用于光半导体的光反射部件和用于安装光半导体的基板以及使用光反射部件的光半导体器件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于光半导体的光反射部件和用于安装光半导体的基板以及使用这种光反射部件的光半导体器件，能够以低成本制造高质量光半导体器件。
【专利说明】用于光半导体的光反射部件和用于安装光半导体的基板以及使用光反射部件的光半导体器件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够以低成本制造高质量光半导体器件的用于光半导体的光反射部件，还涉及用于安装光半导体的基板，以及利用这种光反射部件的光半导体器件。
【背景技术】
[0002]近年来，光半导体器件，如LED(发光二极管)，广泛应用于照明设备中，并且作为PC监视器、液晶TV接收器等的背光。用于这些目的的光半导体器件以模块形式实现，使得独立的SMD (表面贴装器件)，如PLCC (带引线的塑料芯片载体)，得以安装在线路板上。
[0003]图5A和5B (沿着图5A中的线Y-Y的截面图)示出了这种SMD封装的示例的结构。在这种SMD封装中，光半导体元件10经由粘合剂层11安装在引线框13上，用来与外部电连接，并且围绕着光半导体元件10布置反射体14。由反射体14围成的空间填充有封装材料15。在图5A和5B中，附图标记12指示极性与引线框13相反的引线框，标记16指示用于电连接到各个引线框12和13的键合线。
[0004]通常，使用热塑性树脂，如聚酰胺树脂，作为反射体14的材料。然而，例如，由于目前光半导体元件亮度的增加，造成产生的热量增加，进而造成温度增加，所以现在引起人们对反射体耐用性的担忧。作为对策，本申请的 申请人:已经提出使用耐热性和光反射性优良的专用环氧树脂合成物构成的固化体作为反射体14 (参考专利文献I)。
[0005]此外，在使用如环氧树脂的热固树脂作为反射体的材料的情况下，可以通过包含如下步骤的工艺制造LED模块。首先，利用压缩模塑法或传递模塑法类型的热固树脂形成机，在引线框12和13上树脂形成具有指定形状的反射体14。然后，通过如碎裂的机械方法或如电解的化学方法，适当移除在树脂形成期间形成在基板背表面上的树脂毛边。然后，经由粘合剂层11，在由反射体14围成的空间中的引线框13上，安装光半导体元件10。此时，光半导体元件10通过键合线16电连接到引线框12和13上。然后，用透明封装材料15，如环氧树脂或硅树脂，封装光半导体元件10，以形成SMD封装。各个SMD封装可以通过用切片机等切割在指定的位置包含它们的结构来形成。通过IR回流等在模块板上安装这样生产的SMD封装，可以完成要在照明设备中使用或作为背光的LED模块。
[0006]然而，上面提到的制造方法不仅复杂，而且很大程度上会增加制造成本，在所述方法中的步骤数要比使用热塑性树脂作为反射体材料的常规封装的制造方法的步骤数多。
[0007]在专利文献2中提出了一种克服了上面提到的问题的应对方法，该问题出现在热固树脂用作反射体的材料的情况中。在该方法中，生产了半固化的(即、处于B阶)薄片，其是由热固树脂合成物制成的并且用来形成反射体。该薄片被压接到基板的光半导体元件安装表面上，然后加热以完全固化。通过这种方式，反射体直接接合至基板。
[0008]专利文献I JP-A-2011-258845
[0009]专利文献2:日本专利N0.4，754，850
【发明内容】
[0010]然而，虽然专利文献2的方法简单，但是也发现该方法会引起下面两个新问题。第一，当薄片被压接到基板上时，由于挤压或加热，该薄片会变形。第二，由于薄片需要保持半固化状态直到与基板接合，所以应该存储在冷却设施中，如冷冻机，以延迟固化的进展。由此，期望开发更好的方法。
[0011]提出本发明以解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种用于光半导体的光反射部件，依靠其特殊结构，可以以低成本制造，并且可以有效输出从光半导体元件发射的光，因为即使在挤压或加热时也能防止树脂成形体扭曲，还提供一种用来安装光半导体的基板和利用这种光反射部件的光半导体器件。
[0012]为了实现上述目的，本发明涉及下面的项目(I)至(8 )。
[0013](I) 一种用于光半导体的光反射部件，所述光反射部件将要与基板的光半导体元件安装表面接合，包括:
[0014]树脂成形体，具有在顶-底方向上穿透所述树脂成形体的通孔，并且所述通孔的内周表面为白颜色；以及
[0015]包含白色颜料的接合层，包含白色颜料的所述接合层形成在所述树脂成形体的底表面上，
[0016]其中所述光反射部件被构造成:以所述基板上的要安装光半导体元件的部分或已安装光半导体元件的部分定位为位于所述通孔的开口中的状态，经由包含白色颜料的所述接合层与所述基板接合；以及
[0017]所述光反射部件被构造成:当所述光半导体元件安装在所述通孔的开口中时，从所述光半导体元件发射的光被所述通孔的所述内周表面反射。
[0018](2)根据项目(I)的用于光半导体的光反射部件，其中所述树脂成形体是热固树脂合成物的固化体，所述热固树脂合成物包括选自由环氧树脂、硅树脂、聚氨酯树脂、尿素树月旨、酚醛树脂和三聚氰胺树脂组成的组的至少一种树脂作为主要成分。
[0019](3)根据项目(I)或(2)的用于光半导体的光反射部件，其中所述白色颜料是选自由氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化镁、氧化锆、碳酸钙、碳酸钡和硫酸钡组成的组的至少一种化合物。
[0020](4)根据项目(I)至(3)中任一项的用于光半导体的光反射部件，其中所述树脂成形体是通过传递模塑法、压缩模塑法、注射模塑法或铸造模塑法形成的。
[0021](5)根据项目(I)至(4)中任一项的用于光半导体的光反射部件，其中所述通孔填充有B阶透明树脂。
[0022](6)根据项目(5)的用于光半导体的光反射部件，其中所述B阶透明树脂是硅树脂。
[0023](7) 一种用于安装光半导体的基板，包括:
[0024]基板；以及
[0025]与所述基板接合的根据项目(I)至(4)中任一项的用于光半导体的光反射部件，
[0026]其中所述基板的要安装光半导体元件的部分被定位为位于所述光反射部件的通孔的开口中。
[0027](8) 一种光半导体器件，包括:[0028]基板；
[0029]与所述基板接合并与所述基板一体化的根据项目(I)至(7)中任一项的用于光半导体的光反射部件；
[0030]光半导体元件，其安装在所述光反射部件的通孔的开口中；以及[0031 ] 透明树脂，其封装所述通孔。
[0032]本发明人努力研究，以用尽可能少的步骤数、低成本地制造高耐热性的光半导体器件。通过发现防止从光半导体元件发出的光被存在于反射体和基板之间的接合层吸收，本发明人完成了本发明，通过利用热固树脂的固化体作为光半导体器件的反射体，并且经由包含白色颜料的接合层将树脂固化体接合到基板，由此通过增加光半导体器件的耐热性，可以增加光提取效率。
[0033]在本发明中，术语“白颜色”意思是出现源自白色颜料的颜色。
[0034]在本发明中，术语“透明树脂”意思是不仅指无色透明的树脂还指有色透明的树月旨。术语“透明”意思是能够通过光的状态，使光半导体器件发挥其要求的性能。只要满足该需求，透明度不是问题。
[0035]在本发明中，术语“主要成分”意思是占超过整体一半的成分，并且还包括由主要成分组成整体的情况。
[0036]此外，在本发明中，术语“基板”意思是板状部件，上面要安装用于实现功能的功能组件，其可以是刚性的或柔性的，并且不限制厚度。因此，该术语还包括柔性压敏粘接片。
[0037]如上所述，根据本发明的用于光半导体的光反射部件包括具有在顶-底方向上穿透树脂成形体的通孔的树脂成形体，和包含白色颜料的接合层，其形成在树脂成形体的底表面上。光反射部件经由包含白色颜料的接合层接合到基板的光半导体元件安装表面上。因此，为树脂成形体的反射体可以接合到基板上，不需要复杂的步骤或复杂的设施。此外，由于包含白色颜料的接合层可以很容易适应由于形成在基板上的导体电路造成的不平坦，所以树脂成形体可以接合到基板，同时抑制了树脂成形体的变形。另外，由于存在于反射体和基板之间的接合层包含白色颜料，所以从光半导体发出的光还可以在没有损失的情况下被接合层反射。结果，根据本发明的使用这种用于光半导体的光反射部件的光半导体器件耐热性闻、売度闻，并且可用低成本制造。
[0038]在树脂成形体是包含选自由环氧树脂、硅树脂、聚氨酯树脂、尿素树脂、酚醛树脂和三聚氰胺树脂组成的组的至少一种树脂作为主要成分的热固树脂合成物的固化体的情况下，可以实现更加高的耐热性和耐用性。
[0039]在白色颜料是选自由氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化镁、氧化锆、碳酸钙、碳酸钡和硫酸钡组成的组的至少一种化合物的情况下，可以以更加低的成本增加光反射效率。
[0040]在通过传递模塑法、压缩模塑法、注射模塑法或铸造模塑法形成树脂成形体的情况下，可以给出更精确的形状，因此可进一步提高光提取效率。
[0041]在用B阶透明树脂填充树脂成形体的通孔的情况下，不必分开制备用于封装光半导体元件的透明树脂，因此可以高效制造光半导体器件。
[0042]在B阶透明树脂是硅树脂的情况下，使得用于封装光半导体元件的部分在耐光型、耐热性和储存稳定性方面更优良，因此可以延长光半导体器件的寿命。
[0043]此外，用于安装光半导体的基板，其中根据本发明的用于光半导体的光反射部件与基板接合，并且要安装基板的光半导体元件的部分被定位为位于光反射部件的通孔的开口中，使得能够以低成本制造高性能的光半导体器件。
[0044]光半导体器件，其中根据本发明的用于光半导体的光反射部件与基板接合并一体化，光半导体元件安装在光反射部件的通孔的开口中，并且用透明树脂封装该通孔，是高耐热性的，是高亮度的，并且可以低成本制造。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1是示出根据本发明的实施例的用于光半导体的光反射部件的外观的透视图。
[0046]图2是用于光半导体的光反射部件的沿着图1中的线X-X的截面图。
[0047]图3是根据本发明的实施例的用于安装光半导体基板的部分的截面图。
[0048]图4是根据本发明的实施例的光半导体器件。
[0049]图5A是示出常规光半导体器件的外观的透视图，并且图5B是沿着图5A中的线Y-Y的截面图。
[0050]图6是示出根据本发明的另一实施例的用于光半导体的光反射部件的外观的透视图。
[0051]图7是用于光半导体的光反射部件的沿着图6中的线Z-Z的截面图。
[0052]图8示出了用于制造图6的用于光半导体的光反射部件的方法。
【具体实施方式】
[0053]下面将描述本发明的实施例。
[0054]图1示出了根据本发明的实施例的用于光半导体的光反射部件A。图2是沿着图1中的线X-X的截面图。用于光半导体的光反射部件A形状像薄片，并且测量宽度为70_，长度为70mm,以及厚度为0.60mm,并且具有包含白色颜料的树脂成形体I (在下文中，简称为树脂成形体)和包含白色颜料的接合层2，接合层2形成在树脂成形体I的底表面上。四个通孔在顶-底方向上穿透树脂成形体I。在图1中，示意性示出了每个部分的尺寸、形状、厚度等，且与实际的不同(这一点也应用到后面将要参考的其它图中)。
[0055]如下所述，在基板4上将要安装光半导体的部分定位为位于通孔3的开口中的状态下，通过将用于光半导体的光反射部件A (实际上，它的接合层2包含白色颜料)接合到基板4，可以生产用于安装光半导体的基板B (见图3)。此外，通过在用于安装光半导体的基板B的通孔3的开口中安装光半导体元件6，可以生产光半导体器件C，其中从光半导体元件6发出的光被通孔3的内周表面3’反射，并从通孔3的顶部开口获取(见图4)。在已安装光半导体元件6的部分定位为位于通孔3的开口中的状态下，经由包含白色颜料的接合层2，通过将用于光半导体的光反射部件A接合到预先安装有光半导体元件6的基板4，也可以生产光半导体器件C。
[0056]为了增加光反射率，用于光半导体的光反射部件A的树脂成形体I是包含氧化钛(平均粒径:0.21 μ m)作为白色颜料的热固树脂合成物的固化体。热固树脂合成物包括环氧树脂，作为主要成分。树脂成形体I厚度为0.50mm。
[0057]包含白色颜料的接合层2是由加入了氧化钛(平均粒径:0.21 μ m)的硅基压敏粘合剂制成的。从光半导体元件6发出的光也被包含白色颜料的接合层2反射；也就是，防止光通过接合层2泄露。接合层2厚度为0.10_。如图2所示，每个通孔3都是圆锥形的，随着位置向上直径增加，使得从光半导体元件6发出的光有效通过通孔3的顶部开口。
[0058]例如，可以用下面的方式制造用于光半导体的光反射部件A。首先，制备用来形成树脂成形体I的热固树脂合成物。更具体地，通过向环氧树脂中加入氧化钛，如果需要，可加入任意的其它材料，如固化剂、固化促进剂、固化催化剂、聚合引发剂、光稳定剂、抗氧化剂、变性剂、脱模剂、填充剂、耦合剂、流平剂和阻燃剂，然后，例如利用双轧辊型混合器对其进行熔体混合，生产包含白色颜料的热固树脂合成物，
[0059]然后，通过传递模塑法，使热固树脂合成物成形为图1和2中所示形状的树脂成形体I。更具体地，通过将加热到大约200°C的热固树脂合成物注入到保留有与预期形状一致的空腔的模具中，并固化热固树脂合成物，来生产具有这种形状的树脂成形体I。可选地，可以加热经受了传递模塑法的树脂成形体1，以完全固化。
[0060]另一方面，制备用来形成包含白色颜料的接合层2的合成物。更具体地，将氧化钛加入到硅基压敏粘合剂中，它们均匀混合在一起。通过涂布树脂成形体I的底表面，使其为任意厚度，生产包含白色颜料的接合层2。优选，衬垫(未示出)与包含白色颜料的接合层2的底表面(即，没有与树脂成形体I接触的表面)键合，以防止外来物质粘附到底表面。
[0061]在上述构造的用于光半导体的光反射部件A中，由于耐热性高的树脂成形体I经由包含白色颜料(氧化钛)的接合层2接合到基板，对于光反射部件A与基板的接合不需要复杂的步骤或设施。仅仅通过剥离该衬垫，并将由此暴露的接合层2的底表面放置在基板上，同时定位要安装光半导体元件的部分或者已安装光半导体元件的部分，可以将光反射部件A接合到基板。因此，与常规的光反射部件不同，例如，树脂成形体I (反射体)不会由于受热挤压而变形。因此，从光半导体元件发出的光可以按计算反射。此外，由于包含白色颜料和其中通孔3的内周表面3’具有白颜色的树脂成形体I由包含白色颜料(氧化钛)的接合层2接合到基板，所以从光半导体元件发出的光没有被接合层2吸收，而是被无损反射，并从通孔3的顶部开口获取。再另外，由于树脂成形体I是通过传递模塑法生产的，所以其给出了更精确的形状，因此使用该树脂成形体I的光半导体器件将展现出高性能。
[0062]尽管上述树脂成形体I是由环氧树脂作为主要成分的热固树脂合成物制成的，但是可以使用任何其它的热固树脂作为主要成分，如硅树脂、聚氨酯树脂、尿素树脂、酚醛树脂和三聚氰胺树脂。树脂成形体I可以由热固树脂合成物之外的合成物制成，诸如具有如硫醇烯树脂的光固化树脂、如聚酰胺树脂的热塑性树脂、聚酯树脂、或液晶聚合物树脂或橡胶作为主要成分的合成物。从高的抗加热引起的色变和高的对抗暴露于光的稳定性的角度考虑，优选使用上述材料中的热固树脂作为主要成分的合成物，具体地，热固性树脂为环氧树脂、硅树脂、聚氨酯树脂、尿素树脂、酚醛树脂或三聚氰胺树脂。上述材料可以单独使用或者两种或多种组合使用。
[0063]尽管上述的树脂成形体I包含氧化钛作为白色颜料，但是可以使用折射系数与作为树脂成形体I的树脂合成物的成分的树脂、固化剂和固化促进剂不同的其它材料作为白色颜料。展现出比树脂合成物的那些成分大的折射系数的示例性材料是氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化镁、氧化锑、氧化锆、铅白、高岭土、矾土、碳酸钙、碳酸钡、硫酸钡、硫酸锌和硫化锌。展现出比树脂合成物的那些成分小的折射系数的示例性材料是硅土的空心颗粒、钠玻璃、硼硅酸玻璃和无碱玻璃。从由与树脂合成物的那些成分的大折射率差造成的高折射率的角度考虑，优选使用氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化镁、氧化锆、碳酸钙、碳酸钡或硫酸钡。上述材料可以单独使用或者它们两种或多种组合使用。在通过涂布包含白色颜料的涂料使得通孔3的内周表面3’为白色的情况下，树脂合成物就不必包含上述白色颜料。
[0064]当上述材料的任意一种用作白色颜料时，为了有效地反射从光半导体元件6发出的光，优选，基于树脂合成物的其它成分的重量为100份，白色颜料的量是0.1至80份。尤其是优选白色颜料的量按重量计为I至50份。虽然白色颜料的粒径可以设定为任意值，但是为了能够均匀地混合到热固树脂合成物中，尤其优选白色颜料的平均粒径在0.01至10 μ m的范围内。平均粒径是通过利用激光衍射/散射颗粒尺寸分布分析仪测量从总体提取的样品的粒径并计算它们的平均值获得的。
[0065]虽然在上述制造方法中树脂成形体I厚度是0.50mm,但是其厚度并不限于这个值，可以是任意值。优选树脂成形体I的厚度在0.15至3.0mm的范围内。并且更优选该厚度在0.20至2.0mm的范围内。
[0066]虽然在上述制造方法中，通过树脂成形体I形成的通孔3在平面图中近似是圆形的，但是其可以具有任何其它形状。优选通孔3是无角的，也就是，它的角是圆的。为了增加光反射率，优选通孔3具有近似圆形、近似椭圆形等形状。此外，虽然总共四个通孔3(两行每个中两个)排列在树脂成形体I中，但是通孔3的数目和排列方式并不限于上述树脂成形体I的情况，可以根据安装在各个通孔3中的光半导体元件6的排列设置。可以仅形成一个通孔3。再另外，对于通孔3的内周表面3’的形状，其在横截面上不必是直的，也就是，在横截面中它可以是弯曲的。
[0067]虽然在上述制造方法中，树脂成形体I是通过传递模塑法形成的，但是它可以通过其它模塑法形成，如压缩模塑法、铸造模塑法或注入模塑法。树脂成形体I还可以通过切割板状体或层压薄穿孔体来生产。然而，为了生产具有更精确形状的树脂成形体1，优选通过传递模塑法、压缩模塑法、铸造模塑法或注入模塑法形成树脂成形体I。
[0068]为了增加包含白色颜料的接合层2与树脂成形体I的接合强度，将要与接合层2接触的树脂成形体I部分可以是预先通过锉磨、碎裂等表面粗糙化的。通过利用液体化学制品、等离子体等的表面清洗处理或如应用硅烷耦合剂的初步处理，也可以增加接合层2与树脂成形体I的接合强度。
[0069]在上述制造方法中，通过预先向树脂合成物中加入白色颜料，然后模塑该树脂合成物，包含通孔3的内周表面3’的整个树脂成形体I为白色。可选地，通过将包含白色颜料的涂料应用到内周表面3’，树脂成形体I的通孔3的内周表面3’可以为白色。具体地，在通过切割板状体或层压薄穿孔体制造树脂成形体I的情况下，优选利用包含白色颜料的涂料对通孔3的内周表面3’进行着色。包含白色颜料的涂料不仅可以应用到通孔3的内周表面3’，还可应用到树脂成形体I的其它部分；例如，包含白色颜料的涂料可以应用到树脂成形体I的所有表面。包含在涂料中的白色颜料可以与树脂成形体I中使用的相同。
[0070]虽然在上述制造方法中，包含白色颜料的接合层2是由包含白色颜料的硅树脂基压敏粘合剂基合成物制成的，但是包含白色颜料的合成物的基本材料并不限于硅树脂基压敏粘合剂，并且可以是任意的压敏粘合剂。优选利用储能模量在IOkPa至IOOMPa(更优选，IOkPa至IOMPa)范围的压敏粘合剂。可以使用粘合剂代替这种压敏粘合剂。在包含白色颜料的接合层2由包含白色颜料的粘合剂基合成物制成的情况下，优选使用当加热到普通温度至200°C的范围内的温度时固化的粘合剂或者当用如紫外光或可见光的电磁波照射时固化的粘合剂(例如，丙烯酸基粘合剂、异丁丙烯酸基粘合剂或环氧基粘合剂)作为基本材料。
[0071]虽然在上述制造方法中，氧化钛用作包含在接合层2中的白色颜料，但是可以包含在树脂成形体I中的其它白色颜料也可以以与包含在树脂成形体I中那样相同的优选含量包含在接合层2中。然而，包含在接合层2中的白色颜料不必与包含在树脂成形体I中的相同，并且可以根据基本压敏粘合剂或粘合剂的类型适当确定。
[0072]虽然在上述制造方法中，包含白色颜料的接合层2厚度为0.10mm，但是其厚度并不限于这个值，可以是任意值。优选包含白色颜料的接合层2的厚度在I至200 μ m的范围内。并且更优选其厚度在5至IOOym的范围内。
[0073]虽然在上述制造方法中，包含白色颜料的接合层2是通过将包含白色颜料的合成物应用到树脂成形体I的底表面上形成的，但是可以用其它任意方法形成。例如，包含白色颜料的接合层2可以用下面的方式形成。接合层片是通过形成包含白色颜料的接合层2生产的，其包括在分离制备的衬垫上含有白色颜料的合成物，并且利用含有白色颜料的接合层2键合到树脂成形体I的底表面。然后，通过冲压等移除对应于各个通孔3的部分。可选地，包含白色颜料的接合层2可以通过以下方式形成。预先在上面的接合层片中形成通孔以与各个通孔3相一致。得到的接合层片使用包含白色颜料的接合层2被键合到树脂成形体I的底表面，同时相对于树脂成形体I定位。
[0074]适当地确定用于光半导体的光反射部件A的尺寸和形状。然而，对于常规应用，优选光反射部件A为薄片形式并且具有宽度为2至200mm和长度为2，500mm的尺寸，因为如果光反射部件A太小，用于安装具有规定尺寸的光半导体的基板B的制造就会花费很多时间和精力，可选地，如果光反射部件A太大，其就会难以处理。
[0075]例如，根据本发明的用于安装光半导体的基板B (见图3)可以利用上述用于光半导体的光反射部件A用以下方式制造。
[0076]首先，制备铝基板4。在基板4的表面上形成绝缘层(未示出)并且在绝缘层上形成用于连接光半导体元件、外部电源等的导体电路。为了保护导体电路以及增加从光半导体元件发出的光的提取效率，用由与树脂成形体I相同的材料制成的树脂固化体涂布除了要被连接至外部电源等的部分之外的部分和要安装光半导体元件的部分。
[0077]可以在基板4的要安装光半导体的部分被定位得位于光反射部件A的各个通孔3中的状态下，通过使得用于光半导体的光反射部件A (实际上，它的接合层2包含白色颜料)与基板4紧密接触，然后通过利用压床等使它们彼此挤压从而使得将光反射部件A接合至基板4，来生产用于安装光半导体的基板B。
[0078]基板4的除了铝基板之外的示例是，例如由铜、铁、它们的合金制成的金属基板，例如由注入有玻璃纤维的环氧树脂制成的有机基板，柔性印刷线路板和陶瓷基板。在基板4绝缘的情况下，不必形成上面提到的绝缘层。虽然规定除了要与外部电源等连接的部分和要安装光半导体元件的部分之外的部分涂布有由与树脂成形体I相同的材料制成的树脂固化体，但是这些部分可以涂布有与树脂成形体I不同的材料。如果没有必要实现导体电路的保护等，可以不必涂布这些部分。
[0079]光反射部件A可以利用高压釜等代替压床与基板4接合。在使用压床的情况下，优选将压力设定为IPa至IOOMPa (更优选，IOPa至50MPa)。这是因为如果负载太重，光反射部件A或基板4会变形或损坏，而如果负载太轻，光反射部件A可能不会与基板4充分紧密接触。
[0080]优选包含白色颜料的接合层2与基板4的接合强度在接合切变强度方面在IOkPa至IOOMPa的范围内(更优选，20kPa至50MPa)。原因如下。如果接合切变强度太低，就很容易出现如接合位置容易偏离的问题。相反，如果接合切变强度太高，当光反射部件A接合到基板4的错误位置上时，移除用于光半导体的光反射部件A会非常困难。接合切变强度是通过将用于安装光半导体的基板B接合到不锈钢板上，当切力在与接合表面平行的方向上施加在它们之间时，测量需要分开树脂成形体I和基板4所获得的值。
[0081]例如，利用上述用于安装光半导体的基板B，可以通过下面的方式制造根据本发明的光半导体器件C (见图4)。
[0082]光半导体元件6被放置在用于安装光半导体的基板B的通孔3的开口中，并且通过由管芯粘附剂制成的粘合剂层7接合并固定到基板4。并且光半导体元件6通过键合线电连接至上述导体电路，由此光半导体元件6被安装在基板B上。光半导体器件C是通过用透明树脂8封装由通孔3和基板4形成的凹槽而得到的。
[0083]在安装光半导体元件6的部分被定位得位于通孔3的开口中、利用压床等使它们彼此挤压、以及然后用透明树脂8封装由通孔3和基板4形成的凹槽的状态下，光半导体器件C还可以通过使用于光半导体(实际上，接合层2包含白色颜料)的光反射部件A与预先安装有光半导体元件6的基板紧密接触，来生产光半导体器件C。
[0084]在光半导体器件C中，与常规的不同，树脂成形体I (反射体)可以反射按照计算从光半导体元件6发出的光，因为树脂成形体I没有由于例如加热挤压而变形。此外，由于树脂成形体I通过包含白色颜料(氧化钛)的接合层2接合到基板4上，所以从光半导体元件6发出的光没有被接合层2吸收，替代地，反射无损耗并且从通孔3的顶部开口获取。因此，可以实现高亮度。此外，由于树脂成形体I是通过转移模铸生产的，所以能给出更精确的形状，因此利用树脂成形体I的光半导体器件C应当显示出更高的性能。
[0085]光半导体元件6可以通过倒装芯片法安装。用于安装光半导体的基板B可以在安装光半导体元件6之前通过等离子体处理来清洗。透明树脂8可以根据需要包含磷、填料
坐寸ο
[0086]光半导体器件C可以根据需要安装有透镜。光半导体器件C可以通过划片等切割成需要的单元，例如，对应于各个光半导体元件6的单元，以生产光半导体器件。
[0087]在本发明中，可以用B阶透明树脂18填充用于光半导体的光反射部件A的通孔3。图6示出了用于光半导体的这种光反射部件A’。图7是沿着图6的线Z-Z的截面图。也就是说，用于光半导体的这种光反射部件A’是这样的，使得图1中所示的用于光半导体的光反射部件A的树脂成形体I的通孔3填充有B阶透明树脂18。将不再详细地描述用于光半导体的这种光反射部件A’，因为它在其它方面与用于光半导体的光反射部件A相同。透明树脂18可以根据需要包含磷、填料等。
[0088]在本发明中，透明树脂(其为热固树脂)处于B阶意指它处于可溶解于溶剂中的A阶和完全固化的C阶之间的中间阶，并因此处于以下状态:略微受到固化和凝胶化，在溶剂中膨胀但没有完全溶解于其中，并且在受热时软化但未熔化。[0089]优选B阶透明树脂18是包括从由硅树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂构成的组中选择的至少一种树脂作为主要成分的热固树脂合成物的B阶状态。更优选使用包括硅树脂作为主要成分的热固树脂合成物的B阶状态，因为它在耐光性、耐热性和存储稳定性方面优良。这种热固树脂可以根据需要包含磷、填料等。
[0090]可用的硅树脂的示例包括两步固化硅树脂和一步固化硅树脂，并且这二者中，优选两步固化娃树脂。两步固化娃树脂是具有两步反应机理的热固娃树脂。第一步反应使其成为B阶(半固化状态)，第二步反应使其成为C阶(完全固化状态)。两步固化硅树脂的示例是缩合反应-加成反应固化娃树脂，其具有两种反应体系，也就是说，缩合反应体系和加成反应体系。缩合反应-加成反应固化硅树脂的示例是JP-A-2013-023603中公开的硅树脂合成物，其包括(I)在其一个分子中具有至少两个甲硅烷烯烃(alkenylsilyl)基团的有机聚娃氧烧，(2)在其一个分子中具有至少两个氢化娃烧基(hydrosilyl)基团的有机聚硅氧烷，(3)氢化硅烷化催化剂，和(4)固化缓凝剂。另一方面，一步固化硅树脂是具有一步反应机理的热固硅树脂，其通过一步反应完全固化。
[0091]上述的磷是具有波长转换作用的物质。磷的示例包括能够使蓝光转换成黄光的黄磷和能够使蓝光转换成红光的红磷，并且在这二者中，黄磷是优选的。黄磷的示例包括具有石榴石晶体结构的石榴石磷，如Y3Al5O12 = Ce (YAG (铱铝石榴石):Ce)和Tb3Al3O12 = Ce(TAG (铽铝石榴石):Ce)和磷氧氮化物，如Ca-α -SiAlON。红磷的示例包括磷氮化物，如CaAlSiN3IEu 和 CaSiN2:Eu0
[0092]磷颗粒的形状的示例包括球形、板状和针状，这些形状中球形是优选的，因为它能提供高流动性。优选磷颗粒最大长度的平均值(在球形的情况下的平均粒径)在0.1至200 μ m的范围内。更优选I至100 μ m的范围。基于100份质量热固树脂合成物，优选磷的含量为0.1至80份质量。更优选0.5至50份质量的范围。
[0093]上述填料的示例包括有机细粒如硅树脂颗粒和无机细粒如硅石、滑石、氧化铝、氮化铝、氮化硅等。基于100份质量热固树脂合成物，优选填料的含量为0.1至70份质量。更优选0.5至50份质量的范围。
[0094]利用上述结构，当用于光半导体(实际上，它的接合层2包含白色颜料)的光反射部件A’接合到基板4上时，用于光半导体的光反射部件A’的通孔3的开口中的B阶透明树脂18容易变形，使得符合安装在基板4上的相应的光半导体元件6，由此平滑地环绕着光半导体元件6。然后，B阶透明树脂18受到加热等，由此成为C阶(完全固化)而成为透明树脂8。由此，生产了其中用透明树脂8封装光半导体元件6的光半导体器件C。在如上所述的其中预先用B阶透明树脂18填充通孔3的开口的利用用于光半导体的光反射部件A’制造光半导体器件C的情况下，除了与用于光半导体的光反射部件A提供的相同的优点之夕卜，由此容易使用获得的以下优点，不需要分别制备用于封装光半导体元件6的透明树脂8和用于光半导体的光反射部件A’。
[0095]例如，用于光半导体的光反射部件A’可以用以下方式制造。首先，用于光半导体的光反射部件A是通过上述方法制造的(参见图1和2)。然后，如图8所示，将衬垫19粘附到包含用于光半导体的由此制造的光反射部件A的白色颜料的接合层2上。通孔3的底部开口通过衬垫19封闭。然后，利用分配器、涂刷器等将热固树脂合成物装入由通孔3和衬垫19形成的凹槽20中。然后，热固树脂合成物受到加热，由此成为B阶，从而获得了用于光半导体的光反射部件A’，其中用B阶透明树脂18填充通孔3 (见图7)。图7示出了衬垫19已经被从用于光半导体的光反射部件A’的底表面剥离掉。即使没有衬垫19，B阶透明树脂18也没有下降穿过通孔3的底部开口，因为如上所述B阶透明树脂18具有一定程度的可模压性。
[0096]示例
[0097]接下来，将与比较例一起描述示例。然而，本发明并不限于以下示例。
[0098]制造了用于光半导体的光反射部件A (参见图1和2)、用于利用它安装光半导体的基板B和光半导体器件C，并以下述方式进行变形或平均亮度的评估。
[0099][示例 I]
[0100]<用于光半导体的光反射部件A的制造>
[0101](热固树脂合成物)
[0102]用于形成树脂成形体I的热固树脂合成物是利用行星齿轮混合器通过熔化-混合以下材料生产的:
[0103]异氰尿酸三缩水甘油酯:100份重量
[0104]六氢苯酐:165份重量
[0105]四丁基0，O- 二乙基二硫代磷酸膦:2份重量
[0106]熔融石英(平均粒径:45 μ m):150份重量
[0107]金红石型氧化钛(平均粒径:0.21 μ m):200份重量
[0108]使上述的热固树脂合成物冷却并凝固。把凝固了的合成物磨成粉末，然后将其压成树脂合成物小片。在下面的条件下利用图1中所示的具有符合所希望树脂成形体I的形状的空腔的模具转移-模铸每个树脂合成物小片:
[0109]温度:180°C
[0110]钳位压力:2OMPa
[0111]注入压力:5MPa
[0112]固化时间:2分钟
[0113]利用热风干燥器在180°C热处理得到的树脂成形体I持续3小时直至其被完全固化。
[0114]然后，使用行星齿轮混合器，通过混合娃基压敏粘合剂(由Du Pont-TorayC0.，Ltd.生产的SD4580:100份重量)和金红石型氧化钛(平均粒径:0.21 μ m ;10份重量)来生产包含白色颜料的合成物。将包含白色颜料的合成物涂敷到上述生产的树脂成形体I的底表面上以形成包含白色颜料的100-μπι-厚的接合层2。为了防止粘附外来物质，将衬垫(由Mitsubishi Plastics, Inc.生产的PET膜MRS50)粘附到与树脂成形体I接触的表面相对的、包含白色颜料的接合层2的整个表面。
[0115]〈用于安装光半导体的基板B的制造〉
[0116]在作为基板4的2-mm-厚的铝板上形成了由含有80体积％氧化铝的环氧树脂制成的绝缘层，并且通过光刻法在绝缘层上形成了铜布线电路。在将要安装光半导体元件的部分和将要连接至外部电源等的部分被掩蔽之后，通过丝网印刷法涂敷LED白色反射材料(由Tamura Corporation生产的RPW-2000-11)，然后使其凝固。因此，在除了将要安装光半导体元件的部分和将要连接至外部电源等的部分之外的部分上形成了保护层。[0117]然后，剥离掉用于光半导体的光反射部件A的衬垫，并且在将要安装基板4的光半导体元件的部分被定位得位于通孔3的各个开口中的状态下，使光反射部件A (实际上，它的接合层包含白色颜料)与基板4紧密接触。通过利用压床使光反射部件A和基板4在
0.2MPa彼此挤压，而使它们彼此接合在一起。从而，制造了用于安装光半导体的所希望的基板B (见图3)。
[0118][比较例I]
[0119]除了下述区别之外，用与示例I相同的方式制造用于安装光半导体的基板。代替上述的树脂成形体I，通过使恰好熔化-混合(即，处于熔融液体态)的热固树脂合成物放入转移模铸模具并使其冷却和凝固，来形成具有与树脂成形体I相同形状的半固化体(即，处于B阶)。模铸了的合成物没有受到用于完成固化的热处理。形成没有包含白色颜料的接合层。在时间为10分钟和压力为0.2MPa的压力键合条件下，将半固化体压合到预先加热到180°C的基板4的光半导体元件安装表面。然后，通过利用热风干燥器在180°C进行后热处理3小时同时保持0.2MPa的压力，来完全固化半固化体。得到的树脂成形体由此被直接接合到基板4。
[0120]〈变形评估〉
[0121]在示例I和比较例I的每个中制造了用于安装光半导体的二十个基板。测量了它们的尺寸(宽度、长度和厚度)并且与设计尺寸(模具内部尺寸)比较。然而示例I的基板的尺寸与设计尺寸大致相同，比较例I的基板的尺寸在厚度方向上有形变，测量的平均值为 100 μ m。
[0122][示例2]
[0123]<光半导体器件C的制造>
[0124]在用于安装光半导体的基板B上安装了光半导体元件(由Cree.1nc.生产的TR-5050);也就是说，它们通过管芯粘附剂(由Shin-Etsu Chemical C0.，Ltd.生产的KER-3000-M2)键合并固定到上述基板B的在各个通孔3的开口中的规定位置处，并且通过金线(由Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.生产的SR-25)引线键合到布线电路。由通孔3和基板4形成的凹槽填充有包含大约10被％磷(由GeneLite Inc.生产的GLD (Y)-550A)的封装剂(由Shin-Etsu Chemical C0.，Ltd.生产的KER-2500)。因此，制造了所希望的光半导体器件C (见图4)。通过利用刀片切片机(由DISCO Corporation生产的DFD6361;刀片:由 DISCO Corporation 生产的 B1A801_SDC320N50M5154*0.2*40)切割光半导体器件 C 生产了对应于光半导体元件的独立的光半导体器件。
[0125][比较例2]
[0126]除了代替用于安装光半导体的上述基板B使用用于安装光半导体的以下基板α之外，用与示例2相同的方式制造光半导体器件。
[0127](用于安装光半导体的基板α)
[0128]除了形成没有包含白色颜料的合成物以及通过将硅树脂基压敏粘合剂本身涂敷到树脂成形体I的底表面形成接合层之外，以与示例I相同的方式制造用于安装光半导体的基板α。
[0129]〈平均亮度评估〉
[0130]制备了在示例2和比较例2的每个中制造的二十个独立的光半导体器件使其对应于各个光半导体元件。通过以150mA的恒定电流驱动它们促使它们发光，并且利用具有半球形光学积分器的总光通量测量仪器测量了亮度值。然而示例2的光半导体器件具有301m的总光通量(平均亮度)，比较例2的光半导体器件的总光通量小至281m。[0131]制造了用于光半导体的光反射部件A’(见图6和7)和使用它的光半导体器件，并且以下面描述的方式对它们进行平均亮度的评估。
[0132][示例3]
[0133]<用于光半导体的光反射部件A’ -1的制造>
[0134]以与示例I相同的方式制造用于光半导体的光反射部件A，并且将衬垫19 (由Mitsubishi Plastics, Inc.生产的PET膜MRS50)键合到包含白色颜料的接合层2的整个表面上。以下面的方式配制硅树脂合成物，并且通过添加基于100份质量的由此配制的硅树脂合成物的5质量％的市场上的YAG磷(平均粒径:8.9 μ m)并利用行星齿轮混合器使它们混合而生产了包含磷的硅树脂合成物。
[0135](硅树脂合成物)
[0136]硅树脂合成物是通过混合下面的材料并在20°C搅动它们10分钟来配制的:
[0137]二甲基乙烯基娃封端的二甲基聚硅氧烷(乙烯基娃基团当量:0.071mol/g):20g(乙烯基基团:1.4mmol)
[0138]二甲基娃封端的二甲基硅氧烷-甲基氣化硅氧烷共聚物(氣化娃烷基基团当量:
4.1mmoI/g):0.40g (氢化娃烷基基团:1.6mmol)
[0139]六甲基二硅氮烷处理的硅石颗粒:2g
[0140]钼-四甲基二乙烯基二硅氧烷络合物的二甲苯溶液(钼浓度:2质量％):0.036mL(1.9 μ moI)
[0141]四甲基氢氧化铵的甲醇溶液(10质量％):0.063mL (57ymol)
[0142]利用分配器(由Musashi Engineering, Inc.生产的MPP-1)通过铸封将含有磷的由此生产的硅树脂合成物装入由用于光半导体的光反射部件A的通孔3和衬垫19所形成的凹槽20 (见图8)中，并且通过在80°C加热它15分钟而使其成为B阶。由此，制造了用于光半导体的光反射部件A’ -1，其中通孔3填充有各自的B阶透明树脂18。
[0143]<使用用于光半导体的光反射部件A’ -1制造光半导体器件>
[0144]在以用作基板(由Nitto Denko Corporation 生产的 Liva_alpha31950E)的压敏粘合剂薄片的未起泡表面上安装倒装芯片光半导体元件(由Cree Inc.生产的LED芯片DA1000)。在通过将衬垫19从用于光半导体的光反射部件A’ -1剥离来暴露出包含白色颜料的接合层2之后，将光半导体元件定位在各个通孔3中并且通过利用压床施加0.2MPa的压力将用于光半导体(实际上，其接合层2包含白色颜料)的光反射部件A’ -1接合至压敏粘合剂薄片。得到的结构在100°C加热I小时然后在150°C加热2小时，从而使得B阶透明树脂18成为C阶(完全固化)并完成了光半导体元件的封装。通过刀片切片机将得到的结构切成独立的光半导体器件(所希望的光半导体器件)。
[0145][示例4]
[0146]<用于光半导体的光反射部件A’ -2的制造>
[0147]除了通过行星齿轮混合器混合含有100份质量的热固硅树脂(由Shin-EtsuChemical C0.，Ltd生产的KER-2500 ;等量的A液体和B液体混合在一起)和68份质量的金红石型氧化钛(平均粒径:0.21 μ m)的合成物，代替用于配制示例I的树脂成形体I的热固树脂合成物，并将该得到的合成物浇注到模具中，而生产树脂成形体I之外，用与示例I相同的方式制造用于光半导体的光反射部件A。然后，将衬垫19 (由MitsubishiPlastics, Inc.生产的PET膜MRS50)键合到含有用于光半导体的光反射部件A的白色颜料的接合层2的整个表面上。然后，以与示例3相同的方式，生产含有磷的硅树脂合成物，该合成物通过铸封被装入到由用于光半导体的光反射部件A的通孔3和衬垫19形成的凹槽20中，并通过加热它，使其成为B阶。由此，制造了用于光半导体的光反射部件A’ -2。.[0148]<使用用于光半导体的光反射部件A’ -2制造光半导体器件>
[0149]除了使用用于光半导体的光反射部件A’_2之外，以与示例3相同的方式制造所希望的光半导体器件。
[0150][比较例3]
[0151]除了通过将不含金红石型氧化钛的纯硅树脂基压敏粘合剂(由Du Pont-TorayC0.，Ltd生产的SD4580)代替含有白色颜料的合成物涂敷到树脂成形体I的底表面，通过形成100-μπι-厚的不包含白色颜料的接合层来制造用于光半导体的光反射部件之外，以与示例3相同的方式制造光半导体器件。也就是说，在每个光半导体器件中，树脂成形体I经由由不含白色颜料的压敏粘合剂制成的接合层，而不是含有白色颜料的接合层2，接合到安装有光半导体元件的压敏粘接片(基板)。
[0152]〈平均亮度评估〉
[0153]制备了十个独立的光半导体器件，其是在示例3和4以及比较例3的每个中制造的。以350mA的恒定电流驱动它们，使它们发光，并且利用具有半球形光学积分器的总光通量测量仪器测量亮度值。然而示例3的光半导体器件具有1251m的总光通量(平均亮度)，示例4的光半导体器件具有1261m的总光通量，比较例3的光半导体器件的总光通量为1171m那么小。从这些结果可以看出，用于示例3和4的光半导体的光反射部件A’ -1和A’ -2不仅能够制造高性能的光半导体器件，而且能够在形成光反射部件时在光半导体器件中形成用于封装的部分，也就是，提高了生产率。
[0154]从上面的描述应该理解，根据本发明的用于光半导体的光反射部件，相比常规的光反射部件，可以以较少的步骤，以较低的成本制造。此外，能够在普通温度下存储，根据本发明的光反射部件比常规的光反射部件在保管方面更容易存储。根据本发明的用于安装光半导体的基板，能够以低成本制造高性能的光半导体器件。根据本发明的光半导体器件是闻耐热性的、闻売度的、并且可以以低成本制造。
[0155]虽然参考其具体实施例已经详细地描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来说很明显，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种变化和修改。
[0156]此外，本申请基于2012年6月6日提交的日本专利申请N0.2012-129073和2013年3月22日提交的日本专利申请N0.2013-060065，其内容作为参考包含在这里。
[0157]这里引用的所有参考，其全部作为参考包含在这里。
[0158]本发明适合用来以低成本制造高质量的光半导体器件。
[0159]附图标记的描述
[0160]1:树脂成形体
[0161]2:包含白色颜料的接合层[0162]3:通孔
[0163]3’:通孔的内周表面
【权利要求】
1.一种用于光半导体的光反射部件，所述光反射部件将要与基板的光半导体元件安装表面接合，包括: 树脂成形体，具有在顶-底方向上穿透所述树脂成形体的通孔，并且所述通孔的内周表面为白颜色；以及 包含白色颜料的接合层，包含白色颜料的所述接合层形成在所述树脂成形体的底表面上， 其中所述光反射部件被构造成:以所述基板上的要安装光半导体元件的部分或已安装光半导体元件的部分定位为位于所述通孔的开口中的状态，经由包含白色颜料的所述接合层与所述基板接合；以及 所述光反射部件被构造成:当所述光半导体元件安装在所述通孔的开口中时，从所述光半导体元件发射的光被所述通孔的所述内周表面反射。
2.根据权利要求1的用于光半导体的光反射部件，其中所述树脂成形体是热固树脂合成物的固化体，所述热固树脂合成物包括选自由环氧树脂、硅树脂、聚氨酯树脂、尿素树脂、酚醛树脂和三聚氰胺树脂组成的组的至少一种树脂作为主要成分。
3.根据权利要求1的用于光半导体的光反射部件，其中所述白色颜料是选自由氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化镁、氧化锆、碳酸钙、碳酸钡和硫酸钡组成的组的至少一种化合物。
4.根据权利要求1的用于光半导体的光反射部件，其中所述树脂成形体是通过传递模塑法、压缩模塑法、注射模塑法或铸造模塑法形成的。
5.根据权利要求1的用于光半导体的光反射部件，其中所述通孔填充有B阶透明树脂。
6.根据权利要求5的用于光半导体的光反射部件，其中所述B阶透明树脂是硅树脂。
7.一种用于安装光半导体的基板，包括: 基板；以及 与所述基板接合的根据权利要求1的用于光半导体的光反射部件， 其中所述基板的要安装光半导体元件的部分被定位为位于所述光反射部件的通孔的开口中。
8.一种光半导体器件，包括: 基板； 与所述基板接合并与所述基板一体化的根据权利要求1的用于光半导体的光反射部件； 光半导体元件，其安装在所述光反射部件的通孔的开口中；以及 透明树脂，其封装所述通孔。
【文档编号】H01L33/60GK103474563SQ201310224133
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月6日
【发明者】福家一浩, 大薮恭也 申请人:日东电工株式会社