JP2001098143A

JP2001098143A - 光半導体用エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置

Info

Publication number: JP2001098143A
Application number: JP27339399A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamanaka; 浩史山中; Ikuo Nakasuji; 郁雄中筋; Toshiyuki Makita; 俊幸牧田; Yasutaka Miyata; 靖孝宮田; Takanori Kushida; 孝則櫛田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2001-04-10
Anticipated expiration: 2019-09-27
Also published as: JP3617386B2

Abstract

(57)【要約】【課題】透明性が高く、また連続成形性に優れた光半
導体用エポキシ樹脂組成物を提供する。【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、離
型剤を必須成分として含有する光半導体用エポキシ樹脂
組成物に関する。このエポキシ樹脂組成物において、下
記式（１）で示される化合物を離型剤として配合する。
但し、下記式（１）の離型剤におけるプロピレンオキサ
イド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計は分子量
の４０〜９０％の範囲内にあって、さらに上記エポキシ
樹脂組成物における下記式（１）の離型剤の配合量は、
上記必須成分の合計量の０．１〜５重量％の範囲内とな
るように設定する。このことによって、高い透明性及び
離型性を有することができるものであって、連続成形性
を向上させることができる。【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤ、フォトト
ランジスタ、フォトダイオード、ＣＣＤ、ＥＰＲＯＭ等
の光半導体素子を封止するために用いられるトランスフ
ァーモールド用エポキシ樹脂組成物、及びこのエポキシ
樹脂組成物を用いて封止した光半導体装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】エポキシ樹脂組成物は、透明性、密着
性、耐湿性、電気絶縁性、耐熱性等に優れていることか
ら、発光素子や受光素子等の光半導体素子の封止材とし
て広く利用されている。また封止方法としては、生産
性、コストの面でメリットがあるトランスファーモール
ドが最も主流に用いられている。このようなトランスフ
ァーモールドで樹脂封止を行う場合には、成形品の金型
からの離型性を向上させるという目的で、エポキシ樹脂
組成物に内部離型剤を添加するのが一般に行われてい
る。

【０００３】しかしながら、光半導体素子の封止材とし
ては透明性が重要視されているために、内部離型剤には
エポキシ樹脂組成物との相溶性が要求されるが、この要
求を満たして透明性を追求しようとすると、離型効果の
低い内部離型剤しか使用することができないか、或いは
内部離型剤の添加量を少量に抑える必要があり、結局は
良好な離型性が得られないのが実状であった。

【０００４】そこで、トランスファーモールドで樹脂封
止を行う場合には、フッ素系又はシリコーン系のスプレ
ータイプ等の外部離型剤を金型に吹き付けて、離型性を
向上させることが行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、外部離
型剤を使用する場合は、封止材自体の離型性は改善され
ていないため、生産が進むにつれ金型からの離型性が徐
々に悪化してくる。すると樹脂封止工程前において、外
部離型剤を金型に吹き付けなければならないといったこ
とが必要に応じて生ずることとなり、成形サイクルを悪
化させ、生産効率を低下させることとなる。また外部離
型剤自体のコストも嵩むものであり、さらに環境に悪影
響を及ぼす溶剤が含有されているなどの問題があって、
このような外部離型剤の使用は好ましくない。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、外部離型剤を必要とせず、持続的に良好な離型性
を示す成形を行うことができ、しかも外観上白濁がな
く、高い透明性を有する成形品を得ることができる光半
導体用エポキシ樹脂組成物及びこれにより封止された光
半導体装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
光半導体用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化
剤、硬化促進剤及び離型剤を必須成分として含有する光
半導体用エポキシ樹脂組成物において、離型剤として下
記式（１）の化学式で示され、プロピレンオキサイド付
加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０
〜９０％である化合物を用い、エポキシ樹脂、硬化剤、
硬化促進剤及び離型剤の合計量の０．１〜５重量％配合
して成ることを特徴とするものである。

【０００８】

【化２】

【０００９】また請求項２の発明は、式（１）の離型剤
の分子量が５００〜３０００の範囲であることを特徴と
するものである。

【００１０】本発明の請求項３に係る光半導体装置は、
請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂組成物で光半導体
が封止されて成ることを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１２】本発明においてエポキシ樹脂としては、１
分子中に２個以上のエポキシ基を有していれば特に制限
はないが、比較的着色の少ないものが用途上好ましい。
例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹
脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹
脂、トリグリシジルイソシアヌレート、脂肪族系エポキ
シ樹脂等が挙げられ、併用又は単独で用いるものであ
る。尚、タブレット化する際には、固形樹脂を併用又は
単独で用いた方が調製し易くなるものである。

【００１３】また硬化剤としては、エポキシ樹脂と硬化
反応を示すものであれば特に制限はないが、比較的着色
の少ないものが用途上好ましい。例えば、無水ヘキサヒ
ドロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタル酸、無水
テトラヒドロフタル酸等の酸無水物、フェノール、クレ
ゾール、キシレノール、レゾルシン等とホルムアルデヒ
ドとを縮合反応させて得られるノボラック型樹脂等があ
る。この他にアミン系硬化剤も挙げることができるが、
硬化時の変色が大きく、使用する際には添加量等に注意
を要する。上述した硬化剤は併用又は単独で用いるもの
である。ここで硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂に対す
る硬化剤の当量比が０．８〜１．２となるように設定す
るのが好ましい。

【００１４】また硬化促進剤としては、エポキシ樹脂と
硬化剤との反応を促進させる作用を有するものであれば
特に制限はないが、比較的着色の少ないものが用途上好
ましい。例えば、トリフェニルホスフィン、ジフェニル
ホスフィン等の有機ホスフィン系、２−メチルイミダゾ
ール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−フ
ェニルイミダゾール等のイミダゾール系、１，８−ジア
ザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリエタ
ノールアミン、ベンジルジメチルアミン等の三級アミン
系、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレー
ト等のテトラフェニルボレート系等が挙げられ、併用又
は単独で用いるものである。ここで硬化促進剤の配合量
は、エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜３．０重
量％となるように設定するのが好ましい。

【００１５】また離型剤としては、上記式（１）で示さ
れるものであって、分子中のプロピレンオキサイド付加
率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０〜
９０％である化合物を用いるものである。ここでプロピ
レンオキサイド付加率とは、プロピレンオキサイド基の
分子量が上記式（１）で示される離型剤の分子量に占め
る割合をいい、エチレンオキサイド付加率も同様に、エ
チレンオキサイド基の分子量が上記式（１）で示される
離型剤の分子量に占める割合をいう。分子中のプロピレ
ンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計
が分子量の４０％未満であると、透明性を得ることが困
難となり、９０％を超えると、透明性は良好であるが離
型効果が低下したり、吸湿し易くなって吸湿時に白濁し
たり、素子との密着性が低下したりするなどして、耐湿
信頼性等が大きく低下するおそれがあるものである。但
し、白濁しない程度に分子中のプロピレンオキサイド付
加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０
％未満のものを併用することは可能である。

【００１６】ここで上記式（１）で示される離型剤の配
合量は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び離型剤
の合計量の０．１〜５重量％の範囲に設定するものであ
る。０．１重量％未満であると、離型効果が低下して連
続成形が不可能となることがあるものであり、５重量％
を超えると、離型効果を得ることは可能であるが、白濁
し易くなったり、素子との密着性が低下したりするなど
して耐湿信頼性等が大きく低下するおそれがあるもので
ある。

【００１７】また上記式（１）で示される離型剤の分子
量は、５００〜３０００の範囲であることが好ましい。
分子量が５００未満であると、離型効果を得ることが困
難であり、分子量が３０００を超えると、離型効果を得
ることは可能であるが透明性を得ることが困難となるも
のである。

【００１８】本発明に係る光半導体用エポキシ樹脂組成
物は、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、離型
剤を必須成分とし、さらに必要に応じて、変色防止剤、
老化防止剤、染料、シリカ等の無機充填剤、変性剤、可
塑剤、希釈剤等を溶解混合した後に、ホモミキサー等の
高速攪拌装置で溶融混合、又は三本ロール等で溶融混練
し、これを冷却固化させてから粉砕して、必要に応じて
タブレット状に打錠することによって製造することがで
きるものである。また、室温で液体となる性状の場合
は、溶解混合又は溶融混練までで製造することができる
ものである。

【００１９】そして上記のようにして調製したエポキシ
樹脂組成物を用いて封止成形することによって、光半導
体装置を作製することができるものである。例えば、エ
ポキシ樹脂組成物が固形の場合は、タブレットをトラン
スファー成形することによって、或いはエポキシ樹脂組
成物が液状の場合は、キャスティング方式等で注型、硬
化させることによって、光半導体素子をエポキシ樹脂組
成物による封止樹脂で封止した光半導体装置を作製する
ことができるものである。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。

【００２１】まず、表１及び表２の配合物をホモミキサ
ー攪拌装置を備えたステンレス容器に入れて、１２０〜
１６０℃で溶解混合した。次に、この混合物を冷却した
後に粉砕した。そして、この粉末をタブレット状に打錠
することによって、実施例１〜８及び比較例１〜６の光
半導体用エポキシ樹脂組成物を得た。

【００２２】上記のようにして得たエポキシ樹脂組成物
の成形品について、光透過率を測定した。まず、トラン
スファー成形機を用いて、厚み１ｍｍの評価用サンプル
を各実施例及び各比較例について作成した。ここで成形
条件は、注入時間２０秒、注入圧７．５ＭＰａ、金型温
度１６５℃、キュアタイム９０秒である。そして、この
ようにして得た評価用サンプル全てについて、分光光度
計（日立製作所社製「Ｕ−３４００」）を用いて波長９
４０ｎｍの光透過率を測定した。測定結果を表１及び表
２に示す。

【００２３】また、上記のようにして得たエポキシ樹脂
組成物の成形品について、白濁性を評価した。この評価
に用いたサンプルは、上記の光透過率の測定に用いたサ
ンプルと同様の成形条件で作成したものであるが、各実
施例及び各比較例について１〜８ｍｍの厚みを有するサ
ンプルを用意した。評価法としては、まず、白色紙に濃
さがＢの鉛筆で線を描き、次いで、この線上に評価用サ
ンプルを載置して、この線がサンプルを通して視認でき
るか否かを判断するものである。これをサンプルの厚み
を１〜８ｍｍの範囲で変化させて繰り返し行う。結果を
表１及び表２に示す。但し、白色紙に描いた線が８ｍｍ
の厚みまで見えたときは○、５ｍｍの厚みまで見えたと
きは△、５ｍｍ未満の厚みでしか見えないときは×とし
た。

【００２４】また、上記のようにして得たエポキシ樹脂
組成物について、離型性を評価した。まず、金型表面材
質と同様にＣｒメッキを施した金属平板上に、直径１０
ｍｍ、高さ１５ｍｍの形状である成形品をトランスファ
ー成形した。このときの成形条件は、光透過率の測定に
用いた評価用サンプルを作成したときの条件と同様であ
る。次に、プッシュプルゲージを用いて、上記の成形品
がＣｒメッキ板から離脱するときの抵抗力を測定した。
測定結果を表１及び表２に示す。

【００２５】また、上記のようにして得たエポキシ樹脂
組成物について、耐湿信頼性を評価した。まず、半導体
素子（外形サイズ４ｍｍ×５ｍｍ、アルミニウムパター
ンチップ、窒化珪素膜、５μｍ配線幅）をリードフレー
ム（４２アロイ合金の一部に銀メッキを施したもの）に
搭載して、２５μｍの金線で両者を接続したものを封止
して１６ＤＩＰ型の評価用サンプルを作成した。このと
きの封止樹脂の成形条件は、光透過率の測定に用いた評
価用サンプルを作成したときの条件と同様である。次
に、この評価用サンプルを各実施例及び各比較例につい
て２０個ずつ抜き取って、１２５℃で１２時間アフター
キュアした後、６０℃、９５％ＲＨの恒温恒湿槽に投入
した。そして、２５０時間ごとに取り出してオープンシ
ョートを評価し、累積不良が１０％を超える処理時間を
求め、ＮＧとして耐湿信頼性の値とした。尚、１０００
時間処理しても累積不良が１０％に達しない場合は、Ｏ
Ｋとした。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】＊１：エポキシ当量１８５、油化シェルエ
ポキシ社製「８２７タイプ」＊２：エポキシ当量２１０、三井石油化学社製「ＶＧ３
１０１Ｈ」＊３：エポキシ当量１０５、日産化学工業社製「ＴＥＰ
ＩＣ」＊４：分子量１４００、ＰＯ付加率２０％、ＥＯ付加率
３０％＊５：分子量１７５０、ＰＯ付加率３０％、ＥＯ付加率
３０％＊６：分子量２３００、ＰＯ付加率３０％、ＥＯ付加率
４０％＊７：分子量１５００、ＰＯ付加率１０％、ＥＯ付加率
１０％＊８：分子量７５０、ＰＯ付加率０％、ＥＯ付加率０％＊９：ヘキスト社製「ワックスＳ」ここで、表１及び表２におけるＰＯ付加率及びＥＯ付加
率とは、それぞれプロピレンオキサイド付加率及びエチ
レンオキサイド付加率を示す。

【００２９】まず、表１に示す実施例の結果について説
明する。

【００３０】表１に示すとおり、全実施例は透明性が良
好であり、白濁がなく、離型性に優れ、しかも耐湿信頼
性が高いことが確認された。

【００３１】また、実施例１，２，６から、上記式
（１）で示される離型剤のプロピレンオキサイド付加率
とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０〜９
０％の範囲内にあって、且つその配合量が必須成分の合
計量に対して０．１〜５重量％の範囲内にあれば、エポ
キシ樹脂成分が１種であっても、或いは異種併用であっ
ても、得られる成形品の性能には影響がないことが分か
る。

【００３２】また、実施例２〜４から、上記式（１）で
示される離型剤のプロピレンオキサイド付加率とエチレ
ンオキサイド付加率の合計が分子量の４０〜９０％の範
囲内にあれば、成形品の各性能を高く維持できることが
分かる。

【００３３】さらに、実施例２，５，７，８から、上記
式（１）で示される離型剤であって、プロピレンオキサ
イド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量
の４０〜９０％の範囲内にあれば、異種のものを併用し
ても、必須成分の合計量に対するこれら異種離型剤の合
計量を０．１〜５重量％の範囲内に設定しさえすれば、
成形品の各性能を高く維持できることが分かる。

【００３４】次に、表２に示す比較例の結果を表１に示
す実施例の結果と比較して説明する。

【００３５】比較例１と実施例２とを比較すれば、前者
は上記式（１）で示される離型剤が必須成分の合計量に
対して０．１重量％未満、ここでは０．０５重量％であ
るため、離型抵抗力が後者より非常に大きく離型効果が
低いことが分かる。従って、連続成形に不向きであると
推測される。

【００３６】また、比較例２と実施例２とを比較すれ
ば、前者は上記式（１）で示される離型剤が必須成分の
合計量に対して５重量％を超えて、ここでは２０重量％
であるため、白濁し易くなり、しかも耐湿信頼性が後者
に比べて著しく低下することが分かる。

【００３７】また、比較例３と実施例２とを比較すれ
ば、前者においては上記式（１）で示される離型剤のプ
ロピレンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率
の合計が分子量の４０％未満、ここでは２０％であるた
め、後者と比べて透明性が低下し、白濁し易くなること
が分かる。同様のことが、比較例５と実施例６との間に
関しても当てはまる。

【００３８】また、比較例４と実施例２とを比較すれ
ば、離型剤として従来のものを使用した前者は、後者と
比べて白濁し易く、しかも耐湿信頼性が著しく低下する
ことが分かる。

【００３９】また、比較例６と実施例２とを比較すれ
ば、上記式（１）で示される離型剤であって、プロピレ
ンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計
が分子量の０％、つまり両付加率がいずれも０％であれ
ば、透明性が低下し、白濁し易く、しかも耐湿信頼性が
大きく低下することが分かる。

【００４０】

【発明の効果】上記のように本発明の請求項１に係る光
半導体用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化
剤、硬化促進剤及び離型剤を必須成分として含有する光
半導体用エポキシ樹脂組成物において、離型剤として上
記式（１）の化学式で示され、プロピレンオキサイド付
加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０
〜９０％である化合物を用い、エポキシ樹脂、硬化剤、
硬化促進剤及び離型剤の合計量の０．１〜５重量％配合
しているので、透明性と離型性とを共に向上させ、さら
に素子との密着性を保持しつつ、耐湿信頼性を確保する
ことができるものである。

【００４１】また請求項２の発明は、請求項１に記載の
エポキシ樹脂組成物において、式（１）の離型剤の分子
量が５００〜３０００の範囲であるので、透明性と離型
性とを共に向上させることができるものである。

【００４２】そして本発明の請求項３に係る光半導体装
置は、上記の請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂組成
物で光半導体が封止されているので、外観上白濁がな
く、光透過性に優れているものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｂ 33/00 (72)発明者牧田俊幸大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者宮田靖孝大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者櫛田孝則大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 4J002 CC032 CD001 CD011 CD021 CD051 CD061 CD141 CH023 ED038 EJ016 EL136 EN006 EN057 EN107 EU097 EU117 EW017 EY017 FD142 FD146 FD157 FD163 FD168 GP00 GQ05 4J036 AA01 DA01 DA02 DA05 FB12 HA02 JA07 4M109 AA01 BA01 CA01 CA21 EA02 EA03 EB02 EB04 EB08 EB09 EB12 EC09 EC11 EC20 EE12 GA01 5F041 DA16 DA44 5F088 JA02 JA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び
離型剤を必須成分として含有する光半導体用エポキシ樹
脂組成物において、離型剤として下記式（１）の化学式
で示され、プロピレンオキサイド付加率とエチレンオキ
サイド付加率の合計が分子量の４０〜９０％である化合
物を用い、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び離型
剤の合計量の０．１〜５重量％配合して成ることを特徴
とする光半導体用エポキシ樹脂組成物。【化１】
【請求項２】式（１）の離型剤の分子量が５００〜３
０００の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の
光半導体用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂組
成物で光半導体が封止されて成ることを特徴とする光半
導体装置。