JP2002097252A - 光半導体装置用樹脂組成物及び光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置用樹脂組成物及び光半導体装置Info
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Abstract
による寸法変化が小さい光半導体装置用樹脂組成物を提
供する。 【解決手段】 エポキシ当量が170以下のエポキシ樹
脂と、水酸基当量が130以下の硬化剤とを含有する。
吸湿性が大きくて透湿性が低く、しかも吸湿による寸法
変化を小さくすることができるものである。
Description
素子)などの光半導体素子を用いて形成される光半導体
装置を製造する際に用いられる樹脂組成物及びこれを用
いた半導体装置に関するものである。
置が提案されている。この光半導体装置は中空パッケー
ジタイプのものであって、基材1に凹部2を形成すると
共に凹部2に光半導体素子3を取り付けて収納し、基材
1の片面に開口した凹部2の開口を覆うようにしてカバ
ー4を設けることによって形成されるものである。5は
シール材であって、基材1とカバー4を接着すると共に
凹部2を密閉するものである。また、カバー4はガラス
板やレンズなどの透光性のある部材で形成されるもので
あって、カバー4を通して外部の光を光半導体素子3で
受光したり、カバー4を通して光半導体素子3で発した
光を外部に放射したりすることができるものである。
はエポキシ樹脂を含有する樹脂組成物で形成するように
している。エポキシ樹脂は優れた接着性や低吸湿性の特
徴を有するものであり、この特徴を利用して、エポキシ
樹脂で半導体や電子部品を封止する方法が主流を占めて
きている。これは、ガラス、金属、セラミックを用いた
ハーメチックシール法に比べて大量生産性やコストメリ
ットが優れるためである。
成物を用いる封止法においては、例えば、o−クレゾー
ルノボラック型エポキシ樹脂、硬化剤としてフェノール
ノボラック樹脂、無機充填材として溶融シリカ、硬化促
進剤として有機リン化合物を主成分とする樹脂組成物か
らなる成形材料が一般的に使用されている。
られている樹脂組成物は金属やセラミックに比べて透湿
性が高く、図1に示すような中空パッケージタイプの基
材1を形成した場合は、基材1を通じて凹部2に湿気が
侵入し、カバー4の内面に結露や曇りが発生し易いとい
う問題があった。
基材1の吸湿性を向上させると、吸湿によって基材1自
体が伸長して寸法変化が大きくなり、その結果、カバー
4が外れやすくなるという問題があった。
もかかわらず、吸湿による寸法変化が小さい樹脂組成物
で基材1を形成することが望まれていた。
あり、吸湿性が大きくて透湿性が低く、しかも吸湿によ
る寸法変化が小さい光半導体装置用樹脂組成物及びこれ
を用い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。
光半導体装置用樹脂組成物は、エポキシ当量が170以
下のエポキシ樹脂と、水酸基当量が130以下の硬化剤
とを含有して成ることを特徴とするものである。
置用樹脂組成物は、請求項1の構成に加えて、85℃/
85%RHの雰囲気中にて72時間吸湿させたときの吸
湿率が0.2wt%以上であることを特徴とするもので
ある。
置用樹脂組成物は、請求項1又は2の構成に加えて、下
記(1)の構造を有するエポキシ樹脂を用いて成ること
を特徴とするものである。
置用樹脂組成物は、請求項1乃至3のいずれかの構成に
加えて、下記(2)の構造を有するエポキシ樹脂を用い
て成ることを特徴とするものである。
置用樹脂組成物は、請求項1乃至4のいずれかの構成に
加えて、下記(3)の構造を有するエポキシ樹脂を用い
て成ることを特徴とするものである。
置用樹脂組成物は、請求項1乃至5のいずれかの構成に
加えて、硬化剤として下記(4)の構造を有するフェノ
ール樹脂を用いて成ることを特徴とするものである。
置用樹脂組成物は、請求項1乃至6のいずれかの構成に
加えて、無機充填材を65〜93重量%含有して成るこ
とを特徴とするものである。
置用樹脂組成物は、請求項1乃至7のいずれかの構成に
加えて、ガラス転移点以下における線膨張係数が20p
pm以下であることを特徴とするものである。
置用樹脂組成物は、請求項1乃至8のいずれかの構成に
加えて、熱伝導率が0.8W/m・K以上であることを
特徴とするものである。
装置用樹脂組成物は、請求項1乃至9のいずれかの構成
に加えて、硬化促進剤としてイミダゾール類を含有して
成ることを特徴とするものである。
装置は、基材1に凹部2を形成すると共に凹部2に光半
導体素子3を収納し、凹部2の開口を覆うようにカバー
4を設けた光半導体装置において、上記請求項1乃至1
0のいずれかに記載の光半導体装置用樹脂組成物を用い
て基材1を形成して成ることを特徴とするものである。
する。
のものであって、上記(1)(2)(3)の構造を有す
るもの及びo−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、
ブロム化エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂など
をそれぞれ単独で用いたりあるいは複数種併用したりす
ることができる。尚、エポキシ樹脂はその全部がエポキ
シ当量170以下のものであることが好ましいが、例え
ば、難燃剤としてエポキシ当量が170より大きいエポ
キシ樹脂を用いてもよい。この場合、本発明の効果を高
く得るために、エポキシ当量が170より大きいエポキ
シ樹脂の配合量はエポキシ樹脂全量に対して50重量%
以下、好ましくは10重量%以下にする。
用いた場合は、本発明の光半導体装置用樹脂組成物及び
その硬化物の吸湿率を大きくし、且つ線膨張率を小さく
することができるものである。
場合は、本発明の光半導体装置用樹脂組成物及びその硬
化物の線膨張率を小さくすることができるものである。
ものであって、上記(4)の構造を有するもの及び1分
子中に2個以上のフェノール性水酸基を有するもの、例
えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールザイロッ
ク樹脂、ナフトール樹脂などをそれぞれ単独で用いたり
あるいは複数種併用したりすることができる。
た場合は、本発明の光半導体装置用樹脂組成物及びその
硬化物の吸湿率を大きくし、且つ線膨張率を小さくする
ことができるものである。
無機充填材と硬化促進剤を用いることができる。無機充
填材としては溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化
珪素などをそれぞれ単独で用いたりあるいは複数種併用
したりすることができるが、入手のしやすさや本発明の
光半導体装置用樹脂組成物の流動性などを考慮すると、
溶融シリカや結晶シリカを用いるのが好ましい。また、
硬化促進剤としては2−メチルイミダゾールや2−フェ
ニルイミダゾールなどのイミダゾール類及びトリフェニ
ルフォスフィン、有機リン化合物、DBU(1,8−ジ
アザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン)、DB
N(1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネ
ン)などのアミン系硬化促進剤などをそれぞれ単独で用
いたりあるいは複数種併用したりすることができる。
プリング剤、難燃剤、シリコーン可撓剤などを用いても
良い。
物を調製するにあたっては、上記のエポキシ樹脂、硬化
剤、無機充填材、硬化促進剤及びその他の材料を配合
し、ミキサーやブレンダー等で均一に混合した後、ニー
ダーやロール等で加熱混練するようにする。また、上記
の混練後に必要に応じて冷却固化し、粉砕して粉状にし
ても良い。
は、エポキシ樹脂の全量/硬化剤の全量=0.5〜1.
5(当量比)、好ましくは0.8〜1.3に設定する。
この配合割合が0.5よりも小さいと、硬化剤の配合量
が多すぎて経済的に不利となる恐れがあり、また上記の
配合割合が1.5を超えると、硬化剤の配合量が少なす
ぎて硬化不足になる恐れがある。また、無機充填材は本
発明の光半導体装置用樹脂組成物の全体量に対して65
〜93wt%、好ましくは70〜85wt%、さらに好
ましくは75〜85wt%配合するのが好ましい。無機
充填材の配合量が光半導体装置用樹脂組成物の全体量に
対して65wt%未満であれば、光半導体装置用樹脂組
成物及びその硬化物の吸湿率が大幅に増加して吸湿によ
る寸法変化率が大きくなる恐れがあり、無機充填材の配
合量が光半導体装置用樹脂組成物の全体量に対して93
wt%を超えると、光半導体装置用樹脂組成物及びその
硬化物の吸湿率が低くなって透湿性が大きくなる恐れが
ある。
シ樹脂と硬化剤)に対して0.1〜5.0重量%配合す
るのが好ましい。硬化促進剤の配合量が全樹脂成分の配
合量に対して0.1重量%未満であれば、硬化促進効果
を高めることができず、硬化促進剤の配合量が全樹脂成
分の配合量に対して5.0重量%を超えると、成形性に
不具合を生じる恐れがあり、また、硬化促進剤の配合量
が多くなって経済的に不利となる恐れがある。
ように、基材1に凹部2を形成すると共に凹部2にCC
D等の光半導体素子3を取り付けて収納し、基材1の片
面に開口した凹部2の開口を覆うようにしてガラスやレ
ンズ等で形成されるカバー4を配置し、基材1とカバー
4とをシール材5で接着することによって形成されてい
る。そして、本発明の光半導体装置用樹脂組成物は基材
1を形成するための成形材料として用いるものであり、
例えば、トランスファー成形などで凹部2を有する基材
1に成形することができる。また、基材1を成形する際
にリードフレーム10を同時にインサート成形し、凹部
2に収納された光半導体素子3とリードフレーム10と
をワイヤー11で電気的に接続して光半導体装置を形成
することができるものである。
物及びその硬化物(基材1)は、エポキシ当量が170
以下のエポキシ樹脂と、水酸基当量が130以下の硬化
剤とを含有するので、吸湿率が大きくて透湿性が低いに
もかかわらず、吸湿による寸法変化が小さいものであ
り、従って、基材1が吸湿することによって基材1を通
じて凹部2に湿気が侵入することが無くなって、カバー
4の内面に結露や曇りが発生し難くなるものであり、ま
た、吸湿による基材1の寸法変化が小さくなってカバー
4が基材1から外れ難くなるものである。
の硬化物(基材1)は、上記のような光半導体装置にお
ける効果をより効果的に発揮するために、85℃/85
%RHの雰囲気中にて72時間吸湿させたときの吸湿率
が0.2wt%以上であることが好ましい。この吸湿率
が0.2wt%未満であれば、上記の光半導体装置にお
いて、基材1を通じて凹部2に湿気が侵入しやすくなっ
てカバー4の内面に結露や曇りが発生しやすくなる恐れ
がある。尚、85℃/85%RHの雰囲気中にて72時
間吸湿させたときの吸湿率の上限は特に設定されない
が、0.6wt%以下であるのが好ましい。
及びその硬化物(基材1)は、ガラス転移点以下におけ
る線膨張係数が20ppm以下であることが好ましい。
この線膨張率が20ppmより大きくなると、カバーと
の膨張差によりカバーがはずれる恐れがある。尚、ガラ
ス転移点以下における線膨張係数の下限は特に設定され
ないが、3ppm以上であるのが好ましい。
及びその硬化物(基材1)は、熱伝導率が0.8W/m
・K以上であることが好ましい。この熱伝導率が0.8
W/m・K未満であると、半導体素子(チップ)3の発
熱を十分に放熱できず、機能不良になる恐れがある。
尚、熱伝導率の上限は特に設定されないが、5.0W/
m・K以下であるのが好ましい。
る。
に示す配合量で材料をミキサーやブレンダー等で均一に
混合した後、ニーダーやロール等で加熱混練(温度11
0℃、時間5分)して光半導体装置用樹脂組成物を調製
した。尚、表1に示す各材料としては以下のものを用い
た。
本化薬(株)製の「EPPN501H」(エポキシ当量
eq=164でn=0〜10の混合物)を用いた。
日本インキ(株)製の「EXA4700」(エポキシ当
量eq=163)を用いた。
日本インキ(株)製の「HP4032D」(エポキシ当
量eq=150)を用いた。
しては、住友化学(株)製の「ESCN−XL」(エポ
キシ当量eq=195)を用いた。
化学(株)製の「PSM」(水酸基当量eq=105)
を用いた。
明和化成(株)製の「MEH7500」(水酸基当量e
q=97)を用いた。
ケミカル(株)製の「HE100C」(水酸基当量eq
=169)を用いた。
リカの混合物であって、表面をγ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシランで処理したものを用いた。
は、住友化学(株)製の「ESB400」(エポキシ当
量eq=400)を用いた。
ついて、以下の試験を行った。
例1〜3を用いて、直径φ50mmで3mm厚の円板を
成形し、85℃/85%RHの雰囲気中にて72時間吸
湿させ、吸湿前後での重量変化率を求め、これを吸湿率
とした。
1〜3を用いて、直径φ50mmで3mm厚の円板を成
形し、85℃/85%RHの雰囲気中にて500時間吸
湿させ、吸湿前後での寸法変化率(伸び量)を求めた。
1〜10及び比較例1〜3について、ディラトメーター
(横形TMA)を用いて、線膨張係数及びガラス転移温
度を求めた。
の傾きより求めた。
の温度とした。
〜3を用いて、直径φ100mmで25mm厚の円板を
成形し、迅速熱伝導計(昭和電工社製)を用いて測定し
た。
の光半導体装置用樹脂組成物の硬化物は比較例1〜3の
ものに比べて、吸湿率が大きくて寸法変化率が小さくな
った。従って、実施例1〜10の光半導体装置用樹脂組
成物の硬化物は吸湿性が大きいことにより透湿性が低い
ものであり、また、吸湿による寸法変化が小さいもので
あると言える。
は、エポキシ当量が170以下のエポキシ樹脂と、水酸
基当量が130以下の硬化剤とを含有するので、吸湿性
が大きくて透湿性が低く、しかも吸湿による寸法変化を
小さくすることができるものである。従って、凹部に光
半導体素子を収納した基材と凹部の開口を覆うカバーと
を有する光半導体装置において、基材を形成するための
樹脂組成物として用いることによって、基材で吸湿させ
て基材を通じて凹部に湿気が侵入するのを防止すること
ができ、カバーの内面に結露や曇りが発生し難くなるも
のであり、また、吸湿による基材の寸法変化を小さくす
ることができ、カバーが基材から外れにくくなるもので
ある。
5℃/85%RHの雰囲気中にて72時間吸湿させたと
きの吸湿率が0.2wt%以上であるので、吸湿性を大
きくすることができるものであり、従って、凹部に光半
導体素子を収納した基材と凹部の開口を覆うカバーとを
有する光半導体装置において、基材を形成するための樹
脂組成物として用いることによって、基材で吸湿させて
基材を通じて凹部に湿気が侵入するのを防止することが
でき、カバーの内面に結露や曇りが発生し難くなるもの
である。
記(1)の構造を有するエポキシ樹脂を用いるので、吸
湿率を大きくし、且つ線膨張率を小さくすることができ
るものである。
記(2)の構造を有するエポキシ樹脂を用いるので、吸
湿率を大きくし、且つ線膨張率を小さくすることができ
るものである。
記(3)の構造を有するエポキシ樹脂を用いるので、線
膨張率を小さくすることができるものである。
化剤として上記(4)の構造を有するフェノール樹脂を
用いるので、吸湿率を大きくし、且つ線膨張率を小さく
することができるものである。
機充填材を65〜93重量%含有するので、吸湿率が大
幅に増加することなくて寸法変化率が大きくなるのを防
止することができるものであり、また、吸湿率が低くな
って透湿性が大きくなるのを防止することができるもの
である。
ラス転移点以下における線膨張係数が20ppm以下で
あるので、凹部に光半導体素子を収納した基材と凹部の
開口を覆うカバーとを有する光半導体装置において、基
材を形成するための樹脂組成物として用いることによっ
て、基材とカバーの膨張差を小さくすることができ、カ
バーが基材から外れにくくなるものである。
伝導率が0.8W/m・K以上であるので、凹部に光半
導体素子を収納した基材と凹部の開口を覆うカバーとを
有する光半導体装置において、基材を形成するための樹
脂組成物として用いることによって、半導体素子の発熱
を十分に放熱できることができ、機能不良を減少させる
ことができるものである。
装置用樹脂組成物は、請求項1乃至9のいずれかの構成
に加えて、硬化促進剤としてイミダゾール類を含有する
ので、吸湿率を大きくすることができるものである。
基材に凹部を形成すると共に凹部に光半導体素子を収納
し、凹部の開口を覆うようにカバーを設けた光半導体装
置において、上記請求項1乃至10のいずれかに記載の
光半導体装置用樹脂組成物を用いて基材を形成するの
で、基材に吸湿させて基材を通じて凹部に湿気が侵入す
るのを防止することができ、カバーの内面に結露や曇り
が発生し難くなるものであり、また、吸湿による基材の
寸法変化を小さくすることができ、カバーが基材から外
れにくくなるものである。
す断面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 エポキシ当量が170以下のエポキシ樹
脂と、水酸基当量が130以下の硬化剤とを含有して成
ることを特徴とする光半導体装置用樹脂組成物。 - 【請求項2】 85℃/85%RHの雰囲気中にて72
時間吸湿させたときの吸湿率が0.2wt%以上である
ことを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置用樹脂
組成物。 - 【請求項3】 下記(1)の構造を有するエポキシ樹脂
を用いて成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の
光半導体装置用樹脂組成物。 【化1】 - 【請求項4】 下記(2)の構造を有するエポキシ樹脂
を用いて成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
かに記載の光半導体装置用樹脂組成物。 【化2】 - 【請求項5】 下記(3)の構造を有するエポキシ樹脂
を用いて成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
かに記載の光半導体装置用樹脂組成物。 【化3】 - 【請求項6】 硬化剤として下記(4)の構造を有する
フェノール樹脂を用いて成ることを特徴とする請求項1
乃至5のいずれかに記載の光半導体装置用樹脂組成物。 【化4】 - 【請求項7】 無機充填材を65〜93重量%含有して
成ることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載
の光半導体装置用樹脂組成物。 - 【請求項8】 ガラス転移点以下における線膨張係数が
20ppm以下であることを特徴とする請求項1乃至7
のいずれかに記載の光半導体装置用樹脂組成物。 - 【請求項9】 熱伝導率が0.8W/m・K以上である
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の光
半導体装置用樹脂組成物。 - 【請求項10】 硬化促進剤としてイミダゾール類を含
有して成ることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか
に記載の光半導体装置用樹脂組成物。 - 【請求項11】 基材に凹部を形成すると共に凹部に光
半導体素子を収納し、凹部の開口を覆うようにカバーを
設けた光半導体装置において、上記請求項1乃至10の
いずれかに記載の光半導体装置用樹脂組成物を用いて基
材を形成して成ることを特徴とする光半導体装置。
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