紫外线发光元件、紫外线发光装置、半导体芯片和透镜的接合方法制造方法及图纸

本发明专利技术能够提高半导体芯片的主面通过非晶质氟树脂接合于透镜的入射面而成的紫外线发光元件的透镜与半导体芯片之间的粘接性能。紫外线发光元件(1)具有：半导体芯片(110)，其能发出紫外线；透镜(120)，其具有紫外线透射性；以及接合层(131)，其使入射面(121)和主面(110a)相接合。接合层(131)是非晶质氟树脂层。基于接合层(131)实现的主面(110a)与入射面(121)之间的粘接强度在按照EIAJ－ED－4703测得的剪切强度下为6N/mm

【技术实现步骤摘要】
紫外线发光元件、紫外线发光装置、半导体芯片和透镜的接合方法
本专利技术涉及紫外线发光元件、以及半导体芯片和透镜的接合方法。
技术介绍
以改善芯片状(日文：チップ状)的紫外线发光元件的光提取效率为目的，提出一种使透镜接合于作为主要的光提取面(形成有元件的基板的背面)的主面的方案(例如参照非专利文献1、专利文献1以及专利文献2)。在非专利文献1中，记载有使用了AlGaN系氮化物半导体的深紫外LED，且记载有使LED芯片的蓝宝石研磨面和透镜在室温下直接接合的内容。在专利文献1中，例如，记载有一种使用包括硅油和/或硅树脂的密封剂的薄层来将半球透镜直接安装于LED晶粒的方法。在专利文献1所记载的紫外线发光元件中，半球透镜的平面大于LED晶粒的主面，密封剂的薄层仅覆盖LED晶粒的主面。在专利文献2中，记载有使用非晶质氟树脂将透镜接合于作为紫外线发光元件的芯片的内容。具体而言，记载有进行接合以使透镜的底面与芯片的主面之间的剪切强度成为1.0N/mm2～5.0N/mm2。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2017－521872号公报专利文献2：日本特开2016－111085号公报非专利文献非专利文献1：第62次应用物理学会春季学术讲演会讲演预备稿集17-2552015年(讲演号14p-B1-5)
技术实现思路
专利技术要解决的问题在非专利文献1的接合方法中，量产性较低成为问题。在专利文献1和专利文献2所记载的方法中，粘接性不足成为问题。本专利技术的课题在于，提高使半导体芯片的主面借助非晶质氟树脂接合于透镜的入射面而成的紫外线发光元件的透镜与半导体芯片之间的粘接性能。用于解决问题的方案为了解决上述课题，本专利技术的第一技术方案的紫外线发光元件具有：半导体芯片，其能发出紫外线；透镜，其具有紫外线透射性；以及接合层，其具有紫外线透射性，该接合层使半导体芯片的主面和透镜的入射面相接合。接合层是非晶质氟树脂层，基于接合层实现的主面与入射面之间的粘接强度在按照EIAJ－ED－4703测得的剪切强度下为6N/mm2以上且40N/mm2以下。本专利技术的第二技术方案是半导体芯片和透镜的接合方法，其具有下述第一工序、第二工序、第三工序、第四工序以及第五工序。第一工序是如下这样的工序，即，在能发出紫外线的半导体芯片的主面形成包含热塑性的非晶质氟树脂和溶剂在内的密封材料的液层。第二工序是如下这样的工序，即，通过对第一工序后的液层进行加热，从而使溶剂自液层的表面均匀地蒸发，使液层成为在表面张力的作用下隆起的形状的树脂层。第三工序是如下这样的工序，即，通过对第二工序后的树脂层进行加热，从而使树脂层成为在表面张力的作用下隆起的形状的流动性树脂层。第四工序是如下这样的工序，即，一边加热半导体芯片，一边将透镜的平面按压于第三工序后的流动性树脂层之上。第五工序是如下这样的工序，即，在第四工序之后，通过停止对半导体芯片的加热并进行冷却，从而利用密封材料所含有的非晶质氟树脂在透镜的平面与半导体芯片的主面之间形成接合层。专利技术的效果对于第一技术方案的紫外线发光元件而言，透镜与半导体芯片之间的粘接性能较高。采用第二技术方案的半导体芯片和透镜的接合方法，通过抑制在由形成于透镜与半导体芯片之间的非晶质氟树脂形成的接合层出现气泡、褶皱，从而增加密合性而使基于分子间力的接合强度上升，因此能够期待提高基于非晶质氟树脂层实现的透镜与半导体芯片之间的粘接性能。附图说明图1是表示包括第一实施方式的紫外线发光元件的紫外线发光装置的剖视图。图2是表示构成第一实施方式的紫外线发光元件的半导体芯片的剖视图。图3是表示图2的半导体芯片安装于封装基板的状态的局部剖视图。图4是对图1的紫外线发光装置的制造方法即半导体芯片和透镜的接合方法的一个例子进行说明的图。图5是对图4所示的方法的详细情况进行说明的图。图6是表示第二实施方式的紫外线发光元件的剖视图。图7是对图6的紫外线发光装置的制造方法即半导体芯片和透镜的接合方法的一个例子进行说明的图。图8是对图6的紫外线发光装置的制造方法即半导体芯片和透镜的接合方法的一个例子进行说明的图。图9是表示第三实施方式的紫外线发光元件的剖视图。图10是表示第四实施方式的紫外线发光元件的剖视图。图11是表示第五实施方式的紫外线发光元件的剖视图。图12是表示包括第六实施方式的紫外线发光元件的紫外线发光装置的剖视图。图13是对图12的紫外线发光装置的制造方法即形成透镜覆盖层的方法进行说明的图。图14是表示第七实施方式的紫外线发光元件的剖视图。图15是表示第八实施方式的紫外线发光元件的剖视图。图16是表示包括第九实施方式的紫外线发光元件的紫外线发光装置的剖视图。图17是从透镜的入射面侧观察第九实施方式的紫外线发光元件所得到的图，该图的A－A剖面表示在图16中。图18是表示构成第九实施方式的紫外线发光元件的半导体芯片的剖视图。图19是表示构成第九实施方式的紫外线发光装置的封装基板的俯视图，该图的A－A剖面表示在图16中。图20是表示图18的半导体芯片安装于封装基板的状态的局部剖视图。图21是表示第十实施方式的紫外线发光装置的剖视图。图22是表示第十一实施方式的紫外线发光装置的剖视图。图23是表示第十二实施方式的紫外线发光装置的剖视图。图24是表示构成第十三实施方式的紫外线发光装置的封装基板的俯视图。附图标记说明1、紫外线发光元件；10、紫外线发光装置；110、半导体芯片；110a、半导体芯片的主面；110b、半导体芯片的侧面；110d、半导体芯片的与主面相反的相反面；111、基板；112、半导体层；113、第一电极；114、第二电极；120、半球透镜；120a、带凹部的半球透镜(在入射面形成有凹部的透镜)；121、平面(入射面)；121a、平面的周缘部(入射面的不与主面相对的部分)；122、平面的凹部(在透镜的入射面形成的凹部)、122a、凹部的底面；122b、凹部的侧面；130、非晶质氟树脂层；131、芯片主面的接合层；132、入射面覆盖层；133、芯片侧面覆盖层；134、立起面覆盖层；135、连结层；136、透镜覆盖层；137、外部层；138、内部层；139、芯片侧面的接合层；2、封装基板；21、主体；22、第三电极体；221a、第三电极体的芯片连接部(第三电极)；23、第四电极体；231a、第四电极体的芯片连接部(第四电极)；3、第一连接体；4、第二连接体；5、热板；6、液层；61、树脂层；62、流动性树脂层；7、紫外线透射性树脂层(接合层)；8、粘接剂层；9、紫外线反射层；91、金锡合金层(接合层)。具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式进行说明，但本专利技术并不限定于以下所示的实施方式。在以下所示的实施方式中，为了实施本专利技术而在技术上进行了优选的限定，但该限定并不是本专利技术的必要技术特征。(第一实施方式)(结构)图1所示的紫外线发光装置10具有紫外线发光元件1、封装基板(基体)2以及将紫外线发光元件1和封装基板2电连接的第一连接体3和第二连接体4。紫外线发光元件1具有：半导体芯片110，其能发出紫外线；半球透镜120，其由石英制成或由蓝宝石制成；以及接合层131。半球透镜120的平面(入射面)121大于半导体芯片110的主面110a。半导体芯片的主面指的是，提取光的面中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外线发光元件，其中，该紫外线发光元件具有：半导体芯片，其能发出紫外线；透镜，其具有紫外线透射性；以及接合层，其具有紫外线透射性，该接合层使所述半导体芯片的作为主要的光提取面的主面和所述透镜的入射面相接合，所述接合层是非晶质氟树脂层，基于所述接合层实现的所述主面与所述入射面之间的粘接强度在按照EIAJ－ED－4703测得的剪切强度下为6N/mm

【技术特征摘要】
2018.04.06 JP 2018-073767;2018.06.08 JP 2018-110511.一种紫外线发光元件，其中，该紫外线发光元件具有：半导体芯片，其能发出紫外线；透镜，其具有紫外线透射性；以及接合层，其具有紫外线透射性，该接合层使所述半导体芯片的作为主要的光提取面的主面和所述透镜的入射面相接合，所述接合层是非晶质氟树脂层，基于所述接合层实现的所述主面与所述入射面之间的粘接强度在按照EIAJ－ED－4703测得的剪切强度下为6N/mm2以上且40N/mm2以下。2.根据权利要求1所述的紫外线发光元件，其中，所述入射面大于所述主面，该紫外线发光元件具有入射面覆盖层，该入射面覆盖层将所述入射面的不与所述主面相对的部分全部覆盖，所述入射面覆盖层是与所述接合层相连续地形成的非晶质氟树脂层。3.根据权利要求1或2所述的紫外线发光元件，其中，所述入射面的不与所述主面相对的部分具有粗糙面，所述粗糙面的算术平均粗糙度Ra为100nm以上且10μm以下。4.根据权利要求2所述的紫外线发光元件，其中，该紫外线发光元件具有立起面覆盖层，该立起面覆盖层覆盖所述透镜的自所述入射面立起的立起面，所述立起面覆盖层是与所述入射面覆盖层相连续地形成的非晶质氟树脂层。5.根据权利要求4所述的紫外线发光元件，其中，被所述立起面覆盖层覆盖的所述立起面具有粗糙面，所述粗糙面的算术平均粗糙度Ra为100nm以上且10μm以下。6.根据权利要求1至5中任一项所述的紫外线发光元件，其中，该紫外线发光元件具有芯片侧面覆盖层，该芯片侧面覆盖层覆盖所述半导体芯片的侧面，所述芯片侧面覆盖层是与所述接合层和所述入射面覆盖层相连续地形成的非晶质氟树脂层。7.根据权利要求6所述的紫外线发光元件，其中，所述半导体芯片的被所述芯片侧面覆盖层覆盖的侧面具有粗糙面，所述粗糙面的算术平均粗糙度Ra为100nm以上且10μm以下。8.根据权利要求2、4、5中任一项所述的紫外线发光元件，其中，该紫外线发光元件具有透镜覆盖层，该透镜覆盖层覆盖所述透镜的除所述入射面以外的整个面，所述透镜覆盖层是与所述入射面覆盖层相连续地形成的非晶质氟树脂层。9.根据权利要求1至8中任一项所述的紫外线发光元件，其中，所述透镜是半球透镜，所述入射面是平面。10.根据权利要求1至8中任一项所述的紫外线发光元件，其中，在所述透镜的入射面形成有凹部，所述半导体芯片以使所述主面朝向所述凹部的底面的方式配置在所述凹部内，所述树脂层存在于所述凹部与所述半导体芯片的所述主面之间和所述凹部与所述半导体芯片的侧面之间。11.根据权利要求1至10中任一项所述的紫外线发光元件，其中，所述透镜由石英制成或由蓝宝石制成...

【专利技术属性】
技术研发人员：武田孔明，北村健，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP