TWI779077B - 密封光半導體元件的製造方法 - Google Patents
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Abstract
課題 本發明提供一種密封光半導體元件的製造方法，該製造方法於內層密封薄膜具有不易擴展的物理特性的情況下，亦能夠以高可靠性密封光半導體元件。 解決方法 利用以下密封光半導體元件的製造方法可解決上述課題，所述密封光半導體元件的製造方法包含以下製程：於減壓室內將包含內層密封薄膜及最外層密封薄膜的至少2種密封薄膜依次載置於搭載光半導體元件的半導體元件搭載基板上，對所述減壓室內減壓的製程；對所述最外層密封薄膜加熱，使所述最外層密封薄膜的至少周邊部熱熔接於所述光半導體元件搭載基板的表面上的製程；以及，解除所述減壓室內的減壓，以所述最外層密封薄膜與內層密封薄膜密封所述光半導體元件搭載基板的製程，其特徵在於， 解除所述減壓室內的減壓的時間點的所述光半導體元件搭載基板的溫度T2
是所述最外層密封薄膜呈現0.02~0.15 MPa拉伸強度及200~450%斷裂伸長率的溫度，所述內層密封薄膜於所述溫度T2
呈現1.6以上的損耗正切(tan δ)。
Description
本發明涉及一種使用密封薄膜的密封光半導體元件的製造方法，特別涉及一種使用以高填充率含有螢光體及/或填料的密封薄膜的密封光半導體元件的製造方法。
搭載光耦合器、發光二極體、固態成像元件等光半導體元件的光半導體裝置中，使用密封劑對光半導體元件進行密封，以提高光半導體元件的可靠性。密封光半導體裝置的方法已知有使用密封薄膜進行密封的方法。
例如，專利文獻1記載了如下的LED元件的製造方法，將至少1個LED元件載置於基材上，將指定形狀的層壓層配置於所述LED元件上，所述層壓層具有第一表面及第二表面，且包含用基材薄膜支撐該第一表面的黏合劑與螢光體顆粒，將所述層壓層加熱至第一溫度，使該層壓層軟化，於所述層壓層與LED元件周圍基材之間形成氣密密封，接著去除所述基材薄膜之後，於減壓下將層壓層加熱至第二溫度，除去所述層壓層與基材之間的空氣，然後恢復至大氣壓下，從而將層壓層壓製於所述基材上，形成覆蓋LED元件的層壓層。
專利文獻2記載了如下的減壓層壓方法，所述減壓層壓方法包含一次加熱製程，所述加熱製程用指定形狀的層壓層對載置於基材晶圓第一面內側部分的發光二極體陣列等物品進行保形塗敷之前，將所述層壓層的中央部分加熱至可流動狀態，而且所述減壓層壓方法還包含以下製程，將利用被氣密的內側區域加熱至可流動狀態的所述層壓層的中央部分離開所述第一面的內側部分來配置，所述被氣密的內側區域由所述層壓層的端部與所述第一面的外側部分形成的氣密密封、所述層壓層、以及所述第一面構成。
專利文獻3記載了如下的密封光半導體元件的製造方法，其特徵在於，具備：片材準備製程，所述片材準備製程準備擁有用於密封光半導體元件的密封層的密封片，表示以頻率1 Hz及升溫速度10℃/分鐘的條件測定所述密封層的動態黏彈性而得到的儲能剪切模量G'與溫度T之間關係的曲線具有極小值，所述極小值的溫度T處於60℃以上且200℃以下的範圍內，所述極小值的儲能剪切模量G'處於5 Pa以上且1,000 Pa以下的範圍內；元件準備製程，所述元件準備製程準備配置於基材上的光半導體元件；以及熱壓製製程，所述熱壓製製程以60℃以上且200℃以下的溫度將所述密封片熱壓製於所述光半導體元件上。
專利文獻4記載了如下的黏附光半導體元件的製造方法，其特徵在於，具備：片材準備製程，所述片材準備製程準備擁有用於直接或間接黏附光半導體元件的黏附層的黏附片，表示以頻率1 Hz及升溫速度20℃/分鐘的條件測定所述黏附層的動態黏彈性而得到的儲能剪切模量G'與溫度T之間關係的曲線具有極小值，所述極小值的溫度T處於40℃以上且200℃以下的範圍內，所述極小值的儲能剪切模量G'處於1,000 Pa以上且90,000 Pa以下的範圍內；元件準備製程，所述元件準備製程準備配置於基材上的光半導體元件；以及熱壓製製程，所述熱壓製製程以40℃以上且200℃以下的溫度將所述黏附片直接或間接熱壓製於所述光半導體元件上。 習知技術文獻 專利文獻
專利文獻1：國際公開第2012/023119號 專利文獻2：國際公開第2016/065016號 專利文獻3：日本專利特開2016-171314號公報 專利文獻4：日本專利特開2016-171315號公報
發明所欲解決之課題 然而，使用密封薄膜密封光半導體元件的方法中，如果密封薄膜具有不易擴展的物理特性，則存在過去方法無法以高可靠性密封光半導體元件的問題。
本發明的目的在於提供一種密封光半導體元件的製造方法，該製造方法於內層密封薄膜具有不易擴展的物理特性的情況下，亦能夠以高可靠性密封光半導體元件。 解決問題之技術手段
本發明人為解決上述課題開展深入討論，其結果發現使用密封薄膜密封光半導體元件時，例如以高填充率填充螢光體、填料等顆粒後，即使密封薄膜具有不易擴展的物理特性，通過將這種密封薄膜與其他密封薄膜組合，並以特定溫度條件執行層壓製程，能夠以高可靠性密封搭載於基板上的光半導體元件，從而完成本發明。
本發明的密封光半導體元件的製造方法包含以下製程： 於減壓室內將包含內層密封薄膜及最外層密封薄膜的至少2種密封薄膜依次載置於搭載光半導體元件的光半導體元件搭載基板上，對所述減壓室內減壓的製程； 對所述最外層密封薄膜加熱，使所述最外層密封薄膜的至少周邊部熱熔接於所述光半導體元件搭載基板的表面上的製程；以及解除所述減壓室內的減壓，以所述最外層密封薄膜與內層密封薄膜密封所述光半導體元件搭載基板的製程， 其特徵在於， 解除所述減壓室內的減壓的時間點的所述光半導體元件搭載基板的溫度T2
是所述最外層密封薄膜呈現0.02~0.15 MPa拉伸強度及200~450%斷裂伸長率的溫度， 所述內層密封薄膜於所述溫度T2
呈現1.6以上的損耗正切(tan δ)。
本發明的密封光半導體元件的製造方法優選為密封薄膜由熱固化性矽樹脂構成。
本發明的密封光半導體元件的製造方法優選為顆粒從螢光體及填充劑中選擇。
本發明的密封光半導體元件的製造方法優選為密封薄膜具有10 μm以上且300 μm以下的厚度。
本發明的密封光半導體元件的製造方法優選為溫度T2
為70℃以上且180℃以下。
本發明的密封光半導體元件的製造方法優選為光半導體元件間的最小距離比密封薄膜的合計厚度長。
本發明的密封光半導體元件的製造方法優選為光半導體元件的高度T與光半導體元件間的距離L之間的縱橫比(T/L)最大為3以下。 發明效果
本發明的密封光半導體元件的製造方法的特徵在於內層密封薄膜具有不易擴展的物理特性的情況下，亦能夠以高可靠性製造密封光半導體元件。
以下，詳細說明本發明的實施方式。本發明並不限定於以下實施方式，能夠於其主要內容的範圍內實施各種變形。 [密封光半導體元件的製造方法]
本發明的密封光半導體元件的製造方法包含以下製程： (1) 於減壓室內將包含內層密封薄膜及最外層密封薄膜的至少2種密封薄膜依次載置於搭載光半導體元件的光半導體元件搭載基板上，對所述減壓室內減壓的製程； (2) 對所述最外層密封薄膜加熱，使所述最外層密封薄膜的至少周邊部熱熔接於所述光半導體元件搭載基板的表面上的製程；以及 (3) 解除所述減壓室內的減壓，以所述最外層密封薄膜與內層密封薄膜密封所述光半導體元件搭載基板的製程， 其特徵在於， 解除所述減壓室內的減壓的時間點的所述光半導體元件搭載基板的溫度T2
是所述最外層密封薄膜呈現0.02~0.15 MPa拉伸強度及200~450%斷裂伸長率的溫度， 所述內層密封薄膜於所述溫度T2
呈現1.6以上的損耗正切(tan δ)。
根據本發明，配置於內層密封薄膜外側的最外層密封薄膜呈現出能夠於解除減壓室內的減壓的時間點的光半導體元件搭載基板的溫度T2下，沿光半導體元件的形狀覆蓋光半導體元件（以下亦可稱為「保形層壓」）的力學物性，因此能夠與內層密封薄膜一起以高可靠性覆蓋光半導體元件。此外，從於減壓下對最外層密封薄膜加熱而使最外層密封薄膜的周邊部熱熔接於光半導體元件搭載基板的表面上的製程開始，能夠以一連串的操作執行於最外層密封薄膜與光半導體元件搭載基板的被密封區域的表面之間形成氣密空間的製程、以及解除減壓並利用最外層密封薄膜密封光半導體元件搭載基板的製程，因此能夠簡便製造密封光半導體元件。以下，詳細說明各製程。
(1)於減壓室內將包含內層密封薄膜及最外層密封薄膜的至少2種密封薄膜依次載置於搭載光半導體元件的光半導體元件搭載基板上，對減壓室內減壓的製程，即於減壓室內將至少2種密封薄膜層壓於搭載密封對象（即光半導體元件）的光半導體元件搭載基板上後，對減壓室內減壓的製程。至少2種密封薄膜是至少1種內層密封薄膜與最外層密封薄膜，從光半導體元件搭載基板開始將內層密封薄膜、最外層密封薄膜依次層壓。這種密封薄膜於適合密封密封對象（即光半導體元件）的位置被載置於光半導體元件搭載基板上。
減壓室於內部具有對光半導體元件搭載基板及密封薄膜加熱的加熱單元。優選為減壓室於內部具有用於對光半導體元件搭載基板及密封薄膜加熱的熱板來作為加熱單元。這種減壓室例如可列舉真空層壓裝置。出於製程穩定方面的考慮，為了防止最外層密封薄膜的周邊部於減壓室內部減壓完成之前熱熔接於光半導體元件搭載基板上，優選為減壓室具有用於防止光半導體元件搭載基板與加熱單元於減壓室內部減壓完成前相接觸的機構。這種減壓室並無特別限定，例如可列舉具有頂桿升降機構的真空層壓機。此外，通過使用專用層壓夾具，還可使用隔膜型真空層壓機。例如，層壓夾具設計如下，其具有用彈簧等彈性體支撐光半導體元件搭載基板的結構，當隔膜橡膠膜位於穩定位置時，可將光半導體元件搭載基板與加熱單元分離，當有壓力施加於隔膜橡膠膜上時，可按壓層壓夾具擁有的彈性體，使光半導體元件搭載基板與加熱單元相接觸。此外，層壓夾具具有保護光半導體元件搭載基板及最外層密封薄膜的結構，用於避免當隔膜橡膠膜按壓層壓夾具時，隔膜橡膠膜與光半導體元件搭載基板及最外層密封薄膜直接接觸。
光半導體元件並無特別限定，例如可列舉發光二極體(LED)、半導體雷射、光電二極體、光電晶體管、固態成像、光耦合器用發光體及受光體，特別優選為發光二極體(LED)。
光半導體元件搭載基板是搭載或實裝光半導體元件的基板。這種基板優選為光透過率高或反射率高的材料。搭載光半導體元件的基板例如可列舉銀、金、銅等導電性金屬；鋁、鎳等非導電性金屬；PPA及LCP等混合有白色顏料的熱可塑性樹脂；環氧樹脂、BT樹脂、聚醯亞胺樹脂及矽樹脂等含有白色顏料的熱固化性樹脂；以及氧化鋁、氮化鋁等陶瓷。
密封薄膜用於密封密封對象（即光半導體元件），其將密封劑加工成薄膜形狀而成。本發明使用包含內層密封薄膜及最外層密封薄膜的至少2種密封薄膜來作為密封薄膜。除了內層密封薄膜與最外層密封薄膜之外，亦可包含其他密封薄膜來作為密封薄膜。
構成密封薄膜的密封劑可由熱可塑性材料或熱固化性材料構成。這種材料可以是有機聚合物或矽。有機聚合物可以是熱可塑性樹脂或熱固化性樹脂，例如可列舉聚烯烴樹脂、醋酸乙烯乙酯(EVA)樹脂、環氧樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、或者聚(乙烯基丁縮醛)樹脂。矽可列舉熱可塑性矽或熱固化性矽，例如可列舉熱熔矽或線狀矽（或「直鏈狀矽」）。矽亦可利用縮合反應、矽氫化反應、或自由基反應經過固化而得到。根據某實施方式，密封薄膜可由熱可塑性樹脂構成。根據其他的實施方式，密封薄膜可由熱固化性樹脂構成。根據其他的實施方式，密封薄膜還可由矽氫化反應固化性矽構成。密封薄膜例如可使用國際公開第2016/065016號公開的密封薄膜。這種密封薄膜可以Dow Corning Toray株式會社製的商品名LF-1200及LF-1201獲取。
內層密封薄膜亦可含有顆粒，此時的含量優選為於密封薄膜中為80質量%以上。通常內層密封薄膜含有95質量%以下的顆粒。另一方面，最外層密封薄膜亦可於密封薄膜中含有顆粒，但亦可不含。從控制密封光半導體元件的色度的觀點出發，最外層密封薄膜優選為透明。例如，優選為厚度1 mm最外層密封薄膜於波長450 nm下的光線透過率為90%以上。最外層密封薄膜含有顆粒時，其含量例如於密封薄膜中為40質量%以上，優選為50質量%以上，更優選為60質量%以上的量，通常為不足80質量%的量。
密封薄膜中含有的顆粒例如可列舉螢光體及填充劑。螢光體並無特別限定，例如可列舉廣泛應用於發光二極體(LED)的由氧化物類螢光體、氮氧化物類螢光體、氮化物類螢光體、硫化物類螢光體、氧硫化物類螢光體等構成的黃色、紅色、綠色、藍色發光螢光體。作為氧化物類螢光體，可列舉包含鈰離子之釔、鋁、石榴石類YAG類綠色~黃色發光螢光體、包含鈰離子之鋱、鋁、石榴石類TAG類黃色發光螢光體以及包含鈰及銪離子之矽酸鹽類綠色~黃色發光螢光體。作為氮氧化物類螢光體，可列舉包含銪離子之矽、鋁、氧、氮類塞隆類紅色~綠色發光螢光體。作為氮化物類螢光體，可列舉包含銪離子之鈣、鍶、鋁、矽、氮類之CASN類紅色發光螢光體。作為硫化物類螢光體，可列舉包含銅離子及鋁離子之ZnS類綠色發色螢光體。作為硫氧化物類螢光體，可列舉包含銪離子之Y2
O2
S類紅色發光螢光體。這些螢光體可使用1種或者2種以上的混合物。
螢光體的平均粒徑並無限定，通常為1 μm以上，優選為5 μm以上且50 μm以下，優選為20 μm以下的範圍內。平均粒徑例如可採用雷射繞射散射式粒度分佈測定法測定體積累積平均粒徑(D50
)來測定。
填充劑例如可列舉沉澱二氧化矽、濕式二氧化矽、烘製二氧化矽等增強性填充劑；用有機鹵矽烷、有機烷氧基矽烷、六有機二矽氮烷等有機矽化合物對這些填充劑進行疏水化處理後的填充劑；氧化鋁、燒成二氧化矽、氧化鈦、玻璃、石英、鋁矽酸、氧化鐵、氧化鋅、碳酸鈣、碳化矽、氮化矽、氮化硼等無機質增量填充劑；以及矽樹脂、環氧樹脂、氟樹脂等有機樹脂微粉末。
填充劑的平均粒徑並無限定，通常為1 μm以上，優選為5 μm以上且50 μm以下，優選為20 μm以下的範圍內。平均粒徑例如可採用雷射繞射散射式粒度分佈測定法測定體積累積平均粒徑(D50
)來測定。
密封薄膜可配混染料、顏料、阻燃劑、耐熱劑等來作為其他任意成分。
密封薄膜的厚度並無特別限定，例如為10 μm以上，優選為20 μm以上且300 μm以下，優選為200 μm以下。
最外層密封薄膜與內層密封薄膜的尺寸被適當設計成可覆蓋光半導體元件搭載基板的尺寸。通常最外層密封薄膜具有比內層密封薄膜更大的尺寸，以便能夠與內層密封薄膜一起覆蓋光半導體元件搭載基板。
光半導體元件搭載基板中，可實裝1個光半導體元件，亦可實裝2個以上的多個光半導體元件。優選為光半導體元件搭載基板搭載多個光半導體元件。光半導體元件搭載基板搭載多個光半導體元件時，為利用密封薄膜沿光半導體元件的形狀進行覆蓋，即確保形成保形層壓，優選為光半導體元件間的最小距離比密封薄膜的最外層密封薄膜的厚度更長。因此光半導體元件間的最小距離通常為20 μm以上。此外，光半導體元件間的最大距離並無特別限定，通常比密封薄膜的最外層密封薄膜的2倍更短。因此光半導體元件間的最大距離通常為0.6 mm以下，優選為0.4以下。此外，為確保形成保形層壓，可將光半導體元件頂面至光半導體元件搭載基板表面的距離，即光半導體元件的高度T與光半導體元件間的距離L之間的縱橫比(T/L)設計成優選為最大3以下，更優選為最大2.5以下，進一步優選為最大2以下。
減壓室內的減壓可利用過去眾所周知的減壓單元執行，例如可通過使與減壓室內部連接的真空泵運行來執行。通常將減壓室內的氣壓減壓至300 Pa以下，優選為200 Pa以下或133 Pa以下。
(2)對最外層密封薄膜加熱，使最外層密封薄膜的至少周邊部熱熔接於光半導體元件搭載基板的表面上的製程，即將最外層密封薄膜加熱至溫度T1
以上，使最外層密封薄膜柔軟而彎曲，從而使最外層密封薄膜與光半導體元件搭載基板相接觸，使最外層密封薄膜的至少周邊部熱熔接於光半導體元件搭載基板的被密封區域的周邊部，於最外層密封薄膜與光半導體元件搭載基板的被密封區域的表面之間形成氣密空間的製程。利用該製程可對最外層密封薄膜賦予用於保形層壓的適當柔軟性，並將最外層密封薄膜與光半導體元件搭載基板的被密封區域的表面之間的空間密閉（亦稱為「密封」），形成氣密狀態。此外，亦可對內層密封薄膜賦予用於保形層壓的適當柔軟性。
最外層密封薄膜及內層密封薄膜的加熱利用減壓室擁有的加熱單元來執行。例如可利用減壓室內擁有的熱板作為加熱單元。通常通過對光半導體元件搭載基板加熱，來對最外層密封薄膜及內層密封薄膜加熱。例如，利用熱板作為加熱單元時，通過使光半導體元件搭載基板與熱板相接觸，使熱量從光半導體元件搭載基板傳導至最外層密封薄膜及內層密封薄膜上，對最外層密封薄膜及內層密封薄膜加熱。
該製程中，最外層密封薄膜及內層密封薄膜被保持於溫度T1
以上且溫度T2
以下的溫度。溫度T1
只要不是於減壓室減壓中發生薄膜熱熔接而無法使被密封區域形成氣密（空氣受阻而殘留）的高溫，則並無特別限定，最高為60℃。此外，密封薄膜通常以1分鐘以上且10分鐘以下之間被保持於T1
以上且T2
以下的溫度。這是因為保持超過10分鐘後，密封薄膜的固化加劇，容易引起層壓不良的緣故。
對最外層密封薄膜加熱，使最外層密封薄膜的至少周邊部熱熔接於光半導體元件搭載基板上的製程，可於上述(1)製程完成後執行，亦可於上述(1)製程完成前於上述(1)製程執行過程中執行。即，將減壓室內的減壓減壓至指定範圍前，可開始對最外層密封薄膜加熱至溫度T1
以上。從製程穩定性的觀點出發，優選為(2)製程於上述(1)製程減壓室內減壓完成後執行。
(3)解除減壓室內的減壓，以最外層密封薄膜與內層密封薄膜密封光半導體元件搭載基板的製程，即解除減壓室內的減壓，利用最外層密封薄膜與光半導體元件搭載基板的被密封區域的表面之間的氣密空間與外氣的氣壓差，使最外層密封薄膜壓接於光半導體元件搭載基板上，層壓光半導體元件搭載基板的製程。該製程中，通過使最外層密封薄膜壓接於光半導體元件搭載基板上，亦將配置於光半導體元件搭載基板與最外層密封薄膜之間的內層密封薄膜壓接於光半導體元件搭載基板上，形成覆蓋。
「解除減壓室內的減壓」的含義是通常將減壓室釋放於大氣中，使減壓室內的減壓恢復至大氣壓。無需立即恢復至大氣壓，可於使密封薄膜壓接於光半導體元件搭載基板上且能夠對光半導體元件搭載基板進行保形層壓的範圍內，逐漸解除減壓。通常以10 kPa/秒的速度將減壓室內的減壓恢復至大氣壓，優選為50 kPa/秒的速度或100 kPa/秒的速度。這是因為如果從減壓至大氣壓的速度過慢，則可能發生氣密洩漏，導致層壓不充分的緣故。
解除減壓室內的減壓的時間點的光半導體元件搭載基板的溫度T2
被設定成最外層密封薄膜具有適於光半導體元件上形成保形層壓的物理特性的溫度。具體而言，是最外層密封薄膜呈現0.02~0.15 MPa拉伸強度及200~450%斷裂伸長率的溫度。優選為T2
是最外層密封薄膜呈現0.03 MPa以上拉伸強度的溫度。此外，優選為T2
是最外層密封薄膜呈現250%以上斷裂伸長率的溫度。優選為T2
是最外層密封薄膜呈現400%以下斷裂伸長率的溫度。最外層密封薄膜的拉伸強度及斷裂伸長率於實施本發明前預先利用該技術領域的常用方法來測定。例如可使用TA Instruments公司製RSA-G2動態黏彈性測定機進行測定。最外層密封薄膜於溫度T2
呈現上述物理特性後，能夠以高可靠性密封搭載於基板上的光半導體元件。
內層密封薄膜於溫度T2
下呈現1.6以上的損耗正切(tan δ)。優選為內層密封薄膜於溫度T2
下呈現1.7以上的損耗正切(tan δ)。內層密封薄膜的損耗正切(tan δ)可預先使用黏彈性測定裝置（例如，Reometric Scientific公司製ARES黏彈性測定裝置）進行測定。這是因為內層密封薄膜於溫度T2
下呈現1.6以上損耗正切(tan δ)後，層壓充分，且不會產生空隙及裂紋的緣故。
解除減壓室內的減壓的時間點的光半導體元件搭載基板的溫度T2
只要滿足上述條件，則並無特別限定，例如為70℃以上，優選為90℃以上，且為180℃以下，優選為150℃以下。
以下使用附圖更加詳細地說明本專利發明的特定實施方式。
圖1是表示使用具有頂桿升降機構的真空層壓機10作為減壓室來實施的本發明所述製造方法其中一例的示意剖面圖。
圖1 (a)表示該實施方式的本發明的製程(1)。該製程(1)中，將內層密封薄膜3及最外層密封薄膜4依次載置於搭載光半導體元件2的光半導體元件搭載基板1上。此外，光半導體元件搭載基板1配置於可利用頂桿13升降的中板12上。真空層壓機10的內部經由開口14與減壓單元（未圖示）連接，利用減壓單元的功能對真空層壓機10的內部減壓。此處，於製程(1)的開始時間點，利用頂桿13使中板12離開熱板11來設置，可防止內層密封薄膜3及最外層密封薄膜4於真空層壓機10內部的減壓充分進行前被熱板11加熱至溫度T1
以上。因此可確保製程的穩定性。
圖1 (b)表示該實施方式的本發明的製程(2)。該製程(2)中，使頂桿13下降，移動至使中板12與熱板11相接觸。其結果，熱板11發出的熱量經由光半導體元件搭載基板1傳導至內層密封薄膜3及最外層密封薄膜4上，內層密封薄膜3及最外層密封薄膜4被加熱至比溫度T1
高的溫度。對最外層密封薄膜4加熱後，最外層密封薄膜4變柔軟而變形，至少最外層密封薄膜4的周邊部20與光半導體元件搭載基板1的表面相接觸，使周邊部20熱熔接於半導體元件搭載基板1的表面上。此時，於最外層密封薄膜4或內層密封薄膜3與光半導體元件搭載基板1的被密封區域的表面之間形成氣密空間21。
圖1 (c)表示該實施方式的本發明的製程(3)。該製程(3)中，於光半導體元件搭載基板1的溫度達到T2
的時間點，經由開口14解除真空層壓機10內部的減壓，利用外氣與氣密空間21（圖1(c)中未圖示）間的氣壓差使最外層密封薄膜4及內層密封薄膜3壓接於光半導體元件搭載基板1上，將光半導體元件2密封。其結果，得到密封光半導體元件30。製程(3)中，於光半導體元件搭載基板1的溫度達到最外層密封薄膜具有適於光半導體元件上形成保形層壓的物理特性的溫度即溫度T2
的時間點，解除真空層壓機10內部的減壓，從而能夠利用內層密封薄膜3及最外層密封薄膜4以高可靠性沿光半導體元件2的形狀形成覆蓋。
圖2是使用隔膜型真空層壓機40及層壓夾具50作為減壓室來實施的本發明所述製造方法其中一例的示意剖面圖。
圖2 (a)表示該實施方式的本發明的製程(1)。隔膜型真空層壓機40的內部經由隔膜橡膠膜41被劃分成上室42與下室43，上室42與下室43的內部經由各自的開口15及16與減壓單元（均未圖示）連接，利用減壓單元的功能對上室42與下室43的內部減壓。另外，上室42的開口15還可與加壓單元連接。該圖中，於下室43內將內層密封薄膜3及最外層密封薄膜4依次載置於搭載光半導體元件2的光半導體元件搭載基板1上。而且，光半導體元件搭載基板1配置於專用的層壓夾具50的內部。該層壓夾具50具有彈簧51，利用彈簧51使層壓夾具50離開熱板11來設置，可防止內層密封薄膜3及最外層密封薄膜4於下室43的減壓充分進行前被熱板11加熱至溫度T1
以上。因此可確保製程的穩定性。
圖2 (b)表示該實施方式的本發明的製程(2)。該製程(2)中，經由開口15解除上室42的減壓。如此，利用上室42與下室43（圖2 (b)中未圖示）間的減壓差使隔膜橡膠膜41變形以擠壓下室43，彈簧51被擠壓，使層壓夾具50與熱板11相接觸。其結果，熱板11發出的熱量經由光半導體元件搭載基板1傳導至內層密封薄膜3及最外層密封薄膜4上，內層密封薄膜3及最外層密封薄膜4被加熱至T1
以上的溫度。對最外層密封薄膜4加熱至溫度T1
以上後，最外層密封薄膜4變柔軟，最外層密封薄膜4的周邊部20與光半導體元件搭載基板1的表面相接觸。其結果，使周邊部20熱熔接於半導體元件搭載基板1的表面上，於最外層密封薄膜4或內層密封薄膜3與光半導體元件搭載基板1的被密封區域的表面之間形成氣密空間21。該實施方式中，利用層壓夾具50的上框52的結構使隔膜橡膠膜41擠壓下室43時，亦能夠防止利用隔膜橡膠膜41使最外層密封薄膜4擠壓半導體元件搭載基板1，其結果，可確保形成氣密空間21。
圖2 (c)表示該實施方式的本發明的製程(3)。該製程(3)中，於光半導體元件搭載基板1的溫度達到T2
的時間點，經由開口16解除下室43內部的減壓，利用外氣與氣密空間21（圖2 (c)中未圖示）間的氣壓差使最外層密封薄膜4及內層密封薄膜3壓接於光半導體元件搭載基板1上，將光半導體元件2密封。其結果，得到密封光半導體元件30。製程(3)中，於光半導體元件搭載基板1的溫度達到密封薄膜3呈現適於光半導體元件2上形成保形層壓的物理特性的溫度即溫度T2
的時間點，解除下室43內部的減壓，從而能夠利用內層密封薄膜3及最外層密封薄膜4以高可靠性沿光半導體元件2的形狀形成覆蓋。 實施例
藉由實施例及比較例更加詳細地說明本發明的密封光半導體元件的製造方法。 但是本發明並不限定於以下實施例的記載。 密封薄膜
對熱固化性矽組合物（Dow Corning Toray株式會社製，商品名LF-1200）以85質量%的量混合YAG類黃色發光螢光體顆粒（Intematix公司製，商品名NYAG4454-S，平均粒徑8 μm），調製出厚度100 μm的密封薄膜D（含有螢光體顆粒85質量%）。
對熱固化性矽組合物（Dow Corning Toray株式會社製，商品名LF-1201）以85質量%的量混合YAG類黃色發光螢光體顆粒（Intematix公司製，商品名NYAG4454-S，平均粒徑8 μm），調製出厚度100 μm的密封薄膜C（含有螢光體顆粒85質量%）。
使用熱固化性矽組合物（Dow Corning Toray株式會社製，商品名LF-1200），調製出厚度100 μm的透明的最外層密封薄膜A。另外，該最外層密封薄膜A的厚度1 mm、波長450 nm下的光線透過率為100%。
使用熱固化性矽組合物（Dow Corning Toray株式會社製，商品名LF-1201），調製出厚度100 μm的透明的最外層密封薄膜B。另外，該最外層密封薄膜B的厚度1 mm、波長450 nm下的光線透過率為100%。
使用TA Instruments公司製的RSA-G2動態黏彈性測定機對最外層密封薄膜於60℃、80℃、100℃、120℃及/或140℃下的拉伸強度及斷裂伸長率進行了測定。調製出長度10 mm、寬度25 mm尺寸的測定樣品，將拉伸速度設為10 mm/分鐘，進行了測定。結果如下表1所示。
使用TA Instruments公司製的RSA-G2動態黏彈性測定機對內層密封薄膜的損耗正切進行了測定。從25℃至200℃以25℃/分鐘的升溫速度、8 mm平行板、間隙：0.5~1.5 mm、形變：0.2%、振動頻率：1.0 Hz進行測定，求出各目標溫度100℃、110℃、120℃、130℃及/或140℃下的損耗正切(tan δ)。 光半導體元件搭載基板
作為光半導體元件搭載基板，使用於玻璃基板上以縱向10個、橫向10個的方式配置縱深1 mm、寬度1 mm、高度0.15 mm的直方體狀光半導體元件而得到的光半導體元件搭載基板。光半導體元件間的距離L平均為0.15 mm，光半導體元件的高度T與光半導體元件間的距離L之間的縱橫比(T/L)為1。 實施例1~2及比較例1~8
使用得到的內層密封薄膜A及B以及最外層密封薄膜對上述半導體元件搭載基板進行了真空層壓。使用與真空泵連接的具有頂桿升降機構的真空層壓機（Nisshinbo Mechatronics Inc.製，商品名PVL-050帶頂桿機構）作為減壓室。首先，於配置於真空層壓機內離開熱板的位置的可利用頂桿升降機構進行升降的中板上設置光半導體元件搭載基板，於該光半導體元件搭載基板上載置內層密封薄膜A或B，再於該內層密封薄膜A或B上載置最外層密封薄膜。接著，驅動真空泵，使真空層壓機內減壓至133 Pa。然後，使中板下降，使其與從100℃加熱至180℃的熱板相接觸。最後，對密封薄膜加熱3~7分鐘，於光半導體元件搭載基板的溫度達到指定溫度T2
的時間點用10秒鐘將減壓恢復至大氣壓，得到密封光半導體元件。
肉眼觀察得到的密封半導體元件，確認有無產生空隙及/或裂紋。結果如下表1所示。
[表1] 
根據表1可確認利用實施例1~2的製造方法製造的密封光半導體元件沒有產生空隙及/或裂紋，且利用密封薄膜沿光半導體元件的形狀形成了覆蓋。 產業上之可利用性
本發明的密封光半導體元件的製造方法可作為發光二極體(LED)、半導體雷射、光電二極體、光電晶體管、固態成像、光耦合器用發光體及受光體等半導體元件的密封方法發揮作用。
1‧‧‧光半導體元件搭載基板2‧‧‧光半導體元件3‧‧‧內層密封薄膜4‧‧‧最外層密封薄膜10‧‧‧真空層壓機11‧‧‧熱板12‧‧‧中板13‧‧‧頂桿14~16‧‧‧開口20‧‧‧密封薄膜的周邊部21‧‧‧氣密空間30‧‧‧密封光半導體元件40‧‧‧隔膜型真空層壓機41‧‧‧隔膜橡膠膜42‧‧‧上室43‧‧‧下室50‧‧‧層壓夾具51‧‧‧彈簧52‧‧‧上框
［圖1］是表示使用具有頂桿升降機構的真空層壓機來實施的本發明所述方法其中一例的示意剖面圖。 ［圖2］是表示使用隔膜型真空層壓機及層壓夾具來實施的本發明所述方法其中一例的示意剖面圖。
1‧‧‧光半導體元件搭載基板
2‧‧‧光半導體元件
3‧‧‧內層密封薄膜
4‧‧‧最外層密封薄膜
10‧‧‧真空層壓機
11‧‧‧熱板
12‧‧‧中板
13‧‧‧頂桿
14‧‧‧開口
20‧‧‧密封薄膜的周邊部
21‧‧‧氣密空間
30‧‧‧密封光半導體元件
Claims (7)
- 一種密封光半導體元件的製造方法，其包含以下製程：於減壓室內將包含內層密封薄膜及最外層密封薄膜的至少2種密封薄膜依次載置於搭載光半導體元件的光半導體元件搭載基板上，對所述減壓室內減壓的製程；對所述最外層密封薄膜加熱，使所述最外層密封薄膜的至少周邊部熱熔接於所述光半導體元件搭載基板的表面上的製程；以及解除所述減壓室內的減壓，以所述最外層密封薄膜與內層密封薄膜密封所述光半導體元件搭載基板的製程，其特徵在於，解除所述減壓室內的減壓的時間點的所述光半導體元件搭載基板的溫度T2是所述最外層密封薄膜呈現0.02~0.15MPa拉伸強度及200~450%斷裂伸長率的溫度，且所述內層密封薄膜於所述溫度T2呈現1.6以上的損耗正切(tan δ)。
- 如申請專利範圍1所述的密封光半導體元件的製造方法，其中所述內層密封薄膜及所述最外層密封薄膜由熱固化性矽樹脂構成。
- 如申請專利範圍1或2所述的密封光半導體元件的製造方法，其中所述內層密封薄膜包含顆粒且所述顆粒從由螢光體及填充劑組成之群組中選擇。
- 如申請專利範圍1或2所述的密封光半導體元件的製造方法，其中，所述內層密封薄膜及所述最外層密封薄膜各者具有10μm以上且300μm以下的厚度。
- 如申請專利範圍1或2所述的密封光半導體元件的製造方法，其中，所述溫度T2為70℃以上且180℃以下。
- 如申請專利範圍1或2所述的密封光半導體元件的製造方法，其中，所述光半導體元件搭載基板中，所述光半導體元件間的最小距離比所述密封薄膜的合計厚度長。
- 如申請專利範圍1或2所述的密封光半導體元件的製造方法，其中，所述光半導體元件搭載基板中，所述光半導體元件的高度T與光半導體元件間的距離L之間的縱橫比(T/L)最大為3。
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