の白色ＬＥＤ装置の主流である。

近年、発光素子の開発が急ピッチで進んでおり、従来の砲弾型をメインとした低輝度の白色パッケージにかわり、一般照明器具や液晶テレビのバックライトにも使用できるような高輝度の白色ＬＥＤパッケージが主流になりつつある。そのため、従来封止樹脂として使われてきたエポキシ樹脂では光と熱による劣化によって透明性が低下するという問題が生じ、シリコーン等の劣化が少ない樹脂が使用されつつある。一方、シリコーン樹脂は耐久性が良好であるものの、通常、液体状態からパッケージを成型する必要があり、封止時の作業性の悪さが低いスループット、さらには高コストの要因となっている。

このような理由により、液状のものを用いた封止工法に代わり、封止シートを用いた封止工法が提案され、作業性の大幅な改善が図られている。また、波長変換層を発光素子より離れたところ、即ち、パッケージの最も外側に配置することで、光の取り出し効率を向上させることができることから、均一な波長変換層を装置の最外層に容易に形成できる点においても、封止シートを用いたパッケージの作製方法が注目を集めている。

封止シートを用いたパッケージの作製は、通常、発光素子上に封止シート、凹型金型をこの順にのせ、加圧成型することにより行われる。この場合、発光素子の上部、側面(横部)のいずれの面においても、パッケージの最も外側には、均一な波長変換層が形成されている。よって、光の取り出し効率は高く、明るい装置を得ることが可能となる。

しかしながら、発光した光の配向状態、即ち、光が放射された各角度における光の色分布を詳細に調べると、正面方向に放射された光に比べ広角方向へ放射された光は色が濃くなる傾向にある。これは、正面方向に比べて広角方向に放射される光の方が、波長変換層を長い距離通過するためである。従って、封止シートを用いて作製される比較的高さの低いパッケージでは、角度毎の色度差、即ち、色度の角度依存性が大きく、照明などに用いられる場合には、見る方向によって光の色度の違いが問題となってくる。

この問題を改善するために、パッケージの高さを高くし、なおかつ横部の波長変換層を発光素子に対して垂直となるように配置したドーム型のようなパッケージが提案されている(特許文献１参照)。

特開２００８−１５９７０５号公報

ドーム型パッケージは、作り難いという製造上の問題点を抱えていたり、最近の薄型パッケージの傾向に反するものであったりするなど、十分満足できるものではない。よって、封止シートを用いて簡便に作製でき、かつ、厚みの薄いもので、低い角度依存性を有するパッケージが望まれている。

本発明の課題は、封止シートを用いて簡便に作製でき、かつ、厚みの薄いもので、低い色度角度依存性を有する光半導体装置、該装置に用いられている光半導体素子封止用シート、及び該装置の製造方法を提供することにある。

本発明は、
〔１〕光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを用いて、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して加圧成形してなる光半導体装置であって、
前記封止樹脂層を構成する樹脂が縮合-付加硬化型シリコーン樹脂であり、
光半導体素子を埋設した成形体の上部には該波長変換層が存在するが、側面には存在しない構造であり、かつ、封止樹脂層の厚みを(Ｘ)(mm)、光半導体素子１個あたりを封止するに要する光半導体素子封止用シートの面積を(Ｙ)(mm²)、光半導体素子の上部の面積を(Ａ)(mm²)とした際に、下記式(I)及び(II)を満足してなることを特徴とする光半導体装置。
0.5≦Ｘ≦2 (I)
{Ｘ×tan(75°)}²×π＋Ａ≦Ｙ≦{Ｘ×tan(80°)}²×π＋Ａ (II)
〔２〕光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して平坦な面で加圧成形する、前記〔１〕又は〔２〕記載の光半導体装置の製造方法
に関する。

本発明の光半導体装置は、封止シートを用いて簡便に作製でき、かつ、厚みの薄いもので、低い色度角度依存性を有するため、全角度にわたって均一な色の光を放出することができる。

図１は、実施例１の光半導体装置の断面を示す図である。図２は、比較例１の光半導体装置の断面を示す図である。

本発明の光半導体装置は、光半導体素子(ＬＥＤ素子、あるいは単に素子ともいう)を埋設可能な封止樹脂層、及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層された光半導体素子封止用シートを用いて、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して加圧成形したものであって、光半導体素子を埋設した成形体の上部には該波長変換層が存在するが、側面(横部)には存在しない構造であることに大きな特徴を有する。

一定厚さの波長変換層を光半導体素子の周囲(上部及び側面)に有する一般的なパッケージでは、正面方向(光半導体素子搭載基板平面に対して垂直方向)に放射される光が波長変換層を通過する距離は、波長変換層の厚みと等しくなる。しかし、広角方向へ放射される光は波長変換層を斜めに通過するため、通過距離が波長変換層の厚みよりも大きくなり、広角に放射される光ほど波長変換の効果を受けて色が濃くなる。また、真横方向(光半導体素子搭載基板平面に対して平行方向)に放射される光が波長変換層を通過する距離は、波長変換層の厚みと等しくなるものの、真横方向に放たれる光は主に波長変換層で何度も反射された光であるために、実際には濃い色のものとなっている。従って、かかるパッケージから放射される光は、正面方向から真横方向まで広角になるにつれて色が濃くなる傾向にある。そこで、本発明では、パッケージ側面(横部)に波長変換層を存在させないことにより、側面から薄い色の光を放射させて全体的に均一な色度を有する発光にさせる。これは、側面での波長変換機能がないとしても上述したように、そこから放たれる光の色は素子から放たれる光の色そのままではなく、波長変換層で何度も反射された光との混合色であるため、結果的に、正面から出る光とほぼ同じ色の光が放たれることによるものと考えられる。従って、斜め方向に出る光に対して、正面と真横方向から薄い色の光が混合されることによって、全角度にわたって均一な色の光が放たれることになる。

本発明の光半導体装置は、光半導体素子封止用シートを用いて一括封止したものであり、該光半導体素子封止用シートは、光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層を含む。

封止樹脂層は、封止時の加圧成形により光半導体素子を埋設することが可能な層であるが、封止時に素子を包埋できる柔軟性に加えて、使用時には外部の衝撃から素子を保護するための強度が必要である。このような観点から、封止樹脂層には、素子を包埋することができる低弾性(可塑性)と、その後硬化して形状を保持する特性(後硬化性)が必要である。

かかる特性を有する封止樹脂層を構成する樹脂としては、可塑性と後硬化性を併せ持つ樹脂であれば特に限定はないが、耐久性の観点から、シリコーン樹脂を主成分として含有することが好ましい。なお、本明細書において「主成分」とは、樹脂層を構成する成分のうち、50％以上の成分のことを言う。

シリコーン樹脂は、シロキサン骨格の架橋数により、ゲル状物、半硬化物、硬化物等のシリコーン樹脂が挙げられ、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が、本発明における封止樹脂層は、封止時の圧力によって層の形状が変化するような柔軟性を有し、かつ、硬化した際に衝撃等に耐えうる強度を有するというような、温度によって異なる強度を示すことが好ましいことから、２つの反応系を有するシリコーン樹脂、及び変性シリコーン樹脂が好ましい。

２つの反応系を有するシリコーン樹脂としては、例えば、シラノール縮合反応とエポキシ反応の２つの反応系を有するものや、シラノール縮合反応とヒドロシリル化反応の２つの反応系を有するもの(縮合-付加硬化型シリコーン樹脂)が例示される。

変性シリコーン樹脂としては、シロキサン骨格中のSi原子をB、Al、P、Tiなどの原子に一部置換した、ボロシロキサン、アルミノシロキサン、ホスファーシロキサン、チタナーシロキサン等のヘテロシロキサン骨格を有する樹脂や、シロキサン骨格中のSi原子にエポキシ基等の有機官能基を付加した樹脂が例示される。なかでも、ジメチルシロキサンは高架橋でも低弾性率であることから、ジメチルシロキサンにヘテロ原子を組み込んだ、あるいは有機官能基を付加した変性シリコーン樹脂がより好ましい。なお、封止樹脂層が前記のような強度を有するためには、公知の方法で、シロキサン骨格の架橋数を調整すればよい。

これらの樹脂は、公知の製造方法により製造することができるが、縮合-付加硬化型シリコーン樹脂を例に挙げて説明する。例えば、両末端シラノール型シリコーンオイル、アルケニル基含有シラン化合物としてビニル(トリメトキシ)シラン、及び有機溶媒の混合物に、縮合触媒として水酸化テトラメチルアンモニウムを添加後、室温で2時間攪拌混合し、そこに、オルガノハイドロジェンシロキサン及びヒドロシリル化触媒として白金触媒を加えて混合することにより、縮合-付加硬化型シリコーン樹脂を得ることができる。

シリコーン樹脂の含有量は、封止樹脂層を構成する樹脂中、好ましくは70重量％以上、より好ましくは90重量％以上、さらに好ましくは実質的に100重量％である。

封止樹脂層には、前記樹脂に加えて、硬化剤や硬化促進剤、さらに老化防止剤、変性剤、界面活性剤、染料、顔料、変色防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤が原料として配合されていてもよい。なお、これらの添加剤を含有しても、封止樹脂層としては、可塑性と後硬化性を有する樹脂層であればよい。

封止樹脂層は、前記樹脂もしくは樹脂の有機溶媒溶液を、例えば、表面を離型処理したセパレーター(例えば、２軸延伸ポリエステルフィルム)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することにより、シート状に成形される。製膜した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、90〜130℃がより好ましい。また、縮合-付加硬化型シリコーン樹脂を用いる場合は、前記乾燥により、縮合反応が進行するため、得られるシート状の封止樹脂層は半硬化状を呈する。

加熱乾燥後の封止樹脂層のシート厚さ(Ｘ)(mm)は、素子を包埋できる観点から、0.1mm以上であればよい。しかし、封止樹脂層の厚みが小さいと、均一な色度の発光を得るためには広角方向への光の放射を少なくする必要があり、封止に要する光半導体素子封止用シートの大きさが小さくなる。その場合、高電流を装置に流すと封止樹脂層上部の波長変換層に熱が伝わり、該温度が高くなって装置自体の劣化を招くことになる。また、封止樹脂層の厚みが大きいと、横方向から直接放射される光が多くなり、色度全体が低下する。このような観点から、封止樹脂層のシート厚さ(Ｘ)(mm)は、好ましくは、下記式(I)：
0.5≦Ｘ≦2.0 (I)
を満足する。また、より好ましくは
0.8≦Ｘ≦1.5
を満足する。なお、得られたシートは、複数枚積層して熱プレスすることにより、上記範囲の厚みを有する１枚のシートとして成形することもできる。

本発明における封止樹脂層は、常温ではシート状態であり、かつ、セパレーターからの剥離が可能でなければならないことから、23℃における貯蔵弾性率が、好ましくは1.0×10⁴Pa以上(0.01MPa以上)、より好ましくは2.0×10⁴〜1.0×10⁶Pa(0.02〜1.0MPa)であり、150℃における貯蔵弾性率が、好ましくは1.0×10⁶Pa以下(1.0MPa以下)、より好ましくは1.0×10⁴〜1.0×10⁵Pa(0.01〜0.1MPa)である。また、150℃で5時間硬化後の23℃の貯蔵弾性率は、好ましくは1.0×10⁶Pa以上(1.0MPa以上)、より好ましくは1.0×10⁶〜1.0×10⁷Pa(1.0〜10MPa)である。なお、本明細書において、貯蔵弾性率は、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。

波長変換層は、光波長変換粒子を含有する樹脂層であって、素子からの光の一部を波長変換して素子からの発光と混合することで、所望の色の発光に調整することができる。また、本発明においては、波長変換層で反射された光が屈折率の高い素子に到達するのを抑制する観点から、パッケージの最も外側に波長変換層を配置するのが好ましい。

波長変換層における光波長変換粒子(蛍光体)としては、特に限定はなく、光半導体装置で用いられる公知の蛍光体が挙げられる。具体的には、青色を黄色に変換する機能を有する好適な市販品の蛍光体として、黄色蛍光体(α−サイアロン)、YAG、TAG等が例示され、赤色に変換する機能を有する好適な市販品の蛍光体として、CaAlSiN₃等が例示される。これらの蛍光体は、単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。

光波長変換粒子の含有量は、波長変換層の厚みによって混色程度が異なることから、一概には決定されないが、例えば、波長変換層の厚みが0.1mmである場合、光波長変換粒子の含有量は10〜30重量％であることが好ましい。

波長変換層における樹脂としては、従来から光半導体封止に用いられる樹脂であれば特に限定はなく、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の透明樹脂が挙げられるが、耐久性の観点から、シリコーン樹脂が好ましい。

シリコーン樹脂としては、上記で挙げたシリコーン樹脂が同様に挙げられ、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。

波長変換層には、前記樹脂及び光波長変換粒子に加えて、封止樹脂層と同様の添加剤が原料として配合されていてもよい。

波長変換層は、前記光波長変換粒子を含有する樹脂もしくは樹脂の有機溶媒溶液を、例えば、表面を離型処理したセパレーター(例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム)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することにより、シート状に成形される。製膜した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、90〜150℃がより好ましい。

加熱乾燥後の波長変換層のシート厚さは、光取り出し効率向上の観点から、0.05〜0.2mmが好ましく、0.07〜0.12mmがより好ましい。なお、得られたシートは、複数枚積層して熱プレスすることにより、上記範囲の厚みを有する１枚のシートとして成形することもできる。また、その際に、異なる種類の光波長変換粒子を含有する波長変換層を複数用いて成形してもよい。

波長変換層の150℃の貯蔵弾性率は、層が変形するとパッケージの色が変化することから、1.0×10⁵Pa以上(0.1MPa以上)が好ましく、1.0×10⁶〜1.0×10⁸Pa(1.0〜100MPa)がより好ましい。

封止樹脂層及び波長変換層の積層方法としては、特に限定はなく、例えば、封止樹脂層をシート状に成形する際に、成形した波長変換層の上に直接、封止樹脂層を成形して積層させる方法が挙げられる。なお、本明細書において、「直接積層」しているシートとは、封止樹脂層及び波長変換層が直接積層されて形成されているシートのことを意味し、「間接的に積層」しているシートとは、封止樹脂層と波長変換層の間に、常法に従って他の層を介して積層されて形成されているシートのことを意味する。

かくして得られた光半導体素子封止用シートを、封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して加圧成形することにより、本発明の光半導体装置が得られる。

本発明に用いられる光半導体素子は、通常、光半導体装置に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、窒化ガリウム(GaN、屈折率：2.5)、ガリウムリン(GaP、屈折率：2.9)、ガリウム砒素(GaAs、屈折率：3.5)などが挙げられ、これらの中では、青色を発光し、蛍光体を介して白色ＬＥＤの製造ができるという観点から、GaNが好ましい。

光半導体素子が搭載される基板も特に限定されないが、例えば、メタル基板、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、平板や凹凸板等いずれの形態のものも用いることができる。

当該基板への光半導体素子の搭載方法としては、発光面に電極が配置された光半導体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光半導体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。

成形方法としては、光半導体素子封止用シートの波長変換層がパッケージ側面に配置されないよう平坦な面で加圧することが必要であるが、それ以外は特に限定はない。具体的な方法として、プレス機を用いて加温加圧する方法について説明する。例えば、所定の大きさの光半導体素子封止用シートを、光半導体素子搭載基板上に載置し、その上から、プレス機を用いて好ましくは100〜200℃で加圧成形する。負荷する圧力は、封止樹脂層の特性によって一概には決定されないが、大きな荷重をかけすぎると封止樹脂層が変形する恐れがあるので、得られる成形体の高さを制御できるプレス機を用いて加圧することが好ましく、例えば、平板金型の上板高さをシートの総厚より約0.1mm小さい値になるよう設定して加圧することができる。かかるプレス機としては、新東工業社製の加温プレス機「CYTP-10」等を用いることができる。

用いる光半導体素子封止用シートの大きさは、波長変換層の厚みによって一概には決定されないが、大きいと波長変換の作用が大きく働き広角の色度が濃くなり、小さいと広角の色度が薄くなる。そこで、本発明者らが検討した結果、色度が均一となるシート大きさは、素子から放たれる光束の約80％が波長変換層を通過するサイズとなることが判明した。光束の約80％が波長変換層を通過するサイズとは、具体的に、例えば、素子の正面を0度(°)とした場合、左右それぞれ75〜80度(°)までの範囲内であることから、封止樹脂層の厚みを(Ｘ)(mm)、光半導体素子１個あたりを封止するに要する光半導体素子封止用シートの面積を(Ｙ)(mm²)、光半導体素子の上部の面積を(Ａ)(mm²)とした際に、下記式(II)を満足することが好ましい。
{Ｘ×tan(75°)}²×π＋Ａ≦Ｙ≦{Ｘ×tan(80°)}²×π＋Ａ (II)
ここで、Ａは、光半導体素子の上部(上面)の面積をいい、{Ｘ×tan(75°)}²×πは、光束0〜75度(°)の光が通過する円の面積を、{Ｘ×tan(80°)}²×πは、光束0〜80度(°)の光が通過する円の面積を意味する。シートの形は、前記面積を有するものであれば、特に限定されない。

かくして成形されたパッケージは、室温下においても形状が変化しなくなるまで、放置後、封止樹脂層の硬化に必要な時間まで加温加圧してポストキュアを行って、本発明の光半導体装置が得られる。本発明の光半導体装置は、光半導体素子封止用シートを用いて一括封止でき、また、該シートにおける波長変換層が、パッケージの最外層に位置し、かつ、素子の上部には存在するが側面には存在しないため、光取り出し効率に優れ、かつ、均一な色度の発光が得られることになる。従って、本発明は、本発明の光半導体装置に用いられる光半導体素子封止用シートを提供する。

本発明の光半導体素子封止用シートは、光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層と光波長変換粒子を含有する波長変換層を有するが、発光の色度を均一にする観点から、用いられる光半導体装置の発光素子の大きさに合わせて、適宜大きさを設定することが可能である。

また、本発明では、前記本発明の光半導体素子封止用シートを用いて一括封止することができることから、本発明の光半導体素子封止用シートを用いた、光半導体装置の製造方法を提供する。該製造方法は、本発明の光半導体素子封止用シートを、封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して平坦な面で加圧成形する工程を含むものであれば、特に限定はない。具体的には、本発明の光半導体素子封止用シートを、封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して、その上から、平板金型のような平坦な面をもつプレス機を用いて好ましくは100〜200℃で加圧成形する方法が挙げられる。

かくして得られる本発明の光半導体装置は、光取り出し効率に優れ、かつ、均一な色度の発光が得られることから、光半導体の発光装置として好適に使用される。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例等によりなんら限定されるものではない。

〔樹脂層の貯蔵弾性率〕
各樹脂層を複数枚貼りあわせることで約1mmの厚さのシートを成形し、動的粘弾性測定装置(DMS-200、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)にて、せん断時の粘弾性測定を行い、23℃及び150℃の貯蔵弾性率を求める。

光半導体素子封止用シートの製造例１
シリコーンエラストマー(旭化成ワッカー社製、商品名「LR7556」)溶液に、黄色蛍光体(YAG)を粒子濃度20重量％となるように添加し１時間攪拌した。得られた溶液を、ポリエステルフィルム(三菱ポリエステル化学社製、MRN-38、38μm)上に0.10mmの厚さに塗工し、120℃で5分乾燥することにより、波長変換層を得た(厚さ0.10mm)。

次に、両末端シラノール型シリコーンオイル200g(17.4mmol)、ビニルトリメトキシシラン1.75g(11.8mmol)及び2-プロパノール20mLの混合物に、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(濃度10重量％)0.32mL(0.35mmol)を加え、室温(25℃)で２時間攪拌した。得られたオイルに、オルガノハイドロジェンポリシロキサン1.50g及び白金カルボニル錯体溶液(白金濃度2重量％)1.05mLを加えて攪拌して、封止樹脂層溶液とした。

得られた封止樹脂層溶液を、前記で得られた波長変換層(厚さ0.10mm)上に1.0mmの厚さに塗工し、80℃で30分乾燥することにより、光半導体素子封止用シートＡを得た(厚さ1.10mm)。

光半導体素子封止用シートの製造例２
封止樹脂層溶液の塗工厚さを1.0mmから0.5mmに変更する以外は、製造例１と同様にして光半導体素子封止用シートＢを得た(厚さ0.60mm)。

光半導体素子封止用シートの製造例３
封止樹脂層溶液の塗工厚さを1.0mmから0.8mmに変更する以外は、製造例１と同様にして光半導体素子封止用シートＣを得た(厚さ0.90mm)。

光半導体素子封止用シートの製造例４
シリコーンエラストマー(LR7556)溶液に、黄色蛍光体(YAG)を粒子濃度20重量％となるように添加し１時間攪拌した。得られた溶液を、ポリプロピレンフィルム(東セロ社製、Y-3s、30μm)上に0.10mmの厚さに塗工して、120℃で5分乾燥することにより波長変換層(厚さ0.10mm)を調製した。得られた波長変換層を用いる以外は製造例１と同様にして光半導体素子封止用シートＤを得た(厚さ1.10mm)。

実施例１〜９及び比較例１
表１に示す種類の光半導体素子封止用シートをトムソン刃を用いて表１に示すサイズに打ち抜いたものを、光半導体素子上に、封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して、加温プレス機(新東工業社製、CYTP-10)を用いて平板金型で、表１に示す高さとなるよう150℃で3分間プレスして、実施例１〜９の光半導体装置を得た。また、比較例１の光半導体装置は、プレスの際に、凹型金型(8mm×8mm)を用いる以外は、実施例１と同様にして調製した。なお、基板としては、2cm×3cmのメタル基板の中央に青色ＬＥＤ素子(1mm×1mm)が実装されているものを用いた。

得られた光半導体装置について、以下の試験例１〜２に従って、特性を評価した。結果を表１に示す。

試験例１(色度角度依存性)
光半導体装置に50mAの電流を流して、各角度の放射光を分光光度計(大塚電子社製、MCPD-3000)を用いて検知し、色度をCIE色度指標(x、y)で表わした。0°(正面)から80°までの放射光のうち、CIE色度(y)値について、最大値と最小値の差を色度差として算出し、以下の評価基準に従って、色度角度依存性を評価した。なお、色度差が小さいほど、色度角度依存性が小さいことを示す。

＜色度角度依存性の評価基準＞
○：色度差が0.030未満
△：色度差が0.030以上、0.060未満
×：色度差が0.060以上

試験例２(波長変換特性)
光半導体装置を銅製のヒートシンクに装着後、1Aの電流を流して、装置表面の温度をサーモグラフィック装置(CINO社製、CPA1000)を用いて測定し、波長変換特性を評価した。なお、パッケージの表面温度が120℃を超えると、蛍光体の波長変換効率が低下するため、波長変換特性が劣ることを示す。

結果、実施例の光半導体装置は、比較例に比べて、色度角度依存性が小さく、均一な色度の発光が得られることが分かる。なかでも、封止樹脂層の厚みに基づいて算出される範囲内のシート面積を有する光半導体素子封止用シートを用いた光半導体装置は、色度角度依存性がより小さいものである。

なお、本発明の態様として、以下のものが挙げられる。
〔１〕光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを用いて、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して加圧成形してなる光半導体装置であって、光半導体素子を埋設した成形体の上部には該波長変換層が存在するが、側面には存在しない構造であることを特徴とする光半導体装置。
〔２〕封止樹脂層の厚みを(Ｘ)(mm)、光半導体素子１個あたりを封止するに要する光半導体素子封止用シートの面積を(Ｙ)(mm²)、光半導体素子の上部の面積を(Ａ)(mm²)とした際に、下記式(I)及び(II)を満足してなる、前記〔１〕記載の光半導体装置。
0.5≦Ｘ≦2 (I)
{Ｘ×tan(75°)}²×π＋Ａ≦Ｙ≦{Ｘ×tan(80°)}²×π＋Ａ (II)
〔３〕前記〔１〕又は〔２〕記載の光半導体装置に用いられる、光半導体素子封止用シート。
〔４〕光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して平坦な面で加圧成形する、前記〔１〕又は〔２〕記載の光半導体装置の製造方法。

本発明の光半導体装置は、色度角度依存性が小さく、例えば、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や広告看板等に好適に使用することができる。

１封止樹脂層
２波長変換層
３光半導体素子
４基板

Claims

光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを用いて、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して加圧成形してなる光半導体装置であって、
前記封止樹脂層を構成する樹脂が縮合-付加硬化型シリコーン樹脂であり、
光半導体素子を埋設した成形体の上部には該波長変換層が存在するが、側面には存在しない構造であり、かつ、封止樹脂層の厚みを(Ｘ)(mm)、光半導体素子１個あたりを封止するに要する光半導体素子封止用シートの面積を(Ｙ)(mm²)、光半導体素子の上部の面積を(Ａ)(mm²)とした際に、下記式(I)及び(II)を満足してなることを特徴とする光半導体装置。
0.5≦Ｘ≦2 (I)
{Ｘ×tan(75°)}²×π＋Ａ≦Ｙ≦{Ｘ×tan(80°)}²×π＋Ａ (II)
Ａ＝1 mm² である、請求項１記載の光半導体装置。
光半導体素子を埋設可能な封止樹脂層及び光波長変換粒子を含有する波長変換層が直接又は間接的に積層されてなる光半導体素子封止用シートを、該封止樹脂層が光半導体素子搭載基板に対向するよう載置して平坦な面で加圧成形する、請求項１又は２記載の光半導体装置の製造方法。