本発明は、光学半導体装置用パッケージとその製造方法、及び当該パッケージを使用した光学半導体装置に関する。

LED、フォトダイオード等の光学素子は、高効率であり、外部応力および環境的な影響に対する耐性が高いことから産業界において幅広く用いられている。さらに、光学素子は効率が高いことに加えて、寿命が長く、コンパクトであり、多くの異なる構造に構成することができ、比較的低い製造コストで製造することができる(特許文献1)。

例えば、一般的に半導体素子を搭載する基台の材質として、FR−4に代表される繊維強化材を有したエポキシ材を用いることが知られている。特に、大量の熱を発生する高出力の光学半導体装置において、高耐熱性であると同時に、長時間にわたって高反射率を保持する基台を用いることが重要である。

また、航空宇宙産業で使用される機器では、FR−4基板由来のノイズの影響により、機器の誤作動という問題が発生している。このため、低ノイズ性を有する基台を用いた光学半導体装置用パッケージ開発が重要視されている。

特表2011−521481号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、機械的安定性が高く、かつ高耐久性、低ノイズ性の光学半導体装置を実現するための光学半導体装置用パッケージとその製造方法、並びに当該パッケージを使用した光学半導体装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、光学半導体装置用パッケージであって、 繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた基台の上面に、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも2つの電気的接続部と、前記接続される光学半導体素子を囲繞するリフレクター構造とを有するものであることを特徴とする光学半導体装置用パッケージを提供する。

このような光学半導体装置用パッケージであれば、機械的安定性が高く、かつ高耐久性、低ノイズ性の光学半導体装置を実現できるものとなる。

また、前記繊維強化材は、ガラス繊維であることが好ましい。

繊維強化材がガラス繊維であれば、更に、良好な耐紫外線性および耐熱性を示す基台となり、繊維強化材と、シリコーン樹脂組成物との良好な接着も確保される。さらに、ガラス繊維は、安価で扱いやすい材料であるため、コスト面からも有利となる。

さらに、前記基台は、前記繊維強化材に前記シリコーン樹脂組成物を含浸させたプリプレグを少なくとも1層以上用いて硬化させたものであることが好ましい。

このように、プリプレグを1層あるいは2層以上積層することで、用途に応じて厚さを制御することができ、より機械的安定性に優れたものとなる。

また、前記シリコーン樹脂組成物は、縮合硬化型又は付加硬化型のシリコーン樹脂組成物とすることができる。

これにより、機械的特性、耐熱性、耐変色性に優れ、表面のタックの少ない光学半導体装置用パッケージを容易に得ることができる。

さらに、前記電気的接続部は、少なくとも1つの金属層からなるものとすることができる。

これにより、費用効果が高く、簡単な工程で形成することができる電気的接続部となる。

また、前記基台は、下面に下面金属被覆層を有するものであることが好ましく、さらに、少なくとも1つ以上のビアを有し、該ビアを介して基台上面の電気的接続部と下面金属被覆層が電気的に接続されているものであることが好ましい。

このような基台であれば、放熱性に優れるものとなり、また下面金属被覆層により他の基板との接続を実現できるものとなる。また、ビアによって、光学半導体装置用パッケージの設計上のオプションが増え、基台の上下面の間の省スペースな電気接続が達成可能になる。

また、前記リフレクター構造は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、及びシリコーン樹脂とエポキシ樹脂のハイブリット樹脂のいずれかで成型されたものとすることができる。

このような樹脂を用いることで、耐久性が高く高反射率性を有するリフレクター構造を容易に成型することができる。

さらに、前記基台は、25℃、1GHzにおける比誘電率が5.0以下であるものであることが好ましい。

このような基台であれば、より低ノイズ性を達成できるものとなる。

また、本発明では、光学半導体装置用パッケージを製造する方法であって、 繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた基台を作製する基台作製工程と、 該基台上面に、上面金属被覆層を形成する上面金属被覆層形成工程と、 該上面金属被覆層を、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも2つの電気的接続部に形成する電気的接続部形成工程と、 該電気的接続部を有する前記基台上に、トランスファー成型又は射出成型により前記接続される光学半導体素子を囲繞するようにリフレクター構造を成型するリフレクター構造成型工程とを有することを特徴とする光学半導体装置用パッケージの製造方法を提供する。

このような光学半導体装置用パッケージの製造方法であれば、低コストかつ容易に、機械的安定性が高く、高耐久性、低ノイズ性の光学半導体装置用パッケージを製造することができる。

さらに、前記電気的接続部形成工程後であって前記リフレクター構造成型工程の前に、前記基台の表面をプラズマ処理及び/又はUVオゾン処理する表面処理工程を有することが好ましい。

このような表面処理工程を有することで、リフレクター構造の接着強度を高めることができる。

また、本発明では、前記光学半導体装置用パッケージに光学半導体素子を搭載して製造された光学半導体装置を提供する。

このような光学半導体装置であれば、機械的安定性が高く、かつ高耐久性、低ノイズ性のものとなる。

以上説明したように、本発明の光学半導体装置用パッケージによれば、繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた基台を用いることで機械的安定性が高く、かつ高耐久性、低ノイズ性の光学半導体装置を実現できる。更に、リフレクター構造により初期光束及び初期反射率を維持することができる。また、ビアを設けることで高放熱性を付与することができ、高出力光学半導体装置の高密度の実装も可能となる。

本発明の光学半導体装置用パッケージの上面図である。

本発明の光学半導体装置用パッケージの概略断面図である。

基台中の繊維強化材の繊維層の繊維方向を示した概略上面図である。

リフレクター構造成型工程前の光学半導体装置用パッケージの上面図である。

リフレクター構造成型工程後の本発明の光学半導体装置用パッケージの上面図である。

リフレクター構造成型工程を説明する概略断面図である。

リフレクター構造成型工程後の本発明の光学半導体装置用パッケージを個片化する工程の概略図である。

本発明の光学半導体装置の概略断面図である。

本発明の光学半導体装置の他の態様の概略断面図である。

以下、本発明の光学半導体装置用パッケージについて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。前述のように、機械的安定性が高く、かつ高耐久性、低ノイズ性の光学半導体装置を与える光学半導体装置用パッケージが望まれていた。

本発明者らは、上記課題を達成するため鋭意検討を重ねた結果、繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた基台により機械的安定性、高耐久性、及び低ノイズ性が同時に達成され、更に、リフレクター構造を有することにより光学半導体素子の初期光束及び初期反射率を維持することができることを見出して、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、光学半導体装置用パッケージであって、繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた基台の上面に、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも2つの電気的接続部と、前記接続される光学半導体素子を囲繞するリフレクター構造とを有するものである。

〔基台〕 図1Aに、本発明の光学半導体装置用パッケージ10の上面図を示し、図1Bに、図1AにおけるAA線に沿った断面図を示す。基台1は、3層の繊維強化材2にシリコーン樹脂組成物5を含浸させ硬化させたものである。このように、従来のエポキシ基板(FR−4など)と比較し誘電率の低いシリコーン樹脂を主体とした基台とすることで、低ノイズ性を有するものとなる。また、耐熱性が高く長期環境試験(高温高湿試験等)において基台の黄変も無く、長時間にわたり高反射率を保持する光学半導体装置用パッケージとなる。その上、このような基台は可撓性に優れ、取り扱いが容易なものとなる。

高出力ダイオード(光出力が高く、したがって大量の廃熱も発生させるもの)の場合や、温度が上昇する環境(例:自動車のエンジン付近のヘッドライト)において光学半導体装置用パッケージを使用する場合には耐熱性に関して厳しい要件が求められている。本発明の光学半導体装置用パッケージであれば、これらの要求にも応えることができる。

特に、基台は、25℃、1GHzにおける比誘電率が5.0以下であるものであることが好ましい。このような比誘電率であればより低ノイズ性に優れるものとなる。

また、基台の上面形状は、長方形や、正方形とすることができ、平たい構造とすることが好ましい。基台の厚さはできる限り薄いことが好ましく、例えば自重で湾曲しない程度の十分な機械的安定性を有することが好ましい。基台1の厚さは、1mm以下、好ましくは0.6mm以下、特に好ましくは0.4mm以下である。

さらに、図2Bに示すように光学半導体装置用パッケージ10は、基台1が複数の光学半導体素子搭載部(光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも2つの電気的接続部3)を有するものとすることができ、大面積プリント基板の形をとることができる。また、光学半導体素子を取り付ける前または取付けた後に、光学半導体装置用パッケージを、より小さな個別のユニットに分けることもできる。

〔シリコーン樹脂組成物〕 シリコーン樹脂は、耐熱性が高く、高耐久性であり、誘電率も低いことにより低ノイズ性であるため、基台の構成材料として極めて適している。シリコーン樹脂組成物としては、特に制限されないが、硬化性のシリコーン樹脂組成物であって、付加硬化型や縮合硬化型のシリコーン樹脂組成物が望ましい。このようなシリコーン樹脂組成物であれば、従来の成型装置でも容易に成型可能であり、機械的特性に優れ、表面のタックが少ない基台を容易に得ることができる。ひいては、機械的特性、耐熱性、耐変色性に優れ、表面のタックが少ない光学半導体装置用パッケージを容易に得ることができる。

特に、特開2010−89493号公報に記載されているような室温で固体状であるシリコーン樹脂組成物を用いた場合、該シリコーン樹脂組成物を溶剤に溶解・分散させた状態で繊維強化材に含浸させ、該繊維強化材から前記溶剤を蒸発させて除去した後は、該組成物がAステージ状態であり固形となる。そのため、シリコーン樹脂組成物を繊維強化材に含浸させたプリプレグの保管がより容易となり、熱プレス機での成型をより容易に行うことができ、更に、光学半導体装置用パッケージの形状をより自由に成型できるという利点がある。また、この光学半導体装置用パッケージを用いて作製した本発明の光学半導体装置は、経時的な波長(色調)の変化、初期光束や反射率の変化が小さく長寿命となる。

また、本発明にかかるシリコーン樹脂組成物には無機質充填材を添加することができる。具体的にはアルミナ、シリカ、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素などが用いられる。これらの無機質充填材は単独でも、二種以上併用して用いても良い。

この無機質充填材の形状及び粒径は特に制限されるものではない。充填材の粒径は、通常、0.01〜50ミクロンとすることができ、好ましくは0.1〜20ミクロンである。

本発明にかかるシリコーン樹脂組成物においては、無機充填材の配合量は特に制限されるものではないが、一般的に樹脂成分合計100質量部に対し、1〜1000質量部添加することができ、5〜800質量部添加することが好ましい。

シリコーン樹脂組成物には無機質充填材の他に、1以上の添加物質を添加することができる。このような添加物質としては、例えば、拡散媒体、染料、フィルタ媒体、反射媒体、変換媒体の形をとることができ、例えば、発光染料、中空粒子、あるいは接着促進剤などが挙げられる。このような添加物質によって、特に、基台の光学挙動、すなわち基台が例えば反射性、透過性、あるいは吸収性を有するようにすることができる。このように1つまたは複数の添加物質を使用することによって、基台の設計上のオプションが増える。

〔繊維強化材〕 繊維強化材としては、炭素繊維、ガラス繊維、石英ガラス繊維、金属繊維などの無機繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維などの有機繊維、さらには炭化ケイ素繊維、炭化チタン繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維など、製品特性に応じていかなるものも使用することができる。好ましい繊維としてはガラス繊維、石英繊維、炭素繊維などである。中でも絶縁性の高いガラス繊維や石英ガラス繊維が特に好ましい。他の観点からは、繊維強化材としては、シリコーン樹脂組成物への良好な接着性と高い機械的負荷能力とを示す材料が特に好ましい。また、繊維強化材は、少なくともシリコーン樹脂組成物と同程度の耐熱性と、低い熱膨張係数とを有することが好ましい。

特に、繊維強化材がガラス繊維であれば、良好な耐紫外線性および耐熱性を示す基台となる。さらには、ガラス繊維を使用することによって、繊維強化材と、シリコーン樹脂組成物との良好な接着が確保される。また、ガラス繊維は、安価で扱いやすい材料である。

ここで、図1Cに基台中の繊維強化材2の繊維層の繊維2’,2’’の方向を模式的に示す。図1Cに示すように、繊維強化材2は、3つ以上の繊維層を備えていることが好ましく、4つの繊維層を備えていることがより好ましい。また、繊維強化材2の各層の繊維2’,2’’は基台1の主面に平行な方向に沿って延びていることが好ましい。通常、繊維強化材の1つの繊維層の中では、複数の繊維が実質的に平行な向きに向いており、繊維方向がそろっている。電気絶縁性の基台が複数層からなる繊維強化材を備えている場合、それぞれの繊維層の繊維方向は互いに対して90°回転していることが好ましい。基台の繊維強化材がこのような多層構造であれば、より機械的安定性の高い基台となる。ここで、「回転している」とは、基台1の上面及び/又は下面に垂直な軸線を中心として個々の層中の繊維の向きが互いに90°回転していることをいう(図1C)。

繊維強化材の形態としては、特に制限されないが、長繊維フィラメントを一定方向に引きそろえたロービング、クロス、不織布などのシート状のもの、更にはチョップストランドマットなど、積層体を形成することができるものが好ましい。

また、繊維強化材はシリコーン樹脂により完全に囲まれたものとすることができる。このように、基台の外面がシリコーン樹脂であれば、基台に電気的接続部や下面金属被覆層を付着させるステップを単純化することができる。また、繊維強化材はシリコーン樹脂により保護されており金属または金属イオンが繊維に達しないため、例えば金属イオンが繊維に沿って移動することを防ぐことができる。

〔電気的接続部、下面金属被覆層〕 本発明の光学半導体装置用パッケージ10は、基台1の上面に、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも2つの電気的接続部3を有する(図1B)。それぞれの電気的接続部は、金ワイヤー等を介して光学半導体素子に接続するように設計されるか、又はフリップチップ実装方式で光学半導体素子に接続するように設計されることができる。

基台は、更に下面に下面金属被覆層4を有するものであることが好ましい(図1B)。下面金属被覆層は、本発明の光学半導体装置用パッケージを搭載する外部接続部とも例えばはんだ付け、又は接着結合により電気的に接続できるように構成することができるものであることが好ましい。

電気的接続部や下面金属被覆層は、金属または金属合金を使用して形成することができる。このような金属または金属合金としては、特に制限されないが、銅、ニッケル、金、パラジウム、銀、又はこれらの合金が例示される。また、電気的接続部や下面金属被覆層は透明な導電性材料(例えば無機質充填材(透明導電性酸化物(略してTCO)としても知られている))から形成することも可能である。

また、電気的接続部及び下面金属被覆層は、少なくとも1つの金属層からなるものとすることができ、また複数の異なる金属または金属合金の複数の層から構成することもできる。例えば、電気的接続部中で基台に最も近い位置にある第1の金属層は、銅層とすることが好ましい。第一の金属層の厚さは、好ましくは30以上150μm未満、30以上80μm未満、特に好ましくは30以上50μm未満である。更に第一の金属層上に、ニッケル、パラジウム、金、銀のうちの少なくとも1つの第二の金属層を形成することができる。これらの層の厚さは、25μm未満が好ましく、5μm未満が特に好ましく、2μm未満が最も好ましい。特にニッケル−金の層を銅層上に形成する場合は500nm未満であることが好ましい。このような第二の金属層は、費用効果が高く、簡単な工程で形成することができ、さらには効果的に構造化することができる。

このような電気的接続部と下面金属被覆層は、特に制限されないが、印刷法、ディップ法、蒸着、スパッタリングによって、あるいは電気めっき法によって形成することができる。これら電気的接続部及び下面金属被覆層と基台との良好な接着を確保するために、基台の表面は粗面化されていることが好ましい。

また、電気的接続部と下面金属被覆層は、光学半導体素子又は外部接続部とそれぞれはんだ付けによって接続できるように構成されていることが好ましい。この場合、本発明の光学半導体装置用パッケージは、はんだ付け工程時に生じる熱応力に耐えるものであることが好ましい。このような光学半導体装置用パッケージであれば、例えば光学半導体素子や外部接続部との接続を歩留まり良く達成することが可能になる。この際、下面金属被覆層は、外部接続部に接続させる上で互いに電気的に絶縁されている領域が形成されることが好ましい。また、電気的接続部や下面金属被覆層は、基台の表面の大部分(例えば50%以上)を覆っていることが好ましい。金属は一般的に高い熱伝導性を示すため、電気的接続部や下面金属被覆層を大きな領域に形成することによって、外部への高い熱伝導性を示す基台を形成することができる。

また、基台1は、さらに、少なくとも1つ以上のビア7を有し、該ビア7を介して基台1上面の電気的接続部3と下面金属被覆層4が電気的に接続することができることが好ましい(図1B)。図1Bにおいては、下面金属被覆層4は、下面金属被覆層4aと下面金属被覆層4bに分かれており、下面金属被覆層4bは下面金属被覆層4aよりも大きく、ビア数も多い。これにより、光学半導体素子から発生する熱を効率的に拡散させることができる。ビアは、例えばトンネル状の穴とすることができる。このビアは、例えば、穴あけ、レーザ穴あけ、または打ち抜きによって形成することができる。ビアの内面を金属被覆すること又は導電性材料で満たすことで、電気的接続部と下面金属被覆層の電気的接続を形成することができる。ビアによって、光学半導体装置用パッケージの設計上のオプションが増え、基台の上面および下面の間の省スペースな電気接続が達成可能になる。

〔リフレクター構造〕 本発明の光学半導体装置用パッケージは、基台1の上面に接続される光学半導体素子を囲繞するリフレクター構造6を有する(図1B)。また、目的に応じて基台の下面にも樹脂成形構造を設けることも可能である。なお、本発明でリフレクター構造とは、光学半導体素子を囲繞し、光学半導体素子からの光を反射する構造であれば特に制限されず、光学半導体素子を収納するくぼみ又は凹構造とすることができる。基台の表面に樹脂によるリフレクター構造を形成することで、より耐久性が向上した高機能の光学半導体装置用パッケージを作ることができる。

また、リフレクター構造は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、及びシリコーン樹脂とエポキシ樹脂のハイブリット樹脂のいずれかで成型されたものとすることができる。

このような樹脂としては、特に制限されないが、熱硬化性シリコーン樹脂組成物、トリアジン誘導体エポキシ樹脂、酸無水物、硬化促進剤、及び無機質充填剤からなる熱硬化性エポキシ樹脂組成物、又は熱硬化性のシリコーン樹脂とエポキシ樹脂からなるハイブリッド樹脂(混成樹脂)組成物などが耐熱性や耐久性の観点から好ましく用いられる。なお、成型樹脂の選定は、最終的な光学半導体装置の使用用途に合わせて行うことが望ましい。

上記熱硬化性シリコーン樹脂の一例としては下記平均組成式(1)で表される縮合硬化型熱硬化性シリコーン樹脂組成物などが代表的なものである。このほかに付加硬化型シリコーン樹脂組成物も使用可能である。 R¹_aSi(OR²)_b(OH)_cO_{(4−a−b−c)/2} (1) (式中、R¹は同一又は異種の炭素数1〜20の有機基、R²は同一又は異種の炭素数1〜4の有機基を示し、0.8≦a≦1.5、0≦b≦0.3、0.001≦c≦0.5、0.801≦a+b+c<2を満たす数である。)

エポキシ樹脂組成物としてはトリアジン誘導体エポキシ樹脂、1,3,5−トリアジン核誘導体エポキシ樹脂である熱硬化性エポキシ樹脂組成物が耐熱性、耐光性などから望ましいものである。エポキシ樹脂としてはトリアジン誘導体、硬化剤として酸無水物に限ったものではなく、従来から公知のエポキシ樹脂やアミン、フェノール硬化剤なども適宜使用してもよい。

また、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂のハイブリット樹脂としては、前記エポキシ樹脂と前記シリコーン樹脂からなる共重合体などが挙げられる。

上記シリコーン樹脂やエポキシ樹脂の組成物には、無機充填材を配合することができる。配合される無機充填材としては、通常シリコーン樹脂組成物やエポキシ樹脂組成物等に配合されるものを使用することができる。例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ等のシリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、ガラス繊維、ウォラステナイトなどの繊維状充填材、三酸化アンチモン等が挙げられる。これら無機充填材の平均粒径や形状は特に限定されない。

本発明で使用する樹脂組成物には、二酸化チタンも配合することができる。二酸化チタンは、白色着色材として、白色度を高め、光の反射効率を向上させるために配合するものであり、この二酸化チタンの単位格子はルチル型、アナタース型のどちらでも構わない。また、平均粒径や形状も限定されない。上記二酸化チタンは、樹脂や無機充填材との相溶性、分散性を高めるため、AlやSiなどの含水酸化物等で予め表面処理することができる。

二酸化チタンの充填量は、組成物全体の2〜30質量%、特に5〜10質量%が好ましい。2質量%未満では十分な白色度が得られない場合があり、30質量%を超えると未充填やボイド等の成型性が低下する場合がある。

前記光学半導体装置用パッケージは、樹脂成型工程(トランスファー成型もしくは射出成型)によってリフレクター構造が形成され、更に樹脂成型後にダイシング工程を経て、個片化された光学半導体装置用パッケージが製造される。

〔光学半導体装置用パッケージの製造方法〕 本発明の光学半導体装置用パッケージの製造方法は、繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた基台を作製する基台作製工程と、 該基台上面に、上面金属被覆層を形成する上面金属被覆層形成工程と、 該上面金属被覆層を、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも2つの電気的接続部に形成する電気的接続部形成工程と、 該電気的接続部を有する前記基台上に、トランスファー成型又は射出成型により前記接続される光学半導体素子を囲繞するようにリフレクター構造を成型するリフレクター構造成型工程とを有する。

・基台作製工程 基台作製工程では、繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させて基台を作製する。基台の製造は溶剤法とホットメルト法のいずれの方法でも実施できる。溶剤法による場合はシリコーン樹脂組成物を有機溶剤に溶解した樹脂ワニスを調製し、この樹脂ワニスを前述した繊維強化材に含浸させ、加熱により脱溶媒してプリプレグを製造する。プリプレグなどの基板の厚みは使用する補強用繊維などの厚みによって決まり、基板を厚くしたい場合は補強用繊維を多く積層する。

より具体的には、シリコーン樹脂組成物の溶液または分散液に、ガラスクロスを含浸させ、好ましくは50〜150℃、より好ましくは60〜120℃の乾燥炉中で溶剤を除去することにより、シリコーンプリプレグを得ることができる。

また、ホットメルト法による場合は、固形のシリコーン樹脂組成物を加熱して溶かし繊維強化材に含浸させることでプリプレグを製造する。

ここで基台は、繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させたプリプレグを少なくとも1層以上用いて硬化させたものであることが好ましい。この際、絶縁層の厚みに応じた枚数のプリプレグを重ね、加圧加熱して基台とすることができる。

・上面金属被覆層形成工程 上面金属被覆層形成工程では、上記で作製した基台上面に、上面金属被覆層を形成する。上面金属被覆層は、特に制限されず印刷法、ディップ法、蒸着、スパッタリングにより形成することができる。また、この際に下面金属被覆層を同時に形成することもできる。

その他、基台に金属箔を重ねて、5〜50MPaの圧力、70〜180℃の温度の範囲で真空プレス機等を用いて加圧加熱することによっても、基台上に上面金属被覆層、又は上面金属被覆層及び下面金属被覆層を有する金属張積層板を製造することができる。この場合の金属箔としては特に限定されないが、銅、ニッケル、金、パラジウム、または銀などを用いることができ、電気的、経済的な面から銅箔が好ましく用いられる。

・電気的接続部形成工程 電気的接続部形成工程では、この上面金属被覆層を、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも2つの電気的接続部に形成する。例えば、上面金属被覆層をサブトラクト法や穴あけ加工などの通常用いられる方法により加工することで電気的接続部を有する基台(印刷配線板)を得ることができる。

・表面処理工程 さらに、電気的接続部形成工程後であってリフレクター構造成型工程の前に、前記基台の表面をプラズマ処理及び/又はUVオゾン処理する表面処理工程を有することが好ましい。これにより、成型される材料(特にシリコーン樹脂組成物)と基台との接着強度を向上させることができる。

・リフレクター構造成型工程 リフレクター構造成型工程では、電気的接続部を有する前記基台上に、トランスファー成型又は射出成型により前記接続される光学半導体素子を囲繞するようにリフレクター構造を成型する。図2は、基台表面へのリフレクター構造成型工程を説明する図である。図2Aはリフレクター構造成型工程前の基台であり、図2Bはリフレクター構造成型工程後の基台である。図2Cに示す通り、電気的接続部3への樹脂バリを防ぐために、上下金型11により電気的接続部をクランプさせ、リフレクター構造6を樹脂成型するトランスファーモールドが望ましい。

図3に示す通り、リフレクター構造成型工程後、ダイシングによるカット工程を行うことができる。これにより、個片化された半導体装置用パッケージ10が製造される。なお、本発明では半導体装置用パッケージ10はこのように個片化され一の半導体素子搭載部を有することもできるし、また個片化されず複数の搭載部を有するものとすることもできる。

〔光学半導体装置〕 本発明の光学半導体装置は、光学半導体装置用パッケージに光学半導体素子を搭載して製造されたものである。このような光学半導体装置であれば、機械的安定性が高く、かつ高耐久性、低ノイズ性のものとなる。

図4に、本発明の光学半導体装置の例を示す。図4では、光学半導体素子12a,12bの搭載部の下にビア7を配置しチップから発生する熱を逃がす構造としている。図4Aに示すのはフェイスアップ型チップ12a(光学半導体素子)をワイヤー14で接続しインナー材13で封止した光学半導体装置15であり、図4Bに示すのはフリップチップ型チップ12b(光学半導体素子)を実装しインナー材13で封止した光学半導体装置15である。

この光学半導体装置は、例えば高耐久性や低ノイズ性が要求されている航空宇宙産業機器や自動車産業機器の投影を目的とする照明装置や機器の存在を外部に知らせる標識灯として使用する事ができる。さらに一般家庭における室内用照明や液晶のバックライトにおいても使用することができる。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例1〕 無機質充填材として酸化チタンを含むフェニル系シリコーン樹脂組成物(信越化学製:商品名KJR−5547)をガラス繊維に含浸させた1枚当り70μmのシートを3層積層し樹脂を硬化させて基台とした。この基台の上面と下面に75μmの銅層を熱圧着させる。そして、銅層の表面にNi/Pd/Auのメッキを施した金属被覆層を形成し、エッチング工程にて基台上面に2つの電気的接続部を形成させた。

前記基台の表面に対してプラズマ処理100W/30秒にて表面処理を実施し、その処理面に対してトランスファーモールドによりシリコーン樹脂組成物を用いて凹形状のリフレクター構造を成型した。このリフレクター内の光学半導体素子搭載部分にシリコーン系ダイボンド材(信越化学製:商品名632DA−1)をスタンピング塗布し、青色LEDチップ(Cree製TR350Mシリーズ)を搭載し、150℃4時間にて硬化させた。その後、直径30μmの金ワイヤーにて電気的接続部と青色LEDチップをワイヤーボンド接続した。

その後、リフレクター内に、黄色蛍光体とシリコーン樹脂組成物(信越化学製:商品名KJR−9022)を混練したインナー材を武蔵エンジニアリング製ディスペンサーにて塗布後、150℃4時間にて熱硬化させた。熱硬化後、ダイシング工程を経て、個片化し、本発明の光学半導体装置を得た。

〔比較例1・2〕 FR−4基板(比較例1)、AlN基板(比較例2)を基台として用いた以外は実施例1と同様にして、光学半導体装置を作製した。

その後、実施例1、比較例1〜2で作製した光学半導体装置に対して、85℃/85%の高温高湿通電試験を実施し、100h、500h、1,000h初期光束値の変動状況を確認した。その結果を表1に示す。初期光束を100%とすると実施例1の光学半導体装置は、セラミックであるAlN基板(比較例2)の光学半導体装置と同程度の光束を維持した。

さらに、実施例1、比較例1〜2で作製した光学半導体装置に対して、85℃/85%の高温高湿通電試験を実施し、100h、500h、1,000hの光学半導体装置の反射率の変動状況を確認した。その結果を表2に示す。初期反射率を100%とすると実施例1の光学半導体装置は、樹脂であるFR−4基板(比較例1)の光学半導体装置と同程度以上に反射率を維持できた。

更に、実施例1で用いた光学半導体装置用パッケージと比較例1で用いたFR−4基板の比誘電率を比較した。比誘電率は、トリプレートストリップライン共振器法により、ヒュ−レットパッカード社製のネットワークアナライザーHP−8722Cを用いて、室温25℃において、1GHzの比誘電率の測定を行った。結果を表3に示す。本発明の光学半導体装置用パッケージの比誘電率は3.2、従来のFR−4基板は5.2となった。これにより、本発明による光学半導体装置用パッケージを用いた光学半導体装置は、比誘電率が4割ほど低く、低ノイズ性を有することが分かった。

〔実施例2・3〕 リフレクター構造を成型する際に、トランスファー成型にてエポキシ樹脂(実施例2)又は、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂のハイブリット樹脂(実施例3)を用いたこと以外は実施例1と同様にして光学半導体装置を作製した。

実施例2〜3にて試作した光学半導体装置に対し、85℃/85%の高温高湿通電試験を実施し、100h、500h、1,000h初期光束値の変動状況を確認した。その結果を表4に示す。基台の耐久性が高いため、2種類とも大きな光束の低下がなく、良好であることが分かった。

さらに、実施例1〜3にて試作した光学半導体装置用パッケージは繊維強化剤を含むため機械的安定性の高いものであった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

1…基台、 2…繊維強化材、 2’,2’’…繊維、 3…電気的接続部、 4…下面金属被覆層、 5…シリコーン樹脂組成物、 6…リフレクター構造、 7…ビア、 10…光学半導体装置用パッケージ、 11…上下金型、 12a…フェイスアップ型チップ、 12b…フリップチップ型チップ、 13…インナー材、 14…ワイヤー、 15…光学半導体装置