JP2017163105A - 光半導体素子被覆シート、密着層−被覆層付光半導体素子およびその製造方法、密着層付光半導体素子の製造方法 - Google Patents

光半導体素子被覆シート、密着層−被覆層付光半導体素子およびその製造方法、密着層付光半導体素子の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】密着層の破損を抑制できるとともに、密着層が光半導体素子に対して確実に密着しながら、被覆層がその密着層を介して光半導体素子を確実に被覆することのできる光半導体素子被覆シート、密着層−被覆層付光半導体素子およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】光半導体素子被覆シート1は、ホットメルト樹脂組成物から形成され、光半導体素子2に密着可能な密着層3と、密着層3の上側に配置され、光半導体素子2を密着層3を介して被覆可能な被覆層4とを備える。剪断モード、周波数1Hz、および、昇温速度10℃/分の測定条件にて動的粘弾性測定することにより得られる、60℃以上90℃以下の測定範囲のうちいずれかの測定温度において、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)が、密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)に比べて、低い。
【選択図】図1

Description

本発明は、光半導体素子被覆シート、密着層−被覆層付光半導体素子およびその製造方法、密着層付光半導体素子の製造方法、詳しくは、光半導体素子被覆シート、それを用いる密着層−被覆層付光半導体素子の製造方法、それにより得られる密着層−被覆層付光半導体素子、および、密着層付光半導体素子の製造方法に関する。
従来、蛍光層と、封止層とを順に備える蛍光封止シートによって、発光ダイオード素子を封止することが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1では、かかる蛍光封止シートによって発光ダイオード素子を封止する際には、封止層が発光ダイオード素子を埋設するように変形する一方、蛍光層が板形状を維持している。
また、特許文献1の実施例1〜実施例4の蛍光封止シートでは、蛍光層の25℃における貯蔵剪断弾性率G’が、封止層の25℃における貯蔵剪断弾性率G’より高く設定されている。
特開2013−214716号公報
しかし、特許文献1に記載の蛍光封止シートによって、発光ダイオード素子を封止するときには、発光ダイオード素子の発光面(電極面と反対側の面)の周端縁を被覆する蛍光層が千切れたり、あるいは、極度に薄くなる場合がある。その場合には、蛍光層が有する波長変換機能を十分に奏することができず、ひいては、発光効率が低下するという不具合がある。
また、特許文献1に記載の蛍光封止シートによれば、蛍光層が発光ダイオード素子の周側面を完全に被覆することができない場合がある。その場合には、蛍光封止シートの発光ダイオード素子に対する密着性が低下し、ひいては、発光ダイオード素子の信頼性が低下するという不具合がある。
本発明の目的は、密着層の破損を抑制できるとともに、密着層が光半導体素子に対して確実に密着しながら、被覆層がその密着層を介して光半導体素子を確実に被覆することのできる光半導体素子被覆シート、密着層−被覆層付光半導体素子およびその製造方法、密着層付光半導体素子の製造方法を提供することにある。
[1]本発明は、光半導体素子の被覆に用いられる光半導体素子被覆シートであり、ホットメルト樹脂組成物から形成され、光半導体素子に密着可能な密着層と、前記密着層の厚み方向一方側に配置され、前記光半導体素子を前記密着層を介して被覆可能な被覆層とを備え、剪断モード、周波数1Hz、および、昇温速度10℃/分の測定条件にて動的粘弾性測定することにより得られる、60℃以上90℃以下の測定範囲のうちいずれかの測定温度において、前記被覆層の貯蔵剪断弾性率G’が、前記密着層の前記貯蔵剪断弾性率G’に比べて、低いことを特徴とする光半導体素子被覆シートである。
この光半導体素子被覆シートは、60℃以上90℃以下の測定範囲のうちいずれかの測定温度において、被覆層の貯蔵剪断弾性率G’が、密着層の貯蔵剪断弾性率G’に比べて、低い。そのため、この光半導体素子被覆シートを光半導体素子に対して、密着層が光半導体素子に密着し、被覆層が密着層を介して光半導体素子を被覆するように、60℃以上、90℃以下の温度で、熱プレスすれば、密着層の破損を抑制することができながら、密着層が光半導体素子に対して確実に密着することができるとともに、被覆層がその密着層を介して光半導体素子を確実に被覆することができる。
[2]本発明は、前記測定温度における前記被覆層の前記貯蔵剪断弾性率G’が、2.5×101Pa以上、1.0×103Pa以下であることを特徴とする、上記[1]に記載の光半導体素子被覆シートである。
この光半導体素子被覆シートは、被覆層の貯蔵剪断弾性率G’が特定の上限以下であるので、被覆層が優れた保形性を有しながら、密着層の破損をより一層抑制することができる。また、この光半導体素子被覆シートは、被覆層の貯蔵剪断弾性率G’が特定の下限以上であるので、被覆層が優れた保形性を有する。
[3]本発明は、前記被覆層の厚みが、100μm以上、1,000μm以下であることを特徴とする、上記[1]または[2]に記載の光半導体素子被覆シートである。
この光半導体素子被覆シートは、被覆層の厚みが上記した範囲内にあるので、密着層の破損をより一層抑制できるとともに、密着層が光半導体素子に対してより一層確実に密着することができる。
[4]本発明は、前記被覆層が、シリコーン樹脂組成物から形成されていることを特徴とする、上記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の光半導体素子被覆シートである。
この光半導体素子被覆シートでは、被覆層がシリコーン樹脂組成物から形成されているので、耐久性および透明性に優れる。
[5]本発明は、剥離層をさらに備え、前記剥離層の上に、前記被覆層と、前記密着層とを順に備えることを特徴とする、上記[1]〜[4]のいずれか一項に記載の光半導体素子被覆シートである。
この光半導体素子被覆シートは、剥離層を備えるので、被覆層および密着層の取扱性に優れる。
[6]本発明は、前記密着層の貯蔵剪断弾性率G’が、2.0×105以下であり、かつ、tanδが、0.9以上、1.0以下であることを特徴とする、上記[1]〜[5]のいずれか一項に記載の光半導体素子被覆シートである。
この光半導体素子被覆シートでは、密着層の貯蔵剪断弾性率G’およびtanδが上記した範囲内にあるので、密着層の破損を抑制できるとともに、密着層が光半導体素子に対して確実に密着することができる。
[7]本発明は、前記密着層の厚みが、30μm以上、250μm以下であることを特徴とする、上記[1]〜[6]のいずれか一項に記載の光半導体素子被覆シートである。
この光半導体素子被覆シートでは、密着層の厚みが上記した下限以上であるので、密着層の破損をより一層抑制することができる。また、この光半導体素子被覆シートでは、密着層の厚みが上記した上限以下あるので、密着層が光半導体素子に対してより一層確実に密着することができる。
[8]本発明は、前記ホットメルト樹脂組成物が、シリコーン樹脂を含有することを特徴とする、上記[1]〜[7]のいずれか一項に記載の光半導体素子被覆シートである。
この光半導体素子被覆シートは、ホットメルト樹脂組成物が、シリコーン樹脂を含有するので、耐久性および透明性に優れる。
[9]本発明は、前記ホットメルト樹脂組成物が、蛍光体を含有することを特徴とする、上記[1]〜[8]のいずれか一項に記載の光半導体素子被覆シートである。
この光半導体素子被覆シートでは、ホットメルト樹脂組成物が蛍光体を含有するので、密着層が蛍光体層として機能することができる。そのため、この光半導体素子被覆シートにより光半導体素子を被覆すれば、発光効率に優れる蛍光体層−被覆層付光半導体素子を得ることができる。
[10]本発明は、上記[1]〜[9]のいずれか一項に記載の前記光半導体素子被覆シートを用意する工程(1)と、前記光半導体素子を用意する工程(2)と、前記光半導体素子被覆シートを前記光半導体素子に対して、前記密着層が前記光半導体素子に密着し、前記被覆層が前記密着層を介して前記光半導体素子を被覆するように、60℃以上、90℃以下の温度で、熱プレスする工程(3)とを備えることを特徴とする、密着層−被覆層付光半導体素子の製造方法である。
この製造方法は、上記した光半導体素子被覆シートを光半導体素子に対して、60℃以上、90℃以下の温度で、熱プレスする工程(3)を備えるので、密着層の破損を抑制できるとともに、密着層が光半導体素子に対して確実に密着しながら、被覆層がその密着層を介して光半導体素子を確実に被覆することができる。その結果、発光効率に優れるとともに、信頼性に優れる密着層−被覆層付光半導体素子を製造することができる。
[11]本発明は、上記[10]に記載の密着層−被覆層付光半導体素子の製造方法により密着層−被覆層付光半導体素子を製造する工程と、前記被覆層を前記密着層から剥離する工程とを備えることを特徴とする、密着層付光半導体素子の製造方法である。
この製造方法は、被覆層を密着層から剥離する工程を備えるので、被覆層を剥離しない密着層−被覆層付光半導体素子に比べて、構成が簡単な密着層付光半導体素子を製造することができる。
[12]本発明は、光半導体素子と、前記光半導体素子に密着している密着層と、前記光半導体素子を前記密着層を介して被覆している被覆層とを備え、前記光半導体素子は、発光層が設けられる発光面、前記発光面に対向し、電極が設けられる電極面、および、前記発光面と前記電極面との周端縁を連結する連結面を有し、前記密着層は、前記発光面を被覆する第1部分と、前記連結面を被覆し、前記第1部分の周端縁に連続する第2部分と、前記第2部分における、前記第1部分の前記周端縁に連続する一端部と反対側に位置する他端部から、前記光半導体素子から離れる方向に向かって突出する突出部分とを有することを特徴とする、密着層−被覆層付光半導体素子である。
この密着層−被覆層付光半導体素子では、密着層が、突出部分を備えるので、密着層−被覆層付光半導体素子を基板に実装するときに、突出部分が基板に対して密着することができる。そのため、突出部がない密着層−被覆層付光半導体素子に比べて、信頼性に優れる発光装置を得ることができる。
[13]本発明は、前記被覆層は、前記第1部分を被覆する第3部分と、前記第3部分に連続し、前記第2部分および前記突出部分の両方を被覆する第4部分とを有していることを特徴とする、上記[12]に記載の密着層−被覆層付光半導体素子である。
この密着層−被覆層付光半導体素子では、被覆層が第4部分を有するので、突出部分を確実に補強することができる。そのため、密着層−被覆層付光半導体素子は、信頼性に優れる。
[14]本発明は、前記光半導体素子が、前記離れる方向に互いに間隔を隔てて複数配置されており、互いに隣接する前記光半導体素子に対応する前記突出部分が、連続していることを特徴とする、上記[12]または[13]に記載の密着層−被覆層付光半導体素子である。
また、この密着層−被覆層付光半導体素子では、互いに隣接する複数の光半導体素子に対応する突出部分が、連続しているので、複数の光半導体素子に対応する突出する部分が連続しない密着層−被覆層付光半導体素子に比べて、構成を簡単にすることができる。
本発明の光半導体素子被覆シートによれば、密着層の破損を抑制することができながら、密着層が光半導体素子に対して確実に密着することができるとともに、被覆層がその密着層を介して光半導体素子を確実に被覆することができる。
本発明の密着層−被覆層付光半導体素子の製造方法によれば、発光効率に優れるとともに、信頼性に優れる密着層−被覆層付光半導体素子を製造することができる。
本発明の密着層付光半導体素子の製造方法は、密着層−被覆層付光半導体素子に比べて、構成が簡単な密着層付光半導体素子を製造することができる。
本発明の密着層−被覆層付光半導体素子によれば、突出部がない密着層−被覆層付光半導体素子に比べて、信頼性に優れる発光装置を得ることができる。
図1A〜図1Dは、本発明の光半導体素子被覆シートの一実施形態を用いて密着層−被覆層付光半導体素子を製造する方法およびそれにより得られる密着層−被覆層付光半導体素子を用いて発光装置を製造する方法の工程図であり、図1Aが、光半導体素子被覆シートを用意する工程(1)、および、素子部材を用意する工程(2)、図1Bが、光半導体素子被覆シートおよび素子部材を熱プレスする工程(3)、図1Cが、複数の密着層−被覆層付光半導体素子を個片化し、それぞれをピックアップする工程、図1Dが、密着層−被覆層付光半導体素子を基板に実装する工程を示す。 図2A〜図2Dは、図1A〜図1Dに示す一実施形態の変形例(光半導体素子被覆シートが中間層を備える態様)の工程図であり、図2Aが、光半導体素子被覆シートを用意する工程(1)、および、素子部材を用意する工程(2)、図2Bが、光半導体素子被覆シートおよび素子部材を熱プレスする工程(3)、図2Cが、複数の密着層−被覆層付光半導体素子を個片化し、それぞれをピックアップする工程、図2Dが、密着層−被覆層付光半導体素子を基板に実装する工程を示す。 図3A〜図3Dは、図1A〜図1Dに示す一実施形態の変形例(光半導体素子被覆シートが表面層を備える態様)の工程図であり、図3Aが、光半導体素子被覆シートを用意する工程(1)、および、素子部材を用意する工程(2)、図3Bが、光半導体素子被覆シートおよび素子部材を熱プレスする工程(3)、図3Cが、複数の密着層−被覆層付光半導体素子を個片化し、それぞれをピックアップする工程、図3Dが、密着層−被覆層付光半導体素子を基板に実装する工程を示す。 図4A〜図4Dは、図1A〜図1Dに示す一実施形態の変形例(光半導体素子被覆シートが複数の密着層を備える態様)の工程図であり、図4Aが、光半導体素子被覆シートを用意する工程(1)、および、素子部材を用意する工程(2)、図4Bが、光半導体素子被覆シートおよび素子部材を熱プレスする工程(3)、図4Cが、複数の密着層−被覆層付光半導体素子を個片化し、それぞれをピックアップする工程、図4Dが、密着層−被覆層付光半導体素子を基板に実装する工程を示す。 図5A〜図5Dは、図1A〜図1Dに示す一実施形態の変形例(密着層−被覆層付光半導体素子が突出部分を有しない態様)の工程図であり、図5Aが、光半導体素子被覆シートを用意する工程(1)、および、素子部材を用意する工程(2)、図5Bが、光半導体素子被覆シートおよび素子部材を熱プレスする工程(3)、図5Cが、複数の密着層−被覆層付光半導体素子を個片化し、それぞれをピックアップする工程、図5Dが、密着層−被覆層付光半導体素子を基板に実装する工程を示す。 図6A〜図6Cは、本発明の密着層付光半導体素子の製造方法の一実施形態の工程図、および、密着層付光半導体素子を用いて発光装置を製造する方法の工程図であり、図6Aが、被覆層を密着層から剥離する工程、図6Bが、複数の密着層付光半導体素子を個片化し、それぞれピックアップする工程、図6Cが、密着層付光半導体素子を基板に実装する工程を示す。 図7A〜図7Cは、図1A〜図1Dに示す一実施形態の変形例(光半導体素子被覆シートによって、基板に予め実装された光半導体素子を被覆する態様)の工程図であり、図7Aが、光半導体素子被覆シートを用意する工程(1)、および、基板に予め実装された光半導体素子を用意する工程(2)、図7Bが、光半導体素子被覆シート、光半導体素子および基板を熱プレスする工程(3)、図7Cが、第2剥離層を被覆層から剥離する工程を示す。 図8は、比較例1の密着層−被覆層付光半導体素子において、千切れ部を有する密着層の拡大断面図である。 図9は、比較例1の密着層−被覆層付光半導体素子において、薄肉部を有する密着層の拡大断面図である。 図10は、比較例1および2の密着層−被覆層付光半導体素子において、第2部分において周側面の全部を被覆しない非被覆部を有する密着層の拡大断面図である。 図11は、実施例10の密着層−被覆層付光半導体素子において、第2部分において周側面の下端部分を被覆しない非被覆部を有する密着層の拡大断面図である。
図1A〜図1Dにおいて、紙面上下方向は、上下方向(第1方向、厚み方向の一例)であり、紙面上側が上側(第1方向一方側、厚み方向一方側の一例)、紙面下側が下側(第1方向他方側、厚み方向他方側)である。紙面左右方向は、左右方向(第1方向に直交する第2方向、光半導体素子から離れる方向の一例)であり、紙面左側が左側(第2方向一方側)、紙面右側が右側(第2方向他方側)である。紙厚方向は、前後方向(第1方向および第2方向に直交する第3方向、光半導体素子から離れる方向のさらなる一例)であり、紙面手前側が前側(第3方向一方側)、紙面奥側が後側(第3方向他方側)である。具体的には、各図の方向矢印に準拠する。
1.光半導体素子被覆シート
この光半導体素子被覆シート1は、図1Bに示すように、光半導体素子2(後述)を被覆するために用いられる。光半導体素子被覆シート1は、図1Aに示すように、左右方向および前後方向に延びる略平板形状を有している。光半導体素子被覆シート1は、密着層3と、密着層3の上側(厚み方向一方側の一例)に配置される被覆層4とを備える。以下、各層について説明する。
1−1.密着層
密着層3は、光半導体素子2を直接被覆して密着することができる層である。密着層3は、光半導体素子被覆シート1の下部に配置されている。密着層3は、左右方向および前後方向に延びる略平板形状を有している。
密着層3は、ホットメルト樹脂組成物から形成されている。ホットメルト樹脂組成物は、ホットメルト樹脂を含有している。
ホットメルト樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられ、好ましくは、熱硬化性樹脂が挙げられる。
具体的には、ホットメルト樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、好ましくは、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられ、より好ましくは、シリコーン樹脂が挙げられる。
そのようなシリコーン樹脂としては、例えば、特表2015−510257号公報、特表2015−513328公報、国際公開第2013/101674号などに記載のシリコーン樹脂が挙げられる。
シリコーン樹脂は、市販品を用いることができ、例えば、LF−1020(東レ・ダウコーニング社製)などが挙げられる。
また、ホットメルト樹脂組成物は、蛍光体を含有することができる。
蛍光体としては、例えば、黄色蛍光体、赤色蛍光体などが挙げられる。黄色蛍光体としては、例えば、YAG:Ceなどのガーネット型結晶構造を有するガーネット型蛍光体、例えば、Ca−α−SiAlONなどの酸窒化物蛍光体などが挙げられる。赤色蛍光体としては、例えば、CaAlSiN3:Eu、CaSiN2:Euなどの窒化物蛍光体などが挙げられる。蛍光体として、好ましくは、黄色蛍光体、より好ましくは、ガーネット型蛍光体が挙げられる。
蛍光体の形状としては、例えば、球状、板状、針状などが挙げられる。蛍光体の最大長さの平均値(球状である場合には、平均粒子径)は、例えば、0.1μm以上、好ましくは、1μm以上であり、また、例えば、200μm以下、好ましくは、100μm以下でもある。
蛍光体は、単独使用または併用することができる。
蛍光体の配合割合は、ホットメルト樹脂成物に対して、例えば、5質量%以上、好ましくは、10質量%以上であり、また、例えば、85質量%以下、好ましくは、75質量%以下である。なお、ホットメルト樹脂の配合割合は、上記した蛍光体の配合割合の残部である。なお、ホットメルト樹脂の配合割合は、容量基準で、ホットメルト組成物に対して、例えば、40容量%以上、好ましくは、55容量%以上であり、また、例えば、99容量%以下、好ましくは、97容量%以下である。
なお、ホットメルト樹脂組成物は、必要により、さらに、フィラー(後述)を含有することもできる。フィラーの含有割合は、用途および目的により、適宜設定される。
密着層3を調製するには、ホットメルト樹脂と、必要により、蛍光体(およびフィラー)とを配合して、ホットメルト樹脂組成物のワニスを調製し、続いて、それを、仮想線で示す第1剥離層6の表面に塗布する。
その後、必要により、被覆組成物を、加熱する。
密着層3の厚みT1は、例えば、10μm以上、好ましくは、30μm以上であり、また、例えば、500μm以下、好ましくは、250μm以下である。
密着層3の厚みT1が上記した下限以上であれば、密着層3の欠損部分(図8における符号101)などの破損を抑制することができる。
一方、密着層3の厚みT1が上記した上限以下であれば、密着層3が光半導体素子2に対してより一層確実に密着することができる。これとともに、密着層3は、優れた放熱性(光半導体素子2から放出される熱を効率よく拡散させる性質)を確保することができ、ひいては、後述する密着層−被覆層付光半導体素子15(図1Bおよび図1C参照)(さらには、発光装置20(図1D参照))の発光効率を向上させることができる。
1−2.被覆層
被覆層4は、図1Bに示すように、光半導体素子2を密着層3を介して被覆することができる層である。被覆層4は、図1Aに示すように、密着層3の上、具体的には、密着層3の上面全面に配置されている。被覆層4は、左右方向および前後方向に延びる略平板形状を有している。
被覆層4は、被覆組成物から形成されている。被覆組成物は、樹脂を含有している。
樹脂としては、例えば、上記した熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられ、好ましくは、熱硬化性樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂は、Bステージ状態となることができる熱硬化性樹脂であって、例えば、2段反応硬化性樹脂、1段反応硬化性樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、2段反応硬化性樹脂、1段反応硬化性樹脂が挙げられる。
2段反応硬化性樹脂は、2つの反応機構を有しており、第1段の反応で、Aステージ状態からBステージ化(半硬化)し、次いで、第2段の反応で、Bステージ状態からCステージ化(完全硬化)することができる。つまり、2段反応硬化性樹脂は、適度の加熱条件によりBステージ状態となることができる熱硬化性樹脂である。Bステージ状態は、熱硬化性樹脂が、液状であるAステージ状態と、完全硬化したCステージ状態との間の状態であって、硬化およびゲル化がわずかに進行し、圧縮弾性率がCステージ状態の弾性率よりも小さい半固体状態または固体状態である。
1段反応硬化性樹脂は、1つの反応機構を有しており、第1段の反応で、Aステージ状態からCステージ化(完全硬化)することができる。このような1段反応硬化性樹脂は、第1段の反応の途中で、その反応が停止して、Aステージ状態からBステージ状態となることができ、その後のさらなる加熱によって、第1段の反応が再開されて、Bステージ状態からCステージ化(完全硬化)することができる熱硬化性樹脂である。つまり、かかる熱硬化性樹脂は、Bステージ状態となることができる熱硬化性樹脂である。そのため、1段反応硬化性樹脂は、1段の反応の途中で停止するように制御できず、つまり、Bステージ状態となることができず、一度に、Aステージ状態からCステージ化(完全硬化)する熱硬化性樹脂を含まない。
熱硬化性樹脂として、好ましくは、Bステージ状態となることができる熱硬化性樹脂が挙げられる。
具体的には、熱硬化性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、好ましくは、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられ、より好ましくは、シリコーン樹脂が挙げられる。
上記した熱硬化性樹脂は、同一種類または複数種類のいずれでもよい。
シリコーン樹脂としては、透明性、耐久性、耐熱性、耐光性の観点から、例えば、付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物、縮合・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物などのシリコーン樹脂組成物が挙げられ、好ましくは、付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物が挙げられる。シリコーン樹脂は、単独で使用してもよく、あるいは、併用することもできる。
付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物は、1段反応硬化性樹脂であって、例えば、アルケニル基含有ポリシロキサンと、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンと、ヒドロシリル化触媒とを含有する。
アルケニル基含有ポリシロキサンは、分子内に2個以上のアルケニル基および/またはシクロアルケニル基を含有する。アルケニル基含有ポリシロキサンは、具体的には、下記平均組成式(1)で示される。
平均組成式(1):
R1 aR2 bSiO(4−a−b)/2
(式中、R1は、炭素数2〜10のアルケニル基および/または炭素数3〜10のシクロアルケニル基を示す。R2は、非置換または置換の炭素数1〜10の1価の炭化水素基(ただし、アルケニル基およびシクロアルケニル基を除く。)を示す。aは、0.05以上、0.50以下であり、bは、0.80以上、1.80以下である。)
式(1)中、R1で示されるアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基などの炭素数2〜10のアルケニル基が挙げられる。R1で示されるシクロアルケニル基としては、例えば、シクロヘキセニル基、ノルボルネニル基などの炭素数3〜10のシクロアルケニル基が挙げられる。
R1として、好ましくは、アルケニル基、より好ましくは、炭素数2〜4のアルケニル基、さらに好ましくは、ビニル基が挙げられる。
R1で示されるアルケニル基は、同一種類または複数種類のいずれでもよい。
R2で示される1価の炭化水素基は、アルケニル基およびシクロアルケニル基以外の非置換または置換の炭素原子数1〜10の1価の炭化水素基である。
非置換の1価の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ペンチル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基などの炭素数1〜10のアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数3〜6のシクロアルキル基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基などの炭素数6〜10のアリール基、例えば、ベンジル基、ベンジルエチル基などの炭素数7〜8のアラルキル基が挙げられる。好ましくは、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基が挙げられ、より好ましくは、メチル基および/またはフェニル基が挙げられる。
一方、置換の1価の炭化水素基は、上記した非置換の1価の炭化水素基における水素原子を置換基で置換したものが挙げられる。
置換基としては、例えば、塩素原子などのハロゲン原子、例えば、グリシジルエーテル基などが挙げられる。
置換の1価の炭化水素基としては、具体的には、3−クロロプロピル基、グリシドキシプロピル基などが挙げられる。
1価の炭化水素基は、非置換および置換のいずれであってもよく、好ましくは、非置換である。
R2で示される1価の炭化水素基は、同一種類または複数種類であってもよい。好ましくは、メチル基および/またはフェニル基が挙げられ、より好ましくは、メチル基およびフェニル基の併用が挙げられる。
aは、好ましくは、0.10以上、0.40以下である。
bは、好ましくは、1.5以上、1.75以下である。
アルケニル基含有ポリシロキサンの重量平均分子量は、例えば、100以上、好ましくは、500以上であり、また、例えば、10,000以下、好ましくは、5,000以下である。アルケニル基含有ポリシロキサンの重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィーによって測定される標準ポリスチレンによる換算値である。
アルケニル基含有ポリシロキサンは、適宜の方法によって調製され、また、市販品を用いることもできる。
また、アルケニル基含有ポリシロキサンは、同一種類または複数種類であってもよい。
ヒドロシリル基含有ポリシロキサンは、例えば、分子内に2個以上のヒドロシリル基(SiH基)を含有する。ヒドロシリル基含有ポリシロキサンは、具体的には、下記平均組成式(2)で示される。
平均組成式(2):
HcR3 dSiO(4−c−d)/2
(式中、R3は、非置換または置換の炭素数1〜10の1価の炭化水素基(ただし、アルケニル基および/またはシクロアルケニル基を除く。)を示す。cは、0.30以上、1.0以下であり、dは、0.90以上、2.0以下である。)
式(2)中、R3で示される非置換または置換の炭素数1〜10の1価の炭化水素基は、式(1)のR2で示される非置換または置換の炭素数1〜10の1価の炭化水素基と同一のものが例示される。好ましくは、非置換の炭素数1〜10の1価の炭化水素基、より好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基が挙げられ、さらに好ましくは、メチル基および/またはフェニル基が挙げられる。
cは、好ましくは、0.5以下である。
dは、好ましくは、1.3以上、1.7以下である。
ヒドロシリル基含有ポリシロキサンの重量平均分子量は、例えば、100以上、好ましくは、500以上であり、また、例えば、10,000以下、好ましくは、5,000以下である。ヒドロシリル基含有ポリシロキサンの重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィーによって測定される標準ポリスチレンによる換算値である。
ヒドロシリル基含有ポリシロキサンは、適宜の方法によって調製され、また、市販品を用いることもできる。
また、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンは、同一種類または複数種類であってもよい。
上記した平均組成式(1)および平均組成式(2)中、R2およびR3の少なくともいずれか一方の炭化水素基は、好ましくは、フェニル基を含み、より好ましくは、R2およびR3の両方の炭化水素が、フェニル基を含む。なお、R2およびR3の少なくともいずれか一方の炭化水素基がフェニル基を含む場合には、付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物は、フェニル系シリコーン樹脂組成物とされる。
ヒドロシリル基含有ポリシロキサンの配合割合は、アルケニル基含有ポリシロキサンのアルケニル基およびシクロアルケニル基のモル数の、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンのヒドロシリル基のモル数に対する割合(アルケニル基およびシクロアルケニル基のモル数/ヒドロシリル基のモル数)が、例えば、1/30以上、好ましくは、1/3以上、また、例えば、30/1以下、好ましくは、3/1以下となるように、調整される。
ヒドロシリル化触媒は、アルケニル基含有ポリシロキサンのアルケニル基および/またはシクロアルケニル基と、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンのヒドロシリル基とのヒドロシリル化反応(ヒドロシリル付加)の反応速度を向上させる物質(付加触媒)であれば、特に限定されず、例えば、金属触媒が挙げられる。金属触媒としては、例えば、白金黒、塩化白金、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−カルボニル錯体、白金−アセチルアセテートなどの白金触媒、例えば、パラジウム触媒、例えば、ロジウム触媒などが挙げられる。
ヒドロシリル化触媒の配合割合は、金属触媒の金属量(具体的には、金属原子)として、アルケニル基含有ポリシロキサンおよびヒドロシリル基含有ポリシロキサンに対して、質量基準で、例えば、1.0ppm以上であり、また、例えば、10,000ppm以下、好ましくは、1,000ppm以下、より好ましくは、500ppm以下である。
付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物は、アルケニル基含有ポリシロキサン、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンおよびヒドロシリル化触媒を、上記した割合で配合することにより、調製される。
上記した付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物は、まず、アルケニル基含有ポリシロキサン、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンおよびヒドロシリル化触媒を配合することによって、Aステージ(液体)状態として調製されて使用される。その後、反応が途中で停止することにより、Bステージ(半固体または固体)状態とされる。
上記したように、フェニル系シリコーン樹脂組成物は、所望条件の加熱により、アルケニル基含有ポリシロキサンのアルケニル基および/またはシクロアルケニル基と、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンのヒドロシリル基とのヒドロシリル化付加反応を生じ、その後、ヒドロシリル化付加反応が、一旦、停止する。これによって、Aステージ状態からBステージ(半硬化)状態となることができる。
その後、フェニル系シリコーン樹脂組成物は、さらなる所望条件の加熱により、上記したヒドロシリル化付加反応が再開されて、完結する。これによって、Bステージ状態からCステージ(完全硬化)状態となることができる。
この際の加熱では、一旦、軟化して、再度、硬化する。
縮合・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物は、2段反応硬化性樹脂であって、具体的には、例えば、特開2010−265436号公報、特開2013−187227号公報などに記載される第1〜第8の縮合・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物、例えば、特開2013−091705号公報、特開2013−001815号公報、特開2013−001814号公報、特開2013−001813号公報、特開2012−102167号公報などに記載されるかご型オクタシルセスキオキサン含有シリコーン樹脂組成物などが挙げられる。なお、縮合・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物は、固体状であって、熱可塑性および熱硬化性を併有する。縮合・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物として、好ましくは、第1〜第8の縮合・付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物が挙げられ、より好ましくは、特開2010−265436号公報に開示されるメチル系シリコーン樹脂組成物が挙げられる。
被覆組成物は、必要により、フィラーを含有することができる。
フィラーとしては、例えば、無機粒子、有機粒子などが挙げられる。
無機粒子としては、例えば、シリカ、タルク、アルミナ、酸化ホウ素、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、酸化アンチモンなどの酸化物、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物などの無機物粒子(無機物)が挙げられる。また、無機粒子として、例えば、上記例示の無機物から調製される複合無機物粒子が挙げられ、具体的には、酸化物から調製される複合無機酸化物粒子(具体的には、ガラス粒子など)が挙げられる。
有機粒子の有機材料としては、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂などが挙げられる。
フィラーは、単独使用または併用することができる。
フィラーとして、好ましくは、無機粒子、より好ましくは、複合無機酸化物粒子が挙げられる。
フィラーの含有割合は、被覆組成物に対して、例えば、1質量%以上、好ましくは、5質量%以上、より好ましくは、10質量%以上であり、また、例えば、80質量%以下、好ましくは、60質量%以下である。フィラーの含有割合は、樹脂100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは、5質量部以上であり、例えば、500質量部以下、好ましくは、250質量部以下である。
また、被覆組成物は、用途および目的により、必要により、蛍光体を適宜の割合で含有することができる。
被覆層4を調製するには、例えば、上記した樹脂と、必要により配合されるフィラー(および蛍光体)とを配合して、被覆組成物のワニスを調製し、続いて、それを、第2剥離層5の表面に塗布する。次いで、被覆組成物が熱硬化性樹脂を含有する場合には、被覆組成物を、Bステージ化する。具体的には、被覆組成物を、加熱(ベイク)する。
加熱温度は、被覆組成物の組成によって適宜設定され、具体的には、例えば、50℃以上、好ましくは、70℃以上であり、また、例えば、120℃以下、好ましくは、100℃以下である。加熱時間は、例えば、2.5分以上、好ましくは、5.5分以上であり、また、例えば、4時間以下、好ましくは、1時間以下である。
これにより、被覆層4を調製する。
被覆層4の厚みT2は、例えば、10μm以上、好ましくは、100μm以上であり、また、例えば、5,000μm以下、好ましくは、1,000μm以下である。
被覆層4の厚みT2が上記した範囲内であれば、光半導体素子被覆シート1によって光半導体素子2を被覆するときに、密着層3の欠損部分などの破損(図8における符号101)をより一層抑制できるとともに、密着層3が光半導体素子2に対してより一層確実に密着することができる。
被覆層4の厚みT2の、密着層3の厚みT1に対する比(T2/T1)は、例えば、0.1以上、好ましくは、1.1以上、より好ましくは、2.0以上であり、また、例えば、50.0以下、好ましくは、15.0以下、より好ましくは、10.0以下である。
1−3.密着層および被覆層の動的粘弾性
剪断モード、周波数1Hz、および、昇温速度10℃/分の測定条件にて動的粘弾性測定することにより得られる、60℃以上90℃以下の測定範囲のうちいずれかの測定温度において、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)が、密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)に比べて、低い。
上記した温度において、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)が、密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)に比べて、高い場合、あるいは、同じ場合には、図8に示すように、光半導体素子被覆シート1によって光半導体素子2を被覆するときに、密着層3が欠損している欠損部分101(図8参照)などの破損を抑制することができない。また、図9に示すような密着層3における発光面8の中央部を被覆する部分、および/または、周側面9を被覆する部分の厚みに比べて、薄く形成される薄肉部102の形成を抑制することができない。さらに、光半導体素子被覆シート1によって光半導体素子2を被覆するときに、図10および図11に示すように、密着層3が光半導体素子2に対して確実に密着できず、具体的には、密着層3が周側面9に対して接触しない非接触部103が形成されてしまう。
一方、上記した温度において、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)が、密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)に比べて、低いと、光半導体素子被覆シート1によって光半導体素子2を被覆するときに、密着層3の欠損部分などの破損を抑制できるとともに、密着層3が光半導体素子2に対して確実に密着しながら、被覆層4がその密着層3を介して光半導体素子2を確実に被覆することができる。
好ましくは、90℃において、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)が、密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)に比べて、低い。
60℃以上90℃以下の測定範囲のうちいずれかの測定温度、具体的には、90℃において、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)の、密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)に対する比R(被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)/密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3))は、例えば、1.000未満、好ましくは、0.100以下、より好ましくは、0.010以下、さらに好ましくは、0.005以下であり、また、例えば、0超過、好ましくは、0.001以上である。
比Rが上記した下限を上回れば、光半導体素子被覆シート1によって光半導体素子2を被覆するときに、密着層3の光半導体素子2に対する密着性を向上させることができる。一方、比Rが上記した上限を下回れば、光半導体素子被覆シート1によって光半導体素子2を被覆するときに、密着層3の欠損部分101(図8参照)などの破損をより一層有効に抑制することができる。
上記した動的粘弾性測定において、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)の測定温度は、例えば、密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)の測定温度と同一である。
そして、60℃以上90℃以下の測定範囲のうちいずれかの測定温度、具体的には、90℃において、密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)は、例えば、1.0×104Pa以上、好ましくは、9.0×104Pa以上であり、また、例えば、1.0×106Pa以下、好ましくは、2.0×105Pa以下である。
密着層3の動的粘弾性測定において上記した温度におけるtanδは、例えば、0.8以上、好ましくは、0.9以上であり、例えば、1.0以下である。
密着層3において、貯蔵剪断弾性率G’(3)が上記した範囲内にあり、かつ、tanδが上記した範囲内であれば、密着層3の欠損部分101などの破損を抑制しながら、密着層3の光半導体素子2に対する密着性を向上させることができる。
また、60℃以上90℃以下の測定範囲のうちいずれかの測定温度、具体的には、90℃において、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)は、例えば、1.0×101Pa以上、好ましくは、2.5×101Pa以上、より好ましくは、1.0×102Pa以上であり、また、例えば、1.0×104Pa以下、好ましくは、1.0×103Pa以下である。
被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)が上記した下限以上であれば、被覆層4の保形性、ひいては、光半導体素子被覆シート1の取扱性を向上させることができる。
一方、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)が上記した上限以下であれば、光半導体素子被覆シート1によって光半導体素子2を被覆するときに密着層3の欠損部分101などの破損(図8参照)を抑制できるとともに、密着層3が光半導体素子2に対してより一層確実に密着しながら、被覆層4がその密着層3を介して光半導体素子2をより一層確実に被覆することのできる。
1−4.剥離層
光半導体素子被覆シート1は、さらに、第1剥離層6、および、剥離層の一例としての第2剥離層5を備える。
第1剥離層6は、光半導体素子被覆シート1を使用(具体的には、光半導体素子2を被覆)するまでの間、密着層3を保護する保護層である。第1剥離層6は、光半導体素子被覆シート1の下部(最下部)に配置されている。第1剥離層6は、光半導体素子被覆シート1の下面を形成している。第1剥離層6は、密着層3の下、具体的には、密着層3の下面全面に配置されている。第1剥離層6は、左右方向および前後方向に延びる略平板形状を有している。
第2剥離層5は、光半導体素子被覆シート1を使用するまでの間、被覆層4を保護する保護層である。第2剥離層5は、光半導体素子被覆シート1の上部(最上部)に配置されている。第2剥離層5は、光半導体素子被覆シート1の上面を形成している。第2剥離層5は、被覆層4の上、具体的には、被覆層4の上面全面に配置されている。第2剥離層5は、左右方向および前後方向に延びる略平板形状を有している。
第2剥離層5は、後述する工程(3)の熱プレスにおいても、実質的に変形しない層である。
第1剥離層6および第2剥離層5は、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリエステルフィルム(PETなど)などのポリマーまたは金属から、シート状に形成されている。第1剥離層6および第2剥離層5の厚みは、例えば、1μm以上、好ましくは、10μm以上であり、また、例えば、2,000μm以下、好ましくは、1,000μm以下である。
1−5.光半導体素子被覆シートの製造
光半導体素子被覆シート1を製造するには、まず、被覆組成物のワニスを調製し、続いて、これを第2剥離層5の表面に塗布する。その後、被覆組成物が熱硬化性樹脂を含有する場合には、被覆組成物を、Bステージ化する。具体的には、被覆組成物を、加熱する。
加熱温度は、例えば、50℃以上、好ましくは、70℃以上であり、また、例えば、120℃以下、好ましくは、100℃以下である。加熱時間は、例えば、5分以上、好ましくは、10分以上であり、また、例えば、20分以下、好ましくは、15分以下である。
これによって、被覆層4を第2剥離層5の表面に形成する。
別途、ホットメルト樹脂組成物のワニスを調製し、続いて、これを、第1剥離層6の表面に塗布し、乾燥することにより、密着層3を得る。
その後、密着層3を被覆層4の表面に積層する。具体的には、密着層3を被覆層4に貼り合わせる。
これによって、第2剥離層5と、被覆層4と、密着層3と、第1剥離層6とを順次備える光半導体素子被覆シート1を製造する。
この光半導体素子被覆シート1は、好ましくは、第2剥離層5と、被覆層4と、密着層3と、第1剥離層6とのみからなる。光半導体素子被覆シート1は、次に説明する光半導体素子2を含まず、部品単独で流通し、産業上利用可能なデバイスである。
また、光半導体素子被覆シート1は、使用時には、第1剥離層6を剥離することから、予め、第1剥離層6を剥離した状態で、流通することもできる。つまり、光半導体素子被覆シート1は、例えば、第2剥離層5と、被覆層4と、密着層3とを備えることもできる。好ましくは、光半導体素子被覆シート1は、第2剥離層5と、被覆層4と、密着層3とのみからなる。このような光半導体素子被覆シート1も、部品単独で流通し、産業上利用可能なデバイスである。
2.密着層−被覆層付光半導体素子の製造方法
次に、光半導体素子被覆シート1を用いて密着層−被覆層付光半導体素子15を製造する方法を、図1A〜図1Cを参照して説明する。
この方法は、光半導体素子被覆シート1を用意する工程(1)(図1A参照)と、光半導体素子2を用意する工程(2)(図1A参照)と、光半導体素子被覆シート1を光半導体素子2に対して、密着層3が光半導体素子2に密着し、被覆層4が密着層3を介して光半導体素子2を被覆するように、熱プレスする工程(3)(図1B参照)とを備える。以下、各工程について説明する。
2−1.工程(1)
工程(1)では、図1Aに示すように、第2剥離層5、被覆層4、密着層3および第1剥離層6を備える光半導体素子被覆シート1を用意する。
2−2.工程(2)
工程(2)を、工程(1)とは別途、実施する。工程(2)では、光半導体素子2を用意する。
具体的には、光半導体素子2を、素子部材18に備える。つまり、光半導体素子2と、光半導体素子2を仮固定する仮固定シート17とを備える素子部材18を用意する。
光半導体素子2は、例えば、電気エネルギーを光エネルギーに変換するLEDやLDである。好ましくは、光半導体素子2は、青色光を発光する青色LED(発光ダイオード素子)である。一方、光半導体素子2は、光半導体素子とは技術分野が異なるトランジスタなどの整流器を含まない。
光半導体素子2は、仮固定シート17の上において、前後方向および左右方向に互いに間隔を隔てて複数整列配置されている。複数の光半導体素子2のそれぞれは、前後方向および左右方向に沿う略平板形状を有している。また、光半導体素子2は、電極面7と、発光面8と、連結面の一例としての周側面9とを有している。
電極面7は、光半導体素子2における下面であって、図示しない電極が設けられる面である。
発光面8は、光半導体素子2における上面であって、電極面7に対して上側に間隔を隔てて対向配置されている。発光面8には、図示しない発光層が設けられている。
周側面9は、電極面7の周端縁と、発光面8の周端縁とを連結している。
光半導体素子2の寸法は、適宜設定されており、具体的には、厚み(高さ)が、例えば、0.1μm以上、好ましくは、0.2μm以上であり、また、例えば、500μm以下、好ましくは、200μm以下である。光半導体素子2の左右方向長さおよび/または前後方向長さは、例えば、0.05mm以上、好ましくは、0.1mm以上であり、また、例えば、1.0mm以下、好ましくは、0.8mm以下である。隣接する光半導体素子2の間の間隔(前後方向および/または左右方向における間隔)は、例えば、0.05mm以上、好ましくは、0.1mm以上であり、また、例えば、1.0mm以下、好ましくは、0.8mm以下である。
仮固定シート17は、支持基板22と、支持基板22に支持される感圧接着層23とを備えている。
支持基板22は、仮固定シート17の下部に配置されている。支持基板22は、前後方向および左右方向に延びる略平板形状を有している。支持基板22としては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリエステルフィルム(PETなど)などのポリマーフィルム、例えば、セラミックスシート、例えば、金属箔などが挙げられる。支持基板22の厚みは、例えば、100μm以上、好ましくは、300μm以上であり、また、例えば、2,000μm以下、好ましくは、1,000μm以下である。
感圧接着層23は、処理(例えば、活性エネルギー線の照射など)によって感圧接着力が低減するように構成される感圧接着剤組成物から、シート形状に形成されている。感圧接着層23は、支持基板22の上面全面に配置されており、前後方向および左右方向に延びる略平板形状を有している。
素子部材18を用意するには、複数の光半導体素子2の電極面7を、素子部材18の感圧接着層23の上面に、互いに間隔を隔てて整列するように、載置(感圧接着)する。
2−3.工程(3)
工程(3)を、工程(2)の後に実施する。工程(3)では、図1Bに示すように、光半導体素子被覆シート1を光半導体素子2に対して、密着層3が光半導体素子2に密着し、被覆層4が密着層3を介して光半導体素子2を被覆するように、熱プレスする。
具体的には、まず、光半導体素子被覆シート1と、素子部材18とを、プレス機10に設置する。
プレス機10は、熱源(図示せず)を備える熱プレス機である。プレス機10は、下板11と、下板11の上側に配置され、下板11に対して熱プレス可能に構成される上板12とを備える。なお、下板11の上面の周端部には、図示しない枠部材が設けられており、これによって、プレス時において、上板12の下方への移動を調整することができる。
そして、まず、光半導体素子被覆シート1の第2剥離層5を上板12の下面に設置する。その後、図1Aの仮想線矢印で示すように、光半導体素子被覆シート1の第1剥離層6を密着層3から剥離して、密着層3を下方に露出させる。
別途、素子部材18の支持基板22を下板11の上面に設置する。
これによって、光半導体素子被覆シート1における密着層3と、素子部材18における複数の光半導体素子2とが、厚み方向(上下方向)において、互いに対向(面)する。
次いで、プレス機10を用いて、光半導体素子被覆シート1および素子部材18を熱プレスする。具体的には、上板12に備えられる熱源(図示せず)によって光半導体素子被覆シート1を加熱しながら、上板12を下板11に向けてプレスする。
熱プレスにおける温度は、例えば、60℃以上、好ましくは、80℃以上であり、また、例えば、100℃以下、好ましくは、90℃以下である。
熱プレスの温度が上記した範囲内であれば、密着層3を構成するホットメルト樹脂を熱溶融させることができ、そのため、密着層3が、損傷することを抑制しながら、光半導体素子2の発光面8および周側面9を、確実に密着(直接接触)することができる。
このプレスでは、第1部分31(後述)の厚みT3と、第3部分43(後述)の厚みT4との総厚み(T3+T4)が、例えば、130μm以上、好ましくは、150μm以上、また、例えば、1,250μm以下、好ましくは、1,000μm以下となるように、上板12の移動を制御する。上板12の移動の制御は、図示しない枠部材の厚みによって、調整される。
プレス機10の熱プレスによって、図1Bに示すように、光半導体素子被覆シート1において、密着層3がホットメルト樹脂組成物から形成されており、そして、被覆層4がBステージのフェニル系シリコーン樹脂組成物から形成されている場合には、被覆層4が熱溶融するとともに、密着層3が熱溶融する。そのため、略平板形状であった密着層3の形状は、光半導体素子2の発光面8および周側面9に沿う形状に変化する。これとともに、略平坦面を有する、被覆層4の下面は、上記の密着層3の表面形状に対応して追従するように、変化する。つまり、被覆層4は、複数の光半導体素子2に対応する、下面が上方に向かって凹む凹部を有している。
具体的には、密着層3は、第1部分31と、第2部分32と、突出部分33とを一体的に有する形状となる。
第1部分31は、複数の発光面8のそれぞれを被覆している。また、第1部分31は、好ましくは、複数の発光面8にわたって、均一な厚みを有している。
第2部分32は、複数の周側面9を被覆し、複数の第1部分31の周端縁に連続している。また、第2部分32は、周側面9を、上下方向全体にわたって、被覆している。第2部分32の厚みは、例えば、第1部分31の厚みと同一である。
突出部分33は、第2部分32における、第1部分31の周端縁に連続する一端部の一例としての上端部34と反対側(下方)位置する他端部としての下端部35から、光半導体素子2の前後左右方向外側(光半導体素子2から離れる方向の一例)に向かって突出している。また、互いに隣接する複数の光半導体素子2に対応する突出部分33は、連続している。つまり、密着層3は、前後方向および左右方向(面方向)に連続するシート部分(ベース部分)(突出部分33を含む部分)と、シート部分において、複数の光半導体素子2に対応して、面方向に互いに等間隔を隔てて整列配置され、上側に向かって出っ張る(あるいは凹む)複数の突部(第1部分31および第2部分32に対応する凸部)とを有する形状となっている。突出部分33の厚みは、例えば、第2部分32の厚みと同一である。
第1部分31の厚みT3、第2部分32の厚み、および、突出部分33の厚みは、それぞれ、熱プレス前の密着層3の厚みT1と実質的に同一であり、具体的には、例えば、10μm以上、好ましくは、30μm以上であり、また、例えば、500μm以下、好ましくは、250μm以下である。
被覆層4は、その下面が密着層3に追従しており、第3部分43と、第4部分44とを一体的に有する形状となる。
第3部分43は、密着層3の第1部分31を被覆している。第3部分43は、第1部分31の上面に位置している。
第4部分44は、複数の第3部分43に連続し、密着層3における第2部分32および突出部分33の両方を被覆している。第4部分44は、互いに隣接する第2部分32の間において、突出部分33の上に位置している。
第3部分43の厚みT4は、例えば、50μm以上、好ましくは、100μm以上であり、また、例えば、1220μm以下、好ましくは、970μm以下である。第4部分44の厚みは、例えば、230μm以上、好ましくは、450μm以上であり、また、例えば、900μm以下である。
また、第1部分31の厚みT3と、第3部分43の厚みT4との総厚み(T3+T4、光半導体素子2の直上に位置する密着層3および被覆層4の総厚み)は、例えば、20μm以上、好ましくは、100μm以上であり、また、例えば、5,000μm以下、好ましくは、1,000μm以下である。
一方、第2剥離層5は、上記した熱プレスにおいて、実質的に変形しない。
これによって、第2剥離層5と、被覆層4と、密着層3と、複数の光半導体素子2とを備える密着層−被覆層付光半導体素子15を、素子部材18に仮固定された状態で得る。
その後、光半導体素子被覆シート1が熱硬化性樹脂を含有する場合には、密着層−被覆層付光半導体素子15および素子部材18を加熱して、熱硬化性樹脂を完全硬化(Cステージ化)させる。
(生成物)
被覆層4における被覆組成物がBステージのフェニル系シリコーン樹脂組成物を含む場合において、フェニル系シリコーン樹脂組成物の反応(Cステージ化反応)では、アルケニル基含有ポリシロキサンのアルケニル基および/またはシクロアルケニル基と、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンのヒドロシリル基とのヒドロシリル付加反応がさらに促進される。その後、アルケニル基および/またはシクロアルケニル基、あるいは、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンのヒドロシリル基が消失して、ヒドロシリル付加反応が完結することによって、Cステージのフェニル系シリコーン樹脂組成物の生成物、つまり、硬化物が得られる。つまり、ヒドロシリル付加反応の完結により、フェニル系シリコーン樹脂組成物において、硬化性(具体的には、熱硬化性)が発現する。
上記した生成物は、下記平均組成式(3)で示される。
平均組成式(3):
R5 eSiO(4−e)/2
(式中、R5は、フェニル基を含む、非置換または置換の炭素数1〜10の1価の炭化水素基(ただし、アルケニル基およびシクロアルケニル基を除く。)を示す。eは、0.5以上2.0以下である。)
R5で示される非置換または置換の炭素数1〜10の1価の炭化水素基としては、式(1)のR2で示される非置換または置換の炭素数1〜10の1価の炭化水素基、および、式(2)のR3で示される非置換または置換の炭素数1〜10の1価の炭化水素基と同一のものが例示される。好ましくは、非置換の1価の炭化水素基、より好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基が挙げられ、さらに好ましくは、フェニル基およびメチル基の併用が挙げられる。
eは、好ましくは、0.7以上、1.0以下である。
そして、生成物の平均組成式(3)のR5におけるフェニル基の含有割合は、例えば、30モル%以上、好ましくは、35モル%以上であり、また、例えば、55モル%以下、好ましくは、50モル%以下である。
生成物の平均組成式(3)のR5におけるフェニル基の含有割合は、生成物のケイ素原子に直接結合する1価の炭化水素基(平均組成式(3)においてR5で示される)におけるフェニル基濃度である。
生成物の平均組成式(3)のR5におけるフェニル基の含有割合は、1H−NMRおよび29Si−NMRにより算出される。R5におけるフェニル基の含有割合の算出方法の詳細は、後述する実施例において記載され、また、例えば、WO2011/125463などの記載に基づいて、1H−NMRおよび29Si−NMRにより算出される。
2−4.その後の工程
この方法では、その後、密着層−被覆層付光半導体素子15をプレス機10から取り出す。
次いで、図1Bの上向き矢印で示すように、第2剥離層5を被覆層4から剥離する。
図1Cに示すように、その後、光半導体素子被覆シート1を、複数の光半導体素子2のそれぞれに対応して個片化する。具体的には、図1Cの太1点破線で示すように、複数の光半導体素子2に対応する第4部分44および突出部分33をダイシングソー37によって切断(ダイシング)して、複数の密着層−被覆層付光半導体素子15のそれぞれを個片化する。
これにより、1つの光半導体素子2、1つの密着層3、および、1つの被覆層4を備える密着層−被覆層付光半導体素子15が、仮固定シート17に仮固定された状態で、複数製造される。
複数の封止光半導体素子11のそれぞれの寸法は、適宜設定されており、前後方向および/または左右方向における長さは、例えば、0.25mm以上、好ましくは、0.6mm以上であり、また、例えば、2.5m以下、好ましくは、2mm以下である。
その後、図示しないピックアップ装置などを用いて、図1Cの矢印で示すように、1つの密着層−被覆層付光半導体素子15を仮固定シート17から剥離する。具体的には、感圧接着層23に処理(例えば、活性エネルギー線の照射など)を施した後、光半導体素子2の電極面7および突出部分33の下面を、感圧接着層23の上面から引き剥がす。
この密着層−被覆層付光半導体素子15は、後述する発光装置20(図1D参照)ではなく、つまり、発光装置20に備えられる基板29(図1D参照)を含んでいない。つまり、密着層−被覆層付光半導体素子15は、発光装置20の基板29に備えられる端子(図示せず)とまだ電気的に接続されないように、構成されている。
つまり、電極面7と、突出部分33の下面とは、下方に露出している。すなわち、電極面7と、突出部分33の下面とは、面一であって、密着層−被覆層付光半導体素子15の下面を形成している。
また、密着層−被覆層付光半導体素子15は、発光装置20(図1D参照)の一部品、すなわち、発光装置20を作製するための部品であり、部品単独で流通し、産業上利用可能なデバイスである。
その後、密着層−被覆層付光半導体素子15を基板29に実装(フリップチップ実装)して、発光装置20を製造する。
基板29は、左右方向および前後方向に延びる略平板形状を有している。基板29は、その上面に、密着層−被覆層付光半導体素子15の電極(図示せず)に対応する端子(図示せず)を備える。
これによって、基板29と、それに実装される密着層−被覆層付光半導体素子15とを備える発光装置20を得る。発光装置20は、好ましくは、基板29と、密着層−被覆層付光半導体素子15とのみからなる。突出部分33は、基板29の上面に密着している。
3.作用効果
そして、この光半導体素子被覆シート1は、60℃以上90℃以下の測定範囲のうちいずれかの測定温度において、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)が、密着層の貯蔵剪断弾性率G’(3)に比べて、低い。そのため、図1Bに示すように、この光半導体素子被覆シート1を光半導体素子2に対して、密着層3が光半導体素子2に密着し、被覆層4が密着層3を介して光半導体素子2を被覆するように、上記した温度で、熱プレスすれば、図8に示すような密着層3の千切れ部101や、図9に示すような密着層3における薄肉部102の形成、つまり、密着層3の欠損部分101などの破損を抑制できる。これとともに、図10および図11に示すように、非接触部103を形成せず、密着層3が光半導体素子2に対して確実に密着することができながら、被覆層4がその密着層3を介して光半導体素子2を確実に被覆することができる。
また、この光半導体素子被覆シート1は、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)が上記した上限以下であれば、密着層3が優れた保形性を有しながら、密着層3の上記した破損をより一層抑制することができる。また、この光半導体素子被覆シート1は、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)が上記した下限以上であれば、密着層3が優れた保形性を有する。
また、この光半導体素子被覆シート1では、被覆層4の厚みT2が上記した範囲内にあれば、密着層3の上記した破損をより一層抑制できるとともに、密着層3が光半導体素子2に対してより一層確実に密着することができる。
また、この光半導体素子被覆シート1では、被覆層4がシリコーン樹脂組成物から形成されていれば、耐久性および透明性に優れる。
また、この光半導体素子被覆シート1では、密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)およびtanδが上記した範囲内にあれば、密着層3の上記した破損を抑制できるとともに、密着層3が光半導体素子2に対して確実に密着することができる。
また、この光半導体素子被覆シート1では、密着層3の厚みT1が上記した下限以上であれば、密着層3の上記した破損をより一層抑制することができる。また、この光半導体素子被覆シート1では、密着層3の厚みT1が上記した上限以下あれば、密着層3が光半導体素子2に対してより一層確実に密着することができる。
また、この光半導体素子被覆シート1では、ホットメルト樹脂組成物は、シリコーン樹脂を含有すれば、耐久性および透明性に優れる。
また、この光半導体素子被覆シート1では、ホットメルト樹脂組成物が蛍光体を含有すれば、密着層3が蛍光体層として機能することができる。そのため、この光半導体素子被覆シート1により光半導体素子2を被覆すれば、発光効率に優れる密着層−被覆層付光半導体素子15、ひいては、図1Dに示す発光装置20、より具体的には、発光効率に優れる白色発光装置20を得ることができる。
また、この製造方法は、上記した光半導体素子被覆シート1を光半導体素子2に対して、上記した温度で、熱プレスする工程(3)を備えるので、密着層3の上記した破損を抑制できるとともに、密着層3が光半導体素子2に対して確実に密着しながら、被覆層4がその密着層3を介して光半導体素子2を確実に被覆することができる。
また、この密着層−被覆層付光半導体素子15では、密着層3が、突出部分33を備えるので、密着層−被覆層付光半導体素子15を基板29にフリップチップ実装するときに、密着層3は、突出部分33を基板29に対しても密着することができる。そのため、信頼性に優れる発光装置20を得ることができる。
また、この密着層−被覆層付光半導体素子15では、被覆層4が第4部分44を有するので、突出部分33を確実に補強することができる。そのため、密着層−被覆層付光半導体素子15は、信頼性に優れる。
4.変形例
以下の記載において、上記した一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(1)中間層(図1A〜図1D)
一実施形態では、密着層−被覆層付光半導体素子15の好適な態様として、図1Aに示すように、密着層−被覆層付光半導体素子15を、第2剥離層5と、被覆層4と、密着層3と、第1剥離層6とのみから構成しているが、例えば、図2Aに示すように、さらに、中間層25を備えることもできる。
図2Aに示すように、光半導体素子被覆シート1は、第2剥離層5と、被覆層4と、中間層25と、密着層3と、第1剥離層6とを順次備える。つまり、光半導体素子被覆シート1は、第2剥離層5と、被覆層4と、中間層25と、密着層3と、第1剥離層6とのみからなる。
また、光半導体素子被覆シート1は、使用時には、第1剥離層6を剥離することから、第1剥離層6を剥離した状態で、流通することもできる。その場合には、光半導体素子被覆シート1は、例えば、第2剥離層5と、被覆層4と、中間層25と、密着層3とを備える。好ましくは、光半導体素子被覆シート1は、第2剥離層5と、被覆層4と、中間層25と、密着層3とのみからなる。
中間層25は、被覆層4と密着層3との間に介在している。中間層25は、左右方向および前後方向に延びる略平板形状を有している。中間層25は、上記したホットメルト樹脂組成物や被覆組成物から形成されている。中間層25は、好ましくは、蛍光体、拡散材料、色素などを含有する。
そして、剪断モード、周波数1Hz、および、昇温速度10℃/分の測定条件にて動的粘弾性測定することにより得られる、60℃以上90℃以下の測定範囲のうちいずれかの測定温度において、中間層25の貯蔵剪断弾性率G’(25)は、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)と、密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)との間の範囲内にある。具体的には、中間層25の貯蔵剪断弾性率G’(25)は、被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)より大きく、かつ、密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)より小さい。つまり、
被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)<中間層25の貯蔵剪断弾性率G’(25)<密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)
である。
中間層25の厚みは、例えば、5μm以上、好ましくは、10μm以上であり、また、例えば、100μm以下、好ましくは、50μm以下である。
図2Aに示される光半導体素子被覆シート1によれば、図1Aに示す光半導体素子被覆シート1と同様の作用効果を奏することができる。
図2Aの光半導体素子被覆シート1を用いて密着層−被覆層付光半導体素子15を製造する方法および発光装置20を製造する方法は、図2A〜図2Dに示され、具体的には、図1A〜図1Dに示す一実施形態に準じて実施される。
工程(3)では、中間層25の形状は、密着層3に追従するように、変化する。
(2)表面層(図2A〜図2D)
光半導体素子被覆シート1は、図3Aに示すように、中間層25(図2A参照)に代えて、表面層26を備えることができる。
図3Aに示すように、光半導体素子被覆シート1は、例えば、第2剥離層5と、表面層26と、被覆層4と、密着層3と、第1剥離層6とを順次備える。好ましくは、光半導体素子被覆シート1は、好ましくは、第2剥離層5と、表面層26と、被覆層4と、密着層3と、第1剥離層6とのみからなる。
また、光半導体素子被覆シート1は、使用時には、第1剥離層6を剥離することから、第1剥離層6を剥離した状態で、流通することもできる。その場合には、光半導体素子被覆シート1は、例えば、第2剥離層5と、表面層26と、被覆層4と、密着層3とを備える。好ましくは、光半導体素子被覆シート1は、第2剥離層5と、表面層26と、被覆層4と、密着層3とのみからなる。
表面層26は、第2剥離層5と被覆層4との間に介在している。表面層26は、図3Cに示されるように、密着層−被覆層付光半導体素子15において最上側に位置する層であって、密着層−被覆層付光半導体素子15の上面を形成している。表面層26は、左右方向および前後方向に延びる略平板形状を有している。表面層26は、上記したホットメルト樹脂組成物や被覆組成物から形成されている。表面層26は、好ましくは、シリカを含有する拡散材料から形成されている。
表面層26の貯蔵剪断弾性率G’は、特に限定されない。
表面層26の厚みは、例えば、5μm以上、好ましくは、10μm以上であり、また、例えば、100μm以下、好ましくは、50μm以下である。
図3Aに示される光半導体素子被覆シート1によれば、図1Aに示す光半導体素子被覆シート1と同様の作用効果を奏することができる。
図3Aの光半導体素子被覆シート1を用いて密着層−被覆層付光半導体素子15を製造する方法および発光装置20を製造する方法は、図3A〜図3Dに示され、具体的には、図1A〜図1Dに示す一実施形態に準じて実施される。
表面層26の板形状は、工程(3)において、図3Bに示すように、実質的に変形しない。
なお、図示しないが、光半導体素子被覆シート1が、中間層25および表面層26の両方を備えることもできる。
(3)不連続な突出部分(図4A〜図4D)
一実施形態では、図1Bに示すように、互いに隣接する複数の光半導体素子2に対応する突出部分33は、連続している。しかし、互いに隣接する複数の光半導体素子2に対応する突出部分33は、上記に限定されず、図4Bに示すように、不連続であってもよい。
具体的には、突出部分33は、複数の光半導体素子2に対応して、複数設けられている。より具体的には、複数の突出部分33のそれぞれは、複数の光半導体素子2のそれぞれに対して、1対1対応となるように、設けられている。互いに隣接する複数の光半導体素子2に対応する突出部分33間には、第4部分44の下端部が充填されており、これにより、かかる下端部が、互いに隣接する複数の光半導体素子2に対応する突出部分33を隔てている。第4部分44の下端部は、仮固定シート17の上面に直接接触している。
このような密着層−被覆層付光半導体素子15を得るには、図4Aに示すように、工程(1)において、第2剥離層5と、被覆層4と、密着層3とを順に備える光半導体素子被覆シート1を用意する。
光半導体素子被覆シート1は、好ましくは、上記した第1剥離層6を備えず、第2剥離層5と、被覆層4と、密着層3とのみからなる。
密着層3は、複数の光半導体素子2に対応するように、前後方向および左右方向に互いに間隔を隔てて、被覆層4の下面に複数整列配置されている。
複数の密着層3のそれぞれは、素子部材18と対向し、かつ、上下方向に投影したときに、複数の光半導体素子2のそれぞれを包含するように、配置されている。密着層3の平面視におけるサイズは、光半導体素子2のそれに比べて、大きい。
工程(1)において、密着層3を形成するには、ホットメルト樹脂組成物のワニスを、仮想線で示す第1剥離層6の表面に、例えば、スクリーン印刷などによって、塗布する。
工程(3)では、図4Bに示すように、互いに隣接する複数の光半導体素子2に対応する突出部分33が不連続となるように、密着層3が光半導体素子2の発光面8および周側面9を被覆する。
図4Cに示すように、密着層−被覆層付光半導体素子15の下面は、光半導体素子2の電極面7と、密着層3における突出部分33の下面と、被覆層4において突出部分33の外側に位置する外側部分38の下面とを有する。電極面7と、突出部分33の下面と、外側部分38の下面とは、前後方向および左右方向に面一に形成されている。
図4Dに示すように、発光装置20において、外側部分38の下面は、基板29の上面と直接接触している。
一実施形態は、図4A〜図4Cに示す変形例に比べて、好ましい。
すなわち、この密着層−被覆層付光半導体素子15では、互いに隣接する複数の光半導体素子2に対応する突出部分33が、連続しているので、複数の光半導体素子2に対応する突出する突出部分33が連続しない図4Bに示す密着層−被覆層付光半導体素子15に比べて、構成を簡単にすることができる。
(4)突出部分のない密着層−被覆層付光半導体素子(図5A〜図5D)
第1実施形態では、図1Bに示すように、密着層−被覆層付光半導体素子15において、密着層3が突出部分33を有している。しかし、図5Bに示すように、密着層3が突出部分33を有さず、第1部分31および第2部分32を備えることもできる。つまり、密着層−被覆層付光半導体素子15において、密着層3は、好ましくは、第1部分31および第2部分32のみからなっている。
工程(1)における密着層3は、工程(3)において、発光面8および周側面9のみを被覆できるサイズおよび形状に形成されている。
図5Cに示すように、密着層−被覆層付光半導体素子15の下面は、光半導体素子2の電極面7と、密着層3における第2部分32の下端面39と、隣接する第2部分32間に充填される外側部分38の下面とを有する。電極面7と、下端面39と、外側部分38の下面とは、前後方向および左右方向に面一に形成されている。
図5A〜図5Dの変形例によれば、図1A〜図1Dの一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
一方、図1A〜図1Dの一実施形態は、図5A〜図5Dの変形例に比べて、好ましい。
つまり、一実施形態の密着層−被覆層付光半導体素子15では、密着層3が、突出部分33を備えるので、図1Dに示すように、密着層−被覆層付光半導体素子15を基板29に実装するときに、密着層3は、突出部分33を基板29に対しても密着することができる。そのため、信頼性に優れる発光装置20を得ることができる。
(5)密着層付光半導体素子(図6A〜図6C)
図6Aに示すように、図1Bの工程(3)の後に、密着層−被覆層付光半導体素子15における被覆層4を密着層3から剥離して、複数の光半導体素子2および密着層3を備える密着層付光半導体素子16を仮固定シート17に仮固定された状態で得ることもできる。
この変形例では、図6Bに示すように、次いで、複数の光半導体素子2に対応する突出部分33をダイシングソー37によって切断(ダイシング)して、複数の密着層付光半導体素子16のそれぞれを個片化する。
これにより、1つの光半導体素子2と、1つの密着層3とを備える密着層付光半導体素子16が、仮固定シート17に仮固定された状態で、複数製造される。
その後、図6Bの矢印で示すように、密着層付光半導体素子16を仮固定シート17から剥離する。
次いで、図6Cに示すように、密着層付光半導体素子16を基板29に実装(フリップチップ実装)する。これにより、基板29と、密着層付光半導体素子16とを備える発光装置20を製造する。
図6Aおよび図6Aの方法(密着層付光半導体素子16の製造方法)は、図1A〜図1Cに示す方法(密着層−被覆層付光半導体素子15の製造方法)に比べて、構成が簡単な密着層付光半導体素子16を製造することができる。
(6)基板に予め実装された光半導体素子への被覆
一実施形態では、図1Aに示す工程(2)において、光半導体素子2を仮固定シート17に仮固定し、次いで、図1Bに示す工程(3)において、光半導体素子2を光半導体素子被覆シート1により被覆して、密着層−被覆層付光半導体素子15を仮固定シート17に支持された状態で製造している。しかし、図7A〜図7Cに示すように、基板29と、基板29に予め実装された複数の光半導体素子2とを、光半導体素子被覆シート1によって被覆することができる。これによって、発光装置20を製造する。
工程(2)では、図7Aに示すように、複数の光半導体素子2が予め実装された基板29を用意する。
複数の光半導体素子2のそれぞれは、基板29に対して、例えば、フリップチップ実装またはワイヤボンディングされている。
工程(3)では、図7Bに示すように、複数の光半導体素子2が実装された基板29をプレス機10の下板11の上面に載置する。
次いで、光半導体素子被覆シート1、複数の光半導体素子2および基板29を熱プレスする。
これによって、図7Bに示すように、光半導体素子被覆シート1と、光半導体素子被覆シート1によって被覆された複数の光半導体素子2と、基板29とを備える発光装置20を得る。
その後、図7Cに示すように、第2剥離層5を被覆層4から剥離する。
これによって、被覆層4と、密着層3と、複数の光半導体素子2と、基板29とを備える発光装置20を製造する。
その後、図示しないが、必要により、被覆層4、密着層3および基板29を切断(ダイシング)して、発光装置20を、光半導体素子2に対応して、個片化することもできる。
(7)その他の変形例
上記した一実施形態では、図1Aに示すように、第2剥離層5を光半導体素子被覆シート1に備えたが、例えば、図示しないが、第2剥離層5を光半導体素子被覆シート1に備えずに、光半導体素子被覆シート1を構成することもできる。その場合には、被覆層4の上面は、上方に露出する。光半導体素子被覆シート1は、例えば、被覆層4と、密着層3とのみからなっている。
好ましくは、光半導体素子被覆シート1に第2剥離層5を備える。
このような光半導体素子被覆シート1は、第2剥離層5を備えるので、被覆層4および密着層3の取扱性に優れる。
また、一実施形態では、光半導体素子被覆シート1の調製において、被覆層4を密着層3に転写しているが、例えば、被覆組成物を密着層3の表面に塗布して、被覆層4を密着層3の表面に直接形成することもできる。
また、上記した複数の変形例を適宜組み合わせることができる。
以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。
<被覆組成物の作製>
<アルケニル基含有ポリシロキサンおよびヒドロシリル基含有ポリシロキサンの合成>
合成例1
撹拌機、還流冷却管、投入口および温度計が装備された四ツ口フラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン93.2g、水140g、トリフルオロメタンスルホン酸0.38gおよびトルエン500gを投入して混合し、撹拌しつつメチルフェニルジメトキシシラン729.2gとフェニルトリメトキシシラン330.5gの混合物1時間かけて滴下し、その後、1時間加熱還流した。その後、冷却し、下層(水層)を分離して除去し、上層(トルエン溶液)を3回水洗した。水洗したトルエン溶液に水酸化カリウム0.40gを加え、水分離管から水を除去しながら還流した。水の除去完了後、さらに5時間還流し、冷却した。その後、酢酸0.6gを投入して中和した後、ろ過して得られたトルエン溶液を3回水洗した。その後、減圧濃縮することにより、液体状のアルケニル基含有ポリシロキサンAを得た。アルケニル基含有ポリシロキサンAの平均単位式および平均組成式は、以下の通りである。
平均単位式:
((CH2=CH)(CH3)2SiO1/2)0.15(CH3C6H5SiO2/2)0.60(C6H5SiO3/2)0.25
平均組成式:
(CH2=CH)0.15(CH3)0.90(C6H5)0.85SiO1.05
つまり、アルケニル基含有ポリシロキサンAは、R1がビニル基、R2がメチル基およびフェニル基であり、a=0.15、b=1.75である上記平均組成式(1)で示される。
また、ゲル透過クロマトグラフィーによって、アルケニル基含有ポリシロキサンAのポリスチレン換算の重量平均分子量を測定したところ、2300であった。
合成例2
撹拌機、還流冷却管、投入口および温度計が装備された四ツ口フラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン93.2g、水140g、トリフルオロメタンスルホン酸0.38gおよびトルエン500gを投入して混合し、撹拌しつつジフェニルジメトキシシラン173.4gとフェニルトリメトキシシラン300.6gの混合物1時間かけて滴下し、滴下終了後、1時間加熱還流した。その後、冷却し、下層(水層)を分離して除去し、上層(トルエン溶液)を3回水洗した。水洗したトルエン溶液に水酸化カリウム0.40gを加え、水分離管から水を除去しながら還流した。水の除去完了後、さらに5時間還流し、冷却した。酢酸0.6gを投入して中和した後、ろ過して得られたトルエン溶液を3回水洗した。その後、減圧濃縮することにより、液体状のアルケニル基含有ポリシロキサンBを得た。アルケニル基含有ポリシロキサンBの平均単位式および平均組成式は、以下の通りである。
平均単位式:
(CH2=CH(CH3)2SiO1/2)0.31((C6H5)2SiO2/2)0.22(C6H5SiO3/2)0.47
平均組成式:
(CH2=CH)0.31(CH3)0.62(C6H5)0.91SiO1.08
つまり、アルケニル基含有ポリシロキサンBは、R1がビニル基、R2がメチル基およびフェニル基であり、a=0.31、b=1.53である上記平均組成式(1)で示される。
また、ゲル透過クロマトグラフィーによって、アルケニル基含有ポリシロキサンBのポリスチレン換算の重量平均分子量を測定したところ、1,000であった。
合成例3
撹拌機、還流冷却管、投入口および温度計が装備された四ツ口フラスコに、ジフェニルジメトキシシラン325.9g、フェニルトリメトキシシラン564.9g、およびトリフルオロメタンスルホン酸2.36gを投入して混合し、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン134.3gを加え、撹拌しつつ酢酸432gを30分かけて滴下した。滴下終了後、混合物を撹拌しつつ50℃に昇温して3時間反応させた。室温まで冷却した後、トルエンと水を加え、良く混合して静置し、下層(水層)を分離して除去した。その後、上層(トルエン溶液)を3回水洗した後、減圧濃縮することにより、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンC(架橋剤C)を得た。
ヒドロシリル基含有ポリシロキサンCの平均単位式および平均組成式は、以下の通りである。
平均単位式:
(H(CH3)2SiO1/2)0.33((C6H5)2SiO2/2)0.22(C6H5PhSiO3/2)0.45
平均組成式:
H0.33(CH3)0.66(C6H5)0.89SiO1.06
つまり、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンCは、R3がメチル基およびフェニル基であり、c=0.33、d=1.55である上記平均組成式(2)で示される。
また、ゲル透過クロマトグラフィーによって、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンCのポリスチレン換算の重量平均分子量を測定したところ、1,000であった。
<シリコーン樹脂組成物の調製>
調製例1
アルケニル基含有ポリシロキサンA(合成例1)20g、アルケニル基含有ポリシロキサンB(合成例2)25g、ヒドロシリル基含有ポリシロキサンC(合成例3、架橋剤C)25g、および、白金カルボニル錯体(商品名「SIP6829.2」、Gelest社製、白金濃度2.0質量%)5mgを混合して、フェニル系シリコーン樹脂組成物Aを調製した。
調製例2
特開2010−265436公報に記載の実施例1の記載に従って、メチル系シリコーン樹脂組成物Bを調製した。
製造例1
フェニル系シリコーン樹脂組成物Aに対して、無機フィラー(屈折率1.55、組成および組成比率(質量%):SiO2/Al2O3/CaO/MgO=60/20/15/5、平均粒子径:3μm)を、それらの総量に対して、50質量%となるように、混合して、被覆組成物のワニスを調製した。つまり、被覆組成物において、フェニル系シリコーン樹脂組成物Aの配合割合が50質量%、無機フィラーの配合割合が50質量%である。
次いで、調製したワニスを、アプリケータにて、厚み50μmの第2剥離層5(PTEシート、商品名「SS4C」、ニッパ社製)の表面に、加熱後の厚みが500μmとなるように塗布し、その後、80℃で9.5分、加熱することにより、ワニスにおけるシリコーン樹脂組成物をBステージ化(半硬化)させた。これにより、被覆層4を第2剥離層5の表面に形成した。
別途、ホットメルト樹脂(商品名「LF−1020」、シリコーン樹脂、東レ・ダウコーニング社製)25質量部(57容量%)および蛍光体75質量部(43容量%)を配合して混合することにより、ホットメルト樹脂のワニスを調製し、これを第1剥離層6の表面に塗布し、加熱することにより、密着層3を形成した。
その後、密着層3を被覆層4に貼り合わせることにより、図1Aに示すように、第2剥離層5と、被覆層4と、密着層3とを備える光半導体素子被覆シート1を製造した。
実施例1
まず、支持基板22と、感圧接着層23とを備える仮固定シート17の感圧接着層23に、光半導体素子2(1μm×1μm、厚み150μm、商品名「EDI−FA4545A」、Epistar社製)を100個(10個×10個)、互いに等間隔を隔てて感圧接着した。これにより、図1Aに示すように、複数の光半導体素子2と、それらを仮固定する仮固定シート17とを備える素子部材18を用意した。
次いで、素子部材18と、製造例1の光半導体素子被覆シート1とを、プレス機10に設置した。続いて、プレス機10によって、第1部分31の厚みT3と、第3部分43の厚みT4との総厚み(T3+T4)が、500μmとなるように、下板11および上板12を制御した状態で、90℃で、600秒間、熱プレスした。これにより、密着層−被覆層付光半導体素子15を素子部材18で支持された状態で得た。
続いて、密着層−被覆層付光半導体素子15および素子部材18を160℃で、120分間加熱することにより、被覆層4および密着層3を完全硬化(Cステージ化)させた。
その後、密着層−被覆層付光半導体素子15を、プレス機10から取り出し、次いで、図1Bの上向き矢印で示すように、第2剥離層5を被覆層4から剥離し、その後、図1Cの太1点破線で示すように、光半導体素子被覆シート1を、複数の光半導体素子2のそれぞれに対応して個片化した。
これにより、1つの光半導体素子2、1つの密着層3、および、1つの被覆層4を備える密着層−被覆層付光半導体素子15を、素子部材18に仮固定された状態で、複数製造した。
その後、図1の矢印で示すように、密着層−被覆層付光半導体素子15を仮固定シート17から剥離した。
実施例2〜実施例11および比較例1、2
表1に記載の処方に基づいて、密着層3および被覆層4の厚み、物性および材料を変更する以外は、実施例1と同様に処理して、密着層−被覆層付光半導体素子15を製造した。
具体的には、実施例8では、対応する製造例1において、ホットメルト樹脂の配合割合を61容量%(29質量%)に変更して、密着層3を形成した。
実施例9では、硬化条件を、150℃下で5分間加熱に変更して、密着層3を完全硬化(Cステージ化)した。
実施例10では、対応する製造例1において、Bステージ化の条件を、80℃、20分間加熱に変更して、被覆層4を形成した。
実施例11では、対応する製造例1において、ホットメルト樹脂の配合割合を61容量%(29質量%)に変更して、密着層3を形成し、Bステージ化の条件を、80℃、8分間加熱に変更して、被覆層4を形成した。
比較例1では、対応する製造例1において、Bステージ化の条件を、90℃、10分間加熱に変更して、被覆層4を形成した。
比較例2では、対応する製造例1において、ホットメルト樹脂の配合割合を83容量%(55質量%)にして密着層3を形成し、Bステージ化の条件を、90℃、5分間加熱にに変更して、被覆層4を形成した。
<光半導体素子被覆シートおよび密着層−被覆層付光半導体素子の評価>
(密着層および被覆層の動的粘弾性)
光半導体素子に対して密着する前の密着層3の90℃における貯蔵剪断弾性率G’(3)およびtanδと、光半導体素子に対して被覆する前の被覆層4の90℃における貯蔵剪断弾性率G’(4)を求めた。
すなわち、上下方向に対向配置される2枚の直径8mmの円板を備えるレオメータを用いて、90℃における密着層3および被覆層4の貯蔵剪断弾性率G’(4)およびtanδを測定した。
具体的には、2枚の円板によって密着層3を挟み込んだ。
そして、剪断モード、周波数1Hz、歪み1%、および、昇温速度10℃/分、測定範囲25〜150℃の測定条件にて動的粘弾性を測定して、90℃における密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(3)およびtanδを求めた。
被覆層4についても、密着層3と同様にして、90℃における密着層3の貯蔵剪断弾性率G’(4)を求めた。
(保形性(取扱性))
第2剥離層5、被覆層4および密着層3を備える光半導体素子被覆シート1を切り出した。そして、以下の基準に従って、光半導体素子被覆シート1の保形性(取扱性)を評価した。
×:光半導体素子被覆シート1を切り出した時、流動性が高く、シート形状を保持できなかった。つまり、光半導体素子被覆シート1の保形性および取扱性が不良であった。
△:光半導体素子被覆シート1の保形性および取扱性がやや良好であった。
○:光半導体素子被覆シート1の保形性および取扱性が良好であった。
(密着層の密着性)
密着層−被覆層付光半導体素子15における密着層3の断面を観察し、以下の基準に従って、密着層3の密着性を評価した。
×:図10に示すように、密着層3の第2部分32は、光半導体素子2の周側面9の全部に密着していなかった。つまり、非接触部103を形成していた。
△:図11に示すように、第2部分32の上端部34が、光半導体素子2の周側面9に密着していたが、第2部分32の下端部35が、光半導体素子2の周側面9に密着していなかった。つまり、非接触部103を形成していた。
○:密着層3は、上端部34から下端部35にわたって、光半導体素子2の周側面9を連続して密着していた。しかし、非接触部103をわずかに形成した。
◎:密着層3は、上端部34から下端部35にわたって、光半導体素子2の周側面9を連続して密着していた。
(密着層の破損)
密着層−被覆層付光半導体素子15における密着層3の断面を観察し、以下の基準に従って、密着層3の破損などを評価した。
×:図8に示すように、密着層3における第1部分31と第2部分32との間に千切れ部101が形成され、あるいは、図9に示すように、密着層3における第1部分31の周端縁において、薄肉部102が形成されていた。なお、薄肉部102の厚みは、当初用意した密着層3の厚みから、10μm以上20μm以下、薄くなった。
△:薄肉部102の厚みは、当初用意した密着層3の厚みから、5μm以上10μm未満薄くなった。
○:薄肉部102の厚みは、当初用意した密着層3の厚みから、5μm未満薄くなった。
◎:密着層3には、図8に示すような千切れ部101、または、図9に示すような薄肉部102が観察されなかった。
[フェニル系シリコーン樹脂組成物Aの反応により得られる生成物の炭化水素基(R5)におけるフェニル基の含有割合の測定]
フェニル系シリコーン樹脂組成物A(つまり、無機フィラーが含まれていないフェニル系シリコーン樹脂組成物A)の反応により得られる生成物中、ケイ素原子に直接結合する炭化水素基(平均組成式(3)のR5)におけるフェニル基の含有割合(モル%)を、1H−NMRおよび29Si−NMRにより算出した。
具体的には、Aステージのフェニル系シリコーン樹脂組成物Aを、無機フィラーを添加せずに、100℃1時間で、反応(完全硬化、Cステージ化)させて、生成物を得た。
次いで、得られた生成物の1H−NMRおよび29Si−NMRを測定することで、ケイ素原子に直接結合している炭化水素基(R5)におけるフェニル基が占める割合(モル%)を算出した。
その結果、48%であった。
Figure 2017163105
1 光半導体素子被覆シート
2 光半導体素子
3 密着層
4 被覆層
5 第2剥離層
7 電極面
8 発光面
9 周側面
15 密着層−被覆層付光半導体素子
16 密着層付光半導体素子
31 第1部分
32 第2部分
33 突出部分
34 上端部(一端部の一例)
35 下端部(他端部の一例)
43 第3部分
44 第4部分
T1 密着層の厚み
T2 被覆層の厚み
G’(3) 密着層の貯蔵剪断弾性率
G’(4) 被覆層の貯蔵剪断弾性率

Claims (14)

  1. 光半導体素子の被覆に用いられる光半導体素子被覆シートであり、
    ホットメルト樹脂組成物から形成され、光半導体素子に密着可能な密着層と、
    前記密着層の厚み方向一方側に配置され、前記光半導体素子を前記密着層を介して被覆可能な被覆層と
    を備え、
    剪断モード、周波数1Hz、および、昇温速度10℃/分の測定条件にて動的粘弾性測定することにより得られる、60℃以上90℃以下の測定範囲のうちいずれかの測定温度において、前記被覆層の貯蔵剪断弾性率G’が、前記密着層の前記貯蔵剪断弾性率G’に比べて、低いことを特徴とする、光半導体素子被覆シート。
  2. 前記測定温度における前記被覆層の前記貯蔵剪断弾性率G’が、2.5×101Pa以上、1.0×103Pa以下であることを特徴とする、請求項1に記載の光半導体素子被覆シート。
  3. 前記被覆層の厚みが、100μm以上、1,000μm以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の光半導体素子被覆シート。
  4. 前記被覆層が、シリコーン樹脂組成物から形成されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光半導体素子被覆シート。
  5. 剥離層をさらに備え、
    前記剥離層の上に、前記被覆層と、前記密着層とを順に備えることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光半導体素子被覆シート。
  6. 前記密着層の貯蔵剪断弾性率G’が、2.0×105以下であり、かつ、tanδが、0.9以上、1.0以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光半導体素子被覆シート。
  7. 前記密着層の厚みが、30μm以上、250μm以下であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光半導体素子被覆シート。
  8. 前記ホットメルト樹脂組成物が、シリコーン樹脂を含有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光半導体素子被覆シート。
  9. 前記ホットメルト樹脂組成物が、蛍光体を含有することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光半導体素子被覆シート。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の前記光半導体素子被覆シートを用意する工程(1)と、
    前記光半導体素子を用意する工程(2)と、
    前記光半導体素子被覆シートを前記光半導体素子に対して、前記密着層が前記光半導体素子に密着し、前記被覆層が前記密着層を介して前記光半導体素子を被覆するように、60℃以上、90℃以下の温度で、熱プレスする工程(3)と
    を備えることを特徴とする、密着層−被覆層付光半導体素子の製造方法。
  11. 請求項10に記載の密着層−被覆層付光半導体素子の製造方法により密着層−被覆層付光半導体素子を製造する工程と、
    前記被覆層を前記密着層から剥離する工程と
    を備えることを特徴とする、密着層付光半導体素子の製造方法。
  12. 光半導体素子と、
    前記光半導体素子に密着している密着層と、
    前記光半導体素子を前記密着層を介して被覆している被覆層と
    を備え、
    前記光半導体素子は、
    発光層が設けられる発光面、前記発光面に対向し、電極が設けられる電極面、および、前記発光面と前記電極面との周端縁を連結する連結面を有し、
    前記密着層は、
    前記発光面を被覆する第1部分と、
    前記連結面を被覆し、前記第1部分の周端縁に連続する第2部分と、
    前記第2部分における、前記第1部分の前記周端縁に連続する一端部と反対側に位置する他端部から、前記光半導体素子から離れる方向に向かって突出する突出部分と
    を有することを特徴とする、密着層−被覆層付光半導体素子。
  13. 前記被覆層は、
    前記第1部分を被覆する第3部分と、
    前記第3部分に連続し、前記第2部分および前記突出部分の両方を被覆する第4部分と
    を有していることを特徴とする、請求項12に記載の密着層−被覆層付光半導体素子。
  14. 前記光半導体素子が、前記離れる方向に互いに間隔を隔てて複数配置されており、
    互いに隣接する前記光半導体素子に対応する前記突出部分が、連続していることを特徴とする、請求項12または13に記載の密着層−被覆層付光半導体素子。
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